(57)【要約】【課題】加熱装置等を簡易な形状変更することで、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し、温度検知手段への異物の付着を防止することができる加熱装置、定着装置を提供する。【解決手段】非接触にて被加熱回転体１１１を加熱させる加熱手段１２４を有し、前記被加熱回転体１１１への加熱は、開口部１２７を通して温度検知手段１３によって温度が検知されて、温度制御され、かつ、前記温度検知手段１３の周囲の気流は開口部１２７に対し垂直方向に流されている加熱装置１２において、前記加熱手段１２は、前記開口部１２７の被加熱回転体１１１の回転方向下流側に、加熱手段１２と被加熱回転体１１１との間に発生した気流を流す流路１２８を設け、その流路１２８の断面積が、前記開口部１２７の断面積より大きい。【選択図】      図９
2011090232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触にて被加熱回転体を加熱させる加熱手段を有し、
前記被加熱回転体への加熱は、開口部を通して温度検知手段によって温度が検知されて、温度制御され、かつ、前記温度検知手段の周囲の気流は開口部に対し垂直方向に流されている加熱装置において、
前記加熱手段は、前記開口部の被加熱回転体の回転方向下流側に、加熱手段と被加熱回転体との間に発生した気流を流す流路を設け、
その流路の断面積が、前記開口部の断面積より大きい
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記開口部は、被加熱回転体の軸方向に対して前記加熱手段の中央に位置し、
前記流路は、被加熱回転体の軸方向に対して前記開口部を中心に対称に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記流路は、被加熱回転体の回転方向の下流に対して、断面積が同じ又は大きくなる
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
記録媒体上のトナー像を溶融・固着させて定着させる定着装置において、
前記定着装置は、加熱手段を有する加熱部と非加熱回転体を有する加圧部とを有し
前記加熱部が、請求項１ないし３のいずれかに記載の加熱装置を備える
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記流路の末端は、定着範囲の幅より外側にある
ことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
静電潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記トナー像を記録媒体に定着する定着装置と  を有する画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項４又は５に記載の定着装置を備える
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、画像形成装置、レーザープリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置における定着ローラ等を加熱する加熱装置、その加熱装置を用いて記録媒体上のトナー像を溶融固着させる定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持したトナー像などの可視像を記録シートなどの記録材に転写することで画像出力を得る。トナー像は、定着装置を通過する際に熱と圧力とによる融解、浸透作用によって記録材上に定着させる。このように、定着装置に採用される加熱方式には、発熱源としてハロゲンランプなどを用いた加熱ローラとこれに対向当接する加圧ローラとを備えて定着ニップ部を構成可能な熱ローラ定着方式、ローラ自体よりも熱容量が小さくてすむフィルムを加熱部材として用いたフィルム定着方式があるが、近年、加熱方式に電磁誘導加熱方式を用いた定着方式（例えば、特許文献１参照）が注目されている。  
特許文献１に開示されている電磁誘導加熱方式を用いた定着方式においては、加熱ローラの内部においてボビンに巻いた誘導加熱コイルを設け、誘導加熱コイルに電流を印加することにより加熱ローラに渦電流を発生させ、それによって加熱ローラを発熱させる構成が備えられている。この構成においては、熱ローラ定着方式のような余熱を必要とせず、瞬時に所定の温度まで立ち上げることができるという利点がある。また電磁誘導加熱方式を用いた定着方式に関しては、高周波電源により高周波電圧が印加される誘導加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置と、前記加熱回転体に設けられた磁性を有する発熱層とを有し、発熱層は、キュリー点が概ね定着温度に設定され、高周波誘導加熱装置に高周波電源により高周波電圧が印加されたとき発熱する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
