(57)【要約】【課題】  本発明は、簡易な構成で光学センサの反射部材の結露を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  光学センサ２１は、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐを挟んで一方側に配置される発光素子２９ａ及び受光素子２９ｂと、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐを挟んで他方側に配置され、発光素子２９ａから出射されたレーザ光２７を受光素子２９ｂに向けて反射する反射板２３と、反射板２３を支持する支持部材２４と、を有し、支持部材２４は、定着装置１１を補強する補強板金２５に設けられ、反射板２３の一部が補強板金２５から突出して定着フィルム１３と面するように配置されたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有する定着装置と、
前記ニップ部を通過する記録材の有無を検知する光学センサと、
を有し、
前記光学センサは、
前記ニップ部を通過する記録材を挟んで一方側に配置される発光部及び受光部と、
前記ニップ部を通過する記録材を挟んで他方側に配置され、前記発光部から出射された光を前記受光部に向けて反射する反射部材と、
前記反射部材を支持する支持部材と、
を有し、
前記支持部材は、前記定着装置を補強する補強部材に設けられ、
前記反射部材の一部が前記補強部材から突出して前記加熱部材と面するように配置されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記反射部材と前記加熱部材との距離が、前記補強部材と前記加熱部材との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記反射部材は、前記支持部材のみに接しており、前記補強部材には接触していないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記反射部材は、前記補強部材から突出する部分が前記加熱部材と面するように折曲または湾曲していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、紙が定着装置により熱せられることで、紙が有している水分により蒸気が発生する。画像形成装置には、紙の有無を検知するためにレーザ発光部、レーザ受光部、反射板で構成される光学センサが設けられる。紙から発生した蒸気が反射板に結露すると、レーザ光の反射を妨げるため光学センサが誤動作する。
【０００３】
この問題を解決するために、定着装置の定着フィルム側から除湿用ファンにより風を定着装置内に吸気し、反射板近傍の空気を除湿して反射板の鏡面が結露しないようにしたものもある。また、特許文献１では、基材（反射板）の表面に防曇性被膜を形成して結露を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１１４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、画像形成装置における印刷スピードの高速化により紙から発生する単位時間当たりの水蒸気発生量が増加している。一方で、製品の小型化が進むにつれて光学センサの反射板近傍を除湿するためのファンやダクトの設置が困難となっている。また、特許文献１のように反射板の表面に防曇性被膜を設ける防曇加工を行うとコストアップにつながる。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、簡易な構成で光学センサの反射部材の結露を抑制することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成装置であって、加熱部材と、前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有する定着装置と、前記ニップ部を通過する記録材の有無を検知する光学センサと、を有し、前記光学センサは、前記ニップ部を通過する記録材を挟んで一方側に配置される発光部及び受光部と、前記ニップ部を通過する記録材を挟んで他方側に配置され、前記発光部から出射された光を前記受光部に向けて反射する反射部材と、前記反射部材を支持する支持部材と、を有し、前記支持部材は、前記定着装置を補強する補強部材に設けられ、前記反射部材の一部が前記補強部材から突出して前記加熱部材と面するように配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成で光学センサの反射部材の結露を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、画像形成装置の構成を示す断面図である。（ｂ）は、定着装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の光学センサの発光部と受光部の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の光学センサの反射板の構成を示す斜視図である。
