(57)【要約】【課題】接触式の温度検出装置によって、被測定体の温度を正確に測定することであり、特に、未定着トナー像を担持した記録媒体に押圧される定着部材の温度を正確に測定し、適切な定着温度を維持する。【解決手段】温度検出装置２６に備えられた温度センサ３１が、弾性的に湾曲した弾性支持部３２ａの弾性反発力で加熱回転体２１の内周面に押圧されている。このとき、弾性支持部３２ａに連続する屈曲部３２ｂが拘束部材３３によって拘束されているため、温度センサ３１は加熱回転体２１に小さい接触圧で当接される。そして、屈曲部３２ｂが軸線方向に移動可能となっているため、温度センサ３１は弾性支持部３２ａの弾性反発力で進退可能となり、加熱回転体２１の変位に対して追従する。したがって、柔軟なベルト状部材である加熱回転体２１を過度に変形させることなく温度を正確に検出し、電磁誘導加熱装置２２によって加熱回転体２１を所望の温度に加熱できる。【選択図】　　　　図２
2004037412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体に接触して該測定体の温度を検出する温度センサと、
板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、
前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、
前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、
前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって被測定体に圧接されるように該弾性支持部が支持されていることを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】
前記被測定体は、周方向に周回駆動される無端状ベルトであり、
該無端状ベルトの周回方向における上流側に前記弾性支持部の固定された端部があり、該弾性支持部の屈曲部が設けられた部分が下流側となるように配置され、
前記温度センサが、前記無端状ベルトの周面に当接されていることを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記温度センサは、前記無端状ベルトの内周面に当接されており、
前記弾性支持部が湾曲する曲率は、前記温度センサが当接される位置付近における前記無端状ベルトの曲率より大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記屈曲部は、前記弾性支持部と前記屈曲部とのなす角度が９０°以上で１８０°以下となるように、前記弾性支持部と連続する板バネを折り曲げて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項５】
前記屈曲部は、該屈曲部の軸線方向に変位して前記拘束部における拘束から脱落するのを抑止する係止部を有することを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項６】
周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱装置と、
前記ベルトが押圧される加圧部材と、
前記ベルトの温度を検出する温度検出装置とを有し、
前記温度検出装置の出力に基づき、前記ベルトが所定温度となるように前記加熱装置を制御するとともに、前記ベルトと前記加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟み込んでトナー像を加熱融着する定着装置であって、
前記温度検出装置は、
前記ベルトに接触するように支持された温度センサと、
板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、
前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、
前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、
前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記ベルトに圧接されていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記無端状のベルトは、無張力状態で支持されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
像担持体上に形成された帯電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、
形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、
前記トナー像を担持した記録媒体に押圧される定着部材と、
前記定着部材を所定温度に加熱する加熱装置と、
前記定着部材の温度を検出する温度検出装置と、を有し、
前記温度検出装置は、
前記定着部材に接触して該定着部材の温度を検出する温度センサと、
板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、
前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、
前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、
前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記定着部材に圧接されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
像担持体上に形成された帯電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、
形成された前記トナー像が一旦転写される中間転写体と、
前記中間転写体を所定温度に加熱する加熱装置と、
