(57)【要約】  【課題】プリンタ等に用いられる定着装置において、飛散したトナー等が温度センサに付着することに起因した定着不良等の発生を抑制する。  【解決手段】本定着装置３では、加熱ローラ５と、加圧ローラ６と、加熱ローラ５の温度を非接触で測定する温度センサ８とを有する。温度センサ８には、当該温度センサ８に付着した異物を落とすように温度センサ８を振動させる圧電素子１２が取り付けられている。圧電素子１２に高周波電圧が印加されると、圧電素子１２が高周波振動を生じ、この振動が温度センサ８に伝達される。その結果、温度センサ８に付着したトナー等を落として除去することができる。  【選択図】  図１
2006308942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材に転写されたトナーを加熱するための加熱ローラと、
加熱ローラと協働して加圧するための加圧部材と、
加熱ローラの温度を非接触状態で検出する温度センサと、
この温度センサに付着した異物を落とすように温度センサを振動させる圧電素子とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
上記圧電素子は、加熱ローラおよび加圧部材が加熱・加圧動作を行わない所定のタイミングで、高周波電圧を印加されて駆動されることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ等に用いられてトナーを用紙に定着する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置は、例えば、加熱ローラと加圧ローラとを有している。加熱ローラと加圧ローラとは、互いに平行に対向し、互いに接して配置されている。加熱ローラの温度を上昇させた状態で、加熱ローラと加圧ローラとの間に用紙を通し、これにより、用紙に転写されているトナーを、溶融し用紙に定着するようにしている。
また、加熱ローラの温度を測定するために、加熱ローラの外周面の近傍に、加熱ローラの温度を非接触状態で測定する温度センサが配置され、この温度センサの周囲を取り囲むカバーが固定されている。このカバーは、温度センサと加熱ローラとの間を開放している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１９４９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、定着装置内では、未定着のトナーや極細かな紙粉が飛散することがある。飛散したトナー等が温度センサに付着すると、温度センサは、加熱ローラの温度を精度良く測定できなくなることがある。その結果、例えば温度センサによる加熱ローラの表面温度の測定精度が低下し、定着不良が発生することがある。
また、特許文献１においても、温度センサと加熱ローラとの間は、常時開放されているので、温度センサへのトナー等の付着が生じることに変わりはなく、定着不良等が生じる虞がある。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、飛散したトナー等が温度センサに付着することに起因した定着不良等の発生を抑制できる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、転写材に転写されたトナーを加熱するための加熱ローラと、加熱ローラと協働して加圧するための加圧部材と、加熱ローラの温度を非接触状態で検出する温度センサと、この温度センサに付着した異物を落とすように温度センサを振動させる圧電素子とを備えることを特徴とする。本発明によれば、温度センサを振動させて、温度センサに付着したトナー等を落とすことができる。その結果、トナー等が温度センサに付着することに起因した定着不良等の発生を抑制することができる。
【０００６】
また、本発明において、上記圧電素子は、加熱ローラおよび加圧部材が加熱・加圧動作を行わない所定のタイミングで、高周波電圧を印加されて駆動される場合がある。この場合、圧電素子は、温度センサに高周波振動を生じさせて、温度センサからトナーを効果的に落とすことができる。また、温度センサの振動は、加熱・加圧動作を行わないときに行われるので、落とされたトナー等が転写材に悪影響を及ぼすことが防止され、また、振動が温度の測定に悪影響を及ぼすことが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、定着装置を、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に適用する場合に則して説明する。
