(57)【要約】【課題】サーモスタットとベルトとの隙間を安定に維持できる定着装置を提供する。【解決手段】本発明の定着装置は、無端形状のベルト１と、前記ベルト１とニップを形成するローラ３と、前記ベルト１を前記ローラ３との間に挟む支持部材２と、前記ベルト１に電流を誘導するために磁界を発生するコイル４と、前記ベルト１のループの中で、前記磁界によって誘導される電流を用いて発熱する補助発熱部材６と、前記ベルト１を挟んで前記補助発熱部材６と対向し、前記ベルト１の外周面の温度を検知する温度検知素子５と、を備える。【選択図】図１
2011070201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端形状のベルトと、
前記ベルトとニップを形成するローラと、
前記ベルトを前記ローラとの間に挟む支持部材と、
前記ベルトに電流を誘導するために磁界を発生するコイルと、
前記ベルトのループの中で、前記磁界によって誘導される電流を用いて発熱する補助発熱部材と、
前記ベルトを挟んで前記補助発熱部材と対向し、前記ベルトの外周面の温度を検知する温度検知素子と、
を備える定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
前記補助発熱部材は、前記ベルトの内周面に沿う円弧形状であり、前記ベルトの周方向における少なくとも一方の端部が前記コイルと対向しない非対向領域まで延びており、
前記温度検知素子は、前記ベルトを挟んで前記非対向領域における前記補助発熱部材と対向する定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
前記非対向領域は、前記補助発熱部材の上端側にある定着装置。
【請求項４】
請求項２の定着装置において、
前記非対向領域は、前記補助発熱部材における前記温度検知素子と対向する位置にのみある定着装置。
【請求項５】
請求項１の定着装置において、
前記支持部材は、前記ローラの側方にある定着装置。
【請求項６】
請求項１の定着装置において、
少なくとも一部が前記ベルトの上方に位置するサーモスタットをさらに備える定着装置。
【請求項７】
請求項１の定着装置において、
前記補助発熱部材は、離型層、導電性材料を含む発熱層、および均熱層を備える定着装置。
【請求項８】
請求項７の定着装置において、
前記ローラの回転軸方向における前記均熱層の幅は、前記ローラの回転軸方向における前記コイルの幅よりも狭く、前記ローラの回転軸方向における前記ローラにより搬送する最大サイズのシートの幅よりも広い定着装置。
【請求項９】
請求項７の定着装置において、
前記ローラの回転軸方向における前記発熱層の幅は、前記ローラの回転軸方向における前記コイルの幅よりも広い定着装置。
【請求項１０】
請求項７の定着装置において、
前記離型層、発熱層および均熱層の内、前記離型層が最も前記ベルトに近接する定着装置。
【請求項１１】
請求項７の定着装置において、
前記補助発熱部材は、前記離型層、発熱層および均熱層よりも前記支持部材に近い側に位置する輻射防止層をさらに備える定着装置。
【請求項１２】
請求項７の装置において、
前記均熱定着層は、ヒートパイプを備える定着装置。
【請求項１３】
請求項１１の定着装置において、
前記輻射防止層は、前記発熱層および前記均熱層の内いずれか前記支持部材に近い側の層よりも熱伝導率が低い定着装置。
【請求項１４】
請求項１１の定着装置において、
前記輻射防止層の前記ベルト側の表面は、前記発熱層および前記均熱層の内いずれか前記支持部材に近い側の層の前記支持部材側の面よりも明度が高い色である定着装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用紙を加熱押圧し、用紙上のインクを用紙に定着させる定着装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。定着装置では、ベルトを誘導加熱により加熱する方式を採用するものがある。この種の定着装置において、ベルトの用紙と接触する側の面の温度を、非接触式のサーモスタットにより検知する構成が知られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
