(57)【要約】【課題】温度検出素子によって、定着ローラの周面に周回状の押し付け傷が形成されるのを防止できる画像形成装置の定着装置を提供する。【解決手段】熱源２２で加熱される定着ローラ１５の外面に、押し付け傷を防ぐ防護シート４４を外接し、その外面に定着ローラ１５の表面の温度を検出する温度検出素子４１を設ける。防護シート４４の幅寸法は、温度検出素子４１の温度検出面４３の幅寸法より大きく設定する。防護シート４４は、シートの一端に設けられる取付部４６と、定着ローラ１５に外接する摺動部４５と、シートの他端に設けられる遊端部４７とを備えている。摺動部４５より定着ローラ１５の回転方向上流側の外方において、取付部４６を装着部４８に固定する。さらに、防護シート４４の遊端部４７をばね５０で回転方向下流側へ向かって引っ張り付勢する。【選択図】図１
2012042595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源で所定の温度に加熱される定着ローラと、
前記定着ローラに対して所定の圧力で外接する加圧ローラと、
前記定着ローラの表面の温度を検出する温度検出素子とを備えており、
前記定着ローラの表面に、押し付け傷を防ぐ防護シートと、前記温度検出素子とが記載順に配置されており、
前記防護シートの幅寸法が、前記温度検出素子の温度検出面の幅寸法より大きく設定してあることを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】
前記防護シートが、シートの一端に設けられる取付部と、前記定着ローラに外接する摺動部とを備えており、
前記摺動部より前記定着ローラの回転方向上流側の外方において、前記取付部が装着部に固定してある請求項１に記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項３】
前記摺動部より回転方向下流側に位置する前記防護シートの遊端部が、ばねで回転方向下流側へ向かって引っ張り付勢してある請求項２に記載の画像形成装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ローラと加圧ローラ、および定着ローラを所定の温度に加熱する熱源を備えている画像形成装置の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタまたは複写機などの画像形成装置では、感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を記録紙に転写し、定着装置で定着処理することにより画像を形成する。定着装置は、熱源で所定の温度に加熱される定着ローラと、定着ローラに対して所定の圧力で押し付けられる加圧ローラと、定着ローラの表面温度を検出する温度センサーなどを備えている。
【０００３】
この種の定着装置では、定着ローラの周面温度をサーミスタで検出し、さらに定着ローラの周面の温度をサーモスタットで検出して定着ローラの過熱を防止している。たとえば、特許文献１の画像形成装置においては、記録紙を挟持する定着ローラおよび加圧ローラと、定着ローラに外接する加熱ローラと、加熱ローラおよび加圧ローラの内部に配置されるハロゲンランプなどで定着装置を構成している。定着ローラ、加圧ローラ、および加熱ローラの周面には、それぞれ各ローラの表面温度を検出するサーミスタが配置してある。
【０００４】
特許文献２の画像形成装置においては、内部にハロゲンランプが配置してある定着ローラの表面の温度を温度検知装置で検出している。温度検知装置は、サーミスタと、サーミスタの感温部分を定着ローラに密着させる板ばねなどで構成してある。板ばねには、サーミスタの感温部の直径より幅狭のスリットが形成してあり、定着ローラと密着しない裏面側において、先の感温部がスリットに臨む状態で配置されて、シリコングリースで封止してある。さらに、加熱ローラに摺接する側の板ばねの表面と、シリコングリースの外面とを、たとえばふっ素樹脂製の耐熱テープで被覆している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５５７５４号公報
【特許文献２】特開平０７−３１８４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の画像形成装置においては、定着ローラ、加圧ローラ、および加熱ローラの周面に、各ローラの表面温度を検出するサーミスタを配置している。そのため、サーミスタのエッジ部と接触する定着ローラの表面に周回状の押し付け傷が発生し、押し付け傷の形成部を通過する記録紙に筋が発生する。このような筋の発生は、サーミスタの定着ローラに対する押し付け力を小さくするとある程度は解消できる。しかし、サーミスタの定着ローラに対する押し付け力を小さくすると、熱伝導にばらつきが生じるおそれがあり、サーミスタで温度を検出するときの時間遅れ、或いは、検出温度にばらつきが生じることが避けられない。