前記中間転写体の温度を検出する温度検出装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着部と、を有し、
前記温度検出装置は、
前記中間転写体に接触して該中間転写体の温度を検出する温度センサと、
板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、
前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、
前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、
前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記定着部材に圧接されている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】
本発明は、被測定体に接触して該被測定体の温度を検出する温度検出装置、及びこの温度検出装置を備え、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱溶融し、記録媒体に定着させる定着装置、及びこの温度検出装置を備えたプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録媒体上に静電的に転写した後、加熱部材と加圧部材との間に記録媒体を挟み込んで、トナー像を加熱して記録媒体に圧着する方法が広く採用されている。また、トナー像を中間転写体に一次転写した後、中間転写体上でトナー像を加熱し、このトナー像を記録媒体に圧着して、二次転写と定着とを同時に行う画像形成装置も知られている。
【０００３】
上記加熱部材又は中間転写体を加熱する手段として、特開平１０−２５４２６３号公報、特開平１０−３０１４１５号公報、特開平１１−３５２８０４号公報等には、加熱部材又は中間転写体に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって導電性層を発熱させるものが記載されている。電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層と対向するように配置し、導電性層を貫通する磁束を発生させることにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、加熱部材又は中間転写体を直接加熱することができ、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができる。このため、装置の起動時や待機状態から復帰する時に、効率良くウォーミングアップを行うことができ、消費電力を低減することができる。
【０００４】
一方、トナー像を適切な温度で加熱して良好な定着を行なうために、加熱部材又は中間転写体の温度を測定して、所定の温度に維持する必要がある。温度測定の手段としては、一般に、被測定体に接触させて温度を測定する、サーミスタや熱電対等の温度センサが用いられる。
特開平９−２９２７９０号公報に記載の定着装置は、図９に示すように、無張架の状態で支持されたフィルム部材２０１と、フィルム部材２０１の内周面に近接して配置されたフィルムガイド部材２０２と、フィルム部材２０１に圧接された加圧ロール２０３と、フィルム部材２０１及び加圧ロール２０３のそれぞれの内側に配置され、これらを加熱する第１の電磁誘導加熱装置２０４及び第２の電磁誘導加熱装置２０５とを備えている。また、フィルム部材２０１の内周面に接触するようにフィルムガイド部材２０２に固定された第１のサーミスタ２０６と、加圧ロール２０３の表面に接触するように配置された第２のサーミスタ２０７とを備えている。そして、第１のサーミスタ２０６及び第２のサーミスタ２０７によって、フィルム部材２０１及び加圧ロール２０３の温度を測定し、この測定値に基づいて誘導加熱用インバータを制御し、インバータが生成する高周波電流を第１の電磁誘導加熱装置２０４及び第２の電磁誘導加熱装置２０５へ供給し、フィルム部材２０１が目標温度となるように動作させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記定着装置で用いられている接触式の温度センサには次のような問題点がある。
上記フィルム部材２０１は、無張架の状態で支持されているため、静止時と周回駆動時とで該フィルム部材２０１の周面の形状が変化する。このため、フィルム部材２０１の静止時に該フィルム部材２０１の内周面に第１のサーミスタ２０６を接触させても、周回駆動にともなって該フィルム部材２０１の周面の形状が変化すると、フィルム部材２０１と第１のサーミスタ２０６とが離間してしまう。そして、フィルム部材２０１の温度を正確に測定するのが困難となってしまう。また、加圧ロール２０３の周回駆動にともなって、第２のサーミスタ２０７が加圧ロール２０３の表面に摺擦され、加圧ロール２０３を傷付けてしまうおそれがある。
【０００６】
一方、被測定体に非接触の状態で温度を測定する、赤外線等を利用した温度センサを用いることによって、周回中のフィルム部材の温度を正確に測定したり、被測定体の表面を傷付けることなく温度を測定できる。しかし、このような非接触式の温度センサはコストが非常に高い。
【０００７】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触式の温度検出装置によって、被測定体の温度を正確に測定することであり、特に、未定着トナー像を担持した記録媒体に押圧される定着部材の温度を正確に測定し、適切な定着温度を維持することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、　被測定体に接触して該測定体の温度を検出する温度センサと、　板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、　前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、　前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、　前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって被測定体に圧接されるように該弾性支持部が支持されていることを特徴とする温度検出装置を提供する。
