(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源によって加熱される定着部材と、
該定着部材に圧接して回転することで該定着部材との間に定着ニップを形成する加圧回転部材と、
該加圧回転部材の回転軸の一端部に設けられる出力ギアと、
周方向に一定間隔で配列される遮光部を有し、前記出力ギアと噛み合う入力ギアを介して前記加圧回転部材の回転に連動して回転するアクチュエータと、
前記遮光部によって光路が開放又は遮光されることで前記加圧回転部材の回転を検知する光センサーと、を備え、
前記遮光部は、前記アクチュエータの回転によって前記定着部材と前記光センサーとの間を遮る向きに形成され、
前記光センサーは、前記定着部材の側端縁よりも軸方向内側に配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記光センサーは、
前記アクチュエータの回転軸の径方向に対向して配置される発光部と受光部と、を有し、
前記遮光部は、前記アクチュエータの回転によって前記発光部と前記受光部との間を通過して前記光路を開放又は遮光するように設けられてい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】
前記光センサーを支持する支持部材を備え、
該支持部材には、前記光センサーと前記定着部材との間の前記遮光部によって遮られない部分を遮る遮熱板が設けら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】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置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、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、用紙に転写されたトナー像は、定着装置によって用紙に定着される。定着装置は、加熱される定着ローラーや定着ベルト等の定着部材と加圧回転部材とを有し、定着部材と加圧回転部材との間に形成される定着ニップを用紙が通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。
【０００３】
定着部材の加熱源としては、ＩＨヒーターやハロゲンヒーターが一般的に使用される。このようなヒーターは、安全上、定着作業が行われている間のみ作動するようになっている。特許文献１には、加圧回転部材に連動して回転するアクチュエータを設け、このアクチュエータの回転を検知することで定着作業が行われているかどうかを判断するように構成された定着装置が記載されている。
【０００４】
図１０に示されるように、アクチュエータ１０１には、円周方向に沿って一定間隔で遮光部１０１ａが形成されており、遮光部１０１ａを挟んで対向して配置された発光部１０２ａと受光部１０２ｂとを有する光センサー１０２によって、アクチュエータ１０１の回転が検知される。また、アクチュエータ１０１には、入力ギア１０３が一体回転可能に設けられている。入力ギア１０３は、加圧回転部材１０４の回転軸１０４ａの一端部に設けられた出力ギア１０５と中間ギア１０６を介して噛み合っている。加圧回転部材１０４が回転すると、出力ギア１０５、中間ギア１０６、入力ギア１０３を介してアクチュエータ１０１が回転し、遮光部１０１ａによって、発光部１０２ａと受光部１０２ｂとの間の光路が開放又は遮光されることで加圧回転部材１０４の回転が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている定着装置の構成では、図１０の矢印に示されるように、定着部材１０５の一端部近傍の加熱された空気が光センサー１０２の方へ流れ込み、光センサー１０２の周辺温度が、光センサー１０２の耐熱温度以上に上昇する虞がある。周辺温度の上昇を防ぐには、加熱源や定着部材１０５から光センサー１０２を離間して配置する必要がある。すると、加圧回転部材１０４とアクチュエータ１０１との間に、中間ギア１０６などの回転力伝達部材を複数個介装させる必要があり、定着装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情を考慮し、加圧回転部材の回転を検知するセンサーを確実に遮熱できる小型の定着装置及び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】
【０００８】