【図４】光学センサの反射板の表面温度を示す図である。
【図５】（ａ）は、第２実施形態の光学センサの反射板の構成を示す斜視図である。（ｂ）は、第２実施形態の光学センサの反射板の構成を示す断面図である。
【図６】定着フィルムから光学センサの反射板が受ける輻射受熱量を示す図である。
【図７】比較例の画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図８】比較例の反射板の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。尚、以下の説明において、特に明記がない場合は、構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
〔第１実施形態〕
先ず、図１〜図４を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。
【００１２】
＜画像形成装置＞
図１を用いて、記録材Ｐに画像を形成する画像形成装置１５の構成について説明する。図１（ａ）は、画像形成装置１５の構成を示す断面図である。図１（ｂ）は、定着装置１１の構成を示す断面図である。図１（ａ）に示す画像形成装置１５は、画像形成部としてのプロセスカートリッジ９を装着したモノクロレーザビームプリンタの一例である。画像形成装置１５は、電子写真方式により像担持体としの感光ドラム６の表面上に画像を形成し、その画像を紙等の記録材Ｐに転写するものである。
【００１３】
尚、本実施形態では、画像形成装置１５として、感光ドラム６を１つ備えたモノクロレーザビームプリンタについて説明するが、感光ドラム６を複数備えたカラーの複写機やプリンタにも適用することがきでる。したがって、画像形成装置１５は、モノクロレーザビームプリンタに限定されるものではない。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、画像形成装置１５の内部には、プロセスカートリッジ９が着脱可能に装着される。プロセスカートリッジ９は、感光ドラム６、帯電手段としてての帯電ローラ７、現像装置に設けられた現像剤担持体としての現像ローラ８等が一体的に設けられている。また、画像形成装置１５の内部には、帯電ローラ７により一様に帯電された感光ドラム６の表面に画像情報に応じた光線１０ａを照射する光源としての光学装置１０が設けられている。
【００１５】
一方、画像形成装置１５の下部には、記録材Ｐを収容する給送カセット１が設けられている。給送カセット１内に収容された記録材Ｐは、図示しないホストコンピュータからの印刷信号に基づき、給送ローラ３により繰り出され、分離パッド２により１枚ずつ分離されて搬送される。その後、停止したレジストレーションローラ４のニップ部に記録材Ｐの先端部が突き当てられて記録材Ｐの斜行が補正される。その後、記録材Ｐは、所定のタイミングでレジストレーションローラ４により感光ドラム６と転写手段としての転写ローラ５とにより形成される転写ニップ部Ｎ１まで搬送される。
【００１６】
＜定着装置＞
定着手段としての定着装置１１は、熱源１４を有する加熱部材としての定着フィルム１３と、定着フィルム１３と定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧部材としての加圧ローラ１２とを有している。また、定着装置１１は、図３に示す補強部材としての補強板金２５により補強されている。
【００１７】
＜画像形成動作＞
プロセスカートリッジ９の内部において、感光ドラム６の表面は、帯電ローラ７により一様に帯電される。その後、光学装置１０から図示しないホストコンピュータからの画像情報に応じた光線１０ａがプロセスカートリッジ９内の感光ドラム６の表面上に照射される。これにより感光ドラム６の表面上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１８】
感光ドラム６の表面上に形成された静電潜像は、現像ローラ８を介して現像剤としてのトナーが供給されてトナー像として現像されて可視化される。一方、記録材Ｐはレジストレーションローラ４により感光ドラム６の表面上に形成されたトナー像の画先が転写ニップ部Ｎ１に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐの先端部が転写ニップ部Ｎ１に到達するように搬送される。図示しない転写電源により感光ドラム６に形成されたトナー像とは逆極性の電圧を転写ローラ５に印加する。これにより転写ニップ部Ｎ１において、感光ドラム６の表面上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【００１９】