【０００９】
上記温度検出装置では、屈曲部がその軸線と直角方向に拘束されることにより、温度センサに被測定体の接触圧が作用しない状態でも、図７に仮想線で示すように、弾性支持部１０１が湾曲した状態となっている。そして、温度センサ１０２に被測定体との接触圧Ａが作用すると、弾性支持部１０１の非拘束の端部１０１ａが屈曲部１０３の軸線方向に弾性的に後退する（図７に実線で示す状態）。
したがって、所定の接触圧で温度センサ１０２と被測定体とが圧接されていると、被測定体が進退移動した場合に弾性支持部１０１の弾性変形によって温度センサ１０２が進退移動に追従し、常に接触状態が維持され、安定して正確な温度検知が行なわれる。
【００１０】
また、屈曲部１０３が拘束されていることにより、弾性支持部１０１を所定の曲率で湾曲させたときの、温度センサ１０２と被測定体との接触圧が小さくなる。つまり、図８に示すように、直線状の板バネからなる弾性支持部１１１を、温度センサ１１２と被測定体との接触圧Ｂによって同じ曲率に湾曲させたときと比べると、屈曲部１０３の拘束によって接触圧Ａが小さくなる。これにより、温度センサ１０２が被測定体に強く押し付けられて、移動する被測定体との摺動を阻害したり、被測定体に過度の変形が生じるのを防止することができる。
なお、図８中に符号Ｃで示すように、弾性支持部１１１を形成する板バネにあらかじめ曲げ加工を施しておくことによって、被測定体と温度センサとの接触圧を低減することもできる。しかし、薄い板バネを所定の曲率となるように塑性変形を生じさせることは難しく、製品化したときの形状にばらつきが生じ易い。このため、図８中の符号Ｃで示す形状に板バネを曲げ加工して用いる構造は、多数生産を行なう製品には採用することができない。
【００１１】
請求項２に係る発明は、　請求項１に記載の温度検出装置において、前記被測定体は、周方向に周回駆動される無端状ベルトであり、　該無端状ベルトの周回方向における上流側に前記弾性支持部の固定された端部があり、該弾性支持部の屈曲部が設けられた部分が下流側となるように配置され、　前記温度センサが、前記無端状ベルトの周面に当接されているものとする。
【００１２】
この温度検出装置では、周回駆動される無端状ベルトの上流側から弾性支持部が徐々に接近し、後退可能な端部に取り付けられた温度センサが接触する。したがって、温度センサと無端状ベルトとの間に多少の摩擦があっても、無端状ベルトは温度センサに対して円滑に摺動し、周回移動する。また、温度センサと無端状ベルトとの間の接触圧は小さくなっており、柔軟なベルトに生じる変形を小さく抑えることができる。特に、無端状ベルトが無張力状態又は張力が小さい状態では、ベルトは変形し易くなるが、接触圧が小さくなるので過度の変形が生じるのを防止することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、　請求項２に記載の温度検出装置において、前記温度センサは、前記無端状ベルトの内周面に当接されており、　前記弾性支持部が湾曲する曲率は、前記温度センサが当接される位置付近における前記無端状ベルトの曲率より大きくなっているものとする。
【００１４】
上記温度検出装置は、弾性支持部の曲率が無端状ベルトの曲率より大きいため、無端状ベルトの内側の限られた空間内で、該無端状ベルトの内周面に密着するように圧接される。そして、周回移動する無端状ベルトが揺れても、温度センサは該弾性支持部の弾性反発力によって追従する。このため、温度センサは無端状ベルトの周回駆動時に、該無端状ベルトに接触した状態で維持され、無端状ベルトの温度を安定して正確に測定することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、　請求項１に記載の温度検出装置において、前記屈曲部は、前記弾性支持部と前記屈曲部とのなす角度が９０°以上で１８０°以下となるように、前記弾性支持部と連続する板バネを折り曲げて形成されているものとする。
【００１６】
上記弾性支持部と屈曲部とは、９０°〜１８０°で連続しており、温度センサに被測定体との接触圧が作用したときに、屈曲部は大きな変形を生じることなくその軸線方向に移動し、温度センサが無端状ベルトの進退に追従する。また、屈曲部は弾性支持部と連続する板バネで形成されており、弾性支持部と屈曲部とを小さい工数で容易に製作することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、　請求項１に記載の温度検出装置において、前記屈曲部は、該屈曲部の軸線方向に変位して前記拘束部における拘束から脱落するのを抑止する係止部を有するものとする。
【００１８】
上記温度検出装置では、弾性支持部の弾性反発力によって屈曲部が拘束部における拘束から脱落する方向に移動するのを防ぐことができる。つまり、温度センサに接触圧が作用しないときには、屈曲部をその軸線に沿って弾性支持部との接合されている方向へ引き出す力が作用するが、係止部によって拘束部から抜け出すのが抑えられ、弾性支持部の湾曲した形態が維持される。
【００１９】
請求項６に係る発明は、　周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
前記ベルトを加熱する加熱装置と、　前記ベルトが押圧される加圧部材と、
前記ベルトの温度を検出する温度検出装置とを有し、　前記温度検出装置の出力に基づき、前記ベルトが所定温度となるように前記加熱装置を制御するとともに、前記ベルトと前記加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟み込んでトナー像を加熱融着する定着装置であって、　前記温度検出装置は、