上記課題を解決するため、熱源によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接して回転することで該定着部材との間に定着ニップを形成する加圧回転部材と、該加圧回転部材の回転軸の一端部に設けられる出力ギアと、周方向に一定間隔で配列される遮光部を有し、前記出力ギアと噛み合う入力ギアを介して前記加圧回転部材の回転に連動して回転するアクチュエータと、前記遮光部によって光路が開放又は遮光されることで前記加圧回転部材の回転を検知する光センサーと、を備え、前記遮光部は、前記アクチュエータの回転によって前記定着部材と前記光センサーとの間を通過して、前記定着部材側の空間と前記光センサー側の空間を仕切るように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成を採用することにより、定着ベルトの近傍から光センサーへ向かう高温の空気の流れが遮光部によって遮断されるので、光センサーの温度上昇を防止できる。したがって、光センサーを定着ベルトの近傍に設置することができ、定着装置を小型化できる。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記光センサーは、前記アクチュエータの回転軸の径方向に対向して配置される発光部と受光部と、を有し、前記遮光部は、前記アクチュエータの回転によって前記発光部と前記受光部との間を通過して前記光路を開放又は遮光するように設けられていることを特徴としても良い。
【００１１】
このような構成を採用することにより、回転軸方向における光センサーの配置スペースを狭くできる。
【００１２】
本発明の定着装置において、前記光センサーを支持する支持部材を備え、該支持部材には、前記光センサーと前記定着部材との間の前記遮光部によって遮られない部分を遮る遮熱板が設けられていることを特徴としても良い。
【００１３】
このような構成を採用することにより、光センサーの全体を確実に遮熱できる。
【００１４】
本発明の定着装置において、前記光センサーは、前記定着部材の側端縁よりも軸方向内側に配置されていることを特徴としても良い。
【００１５】
このような構成を採用することにより、加圧回転部材の回転軸方向の寸法の増大を防ぎ、定着装置を小型化できる。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高温の定着ベルト側の空間と光センサー側の空間とが遮光部によって遮熱されて、光センサーの温度上昇を防止できるので、光センサーを定着ベルトの近傍に設置することができ、定着装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置の正面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置の前端部を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置の前端部を示す一部分解斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る定着装置の前端部を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る定着装置の支持部材を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る定着装置のアクチュエータを示す斜視図であり、図８（Ａ）は前方から見た斜視図、図８（Ｂ）は後方から見た斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る定着装置の光センサーを示す斜視図である。
【図１０】従来の定着装置の前端部を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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の概略を模式的に示す図である。以下、図１における紙面手前側をプリンターの正面側（前側）とし、左右の向きはプリンターの正面から見た方向を基準として説明する。
【００２１】
プリンター１には、用紙Ｓを収納する給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙を送給する給紙装置４と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を用紙に定着する定着装置６と、用紙Ｓを排紙トレイ７に排出する排出装置８と、が設けられている。さらに、プリンター１には、給紙装置４から画像形成部５、定着装置６を通って排出装置８に向かって用紙Ｓを搬送する搬送経路９が形成されている。
【００２２】
