JP6942947B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、定着装置としては、未定着トナー像が保持された記録用紙を互いに圧接する加熱用回転体と加圧用回転体とのニップ部を通過させることにより加熱して定着処理を行うように構成したものがある。

かかる定着装置では、ニップ部の出口近傍に記録用紙の通過を検出する用紙検出手段を配置し、記録用紙の通過やジャム等の搬送不良を検出するように構成されている。用紙検出手段としては、記録用紙に接触することなく記録用紙を検出することが可能な非接触方式のものが既に提案されている（特許文献１）。

特許文献１は、熱定着器によって複写紙に複写された画像を熱定着する画像形成装置において、上記熱定着器から送り出された複写紙の熱放射エネルギを検出する赤外線センサを上記画像形成装置の内部の位置に備え、上記赤外線センサの出力信号によって複写紙の通過を検出するように構成したものである。

特開昭５８−１５３９５６号公報

この発明の目的は、低温時に記録媒体を検出する検出精度が低くなる温度依存性を有する非接触方式の検出手段を加熱する加熱手段を備えない場合に比較して、検出手段の温度が低いことに起因した誤検出の発生を抑制することにある。

請求項１に記載された発明は、未定着画像を保持した記録媒体を加熱することにより定着する定着手段と、
前記定着手段の前記記録媒体の搬送方向に沿った下流側に配置され、前記記録媒体から放射される熱エネルギを検知することで前記記録媒体を検出する検出手段と、
前記検出手段を加熱する加熱手段と、
を備え、
前記加熱手段は、前記定着手段によって熱せられた空気を前記検出手段に送る送風手段 からなる定着装置である。

請求項２に記載された発明は、前記加熱手段は、前記定着手段による定着動作の開始時に前記検出手段を加熱する請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載された発明は、前記送風手段は、前記定着手段からの熱を前記検出手段を通過するよう外部に排出する排気ファンからなる請求項１に記載の定着装置である。

請求項４に記載された発明は、前記排気ファンは、前記検出手段より前記記録媒体の搬送方向に沿った下流側にあり、前記記録媒体の搬送方向と直交する面に設けられる請求項３に記載の定着装置である。

請求項５に記載された発明は、前記送風手段は、前記検出手段より前記記録媒体の搬送方向に沿った上流から前記定着手段に向かって送風する送風ファンからなる請求項１に記載の定着装置である。

請求項６に記載された発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成された未定着画像を加熱することにより定着する定着装置と、
を備え、
前記定着装置として請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置を用いた画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、低温時に記録媒体を検出する検出精度が低くなる温度依存性を有する非接触方式の検出手段を加熱する加熱手段を備えない場合に比較して、検出手段の温度が低いことに起因した誤検出の発生を抑制することができる。
また、請求項１に記載された発明によれば、定着手段の熱を検出手段の加熱に有効に利用することができる。

請求項２に記載された発明によれば、環境温度が低い場合であっても、定着動作の開始時に検出手段の温度が低いことに起因した誤検出の発生を抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、送風手段を新たに設けることなく、検出手段を加熱することができる。

請求項４に記載された発明によれば、排気ファンを記録媒体の搬送方向と直交する面以外の面に設けた場合に比較して、排気経路に沿って効率的に検出手段に熱風を当てることができる。

請求項５に記載された発明によれば、送風手段を、検出手段より記録媒体の搬送方向に沿った上流から定着手段に向かって送風する送風ファンから構成しない場合に比較して、定着手段を介して検出手段に到達する風をより高温にすることができる。

請求項６に記載された発明によれば、検出手段の温度が低いことに起因した誤検出の発生を抑制することができ、記録媒体の搬送不良への対応性が向上する。

この発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面構成図である。 定着装置を示す模式図である。 赤外線センサを示す模式図である。 赤外線センサの特性を示すグラフである。 赤外線センサと記録用紙との位置関係を示す模式図である。 赤外線センサの特性を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の動作を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置における赤外線センサの特性を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の変形例を示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１及び図２は、実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の全体の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置など）を拡大して示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えば電子写真方式を採用したモノクロの画像形成装置として構成されたものである。この画像形成装置１は、装置本体１ａの上部に図示しない原稿を自動的に読取位置へと搬送する自動原稿搬送装置２と、原稿載置ガラス４上において図示しない原稿の画像を読み取る画像読取装置３を備えている。

