(57)【要約】【課題】定着装置において、温度センサが用紙を汚さないようにするとともにセンサ寿命を向上し、また正確な温度検知を行えるようにする。【解決手段】定着装置５０は、用紙Ｐ上の未定着トナーＴを定着する定着ローラ５１と、定着ローラ５１に圧接し、定着ローラ５１との間に用紙を通過させるニップを形成する加圧ローラ５２とを備える。定着ローラ５１の表面に接触する温度センサ５４は通紙域Ｌ５の外側に配置される。また温度センサ５４の配置個所は、定着ローラ５１の有効幅Ｌ２、熱源であるハロゲンランプ５３の有効発熱幅Ｌ３、及び加圧ローラ５２の幅Ｌ４の内側に位置する。【選択図】      図４
2004258151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を内蔵した定着ローラに加圧ローラを圧接させる定着装置において、
前記定着ローラの表面に接触する温度センサが、通紙域の外側であり、かつ前記定着ローラの有効幅、前記熱源の有効発熱幅、及び前記加圧ローラの幅の内側である箇所に配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ローラと加圧ローラの間のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通して用紙上の未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置に関する。また、この定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｐｉｅｒ）、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、１対のローラの少なくとも一方をを内蔵熱源で加熱し、この１対のローラの間のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を通してトナーを定着させる熱ローラ定着方式が広く用いられている。その一例を特許文献１に見ることができる。
【０００３】
特許文献１に記載された定着装置では、パイプ状の芯金の内部にハロゲンランプを配置して定着ローラを構成する。この定着ローラに、芯金上に弾性体層を被覆した加圧ローラを所定の荷重で圧接させる。定着ローラの表面にはサーミスタを当接させ、このサーミスタの検知した定着ローラの表面温度に基づきハロゲンランプの発熱量を制御する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２２０９２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された定着装置には、次のような問題がある。
【０００６】
定着装置において熱源として用いられるハロゲンランプは、直線状のガラス管の内部にランプコイルを配置したものであるが、管の両端の部分にはランプコイルが配置されていない。すなわちハロゲンランプの両端の部分は発光に寄与しない。この両端の部分を除いた部分が有効発光幅、すなわち定着ローラに対し定着に必要な熱量を供給できる有効発熱幅ということになる。
【０００７】
定着ローラの表面温度を正確に検知するためには、サーミスタはハロゲンランプの有効発熱幅の中に置かねばならない。ところで特許文献１の定着装置の場合、サーミスタの配置された箇所を加圧ローラがカバーしていない。加圧ローラにより熱が持ち去られるということがないので、この箇所には熱が蓄積しやすく、過度の昇温を招きやすい。この箇所における検知温度に基づきハロゲンランプの発熱制御を行ったのでは、加圧ローラによってカバーされる部分、すなわち肝心の通紙域に熱量不足をきたすことになりかねない。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、定着ローラと加圧ローラを備えた定着装置において、温度センサにより用紙が汚されないようにすること、温度センサの寿命を向上させること、及び温度センサが正確な温度検知を行えるようにすることにある。また、このような定着装置を搭載した高性能の画像形成装置を提供することににある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では定着装置を次のように構成した。すなわち、熱源を内蔵した定着ローラに加圧ローラを圧接させる定着装置において、前記定着ローラの表面に接触する温度センサが、通紙域の外側であり、かつ前記定着ローラの有効幅、前記熱源の有効発熱幅、及び前記加圧ローラの幅の内側である箇所に配置されているものとした。
【００１０】
