(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを内部に有するヒートローラと、加圧ローラと、前記ヒートローラ表面の温度を非接触で測定する非接触型の温度センサとを備えた画像形成装置の熱定着装置において、前記温度センサはヒートローラ表面に対向する位置に配置され、画像形成装置の稼動時にはヒートローラ表面の温度を検知し、その結果に応じてヒータの制御を行うと共に、ヒートローラ表面に転写紙が張り付いて巻付いた場合にはヒートローラ表面と転写紙の放射率差によって転写紙の巻付きを検知できるようになっており、前記温度センサとヒートローラの径方向に形成された空間には転写紙の搬送を案内するための円弧状のガイド板がヒートローラ表面に沿って設けられ、このガイド板には前記温度センサがヒートローラ表面の温度を検知可能なように測定孔が設けられており、前記ガイド板の温度センサがヒートローラ表面を検知する範囲よりヒートローラ回転方向上流側に第１の分離爪がヒートローラに当接して設けられていると共に、同下流側に第２の分離爪がヒートローラに当接して設けられていることを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱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】
この発明は例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置における熱定着装置及び該装置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】
従来から複写機等の画像形成装置の場合には、感光体上に形成した静電潜像を現像装置により現像することによって得られた現像画像（可視像）を転写紙上に転写し、この転写紙に転写された未定着トナー像を熱定着装置によって定着することにより複写を行っている。図９は従来の熱定着装置を示しており、熱定着装置１は内部にハロゲンヒータ９を有するヒートローラ２と、このヒートローラ２とスプリング等の付勢によりヒートローラ２側に圧接する加圧ローラ３とを有し、これら両ローラ２，３とのニップ部に未定着トナーを保持した転写紙を通過させることにより、トナーを加熱しながら加圧して転写紙上にトナー像を定着させている。また、ヒートローラ２の表面には接触型の温度センサ26が設けられており、この温度センサ26によってヒートローラ２周面の温度を検知し、その検知結果に基づいてハロゲンヒータ９に対する通電を行いヒートローラ２全体の温度制御を行っている。
【０００３】
また、ヒートローラ２の周面に対向する位置には、このヒートローラ２の周面に転写紙が巻付くのを防止するための分離爪10が複数個配設されている。この分離爪10は支持軸14を中心として回転自在となっており、その上端部には上方に延出された引っ掛け部13が設けられ、この引っ掛け部13には引張りスプリング12の一端（図で右側）が取付けられている。一方、引張りスプリング12の他端（図で左側）はフレーム部15に取付けられている。これによって、常時分離爪10の先端がヒートローラ２側に引張りスプリング12の付勢力により当接しているため、ヒートローラ２への転写紙の巻付きが防止されることとなる。さらに、熱定着装置１内の所定位置にはフォトインタラプタ等の紙詰り検知センサ（図示せず）が配設され、この検知センサによって装置１内での転写紙の紙詰りが検知されていた。
【０００４】
前述した熱定着装置の構成以外にも、例えば特開平10-198216号公報には温度センサがヒートローラと加圧ローラのニップ部に対して、用紙の排紙側において用紙の裏面側から、ヒートローラの表面温度を検知するように配置され、この温度センサは用紙が測定領域に存在しない場合にはヒートローラの表面温度を検知し、用紙が測定領域に存在する場合には用紙の裏面の温度を検知し、この検知温度の温度差によって用紙の測定領域の通過時間も検出し、これによって紙詰りの発生を検知するものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した従来の熱定着装置の場合には以下のような問題がある。すなわち、ヒートローラ２の表面には常に温度センサ26が摺動接触しているため、ヒートローラ２表面の離型層が摩耗すると共に劣化し、ヒートローラ２の耐久性を低下させる原因となっていた。また、ヒートローラ２と温度センサ26との間にはオフセットトナーが経時的に堆積し、このトナーが転写紙上に付着した際には異常画像が発生するという不具合があった。