画像読取装置３は、自動原稿搬送装置２によって原稿載置ガラス４の読取位置を通過するよう搬送されるか、又は原稿載置ガラス４上に載置された図示しない原稿の画像を光源６によって照明しつつ、図示しない原稿からの反射光像をフルレートミラー７ａ及びハーフレートミラー７ｂを介して結像レンズ８によって画像読取素子９上に結像することにより、原稿（図示せず）の画像を読み取るように構成されている。

画像形成装置１は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する画像形成手段の一例としての作像装置１０と、作像装置１０で形成されたトナー像を記録媒体の一例としての記録用紙５に転写する転写装置２０と、転写装置２０の転写位置に供給すべき所要の記録用紙５を収容して搬送する給紙装置３０と、転写装置２０で転写された記録用紙５上のトナー像を定着させる本実施の形態に係る定着装置４０等を備えている。

作像装置１０は、図１に示されるように、像保持体の一例としての回転する感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲に、次のようなトナー像形成手段の一例としての各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面）を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例としての露光装置１３と、その静電潜像を現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置１４と、転写工程の前に感光体ドラム１１の周面に現像されたトナー像に所要の電荷を付与する転写前帯電装置１５（図２参照）と、そのトナー像を記録用紙５に転写する転写手段の一例としての転写装置２０と、感光体ドラム１１の周面を清掃する前に所要の電荷を付与して除電する清掃前帯電装置１６（図２参照）と、清掃前帯電装置１６により除電された感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１７等である。

感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するよう支持されている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１の表面に非接触状態で配置されるスコロトロン等の非接触型の帯電装置で構成される。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置１２としては、感光体ドラム１１に接触した状態で配置される接触型の帯電ロール等からなる接触型の帯電装置を用いてもよい。

露光装置１３は、画像読取装置３によって読み取られた図示しない原稿の画像情報や、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光ＬＢを、帯電された後の感光体ドラム１１の周面に対して照射し静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像読取装置３によって読み取られるか又は画像形成装置１に任意の手段で入力され、画像処理部で画像処理された画像の情報（信号）が送信される。

現像装置１４は、開口部と現像剤の収容室が形成された筐体の内部に、現像剤を保持して感光体ドラム１１と向き合う現像領域まで搬送する現像ロールと、現像剤を攪拌しながら現像ロールを通過させるよう搬送する２つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材と、現像ロールに保持される現像剤の量（層厚）を規制する層厚規制部材などを配置して構成したものである。この現像装置１４には、現像ロールと感光体ドラム１１の間に現像バイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像剤としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。

転写前帯電装置１５は、図２に示されるように、転写工程前の感光体ドラム１１の表面に非接触状態で配置されるコロトロン等の非接触型の帯電装置で構成される。転写前帯電装置１５には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、例えば、トナーの帯電極性と同極性の電圧又は電流が供給される。

転写装置２０は、図２に示されるように、感光体ドラム１１の周囲に転写ベルト２１を介して接触し回転するとともに転写用電圧が供給される転写ロール２２を備えた接触型の転写装置である。転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。転写装置２０は、感光体ドラム１１と転写ロール２２の間となる転写位置を通過しながら回転する転写ベルト２１と、転写ベルト２１をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール２３，２４と、転写ベルト２１の内周面（裏面）側に配置されて感光体ドラム１１上のトナー像を記録用紙５に転写させる転写手段の一例としての転写ロール２２と、転写ロール２２を通過した後に転写ベルト２１の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置２５とで主に構成されている。

転写ベルト２１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール２３は転写ベルト２１に張力を付与する張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール２４は図示しない駆動装置によって回転駆動される駆動ロールとして構成される。

清掃前帯電装置１６は、転写工程を通過した感光体ドラム１１の表面に非接触状態で配置されるコロトロン等の非接触型の帯電装置で構成される。清掃前帯電装置１６には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、例えば、トナーの帯電極性と逆極性の電圧又は電流が供給される。

ドラム清掃装置１７は、一部が開口する容器状の本体と、転写後の感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板１７１と、清掃板１７１で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材等で構成されている。