前記ベルトに接触するように支持された温度センサと、　板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、　前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、　前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記ベルトに圧接されていることを特徴とする定着装置を提供する。
【００２０】
上記定着装置では、温度センサが無端状のベルトの内周面に小さな接触圧で当接されているので、この温度センサが無端状のベルトの周回移動を阻害したり、傷付けることがなく、無端状のベルトは円滑に駆動される。また、柔軟な無端状のベルトを過度に変形させることもない。さらに、温度センサが取り付けられた弾性支持部は湾曲した形状に拘束されているが、無端状のベルトに対して弾性的に押し付けられており、ベルトの変位に対して進退方向に追従し、温度センサがベルトに接触した状態に維持される。
【００２１】
請求項７に係る発明は、　請求項６に記載の定着装置において、前記無端状のベルトは、無張力状態で支持されているものとする。
【００２２】
上記無端状のベルトは無張架であるため周回駆動中に該ベルトの周面の形状が変化し易くなっているが、上記温度センサはこのベルトの周面の変位に追従して、該ベルトの周面に接触したまま屈曲部の軸線方向に移動する。このため、ベルトが周回駆動中に形状変化を生じても、温度センサを接触させ、正確に温度を測定することができる。また、屈曲部によって弾性支持部の弾性反発力が抑制されているため、温度センサがベルトに強く圧接されて、該ベルトに突出した膨らみが生じるのを防ぐことができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、　像担持体上に形成された帯電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、　形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、　前記トナー像を担持した記録媒体に押圧される定着部材と、　前記定着部材を所定温度に加熱する加熱装置と、
前記定着部材の温度を検出する温度検出装置と、を有し、　前記温度検出装置は、　前記定着部材に接触して該定着部材の温度を検出する温度センサと、　板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、　前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、　前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、　　前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記定着部材に圧接されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２４】
上記画像形成装置では、温度検出装置の弾性支持部が湾曲した状態に拘束され、小さな接触圧で定着部材に当接されている。これにより、接触圧は小さく維持されるが、定着部材の変位に対して弾性支持部の反発力で追従することができ、温度センサが定着部材に接触した状態が保たれる。このため、温度センサが定着部材の温度を正確に測定することができ、この定着部材をトナー像を担持した記録媒体に押圧し、適切な温度でトナー像を記録媒体に溶融・圧着することができる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、　像担持体上に形成された帯電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、　形成された前記トナー像が一旦転写される中間転写体と、　前記中間転写体を所定温度に加熱する加熱装置と、　前記中間転写体の温度を検出する温度検出装置と、　前記トナー像を記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着部と、を有し、　前記温度検出装置は、　前記中間転写体に接触して該中間転写体の温度を検出する温度センサと、　板バネからなり、一端が固定支持され、他端付近に前記温度センサが取りつけられた弾性支持部と、　前記弾性支持部の前記温度センサが取りつけられた端部付近の、該温度センサが取りつけられた面と反対側に、所定の角度を付けて連続する屈曲部と、　前記弾性支持部が湾曲した状態となるように、前記屈曲部をその軸線方向と直角方向には拘束し、軸線方向には移動可能に保持する拘束部とを有し、　前記温度センサが前記弾性支持部の弾性反発力によって前記定着部材に圧接されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２６】
上記画像形成装置では、中間転写体が進行方向と直角の方向に変位するような場合に、温度センサが中間転写体に良好に接触している状態が維持され、中間転写体の温度を正確に測定することができる。したがって、該中間転写体を加熱装置によって適切に加熱することができる。そして、この中間転写体上でトナー像を加熱して、記録媒体に転写と定着とを同時に行い、特にカラー画像を形成する場合には、色ずれの少ない画像を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項８に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図であり、この画像形成装置に、請求項６又は請求項７に係る発明の一実施形態であって、図２に示す定着装置が用いられている。そして、この定着装置には、請求項１から請求項５までに記載の温度検出装置が用いられている。
図１に示す画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像ユニット４と、感光体ドラム１と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体５と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置７とを備えている。