転写ニップ部Ｎ１において、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１１に搬送される。トナー像を担持した記録材Ｐは、定着装置１１に設けられた定着フィルム１３と、加圧ローラ１２とにより形成される定着ニップ部Ｎ２において加熱及び加圧処理される。これにより記録材Ｐ上の未定着トナーが記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、光学センサ２１のセンサユニット２９に設けられた発光素子２９ａから出射されたレーザ光２７を遮りながらカール抑制ローラ１６により加圧されつつ排出ローラ１７に搬送され、排出口１８から排出トレイ１９上に排出される。
【００２０】
＜光学センサ＞
次に、図２及び図３を用いて本実施形態のジャム検知用の光学センサ２１の構成について説明する。図２は、本実施形態の光学センサ２１の発光素子２９ａ（発光部）と受光素子２９ｂ（受光部）とが設けられたセンサユニット２９の構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態の光学センサ２１の反射板２３が設けられた反射ユニット３０の構成を示す斜視図である。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、定着装置１１の内部には、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐの有無を検知する光学センサ２１が設けられている。光学センサ２１は、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐを挟んで一方側に配置されるセンサユニット２９と、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐを挟んで他方側に配置される反射ユニット３０とを有して構成される。
【００２２】
＜センサユニット＞
図２に示すセンサユニット２９は、基板２０上に発光素子２９ａと、受光素子２９ｂとが設けられている。基板２０を支持する支持部材２２には、発光素子２９ａから反射板２３に向かうレーザ光２７の出射光路２２ａと、反射ユニット３０の反射板２３で反射したレーザ光２７が受光素子２９ｂに向かう反射光路２２ｂとが設けられている。出射光路２２ａと反射光路２２ｂとは、支持部材２２に設けられた溝部により形成されている。
【００２３】
＜反射ユニット＞
図１（ａ），（ｂ）に示すように、反射ユニット３０は、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐを挟んで他方側（センサユニット２９とは反対側）に配置されている。反射ユニット３０は、センサユニット２９の発光素子２９ａから出射されたレーザ光２７を受光素子２９ｂに向けて反射する反射部材としての反射板２３を有して構成される。
【００２４】
図３に示すように、反射ユニット３０には、反射板２３を支持する支持部材２４が設けられている。反射板２３は、熱伝導率の小さい支持部材２４に接着して固定されるか、或いは、ビス等により固定されている。支持部材２４は、定着装置１１を補強する補強板金２５の底板２５ａ上に固定されている。補強板金２５は、長手方向に直交する方向に切断したときの断面が略コ字形状で構成されている。
【００２５】
底板２５ａには、図３に示す貫通穴２５ｂが設けられている。貫通穴２５ｂは、反射板２３を水平方向（略厚さ方向）に切断したときの断面の外形よりも大きな形状を有しており、貫通穴２５ｂ内に反射板２３の一部が挿入されている。反射板２３が支持部材２４を介して補強板金２５の底板２５ａ上に固定された状態を考慮する。この状態では、図１（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、反射板２３の一部が貫通穴２５ｂ内に挿通されて底板２５ａの下面２５ａ１から突出部２３ａが定着フィルム１３に向かって突出し、定着フィルム１３に面している。
【００２６】
このとき、反射板２３は、支持部材２４のみに接しており、補強板金２５には接触していない。これにより反射板２３から補強板金２５に熱伝導により放熱される熱量がなくなる。このため反射板２３がより高温になり易く、反射板２３の高い結露抑制効果が得られる。図１（ｂ）に示すように、反射板２３と定着フィルム１３とが最も近接した距離Ｌ１は、補強板金２５と定着フィルム１３とが最も近接した距離Ｌ２よりも小さい。これにより定着フィルム１３からの輻射熱が補強板金２５よりも先に反射板２３に届くため反射板２３は、定着フィルム１３からの輻射熱をより多く受熱することができる。
【００２７】
画像形成装置１５に設けられた制御手段としての制御部３１は、光学センサ２１の検知結果により搬送路３２において記録材Ｐにジャムが発生したか否かを判断し、ジャムが発生した場合には、印刷動作を中断する。光学センサ２１のセンサユニット２９に設けられた発光素子２９ａから出射されたレーザ光２７が所定時間が経過しても受光素子２９ｂで受光できなければ、制御部３１は、反射板２３との間の光路がジャムが発生した記録材Ｐにより遮光されているものと判断する。
【００２８】
＜結露抑制効果＞
