(57)【要約】【課題】温度センサーとの接触による加熱部材の摩耗の影響を低減できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、芯金２４と該芯金２４の周囲に設けられた表層２５とを有し、熱源によって加熱される加熱部材２３と、前記表層２５に接触して該表層２５の温度を計測する温度センサー２９と、を備える。前記表層２５は、前記温度センサー２９との接触領域２５ａの厚さが、前記接触領域２５ａ以外の非接触領域２５ｂの厚さよりも厚い。【選択図】図３
2019204054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と該芯金の周囲に設けられた表層とを有し、熱源によって加熱される加熱部材と、
前記表層に接触して該表層の温度を計測する温度センサーと、を備え、
前記表層は、前記温度センサーとの接触領域の厚さが、前記接触領域以外の非接触領域の厚さよりも厚いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記接触領域の厚さと前記非接触領域の厚さとの差が５μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記表層は、フッ素樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度センサーは、前記表層に押圧されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を用紙に定着する定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の定着装置は、加熱部材の温度を計測する温度センサーを備え、温度センサーで計測された温度に基づいて加熱部材の温度が制御されるようになっている。温度センサーは、加熱部材の端部（非通紙領域）に接触して、該端部の温度を計測している。定着動作中に加熱部材は回転するので、温度センサーとの摩擦によって加熱部材の表層が摩耗することがある。加熱部材は、一般的に、芯金と、芯金の表面に設けられる離型層等の表層を有している。表層の摩耗が進行して芯金が露出すると、温度センサーが芯金に接触してしまい、正確な温度検知が困難になる。
【０００３】
特許文献１には、離型層とプライマー層との間に高硬度の中間層を円周方向に沿って設けた加熱部材を備える定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように中間層を設ける場合、加熱部材の製造工程が複雑化する。また、中間層を設けることでは離型層の摩耗を低減する効果は期待できない。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、温度センサーとの接触による加熱部材の摩耗の影響を低減できる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、芯金と該芯金の周囲に設けられた表層とを有し、熱源によって加熱される加熱部材と、前記表層に接触して該表層の温度を計測する温度センサーと、を備え、前記表層は、前記温度センサーとの接触領域の厚さが、前記接触領域以外の非接触領域の厚さよりも厚いことを特徴とする。
【０００８】
本発明の定着装置において、前記接触領域の厚さと前記非接触領域の厚さとの差が５μｍ〜８μｍであることを特徴としてもよい。
【０００９】
本発明の定着装置において、前記表層は、フッ素樹脂で形成されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記温度センサーは、前記表層に押圧されていることを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する前記に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度センサーとの接触によって表層が芯金に達するまで摩耗する時間を長くできる。したがって、定着装置の寿命中に、表層が芯金まで摩耗することを防止でき、加熱部材の温度を温度センサーで正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置において、加熱ローラーと温度センサーとを示す側面図である。
【図４】比較例に係る定着装置における初期状態と耐久試験後の加熱ローラーを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置における初期状態と耐久試験後の加熱ローラーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１５】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構造を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはプリンター１を正面から見た方向を基準として説明する。各図のＬ及びＲは、それぞれ左方向及び右方向を示す。
【００１６】