【００２８】
また、上記中間転写体５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体５に一次転写させる転写帯電器８と、２つの支持ロール９ａ、９ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール１０とが配置されており、これらによって中間転写体５が周回可能に張架されている。該転写対向ロール１０と中間転写体５を介して対向する位置には、中間転写体上のトナー像を記録紙に転写する転写ロール１１が配設されており、該転写対向ロール１０と転写ロール１１との圧接部に、用紙トレイ（図示しない）から記録紙が送り込まれる。圧接部の下流側には、記録紙上のトナー像を加熱溶融して記録紙に圧着する定着装置１２と、中間転写体５に沿って、中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１３とが設けられている。
【００２９】
上記感光体ドラム１は、ドラム表面にＳｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、Ｃｄｓ等の各種無機感光材料、有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を有するものを用いることができる。
【００３０】
上記帯電装置２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ロールと感光体ドラム１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電するものである。
【００３１】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向にスキャンするものである。これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００３２】
上記現像ユニット４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容した４台の現像器が回転可能に支持されており、順次各現像器が感光体ドラム１と近接・対向して、各色に対応した潜像に、トナーを転移して可視像を形成するものである。
【００３３】
ベルト状の上記中間転写体５は、ベース層と表面層との２層構造となっており、ベース層には、耐熱性、強度、表面平滑性を考慮してポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属を用い、表面層には、耐熱性およびトナーとの離型性の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いている。
【００３４】
上記転写帯電器８は、感光体ドラム１上のトナー像が、効率良く中間転写体５へ転移するように、電圧を印加することによって中間転写体５の裏面に電荷を付与するものである。
【００３５】
上記転写ロール１１は、導電性もしくは半導電性のロール状部材からなり、転写対向ロール１０との間に電圧を印加することによって、中間転写体上のトナー像を記録紙に一括転写する。
【００３６】
次に、上記定着装置１２が有する構成の詳細について、図２に基づいて説明する。
この定着装置１２は、無端ベルト状の加熱回転体２１と、該加熱回転体２１の周面と対向する位置に支持された電磁誘導加熱装置２２と、加熱回転体２１に圧接される加圧ロール２３と、加熱回転体２１の内周面に支持され、加圧ロール２３との間に加熱回転体２１を挟み込む加圧部材２４と、加圧ロール２３と加圧部材２４との圧接部の下流側近傍に支持された剥離部材２５とを有している。また、加圧ロール２３と加圧部材２４との圧接部の上流側近傍に加熱回転体２１の内周面の温度を測定する温度検出装置２６が設けられ、加熱回転体２１の外周面付近には周回速度センサ２７が設けられている。
【００３７】
上記加熱回転体２１は、ベルト状の導電性層２１ａを基層として、その上に弾性層２１ｂと、表面離型層２１ｂとが積層されている。導電性層２１ａは、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれら主体の合金や非磁性ステンレス、アルミニウム、銅などの非磁性金属、またはこれら主体の合金を、厚さ５μｍ〜５０μｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。弾性層２１ｂは、記録紙上のトナー像に加熱回転体２１の表面を密着させるものであり、耐熱性を有し、熱伝導率の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等が用いられ、厚さ１０μｍ〜５００μｍ、硬度６００（ＪＩＳ−ＫＡ型試験機）以下とするのが望ましい。表面離型層２１ｃは、厚さ１μｍ〜１００μｍの、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等の離型性及び耐熱性の高いものを用いることができる。また、加熱回転体２１の最表層である表面離型層２１ｃには、周回速度センサ２７によって加熱回転体の周回速度を検知するため、該周回速度センサ２７から照射された光を反射する単数又は複数の反射体が設けられている。
なお、この加熱回転体２１は、ポリイミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高いシート状部材を基層とし、その上に導電性層、さらにその上に弾性層、表面離型層を積層したものでもよい。
【００３８】
上記加圧ロール２３は、金属製の円筒状芯金２３ａを芯材とし、該芯金２３ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層２３ｂを備えている。この加圧ロール２３は、駆動モータ（図示しない）によって回転駆動され、これにともなって加熱回転体２１が従動回転する。
【００３９】
