(57)【要約】【課題】定着ローラの非通紙領域にサーミスタを設けた定着装置において、サーミスタの設定温度を通常より高くすることなく、定着ローラの通紙領域の表面温度を所定温度に維持し、低温オフセットが発生しないようにする。【解決手段】ヒータＨを内蔵した定着ローラ６１と、この定着ローラ６１に圧接した加圧ローラ６２と、定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、定着ローラ６１の表面温度を検知するサーミスタ６３とを備える。そして、サーミスタ６３が設けられた部分の定着ローラ６１の外径ｄ２を、定着ローラ６１の通紙領域の外径ｄ１よりも大きくする。【選択図】  図３
2005003851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を内蔵した定着ローラと加圧ローラとを圧接させ、未定着トナーを担持した用紙をこのローラ間に通過させてトナーを用紙に定着させる定着装置であって、
前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段が、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられており、
前記温度検知手段が設けられた部分の前記定着ローラの外径を、前記定着ローラの通紙領域の外径よりも大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラの肉厚が均一である請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の定着装置を備え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とを有する定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、より詳細には非通紙領域に設けられた温度検知手段を用いて定着ローラの温度制御を行う定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、ヒータを内蔵した定着ローラと加圧ローラとを圧接させ、このローラ間に、未定着トナー画像を担持した用紙を通過させてトナーを用紙に定着させる熱ローラ方式の定着装置がこれまでから広く用いられている。
【０００３】
このような定着装置において、定着ローラの表面温度を一定に維持させるために、サーミスタ温度計（以下、「サーミスタ」と略すことがある）などの温度検知手段を定着ローラ表面に取り付け、サーミスタの検知温度に基づき定着ローラに内蔵されたヒータの入切を制御することが一般的に行われている。定着ローラの表面温度を精度よく検知するには用紙が通過する領域にサーミスタを取り付けるのがよい。しかしながら、サーミスタを定着ローラ表面を取り付けると、サーミスタとの摺擦によって定着ローラ表面に傷がつき、定着ローラの離型性が低下したり、あるいはサーミスタに未定着トナーが付着し、複写画像に汚れが発生したり、温度検知精度が低下することがあった。そこでこのような不具合を防止するため、定着ローラにおいて用紙が通過しない領域（非通紙領域）にサーミスタを設けることも行われつつある。
【０００４】
しかし、定着ローラの非通紙領域にサーミスタを設けると、通紙領域とサーミスタの設置位置との間の距離に起因して通紙領域の表面温度を精度よく制御できないという問題がある。例えば連続通紙を行った場合、定着ローラにおける通紙領域では紙に熱を奪われる結果、表面温度が低下するのに対し、非通紙領域では通紙領域ほどは表面温度が低下しない。このためヒータがオンされず、最悪の場合には低温オフセットが発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、通紙領域と非通紙領域とのこのような温度差を見越して、サーミスタの設定温度を予め高めにしておくことが考えられる。例えば通紙領域の表面温度を１８０〜１９０℃とする場合には、非通紙領域に設けたサーミスタの設定温度を２１０〜２２０℃にしておくのである。このような方法によれば通紙領域の温度を前記所定温度に維持できるようになるが、非通紙領域の温度が通常よりも高くなる分だけ、非通紙領域の周囲に配設された部材が熱によって劣化しやすくなり、部材寿命が低下するという新たな問題が発生する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１１５８１号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定着ローラの非通紙領域に温度検知手段を設けた場合であっても、サーミスタの設定温度を通常より高くすることなく、定着ローラの通紙領域の表面温度を所定温度に維持し、低温オフセットが発生しないようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、発熱体を内蔵した定着ローラと加圧ローラとを圧接させ、未定着トナーを担持した用紙をこのローラ間に通過させて、トナーを用紙に定着させる定着装置であって、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段が、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられ、前記温度検知手段が設けられた部分の前記定着ローラの外径を、前記定着ローラの通紙領域の外径よりも大きくしたことを特徴とする定着装置が提供される。
【０００９】
ここで、ウォーミングアップ時間の短縮などの観点からは、定着ローラの肉厚を均一とするのが好ましい。
【００１０】