定着装置４０は、図１に示されるように、記録用紙５の導入口及び排出口が形成された筐体４１の内部に、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体４２と、この加熱用回転体４２の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して回転するロール形態又はベルト形態の加圧用回転体４３などを配置して構成されたものである。この定着装置４０では、加熱用回転体４２と加圧用回転体４３が接触する接触部が所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着処理部（ニップ部）Ｎとなる。なお、定着装置４０の構成については、後に詳述する。

給紙装置３０は、転写装置２０の鉛直方向に沿った下方側の位置に存在するよう配置される。この給紙装置３０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載した状態で収容する複数（又は単数）の用紙収容体３１と、用紙収容体３１から記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置３２とで主に構成される。用紙収容体３１は、例えば、図示しないガイドレールによって画像形成装置１の正面（使用者が操作時に向き合う側面）側に引き出すことができるように取り付けられている。

記録用紙５としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙やトレーシングペーパー等の薄紙、あるいはＯＨＰシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録媒体５の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等の坪量が相対的に大きい所謂厚紙なども好適に使用することができる。

給紙装置３０と転写装置２０との間には、図１に示されるように、給紙装置３０から送り出される記録用紙５を二次転写位置まで搬送する複数又は単数の用紙搬送ロール対３３〜３６や図示しない搬送ガイドで構成される給紙搬送路３７が設けられている。給紙搬送路３７において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対３６は、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。また、画像形成装置本体１の記録用紙５の排出口に近い部分には、定着装置４０により送り出される定着後の記録用紙５を画像形成装置１の側面に設けられた図示しない用紙排出部に排出するための用紙排出ロール対３８が設けられている。

また、用紙排出ロール対３８の下方には、片面に画像が形成された記録用紙５の表裏を反転させて転写装置２０へと再度搬送し、記録用紙５の裏面に画像を形成するための両面用の搬送経路３９が設けられている。

図１中、符号１００は、画像形成装置１の動作を統括的に制御する制御装置を示している。制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、あるいはこれらＣＰＵやＲＯＭ等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備えている。

また、図１中符号１４５は、紙面に垂直な方向に沿って配列され、現像装置１４に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容したトナーカートリッジを示している。

＜画像形成装置の動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

画像形成装置１は、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からモノクロの画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、作像装置１０、転写装置２０、定着装置４０等が始動する。

そして、作像装置１０においては、図１に示されるように、まず感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、帯電装置１２が感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像読取装置３で読み取られた図示しない原稿の画像や画像形成装置１に入力される画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される静電潜像を形成する。

続いて、作像装置１０が、感光体ドラム１１に形成された静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電されたトナーを現像ロールから供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、感光体ドラム１１に形成された静電潜像は、ブラック色のトナーで現像されたトナー像として顕像化される。

続いて、作像装置１０の感光体ドラム１１上に形成されたトナー像が転写位置まで搬送されると、転写装置２０が、そのトナー像を転写装置２０の転写ベルト２１によって搬送される記録用紙５に対して転写させる。

また、転写が終了した作像装置１０では、ドラム清掃装置１７が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃する。これにより、作像装置１０は、次の作像動作が可能な状態にされる。

一方、給紙装置３０では、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路３７に送り出す。給紙搬送路３７では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対３６が記録用紙５を転写時期に合わせて転写装置２０の転写ベルト２１に送り出して供給する。

転写位置においては、転写装置２０の転写ロール２２が、感光体ドラム１１上のトナー像を転写ベルト２１によって搬送される記録用紙５に転写させる。

続いて、トナー像が転写された記録用紙５は、転写ベルト２１によって定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、回転する加熱用回転体４２と加圧用回転体４３との間のニップ部Ｎに転写後の記録用紙５を導入して通過させることにより、必要な定着処理（加熱及び加圧）をして未定着のトナー像を記録用紙５に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙５は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、用紙排出ロール対３８により画像形成装置１の側面に設置された用紙排出部（図示せず）に排出される。