上記電磁誘導加熱装置２２は、加熱回転体２１の外周面に沿って、この外周面とのギャップが１〜３ｍｍとなるよう配置されており、加熱回転体２１の導電性層を発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置２２は、台座２２ａに支持されたフェライト等からなる磁性体コア２２ｂと、この磁性体コア２２ｂの周囲に巻き回された励磁コイル２２ｃと、この励磁コイル２２ｃに交流電流を供給する励磁回路２２ｄとで主要部が構成されている。台座２２ａは、非磁性で耐熱性を有するものであり、ポリカーボネイト、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス又は液晶ポリマー等が用いられる。磁性体コア２２ｂは、単一のコアブロック、あるいは複数のコアブロックを連続で配設する。
【００４０】
上記加圧部材２４は、加圧ロール２３の周面に沿った形に湾曲した弾性部材２４ｂと、該弾性部材２４ｂよりもプロセス下流側に突出部を有する圧力付与部材２４ｃと、加熱回転体２１の幅方向における両端部には、内周面に沿って配置されているベルト走行ガイド（図示しない）とが、金属性あるいは耐熱性樹脂等のホルダー２４ａによって支持されている。
【００４１】
上記金属性のホルダー２４ａの、電磁誘導加熱装置２２と対向する部分には、加熱回転体２１の導電性層２１ａを通過した磁束を集める磁性体２４ｆと、該磁性体２４ｆ上に、加熱回転体の内周面に沿って該加熱回転体のガイドをするガイドパッド２４ｇとが設けられている。磁性体２４ｆは、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等の磁性材料からなり、ガイドパッド２４ｇは、加熱回転体２１からの熱移動が生じにくい熱伝導率の低い材料を用いる。
【００４２】
上記弾性部材２４ｂは、加圧ロール２３に圧接されており、加圧ロール２３の周面に倣って凹型であるため、加熱回転体２１を介して加圧ロール２３との間に十分な圧接幅を得ることができる。また、弾性部材２４ｂの表面には低摩擦層２４ｅが設けられており、加熱回転体２１の内周面との摩擦を低減できる。
【００４３】
上記圧力付与部材２４ｃは、加圧ロール２３が有する弾性体層２３ｂより硬質の材料からなり、該圧力付与部材２４ｃと加圧ロール２３との圧接部では、該加圧ロール２３の弾性体層２３ｂにひずみが生じる。ひずみが生じた部分では、加熱回転体２１と加圧ロール２３との間に挟み込まれた記録紙Ｐの移動速度と、加熱回転体２１の周回速度とに差が生じ、記録紙Ｐと加熱回転体２１との付着力が低下し、記録紙Ｐが剥離され易くなる。
【００４４】
なお、上記ベルト走行ガイドは、加熱回転体２１の内周面と摺擦するため摩擦係数が低く、なおかつ、加熱回転体２１からの熱移動量を低減するために熱伝導率の低い材料からなるものが望ましい。
【００４５】
上記剥離部材２５は、一端が固定支持された支持部材２５ａと、これに支持されている剥離シート２５ｂとからなり、剥離シート２５ｂの先端が加熱回転体２１に近接又は接触するように配置されている。これにより、圧接部を通過した記録紙Ｐと加熱回転体２１との間に剥離シート２５ｂが入り込み、記録紙Ｐを加熱回転体２１から剥離する。
【００４６】
上記温度検出装置２６は、加熱回転体２１に接触して該加熱回転体２１の温度を検出する温度センサ３１と、温度センサ３１を支持し、該温度センサ３１を加熱回転体２１の内周面に圧接する支持部材３２と、支持部材３２の一部が湾曲した状態となるように該支持部材３２を拘束する拘束部材３３とで構成されている。そして、温度センサ３１の検出値によって、励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃへの電力供給量が制御され、加熱回転体２１の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。
【００４７】
上記温度センサ３１は、被測定体に接触した状態で温度を測定するものであり、ゼーベック効果を利用した熱電対や、抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等が用いられる。これらの接触式の温度センサは安価であるため、装置のコストを低減できる。
【００４８】
上記支持部材３２は、加熱回転体２１の曲率より大きい曲率で弾性的に湾曲した状態となるように支持された弾性支持部３２ａと、該弾性支持部３２ａと連続し、約９０℃に折り曲げられた屈曲部３２ｂと、該屈曲部３２ｂの先端を折り曲げた係止部３２ｃとを有している。上記弾性支持部３２ａの一端は拘束部材３３に固定され、他端に取り付けられた温度センサ３１が湾曲した弾性支持部３２ａの弾性反発力で加熱回転体２１の内周面に押圧されている。この支持部材３２は、１枚の板バネを折り曲げて弾性支持部３２ａと、屈曲部３２ｂと、係止部３２ｃとを形成したものであってもよいし、弾性支持部３２ａとなる板バネに他の部材を接合して屈曲部３２ｂ及び係止部３２ｃを形成してもよい。板バネは、バネ定数ｋが０．０１Ｎ／ｍｍ以上、１Ｎ／ｍｍ以下であり、厚みが０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下、幅が０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であるものが望ましい。
【００４９】
上記拘束部材３３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂からなる板状部材又はブロック状部材であって、加圧部材２４に固定され、ガイド３３ａとなる孔又はスリットが設けられている。ガイド３３ａには支持部材３２の屈曲部３２ｂが挿通され、屈曲部をその軸線方向と直角方向に拘束し、軸線方向には移動可能となるように案内するものとなっている。
【００５０】
