(57)【要約】【課題】  接触型の定着温度検知部材を有する定着装置であって、検知部での定着部材の損傷を防止し、定着部材の耐久性や離型性を確保する。【解決手段】  定着温度検知部材である温度センサ３３の板状部材の自由端側が定着ローラ３１の表面移動方向の上流側となるように配置し、この自由端側のエッジ部Ｆが定着ローラ３１の表面に接することにより、定着ローラ３１と温度センサ３３とが接触する箇所から表面移動方向の上流側にくさび状の空間が形成されないようにする。【選択図】  図２
2005308845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動可能な定着部材と、該定着部材を加熱する熱源と、該定着部材の表面温度を検知する定着温度検知部材とを備え、転写体上のトナー画像に該定着部材が直接接触し、熱を加えることにより、該転写体上のトナー画像を加熱定着する定着装置において、
該定着温度検知部材は一方が固定端、他方が自由端の板状部で、該自由端側が該定着部材の表面移動方向上流側となるように配置し、
該自由端側の先端のエッジが該定着部材の表面に接触することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記定着温度検知部材の先端部が、上記定着部材の表面形状に沿った形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像し、トナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体上に転写する転写手段と、該転写手段により転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備える画像形成装置において、
該定着手段として、請求項１または２の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記現像手段で用いる現像剤が磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤を用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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、及びこれに用いられる定着装置に係るものである。より詳しくは、定着部材で加熱及び加圧することにより、記録体に未定着の可視像を定着せしめるとともに、定着部材の表面温度を接触型の温度検知部材で検知する定着装置及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、像担持体上の潜像が現像装置から供給されたトナーによって現像され、像担持体上に顕像としてのトナー像が形成される。この像担持体上のトナー像は転写装置によって転写材たる記録体に転写され、定着装置によって記録体上に定着される。この定着装置の定着手段としては、例えば内部にヒータが組み込まれ、回転可能に構成された定着部材と、定着部材の表面に所定の圧力をもって接触するように構成された加圧部材とからなる。そして、定着部材と加圧部材とによって形成するニップ部で加熱及び加圧により記録体上のトナー像を記録体に定着させるものが知られている。
【０００３】
上述のような定着装置で安定した定着を行うには、定着温度が適正な温度となるようにヒータからの熱量を制御する必要がある。ヒータの熱量を制御は、定着部材の温度を定着温度検知手段としての温度センサにより検知し、その検知結果に基づいて行われる。
図６は定着温度を検知する温度センサを有する、従来の定着装置の一例の概略図を示したものである。
図６の定着装置では、トナー像を担持した記録体Ｐが定着部材５１と加圧部材５２とのニップ部を通過し、熱及び圧力によりトナー像が定着するものである。そして、この時の定着温度は接触型の定着温度検知手段である温度センサ５３が検知する。温度センサ５３は検知対象に接触する接触部としてのセンサ板状部５３ｂを有している。センサ板状部５３ｂは一端が保持部材５３ａに固定され、他端が自由端となっている。温度センサ５３としては、特許文献１に記載の温度センサを用いることができる。
定着温度を検知する構成として、特許文献２にはローラ形状の定着部材の内側に温度センサを設け、定着温度を検知するものが示されている。定着部材の内側に温度センサを設けると、トナーと接触する面の温度を測れず、特に、ヒータを定着部材の内側に設けた構成だと、ヒータからの放熱の影響を直接受け、定着温度を正確に検知できない恐れがある。また、定着部材の内側の限られたスペースであるので、温度センサの組み付けにくいという問題点がある。一方、図６の定着装置５０のように定着部材の外側に温度センサを設けると、定着時にトナーと直接接触する面の温度を測ることができるため、内側から検知するものと比して、定着温度をより正確に検知することができる。また、定着部材内に設けるよりも、組み付け易いという利点もある。
【０００４】