そして、定着装置に用いられる温度センサとしては、サーミスタ等のようにヒートローラの外周面に直接接触させて、外周面の温度を検知する接触型のセンサと、サーモパイルのように、ヒートローラの外周面から放射される赤外線をヒートローラから離れた位置で受光して、その受光された放射束から外周面の温度を検知する非接触型の赤外線センサとがある。このいずれかを用いるかは、設計上の都合によるが、近年は、温度センサとして、非接触型の赤外線センサが用いられることが多い。
しかし、非接触型の温度センサに対して、加熱手段と被加熱回転体との間にて生じた水蒸気やトナー中のワックス等が開口部より加熱手段外部に向かって流れ、これにより開口部後方に配置した温度検知センサ面に付着することがある。この温度センサへの付着物は、温度検知センサの誤検知を引き起こし、画像形成装置であれば異常画像の発生、最悪の場合に暴走してによる機械ダメージを与えたり、加熱装置又は定着装置等を燃焼に至る等の問題が生ずることがある。
【０００４】
本発明では、上記不具合を簡易な形状変更にて回避することを目的とする。
請求項1の発明では、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し、温度検知手段への異物付着を防止することを目的とする。 請求項２の発明では、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し尚且つ流路を軸方向対称とすることで加熱効率を軸対称とすることで、温度検知手段への異物付着を防止し加熱温度分布も均一にすることを目的とする。
請求項３の発明では、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し、温度検知手段への異物付着を防止することを目的とする。 請求項４の発明では、温度検知手段への異物付着を防止し、安定した定着装置を供給することを目的とする。
請求項５の発明では、温度検知手段への異物付着を防止しかつ排出される気流等による定着不具合を防止し、安定した定着装置を供給することを目的とする。
請求項６の発明では、温度検知手段への異物付着を防止できる定着装置を搭載することで、安定した画像形成装置を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、加熱装置等を簡易な形状変更することで、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し、温度検知手段への異物の付着を防止することができる加熱装置、定着装置及び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】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の加熱装置は、非接触にて被加熱回転体を加熱させる加熱手段を有し、前記被加熱回転体への加熱は、開口部を通して温度検知手段によって温度が検知されて、温度制御され、かつ、前記温度検知手段の周囲の気流は開口部に対し垂直方向に流されている加熱装置において、前記加熱手段は、前記開口部の被加熱回転体の回転方向下流側に、加熱手段と被加熱回転体との間に発生した気流を流す流路を設け、その流路の断面積が、前記開口部の断面積より大きいことを特徴とする。
また、本発明の加熱装置は、さらに、前記開口部が、被加熱回転体の軸方向に対して前記加熱手段の中央に位置し、前記流路が、被加熱回転体の軸方向に対して前記開口部を中心に対称に設けられていることを特徴とする
また、本発明の加熱装置は、さらに、前記流路が、被加熱回転体の回転方向の下流に対して、断面積が同じ又は大きくなることを特徴とする。
本発明の定着装置は、記録媒体上のトナー像を溶融・固着させて定着させる定着装置において、前記定着装置は、加熱手段を有する加熱部と非加熱回転体を有する加圧部とを有し、前記加熱部が、上記いずれかに記載の加熱装置を備えることを特徴とする。  
また、本発明の定着装置は、さらに、前記流路の末端は、定着領域の幅より外側にあることを特徴とする。
【０００７】
本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着装置と  を有する画像形成装置において、上記に記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の加熱装置では、加熱手段の開口から流れ出る気流を抑制し温度検知手段への異物付着を防止できるため、安定した温度制御加熱をすることができる。
また、本発明の定着装置では、加熱手段の開口へ流れ出る気流を抑制し温度検知手段への異物付着を防止できるため、安定した温度制御加熱をすることができる定着装置を供給することができる。
また、本発明の画像形成装置では、温度誤検知する不具合を防止した定着装置を搭載できるため、長期にわたって、安定した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明を適用した画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