次に、本実施形態の反射板２３の鏡面の結露抑制効果について説明する。ここで、温度Ｔａでの空気の飽和水蒸気量をＡａｉｒ（Ｔａ）、相対湿度をｕ（％）、固体表面温度Ｔｂでの飽和水蒸気量をＡｓｏｌｉｄ（Ｔｂ）とすると、結露の発生条件は、以下の数１式により表される。
【００２９】
［数１］
Ａａｉｒ（Ｔａ）×（ｕ／１００）＞Ａｓｏｌｉｄ（Ｔｂ）
【００３０】
また、固体表面の結露量Ｑは、以下の数２式により簡易的に求められる。
【００３１】
［数２］
Ｑ＝Ａａｉｒ（Ｔａ）×（ｕ／１００）−Ａｓｏｌｉｄ（Ｔｂ）
【００３２】
各飽和水蒸気量Ａａｉｒ（Ｔａ），Ａｓｏｌｉｄ（Ｔｂ）は、各温度Ｔａ，Ｔｂが高ければ高いほど大きい値をとる。したがって、上記数１式及び数２式によりＡｓｏｌｉｄ（Ｔｂ）が大きければ大きいほど、固体表面の結露量Ｑを小さくすることができる。このため固体表面温度Ｔｂが高ければ結露抑制効果が大きくなる。
【００３３】
このことから、反射板２３は、補強板金２５の底板２５ａに設けられた貫通穴２５ｂを貫通して定着フィルム１３に向かって突出し、定着フィルム１３に面している突出部２３ａが定着フィルム１３からの輻射熱及び熱伝達により熱せられる。突出部２３ａからの熱伝導により反射板２３全体の温度を上昇させる。これにより反射板２３の表面温度が高くなり結露抑制効果が大きくなる。
【００３４】
＜比較例＞
図７は、比較例の画像形成装置１５の構成を示す断面図である。図８は、比較例の反射板４９の構成を示す斜視図である。図７に示す比較例の画像形成装置１５では、定着装置３９の定着フィルム１３側から除湿用ファン４８によりダクト５０を介して風５２を定着装置３９内に吸気し、反射板４９近傍の空気を除湿して反射板４９の鏡面が結露しないようにしている。また、図８に示すように、反射ユニット３０に設けられる反射板４９は、支持部材２４を介して定着装置１１を補強する補強板金５１の底板５１ａ上に設けられ、反射板４９は、底板５１ａから下方には突出していない。
【００３５】
図４は、光学センサ２１の反射ユニット３０に設けられる反射板２３の表面温度を示す図である。図４は、図７及び図８に示す比較例の反射板４９の表面温度と、図１及び図３に示す本実施形態の反射板２３の表面温度と、図５に示して後述する第２実施形態の反射板２６の表面温度とをそれぞれシミュレーションにより導出したものである。ここでいうシミュレーションとは、空気の流れ、熱（輻射を含む）、湿度について定常解を求める熱流体解析である。
【００３６】
図８に示す比較例の光学センサ２１の反射ユニット３０に設けられる反射板４９は、補強板金５１の底板５１ａ上で支持部材２４により支持されており、反射板４９は、補強板金５１の底板５１ａから下方に突出していない。図５に示す第２実施形態の構成については後述する。
【００３７】
図４に示すように、図７及び図８に示す比較例の反射板４９の表面温度が８９．１℃であったのに対して、図１及び図３に示す本実施形態の反射板２３の表面温度は９７．８℃であった。両者の温度差は、本実施形態の反射板２３の表面温度の方が比較例の反射板４９の表面温度よりも８．７℃（＝９７．８℃−８９．１℃）高い。このことから上記数１式及び数２式により表面温度が高い本実施形態の反射板２３の方が比較例の反射板４９よりも結露抑制効果があると判断できる。
【００３８】
本実施形態の反射板２３は、補強板金２５の底板２５ａに設けられた貫通穴２５ｂに挿通されて底板２５ａの下方で定着フィルム１３に向かって突出部２３ａが突出した一例である。反射板２３が熱伝導率の小さい支持部材２４に接着して固定されるか、或いは、ビス等により固定されていて、補強板金２５に接触する必要がなければ、反射板２３から補強板金２５に熱伝導により放熱される熱量がなくなる。このため反射板２３がより高温になり易く、反射板２３の高い結露抑制効果が得られる。
【００３９】
本実施形態では、定着装置１１を補強する補強板金２５の底板２５ａ上に設けられた光学センサ２１の反射ユニット３０の反射板２３の一部を底板２５ａに設けられた貫通穴２５ｂを貫通して定着フィルム１３に面するように突出させる。これにより定着フィルム１３から反射板２３への放射熱、熱伝達による受熱を促し、反射板２３の温度を高める。これにより図７に示す比較例のような除湿用ファン４８やダクト５０を設ける必要がなく、更に、特許文献１のように、反射板２３に防曇加工を施さなくても簡易な構成で反射板２３の鏡面の結露を抑制することができる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
次に、図５及び図６を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図５（ａ）は、本実施形態の光学センサ２１の反射ユニット３０に設けられた反射板２６の構成を示す斜視図である。図５（ｂ）は、本実施形態の光学センサ２１の反射ユニット３０に設けられた反射板２６の構成を示す断面図である。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）に示す反射板２６は、図３に示して前述した第１実施形態の反射板２３の体積と同一である。定着装置１１を補強する補強板金２５の底板２５ａに設けられた貫通穴２５ｂを介して底板２５ａの下面２５ａ１から下方に突出した部分である突出部２６ａの先端部２６ｂが定着フィルム１３と面するように図５（ｂ）の左方向に９０°折曲されている。