このため、近年では温度センサを接触型センサでない非接触型センサとする対策が進められているが、一般に熱定着装置１内は100℃以上の高温となるため、装置１の外部に温度センサを配置しなくてはならないうえ、温度センサとしては耐熱性の部品を用いるか、中継のアクチュエータを介在させる必要があり部品コストが嵩む原因となっていた。さらに、従来の方法ではヒートローラの表面に転写紙が巻付いた時に、この巻付きを直接検知することができないという不具合があった。また、前述した公報に記載された熱定着装置の場合においても通紙中には熱定着装置の温度を測定できない等の問題がある。
【０００６】
また、図７に示すように転写紙Ｐの先端部にトナーが高密度で分布している画像（ベタ部）が存在し、且つ薄手の転写紙Ｐの場合には、トナーとヒートローラ２とが溶着し、そのトナーの粘性により転写紙Ｐがヒートローラ２へ巻付き易すくなるという現象が確認されている。このため、画像の先端部には数ミリ幅でトナー付着を行わない所謂「非画像領域」を設けることにより転写紙の巻付きを防止する対策があるが、経時的にヒートローラ２表面のフッ素コート層の離型性能が低下してくると、ヒートローラ２への巻付きが極度に発生し易くなる恐れがある。これと同時に、分離爪10の先端部も摩耗やトナーの付着等によりその「分離性能」が低下するため、分離爪10とヒートローラ２間を転写紙Ｐがすり抜け、ヒートローラ２の周面に転写紙が完全に巻付いてしまう場合がある（図９参照）。
【０００７】
このように、ヒートローラ２に転写紙Ｐが巻付いてしまった場合には完全に熱定着装置１の内部に転写紙Ｐが残在してしまうため、外部からは転写紙Ｐの残在有無の判断が行い難く、ユーザーが気付かないでこのまま放置した場合には定着性の悪化、オフセット画像の発生及び巻付いた転写紙Ｐによる発火等を引き起こす恐れが生じてしまう。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、前記のような従来の熱定着装置のもつ問題を解消し、接触型の温度センサが不要であって構造が簡単で安価であることに加えて、紙詰りの存在を正確に検知できると共に、異常画像や転写紙の発火等を未然に防止し、より安全性を向上させることができる熱定着装置及び該装置を備えた画像形成装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記のような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ヒータを内部に有するヒートローラと、加圧ローラと、前記ヒートローラ表面の温度を非接触で測定する非接触型の温度センサとを備えた画像形成装置の熱定着装置において、前記温度センサはヒートローラ表面に対向する位置に配置され、画像形成装置の稼動時にはヒートローラ表面の温度を検知し、その結果に応じてヒータの制御を行うと共に、ヒートローラ表面に転写紙が張り付いて巻付いた場合にはヒートローラ表面と転写紙の放射率差によって転写紙の巻付きを検知できるようになっており、前記温度センサとヒートローラの径方向に形成された空間には転写紙の搬送を案内するための円弧状のガイド板がヒートローラ表面に沿って設けられ、このガイド板には前記温度センサがヒートローラ表面の温度を検知可能なように測定孔が設けられており、前記ガイド板の温度センサがヒートローラ表面を検知する範囲よりヒートローラ回転方向上流側に第１の分離爪がヒートローラに当接して設けられていると共に、同下流側に第２の分離爪がヒートローラに当接して設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示すこの発明の第１実施形態において、前記従来例と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる部分について説明する。本発明は非接触型の温度センサによって、ヒートローラの表面温度を検知するだけでなく、被測定物の放射率差によってヒートローラ表面に巻付いた転写紙の有無を検知することに特徴がある。