給紙カセット３から給紙装置４によって搬送経路９に送給された用紙Ｓは、画像形成部５においてトナー像が形成された後、定着装置６に搬送されてトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは搬送経路９に沿って排出装置８に搬送されて、排紙トレイ７に排出される。
【００２３】
次に、図２及び図３を参照して、定着装置６について説明する。図２は定着装置を示す正面断面図、図３は定着装置の一部を示す斜視図である。
【００２４】
定着装置６は、定着部材としての定着ベルト１１と、定着ベルト１１の下方に設けられる加圧回転部材としての加圧ローラー１２と、定着ベルト１１の中空部に、加圧ローラー１２と対向して設けられる押圧部材１３と、定着ベルト１１の中空部に設けられる、熱源としてのハロゲンヒーター１４と、を備えている。これらは、定着ハウジング１６に支持されている。
【００２５】
定着ベルト１１は、最大幅の用紙の通紙幅よりも長い長さの無端状ベルトである。定着ベルト１１は可撓性を有し、例えば、基材層と、基材層に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、によって形成されている。基材層は、例えばＳＵＳなどの金属やＰＩ（ポリイミド）などの樹脂によって形成され、弾性層は、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層は、例えば、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）チューブによって形成されている。
【００２６】
定着ベルト１１の前後端部は、それぞれ前後のベルト端部保持部材１８に回転可能に支持されている。前後のベルト端部保持部材１８は、定着ハウジング１６の内部上方に支持されている。
【００２７】
加圧ローラー１２は、定着ベルト１１よりも短く、最大通紙幅と同程度の長さを有している。加圧ローラー１２は、回転軸１２ａと、回転軸１２ａに周設される弾性層１２ｂと、弾性層１２ｂを被覆する離型層１２ｃと、によって形成されている。回転軸１２ａは、例えば、鉄等の金属によって形成され、弾性層１２ｂは、例えば、シリコーンゴムによって形成され、離型層１２ｃは、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。
【００２８】
加圧ローラー１２の回転軸１２ａの前端部と後端部は、定着ハウジング１６から前方と後方にそれぞれ突出している。前端部には、出力ギア２１が固定されている。後端部には、モーター等の駆動源から回転駆動力が入力される駆動入力ギア（図示省略）が固定されている。
【００２９】
押圧部材１３は、定着ベルト１１と同等の長さを有する断面形状が横長の略直方体状の部材であり、下面と両側面との角は円弧状に湾曲している。押圧部材１３は、定着ベルト１１の中空部の下部に配置されて、定着ベルト１１を加圧ローラー１２に向けて下方に押圧するように定着ハウジング１６に支持されている。
【００３０】
押圧部材１３によって定着ベルト１１が下方に押圧されると、定着ベルト１１は加圧ローラー１２に圧接されて、定着ベルト１１と加圧ローラー１２との間に定着ニップＮが形成される。なお、定着ベルト１１は加圧ローラー１２に圧接することでやや上に凸状に湾曲するように変形する。このように定着ベルト１１を加圧ローラー１２に圧接させて加圧ローラー１２を回転させると、定着ベルト１１は加圧ローラー１２に従動して、加圧ローラー１２の回転方向とは逆方向に回転する。
【００３１】
ハロゲンヒーター１４は、定着ベルト１１の中空部の上部に配置されて、定着ハウジング１６に支持されている。ハロゲンヒーター１４は、定着ベルト１１に向かって輻射熱を放射して、定着ベルト１１を加熱する。
【００３２】
次に、図４〜図６を参照して、定着装置６の前端部について説明する。図４は定着装置の前端部を示す斜視図、図５は定着装置の前端部を示す一部分解斜視図、図６はアクチュエータと光センサーの位置関係を模式的に示す図である。
【００３３】
定着装置６の前端部には、加圧ローラー１２の回転に連動して回転するアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３の回転を検知する光センサー２４と、が備えられている。  アクチュエータ２３と光センサー２４とは、支持部材２５に支持されている。支持部材２５は、定着ベルト１１と加圧ローラー１２との左側で、定着ハウジング１６の前面に支持されている。
【００３４】
まず、図７を参照して、支持部材２５について説明する。図７は支持部材の斜視図である。支持部材２５は、矩形平板状の下部２７と、縦長の上部２８と、を備えている。下部２７と上部２８との境目付近には、アクチュエータ軸支ピン３１が立設されている。また、下部２７の右下隅には、中間ギア軸支ピン３２が立設されている。上部２８には、左右の側壁部２８ａで囲まれて前面と上面とが開口した縦長の凹部３３が、アクチュエータ軸支ピン３１の径方向に沿って形成されている。右の側壁部２８ａの上部には、側壁部２８ａよりも前方に突出する遮熱壁３４が延設されている。
