JP2020112680A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく、簡易な構成で小型化及び低コスト化を図りつつ、定着部材の温度を検知する非接触式センサに発生する結露を防止し、ひいては温度の誤検知を防止可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】定着部材８１、定着部材８１を加熱する加熱源８３、及び定着部材８１を圧接してニップ部を形成する加圧部材８２を有する定着装置８０と、少なくとも定着装置８０の一部を覆うカバー部材８０ａと、定着装置８０の外部から、カバー部材８０ａの開口部を通して非接触に定着部材８１の温度を検知する温度検知手段９１と、を少なくとも備える画像形成装置において、温度検知手段９１は、上方にカバー部材８０ａと平面的に重ならない空間を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置においては、熱源を有する定着部材を用いて、記録媒体（例えば、用紙）上に形成された未定着画像（トナー像）を、熱定着させる加熱定着方式が広く採用されている。

このような加熱定着方式の画像形成装置としては、内部に加熱源を備えた定着部材（定着ローラ）と、加圧手段（加圧ローラ）とを所定の圧力で当接させた状態で対峙させ、この当接した箇所にトナー像を有する用紙を搬送することで、加熱・加圧作用により未定着トナー像を用紙に定着するものが知られている。定着部材は、例えば、内部のハロゲンランプ等のヒータ部材により均一に加熱される。

この際の温度の管理は、用紙搬送性や画像品質を安定させる上で非常に重要であるため、一般的には温度検知センサを用いて定着部材表面の温度をモニターしながら、加熱源に対して適切な加熱制御をかけている。

温度検知センサとしては、接触式センサ（接触式サーミスタ）が広く用いられてきた。
しかし、接触式センサを使用した場合、定着部材の表面状態（温度分布や消耗度合い）が該センサと接触する領域のみ変化する為、定着された画像に光沢ムラが生じやすい。
また、接触式センサが定着部材に傷をつけ、その傷が画像に転写されてしまう場合や、定着部材上に付着する微小なトナー汚れ等が接触式センサに蓄積し、この蓄積された汚れに起因した誤検知が生じる場合や、汚れが剥がれた際に画像上に汚れが載ってしまう場合などがある。

これに対し、定着部材の温度検知手段として、非接触式センサ（例えば、サーモパイル等）を用いた装置が知られている。

しかしながら、非接触式センサは非常に高価である為、消耗品としての交換が前提とされる定着装置に内蔵すると、消耗品の値段にそのまま影響してしまう。
また、非接触式であるため、定着部材の表面から所定の距離を離して配置せねばならず、定着装置に内蔵する場合は、定着装置内に相応のスペースを確保する必要がある。

一方、非接触式センサを画像形成装置本体側に設け、定着装置のカバー部材に設けられた検知用の開口部を通して定着部材の温度を検出する場合は、装置の小型化を実現するために、定着部材と非接触式センサとの距離が短くなるよう、非接触式センサが定着装置内に食い込むように設置される。そのため、定着装置内で発生した水蒸気により非接触式センサの測定窓部等に結露が発生し、温度の誤検知を招くという問題があった。

このような問題に対し、結露防止手段として、水蒸気を除去するファンを備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の装置によれば、測定環境に多量の水蒸気が存在するような環境においてサーモパイルを用いても、サーモパイル近傍に設けたファンのエアーがサーモパイルの測定部周辺の水蒸気を除去するように作用するので、サーモパイルの測定窓部に結露が発生することを防止して、正確な測定を可能とするとされている。

しかしながら、水蒸気除去のための特別な機構を設けることは装置構成の複雑化をまねき、小型化を困難とする。また、部品点数の増加によるコストアップにもつながるという課題がある。

そこで本発明は、部品点数を増やすことなく、簡易な構成で小型化及び低コスト化を図りつつ、定着部材の温度を検知する非接触式センサに発生する結露を防止し、ひいては温度の誤検知を防止可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、定着部材、前記定着部材を加熱する加熱源、及び前記定着部材を圧接してニップ部を形成する加圧部材を有する定着装置と、少なくとも前記定着装置の一部を覆うカバー部材と、前記定着装置の外部から、前記カバー部材の開口部を通して非接触に前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、を少なくとも備える画像形成装置において、前記温度検知手段は、上方に前記カバー部材と平面的に重ならない空間を有することを特徴とする。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、簡易な構成で小型化及び低コスト化を図りつつ、定着部材の温度を検知する非接触式センサに発生する結露を防止し、ひいては温度の誤検知を防止可能な画像形成装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 従来の画像形成装置の定着装置を含む要部の概略構成を示す模式図である。 従来の画像形成装置に搭載された非接触式センサによる温度検知結果を示すグラフである。 本実施形態に係る画像形成装置の定着装置を含む要部の概略構成を示す模式図である。 本実施形態に係る画像形成装置に搭載された非接触式センサ設置部を示す模式図である。 本実施形態の画像形成装置に搭載された非接触式センサによる温度検知結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１に本実施形態に係る画像形成装置の一例であるモノクロ電子写真装置（モノクロレーザープリンタ）の概略構成の断面図を示す。なお、画像形成装置は図１に示す例に限定されず、カラープリンタや複合機などであってもよく、画像形成に伴う帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程などの処理を実現できるハードウェア、及びソフトウェアを備えているものであれば特に限定されない。