【図２】本発明の定着装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の定着装置の被加熱回転体における一実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】開口部を有する加熱部を示す図であり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は側面図である。
【図７】温度検知手段を備える定着装置の構成を示す断面図である。
【図８】ファンを備える定着装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の定着装置の構成を示す断面図で、（ａ）は定着装置が備える開口部のある部分の構成を示す断面図で、（ｂ）は、その一部のＡ部分を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の加熱装置に設けられている流路を、被加熱回転体の方から加熱部を見たときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
本発明を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明を適用した画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
画像形成画像形成装置１内には、４個の像担持体ユニットであるプロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃを、画像形成装置１に対してそれぞれ着脱可能に装着している。  
画像形成装置１の略中央に転写ベルト７２を複数のローラ間に矢示Ａ方向に回動可能に装着した転写装置７０を配置している。転写ベルト７２の内側には４つの転写ローラ７１が４個の感光体に対応してそれぞれ設けられている。その転写ベルト７２の上側の面に、プロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃにそれぞれ設けられている感光体２０Ｋ、２０Ｍ、２０Ｙ、２０ｃが接触するように配置している。
そして、そのプロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置５０Ｋ、５０Ｍ、５０Ｙ、５０Ｃを配置している。現像装置５０Ｋ、５０Ｍ、５０Ｙ、５０Ｃは、構成が全て同一のものであり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置である。そして、現像装置５０Ｍはマゼンタ色のトナーを使用し、現像装置５０Ｃはシアン色のトナーを使用し、現像装置５０Ｙはイエロー色のトナーを使用し、現像装置５０Ｋはブラック色のトナーをそれぞれ使用する。そして、その各色の現像装置５０内には、トナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
現像装置５０は感光体２０に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
【００１２】
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部が適当である。
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩等が用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。
トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、等が用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。
二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイト等の磁性体である。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトン等がある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００１３】
また、プロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃの上方にはレーザ光で書込む露光装置９を、転写ベルト７２の下方には記録紙を反転させた収納する両面ユニット８５をそれぞれ配置している。この画像形成装置１の左方に、画像形成後の記録紙を反転させて排出したり、両面ユニットへ搬送したりする反転ユニット８６を装着している。
露光装置９は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体上に照射される。
【００１４】
両面ユニット８５は、対をなす搬送ガイド板と、対をなす複数の搬送ローラとからなり、記録紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニットの反転搬送路に搬送されてスイッチバック搬送された記録紙を受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