図１は、本発明の一実施形態の定着装置を含む画像形成装置の概略構成の正面視での模式図である。図２は、図１に示す定着装置の概略構成の側方視での模式図である。図１と図２を参照して、画像形成装置１は、画像形成部２と、定着装置３と、制御部４とを有している。制御部４の制御のもとで、画像形成部２は、画像データに基づいて、像担持体としての感光体ドラム（図示せず）にトナー像を形成し、このトナー像を転写材としての用紙Ｐに転写する。トナー像を転写された用紙Ｐは定着装置３に搬送される。定着装置３は、トナー像を加熱溶融して、用紙に定着する。
【０００８】
定着装置３は、搬送された用紙Ｐおよび用紙上に転写されたトナーＴを加熱する加熱ローラ５と、この加熱ローラ５と対向し接触する加圧部材としての加圧ローラ６と、加熱ローラ５の温度を上昇させるための加熱手段としてのヒータランプ７と、加熱ローラ５の温度を検出する温度センサ８と、この温度センサ８を支持するための支持部材としての第１、第２および第３の支持部材９，１０，１７と、これらを収容する箱状のハウジング１１とを有している。
【０００９】
本実施形態の定着装置３は、温度センサ８を振動させるための複数の圧電素子１２を有し、これにより、温度センサ８に付着した飛散トナー等を除去することができる。
加熱ローラ５は、中空形状に形成されている。ヒータランプ７は、加熱ローラ５の内部に配置されている。ヒータランプ７に通電することにより、加熱ローラ５を内部から加熱して、加熱ローラ５の外周面５ａを所定の温度に上昇させるようになっている。加熱ローラ５および加圧ローラ６は、回転自在にそれぞれ支持されていて、互いに対向して平行に配置され、相対向する外周面５ａ，６ａのニップ部同士で接触している。加圧ローラ６は、加熱ローラ５の外周面５ａを押圧していて、加熱ローラ５と協働して、その間に通される用紙Ｐを加圧する。加熱ローラ５は、駆動源としての電動モータ（図示せず）により所定の回転方向に駆動される。加熱ローラ５の回転に連動して、加圧ローラ６が逆向きに回転する。未定着のトナーを転写された用紙を、加熱ローラ５と加圧ローラ６とのニップ部同士の間に通して、用紙上のトナーを加熱および加圧することにより用紙に溶着する。
【００１０】
温度センサ８は、加熱ローラ５の外周面５ａの軸方向の中央部に対向して、この外周面５ａに所定量（例えば５ｍｍ）の隙間を開けた非接触状態で、外周面５ａに近接して配置され、この外周面５ａの温度を測定できるようにされている。
図３は、図１に示す温度センサ等の拡大図である。図３を参照して、温度センサ８は、カバーとしてのケーシング１３と、ケーシング１３に固定された検知部１４とを有する。検知部１４は、具体的にはサーミスタからなる。ケーシング１３は、検知部１４を収容する凹部１３ａを有している。凹部１３ａは、開口を有し、この開口を通じて凹部１３ａの内部は加熱ローラ５に向けて開放されている。凹部１３ａの底に検知部１４が固定されている。また、ケーシング１３は、凹部１３ａの開口を取り囲むように形成された第１の固定部１３ｂと、凹部１３ａの底部の背面側に設けられた第２の固定部１３ｃとを有している。第１および第２の固定部１３ｂ，１３ｃは、平面にそれぞれ形成され、これら２つの平面は互いに平行である。第１および第２の固定部１３ｂ，１３ｃが、第２の支持部材１０および第３の支持部材１７にそれぞれ固定されている。第３の支持部材１７は、第２の支持部材１０に取り付けられている。また、第２の支持部材１０は、第１の支持部材９を介して、ハウジング１１に固定されている。
【００１１】
第１の支持部材９は、屈曲した板材により形成されている。第１の支持部材９は、基端部９ａと、基端部９ａから離れた自由端部９ｂと、基端部９ａおよび自由端部９ｂの間を真直に延びてつなぐ中間部９ｃとを有する。基端部９ａが、ハウジング１１に固定されている。自由端部９ｂには、第２の支持部材１０が固定されている。
第２の支持部材１０は、第１の支持部材９の自由端部９ｂに固定される板状の固定部１０ａと、固定部１０ａの端部から固定部１０ａに垂直に延設された板状の延設部１０ｂとを有している。延設部１０ｂに、温度センサ８のケーシング１３の第１の固定部１３ｂが密着して固定されている。
【００１２】