画像形成装置１は、現像剤によって画像を形成するためのプロセスユニットとしてプロセスカートリッジ２を備えている。
プロセスカートリッジ２は、表面に画像を担持する像担持体（感光ドラム）３を備えている。
その他、像担持体３の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ、帯電された像担持体３の表面にレーザーなどの光照射を行う露光手段として露光装置、及び像担持体３上に現像剤としてのトナーを供給して現像剤像を形成する現像手段としての現像装置等を有している。また、転写処理の完了後に余剰となったトナーを除去するドラムクリーニング装置、表面を除電する除電装置なども備えている。

画像形成装置１の下部には給紙カセット１１を有し、給紙カセット１１に載置された記録媒体を給送する給紙装置１２が配置されている。記録媒体としては、トナーを付着させることができる媒体であれば用紙に限定されず、例えばＯＨＰシートや布帛などであってもよい。
なお、図１中、記録媒体の搬送経路を破線で示している。
給紙装置１２の搬送方向下流側には、給送された記録媒体を一旦停止させてから所定のタイミングで搬送するタイミングローラ対が配置されている。

プロセスカートリッジ２の下方には転写ローラ７０を備えている。
転写ローラ７０よりも搬送方向下流側には、記録媒体に転写された画像を定着させる定着装置８０が配置されている。
定着装置８０は、加熱源８３を内包する定着部材（定着ローラ）８１と、この定着部材８１に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材（加圧ローラ）８２を備えている。また、定着装置８０は、少なくとも一部がカバー部材によって覆われている。

像担持体３は画像形成装置１に設置された駆動装置により回転し、その表面感光層が帯電ローラにより一様に高電位に帯電される。帯電した感光層は、露光装置により画像データに基づいて選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と初期化により高電位部とから成る静電潜像が形成される。次に、当該静電潜像の低電位部（又は高電位部）が現像ローラとの対向位置にくると、表面にトナー薄層を形成した現像ローラからトナーが転移されてトナー像が現像される。

像担持体３にトナー画像が形成されると、タイミングローラ対と給送ローラが駆動を開始し、像担持体３上のトナー画像と同期をとって記録媒体が転写ニップへ送られる。そして、転写ローラ７０によって送られてきた記録媒体に像担持体３上のトナー画像を転写する。

トナー画像が転写された記録媒体は、転写後搬送路を通って定着装置８０へと搬送される。
定着装置８０に送り込まれた記録媒体は定着部材（定着ローラ）８１と加圧部材（加圧ローラ）８２によって挟まれ、未定着トナー画像が加熱・加圧されて記録媒体に定着される。
最後に排紙装置１５によりモノクロ電子写真装置1の上面の排紙トレイに排紙される。

図４及び図５は、本実施形態に係る画像形成装置の定着装置８０を含む要部の概略構成を示す模式図である。
本実施形態の画像形成装置は、定着部材８１、定着部材８１を加熱する加熱源８３、及び定着部材８１を圧接してニップ部を形成する加圧部材８２を有する定着装置８０と、少なくとも定着装置８０の一部を覆うカバー部材８０ａと、定着装置８０の外部から、カバー部材８０ａの開口部を通して非接触に定着部材８１の温度を検知する温度検知手段９１と、を少なくとも備える。

また、本実施形態の画像形成装置は、図５に示すように、温度検知手段９１は、上方にカバー部材８０ａと平面的に重ならない空間（以下、「上方空間」ともいう）９２を有する。
「平面的に重ならない」とは水平面において重なる領域が無いことを意味し、本実施形態においては、装置上方から見た平面視で重なる領域が無いことを意味する。
すなわち、温度検知手段９１の少なくとも上方は定着装置のカバー部材８０ａにより覆われる領域が存在せず、開放された空間９２となっている。

また、図５に示すように、温度検知手段９１は、下方に空間（以下、「下方空間」ともいう）９３を有することが好ましい。
温度検知手段９１は、定着装置８０と対向する画像形成装置のハウジング１ａに装着されているが、温度検知手段９１の下方は、装着されるハウジング１ａと当接していないことが好ましい。