また本発明によれば、前記記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、定着ローラに内蔵された発熱体から定着ローラ表面までの半径方向の距離によって定着ローラ表面の昇温速度に差がでることに着目し種々検討を重ねた結果、定着ローラの非通紙領域に温度検知手段を設けた場合であっても、温度検知手段を設けた部分の定着ローラの外径を、定着ローラの通紙領域の外径よりも大きくすることによって、定着ローラ表面の温度分布を均一し得ることを見出し本発明をなすに至った。以下、本発明の定着装置について図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１２】
図１に、本発明の定着装置の一例を示す側断面図を示す。定着装置６は、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とが圧接してなる。定着ローラ６１の非通紙領域（図２に図示）には定着ローラ６１の表面温度を検知するためのサーミスタ（温度検知手段）６３が設けられている。また、定着ローラ６１にはヒータＨ（発熱体）が定着ローラ６１の軸方向に沿って内蔵されている。サーミスタ６３によって検知された定着ローラ６１の表面温度、より詳細には定着ローラ６１の非通紙領域の表面温度は制御部６４に送られ、この検知温度に基づいてヒータＨの入切制御がなされる。なお、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２の具体的構成については後段で説明する。
【００１３】
図２に、図１の定着装置で使用する定着ローラの概説図例を示す。定着ローラ６１の内部には軸方向の略全域に渡ってヒータＨが配設されている。そして定着ローラ６１の軸方向中央部が通紙領域、両側部が非通紙領域となっている。通紙領域は、Ａ４用紙（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）が横方向に搬送できる長さ（例えば３００ｍｍ）としてある。なおＡ４用紙が縦方向に搬送される場合には定着ローラの中央を通過する（図２の破線）。もちろん定着ローラの軸方向の長さや、通紙領域及び非通紙領域の長さは、搬送させる用紙の大きさによって適宜決定すればよい。非通紙領域にはサーミスタ６３が取り付けられ、ここで定着ローラ６１の表面温度を検知している。
【００１４】
図３に、定着ローラ６１の非通紙領域の部分拡大断面図を示す。定着ローラ６１の端部にはブッシュ６５が嵌着し、このブッシュ６５と軸受６６とが接触する形で、定着ローラ６１は定着装置の筺体６７に回転自在に取り付けられている。この図から明らかなように、本発明の定着ローラ６１では非通紙領域の外径ｄ２を通紙領域の外径ｄ１より大きくしてある。これにより通紙領域に比べ非通紙領域の昇温速度が遅くなり、例えば連続通紙を行った場合の通紙領域と非通紙領域との温度差を小さく抑えることができ、非通紙領域に設けたサーミスタに６３よって通紙領域の温度制御を精度よく行うことができる。外径ｄ２と外径ｄ１との差については、ヒータＨの熱容量や用紙搬送速度、定着ローラの肉厚、サーミスタの取付位置などから適宜決定すればよいが、通常は０．２〜５ｍｍとすることが推奨される。
【００１５】
また、図３の定着ローラでは肉厚ｔは均一としているが、定着ローラ表面の非通紙領域への伝熱速度を遅くして、非通紙領域と通紙領域との温度差を小さくする観点から、図４に示すように、定着ローラ６１の非通紙領域の肉厚ｔ２を通紙領域ｔ１より厚くしてもよい。ただし、この場合、画像形成開始時においていわゆるウォームアップ時間が長くなるという欠点がある。そこで、ウォームアップ時間の短縮という観点をも考慮するならば、非通紙領域と通紙領域との温度差の最小化は専ら前記外径差により行う一方、定着ローラ肉厚は均一とし、さらには０．１〜０．６ｍｍの薄肉としてウォームアップ時間の短縮を図ることが推奨される。
【００１６】
ここで、本発明で使用する定着ローラとしては従来公知のものが使用でき、この中でも図１に示したような、定着ローラ本体６１ａの外周に離型性層６１ｂを設けたものが好ましい。定着ローラ本体６１ａとしてはアルミニウムの他、鉄や銅、ニッケル、ステンレスなどの金属材料を使用できる。また離型性層６１ｂとしては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の他、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）やＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂などを用いることができる。この離型性層の肉厚としては、１０〜１００μｍの範囲から好ましい。
【００１７】
また本発明で使用する加圧ローラとしては従来公知のものが使用でき、図１に示すような芯金６２ａの表面に弾性層６２ｂを設けたものが好ましく、弾性層６２ｂの厚さとしては２〜１５ｍｍの範囲が好ましい。弾性層６２ｂはアスカＣ硬度が５〜９０度の弾性ゴムが好適である。弾性層６２ｂの表面に離型性層６２ｃを設ける場合には、ＰＴＦＥの他、ＰＶＦやＥＣＴＦＥなどのフッ素樹脂などを用いることができる。また、この離型性層６２ｃの肉厚としては２０〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００１８】
本発明で使用する発熱体としては従来公知のものを使用できるが、中でも瞬暖性が得られることからハロゲンヒータが好ましい。また本発明で使用する温度検知手段としては従来公知のものを使用できる。
【００１９】
次に、本発明の画像形成装置について説明する。図５は、本発明の画像形成装置の一実施形態である複写機の概略構成図である。本体ハウジング１は、上ハウジング１１と、下ハウジング１３と、その間に位置する連結ハウジング１２とを有する。そして上ハウジング１１の上には開閉自在に載置された原稿搬送部２が取り付けられている。
【００２０】