【０００７】
その点、特許文献２の画像形成装置においては、定着ローラに摺接する側の板ばねの表面と、シリコングリースの外面とを耐熱テープで被覆するので、ある程度の期間は、定着ローラに押し付け傷が発生するのを防止できる。しかし、耐熱テープが摩耗するのに伴ない、板ばねのエッジ部で押し付け傷が形成されるのを避けられない。近年では、定着ローラの熱源として、ローラ周面に金属などの薄膜からなる面状発熱体（発熱抵抗層）を形成することが提案されつつある。しかし、この種の熱源を使用する場合には、先の押し付け傷によって面状発熱体の絶縁が破壊されることが懸念され、サーミスタなどによるローラ温度の検出形態に関して改善が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、定着ローラの周面の温度を適正に検出でき、しかもサーミスタなどの温度検出素子によって定着ローラの周面に押し付け傷が形成されるのを確実に防止できる画像形成装置の定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置の定着装置は、熱源２２で所定の温度に加熱される定着ローラ１５と、定着ローラ１５に対して所定の圧力で外接する加圧ローラ１６と、定着ローラ１５の表面の温度を検出する温度検出素子４１とを備えている。定着ローラ１５の表面に、押し付け傷を防ぐ防護シート４４と、温度検出素子４１を記載順に配置する。防護シート４４の幅寸法を、温度検出素子４１の温度検出面４３の幅寸法より大きく設定する。
【００１０】
防護シート４４は、シートの一端に設けられる取付部４６と、定着ローラ１５に外接する摺動部４５とを備えている。摺動部４５より定着ローラ１５の回転方向上流側の外方において、取付部４６を装着部４８に固定する。
【００１１】
摺動部４５より回転方向下流側に位置する防護シート４４の遊端部４７を、ばね５０で回転方向下流側へ向かって引っ張り付勢する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る定着装置においては、定着ローラ１５の表面に押し付け傷を防ぐ防護シート４４を配置し、その外面に温度検出素子４１を外接させるようにした。このように、温度検出素子４１を防護シート４４を介して定着ローラ１５の表面に外接させると、温度検出素子４１の押し付け力を防護シート４４で分散させて、定着ローラ１５の表面に作用する押圧力を軽減できる。また、防護シート４４の幅寸法を、温度検出素子４１の温度検出面４３の幅寸法より大きく設定することにより、防護シート４４の定着ローラ１５に対する接触面積をより大きくできる。したがって、温度検出素子４１の押し付け力をより広い面積にわたって分散させて、定着ローラ１５の表面に作用する単位面積あたりの押圧力をさらに軽減でき、温度検出素子４１によって周回状の押し付け傷が形成されるのを確実に防止できる。
【００１３】
定着ローラ１５に外接する摺動部４５を基準にして、これより定着ローラ１５の回転方向上流側の外方において取付部４６を装着部４８に固定すると、摺動部４５に作用する回転摩擦を利用して防護シート４４のシート面を緊張した状態に保持できる。したがって、防護シート４４の定着ローラ１５に対する外接姿勢を適正な状態に保持して、定着ローラ１５の表面の保護機能を常に的確に発揮できる。また、摺動部４５より回転方向上流側の外方で取付部４６を固定すると、摺動部４５をローラ外方へ動く余地がある状態で定着ローラ１５に外接できる。これにより、定着ローラ１５の表面に紙粉やトナーなどの異物が付着した場合に、摺動部４５をローラ外方へ逃がして異物を通過させることができる。したがって、摺動部４５の回転方向上流側に異物が堆積するのを防止して、防護シート４４の熱容量を常に一定として熱源２２の温度制御を適切に行なうことができる。
【００１４】
防護シート４４の遊端部４７を、ばね５０で回転方向下流側へ向かって引っ張り付勢すると、防護シート４４を常に緊張した状態に保持して、摺動部４５が定着ローラ１５の回転力でずれ動くのを阻止できる。また、紙詰まりした記録紙を除去する場合には、ばね５０が逆向きに回転する定着ローラ１５の回転摩擦に対抗して、防護シート４４を緊張した状態に保持するので、防護シート４４が装着部４８の側へ巻き込まれるのを阻止して次回の使用に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る定着装置を示す、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の適用例を示す画像形成装置の概念図である。