非接触式のサーモスタットを用いる上記構成では、サーモスタットとベルトとの隙間の維持が不安定になる場合があり、サーモスタットの性能を安定化させる上での課題となっている。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、サーモスタットとベルトとの隙間を安定に維持できる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、無端形状のベルトと、前記ベルトとニップを形成するローラと、前記ベルトを前記ローラとの間に挟む支持部材と、前記ベルトに電流を誘導するために磁界を発生するコイルと、前記ベルトのループの中で、前記磁界によって誘導される電流を用いて発熱する補助発熱部材と、前記ベルトを挟んで前記補助発熱部材と対向し、前記ベルトの外周面の温度を検知する温度検知素子と、を備える定着装置に関する。  
【発明の効果】
【０００５】
以上に詳述したように、本発明によれば、サーモスタットとベルトとの隙間を安定に維持できる定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】画像形成装置の斜視図である。
【図２】補助発熱部材の他の例を示す図である。
【図３】第２の実施の形態における補助発熱部材の構成を示す断面図である。
【図４】第３の実施の形態における補助発熱部材の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態における定着装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、第１の実施の形態による定着装置は、ベルト１、ニップ形成部材（支持部材）２、ローラ３、コイル４、温度検知素子５、補助発熱部材６およびサーモスタット７を備えている。
【０００８】
ベルト１は、無端形状のベルトである。
ベルト１は、多層で構成され、少なくとも定着処理の対象となるシートと接触する側から、「離型層」と「発熱層」とが積層されている。もちろん、「離型層」と「発熱層」の間に「弾性層」を設けることもできることは言うまでもない。
ここでは、離型層として例えばＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）を採用し、発熱層として例えばＮｉを採用している。もちろん、発熱層として、非磁性金属（ステンレス、銀、銅、アルミ等）を用いることもできる。
【０００９】
ニップ形成部材２は、ベルト１の内側に配置される。
ニップ形成部材２は、例えば、耐熱性のシリコンスポンジやシリコンゴムから形成される。また、第１の実施の形態では、ニップ形成部材２として、回転中心軸２ｐを中心として回転するローラ形状を採用しているが、回転しない固定部材とすることもできる。
ローラ３は、ニップ形成部材２と協働してベルト１を挟んでニップを形成する。
コイル４は、誘導加熱によりベルト１を加熱する。
【００１０】
サーモスタット７は、ベルト１を挟んで補助発熱部材の一部と対向配置され、ベルト１の外周面の温度を非接触で検知する。
【００１１】
サーモスタット７としては、ベルト１の表面に摩擦負荷をあたえないように、例えば、サーモパイル方式の非接触タイプの温度検知素子や、非接触タイプのサーミスタ等を採用することができる。サーモスタット７は、少なくとも一部がベルト１の上方に位置するように配置されている。
【００１２】
温度検知素子５は、ベルト１の側方に配置されている。第１の実施の形態では、ニップ形成部材２とローラ３とは水平に配列されている。これにより、定着装置としての高さ方向のサイズを大きくすることなく、且つ温度検知素子５に過剰に熱が加わることを回避しつつ、温度検知素子５によるベルト１表面の温度検知を行うことができる。
補助発熱部材６は、ベルト１の内側に配置される。補助発熱部材６は、導電性材料を有しており、コイル４の誘導加熱（Induction Heating）によりジュール熱を発生する。
また、補助発熱部材６は、ベルト１の内周面に沿って円弧状に形成され、ベルト１の周方向における少なくとも一方の端部（こここでは上端）がコイル４と対向しない非対向領域Ａ２まで延びている。
【００１３】
