(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源により加熱される加熱部材と、該加熱部材の表面温度を検知するための、加熱部材と非接触に配設される非接触温度検知手段とを有し、加熱部材の熱により未定着のトナー画像を記録材上に加熱定着させる定着装置において、
前記非接触温度検知手段は、前記加熱部材に対向して配置される赤外線吸収フィルムと、該赤外線吸収フィルムの温度を検知するフィルム温度検知手段とを有し、前記加熱部材から放出される波長領域の赤外線を前記赤外線吸収フィルムが吸収する赤外線吸収率が、前記トナーが吸収する赤外線吸収率と比較して同じか、または小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱源により加熱される加熱部材と、該加熱部材の表面温度を検知するための、加熱部材と非接触に配設される非接触温度検知手段とを有し、加熱部材の熱により未定着のトナー画像を記録材上に加熱定着させる定着装置において、
前記非接触温度検知手段は、前記加熱部材に対向して配置される赤外線吸収フィルムと、該赤外線吸収フィルムの温度を検知するフィルム温度検知手段とを有し、前記加熱部材から放出される波長領域の赤外線を前記赤外線吸収フィルムが吸収する赤外線吸収率が、前記トナー中のワックスが吸収する赤外線吸収率と比較して同じか、または小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
加熱源により加熱される加熱部材と、該加熱部材の表面温度を検知するための、加熱部材と非接触に配設される非接触温度検知手段とを有し、加熱部材の熱により未定着のトナー画像を記録材上に加熱定着させる定着装置において、
前記非接触温度検知手段は、前記加熱部材に対向して配置される赤外線吸収フィルムと、該赤外線吸収フィルムの温度を検知するフィルム温度検知手段とを有し、前記加熱部材から放出される波長領域の赤外線を前記赤外線吸収フィルムが吸収する赤外線吸収率が、加熱部材に塗布されるオイルが吸収する赤外線吸収率と比較して同じか、または小さいことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真装置、静電記録装置等に用いられる定着装置に関し、詳しくは加熱要素に温度検知素子を非接触で配置した定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハロゲンヒータにより加熱される熱ローラを用いたローラ式定着装置や、セラミックヒータあるいはハロゲンヒータにより耐熱ベルトを加熱するベルト式定着装置等は、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において多用されている。
【０００３】
このような定着装置では、熱ローラの表面温度を所定温度に維持するためのサーミスタや、熱ローラの異常昇温時にヒータへの通電経路を遮断するための温度ヒューズ、サーモスイッチ等の温度検知手段を記録材と接する定着ローラあるいは定着ベルト表面に当接させている場合が多い。
【０００４】
このため、接触キズが定着ローラあるいは定着ベルト表面に発生し、白スジ、黒スジ、定着不良などの問題が発生することがある。
【０００５】
そこで、温度検知手段を、記録材の通過領域である画像域外において定着ローラや定着ベルトの表面に当接させる方法が考えられるが、画像域内の温度検知が不可能であることや、定着装置が大型化する為、最近では温度検知手段を画像域内において定着ローラに非接触に近接させる方法が考えられている。
【０００６】
非接触温度検知手段は、開口部を有するケーシングと、このケーシングに内装されると共に開口部を通過した赤外線を吸収する高分子材料から成る赤外線吸収フィルムと、この赤外線吸収フィルムに密着するように配設されたフィルム温度検知用サーミスタ素子と、このフィルム温度検知用サーミスタ素子の付近に周囲温度を検出する温度補償用サーミスタ素子を備えたものである。