【図３】本発明に係る定着装置の平面図である。
【図４】本発明に係る定着装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例）  図１から図４に、本発明に係る定着装置をコピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機に適用した実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００１７】
図２において、複合機１は、画像形成部２、および定着装置３などが配置された本体部４と、本体部４の上部の画像読取部５などを備えており、本体部４の下側に配置した給紙カセット６と本体部４の上側の排出部７との間に記録紙の搬送路８が設けてある。搬送路８の下部に画像形成部２が、上部に定着装置３が配置してある。画像形成部２は、感光ドラム１１やトナーカートリッジ１２などで構成してあり、給紙カセット６から送給された記録紙に対してトナー像を転写して画像を形成する。画像読取部５の前面には、各種の操作ボタンを備えた操作パネル１３が設けてあり、上面側には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１４が設けてある。本などの綴られた原稿の画像は、画像読取部５の上面のプラテンガラスに載置した状態で読み込むことができ、さらに枚葉状の原稿は自動原稿搬送装置１４を通すことにより読み込むことができる。
【００１８】
図３において定着装置３は、記録紙を加熱する定着ローラ１５と、定着ローラ１５の周面に押し付けられる加圧ローラ１６と、加圧ローラ１６を定着ローラ１５に向かって押し付け付勢する前後一対の加圧ばね１７・１７を備えている。定着ローラ１５、加圧ローラ１６、および加圧ばね１７・１７は、ハウジング１８に組み付けられてユニット部品化してある。画像形成部２でトナー像が形成された記録紙を、定着ローラ１５と加圧ローラ１６との間に通すことにより、トナー像を加熱しながら加圧して記録紙に定着することができ、定着された記録紙は排出部７へと送給される。
【００１９】
図１に示すように、定着ローラ１５は、円筒状の内管２０を基体にして、その周囲に断熱筒２１と、面状発熱体（熱源）２２と、外管２３を多重筒状に配置して構成してある。内管２０は、アルミニウム合金製の管材を素材にして形成してあり、外管２３は、ステンレス鋼を深絞り成形して得られる筒体で形成してある。断熱筒２１は、シリコン発泡体を筒状に成形して形成してあり、面状発熱体２２の熱が内管２０の側へ伝導するのを遮断する。外管２３の外面には、記録紙の剥離を促進する剥離層２４が巻装してある。剥離層２４はふっ素樹脂製のシートで形成してある。なお、図１においては、各部材の配置関係や相互関係を明確化するために、各部材の厚みを実際より誇張して表現してある。
【００２０】
面状発熱体２２は、耐熱性と電気絶縁性を備えたポリイミド製のシート基材２６の片面に発熱体２７を固定して形成してある。発熱体２７は、ステンレス箔にエッチングを施して、ひと筆書き状に連続するパターンとして形成してあり、通電時にジュール熱を発生して定着ローラ１５の外表面を加熱する。図１に示すように、面状発熱体２２は、その発熱体２７が断熱筒２１の外周面に密着する状態で巻装してある。
【００２１】
図３に示すように、定着ローラ１５の両端には一対の絶縁ブロック３０が固定され、その外端面に給電軸３１が固定してある。発熱体２７に対する給電を行なうために、各給電軸３１は絶縁ブロック３０の内部において発熱体２７の両端の端子部と導通しており、さらに軸周面が給電ブラシ３２と常に接触している。一方の給電軸３１にはギヤ３３が固定してあり、このギヤ３３を図示していない駆動構造で駆動することにより、定着ローラ１５を図１に矢印で示す向きへ回転駆動して、記録紙を白抜き矢印の向きへ送給できる。図３において符号３４は、絶縁ブロック３０を軸支するベアリングである。
【００２２】
加圧ローラ１６は、金属軸３６の周囲に加圧層３７を配置して二重筒状に構成してある。加圧層３７は発泡ゴムまたは発泡プラスチック材を素材にして、無端筒状に形成してある。金属軸３６の両端寄りは軸受３８で回転自在に軸支してあり、さらに金属軸３６の両端が、図３に想像線で示すガイド枠１９で往復スライドのみ可能に案内してある。先に説明した加圧ばね１７の一端は軸受３８で受け止められており、これにより加圧ローラ１６を定着ローラ１５へ向かって押し付け付勢できる。