温度検知手段９１は、非接触式のセンサであって、定着部材８１の温度を検知可能な手段であり、具体的にはサーモパイルである。
温度検知手段９１は、定着装置８０から離間し、かつ水蒸気との接触を避けることができる位置に配設された状態で定着部材８１の温度を検知することができる。

図４中、気流の流れを矢印ＡＦで示している。
図４及び図５に示すように、定着装置８０の上方には、気流ＡＦが流通可能な流路９４を有することが好ましい。

上述の構成により本実施形態の画像形成装置では、温度検知手段９１が設置される領域において、上方が開放された空間９２となっているため、水蒸気が逃げやすく、また温度検知手段９１は、定着装置８０の外部であってカバー部材８０ａから離間した位置に配置されているため、定着装置８０内部で生じた水蒸気が温度検知手段９１と接触しにくい。
これらのことから、温度検知手段９１の表面に水蒸気が接触して結露が発生するのを防止することができる。

また、下方にも空間９３を設けることにより、気流の流れＡＦが生じやすくなり、水蒸気をより逃がしやすくなり、結露の発生をより確実に防止することができる。

さらに、定着装置８０の上方に気流ＡＦが流通可能な流路９４を有する構成とし、この流路に気流を流すことにより、より確実に水蒸気を逃がして結露の発生を防止することができる。流路９４は、温度検知手段９１の上方の空間９２と連通している。
この気流ＡＦの流れは、装置内の既存のファン等により作り出されるものであってもよく、装置内の自然に生じる空気の循環または筐体の開閉等により生じる空気の循環によるものであってもよい。

本実施形態の画像形成装置によれば、水蒸気を逃がすための特別な機構を設けることなく、部品点数を増やすことなく、簡易な構成で小型化及び低コスト化を図りつつ、定着部材である定着部材８１の温度を検知する非接触式センサに発生する結露を防止し、ひいては温度の誤検知を防止することができる。

これに対し、従来の画像形成装置の例を図２に示す。
図２に示す画像形成装置は、温度検知手段９１が定着装置８０に食い込んだ位置に配置され、定着装置のカバー部材８０ａが平面的に重なっている。このため、定着装置８０内部で生じた水蒸気が温度検知手段９１と接触しやすく、表面に結露が発生しやすい。

図２の従来の画像形成装置における温度検知手段９１の測定データを図３に示す。
図３は、温度検知手段９１による定着部材８１の検知温度（Ｂ）とともに、定着部材８１の実温度（Ａ）及び目標温度（Ｃ）、並びにｄｕｔｙ（Ｄ）を示している。

図３のグラフから、測定対象の定着部材８１の温度を実際よりも低く検知してしまう傾向がみられる。また、実温度（Ａ）と検知温度（Ｂ）の差異は、時間の経過とともに大きくなっていることもわかる。これらは経時により温度検知手段９１に結露が発生したことに起因するものと考えられる。

これに対し、本発明に係る画像形成装置における温度検知手段９１の測定データを図６に示す。
図６は、図３と同様温、温度検知手段９１による定着部材８１の検知温度（Ｂ）とともに、定着部材８１の実温度（Ａ）及び目標温度（Ｃ）、並びにｄｕｔｙ（Ｄ）を示している。

図６のグラフから、測定対象の定着部材８１の検知温度（Ｂ）と実温度（Ａ）と差異はほぼみられない。また、時間の経過によってもこの傾向は変わらないことから、本実施形態の画像形成装置においては、温度検知手段９１に結露が発生していないことがわかる。

１ 画像形成装置
１ａ ハウジング（画像形成装置）
２ プロセスカートリッジ
３ 像担持体
１１ 給紙カセット
１２ 給紙装置
１５ 排紙装置
７０ 転写ローラ
８０ 定着装置
８０ａ カバー部材
８１ 定着部材
８２ 加熱源
８３ 加圧部材
９１ 温度検知手段（サーモパイル）
９２ 空間（上方空間）
９３ 空間（下方空間）
９４ 流路
ＡＦ 気流

特開２００３−２９７５２８号公報

Claims (5)

1. 定着部材、前記定着部材を加熱する加熱源、及び前記定着部材を圧接してニップ部を形成する加圧部材を有する定着装置と、
   少なくとも前記定着装置の一部を覆うカバー部材と、
   前記定着装置の外部から、前記カバー部材の開口部を通して非接触に前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、を少なくとも備える画像形成装置において、
   前記温度検知手段は、上方に前記カバー部材と平面的に重ならない空間を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度検知手段は、下方に空間を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記温度検知手段はサーモパイルであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記温度検知手段は、前記定着装置と対向する前記画像形成装置のハウジングに装着されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記定着装置の上方に、気流が流通可能な流路を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。