この非接触温度検知手段において、ケーシングの開口部を通過した赤外線がその開口部の直下に配設された赤外線吸収フィルムに吸収されることによって赤外線吸収フィルムの温度が上昇し、赤外線吸収フィルムに密着して配設されたフィルム温度検知用サーミスタ素子がその温度変化を検出する。フィルム温度検知用サーミスタ素子の近傍にはケーシング内の雰囲気温度を測定するための温度補償用サーミスタ素子が配設されている。そして、フィルム温度検知用サーミスタ素子と温度補償用サーミスタ素子との温度差をブリッジ回路で電位差として検出することにより、開口部を通過した赤外線の絶対量を検知し、被測定体の温度を非接触で測定するものである。
【０００７】
このような温度検知手段では、赤外線を吸収したフィルムの温度を測定することで定着ローラあるいは定着ベルトの温度を検出する。よって、赤外線吸収フィルムの赤外線吸収率を高くすることで、ある量の赤外線が赤外線吸収フィルムに吸収された際の温度補償用サーミスタ素子と赤外線検出用サーミスタ素子の抵抗値の差を大きくすることができ、温度検知手段の温度検出能力を向上できる。そのため、赤外線吸収フィルムにカーボンブラックを混ぜたり、あるいは、赤外線吸収フィルムの表面を黒体塗料で塗装するという方法が考えられている。
【０００８】
しかしながら、上記非接触温度検知手段では、対象となる定着ローラあるいは定着ベルトから放出された赤外線を吸収した赤外線吸収フィルムの温度変化を検出するため、使用中に赤外線吸収フィルムが、定着装置内に飛散したトナーやトナーに含まれるワックスあるいは離型剤として定着ローラ等に塗布されるシリコンオイル等により汚れた場合には、検出温度がずれ、その結果、実際よりも低い温度として検知してしまうと定着ローラの異常昇温を招き、安全上問題となったり、定着装置の定着ローラ等が早く劣化してしまったりといった問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、以上述べたような定着ローラの異常昇温による劣化等を防ぐため、赤外線吸収フィルムがトナー等により汚れた場合にも、実際より低い温度として検知することがない温度検出方法を用いる定着装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、加熱源により加熱される加熱部材と、該加熱部材の表面温度を検知するための、加熱部材と非接触に配設される非接触温度検知手段とを有し、加熱部材の熱により未定着のトナー画像を記録材上に加熱定着させる定着装置において、
前記非接触温度検知手段は、前記加熱部材に対向して配置される赤外線吸収フィルムと、該赤外線吸収フィルムの温度を検知するフィルム温度検知手段とを有し、前記加熱部材から放出される赤外線を前記赤外線吸収フィルムが吸収する赤外線吸収率が、前記トナー、トナー中のワックス、又は加熱部材に塗布されるオイルが吸収する赤外線吸収率と比較して同じか、または小さいことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
記録紙上の未定着画像を定着させる定着装置は、電子写真装置の所定位置に配置される。電子写真装置は、表面に静電潜像を形成する像担持体、像担持体の表面の電荷を除電する前露光手段、像担持体の表面を所望の電位に帯電させる１次帯電手段、帯電した像担持体上を露光して静電潜像を形成させる露光手段、像担持体上の静電潜像を現像剤で現像して可視像化する現像装置、現像装置で現像された像担持体上のトナー画像を記録材に転写させる転写装置等が設けられている。
【００１３】
記録材に転写された未定着のトナー画像は、例えばローラ式定着装置であれば、加熱および加圧された定着ローラを有する定着装置により溶融定着される。このように各部材により画像形成の各プロセスが適宜実行されることにより所望の画像を得ることができるようになっている。なお、記録材には記録紙やＯＨＰ用紙などが用いられる。
【００１４】
本発明の定着装置の代表的な構成例を、図１を用いて説明する。図１において加熱部材としての加熱ローラ２は、アルミニウム、鉄等のパイプ材からなる芯金にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体の層を形成し、表面にＰＦＡ（フッ素樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる離型層を被覆したローラである。上記加熱ローラ２にニップ部を形成するように圧接して配設される、加圧部材としての加圧ローラ３も加熱ローラと同様に、アルミニウム、鉄等のパイプ材からなる芯金の上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体の層を形成したローラである。上記加熱ローラ（加熱部材）２と加圧ローラ（加圧部材）３とのニップ部には記録材Ｓが通紙され、記録材Ｓ上のワックスを含んだトナーＴは加熱ローラと加圧ローラとの間で加熱および加圧されて定着される。