【００２３】
面状発熱体２２の発熱状態を制御するために、定着ローラ１５の表面の温度を温度検出素子４１で検出し、温度検出素子４１から出力される電圧信号に基づき、発熱体２７への通電状態を制御部（図示していない）で制御している。また、何らかの原因で定着ローラ１５が過熱状態に陥った場合に備えて、定着ローラ１５の表面の温度を前後一対のサーモスタット（温度検出素子）５６で検知している。温度検出素子４１が、定着ローラ１５の前後方向の中央に配置されるのに対して、サーモスタット５６は定着ローラ１５の前後方向の両端に配置してある。
【００２４】
温度検出素子４１はサーミスタからなり、図１に示すように、片持ち梁状に支持されたばね腕（支持体）４２の先端に固定されて、その温度検出面４３が防護シート４４を介して定着ローラ１５の表面に外接させてある。ばね腕４２は、帯状のステンレス板材からなり、その基端部がハウジング１８に設けた締結座３９にビス４０で固定してある。この取り付け状態において、温度検出素子４１はばね腕４２の弾性で定着ローラ１５へ向かって押し付け付勢されている。締結座３９は、温度検出素子４１の配置位置より定着ローラ１５の回転方向上流側の外方に配置してあり、これにより、ばね腕４２を温度検出素子４１より定着ローラ１５の回転方向上流側に位置させることができる。
【００２５】
防護シート４４は、温度検出素子４１によって定着ローラ１５の周面に押し付け傷が形成されるのを防止するために設けてあり、耐熱性と、電気絶縁性と、耐摩耗性とを備えたポリイミド製のフィルムで形成する。ポリイミド製のフィルムとしては、たとえば東レ・デュポン株式会社が市販しているカプトン（登録商標）が好適であり、その厚みは１２μｍ〜５０μｍの範囲にあることが好ましい。防護シート４４の厚みが１２μｍ未満であると、迅速に熱伝導できるが、充分な耐久性が得られず短期間で摩滅する。また、防護シート４４の厚みが５０μｍを越えると、定着ローラ１５から温度検出面４３への熱伝導に時間遅れを生じ、定着ローラ１５の温度制御を適正に行なえなくなる。なお、防護シート４４は、先に説明した特性を備えているプラスチックフィルムであれば、ポリイミド製のフィルムである必要はない。
【００２６】
図４に示すように、防護シート４４は長方形状に形成してあり、その短辺部の前後幅は温度検出素子４１の温度検出面４３の前後のエッジ間の幅より大きく設定してある。具体的には、温度検出面４３の前後のエッジ間の幅を１２ｍｍとするとき、防護シート４４の前後幅を１８ｍｍとした。このように、防護シート４４の前後幅（幅寸法）を温度検出面４３の前後幅（幅寸法）より大きく設定すると、温度検出素子４１の押し付け力を防護シート４４で分散させて、定着ローラ１５の表面に作用する押圧力を軽減できる。したがって、温度検出面４３の前後のエッジによって、定着ローラ１５の周面に押し付け傷が周回状に形成されるのを防止できる。
【００２７】
複合機１を使用する際には、定着ローラ１５と加圧ローラ１６との間で紙詰まりを生じることがあり、その場合には定着ローラ１５を逆回転させて詰まった記録紙を除去する。このような状況においても防護シート４４を定着ローラ１５に対して適正な姿勢で外接させ続けるために、図１に示すように防護シート４４を配置し取り付けている。まず、定着ローラ１５と加圧ローラ１６のニップ部と対向する定着ローラ１５の周面の側に防護シート４４を配置し、その上下方向の中途部を定着ローラ１５に外接させて摺動部４５としている。また、摺動部４５より定着ローラ１５の回転方向上流側の外方に設けた装着部４８に、防護シート４４の取付部４６を固定している。さらに、摺動部４５より回転方向下流側に位置する防護シート４４の遊端部４７を、引っ張りコイル形のばね５０で回転方向下流側へ向かって引っ張り付勢する。
【００２８】
詳しくは、取付部４６を押え板５１に接着したのち、押え板５１を装着部４８にねじ込んだビス５２で固定する。また、ばね５０の一端および他端を、防護シート４４の遊端部４７に固定したばね掛け片５３と、ハウジング１８に設けたばね掛け部５４とに掛け止める。装着部４８およびばね掛け部５４は、摺動部４５よりも定着ローラ１５および加圧ローラ１６のニップ部側へ偏った位置に配置してある。そのため、防護シート４４の摺動部４５は、定着ローラ１５の周面に沿って部分円弧状に湾曲した状態で面接触し、防護シート４４の全体は摺動部４５を頂部とするなだらかな山形に屈曲している。
【００２９】