定着部材の外側に温度センサを設ける構成としては、定着部材に接触しない非接触型の温度センサを用いる構成も知られている。しかし、非接触型の温度センサを用いると、検知したい定着部材の表面温度が正確に測りにくく、また、温度変化に対しての検知結果の応答が遅くなるなどの問題点がある。一方、図６の定着装置６０のように、接触型の温度センサを用いると、検知した定着部材の表面に直接接触するため、正確な温度を測ることができる。更に、温度変化に対しても非接触型よりも早い応答の検知結果を得ることができ、ヒータの熱量を適切に制御することができるという利点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７４７５２号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７（ａ）、（ｂ）は、図６で示した定着装置の定着部材５１と温度センサ５３との説明図である。従来の定着装置では図７（ａ）、（ｂ）で示すように、温度センサの板状部５３ｂの自由端側先端より固定端側の検知部Ｄで定着部材５１に接触し、定着温度を検知する。
図７（ａ）は定着部材５１の表面移動方向に対して、センサ板状部５３ｂの自由端が表面移動方向下流側となるように温度センサ５３を設けた構成を示す。図に示すように、矢印Ａの表面移動方向に対して、検知部Ｄから表面移動方向上流側となる、検知部Ｄから固定端側のセンサ板状部５３ｂと定着部材５１表面との間にくさび状の空間αを形成する。
一方、定着部材５１の表面移動方向に対して、センサ板状部５３ｂの自由端が表面移動方向上流側となるように温度センサ５３を設けた構成を図７（ｂ）に示す。図に示すように、矢印Ｂの表面移動方向に対して、検知部Ｄから表面移動方向上流側となる、検知部Ｄから自由端までのセンサ板状部５３ｂの飛び出し部分と定着部材５１表面との間にくさび状の空間βを形成する。
【０００７】
空間α、βのように、検知部Ｄから定着部材の表面移動方向上流側にくさび状の空間を形成すると以下のような問題がある。
定着部材５１の表面はトナーとの離型性をよくする目的で表面をテフロン（登録商標、以下同様）などでコーティングした離型層を設けているが、定着時に微量のトナー等の付着物が付着することがある。この時、検知部Ｄから表面移動方向上流側にくさび状の空間が存在すると、長期間の使用により検知部Ｄにトナー等の付着物が堆積する。検知部Ｄに付着物が堆積すると、定着部材表面から温度センサの板状部が定着部材表面から離れてしまい温度検知精度を低下させることや、堆積した付着物が定着部材表面の離型層に傷をつけ耐久性や離型性を低下させることがある。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、接触型の定着温度検知部材を有する定着装置であって、検知部での定着部材の損傷を防止し、定着部材の耐久性を確保できる定着装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動可能な定着部材と、該定着部材を加熱する熱源と、該定着部材の表面温度を検知する定着温度検知部材とを備え、転写体上のトナー画像に該定着部材が直接接触し、熱を加えることにより、該転写体上のトナー画像を加熱定着する定着装置において、該定着温度検知部材は一方が固定端、他方が自由端の板状部で、該自由端側が該定着部材の表面移動方向上流側となるように配置し、該自由端側の先端のエッジが該定着部材の表面に接触することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記定着温度検知部材の先端部が、上記定着部材の表面形状に沿った形状であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像し、トナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体上に転写する転写手段と、該転写手段により転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備える画像形成装置において該定着手段として、請求項１または２の定着装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記現像手段で用いる現像剤が磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤を用いることを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項１乃至４の定着装置においては、定着温度検知部材の板状部の自由端側が定着部材の表面移動方向の上流側となるように配置し、この自由端側の先端が定着部材の表面に接することにより、定着温度検知部材と定着部材とが接触する箇所から表面移動方向の上流側にくさび状の空間が形成されなくなる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至６の発明によれば、接触型の定着温度検知部材を有する定着装置であって、定着温度検知部材と定着部材とが接触する箇所から表面移動方向の上流側にくさび状の空間が形成されず、定着温度検知部材と定着部材とが接触する箇所にトナー等の付着物が堆積することがない。よって、トナーなどの付着物に起因する、検知部での定着部材の損傷を防止し、定着部材の耐久性や離型性を確保できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