用紙上の未定着トナーは、その１００パーセントが用紙に定着される訳ではなく、微量ではあるが一部が定着ローラに転移する。温度センサが通紙域の中で定着ローラに接触していると、定着ローラ表面のトナーが次第に温度センサに堆積する。堆積量が増えると、トナーの塊が温度センサから剥離して用紙に付着する「画像汚れ」の問題が発生する。本発明の構成の場合、温度センサが配置されているのが通紙域の外側であるため、温度センサにトナーが付着せず、仮に付着したとしてもそこから剥離したトナーが通紙域を通る用紙を汚すことはないので、「画像汚れ」の問題が発生しない。
【００１１】
定着ローラの表面はコーティングなどにより被膜を形成して平滑に仕上げられる。ただし表面全域が均一に仕上げられる訳ではなく、両端部には仕上の行き届かない部分が生じる。この仕上の行き届かない部分を除いた部分の幅を「有効幅」と称する訳であるが、この有効幅の内側に温度センサを配置したので、温度センサは平滑面に接触し、摩耗が少ない。すなわち温度センサの長寿命化を図ることができる。
【００１２】
また温度センサの配置個所が熱源の有効発熱幅の内側であることにより、定着作業が遂行される箇所の表面温度を正確に測定することができる。
【００１３】
また温度センサの配置個所が加圧ローラの幅の内側であることにより、熱源の有効発熱部に包含されてはいるものの、この部分の熱は加圧ローラにより持ち去られ、過度の昇温を招かない。従って温度センサによる温度測定値は定着作業部における実態温度以上にはならず、この測定値に基づき熱源の発熱量を、ひいては定着ローラの表面温度を、適正に制御することができる。
【００１４】
また本発明では、上記定着装置を画像形成装置に搭載したから、画像汚れがなく、画像品質の高いプリントやコピーを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜４に基づき説明する。
【００１６】
図１は画像形成装置の一例であるタンデム方式カラープリンタ１の概略構造を示す模型的断面図である。図２はその画像形成部の概略構造を示す模型的断面図である。
【００１７】
プリンタ１においては、外部コンピュータからの原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力の何れかが選択される。画像出力速度はフルカラーの場合でもモノクロの場合でもＡ４サイズで２０枚／分とされている。なお本明細書には画像出力速度以外にも寸法、比率、速度、電圧、温度等の具体的な数値が登場するが、これらの数値は一つの好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【００１８】
プリンタ１のハウジング２の内部には用紙搬送ベルト８が配置されている。用紙搬送ベルト８はプーリ１０、１１に巻き掛けられ、用紙を図１において右方から左方へと水平に搬送する。用紙搬送ベルト８の用紙受入側には給紙装置１２と用紙搬送路１３が配置される。用紙搬送ベルト８の用紙排出側には定着装置５０、用紙搬送路１５、及び排出部１６が配置される。排出部１６はハウジング２の上面に設けられる。
【００１９】
用紙搬送ベルト８の上には計４台の画像形成部が用紙搬送方向の上流側から下流側に向けて直列に配置される。４台の画像形成部とは、上流側から順に、ブラック用の画像形成部３０Ｂ、イエロー用の画像形成部３０Ｙ、シアン用の画像形成部３０Ｃ、及びマゼンタ用の画像形成部３０Ｍである。
【００２０】
画像形成部３０Ｂ、３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍの構造を図２に示す。各画像形成部とも構造は共通なので、「Ｂ」「Ｙ」「Ｃ」「Ｍ」の識別記号を省き、「３０」の符号のみ置いている。
【００２１】
画像形成部３０の中核をなすのはアモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム４であり、その周囲に主帯電器５、ＬＥＤプリントヘッドユニット６、現像装置３、及びクリーニング装置２０が配置されている。また図１に見られるように、転写ローラ９が用紙搬送ベルト８を隔てて感光体ドラム４に対峙する。転写ローラ９は用紙搬送ベルト８を支持し、感光体ドラム４に当接させる役割も担う。転写ローラ９には−１．５ｋＶの電圧が印加されている。
【００２２】
現像装置３はブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のトナーとフェライトキャリアを５：９５の重量比で混合した現像剤を収容する。トナーはコールターカウンタによるメジアン径（体積基準）が９μｍ、フェライトキャリアは平均粒径が７０μｍとなっている。現像装置３には固定磁石（図示せず）を内蔵した現像スリーブ３ａが設けられている。
【００２３】