プリンター１の装置本体３には、用紙Ｓが収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙Ｓを送り出す給紙装置７と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１１と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１３と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１５と、が備えられている。さらに、装置本体３には、給紙装置７から、画像形成部９と定着装置１１とを通って排紙装置１３に向かう用紙Ｓの搬送経路１７が形成されている。
【００１７】
給紙装置７によって給紙カセット５から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１７に沿って画像形成部９に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。トナー像が形成された用紙Ｓは搬送経路１７に沿って定着装置１１に搬送される。定着装置１１は、トナー像を用紙Ｓに定着する。トナー像が定着された用紙Ｓは搬送経路１７に沿って排紙装置１３に搬送される。排紙装置１３は、トナー像が定着された用紙を排紙トレイ１５に排出する。
【００１８】
次に、定着装置１１について、図２及び図３を参照して説明する。図２は定着装置の断面図、図３は加熱ローラーと温度センサーを模式的に示す断面図である。
【００１９】
定着装置１１は、定着ハウジング２１と、加熱部材としての加熱ローラー２３と、加熱ローラー２３を加熱する熱源としてのハロゲンヒーター２７と、加熱ローラー２３の温度を計測する温度センサー２９と、加熱ローラー２３との間に加圧領域Ｎを形成する加圧ローラー３１と、を備えている。
【００２０】
定着ハウジング２１は、用紙Ｓの搬送方向と直交する用紙Ｓの幅方向に長い略直方体状の中空部材である。定着ハウジング２１の一方（右方）の側面には、幅方向に沿って用紙Ｓの入口２１ａが形成され、他方（左方）の側面には、幅方向に沿って用紙Ｓの出口２１ｂが形成されている。入口２１ａから出口２１ｂに向かって、用紙Ｓの搬送経路１７が形成されている。搬送経路１７の一方（上方）の側には、加熱ローラー２３が収容される加熱ローラー収容部２１ｃが形成され、他方（下方）の側には、加圧ローラー３１が収容される加圧ローラー収容部２１ｄが形成されている。
【００２１】
加熱ローラー２３は、円筒状の芯金２４と、芯金２４の外周面にプライマー層を介して設けられる表層としての離型層２５と、を有している。芯金２４は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で形成されている。離型層２５は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂で形成されている。離型層２５の厚さは、一例として１０〜３０μｍである。図３に示されるように、離型層２５は、温度センサー２９と接触する接触領域である接触部２５ａと、接触部２５ａ以外の非接触部２５ｂ（非接触領域）と、を有している。接触部２５ａは、離型層２５の一方の端部（用紙Ｓの通紙領域外）に、円周方向に沿って形成されている。接触部２５ａは、非接触部２５ｂよりも厚さが厚く形成されている。接触部２５ａと非接触部２５ｂとの厚さの差Ｔは、一例として５〜８μｍである。幅方向に沿った接触部２５ａの長さ（幅）は、幅方向に沿った温度センサー２９の長さ（幅）と同等である。
【００２２】
このような離型層２５は、例えば、以下の方法で形成することができる。通常、離型層はスプレーコート法により形成される。スプレーコート法では、プライマー層が形成された芯金を回転させながら、プライマー層の表面の軸方向の一端から他端へ向けて、ノズルを一定の送り速度で軸方向に移動させる。これにより、軸方向において一定の厚さの離型層が形成される。本実施形態では、接触部２５ａにおいて、ノズルの送り速度を非接触部２５ｂよりも遅くすることで、噴射される離型層の材料が多くなり、接触部２５ａの厚さが厚くなる。なお、離型層は他の方法で形成しても良い。
【００２３】
加熱ローラー２３は、定着ハウジング２１の加熱ローラー収容部２１ｃに回転可能に支持されている。
【００２４】
ハロゲンヒーター２７は、加熱ローラー２３の中空部に収容されている。ハロゲンヒーター２７は、加熱ローラー２３の内周面に輻射熱を放射し、加熱ローラー２３を加熱する。
【００２５】
温度センサー２９は、接触式のサーミスターであり、固定片２９ａと検知片２９ｂと、を有している。固定片２９ａは、定着ハウジング２１にビス止めされ、検知片２９ｂは、加熱ローラー２３の離型層２５の接触部２５ａに接触している。詳細には、検知片２９ｂが接触部２５ａに所定の圧力で押圧されるように、固定片２９ａが定着ハウジング２１にビス止めされている。
【００２６】
加圧ローラー３１は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。芯金は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。
【００２７】
加圧ローラー３１は、定着ハウジング２１の加圧ローラー収容部２１ｄに回転可能に支持されている。加圧ローラー３１は、加熱ローラー２３に所定の圧力で接触して、加圧ローラー３１と加熱ローラー２３間に加圧領域Ｎを形成している。加圧ローラー３１は、モーター（図示省略）に接続して回転駆動される。モーターによって加圧ローラー３１が図２の反時計回り方向に回転すると、加熱ローラー２３は、加圧ローラー３１に従動して加圧ローラー３１の回転方向とは反対の時計回り方向に回転する。この結果、搬送経路１７に沿って加圧領域Ｎに搬送された用紙Ｓが加圧領域Ｎを通過する。なお、加熱ローラー２３が駆動されて回転し、加圧ローラー３１が加熱ローラー２３に従動して回転してもよい。