反転ユニット８６は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなり、上述したように両面画像形成する際の記録紙を表裏反転させて両面ユニットへ搬出したり、画像形成後の記録紙をそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセットが設けられている給紙部には、記録紙を１枚ずつ分離して給紙する分離給紙部が、それぞれ設けられている。
転写ベルト７２と反転ユニット８６との間には、画像が転写された記録紙の画像を定着する定着装置１０が設けられている。その定着装置の記録紙搬送方向下流側には、反転排紙路を分岐させて形成し、そこに搬送した記録紙を排紙ローラ対により排紙トレイ８７上に排出可能にしている。転写ベルト７２の材質としてはポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
また、画像形成装置１の下部には、上下２段にサイズの異なる記録紙を収納可能な給紙カセット８１を、それぞれ配設している。さらに、画像形成装置１の右側面には、手差しトレイを開閉可能に設け、その手差しトレイを開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
【００１５】
この画像形成装置１のフルカラー画像形成時の動作を説明する。この画像形成装置１がフルカラーの画像データを受け取ると、各感光体２０が図１で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体２０の表面が帯電装置３０の帯電ローラにより一様に帯電される。そして、プロセスカートリッジ２Ｍの感光体２０Ｍには、露光装置９によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、プロセスカートリッジ２Ｃの感光体２０Ｃにはシアンの画像に対応するレーザ光が、プロセスカートリッジ２Ｙの感光体２０Ｙにはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらにプロセスカートリッジ２Ｋの感光体２０Ｋにはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体２０Ｋ、２０Ｍ、２０Ｙ、２０Ｃが回転することにより現像装置５０Ｋ、５０Ｍ、５０Ｙ、５０Ｃの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、４色のトナー像となる。
【００１６】
一方、給紙カセット８１から記録紙が分離給紙部８２により給紙され、それが転写ベルト７２の直前に設けられているレジストローラ対８３により、各感光体２０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。記録紙は、転写ベルト７２の入口付近に配設している転写ローラ７１によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト７２の表面に静電的に吸着される。そして、記録紙は、転写ベルト７２に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、４色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。
その記録紙は、定着装置１０で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、画像形成装置１上部の排紙トレイ８７に反転排紙されたり、定着装置１０から直進して反転ユニット８７内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット８７内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット８６に搬送され、そこから再給紙されてプロセスカートリッジ２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃが設けられている作像部で、裏面に画像が形成された後に排出される。以後、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００１７】
次に、この画像形成装置の白黒画像形成時の動作を説明する。この画像形成装置１が白黒の画像データを受け取ると、転写ベルト７２を支持している従動ローラが下方に移動し、転写ベルト７２がマゼンタ、シアン、イエローの感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙから離間する。ブラックの感光体２０Ｋが図１で時計回り方向に回転し、ブラック感光体２０Ｋの表面が帯電ローラにより一様に帯電される。そして、さらにプロセスカートリッジ２Ｋの感光体２０Ｋにはブラックの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成される。潜像は、現像装置５０Ｋの位置に達すると、ブラックのトナーにより現像されてトナー像となる。この際、ブラック以外の３色の画像形成部は停止しており、不要な消耗を防止する。