サーモスタット７は、ベルト１を挟んで非対向領域Ａ２における補助発熱部材６と対向配置される。このように、温度検知対象となる対象物との距離を正確に維持する必要のある非接触式のサーモスタット７を採用する場合においても、サーモスタット７により温度検知する領域の裏側を補助発熱部材６によりガイドする構成とすることにより、ベルト１のサーモスタット７に面する部分におけるバタつきやうねりを抑制することができ、結果としてサーモスタット７の性能を安定的に発揮させることができる。
【００１４】
また、サーモスタット７を、補助発熱部材６におけるコイル４と対向しない非対向領域Ａ２（コイル４による加熱対象領域Ａ１から外れた領域）と対向させることにより、サーモスタット７がコイル４からの磁束の影響を受ける可能性を低減させることができる。また、非対向領域Ａ２は加熱対象領域Ａ１とつながっているため、加熱対象領域Ａ１において異常過熱等の現象が発生した場合に、非対向領域Ａ２に加熱対象領域Ａ１から伝わる熱によって、加熱対象領域Ａ１における異常過熱をサーモスタット７を用いて検知することができる。
【００１５】
また、補助発熱部材６の非対向領域Ａ２は、補助発熱部材６の上端側に設けられている。
熱が上方へと移動する特性を考慮すると、より正確な温度検知を実現するためには、サーモスタットをベルトに対してできるだけ上方に配置することが好ましい。したがって、周方向において「補助発熱部材６をコイル４に対向しない位置まで突出させる方向」を上方としている。
さらに、第１の実施の形態では、回転軸３ｐと平行な方向において、少なくともいずれか一方の方向に補助加熱部材６をコイル４よりも突出させている。サーモスタット７は、回転軸３ｐと平行な方向においてコイル４よりも突出させている非対向領域Ａ２の部分と、対向するように配置されている。
【００１６】
ベルト１の発熱層（導電層）は誘導加熱による急速な温度立上げを可能にするために、低熱容量化（薄層化）を図っている。
したがって、コイル４にて発生する磁界は、ベルト１の発熱層を透過し、補助発熱部材６の発熱層６ｂ（詳細は後述）にまで到達する。これにより、ベルト１および補助発熱部材６にてジュール熱が発生し、ベルト１が加熱される。
また、サーモスタット７を第１の実施の形態に示すような配置することにより、ベルトの内側に接触式のサーモスタット等を配置する構成に比べて大幅な装置の小型化を図ることができる。また、非接触でベルト１の表面の温度検知を行うため、ベルト１の外周面を傷つけることがない。
【００１７】
なお、非対向領域Ａ２は、回転軸３ｐと平行な方向において補助断熱部材６の幅と同じ範囲に設ける必要はなく、少なくともサーモスタット７と対向する位置にのみ設けられていればよい（図２を参照）。
これにより、補助発熱部材を形成する際の材料の歩留まり性を向上させることができ、低コスト化に寄与することができる。  このように、第１の実施の形態によれば、ベルト１の外周面とサーモスタット７との隙間の安定的な維持が容易となる。また、補助発熱部材６の異常発熱の検知も可能となる。
【００１８】
（第２の実施の形態）
続いて、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の変形例である。したがって、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は省略する。
第２の実施の形態では、高速な温度立ち上げを可能とするために、薄層化されているベルトにおける温度ムラ（光沢ムラ）の影響を低減するための構成が付加されている。
【００１９】
第２の実施の形態における補助発熱部材６’は、図３に示すような構造となっている。
補助発熱部材６’は、ベルト１の内面側からニップ形成部材２に向かって、離型層６ａ、発熱層６ｂ、均熱層６ｃ、輻射防止層６ｄの順に積層された多層構造となっている。
離型層６ａは、ベルト１と補助発熱部材６とが接触する際に、コイル４との隙間およびサーモスタット７との隙間を維持するため、摩擦係数が低く耐熱性の高い材料から形成されている。
発熱層６ｂは、誘導加熱できる金属層から形成されている。なお、発熱層６ｂが異常発熱することの無いように、発熱層６ｂとして、例えば、キュリー点が２３０℃前後の整磁金属を採用してもよい。
【００２０】