【００１５】
上記加熱ローラ２の内部には、加熱源としてのヒータ４が配設されており、加熱ローラ２を内部より加熱する。ヒータ４は、定着装置の加熱源として通常用いられるもので、ハロゲンヒータ等が挙げられる。
【００１６】
また上記加熱ローラ２の表面温度を検知するために温度検知手段としての温度検知素子５が加熱ローラ２に面して非接触に配置されており、加熱ローラ２の温度を検出する。温度検知手段５からのデータに基づいて加熱ローラ２の表面温度を所定の設定温度（プリント温度）または非定着時の待機温度（スタンバイ温度）に保つようになっている。
【００１７】
加熱ローラ２にはクリーニングウェブ６が当設されており、不織布にシリコンオイル等のオイルを含浸させたウェブ６により加熱ローラ２をクリーニングするとともに、加熱ローラ２と記録材Ｓの離型性を向上させている。
【００１８】
次に、温度検知手段５の構成について図２を用いて詳細に説明する。温度検知素子５は、アルミ等の熱伝導性の高い材料でできたケーシング７を有することが好ましく、ケーシング７の一面に設けた開口部８に加熱ローラから放射される赤外線を吸収するポリイミド等からなる赤外線吸収フィルム９が閉塞するように設けられている。該赤外吸収フィルム９が加熱ローラ２に対向するように、図１に示すように温度検知素子５は非接触に配設される。赤外線吸収フィルム９のケーシング内面側には、フィルム温度検知手段としてのフィルム温度検知用サーミスタ素子１０が接着剤等で密着されて固定される。フィルム温度検知用サーミスタ素子１０の近傍には、ケーシング内の雰囲気温度を測定するための温度補償用サーミスタ素子１１が配設されることが好ましい。
【００１９】
フィルム温度検知用サーミスタ素子１０と温度補償用サーミスタ素子１１のリード線１２は、ケーシング７に設けたソケット（図示なし）にそれぞれ接続されて外部に取り出すようにされている。温度補償用サーミスタ素子１１とフィルム温度検知用サーミスタ素子１０は、図３に示すように抵抗Ｒ１、Ｒ２とのブリッジ回路を構成して使用され、その出力は、端子Ａ、Ｂ間に発生する電位差として出力することによって、赤外線の絶対量が検出される。
【００２０】
次に、温度検知素子５の動作について簡単に説明する。まず、ケーシング７の開口部８に取り付けられた赤外線吸収フィルム９に加熱ローラからの赤外線が入射すると、赤外線吸収フィルム９に赤外線が吸収されて赤外線吸収フィルム９の温度が赤外線量に応じて、つまり、加熱ローラの温度上昇に応じて上昇する。そして、赤外線吸収フィルム９の温度は、フィルム裏面に密着固定したフィルム温度検知用サーミスタ素子１０に伝導されてフィルム温度検知用サーミスタ素子の抵抗変化として検出される。フィルム温度検知用サーミスタ素子１０の抵抗は、雰囲気温度による影響を受けており、温度補償用サーミスタ素子１１を用いて、雰囲気温度に相当する温度を検出してその影響を排除している。
【００２１】
ここでケーシング７をアルミ等熱伝導性の高い材料で構成したケーシングとするのは、雰囲気温度の変化に対する温度補償用サーミスタ素子１１の追従性を向上させる為である。
【００２２】
フィルム温度検知用サーミスタ素子１０と温度補償用サーミスタ素子１１との温度差を上述のブリッジ回路で電位差として検出することにより、加熱ローラ２の温度を非接触で測定できる。加熱ローラ２が過昇温と認識されれば、加熱ローラ２内のヒータ４の加熱を抑制させることができる手段を定着装置に設けることが好ましい。
【００２３】
本発明の定着装置は未定着のトナー画像を定着するが、加熱ローラから放出される赤外線を赤外線吸収フィルムが吸収する赤外線吸収率が、赤外線吸収フィルムに付着し汚染する可能性のあるトナー、トナー中のワックス又は離型剤として使用されるシリコンオイルが吸収する赤外線吸収率と比較して同じか、または小さいことを特徴とする。
【００２４】
以下に赤外線吸収フィルムとトナー、トナーに含まれるワックスおよび離型剤として使用されるシリコンオイルの赤外線吸収率の関係を説明する。