また、記録用紙５の両面に画像を形成する場合は、片面に画像が形成された記録用紙５を用紙排出部（図示せず）に排出せずに、記録用紙５の表裏を反転させた後に両面用の搬送経路３９を介して再度転写装置２０へと搬送し、記録用紙５の裏面にトナー像を転写する。裏面にトナー像が転写された記録用紙５は、転写ベルト２１によって定着装置４０まで搬送され、定着装置４０により定着処理（加熱及び加圧）を施されて、用紙排出ロール対３８により画像形成装置１の側面に設置された用紙排出部（図示せず）に排出される。

以上の動作により、モノクロ画像が形成された記録用紙５が出力される。

＜定着装置の構成＞
図３は、実施の形態１に係る定着装置の断面構成図を示している。

定着装置４０は、図３に示されるように、記録用紙５の導入口及び排出口が形成された略直方体形状の箱体からなる筐体４１を備えている。筐体４１の導入口には、転写ベルト２１によって搬送され当該転写ベルト２１から剥離された記録用紙５を、加熱ロール４２と加圧ロール４３が圧接するニップ部Ｎへと導く平板状の入口案内板４４が設けられている。また、筐体４１の排出口には、加熱ロール４２と加圧ロール４３が圧接するニップ部Ｎによって定着処理が施された記録用紙５を案内するように上下に対向して配置された一対の出口案内部材４５，４６が設けられている。

定着装置４０の筐体４１の内部には、互いに圧接されてニップ部Ｎを形成する一対の回転体として、加熱用回転体の一例としての加熱ロール４２と、加圧用回転体の一例としての加圧ロール４３を備えている。加熱ロール４２と加圧ロール４３は、後述するように、互いに所定の圧力で圧接した圧接状態と離間した離間状態とに切り替え可能に配置されている。加熱ロール４２は、ステンレスやアルミニウム合金等の金属によって円筒形状に形成された芯金４７と、当該芯金４７の表面に厚く被覆された耐熱性を有するシリコーンゴム等からなる耐熱弾性体層４８と、当該耐熱弾性体層４８の表面に被覆されたテトラフルオロエチレンやＰＦＡ等からなる離型層４９とを備えている。また、加熱ロール４２の内部には、加熱源として３本のハロゲンランプ５０が配置されている。加熱ロール４２は、内部からハロゲンランプ５０によって加熱されつつ、当該加熱ロール４２の表面温度が予め定められた定着処理温度となるように、温度センサ５１によって表面温度を検知して、ハロゲンランプ５０への通電を図示しない制御手段により制御するよう構成されている。

また、加熱ロール４２の表面には、当該加熱ロール４２の表面に付着したトナー等の異物を除去するための不織布等からなるクリーニング用のウエブ５２が、クリーニングロール５３によって当接されている。クリーニングウエブ５２は、ウエブ供給ロール５４から供給されるとともに、ウエブ巻取ロール５５によって所定のタイミングで巻き取られるよう構成されている。

一方、加圧ロール４３は、ステンレスやアルミニウム合金等の金属によって中心軸を有する円筒形状に形成された芯金５６と、当該芯金５６の表面に加熱ロール４２と比較して薄く被覆された耐熱性を有すシリコーンゴム等からなる耐熱弾性体層５７と、当該耐熱弾性体層５７の表面に被覆されたテトラフルオロエチレンやＰＦＡ等からなる離型層５８とから構成されている。

また、定着装置４０は、図４に模式的に示されるように、加圧ロール４３を加熱ロール４２に対して圧接させる動作及び離間させる動作を行う接離手段としてのニップ解除機構６０を備えている。加熱ロール４２は、図３に示されるように、定着装置４０の筐体４１に対して位置を固定した状態で、図示しない駆動手段によって回転駆動される。また、加圧ロール４３は、図４に示されるように、ニップ解除機構６０の揺動アーム６１に回転自在に取り付けられている。揺動アーム６１は、定着装置４０の筐体４１に対して、支点６２を中心にして回転自在に支持されている。揺動アーム６１の先端部には、加圧ロール４３を加熱ロール４２に対して圧接させる方向及び離間させる方向に移動させる偏心カム６３が設けられている。揺動アーム６１は、偏心カム６３を図示しない駆動手段によって回転駆動させることにより、加圧ロール４３を加熱ロール４２に対して圧接させる加圧方向、及び加圧ロール４３を加熱ロール４２から離間させる離間方向に移動可能に構成されている。なお、加圧ロール４３は、揺動アーム６１に設けられた図示しないコイルスプリング等の付勢手段の付勢力によって加熱ロール４２に圧接される。