防護シート４４を上記のように取り付けることにより、定着ローラ１５が正転駆動される場合はもちろん、逆向きに回転される場合でも、防護シート４４を緊張した状態に保持して、摺動部４５が定着ローラ１５の回転力でずれ動くのを阻止できる。また、定着ローラ１５を逆回転操作して紙詰まりした記録紙を除去する場合には、ばね５０が定着ローラ１５の回転摩擦に対抗して、防護シート４４を緊張した状態に保持できるので、防護シート４４が装着部４８の側へ巻き込まれるのを阻止できる。なお、定着ローラ１５が正転駆動される場合には、定着ローラ１５の回転力が摺動部４４に作用し、この回転に伴なう摩擦力によって防護シート４４が回転方向下流側へ引っ張られ、取付部４６と摺動部４５との間のシート面を緊張した状態に保持する。
【００３０】
サーモスタット５６は、定着ローラ１５の表面温度が所定値に達した状態において、発熱体２７への通電状態を遮断するために設けてあり、先に説明した温度検出素子４１と同様に、片持ち梁状のばね腕５７で支持してある（図３参照）。また、サーモスタット５６の温度検知面５８は、先に説明した防護シート４４と同様の防護シート５９を介して定着ローラ１５の表面に押し付けてある。サーモスタット５６を支持するばね腕５７の構造、配置形態、および機能は、温度検出素子４１を支持するばね腕４２の構造、配置形態、および機能と同じであるので、その説明を省略する。また、サーモスタット５６用の防護シート５９の構造、配置形態、および機能は、温度検出素子４１用の防護シート４４の構造、配置形態、および機能と同じであるので、その説明を省略する。
【００３１】
以上のように構成した定着装置によれば、定着ローラ１５の表面に作用する温度検出素子４１の押圧力を防護シート４４の摺動部４５で分散して、定着ローラ１５に作用する押圧力を小さくできる。したがって、温度検出面４３の前後のエッジ部分と正対する定着ローラ１５の表面に、周回状の押し付け傷が発生するのを防止して、定着装置を通過した記録紙の紙面に筋が形成されるのを一掃できる。また、防護シート４４の厚みを好適化することにより、定着ローラ１５から温度検出面４３への熱伝導を円滑に行なえるので、防護シート４４が介在しているにもかかわらず、温度検出を迅速かつ適正に行なって、定着ローラ１５の表面温度の制御を的確に行なえる。
【００３２】
上記の実施例では、温度検出素子４１がサーミスタである場合について説明したが、サーモスタットや瞬間遮断型の温度ヒューズを温度検出素子４１にして、定着ローラ１５の表面の温度を検知する場合にも適用できる。また、温度検出素子４１は、定着ローラ１５の表面の任意の位置に配置することができるので、実施例で説明した配置形態には限定しない。必要があれば、実施例で説明したように、複数の温度検出素子４１・５６を定着ローラ１５の表面に分散配置することができる。
【００３３】
温度検出素子４１は、片持ち梁状のばね腕４２で支持する必要はない。たとえば、両持ち支持されたばね腕や、圧縮コイル形のばねを支持体４２とすることができ、要は温度検出素子４１を定位置に支持する機能と、温度検出素子４１を定着ローラ１５へ向かって押し付け付勢するばね機能を備えていればよい。
【００３４】
防護シート４４は、ハウジング１８に設けた装着部４８に固定する必要はなく、たとえばばね腕４２を利用して取り付けることができる。その場合には、装着部４８に相当する壁面をばね腕４２に設けて、この壁面に防護シート４４の取付部４６を固定することができる。
【００３５】
上記の実施例では、定着ローラ１５に内蔵した面状発熱体２２で定着ローラ１５を加熱するようにしたが、その必要はない。たとえば、円筒状の定着ローラ１５の内部に配置したハロゲンランプを熱源２２にして、あるいは、定着ローラ１５の外面に配置したハロゲンランプおよび反射鏡を熱源２２にして、定着ローラ１５を加熱することができる。さらに、定着ローラ１５に外接する加熱ローラを設けておき、その内部に配置したハロゲンランプや面状発熱体を熱源２２にして、定着ローラ１５を加熱ローラで間接的に加熱することができる。
【符号の説明】
【００３６】
３  定着装置
１５  定着ローラ
１６  加圧ローラ
１７  加圧ばね
２２  熱源（面状発熱体）
４１  温度検出素子（サーミスタ）
４２  支持体（ばね腕）
４３  温度検出面
４４  防護シート
４５  摺動部
４６  取付部
４７  遊端部
５０  ばね
【図１】
2012042595.tif 000003
【図２】
2012042595.tif 000004
【図３】
2012042595.tif 000005
【図４】
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