【００１８】
図２は、本発明の定着装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。
図２で、被加熱回転体１１１である定着ローラ等からなる加圧部１１、この被加熱回転体１１１に熱を発生させる加熱装置である加熱部１２（以下、「加熱部」と記す。）とを有している。
本発明の定着装置１０は、加圧部１１と加熱部１２とに分離できる。加熱部１２は消耗、摩耗する部材がないことから、故障しない限り永続的に使用することができる。しかし、加圧部１１が備える被加熱回転体１１１である定着ローラ１１１ａは、ローラ表面に被覆されているフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が傷が入ると、トナーとの接着力が大きくなり、トナーオフセットが発生しやすくなる。また、摩耗によって表面の樹脂膜が薄くなるために、交換する必要がある。したがって、加圧部１１と加熱部１２とに分離しておくことで、加圧部１１のみを交換するが可能になる。そこで、この加圧部１１と加熱部１２とを組み合わせることで、一つの定着装置１０を構成する。
【００１９】
図３は、本発明の定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
加圧部１１は、被加熱回転体１１１としての定着ローラ１１１ａと、定着ローラ１１１ａとの間で定着ニップ部を形成する加圧ローラ１１２とを備えている。
定着ローラ１１１ａは、具体的には、以下のような構成にする。定着ローラ１１１ａは、直径が例えば４０ｍｍで、最も内側に芯金を備え、その外側に空気（スポンジ）による断熱層、基材層、酸化防止層、発熱層、酸化防止層、弾性層、そして表層である離型層から構成してある。芯金には、例えば鉄またはその合金であるＳＵＳ、空気による断熱層は例えば９ｍｍ程度の間隙とする。基材には、ＳＵＳ（例えば、厚さ５０μｍ）、酸化防止層にはニッケルストライクメッキ（例えば、厚さ１μｍ以下）、発熱層にはＣｕメッキ（例えば、厚さ１５μｍ）、弾性層５にはシリコンゴム（例えば、厚さ１５０μｍ）、そして離型層にはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）が用いられる。ただし、これらはすべて一例である。この構成により、熱容量は小さくなるので、定着ローラ１１１ａが急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
また、図４は、本発明の定着装置の被加熱回転体における一実施形態の構成を示す断面図である。定着ローラ１１１ａは、最も内側に芯金１１ｄ、断熱弾性体層１１１ｅ、整磁層１１１ｆ、発熱層１１１ｇ、表層１１１ｈで構成されている。表層１１１ｈは、ここでは、２層になっていて、シリコーンゴムの弾性層と、表面を保護し、トナー等の付着力を下げるためのＰＦＡ等のフッ素樹脂で構成されている。整磁層１１１ｆと発熱層１１１ｇは、メッキ、蒸着、クラッドなど一体となっているが、磁束により発熱する誘導発熱層を有すれば良い。芯金１１１ｄは、例えばアルミニウムまたはその合金製のものが用いられている。
加圧ローラ１１２は、図示しないが、銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金と、この芯金の表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材とから構成されている。芯金には上記金属以外にＳＵＳを使用しても良い。本実施の形態では、加圧ローラ１１２の硬度を定着ローラ１１１ａに比べて硬くすることによって、加圧ローラ１１２が定着ローラ１１１ａへ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材は加圧ローラ１１２表面の円周形状に沿うため、記録材が表面から離れやすくなる効果を持たせている。この加圧ローラ１１２の外径は定着ローラ１１１ａと同じ４０ｍｍ程度であるが、肉厚は０．３〜２０ｍｍ程度で定着ローラ１１１ａより薄く、また硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１硬度）程度で前述したとおり定着ローラ１１１ａより硬く構成されている。
また、図示しないが、定着ローラ１１１ａにトナーとの離型性を良くしてオフセットの発生を防止するために、離型性を向上させるシリコーンオイル等のオイルを塗布する塗布ローラ、定着ローラ１１１ａに付着したトナー、紙粉をクリーニングするクリーニング部材としてクリーニングローラを設ける。また、加圧ローラにも紙粉と記録しないときに接する定着ローラ１１１ａからトナーが付着することから、加圧ローラ１１２にクリーニングローラを設ける。
【００２０】
図５は、本発明の定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