感光体ドラム４と現像スリーブ３ａとは０．５ｍｍの隙間を隔てて対峙し、対向する表面同士が同方向に移動する向きに回転する。感光体ドラム４の周速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ３ａの周速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。現像スリーブ３ａの表面には現像剤により磁気ブラシが形成される。またトナーはキャリアとの摩擦により正に帯電する。現像スリーブ３ａに対しては図示しない穂切板が設けられる。穂切板と現像スリーブ３ａとの隙間は０．５ｍｍである。現像スリーブ３ａには＋３００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。
【００２４】
現像により、現像装置３の中の現像剤が消費される。消費した現像剤を補うため、画像形成部３０Ｂ、３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍに対応してトナー供給容器７Ｂ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍを設け、図示しない搬送手段により現像剤を補給する。これにより、現像装置３は常に適量の現像剤を内部に保有することになる。
【００２５】
クリーニング装置２０は感光体ドラム４に接触するゴム製のクリーニングローラ２１、用紙に転写されなかったトナーを感光体ドラム４からかき落とすクリーニングブレード２２、及びトナーを図示しない回収容器に排出する排出スパイラル２３を有する。なおクリーニング装置２０のカバーは図１においては図示を省略してある。
【００２６】
プリンタ１は次のように画像出力動作を行う。
【００２７】
感光体ドラム４の表面は主帯電器５により一様に＋４００Ｖに帯電せしめられている。外部のコンピュータなどから原稿画像データが入力されると、ＬＥＤプリントヘッド６が原稿画像データに対応するＬＥＤ光を感光体ドラム４の表面に照射する。感光体ドラム４の表面は、ＬＥＤ光の照射された露光部の電圧が＋２５Ｖにまで減衰し、非露光部の＋４００Ｖの部分と合わせて静電潜像が形成される。現像スリーブ３ａに印加された＋３００Ｖの現像バイアス電圧により、現像剤中の正帯電トナーが前記露光部に付着し、静電潜像がトナーで可視化される。
【００２８】
用紙搬送ベルト８は、給紙装置１２から供給された用紙を載せ、感光体ドラム４の表面の移動方向と同じ方向に、感光体ドラム４の周速度と同じ１００ｍｍ／ｓｅｃで走行している。用紙上の所定位置からトナーの転写が開始されるよう、ＬＥＤプリントヘッド６による感光体ドラム４の露光タイミングが設定される。
【００２９】
用紙搬送ベルト８上の用紙が感光体ドラム４の下を通過する際、転写ローラ９に印加された−１．５ＫＶの電圧により、感光体ドラム４に付着したトナーが用紙に引きつけられる。これにより、トナーが用紙に転写される。
【００３０】
用紙に転写されなかったトナーはクリーニングブレード２２によりかき落とされ、排出スパイラル２３により図示しない回収容器に排出される。クリーニングローラ２１はトナー転写後の感光体ドラム４の表面を整える。
【００３１】
画像形成部３０Ｂ、３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍでブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のトナーを順次転写され、未定着ではあるもののトナーによりカラー画像を形成された用紙は用紙搬送ベルト８を出て定着装置５０に引き込まれる。そして定着装置５０の内部で熱ローラによりトナーを定着された後、用紙搬送路１５を経て排出部１６に排出される。
【００３２】
次に、図３、４に基づき定着装置５０の構造を説明する。図３は定着装置５０のローラ構成を示す模型的断面図、図４は各部の寸法比を説明する模型的正面図である。
【００３３】
定着装置５０は定着ローラ５１と加圧ローラ５２を備える。定着ローラ５１と加圧ローラ５２とは所定の圧力で互いに圧接せしめられ、所定幅の定着ニップを形成する。この定着ニップを、未定着トナーＴを担持した用紙Ｐが通過する。
【００３４】
定着ローラ５１は図示しない駆動装置により回転駆動せしめられる。加圧ローラ５２は定着ローラ５１に従って回転する。定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の周速度が用紙搬送ベルト８の走行速度と同じ１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように定着ローラ５１の回転数が制御される。
【００３５】
