(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】軸芯部にヒータＨが挿通された中空円筒状の定着ローラ６１と、この定着ローラ６１に圧接する加圧ローラ６２と、定着ローラ６１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内周面６９の放射熱吸収を、通紙領域における定着ローラ内周面６８のそれより小さくする。ここで放射熱吸収を大きくする観点からは、通紙領域の内周面６８は黒色とすることが好ましい。他方、放射熱吸収を小さくする観点からは、サーミスタ６３が設けられた部分の定着ローラ内周面６９は灰色又は金属色とすることが好ましい。【選択図】  図３
2005031400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯部に発熱体が挿通された中空円筒状の定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段とを有する定着装置であって、
前記温度検知手段が設けられた部分の定着ローラ内周面の放射熱吸収が、通紙領域における定着ローラ内周面のそれより小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
通紙領域の内周面が黒色である請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
非通紙領域の内周面が灰色又は金属色である請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
通紙領域の内周面の表面粗度を非通紙領域の内周面のそれより大きくした請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに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することがあった。また、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、軸芯部に発熱体が挿通された中空円筒状の定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記定着ローラ表面の非通紙領域に設けられた、前記定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段とを有し、前記温度検知手段が設けられた部分の定着ローラ内周面の放射熱吸収を、通紙領域における定着ローラ内周面のそれより小さくしたことを特徴とする定着装置が提供される。
【０００９】
ここで放射熱吸収を大きくする観点からは、通紙領域の内周面は黒色とすることが好ましい。他方、放射熱吸収を小さくする観点からは、温度検知手段が設けられた部分の定着ローラ内周面は灰色又は金属色とすることが好ましい。
【００１０】
また、通紙領域の放射熱吸収を非通紙領域よりも大きくする観点からは、通紙領域の内周面の表面粗度を非通紙領域の内周面のそれより大きくするのが好ましい。
【００１１】
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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、発熱体としてハロゲンランプなどを用いる場合、発熱体による定着ローラの加熱は専ら発熱体からの放射熱によって行われていることに着目し、温度検知手段が設けられた部分の定着ローラ内周面の放射熱吸収を、通紙領域における定着ローラ内周面のそれより小さくすることにより、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、連続通紙中における定着ローラ表面の通紙領域と非通紙領域との温度差を小さくでき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。
【００１３】
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の表面温度の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の軸芯部にはヒータＨ（発熱体）が定着ローラ６１の軸方向に挿通されている。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。
【００１４】
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。
【００１５】
図３に、定着ローラ６１の側端部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。この定着ローラ６１では、非通紙領域の内周面６９を灰色とし、通紙領域の内周面６８を黒色としている。これにより通紙領域に比べ非通紙領域の放射熱の吸収が少なくなり、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６３に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。
【００１６】
放射熱吸収の制御は、前記のように定着ローラ内周面の色、あるいは内周面の表面粗度などで制御できる。例えば放射熱の吸収を大きくするには黒色とすればよく、反対に放射熱の吸収を小さくするには白色とすればよい。したがって、ヒータからの熱を効率的に吸収させる必要のある通紙領域の内周面６８は黒色とするのが好ましい。一方、サーミスタが設置されている非通紙領域の内周面６９は、熱吸収を少なくする観点からは白色とするのがよいが、定着ローラ内周面を白色とした場合、内周面で反射した放射熱によってヒータ端部の温度が上昇しヒータの寿命が短くなることがあるので、灰色あるいは金属色とするのが実用上好ましい。定着ローラの内周面を前記所望の色とするには、当該色の塗料によって塗装する、あるいは定着ローラ内周面の地色をそのまま利用すればよい。
【００１７】
また、定着ローラ内周面の表面粗度で制御する場合には、ヒータからの熱を効率的に吸収させる必要のある通紙領域の内周面６８の表面粗度を大きくし、サーミスタが配置されている非通紙領域の内周面６９は熱吸収を少なくするために表面粗度を小さくするのが好ましい。例えば、表面粗度を大きくするためにはサンドブラスト処理を施し、表面粗度を小さくするためには研磨、鏡面加工を施すことで実現される。
【００１８】
また、図３の定着ローラでは肉厚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、定着ローラ６１の非通紙領域の肉厚を通紙領域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定着ローラ内周面の放射熱吸収差により行う一方、定着ローラ肉厚は均一とし、さらには０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図４に示した画像形成装置を用いて、定着ローラ内周面の色、表面粗度の差によるヒータ点灯時間（加熱時間）の差を測定すると共に、定着ローラ中央部の表面温度を測定した。具体的には、肉厚が０．４ｍｍの定着ローラを用いて、複写速度をＡ４横方向で２５枚／分として、Ｂ５用紙１５０枚の連続印刷を行い、印刷中のヒータ点灯時間および定着ローラ中央部における最後の１５秒間の平均表面温度を積算および測定した。なお、定着ローラ内周面の塗装色はマンセル値（Ｎ）で、内周面の表面粗度はＪＩＳ１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ６０１）で表した。結果を表１および表２に示す。
【００２３】
【表１】
2005031400.tif 000003
【００２４】
【表２】
2005031400.tif 000004
【００２５】
表１および表２から明らかなように、通紙領域の内周面を黒色にした定着装置および通紙領域の表面粗度を大きくした定着装置においては、通紙領域と非通紙領域の温度差を小さくでき、精度よくヒータが点灯されて定着ローラ中央部の表面温度が制御された。
【００２６】
次に、本発明の画像形成装置について説明する。図４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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の定着装置および画像形成装置では、サーミスタが設けられた部分の定着ローラ内周面の放射熱吸収を、通紙領域における定着ローラ内周面のそれより小さくしたので、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。
【００３３】
定着ローラの通紙領域の内周面を黒色とすると、ヒータからの放射熱の吸収を大きくすることができる。またサーミスタが設けられた部分の定着ローラ内周面を灰色又は金属色とすると、放射熱の吸収を小さくできると共に、定着ローラ内周面で反射された放射熱によるヒータの劣化を抑えられる。
【００３４】
また、通紙領域の内周面の表面粗度を非通紙領域の内周面のそれより大きくすると、通紙領域の放射熱吸収を非通紙領域のそれよりも大きくでき、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一層効果的に防止できる。
【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】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】
Ｈ  ヒータ（発熱体）
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
６８  定着ローラの通紙領域の内周面
６９  定着ローラの非通紙領域の内周面
【図１】
2005031400.tif 000005
【図２】
2005031400.tif 000006
【図３】
2005031400.tif 000007
【図４】
2005031400.tif 000008