[実施形態１]
以下、本発明を画像形成装置に適用した実施形態１について説明する。図１は、実施形態１にかかる画像形成装置としての電子写真方式のフルカラープリンタを示す。図１において、箱状の装置本体１内には複数個の像担持体ユニットとしての作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋは、それぞれ、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の部材である。装置本体１内の中央部には記録体担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡された矢印Ｃで示す方向に回転駆動可能に設けられている。
【００１３】
この転写ベルト３は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及びテンションローラ２４、２５に張架されている。転写ベルト３の上部走行面の内側には、各色作像ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｂｋの感光体ドラム４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋにそれぞれ対向する位置に、転写手段を構成する転写ブラシ２８が接触している。この転写ブラシ２８には、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。また、従動ローラ２３の上部には、転写ベルト３を挟んで紙吸着ローラ２７が設けられている。転写材Ｐは、従動ローラ２３と吸着ローラ２７の間から転写ベルト３上に送り出され、吸着ローラ２７に印加されたバイアス電圧によって静電的に転写ベルト３上に吸着された状態で搬送される。
【００１４】
作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように、同ベルトの上方に配設されている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋとしては、ドラム状に限らずベルト状の感光体等を用いてもよい。作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。以下、イエロー用の作像ユニット２Ｙについてのみ説明する。現像装置５Ｙは、感光体４Ｙと対向配置されている。現像装置５Ｙは、イエロートナーとキャリアを有する２成分現像剤を感光体４Ｙ上の静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
【００１５】
作像ユニット２Ｙ等の上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、作像ユニット２Ｙ等の下方には、サイズの異なる転写材が収納可能な給紙ユニット７、８が配設されている。転写ベルト３の移動方向下流側には定着装置３０が配置されている。
【００１６】
次に画像形成の過程の概要について説明する。操作部（不図示）により画像形成が指示されると、感光体４Ｙが駆動源（不図示）により回転駆動されて時計回り方向に回転する。作像ユニット２Ｙ内の帯電手段としての帯電ローラ１１Ｙは、電源（不図示）から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙを一様に帯電させる。感光体４Ｙは、帯電ローラ１１Ｙにより一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、表面に静電潜像が形成される。感光体４Ｙ上の静電潜像は、現像装置５Ｙにより現像されてＹ色のトナー像となる。
【００１７】
一方、給紙カセット７、８のうち選択された方の給紙カセットからは、１枚の記録媒体としての転写材Ｐが分離されて、作像ユニット２Ｙよりも給紙側に配置されたレジストローラ１５に突き当たる。そして、転写材Ｐは、各色トナー像の転写タイミングに同期するようにして、転写ベルト３上を搬送され、各感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋに対向する転写位置に至る。この転写位置には、転写ベルト３の裏面側に配置された転写ブラシ２８に印加されるバイアスの作用により転写電界が形成される。この転写電界により、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ上の各色トナー像は、記録材上に互いに重ね合わさるように順次転写される。なお、モノクロ画像をプリントする場合は、黒用の作像ユニット２Ｂｋの感光体ドラム４Ｂｋにのみ黒トナーによるトナー像を形成する。そして、このトナー像の転写タイミングに同期するようにして転写ベルト３により転写材Ｐを搬送して、黒トナー像のみ転写を行う。