上記屈曲部３２ｂの拘束により、弾性支持部３２ａには湾曲するような変形が生じ、湾曲面の外側に取り付けられた温度センサ３１が加熱回転体２１に圧接されるときの接触圧を小さくすることができる。そして、屈曲部３２ｂが軸線方向に移動可能となっていることにより、温度センサ３１は弾性支持部３２ａの弾性反発力で進退可能となり、加熱回転体２１の変位に対して追従するものとなっている。また、弾性支持部３２ａの反発力によって屈曲部３２ｂがガイド３３ａから脱落する方向に移動したときには、係止部３２ｃが拘束部材３３に係止され、屈曲部３２ｂのガイド３３ａからの脱落を抑止するものとなっている。
【００５１】
上記周回速度センサ２７は、加熱回転体２１の周面に向けて光照射を行い、該加熱回転体２１の周面に設けられた反射体による反射光を検知する。そして、加熱回転体の周長、あるいは反射体が複数設けられている場合は該反射体間の距離と、最初の反射光を検知してから次の反射光を検知するまでの時間とから、加熱回転体２１の周回速度を検出するものである。
【００５２】
なお、上記画像形成装置で用いられるトナーは、イエロー、マゼンタ、シアン又はブラックの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料によって形成することができる。
【００５３】
次に、上記画像形成装置及び定着装置１２の動作について説明する。
まず、感光体ドラム１の表面が帯電装置２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３から像光が照射されて感光体ドラム１の表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１の回転により現像ユニット４の１つの現像器４ａと対向する位置に移動し、現像器４ａから１色目のトナーが転移され、トナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム１の周回移動により中間転写体５との対向位置に搬送され、中間転写体上に静電的に一次転写される。
【００５４】
一方、一次転写後に感光体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置７により除去され、感光体ドラム１の表面は除電露光装置８により電位的に初期化され、再び帯電装置２との対向位置に移動する。
以後、現像ユニット４の３つの現像器４ｂ、４ｃ、４ｄが順次感光体ドラム１と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー像が順次形成され、中間転写体５上に重ねて転写される。
【００５５】
中間転写体上に重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写体５の周回移動により、転写ロール１１と転写対向ロール１０との対向位置に搬送され、用紙トレイから送り込まれた記録紙Ｐに当接される。転写ロール１１と中間転写体５との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー像Ｔは記録紙上に二次転写される。
【００５６】
未定着のトナー像Ｔを担持した記録紙Ｐは定着装置１２へ搬送され、定着装置１２の有する加熱回転体２１と加圧ロール２３との間に送り込まれる。そして、記録紙Ｐは、電磁誘導加熱装置２２によって所定の温度に加熱された加熱回転体２１と、加圧ロール２３とによって加熱押圧され、トナー像Ｔは記録紙Ｐに溶融圧着される。記録紙Ｐは、加圧ロール２３の弾性層２３ｂが圧力付与部材２４ｃによって変形している部分で、加熱回転体２１から剥離され易い状態となり、さらに、剥離部材２５によって加熱回転体２１から剥離される。
【００５７】
上記定着装置１２では、加圧ロール２３が駆動を開始し、加熱回転体２１が従動して周回を開始するのとほぼ同時、あるいは開始直後に、電磁誘導加熱装置２２が有する励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃに交流電流が供給される。励磁コイル２２ｃに交流電流が供給されると、励磁コイル２２ｃの周囲に矢印Ｈで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈが加熱回転体２１が有する導電性層２１ａを横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、導電性層２１ａには渦電流が発生し、該導電性層２１ａの表皮抵抗及び導電性層２１ａを流れる電流の大きさに比例して発熱する。一方、導電性層２１ａを貫通した磁束は、加圧部材２４が有する磁性体２４ｆに向かって閉じた経路を形成する。
【００５８】
一方、加熱回転体２１が周回移動すると、該加熱回転体２１は無張力状態で支持されているため周面の形状が変化する。この形状の変化にともなって、温度センサ３１が当接している位置でも、加熱回転体２１はその周面と直角方向に変位する。これに対して温度検出装置３２は、図３に示すように、弾性支持部３２ａが変形し、屈曲部３２ｂが拘束部材３３に対して摺動することにより、温度センサ３１が加熱回転体２１の進退に追従して常に接触した状態が維持される。これにより、温度センサ３１は加熱回転体２１の温度を正確に検出する。そして、この検出値に基づいて励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃへ電力供給が制御され、加熱回転体２１の表面が所望の温度に加熱される。
【００５９】
このとき、弾性支持部３２ａは、屈曲部３２ｂが拘束されることによってあらかじめ湾曲しているため、加熱回転体２１と温度センサ３１との接触圧による変位量が少なくなっている。これにより、温度センサ３１と加熱回転体２１の内周面との接触圧は小さく保持されるとともに、加熱回転体２１の変位に適切に追従することが可能となる。したがって、柔軟なベルト状部材である加熱回転体２１を過度に変形させることなく、温度を正確に検出することができる。
【００６０】
上記弾性支持部３２ａに比べて、図４に示すように一端が固定されているだけの弾性支持部３２ａ´では、弾性支持部３２ａ´が加熱回転体２１´との接触圧によって大きく変位し、接触圧も大きくなっている。さらに弾性支持部３２ａ´の移動が案内されていないため、加熱回転体２１の内周面に対して温度センサ３１´を安定した状態で摺動させることが難しい。このため、温度センサ３１´の検出値に誤差が生じることがある。また、温度センサ３１´が加熱回転体２１´に強く押し付けられ、加熱回転体２１´の周面に突出した膨らみが生じてしまったり、加熱回転体の内周面が傷ついてしまうことになる。