定着装置４０の排出口には、図３に示されるように、加熱ロール４２と加圧ロール４３が圧接するニップ部Ｎを通過することにより未定着トナー像が定着された記録用紙５を定着装置４０から排出する排出ロール対５９が設けられている。

また、定着装置４０の排出口には、記録用紙５の位置を規制しつつ搬送する排出ロール５９に対応した位置に、記録用紙５を検出する非接触方式の検出手段の一例としての赤外線センサ７０が配置されている。赤外線センサ７０は、定着装置４０の排出口において上部の出口案内部材４５の上方に、当該上部の出口案内部材４５に設けられた開口部を介して記録用紙５と直接対向するように設けられている。この赤外線センサ７０は、被検知媒体としての記録用紙５から放射される熱エネルギとしての赤外領域の光（赤外線）を受光して電気信号に変換し、定着装置４０により加熱定着された記録用紙５を非接触状態で検出するものである。赤外線センサ７０は、動作原理によって量子型と熱型に大別される。この実施の形態では、赤外線センサ７０として熱型のものを採用している。赤外線センサ７０としては、例えば、コーデンシ株式会社製の赤外線反射型センサ（製品番号ＰＳ１２２ＴＬ４−Ａ）を使用している。但し、赤外線センサ７０としては、これに限定されるものではなく、他の方式の赤外線センサを使用しても良いことは勿論である。

赤外線センサ７０は、図５に示されるように、ＬＥＤ等からなる発光素子７１によって被検知媒体としての記録用紙５に赤外線を照射し、記録用紙５から反射される赤外線を赤外領域に感度を有するフォトトランジスタ等からなる受光素子７２により受光して電気信号に変換することで記録用紙５を検出する。

ところで、赤外線センサ７０を構成するＬＥＤ等からなる発光素子７１は、図６（ａ）に示されるように、周囲（環境）温度が増加すると発光効率が低下するという負の温度特性を有している。また、赤外線センサ７０を構成するフォトトランジスタ等からなる受光素子７２は、図６（ｂ）に示されるように、周囲温度が増加するとフォトトランジスタの電流増幅率（ｈ_ＦＥ）が増加する正の温度特性を有している。そのため、このような温度特性を有する発光素子７１と受光素子７２を備える赤外線センサ７０は、図６（ｃ）に示されるように、周囲温度が低いときに検出感度が低く、周囲温度の上昇とともに検出感度が上昇してピークを迎え、周囲温度が更に上昇すると検出感度が低下するという略山形状の温度特性を有している。

また、記録用紙５上に定着される画像としては、大別して、文字や直線等からなり画像の面積率が低く略白紙と見なせるものと、写真画像やグラフィック画像等からなり画像の面積率が相対的に高く略ベタ画像と見なせるものに分類することができる。

さらに、定着装置４０は、冬季における早朝などのように、画像形成装置１の電源が投入されていないか、画像形成装置１が長時間休止している場合のように、赤外線センサ７０自体の温度が環境温度と略等しく所要の閾値温度よりも低い低温状態と、画像形成装置１において画像形成動作を開始した場合のように、赤外線センサ７０が定着装置４０から受ける熱伝導や輻射熱等により加熱されて所要の閾値温度よりも高い高温状態にある場合が存在する。

赤外線センサ７０は、図６（ｃ）に示されるような温度特性を有しているため、縦軸に図７に示されるように記録用紙５と赤外線センサ７０の受光部との距離を採り、横軸に記録用紙５上に定着される画像の種類と赤外線センサ７０の加熱状態とを採ると、図８に示されるような特性を有していることが、本発明者らの研究により判明した。

すなわち、赤外線センサ７０は、図８に示されるように、画像の種類が赤外線に対する反射率が高い白紙である場合、赤外線センサ７０の加熱状態が低温（Ｃｏｌｄ）及び高温（Ｈｏｔ）のいずれの状態であっても、記録用紙５を検出可能な距離が広く、記録用紙５の有無を確実に検出することが可能である。また、赤外線センサ７０は、画像の種類が赤外線に対する反射率が相対的に低いブラック色のベタ画像である場合であっても、赤外線センサ７０の加熱状態が高温と見なせる場合であれば、記録用紙５を検出可能な距離がある程度広く、記録用紙５を確実に検出することが可能である。