【００１３】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明で対象としている熱定着装置の斜視図である。すなわち、図１に示すように熱定着装置１はヒートローラ２と加圧ローラ３とを有し、ヒートローラ２は内部に加熱用のハロゲンヒータ９を有すると共に、Ｌ字型の側板５に対して軸受８を介して回転自在に支持されている。また、このヒートローラ２の一端部は駆動源（図示せず）に連結され、図１の矢印方向に回転駆動されるようになっている。一方、加圧ローラ３は側板５に対して中心軸方向へ移動自在に耐熱性樹脂等の加圧軸受６によって回転自在に支持されている。この加圧ローラ３の加圧軸受６と側板５との間には圧縮ばね７が介在しており、この圧縮ばね７の弾力によって加圧ローラ３がヒートローラ２側に圧接されている。10は分離爪で、この分離爪10は支持軸14を中心として回転自在となっており、引張りスプリング12の付勢力により常時分離爪10の先端がヒートローラ２側に当接し、ヒートローラ２への転写紙の巻付きが防止されている。これら分離爪10の配置個数は通過可能な転写紙の幅寸法に合わせて適宜設けてあり、例えばＡ４横幅（297mm）が通紙可能な画像形成装置の場合には５個程度配設されている。
【００１４】
定着工程としては、可視像が形成された転写紙は熱定着装置１の入口ガイド板17からヒートローラ２と加圧ローラ３とのニップ部に搬送される。ヒートローラ２はハロゲンヒータ９によってトナーの通常溶融温度、例えば160〜180℃程度まで昇温されており、この熱と圧縮ばね７による加圧力とによって転写紙Ｐ上にトナーが永久画像として定着する。そして、ニップ部を通過した転写紙Ｐは分離爪10のガイド部11に沿ってヒートローラ２から分離され、排紙ローラ19によって装置１外に排出され、排紙ガイド板18に沿って排出ローラ20により排紙される。また、16は非接触型の温度センサ16で、この温度センサ16はヒートローラ２に対向する任意の位置、例えばヒートローラ２の上方に、温度測定範囲ａがヒートローラ２に収まる範囲に取付けてある。つまり、温度測定範囲ａがヒートローラ２以外の範囲まで及ぶと、ヒートローラ２以外の物体の温度も同時に測定してしまい実際のヒートローラ２の表面温度が正確に検出できなくなるからである。
【００１５】
ここで、非接触型の温度センサ16には様々なタイプがあるが、被測定物の赤外線放射量を測定する放射温度計やサーモパイルの様な装置の場合、被測定物の赤外線放射率は物体によって異なるため、放射率の補正が必要である。つまり理想黒体の場合放射率は１だが、例えばカーボン等を含む黒色の離型層をもつヒートローラ２の放射率は約0.9前後であり、それに応じて放射率を予め調整しておくことで、実際の温度と相違なく温度センサ16により測定することができる。ところが、転写紙Ｐがヒートローラ２表面に完全に巻付いてしまった場合には、転写紙Ｐ自体の白色部位を測定することになる。この白色部位はヒートローラ２の放射率に比べ遥かに低い放射率であるために、測定温度が急激に変化してしまうので、本発明では図３に示すフローチャートによる手順を実施している。すなわち、例えば１秒間でＸ（deg）以上の温度変化を測定した場合には、画像形成装置本体のＣＰＵにより「定着異常」と検知し画像形成装置を停止させる。この時、ヒートローラ２表面に記録シートＰが巻付いていることを操作パネル上に表示することとする。また、他の検知方法としては予めヒートローラ２の表面温度の変化領域を測定しておき、その温度範囲以外の値を示した時に「高温異常」と判断して画像形成装置を停止させ、速やかに巻付いた転写紙Ｐを除去するようにユーザーに報知する方法を行っても良い。
【００１６】
ここで、ヒートローラ２表面に転写紙Ｐが巻付いた状態で使用を続けた場合には、前述の様に定着性不良やオフセット画像の発生等異常画像を発生させるだけでは最悪の場合、ヒートローラ２の温度を正確に測定できずに設定温度に対し高温で制御されてしまい、ヒートローラ２表面の離型層の破損や、その他部品の溶着を発生させたり、巻付いた転写紙Ｐの発火を招く恐れがあるので、確実に巻付いた記録シートＰは除去する必要がある。また、異常発生時に転写紙Ｐを除去しないで画像形成装置本体の電源をｏｆｆしても、異常情報は画像形成装置本体の記憶装置に蓄積され、再電源投入時にも記録保持する構成とし、転写紙Ｐの巻付きを確実に除去しない時には画像形成装置を使用できないようにしても良い。
【００１７】
ここで、前述したようにヒートローラ２や分離爪10が経時的に摩耗した場合には図４に示すように分離爪10をすり抜けた転写紙Ｐが熱定着装置１の予期せぬ空間へ入り込む恐れがある。このような不具合をより確実に防止するために、本発明の第２実施形態では転写紙Ｐを案内するためのガイド板を設けている。すなわち、図５，６に示すようにヒートローラ２の外周部であって、このヒートローラ２と分離爪10の接触位置の下流側位置には円弧状のガイド板23が設けられている。このガイド板23によってヒートローラ２と温度センサ16との間まで、確実に転写紙Ｐを案内するだけでなく、予期せぬ空間への入り込みを防止する構成としている。また、ガイド板23のほぼ中央部には温度センサ16による測定用の測定孔24が形成され、この測定孔24を介して所定の温度測定範囲を測定することができる。