【００２８】
さらに、定着ハウジング２１には、分離爪３５と排出ローラー対３７とが備えられている。分離爪３５は、加熱ローラー収容部２１ｃに支持されて、加熱ローラー２３の回転方向において加圧領域Ｎよりも下流側で、加熱ローラー２３の表面に接触している。排出ローラー対３７は、出口２１ｂに回転可能に支持されている。
【００２９】
上記構成を有する定着装置１１の定着動作について説明する。定着動作が開始されると、ハロゲンヒーター２７が駆動されて加熱ローラー２３を加熱する。加熱ローラー２３の温度（離型層２５の接触部２５ａの温度）は、温度センサー２９で計測される。計測された温度が定着可能温度（例えば、１５０℃）に達すると、加圧ローラー３１を駆動して回転させる。これにより、加圧領域Ｎで加圧ローラー３１に押し当てられている加熱ローラー２３が従動して回転し、用紙Ｓが加圧領域Ｎを通って搬送される。そして、加圧領域Ｎを搬送中に、用紙Ｓに転写されたトナー像が加熱及び加圧されて用紙Ｓに定着する。用紙Ｓは、分離爪３５によって加熱ローラー２３から分離され、排出ローラー対３７によって、加圧領域Ｎから搬送経路１７に沿って搬送される。
【００３０】
加熱ローラー２３の温度は常に温度センサー２９によって計測されている。計測された温度に基づいて、加熱ローラー２３の温度が所定の温度となるようにハロゲンヒーター２７が駆動又は停止される。
【００３１】
定着動作によって離型層２５は用紙Ｓとの接触によって徐々に摩耗する。さらに、接触部２５ａは、温度センサー２９との接触によっても摩耗する。つまり、接触部２５ａは非接触部２５ｂよりも摩耗が進行する。ただし、接触部２５ａは非接触部２５ｂよりも厚さが厚いので、芯金２４が露出するまで接触部２５ａが摩耗する時間を長くすることができる。
【００３２】
次に、実験例について図４及び図５を参照して説明する。図４は比較例における離型層の摩耗を説明する断面図、図５は本実施例における離型層の摩耗を説明する断面図である。図４、図５の左側の図が初期状態を示し、右側の図が耐久試験後の状態を示す。
【００３３】
まず、図４を参照して、厚さが一定の離型層２５を有する加熱ローラー２３を備える従来の定着装置について説明する。従来の定着装置を所定の実験機に装着して、３５０Ｋ（３５万枚）の耐久試験を行った。その結果、離型層２５の全体に、用紙Ｓとの接触による摩耗が生じた。さらに、温度センサー２９との接触する離型層２５が摩耗し、芯金２４が露出した。
【００３４】
一方、接触部２５ａの厚さが非接触部２５ｂの厚さよりも５μｍ厚い加熱ローラー２３を備える本実施形態の定着装置１１を前記と同様の実験機に装着して、３５０Ｋの耐久試験を行った。その結果、図５に示されるように、離型層２５の全体に、用紙Ｓとの接触による摩耗が生じた。また、接触部２５ａでは、用紙Ｓ及び温度センサー２９との接触による摩耗が生じたが、芯金２４は露出しなかった。
【００３５】
上記説明したように、本発明の定着装置１１によれば、加熱ローラー２３の離型層２５が、温度センサー２９との接触部２５ａの厚さが、非接触部２５ｂｍの厚さも厚くなるように形成されている。このため、温度センサー２９との接触によって離型層２５が芯金２４に達するまで摩耗する時間を長くできる。したがって、定着装置１１の寿命中に、離型層２５が芯金２４まで摩耗することを防止でき、加熱ローラー２３の温度を温度センサー２９で正確に検知することができる。
【００３６】
また、接触部２５ａの厚さＴ（接触部２５ａと非接触部２５ｂとの厚さの差）を５〜８μｍとすることで、離型層２５が芯金２４に達するまで摩耗する時間を、定着装置１１の寿命よりも長くすることができる。
【００３７】
また、表層がフッ素樹脂で形成された離型層２５であるので、トナーや用紙Ｓとの離型性が向上する。また、離型層２５をスプレーコート法で形成する場合は、ノズルの送り速度を遅くするだけの簡易な方法で接触部２５ａを厚く形成することができる。
【００３８】
さらに、温度センサー２９の検知片２９ｂが接触部２５ａに押圧されているので、接触部２５ａが摩耗しても、検知片２９ｂを常に接触部２５ａに接触させることができ、温度を正確に計測することができる。
【００３９】
また、接触部２５ａの幅は、温度センサー２９の幅と同等であるので、温度センサー２９との摩擦によって接触部２５ａが均等に摩耗する。したがって、接触部２５ａに段差が生じず、温度センサー２９の引っ掛かり等を防止できる。ただし、接触部２５ａの幅は、温度センサー２９の幅よりも多少狭くてもよい。
【００４０】
本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリンター（画像形成装置）
９  画像形成部
１１  定着装置
２３  加熱ローラー（加熱部材）
２５  離型層（表層）
２５ａ  接触部（接触領域）
２５ｂ  非接触部（非接触領域）
２７  ハロゲンヒーター（熱源）
２９  温度センサー
【図１】
2019204054.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019204054.tif 000005
【図４】
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【図５】
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