これに対して、赤外線センサ７０は、画像の種類が赤外線に対する反射率が相対的に低い黒色のベタ画像であって、赤外線センサ７０の加熱状態が低温であると、記録用紙５を検出可能な距離が大幅に狭くなり、記録用紙５を検出する際に記録用紙５の通過を検出することができないという誤検出が生じる虞れがある。

そこで、この実施の形態では、定着装置４０による定着動作の開始に先立って、赤外線センサ７０を加熱する加熱手段を備えている。加熱手段としては、通電により発熱して赤外線センサ７０を加熱する発熱素子を別途設けても良い。しかし、この場合は、発熱素子を新たに設ける必要があり、部品点数及び消費電力が増加する。そのため、本実施の形態では、定着装置４０の加熱ロール４２から放出される熱を利用して赤外線センサ７０を加熱するように構成している。

更に説明すると、画像形成装置１は、図９に示されるように、定着装置４０等から放出される熱を当該定着装置４０の周囲の空気とともに装置本体１ａの外部に排出することにより、装置本体１ａの内部の温度上昇を抑制する排気装置８０を備えている。なお、符号８３は記録用紙５の排出口を示している。

排気装置８０は、画像形成装置本体１ａの側壁１ａ’において定着装置４０の上部に対応した位置に取り付けられた排気ファン８１を備えている。排気ファン８１は、定着装置４０等の周囲の空気を吸引して画像形成装置本体１ａの側壁１ａ’に設けられた排気口８２から外部に排出する。その際、排気ファン８１は、定着装置４０の加熱ロール４２の周囲から吸引される空気が赤外線センサ７０の領域を通過するように配置されている。そのため、排気ファン８１を駆動して定着装置４０の周囲に存在する空気を外部に排出することにより、加熱ロール４２により加熱され温度が上昇した空気が赤外線センサ７０の領域を通過し、当該赤外線センサ７０が加熱される。

＜定着装置の動作＞
この実施の形態に係る定着装置４０では、次のようにして、記録用紙上に未定着画像が定着される。

画像形成装置１は、上述したように、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からモノクロの画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、作像装置１０、転写装置２０、定着装置４０等が始動する。

定着装置４０は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、図１０に示されるように、待機状態から主要部の電源がＯＮ状態となり、加熱ロール４２のハロゲンランプ５０への通電を開始し、加熱ロール４２がハロゲンランプ５０によって加熱される。なお、この状態では、加熱ロール４２の回転が停止しており、しかも加圧ロール４３は加熱ロール４２から離間している。

その後、制御装置１００は、定着装置４０の加熱ロール４２の表面温度を温度センサ５１によって検知し、当該加熱ロール４２の表面温度が予め定められた駆動開始閾値温度（例えば、７０℃前後）以上となると、排気ファン８１を駆動する。すると、定着装置４０の周囲の空気は、図１１に示されるように、排気ファン８１により吸引され、画像形成装置本体１ａの外部に排出される。また、定着装置４０の周囲の空気は、その一部が赤外線センサ７０を通過し、赤外線センサ７０が定着装置４０の加熱ロール４２によって加熱されて温度が上昇した空気により加熱される。

排気ファン８１は、上述したように、加熱ロール４２の表面温度が所要の駆動開始閾値温度以上となった場合に駆動されるため、加熱ロール４２を通過する空気も同程度の温度に加熱される。そのため、排気ファン８１を駆動することにより、定着装置４０の加熱ロール４２から放出され加熱された空気を赤外線センサ７０の領域を通過させることで、赤外線センサ７０が加熱され温度が上昇する。