【００１８】
図８は本発明の第３実施形態を示している。すなわち、本第３実施形態では図８に示すようにガイド板23の下流側末端位置には前記分離爪10（第１の分離爪）とは別の分離爪25（第２の分離爪）をヒートローラ２における長手方向の適当な位置に少なくとも１つ以上設ける構成としている。この分離爪25を設けることによりヒートローラ２に巻付いた転写紙Ｐは分離爪10を通過した後、分離爪25によってせき止められることとなる。この様にして、温度センサ16の温度測定範囲まで案内された転写紙は分離爪25によって所定の温度測定範囲で確実に停止することとなる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明は前記のようであって、請求項１に記載の発明は、ヒータを内部に有するヒートローラと、加圧ローラと、前記ヒートローラ表面の温度を非接触で測定する非接触型の温度センサとを備えた画像形成装置の熱定着装置において、前記温度センサはヒートローラ表面に対向する位置に配置され、画像形成装置の稼動時にはヒートローラ表面の温度を検知し、その結果に応じてヒータの制御を行うと共に、ヒートローラ表面に転写紙が張り付いて巻付いた場合にはヒートローラ表面と転写紙の放射率差によって転写紙の巻付きを検知できるようになっているので、通常の画像形成装置稼動時にヒートローラの温度を制御する非接触型の温度センサの検知温度変化によって、紙詰りの存在を正確に検知できるという効果がある。また、転写紙が確実に温度センサの検知範囲に案内されるため紙詰りを容易に検知することができると共に、異常画像や転写紙の発火等を未然に防止し、より安全性を向上させることができるという効果がある。また、前記温度センサとヒートローラの径方向に形成された空間には転写紙の搬送を案内するための円弧状のガイド板がヒートローラ表面に沿って設けられ、このガイド板には前記温度センサがヒートローラ表面の温度を検知可能なように測定孔が設けられているので、ヒートローラに巻付いた転写紙が定着ユニット内の予期せぬスペースへ入り込むことを防止し、残紙検知として配置している非接触型の温度センサの検知範囲内に確実に案内することができ、残紙検知の発見率をより向上できるという効果がある。さらに、前記ガイド板の温度センサがヒートローラ表面を検知する範囲よりヒートローラ回転方向上流側に第１の分離爪がヒートローラに当接して設けられていると共に、同下流側に第２の分離爪がヒートローラに当接して設けられているので、非接触型の温度センサの検知範囲内で転写紙の巻付きをせき止められる可能性が高くなると共に、紙詰りの検知精度を向上させることができるという効果がある。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱定着装置を備えた画像形成装置であるので、前記熱定着装置で期待される作用効果を画像形成装置でも同様に期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】  同要部の概略縦断面である。
【図３】  同機能手順を示すフローチャートである。
【図４】  紙詰りを示す説明図である。
【図５】  この発明の第２実施形態を示す概略縦断面である。
【図６】  ガイド板を示す拡大斜視図である。
【図７】  ベタ部を示す転写紙の平面図である。
【図８】  この発明の第３実施形態を示す概略縦断面である。
【図９】  従来の接触型の温度センサを用いた熱定着装置の一例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１  熱定着装置
２  ヒートローラ
３  加圧ローラ
５  側板
６  加圧軸受
７  圧縮ばね
８  軸受
９  ハロゲンヒータ
10，25  分離爪
12  引張りスプリング
14  支持軸
15  フレーム部
16，26  温度センサ
23  ガイド板
24  測定孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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