（ａ）に示すように、発熱回転体１１１として定着ベルト１１４を張架する加熱ローラ１１１ｂを用いてもよい。定着ベルト１１４は、支持ローラ１１３と加熱ローラ１１１ｂとの間で張架されて、回転している。このときに、加熱ローラ１１１ｂを囲むように励磁コイル１２４ａを備える加熱部１２を配置して、加熱ローラ１１１ｂを加熱して、密着して回転している定着ベルト１１４を加熱する。また、支持ローラ１１３と加圧ローラ１１２との間で形成されるニップ部を記録紙が通過する際に圧力を受け、さらに、回転して来た加熱された定着ベルト１１４によって熱を受けてトナーが定着される。
また、（ｂ）に示すように、発熱回転体１１１として定着ベルト１１１ｃを用いてもよい。定着ベルト１１１ｃは、支持ローラ１１３との間で張架されて、回転している。このときに、支持ローラ１１３を囲むように励磁コイル１２４ａを備える加熱部１２を配置して、支持ローラ１１３に密着して回転している定着ベルト１１１ｃを加熱する。また、支持ローラ１１３と加圧ローラ１１２との間で形成されるニップ部を記録紙が通過する際に圧力を受け、さらに、回転して来た加熱された定着ベルト１１ｃによって熱を受けてトナーが定着される。
【００２１】
電磁誘導により定着ローラ１１１ａを加熱する加熱部１２は、加熱手段である磁界発生手段のコイルループ１２４を形成する励磁コイル１２４ａと、この励磁コイル１２４ａが巻き回されたアーチコア１２１とを有している。アーチコア１２１は定着ローラ１１１ａの外周面に近接配置された半円筒形状をしており、励磁コイル１２４ａは長い一本の励磁コイル線材をこのアーチコア１２１に沿って定着ローラ１１１ａの軸方向に交互に巻き付けたものである。
なお、励磁コイル１２４ａは、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。励磁コイル１２４ａの外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状のセンターコア１２２が、アーチコア１２１に固定されて励磁コイル１２４ａに近接配置されている。なお、本実施の形態において、コアは比透磁率が２５００のものを使用している。
励磁コイル１２４ａには駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。原理的には、これは交番磁界中に導電体を置くと電磁誘導により導電体中に渦電流が流れ、その渦電流により発生するジュール熱により導電体が発熱する現象を利用して被加熱回転体１１１を加熱するものである。すなわち、加熱装置１２又は加熱部１２では、被加熱回転体１１１の一部または全部を導電体で構成し、被加熱回転体１１１の内部または外部に磁束生成コイルを配置し、この磁束生成コイルに交流電流を流して生じた交番磁界により被加熱回転体内の導電体に誘導電流を発生させ、その渦電流と被加熱回転体内の導電体自体の抵抗によって被加熱回転体内の導電体をジュール発熱させるものである。そして、実際には、定着ローラ１１１ａとの接触領域およびその近傍部においてこの交番磁界が、発熱層に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。この渦電流が発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として定着ローラ１１１ａの接触領域およびその近傍部において電磁誘導加熱される。
【００２２】
励磁コイル１２４ａ上に配置されて、同様にコイルループ１２４を形成する消磁コイル１２４ｂを配設している。励磁コイル１２４ａで誘導磁束を発生させる。この誘導磁束によって定着ローラ１１１ａの発熱層に渦電流が生じ、この渦電流によって発熱する。このときに、消磁コイル１２４ｂでは、必要に応じて励磁コイル１２４ａと逆向きの磁束が発生する。この励磁磁束を打ち消すように消磁コイル１２４ｂに誘導電流が流れることで発熱層の渦電流が抑制される。この切り替えを行うことで、定着ローラ１１１ａの発熱量をコントロールすることができる。
【００２３】
また、本発明では、発熱回転体１１１の表面温度を測定する温度検知手段１３を備え、加熱部１２の励磁コイル１２４ａ、消磁コイル１２４ｂのコイルループ１２４内周側に設けられている開口部１２７を通して発熱回転体１１１の表面温度を検知する。
図６は、開口部を有する加熱部を示す図であり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は側面図である。さらに、図６に示しているように、温度検知手段１３は加熱部１２のコイルループ１２４の内周側に設けられている開口部１２７を通して定着ローラ表面温度を検知している。
（ａ）に示すように、加熱部１２にはコイル線がループ状に巻かれた状態で固定してあり、その両端は、図示しないインバータに接続され、高周波電流を流すことで、定着ローラ１１１ａの発熱体に誘導電流を発生させて、加熱している。そのコイルループ１２４の内側で定着ローラ温度を測定することによって省スペースで温度検知範囲を確保できている。
この時、コイル線は巻数、被加熱回転体に対する長さ、定着ローラ１１１ａの円周方向形状等の設計パラメータに定着ローラ１１１ａの軸方向の温度分布に影響を与えている。
（ｂ）に示すように、開口部１２７の周方向の長さＡは極力小さくして、コイルループ１２４の周方向の長さＢを極力大きくすることによって、定着ローラ１１１ａへのコイルの被覆面積を大きく取る事で定着ローラ１１１ａの加熱効率を高めることができる。