第３の支持部材１７は、第２の支持部材１０の固定部１０ａに固定される板状の固定部１７ａと、この固定部１７ａの端部から固定部１７ａに垂直に延設された板状の延設部１７ｂとを有している。延設部１７ｂに、温度センサ８のケーシング１３の第２の固定部１３ｃが密着して固定されている。
また、第２の支持部材１０の延設部１０ｂと第３の支持部材１７の延設部１７ｂは、互いに所定間隔を開けて互いに平行に配置され、その間に温度センサ８のケーシング１３を挟持している。
【００１３】
第１、第２および第３の支持部材９，１０，１７は、温度センサ８を、所定の振動方向Ｆに微小な振幅で振動させることができるように、上記所定の振動方向Ｆに変位可能に片持ち状態で支持している。この所定の振動方向Ｆは、具体的には、第１の支持部材９の中間部９ｃが曲げ変形しやすい方向であり、中間部９ｃが延びる方向と交差する方向であり、中間部９ｃの板の厚み方向に平行な方向またはほぼ平行な方向である。また、上記所定の振動方向Ｆは、温度センサ８と加熱ローラ５とが対向する方向でもある。
【００１４】
図２および図３を参照して、上述の所定の振動方向Ｆに温度センサ８を振動させるように、６個の圧電素子１２が第３の支持部材１７に固定されている。
複数の圧電素子１２は、加熱ローラ５の軸方向に沿って所定間隔ごとに並んでいて、温度センサ８の背後に配置されている。複数の圧電素子１２は、互いに同様に構成されている。なお、圧電素子１２は、少なくとも一つが設けられていればよい。
【００１５】
圧電素子１２は、電圧を印加されると、微小変形する特性（ピエゾ効果）を持つ素子であり、機械エネルギ（変形）と電気エネルギとを相互に変換することができる。圧電素子１２は、電圧を印加されたときに伸縮可能な伸縮方向Ｎが予め定められている。圧電素子１２は、上述の伸縮方向Ｎに沿った一方の端部１２ａと他方の端部１２ｂとを有している。圧電素子１２に所定の電圧を印加すると、圧電素子１２の全体が伸縮方向Ｎに伸びまたは縮み、一方の端部１２ａと他方の端部１２ｂとが互いに相対変位する。
【００１６】
複数の圧電素子１２の伸縮方向Ｎが互いに平行になるように、複数の圧電素子１２の一方の端部１２ａが第３の支持部材１７の延設部１７ｂにそれぞれ固定されている。また、各圧電素子１２の他方の端部１２ｂは固定されずに自由端とされている。また、各圧電素子１２の伸縮方向Ｎは、温度センサ８の上述の所定の振動方向Ｆに一致しているか、または概ね一致している。このように、複数の圧電素子１２は、一方の端部１２ｂのみで固定され片持ち状態でそれぞれ支持されていて、圧電素子１２の伸縮が圧電素子１２の振動に変換されて、温度センサ８に伝達される。その結果、圧電素子１２は、温度センサ８を所定の振動方向Ｆに平行な方向に振動させることができる。
【００１７】
また、圧電素子１２を片持ち支持することにより、圧電素子１２やその周囲の温度が上昇して圧電素子１２が熱変形を生じるとしても、圧電素子１２や温度センサ８がその影響を受けずに済む。
また、圧電素子１２は、第２の支持部材１０の延設部１０ｂ、温度センサ８および第３の支持部材１７の延設部１７ｂを挟んで、加熱ローラ５とは反対側に配置されている。加熱ローラ５からの熱は、第２の支持部材１０の延設部１０ｂ、温度センサ８および第３の支持部材１７の延設部１７ｂにより遮られるので、圧電素子１２が熱の影響を受けることを抑制することができる。
【００１８】
図１に戻って、圧電素子１２は、駆動回路１５を介して、制御部４に接続されている。制御部４は、圧電素子１２を予め定めるタイミングで駆動して、その動作を制御する制御手段として機能する。
制御部４は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、記憶手段としてのメモリ等を含み、予め記憶されたプログラムに基づいて、画像形成装置１の全体、画像形成部２、定着装置３等のそれぞれの動作を制御する。また、制御部４は、画像形成装置１が画像形成動作を開始するための操作部１６、例えば電源スイッチ等と接続されている。
【００１９】
制御部４の制御のもとで、各圧電素子１２は、所定周波数の高周波電圧を印加されると、圧電素子１２自身が伸び縮みし、この伸縮運動が、圧電素子１２に上述の所定周波数の高周波振動を生じさせる。この振動が、第１、第２および第３の支持部材９，１０，１７ひいては温度センサ８に伝達される。その結果、定着装置３内で生じる飛散トナーおよび紙粉、並びに画像形成部２等の定着装置３外部からの飛散したトナーおよび紙粉等の異物を、温度センサ８から落下させて除去することができる。