【００３５】
次に、図８を参照して、アクチュエータ２３について説明する。図８はアクチュエータの斜視図である。アクチュエータ２３は、円板状のベース部３６と、円周方向に一定の間隔でベース部３６から放射状に延設される複数（この例では８個）の遮光片３７と、を備えている。ベース部３６の中心には、円筒状の軸部３８が貫通している。ベース部３６の表側に突き出た軸部３８には、円周方向に一定の間隔で３つのスリット３８ａが形成されている。
【００３６】
複数の遮光片３７は、ベース部３６から放射状に延設される基端片３７ａと、基端片３７ａの先端から、軸部３８の軸方向と平行な後方に直角に屈曲する屈曲片３７ｂと、をそれぞれ有している。つまり、屈曲片３７ｂは、空間を介して円周方向に一定の間隔で配列される。
【００３７】
図５に示されるように、アクチュエータ２３の軸部３８は、支持部材２５のアクチュエータ軸支ピン３１に軸支されている。これにより、アクチュエータ２３は、アクチュエータ軸支ピン３１を中心として回転する。この際、アクチュエータ２３の屈曲片３７ｂは、アクチュエータ軸支ピン３１を中心とする円筒状の軌道に沿って周回する。
【００３８】
ベース部３６の表側に突き出た軸部３８には、入力ギア４１が連結されている。入力ギア４１の内周面には、円周方向に一定間隔で、３つのリブ４１ａが形成されている。軸部３８に入力ギア４１を嵌合させると、入力ギア４１の３つのリブ４１ａが、軸部３８の３つのスリット３８ａにそれぞれ係合し、アクチュエータ２３が入力ギア４１と一体回転可能に連結される。なお、スリット３８ａは、円周方向における幅がリブ４１ａの幅よりも長く形成されているので、入力ギア４１が所定の角度だけ回転すると、円周方向におけるリブ４１ａの側面がスリット３８ａの側面に当接して、アクチュエータ２３と入力ギア４１とが一体回転可能に連結されるようになっている。入力ギア４１は、アクチュエータ軸支ピン３１にＣリング等で抜け止めされている。
【００３９】
また、入力ギア４１は、支持部材２５の中間ギア軸支ピン３２に軸支される中間ギア４２と噛み合っている。
【００４０】
さらに、ベース部３６の裏側に突き出た軸部３８の周囲には、コイルばね４３が外嵌されている。コイルばね４２は、アクチュエータ２３を前方に付勢して、軸部３８の３つのスリット３８ａに入力ギア４１の３つのリブ４１ａをそれぞれ確実に係合させている。  
【００４１】
次に、図９を参照して、光センサー２４について説明する。図８は光センサーを示す斜視図である。光センサー２４は、光が射出される発光部５１と、所定の空間を開けて発光部５１に対向して配置されて、射出された光を受光する受光部５２と、を有している。さらに、受光部５２で受光された光のレベルを電圧に変換して出力するコネクタ部５３が、一端部に設けられている。
【００４２】
図５及び図９に示されるように、光センサー２４は、発光部５１と受光部５２とがアクチュエータ２３の屈曲片３７ｂを挟むように、アクチュエータ軸支ピン３１の径方向に沿って対向して配置されて、支持部材２５の上部５２の凹部３３に収容されている。このように収容されることで、発光部５１は、屈曲片３７ｂの円筒状の周回軌道の内側に配置され、受光部５２が遮熱壁３４の内側に配置される。コネクタ部５３は、凹部３３の上面の開口から上方に突出している。なお、発光部５１と受光部５２の配置は逆でも良い。
【００４３】
支持部材２５は、中間ギア４３が、加圧ローラー１２の回転軸１２ａの前端部に設けられた出力ギア２１と噛み合うように、定着ハウジング１６の前面に固定される。この際、中間ギア４３と出力ギア２１との噛み合い位置と、中間ギア４３と入力ギア４１との噛み合い位置とが、中間ギア軸支ピン３２に対してほぼ９０°の角度を成すように、定着ハウジング１６に対して支持部材２５が位置決めされる。この結果、図４等に示されるように、定着ベルト１１の前端部の左側近傍にアクチュエータ２３と光センサー２４が配置されることになる。
【００４４】
上記構成を有する定着装置６において、トナー像を用紙に定着させる際は、ハロゲンヒーター１４が作動して定着ベルト１１が加熱される。また、加圧ローラー１２の回転軸１２ａの駆動入力ギアに駆動源から駆動力が入力されて、加圧ローラー１２が回転軸１２ａを中心として回転する。そして、加圧ローラー１２の回転に従動して、定着ベルト１１が、加圧ローラー１２とは反対方向に回転する。これにより、搬送経路９に沿って定着ニップＮに搬送された用紙Ｓにトナー像が加熱及び加圧されて定着される。
【００４５】