均熱層６ｃは、回転軸３ｐに平行な方向におけるサイズが小さいシート（Ｂ５用紙等の小サイズのシート）の通過により、ベルトの回転軸３ｐ方向における温度ばらつきが発生することを防止するために配置されている。均熱層６ｃとしては、例えば、銅やアルミ等の熱伝導性の高い材料を採用することができる。また、均熱層６ｃとして、ヒートパイプ等の機能性材料を採用することもできる。
【００２１】
ローラ３の回転軸３ｐ方向における均熱層６ｃの幅は、ローラ３の回転軸３ｐ方向におけるコイル４の幅よりも狭く、ローラ３の回転軸３ｐ方向におけるローラ３により搬送する最大サイズのシートの幅よりも広い。
【００２２】
均熱層６ｃの幅が広過ぎると、発熱層６ｂで発生した熱が均熱層６ｃによって大幅に奪われてしまうため、定着対象となるシートの定着処理に必要十分な幅となるように設定されている。
また、ローラ３の回転軸３ｐ方向における発熱層６ｂの幅は、ローラ３の回転軸３ｐ方向におけるコイル４の幅よりも広い。また、ローラ３の回転軸３ｐ方向における発熱層６ｂの幅は、ベルト１の、回転軸３ｐ方向における、定着処理時に所定の定着温度に到達する領域の幅よりも広くすることもできる。  なお、ここでは、離型層６ａ、発熱層６ｂ、均熱層６ｃ、輻射防止層６ｄの順に積層された多層構造である例を示したが、離型層６ａ、均熱層６ｃ、発熱層６ｂ、輻射防止層６ｄの順に積層された多層構造とすることもできることは言うまでもない。
このように、第２の実施の形態によれば、補助発熱部材６における温度ムラの発生を抑制することができ、ひいてはベルト周期の温度ムラによる画質低下（光沢ムラ）を防ぐことができる。
【００２３】
（第３の実施の形態）
続いて、第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、上述した第１および第２の実施の形態の変形例である。したがって、第１および第２の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は省略する。
【００２４】
図４は、第３の実施の形態における補助発熱部材６”の概略構成を示す断面図である。
図４に示すように、第３の実施の形態における補助発熱部材６”は、輻射防止層６ｄが、均熱層６ｃ’を保護する目的に加えて、補助発熱部材６”からニップ形成部材２側に熱が放射されることを防止する構成となっている。
【００２５】
輻射防止層６ｄ’は、発熱層６ｂおよび均熱層６ｃ’の内いずれかニップ形成部材２に近い側の層（ここでは均熱層６ｃ’）よりも熱伝導率が低い。
これにより、発熱層６ｂにて発生する熱が、ニップ形成部材２側に逃げてしまうことを防止することができ、結果として発熱層６ｂにて発生する熱を効率的にベルト１側に伝達することができる。
【００２６】
また、輻射防止層６ｄ’のベルト側の面６ｄ'ａは、発熱層６ｂおよび均熱層６ｃの内いずれかニップ形成部材２に近い側の層（ここでは均熱層６ｃ）のニップ形成部材２側の面６ｃ’ａよりも明度が高い色である。例えば、面６ｄ'ａを白色とし、面６ｃ’ａを黒色とすることができる。  これにより、補助発熱部材６における発熱層６ｂにて発生する熱が、ニップ形成部材２側に移動してしまうことを抑制することができ、ベルト１を効率的に加熱することができる。
なお、上述した第１〜第３の実施の形態に示した技術は、それぞれ個別に採用するだけでなく、互いに任意に組合せて採用可能であることは言うまでもない。
以上に詳述したように、この明細書に記載の技術によれば、誘導加熱されるベルトと、当該ベルト表面の温度を検知する非接触式のサーモスタットとの隙間を安定的に維持する技術を提供することができる。
【００２７】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００２８】
１  ベルト、２  支持部材、３  ローラ、４  コイル、５  温度検知素子、６  補助発熱部材、６ｄ  輻射防止層、６ａ  離型層、６ｂ  発熱層、６ｃ  均熱層、７  サーモスタット。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００７−１９９１５１号公報
【図１】
2011070201.tif 000003
【図２】
2011070201.tif 000004
【図３】
2011070201.tif 000005
【図４】
2011070201.tif 000006