このようにして、各色トナー像が転写された転写材Ｐは、駆動ローラ２２の位置で転写ベルト３から曲率分離され定着装置３０に送られる。そして、定着装置３０の定着ニップを通過する際、熱と圧力により、各色トナー像が転写材Ｐ上に定着される。定着を終えた転写材Ｐは、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ１０に排紙される。
【００１８】
次に、実施形態１の画像形成装置に適用した定着装置３０について説明する。図２は、実施形態１に係る定着装置の概略構成図を示している。実施形態１ではローラ定着方式を採用しており、定着部材である定着ローラ３１と加圧部材である加圧ローラ３２は、互いに圧接しており定着ニップ部Ｎを形成している。そして、定着ローラ３１にはヒータ３４が内蔵されている。記録体上の未定着トナー像は定着ニップ部Ｎで熱及び圧力により記録体に定着される。
定着装置３０には、定着温度を検知するための定着温度検知部材である温度センサ３３が設けてある。温度センサ３３で検知結果を元に不図示の制御手段によって、ヒータ３４の加熱量を制御し、定着温度が常に適切な状態となるようにする。
【００１９】
図２において、温度センサ３３は一端が自由端であり、この自由端の先端であるエッジ部Ｆで定着ローラ３１に接し、もう一端が固定端であるセンサ板状部３３ｂと、センサ板状部３３ｂの固定端を保持するセンサ保持部３３ａからなる。
温度センサ３３は、自由端側が定着ローラ３１の回転方向上流側となるように設置され、センサ板状部３３ｂの自由端側の先端であるエッジ部Ｆで定着ローラ３１の表面に接している。このエッジ部Ｆが定着ローラ３１に接触している部分が定着温度を検知する検知部であり、センサ板状部３３ｂが定着ローラ３１の検知部での表面移動方向と平行になるように設置されている。
図６、７に示した定着装置５０ようなくさび状の空間が存在しないので、定着ローラ表面に付着して運ばれてきたトナー等の付着物がエッジ部Ｆでせき止められる。せき止められた付着物は装置内に落下し、センサ板状部３３ｂと定着ローラ３１との間に挟まることが無いので、定着時に付着したトナーなどの付着物が定着ローラの表面コーティング層を傷つけることが無い。
上述の落下する付着物はごく微量であるので、せき止めた付着物を回収する必要はなく、装置内に落下しても問題はない。
【００２０】
図８は温度センサ３３がエッジ部Ｆで定着ローラ３１に接し、自由端側が定着ローラ３１の回転方向下流側となるように設置した構成の説明図である。このような構成には次のような問題がある。エッジ部Ｆで定着ローラ３１に表面に接するように設置しても、矢印Ａの回転方向に対して、エッジ部Ｆから定着ローラ３１の回転方向上流側となる、センサ板状部３３ｂと定着ローラ３１との間にくさび状の空間γが形成されてしまう。よって、温度センサ３３は自由端側が定着ローラ３１の回転方向上流側に向くように設置する必要がある。
【００２１】
次に、温度センサについて説明する。図３は図６、７で示した従来の定着装置に用いた温度センサ５３である。図のようにセンサの板状部５３ｂは温度を検知する温度検知素子５３ｃと、温度検知素子５３ｃと保持部５３ａとをつなぐ金属板部５３ｄと、そして金属板部５３ｄと定着部材との接触を防ぐ保護フィルム５３ｅとによって形成される。従来の構成は板状部５３ｂ先端ではない箇所で検知していたため、温度検知素子５３ｃが検知部Ｄとなるように設置することで定着ローラ５３の表面温度を検知することができた。しかし、実施形態１では図２に示すように板状部３３ｂの先端（エッジ部Ｆ）のみで定着ローラ３１と接触しているため、温度検知素子５３ｃが先端位置していない図３の温度センサ５３をそのまま用いることはできない。
【００２２】
そこで、実施形態１の画像形成装置に適用した温度センサ３３を図４に示す。温度センサ３３は、温度検知素子３３ｃを金属板部３３ｄの先端部に設け、金属板部３３ｄの先端と保護フィルム３３ｅの先端が重なる構成にしている。温度センサ３３を図４に示すような構成にすることにより、図２のように、温度センサ３３の先端部（エッジ部Ｆ）のみが定着ローラ３３に接触する構成の定着装置３０で、定着ローラ３１の表面温度を検知することができる。
【００２３】
現像剤として磁性キャリアとトナーによる２成分現像剤を用いる画像形成装置があるが、このような装置では、まれに転写材Ｐを介して、磁性キャリアが運ばれてくることがある。そして、従来の定着装置５０のように検知部から定着部材表面移動方向上流側にくさび状の空間があると、磁性キャリアが表面温度検知手段表面に堆積したトナーと共に摺擦される。磁性キャリアが摺擦されるとトナーのみの場合よりもテフロン等でコーティングしたコーティング層に深い傷を付けてしまうことがある。これは、磁性キャリアのほうがトナーに比して硬く粒径が大きいためである。
一方、実施形態１の定着装置３０のように、検知部から定着部材鏡面移動方向上流側にくさび状の空間がなく、付着物をエッジ部Ｆでせき止める構成だと、トナーと同様に磁性キャリアもせき止められる。これにより、磁性キャリアが定着部材と定着温度検知部材との間で摺擦されることがなく、定着部材表面に大きな損傷を与えることがない。
【００２４】
実施形態１では、定着部材としてローラを用いた定着ローラ方式を採用しているが、これに限るものではなく、複数の支持部材に張架され無端移動するベルトを用いた定着ベルト方式を採用しても良い。