【００４２】
これにより定着フィルム１３と面する反射板２６の体積の割合が増えるため反射板２６は、定着フィルム１３から輻射熱をより受け易い。尚、補強板金２５の底板２５ａに設けられた貫通穴２５ｂを介して定着フィルム１３と面するように突出する反射板２６の突出部分は、折曲げの代わりに定着フィルム１３と面するように湾曲していても良い。
【００４３】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、反射板２６が支持部材２４を介して補強板金２５の底板２５ａ上に固定された状態を考慮する。この状態では、反射板２６の一部が貫通穴２５ｂ内に挿通されて底板２５ａの下面２５ａ１から突出部２６ａが定着フィルム１３に向かって突出し、突出部２６ａの図５（ｂ）の左方向に９０°折曲されている先端部２６ｂが定着フィルム１３に面している。
【００４４】
このとき、反射板２６は、支持部材２４のみに接しており、補強板金２５には接触していない。これにより反射板２６から補強板金２５に熱伝導により放熱される熱量がなくなる。このため反射板２６がより高温になり易く、反射板２６の高い結露抑制効果が得られる。図５（ｂ）に示すように、反射板２６と定着フィルム１３とが最も近接した距離Ｌ１は、補強板金２５と定着フィルム１３とが最も近接した距離Ｌ２よりも小さい。これにより定着フィルム１３からの輻射熱が補強板金２５よりも先に反射板２６に届くため反射板２６は、定着フィルム１３からの輻射熱をより多く受熱することができる。
【００４５】
図６は、定着フィルム１３から光学センサ２１の反射ユニット３０の反射板２３，２６が受ける輻射受熱量を示す図である。図６は、図３に示す第１実施形態の反射板２３と、図５に示す本実施形態の反射板２６とが定着フィルム１３から受ける輻射熱の受熱量をシミュレーションにより導出したものである。ここでいうシミュレーションとは、空気の流れ、熱（輻射を含む）、湿度について定常解を求める熱流体解析である。
【００４６】
図６に示すように、図３に示す第１実施形態の反射板２３が定着フィルム１３から受ける輻射受熱量が０．０２５Ｗであった。図５に示す本実施形態の反射板２６が定着フィルム１３から受ける輻射受熱量は０．０４３Ｗであった。これにより反射板２６の突出部２６ａの先端部２６ｂが図５の左方向に９０°折り曲げられている本実施形態の反射板２６の方が、第１実施形態の反射板２３よりも定着フィルム１３からの輻射熱をより多く受熱することができる。
【００４７】
図４に示すように、図８の比較例の反射板４９の表面温度が８９．１℃に対して、図５（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の反射板２６の表面温度が９５．９℃で、本実施形態の反射板２６の表面温度の方が６．８℃（＝９５．９℃−８９．１℃）高い。これにより上記数１式及び数２式により表面温度が高い本実施形態の反射板２６の方が比較例の反射板４９よりも結露抑制効果があると判断できる。
【００４８】
尚、図４において、図５（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の反射板２６の表面温度が９５．９℃で、図３に示す第１実施形態の反射板２３の表面温度は９７．８℃であった。両者の温度差は、各反射板２６，２３と定着フィルム１３との間の距離の違いによるものである。シミュレーションを実施した系において、図３に示す第１実施形態の反射板２３と定着フィルム１３との間の距離は、図５（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の反射板２６と定着フィルム１３との間の距離よりも小さい（近い）ものであった。
【００４９】
これにより、熱伝達（空気を介する熱移動）による温度上昇が図３に示す第１実施形態の反射板２３の表面温度の方が大きいため図５（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の反射板２６の表面温度よりも高くなっている。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００５０】
Ｎ２…定着ニップ部（ニップ部）
Ｐ…記録材
１３…定着フィルム（加熱部材）
２１…光学センサ
２３…反射板（反射部材）
２４…支持部材
２５…補強板金（補強部材）
２７…レーザ光（光）
２９ａ…発光素子（発光部）
２９ｂ…受光素子（受光部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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