【００２０】
上述の高周波電圧の周波数としては、特に限定されないが、好ましくは、可聴周波数を外した範囲の周波数であって可聴周波数を越えて高い周波数であるのが好ましい。ここで、上記可聴周波数としては、１５Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲としてもよいし、１５Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲としてもよいし、１５Ｈｚ〜３０ｋＨｚの範囲としてもよい。可聴周波数の上限値が高い値であるほどに、高周波電圧の周波数が、より多くの人にとって聞こえない周波数となるので、より好ましい。
【００２１】
また、制御部４の制御により、複数の圧電素子１２は、温度センサ８に付着した異物を落とすように、互いに協働して温度センサ８を振動させる。例えば、複数の圧電素子１２には、位相を一致させた高周波電圧が同時に印加されて、複数の圧電素子１２は、同時に駆動され、同期して伸びて、同期して縮む。
また、制御部４は、圧電素子１２の駆動の開始および停止を制御する。すなわち、加熱ローラ５および加圧ローラ６が加熱・加圧動作（定着動作）を行わない所定のタイミングにおいて、圧電素子１２は高周波電圧を所定時間で印加されて駆動される。所定のタイミングとしては、例えば、操作部１６が操作された直後であって定着動作が開始されるまでのタイミング、画像形成および定着動作の直後であって次の定着動作が開始されるまでのタイミング、加熱ローラ５の温度が定着動作中の温度よりも低くされている待機状態のタイミング等である。
【００２２】
このように本発明の実施形態によれば、圧電素子１２により温度センサ８を振動させて、温度センサ８に付着したトナー等を落とすことができるので、温度センサ８により加熱ローラ５の表面温度を精度良く測定できる。その結果、トナーが温度センサ８に付着することに起因した不具合、例えば定着不良が発生すること、加熱ローラ５の温度が過度に高くなって加熱ローラ５を支持する軸受等が破損すること等を防止できる。
【００２３】
また、圧電素子１２は、温度センサ８に高周波振動を生じさせて、温度センサ８からトナーを効果的に落とすことができる。また、温度センサ８の振動は、加熱・加圧動作を行わないときに行われるので、落とされたトナーが用紙に悪影響を及ぼすことが防止され、また、振動が温度の測定に悪影響を及ぼすことが防止される。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００２４】
例えば、加熱手段としては、上述のように加熱ローラ５の内部に配置してもよいし、加熱ローラ５の外部に配置することも考えられる。
また、加圧部材としては、加圧ローラ６に代えて、移動可能なベルト（図示せず）を用いることも考えられる。
また、圧電素子１２は、温度センサ８に第３の支持部材１７を介して取り付けられていたが、直接に取り付けられることも考えられ、温度センサ８を振動させることができるように、直接または間接的に温度センサ８に取り付けられていればよい。
【００２５】
また、圧電素子１２により温度センサ８が振動する方向（上述の所定の振動方向Ｆに相当する。）は、加熱ローラ５と温度センサ８とが対向する方向に限定されず、例えば、上述の対向する方向と直角に交差する方向であってもよい。
圧電素子１２が駆動されるタイミングは、定着動作しないときであったが、温度センサ８の振動振幅が、温度の測定に悪影響を及ぼさない程度に微小量であるときには、定着動作の実行中であることも考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の定着装置を含む画像形成装置の概略構成の正面視での模式図である。
【図２】図１に示す定着装置の概略構成の側方視での模式図である。
【図３】図１に示す温度センサ等の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
３…定着装置
５…加熱ローラ
６…加圧ローラ（加圧部材）
８…温度センサ
１２…圧電素子
Ｐ…用紙（転写材）
Ｔ…トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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