【００２５】
以上、実施形態１によれば、定着温度検知部材である温度センサ３３の板状部の自由端側が定着ローラ３１の表面移動方向の上流側となるように配置し、この自由端側のエッジ部Ｆが定着ローラ３１の表面に接することにより、定着ローラ３１と温度センサ３３とが接触する箇所から表面移動方向の上流側にくさび状の空間が形成されなくなる。これにより、温度センサのセンサ板状部３３ｂと定着ローラ３１との間にトナー等の付着物が堆積することがない。よって、定着時に転写材Ｐから定着ローラに付着したトナーなどの付着物に起因する、検知部での定着ローラ３１の損傷を防止し、定着ローラ３１の耐久性や離型性を確保できるようになる。
特に、磁性キャリアとトナーによる２成分現像剤を用いる場合は、従来の定着装置では、定着温度検知部で磁性キャリアにより深い傷がつけられる恐れがあったが、実施形態１に適用した定着装置であれば、磁性キャリアによる深い傷の発生も防止することができる。
【００２６】
[変形例１]
実施形態１では温度センサ３３のセンサ板状部３３ｂの先端のみが接する構成であったが、これに限るものではない。図５は変形例１として、表面温度検知手段である温度センサ３３の検知部であるセンサ板状部３３ｂの先端部の形状を、定着ローラ３１の曲率と一致させた定着装置の概略構成図である。
図５に示すように、温度センサ３３の検知部であるセンサ板状部３３ｂを定着ローラ３１表面の曲率と一致させているので先端部が定着ローラ表面に密着する。これにより、図７で示したようなくさび状の空間が存在しないため定着ローラ３１表面に付着して運ばれてきたトナー等の付着物は表面温度検知手段先端部でせき止められる為、表面温度検知手段と定着ローラの間に挟まることが無い。よって、定着ローラの表面コーティング層を傷つけることが無い。
【００２７】
実施形態１の画像形成装置に採用した定着装置３０では、図３を用いて説明した従来の温度センサを用いることができず、図４を用いて説明した温度センサを用いる必要があった。具体的には、センサ板状部３３ｂの先端のみで接する構造であるため、温度検知素子３３ｃを金属板部３３ｄの先端に来るようにし、保護フィルム３３ｅと金属板３３ｄとの先端を揃えて、エッジ部Ｆで温度検知できる構造としている。このように、トナー等の付着物と直接接触する先端部Ｆに温度検知素子３３ｃを設けると、付着物により温度検知素子３３ｃが汚れたり傷付いたりする恐れがある。
一方、変形例１のように、先端部の形状を定着ローラ３１に沿うようすると面で接触することができるので、先端に温度検知素子３３ｃを設ける必要がない。従来の温度センサ５３のように、先端ではないところに温度検知素子３３ｃを設けること付着物により温度検知素子３３ｃが汚れたり傷ついたりすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の概略図。
【図２】実施形態１の定着装置の概略構成を示す断面図。
【図３】従来の温度センサの説明図。
【図４】実施形態１で使用した温度センサの説明図。
【図５】変形例１の概略構成を示す断面図。
【図６】従来の定着装置の概略図。
【図７】従来の定着装置の定着ローラと温度センサとの説明図。
【図８】実施形態１とは定着ローラの回転方向が異なる構成の定着装置の説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１        画像形成装置本体
２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｂｋ  各感光体ユニット
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ  各感光体ドラム
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ  各現像装置
６        書き込み装置
７、８    給紙カセット
１０        排紙トレイ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ  各帯電ローラ
１５        レジストローラ
２２        駆動ローラ
２３        従動ローラ
２４、２５  テンションローラ
２７        紙吸着ローラ
２８        転写ブラシ
３０        定着装置
３１        定着ローラ
３２        加圧ローラ
３３        温度センサ
３３ａ      センサ保持部材
３３ｂ      センサ板状部
３３ｃ      温度検知素子
３３ｄ      金属板部
３３ｃ      保護フィルム
【図１】
2005308845.tif 000003
【図２】
2005308845.tif 000004
【図３】
2005308845.tif 000005
【図４】
2005308845.tif 000006
【図５】
2005308845.tif 000007
【図６】
2005308845.tif 000008
【図７】
2005308845.tif 000009
【図８】
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