【００２４】
さらに、温度検知手段１３は、サーモパイル素子１３１を備えている。温度検知をする素子としては、接触型のサーミスタでは、定着ローラ１１１等に傷を付けることがあり定着装置１０の使用する寿命を短くすることがあり、また、接触することでトナーが蓄積して異常画像を形成することがある。
また、非接触型でも、サーモパイル素子１３１は、個々の物体から放射される赤外線を受けると、そのエネルギー量に応じた熱起電力を発生する赤外線センサです。そのエネルギー絶対量(温度)が検出可能である。焦電型赤外線センサでは、温度変化を検出することで、微分出力型になっている。これに対して、このサーモパイルセンサ素子は、熱起電力効果を利用することで、絶対温度を検出することが可能である。したがって、被加熱回転体１１１の温度を検知するには、非接触であり、その温度そのものを検知することからサーモパイル素子１３１を用いることが好ましい。
【００２５】
図７は、温度検知手段を備える定着装置の構成を示す断面図である。温度検知手段１３は、この温度検知手段１３を支持する支持部材１３３を加熱部１２に固着させている。図５に示すように、破線によって、加圧部１１と加熱部１２とに分離されている。破線右側は加圧部１１で画像形成装置１が着脱可能な構成であり、破線左側の加熱部１２は、コイル支点用の結合用の穴１２６ａで画像形成装置１本体側にある結合用の穴９４でピン等で支持されている。このとき図示しないスプリング９３等の付勢手段により加熱部１２全体が加圧部１１側に加圧されており、加圧部１１の位置決め部材によって、定着ローラ１１１ａと加熱部１２の距離を一定に保っている。
加熱部１２は結合用の穴１２６ａを中心に回動可能であり、加圧部１１の取り付け位置のバラツキによって誘導過熱部１２と定着ローラ１１１ａ間の距離が変わらずに安定した発熱効率を得る構成になっている。しかし、加熱部１２が回動することによって開口部１２７も同様に回動してしまうため、温度検知手段１３が画像形成装置１本体側に取り付けられていると、温度検知手段１３と開口部１２７との間で位置ずれが生じ、開口部１２７の内面を検知してしまい検知する定着ローラ１１１ａの表面温度の精度が低下する。この時、温度検知手段１３は、その支持部材１３３が加熱部１２の筐体１２６にネジ、接着剤で固着されている。加熱部１２に温度検知手段１３を固着することによって、加熱部１２と温度検知手段１３とが同時に回動させて、定着ローラの中心の同じ検知位置をを検知することができる。これによって、温度検知手段１３の定着ローラ１１１ａ等の被加熱回転体１１１の検知する温度の精度を高めることができる。
温度検知手段１３であるサーモパイル素子１３１は、加圧部１１が備える定着ローラ１１１ａからの距離として、２０〜１００ｍｍの範囲の距離に配設する。サーモパイル素子１３１の耐熱温度は１００℃以下であり、定着ローラ１１１ａの表面温度は１４０〜２２０℃の範囲で使用されることから加熱部１２が備えるコイルループ１２４に流される電流値が決められる。このために、発熱した定着ローラ１１１ａからの影響をさけるために距離を長くすることが好ましいが、距離を２０ｍｍ以上にすることで、定着ローラ１１１ａからの影響を受け難くする。一方、距離を１００ｍｍ以下にすることで、サーモパイル素子１３１の視野内に他の部材を入れないことで、目的とする定着ローラ１１１ａの表面の温度を正確に検知することができる。
【００２６】
図８は、ファンを備える定着装置の構成を模式的に示す断面図である。
加熱部１２は、磁束発生部となる外部コイルに電力を送るインバータ１２５と、温度検知手段１３が被加熱回転体１１１である定着ローラ１１１ａの温度を検知するための開口部１２７と、風を送るためのファン１２９をさらに備えている。これによって、温度検知手段１３の周囲の気流は開口部１２７に対し垂直方向に流されている。ここでは、開口部１２７は水平な方向に配置されていることから、気流の流れる方向は、（ａ）に示すように垂直方向でも、（ｂ）に示すように軸方向であって開口部１２７に対し直交方向でも良いが、垂直方向の方が気流が安定して流れることから、安定して変動の少ない温度検知が可能であり、従って、安定した温度制御をすることができる。
【００２７】
図９は、本発明の定着装置の構成を示す断面図で、（ａ）は定着装置が備える開口部のある部分の構成を示す断面図で、（ｂ）は、その一部のＡ部分を拡大して示す断面図である。被加熱回転体１１１の回転時に、表面の摩擦抵抗によりコイルループ１２４と被加熱回転体１１１との間隙（ｇａｐ）に気流が流れている。ここで、コイルループ１２４と被加熱回転体１１１との間隙は狭い程、加熱部１２で発生させる誘導磁界が効率は良く、被加熱回転体１１１に熱を発生させることができる。したがって、狭くする方がよいが、実際には、部品の作り込みの精度、バラツキがあり、ここでは、２ｍｍとした。これは部品のバラツキにより異なるが、０．５〜１０ｍｍの範囲にすることで、熱発生のロスを抑えることができる。