原稿搬送部２は、原稿給紙トレイ２１と原稿搬送部本体２２、原稿排紙トレイ２３、原稿カバー２４とを備える。原稿排紙トレイ２３は、原稿カバー２４上面の一部として一体に形成されている。原稿搬送路ｄの延長上の上流端に原稿給紙トレイ２１が配設され、下流端に原稿排出トレイ２３が配設されている。原稿搬送部本体２２内の原稿搬送路ｄには、原稿搬送方向上流側から順にピックアップローラ２２ａ、搬送ローラ対２２ｂ、レジストローラ対２２ｃ、排出ローラ対２２ｄが設けられている。そして、レジストローラ対２２ｃと排出ローラ対２２ｄの間に画像読取り部２５が設けられている。原稿給紙トレイ２１に画像面を上向きにセットされた画像原稿（不図示）は、コピー開始ボタン（不図示）がオンされると、前記各ローラによって搬送路ｄを搬送され、途中画像読取り部２５で露光部３によって画像が読みとられる。
【００２１】
露光部３は上ハウジング１１に内蔵されている。露光部３は、露光ランプ３１と反射板３２、第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６、イメージセンサ（例えばライン型のＣＣＤ）３７を備える。露光ランプ３１と第１ミラー３３は第１キャリッジ（不図示）上に搭載され、第２ミラー３４、第３ミラー３５は第２キャリッジ（不図示）上に搭載されている。いわゆるシートスルー方式で原稿画像を読み取る場合には、第１キャリッジが画像読取り部２５の直下に移動し、露光ランプ３１からの光照射光が移動中の原稿を露光する。照射光は第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６を通じてＣＣＤ３７に到達して光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。他方、原稿固定方式で原稿画像を読み取る場合には、原稿載置板２６上の載置された原稿画像は露光部３による読取走査を受けることにより、ＣＣＤ３７上に縮小結像され、光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。
【００２２】
下ハウジング１３内には、給紙部４と画像形成部５、定着装置６とが内蔵さている。給紙部４についてまず説明すると、下ハウジング１３の下部には用紙Ｐが収容された給紙カセット４１が配設され、用紙Ｐはここからコロ４２により１枚ずつ搬送路へ送り出される。また、下ハウジング１３の左側下部には開閉可態な給紙トレイ４３が備えられており、ここに用紙Ｐを載置しておくことにより、前記と同様に用紙はコロ４４により１枚ずつ搬送路へ送り出される。
【００２３】
次に画像形成部について説明する。画像形成部５は、感光体ドラム５１と、その周囲に配設された帯電器５２、光走査ユニット５３、現像器５４、転写ローラ５５、クリーニング器５６とを備える。感光体ドラム５１は時計回りに回転し、まず帯電器５２により感光体ドラム５１の表面は均一に帯電される。次に、光走査ユニット５３から感光体ドラム５１の表面にレーザ光が照射されて、画像部分又は背景部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器５４によって感光体ドラム５１上の静電潜像にトナーが供給され静電潜像が顕像化する。
【００２４】
感光体ドラム５１がさらに回転し、トナー画像が転写ローラ５５と対向する位置に来たときに、それに合わせて、感光体ドラム５１と転写ローラ５５との間に用紙Ｐが搬送され来る。このとき転写ローラ５５に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されることにより、感光体ドラム５１上のトナー画像が用紙Ｐ上に転写される。感光体ドラム５１上の転写されなかった残留トナーはクリーニング器５６によって感光体ドラム５１上から除去される。一方、トナー画像が転写された用紙Ｐは前述した定着装置６に搬送され、ここでトナー画像は加熱・加圧されて用紙に定着し、排紙経路を通って排紙トレイ７ａ，７ｂに排出される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の定着装置および画像形成装置では、定着ローラにおける、サーミスタが設けられた非通紙領域部分の外径を通紙領域の外径よりも大きくしたので、サーミスタの設定温度を通常より高くすることなく、定着ローラの通紙領域の表面温度を所定温度に維持でき、低温オフセットの発生を防止できる。また、サーミスタの設定温度を通常より高くする必要がないので、サーミスタの周囲に配設されたブッシュや軸受などの部材の熱劣化を抑えられ、これらの部材の長寿命化が図れる。
【００２６】
定着ローラにおける通紙領域と非通紙領域との外径差を０．２〜５ｍｍとすると、定着ローラの通紙領域の表面温度を一層精度よく制御できる。また定着ローラの肉厚を均一とし、さらには定着ローラの肉厚を０．１〜０．６ｍｍとすると、定着ローラの通紙領域の表面温度を精度よく制御できると共に、ウォームアップ時間の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の一例を示す側断面図である。
【図２】図１の定着装置における定着ローラの概略構成図である。
【図３】定着ローラの一部拡大断面図である。
【図４】定着ローラの肉厚を変えた場合の一例を示す一部拡大断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一例を示す概説図である。
【符号の説明】
ｄ１  定着ローラの通紙領域の外径
ｄ２  定着ローラの非通紙領域の外径
Ｈ  ヒータ（発熱体）
ｔ，ｔ１，ｔ２  肉厚
６１  定着ローラ
６２  加圧ローラ
６３  サーミスタ（温度検知手段）
６４  制御部
【図１】
2005003851.tif 000003
【図２】
2005003851.tif 000004
【図３】
2005003851.tif 000005
【図４】
2005003851.tif 000006
【図５】
2005003851.tif 000007