また、排気ファン８１は、図１０に示されるように、加熱ロール４２の表面温度が所要の定着可能温度に達すると停止される。また、ハロゲンランプ５０への通電は、加熱ロール４２の表面温度が所要の定着可能温度を維持するようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。なお、定着装置４０の加熱ロール４２は、図３に示されるように、芯金４７の表面に厚く被覆された耐熱弾性体層４８を有しており、熱容量が相対的に大きい。そのため、加熱ロール４２は、ハロゲンランプ５０に通電を開始してから定着可能温度に達するまでにある程度の時間（例えば、２〜３分程度）を要する。したがって、定着装置４０によって記録用紙５の定着を開始するまでの間に、排気ファン８１からの送風によって赤外線センサ７０を加熱することで、赤外線センサ７０は、図１２に示されるように、ベタ画像が定着された記録用紙５であっても安定して検出することが可能な温度まで加熱される。

このように、定着装置４０は、例えば、冬季における早朝などのように、画像形成装置１の電源が投入されていないか、画像形成装置１が長時間休止している場合のように、赤外線センサ７０自体の温度が環境温度と略等しく所要の閾値温度よりも低い低温状態となっている場合であっても、モノクロの画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、定着装置４０の加熱ロール４２に通電されて、加熱ロール４２がハロゲンランプ５０によって加熱される。そして、定着装置４０の加熱ロール４２の表面温度が所要の駆動開始閾値温度以上に達すると、排気ファン８１が駆動され、排気ファン８１が形成する空気流によって赤外線センサ７０が加熱される。

そのため、その後に定着装置４０による定着動作が開始されて、定着装置４０によって加熱定着処理を受けた記録用紙５が赤外線センサ７０の下方を通過する際に、当該記録用紙５が赤外線センサ７０によって検出される。このとき、赤外線センサ７０は、排気ファン８１が形成する空気流によって加熱されているため、図１２に示されるように、記録用紙５上に形成される画像がベタ画像等のように画像の面積率が大きく赤外線を吸収し易い画像である場合においても、図６（ｃ）に示されるように、赤外線センサ７０自体の温度が上昇して感度が向上しているため、記録用紙５の検出距離が広がっており、記録用紙５の通過（有無）の誤検出が発生することが抑制される。

なお、本実施の形態では、送風手段を定着手段よりも記録媒体の搬送方向に沿った下流側に配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１３に示されるように、送風手段を、検出手段より記録用紙５の搬送方向に沿った上流から定着手段に向かって送風する送風ファン８４から構成しても良い。この場合には、送風手段を、検出手段より記録媒体の搬送方向に沿った上流から定着手段に向かって送風する送風ファンから構成しない場合に比較して、定着手段を介して検出手段に到達する風がより高温となる。

また、前記実施の形態では、画像形成装置としてモノクロの画像を形成する画像形成装置について説明したが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像を形成するフルカラー画像形成装置についても同様に適用できることは勿論である。

また、排気ファンは、記録媒体の搬送方向と直交する面である装置本体の側面に装着されていることが望ましいが、装置本体の前面や背面に配置されていても、本発明の効果は発揮される。

１…画像形成装置
１ａ…装置本体
１１…感光体ドラム
１４…現像装置
４０…定着装置
４１…筐体
４２…加熱ロール
４３…加圧ロール
７０…赤外線センサ
８１…排気ファン

Claims (6)

1. 未定着画像を保持した記録媒体を加熱することにより定着する定着手段と、
   前記定着手段の前記記録媒体の搬送方向に沿った下流側に配置され、前記記録媒体から放射される熱エネルギを検知することで前記記録媒体を検出する検出手段と、
   前記検出手段を加熱する加熱手段と、
   を備え、
   前記加熱手段は、前記定着手段によって熱せられた空気を前記検出手段に送る送風手段 からなる定着装置。
2. 前記加熱手段は、前記定着手段による定着動作の開始時に前記検出手段を加熱する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記送風手段は、前記定着手段からの熱を前記検出手段を通過するよう外部に排出する排気ファンからなる請求項１に記載の定着装置。
4. 前記排気ファンは、前記検出手段より前記記録媒体の搬送方向に沿った下流側にあり、前記記録媒体の搬送方向と直交する面に設けられる請求項３に記載の定着装置。
5. 前記送風手段は、前記検出手段より前記記録媒体の搬送方向に沿った上流から前記定着手段に向かって送風する送風ファンからなる請求項１に記載の定着装置。
6. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成された未定着画像を加熱することにより定着する定着装置と、
   を備え、
   前記定着装置として請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置を用いた画像形成装置。

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