このとき、温度検知手段用開口部１２７から、加熱部１２の外部を流れる気流による影響にて負圧になった開口部１２７の外側に向け流れ出る。温められていた気流は外部にて冷やされることによって温度検知手段１３で結露となったり、また、画像形成装置１であれば、トナーに含まれる揮発したワックス成分が定着装置１０の外部表面に付着固着する。
そこで、本発明の加熱部１２には、開口部１２７から被加熱回転体１１１の回転する下流側に、間隙で流れている気流を、開口部１２７から外部に流れ出さないようにし、かつ、間隙内から定着装置１０の外部に流れるように、流路１２８を設けている。さらに、この流路１２８の断面積は、開口部１２７の断面積より大きくする。これによって、開口部１２７の上流側にある間隙を流れてきた気流は、開口部１２７から外部に流れることなく、開口部１２７の下流側にある流路１２８へ流れさせることができる。
【００２８】
図１０は、本発明の加熱装置に設けられている流路を、被加熱回転体の方から加熱部を見たときの図である。
開口部１２７は、加熱部１２のコイルループ１２４の中央に配置され、それは、定着装置１０のほぼ中央部分に位置している。さらに、この流路１２８は、被加熱回転体１１１の軸方向に対して、開口部１２７を中心に対称に設けられている。これにより、コイルループ１２４と被加熱回転体１１１との間隙は、開口部１２７に対し対称となり、流路１２８による被加熱回転体１１１の軸方向の温度分布を均一にすることができる。
また、図１０に示すように、流路１２８の断面積は、同じ断面積のままで、加熱部１２の末端まで形成されている。これによって、気流を加熱部１２及び定着装置１０の外部に流れ出させることで、温度検知手段１３、定着装置１０等の結露、ワックス成分の付着を防止することができる。
また、流路１２８の断面積は、末端に向かうにしたがって、大きくなるよう形成してもよい。流路１２８に流れる気流は断面積が小さくならないため開口部１２７へ流入することなく流路１２８に流すことができる。これにより結露、ワックス等の異物が温度検知手段１３等へ付着することを防止できる。
【００２９】
また、流路１２８の末端は、定着装置１０において定着範囲の幅より外側に配置されている。ここでは、定着範囲の幅を、Ａ４サイズの記録紙の長辺幅（２９７ｍｍ）としたが定着装置１０によっては、Ａ４サイズの記録紙の短辺幅（２１０ｍｍ）であっても所謂ノビ紙と呼ばれる紙サイズ対応であっても同様であり、必要紙サイズより外側に配置されていればよい。これにより、流路１２８を抜け冷やされた気流が液状となって被加熱回転体１１１に再付着した場合にも、安定した定着装置１０及び画像形成装置１を提供することができる。また、
なお、ここで、開口部１２７はφ１５ｍｍの丸穴で、断面積が１７６．７ｍｍ２であるのに対し、流路１２８は、深さ１０ｍｍで幅が１５ｍｍで、コイルループ１２４と被加熱回転体１１１との間隙が２ｍｍであることに加えると断面積は１８０ｍｍ２の溝を形成できる。したがって、流路１２８を含めた溝が開口部１２７より回転下流に設けらえていることになり、これにより間隙に流入した気流は開口部１２７より断面積の広い下流の流路１２８に流れることになる。
【符号の説明】
【００３０】
１  画像形成装置
２  プロセスカートリッジ
３  読取装置
４  画像形成部
５  給紙部
６  排紙部
９  露光装置
１０  定着装置
１１  加圧部
１１１  被加熱回転体
１１１ａ  定着ローラ
１１１ｂ  加熱ローラ
１１１ｃ  定着ベルト
１１１ｄ  芯金
１１１ｅ  断熱弾性体層
１１１ｆ  整磁層
１１１ｇ  発熱層
１１１ｈ  表層
１１２  加圧ローラ
１１３  張架ローラ
１１４  定着ベルト
１１５  位置決め部材
１０１０
１２  加熱部／加熱装置
１２１  アーチコア
１２２  センターコア
１２３  サイドコア
１２４  コイルループ
１２４ａ  励磁コイル
１２４ｂ  消磁コイル
１２５  インバータ
１２６  筐体
１２６ａ  結合用の穴
１２７  開口部
１２８  流路
１２９  ファン
１３  温度検知手段
１３１  サーモパイル素子
１３２  集光レンズ
１３３  支持部材
２０  感光体ドラム
３０  帯電装置
４０  クリーニング装置
５０  現像装置
７０  転写装置
７１  一次転写ローラ
７２  転写ベルト７２
８０  給紙装置
８１  給紙カセット
８２  給紙ローラ
８３  レジストローラ
８４  排紙ローラ
８５  両面ユニット
８６  反転ユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００１−１３８０５号公報
【特許文献２】特許２９７５４３５号公報
【図１】
2011090232.tif 000003
【図２】
2011090232.tif 000004
【図３】
2011090232.tif 000005
【図４】
2011090232.tif 000006
【図５】
2011090232.tif 000007
【図６】
2011090232.tif 000008
【図７】
2011090232.tif 000009
【図８】
2011090232.tif 000010
【図９】
2011090232.tif 000011
【図１０】
2011090232.tif 000012