また、加圧ローラー１２が回転すると、回転軸１２ａの前端部に設けられた出力ギア２１が回転し、中間ギア４３と入力ギア４１とを介してアクチュエータ２３が回転する。すると、遮光片３７の屈曲片３７ｂは、光センサー２４の発光部５１と受光部５２との間を通過する。発光部５１と受光部５２との間の光路を屈曲片３７ｂが通過することで、光路の遮断と開放が繰り返され、受光部５２での受光レベルがＨＩＧＨとＬＯＷとの間で切り替わる。この受光レベルの切り替わりによって、アクチュエータ２３の回転、すなわち、加圧ローラー１２の回転が検知される。
【００４６】
定着作業中、ハロゲンヒーター１４によって定着ベルト１１が加熱されて、定着ベルト１１近傍の雰囲気は高温となっている。光センサー２４においては、図６に示されるように、アクチュエータ２３の回転によって、発光部５１と定着ベルト１１との間を遮るように遮光片３７の屈曲片３７ｂが移動しているので、定着ベルト１１の近傍から光センサー２４へ向かう高温の空気の流れが屈曲片３７ｂによって遮断され、発光部５１の温度上昇を防ぐことができる。一方、遮光部３７ｂによって遮断されていない受光部５２と定着ベルト１１との間は、図３や図４に示されるように、支持部材２５に設けられた遮熱壁３４で遮られているので、受光部５２の温度上昇も防ぐことができる。
【００４７】
定着作業が終了して加圧ローラー１２の回転が停止すると、アクチュエータ２３も回転を停止する。すると、光センサー２４においては、受光部５２と発光部５１との間の光路を屈曲片３７ｂが通過しないので、受光される光のレベルが切り替わらない。これにより、アクチュエータ２３、すなわち、加圧ローラー１２の回転停止が検知される。すると、ハロゲンヒーター１４は作動を停止するように制御され、定着ベルト１１の加熱が停止する。
【００４８】
上記説明したように本発明の定着装置６によれば、アクチュエータ２３の屈曲片３７ｂと支持部材２５の遮熱壁３４とによって、光センサー２４の発光部５１と受光部５２との温度上昇を防ぐことができる。したがって、光センサー２４を定着ベルト１１の前端部近傍に設置することができ、定着装置６を小型化できる。
【００４９】
さらに、屈曲片３７ｂを後方、すなわち、アクチュエータ軸支ピン３１の軸方向と平行な方向に延設させたので、光センサー２４の発光部５１と受光部５２とを、アクチュエータ軸支ピン３１の径方向に対向して配置することができる。これにより、定着装置６の前後方向における光センサー２４の配置スペースを狭くでき、定着装置６を小型化できる。また、光センサー２４を、定着ベルト１１の側端縁よりも軸方向内側に配置することができるので、定着装置６の前後方向における長さを可能な限り小さくすることができる。
【００５０】
また、アクチュエータ２３の屈曲片３７ｂは、アクチュエータ２３の円周方向に沿って空間を介して一定の間隔で形成されているので、アクチュエータ２３の回転停止中は、これらの空間を通る気流が発生する。この気流によって、発光部５１の周辺の空気の滞留を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、光センサー２４として、発光部と受光部とが対向して配置された透過型の光センサーを使用したが、発光部と受光部とが隣接して配置された反射型の光センサーを使用することもできる。
【００５２】
本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
【００５３】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置及び定着装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、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。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５４】
１  プリンター（画像形成装置）
６  定着装置
１１  定着ローラー（定着部材）
１２  加圧ローラー（加圧回転部材）
２１  出力ギア
２３  アクチュエータ
２４  光センサー
２５  支持部材
３４  遮熱板
３７ｂ  遮光部
４１  入力ギア
５１  発光部
５２  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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【図９】
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【図１０】
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