【００２５】
赤外線吸収率は、一般にサーモパイル式赤外線放射温度計等を利用して簡易に測定することが可能である。
【００２６】
その吸収率は、例を挙げれば、６〜１２μｍの波長で測定した場合、トナーの赤外線吸収率は、カラー複写機である機種Ａで４色のトナーがおよそ０．９６〜０．９７に分布しており、機種Ｂでは４色全てがほぼ０．９６５、機種Ｃでも同様に４色全てがほぼ０．９６５であり、白黒機の機種Ｄでは０．９６である。また、ワックスおよびシリコンオイルの赤外線吸収率はそれぞれおよそ０．９３および０．９８である。
【００２７】
しかし、そのような方法で赤外線吸収率を比較することは本発明においては正しくない。なぜなら、赤外線放射率および赤外線吸収率は物質毎に波長特性を持っており、赤外線吸収率を測定する際に使用する赤外線放射温度計が検知する波長領域のみを比較することになってしまうからである。本発明においては、加熱ローラの放出する波長領域の赤外線を赤外線吸収フィルム及びトナー、ワックス、オイルが吸収する際の赤外線吸収率が問題となる。
【００２８】
よって、正確に測定するには図４のような測定方法により、赤外線吸収率の大小を比較する必要がある。
すなわち、加熱ローラ２を温度検知素子５以外に設けた熱電対等の温度調節手段１４により温調しておき、トナー等の汚れが付着していない状態の温度検知素子５で加熱ローラ２の温度を測定する。
【００２９】
次に温度検知素子５の赤外線吸収フィルム９にトナー１３を付着させ、先に測定した温度より検出温度が高くなれば、赤外線吸収率が上がり、低ければ赤外線吸収率が下がったと判断できる。よって、定着装置のある機種で使用する温度検知素子５に取付けられた赤外線吸収フィルムの赤外線吸収率の設定が妥当かを判断するには、その機種で使用する加熱ローラと赤外線吸収フィルムに付着する可能性のあるトナーやワックス、シリコンオイルを使用し、それぞれの汚染物を各々赤外線吸収フィルムに付着させ、それぞれの場合に検出温度が同じか高い方にずれることを確認することが重要である。もし、これらの全ての汚染物に対して検出温度が高くずれるならば、赤外線吸収フィルムとしてカーボンブラックを混ぜたものや黒体塗料で塗装して、赤外線吸収率がトナー、ワックス、シリコンオイルと比較すると同等かもしくはより低いものの、これらの吸収率を超えない範囲で最大の吸収率のものを使用することができ、温度検出能力を高めた上で過昇温による定着装置の劣化も防ぐことができる。
【００３０】
また、ある汚染物に対して検出温度が低くずれるようなことがあるならば、赤外線吸収フィルムの赤外線吸収率を低くする必要がある。そのためには例えばポリエステルをフィルムの基材とし、それに適量のカーボンブラックを添加することで汚染物と等しい赤外線吸収率を設定することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、赤外線吸収フィルムの赤外線吸収率をトナー、ワックス、シリコンオイルの赤外線吸収率と同じか、赤外線吸収フィルムの方を低くしておくことにより、フィルムにトナー等が付着した際も、実際よりも高い温度として検知するため、過昇温等を引き起こして定着装置を劣化させることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の一つの実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の定着装置の温度検知手段を説明する図である。
【図３】温度検知手段を使用する際の回路構成を説明する図である。
【図４】本発明を実施する際に、赤外線吸収率の設定を測定するための実験装置を説明する図である。
【符号の説明】
１  定着ユニット
２  加熱ローラ
３  加圧ローラ
４  ヒータ
５  温度検知素子
６  クリーニングウェブ
７  ケーシング
８  開口部
９  赤外線吸収フィルム
１０  フィルム温度検知用サーミスタ素子
１１  温度補償用サーミスタ素子
１２  リード線
１３  トナー
１４  温度調節手段
【図１】
0003554291.tif 000002
【図２】
0003554291.tif 000003
【図３】
0003554291.tif 000004
【図４】
0003554291.tif 000005