定着ローラ５１は金属パイプの芯金５３の表面にＲＦＡ（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）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）チューブを被せたり、コーティングを施すなどして被膜を形成し、平滑性とトナーの離型性を高めたものである。ただし両端部は被膜形成工程の管理対象区域外であり、両端部を除いた部分により「有効幅」が構成されている。「有効幅」は個々の定着ローラ５１によりばらつきがある。図４において、Ｌ１は定着ローラ５１の幅であり、Ｌ２はその有効幅である。
【００３６】
定着ローラ５１の内部には熱源であるハロゲンランプ５３が配置されている。図４において、Ｌ３がハロゲンランプ５３の有効発光幅、すなわち有効発熱幅である。
【００３７】
加圧ローラ５２は芯金の外側にシリコンスポンジなどの弾性体層を設け、その表面にＲＦＡ又はＰＴＦＥチューブを被せたものである。図４において、Ｌ４が加圧ローラ５２の幅である。
【００３８】
幅の異なる各種の用紙Ｐは一定の通紙域（ローラの幅のうち、用紙が接触しつつ通り抜ける箇所）を通る。図４において、Ｌ５がその幅の通紙域になる。
【００３９】
定着ローラ５１の表面には温度センサ５４が接触する。温度センサ５４はサーミスタにより構成される。
【００４０】
各部の寸法比は次のようになっている。すなわちＬ１〜Ｌ５の中で通紙域Ｌ５が最も狭い。温度センサ５４は通紙域Ｌ５の外側に配置されている。定着ローラ５１の有効幅Ｌ２、ハロゲンランプ５３の有効発熱幅Ｌ３、及び加圧ローラ５２の幅Ｌ４はいずれも通紙域Ｌ５より広く、温度センサ５４の配置箇所はそれらの幅の内側に位置する。定着ローラ５１の幅Ｌ１はＬ２〜Ｌ５より広く、Ｌ２〜Ｌ５はすべてＬ１に包含される。
【００４１】
温度センサ５４は通紙域Ｌ５の外側に配置されているので、定着ローラ５１を介して温度センサ５４にトナーが付着するということがない。仮に付着したとしてもそこから剥離したトナーが通紙域Ｌ５を通る用紙Ｐを汚すことはないので、「画像汚れ」の問題が発生しない。
【００４２】
温度センサ５４は定着ローラ５１の有効幅Ｌ２の領域に接触する。この部分は仕上が行き届いており、表面が平滑なので、温度センサ５４の摩耗は少ない。
【００４３】
温度センサ５４の配置個所がハロゲンランプ５３の有効発熱幅Ｌ３の内側であるため、定着作業が遂行される定着ローラ５１の表面温度を正確に測定することができる。その測定結果は用紙Ｐの幅に左右されることが少ない。
【００４４】
また温度センサ５４の配置個所は加圧ローラ５２の幅Ｌ４の内側である。この箇所はハロゲンランプ５３有効発熱部に領域ではあるものの、この部分の熱が加圧ローラにより持ち去られ、過度の昇温を招かない。従って温度センサ５４による温度測定値は定着作業部における実態温度以上にはならず、この測定値に基づきハロゲンランプ５３の発熱量を、ひいては定着ローラ５１の表面温度を、適正に制御することができる。
【００４５】
以上本発明の実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨から逸脱しない範囲で種々の改変を加えて実施することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度センサによる画像汚れが発生しにくく、温度センサの寿命が長く、温度センサは定着作業が遂行される箇所の表面温度を正確に測定し、温度センサの配置個所が過度の昇温を招くことのない定着装置を得ることができる。またこのような定着装置を搭載して画像品質を高めた画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンタの概略構造を示す模型的断面図
【図２】画像形成部の概略構造を示す模型的断面図
【図３】定着装置のローラ構成を示す模型的断面図
【図４】定着装置の各部の寸法比を説明する模型的正面図
【符号の説明】
１    プリンタ
２    ハウジング
１２  給紙装置
１３、１５  用紙搬送路
１６  排出部
３０Ｂ、３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ  画像形成部
３    現像部
７Ｂ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ  トナー供給容器
５０  定着部
５１  定着ローラ
５２  加圧ローラ
５３  ハロゲンランプ
５４  温度センサ
Ｌ１  定着ローラの幅
Ｌ２  定着ローラの有効幅
Ｌ３  ハロゲンランプの有効発熱幅
Ｌ４  加圧ローラの幅
Ｌ５  通紙域
【図１】
2004258151.tif 000003
【図２】
2004258151.tif 000004
【図３】
2004258151.tif 000005
【図４】
2004258151.tif 000006