【００６１】
図５は、上記定着装置１２で用いることのできる他の温度検出装置を示す概略構成図である。
この温度検出装置は、加熱回転体２１の温度を検出する、熱電対やサーミスタ等の接触式の温度センサ４１と、温度センサ４１を支持し、該温度センサ４１を加熱回転体２１の内周面に圧接する支持部材４２と、支持部材４２の一部が湾曲した状態となるように該支持部材４２を拘束する拘束部材４３とで構成されている。
【００６２】
上記支持部材４２は、上記温度検出装置２６が有する支持部材３２と同様に、弾性支持部４２ａと、屈曲部４２ｂと、係止部４２ｃとを有している。また、拘束部材４３は耐熱性樹脂からなり、ガイド４３ａとなる孔又はスリットが加熱回転体２１の重心を通るように設けられており、ガイド４３ａに屈曲部４２ｂが挿通される。そして、温度センサ４１が加熱回転体２１に当接される位置で、この温度センサ４１を支持する弾性支持部４２ａと加熱回転体２１の接線とがほぼ一致するようになっている。この温度検出装置では、加熱回転体２１の周面の変位による圧接力が屈曲部４２ｂに効率良く伝達され、ガイド４３ａによって屈曲部４２ｂを案内しやすい。このため、温度センサ４１は加熱回転体２１の周面の形状に追従して、該加熱回転体２１の内周面に圧接され、温度を正確に検出することができる。
【００６３】
図６は、請求項９に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム５１と、この感光体ドラム５１の周囲に、帯電装置５２と、露光装置５３と、現像ユニット５４と、無端状ベルトの中間転写体５５と、クリーニング装置５６と、除電露光装置５７とを備えている。また、中間転写体５５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体５５に一次転写させる転写帯電器５８と、２つの支持ロール５９ａ、５９ｂと、二次転写を行うための転写ロール６０とが配置されており、これらによって中間転写体５５が周回可能に張架されている。さらに、転写ロール６０と中間転写体５５を介して対向する位置には、加圧ロール６１が配設されており、中間転写体５５の内周面に沿って、中間転写体５５及び中間転写体上のトナー像を加熱する電磁誘導加熱装置６２と、該中間転写体の温度を測定する温度検出装置６３と、外周面に沿ってクリーニング装置６４とが設けられている。
なお、感光体ドラム５１、帯電装置５２、露光装置５３、現像ユニット５４、クリーニング装置５６、除電露光装置５７、転写帯電器５８は、図１に示す画像形成装置と同様のものを用いることができる。
【００６４】
上記中間転写体５は、耐熱性の高いシート状部材からなる基層と、その上に積層された導電性層と、最も上層となる表面離型層との３層で構成されており、導電性層は、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。また、表面離型層は、離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、一次転写時のトナー像の静電転写性も考慮して、カーボンブラックなどの導電材料を分散し、抵抗調整を行ったシートを用いてもよい。
【００６５】
上記温度検出装置６３は、図２に示す定着装置が有する温度検出装置２６と同様のものを用いることができ、温度センサは弾性支持部の弾性反発力によって中間転写体５５の内周面に圧接され、温度を検出するものとなっている。
【００６６】
この画像形成装置では、感光体ドラム５１から中間転写体５５上に転写され、複数色が重ね合わされた複数のトナー像Ｔは、中間転写体５の周回移動により、電磁誘導加熱装置６２と対向する加熱領域を通過する。トナー像Ｔは、中間転写体上で加熱されて溶融し、転写ロール６０と加圧ロール６１との圧接部に搬送される。この搬送にタイミングを合わせて、記録紙Ｐが用紙トレイ（図示しない）から中間転写体５５と加圧ロール６１との間に送り込まれ、トナー像Ｔが記録紙Ｐに圧着され、転写と定着とが同時に行なわれる。
【００６７】
このとき、温度検出装置６３の検出値によって電磁誘導加熱装置６２に供給する電力が制御され、中間転写体５５の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。この温度検出装置６３では、弾性支持部の弾性反発力が抑制されるため、温度センサが中間転写体５５に強く圧接されて中間転写体５５が過度に変形したり、傷付くのを防ぐことができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る温度検出装置では、弾性支持部が湾曲した状態となるように屈曲部が拘束されているため、弾性支持部に取りつけられた温度センサが被測定体の接触圧によって、該被測定体に接触したまま屈曲部の軸線方向に移動する。そして、弾性支持部の弾性反発力が抑制されるため、温度センサは被測定体に適当な圧接力で接触し、被測定体を傷付けることなく、正確に温度を測定することができる。また、このような温度検出装置を備えた定着装置では、温度センサを無張架状態で支持された無端状ベルトの内周面に適度の接触圧で当接することができ、該無端状ベルトの温度を正確に測定し、適切な定着温度を維持することができる。また、本願発明に係る画像形成装置では、定着部材又は中間転写体に温度センサを適切な接触圧で当接し、正確に温度を制御してトナー像の良好な定着を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項８に係る発明の一実施形態であって、請求項１から請求項５までに記載の温度検出装置、又は、請求項６又は請求項７に記載の定着装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置が有する定着装置であって、請求項６又は請求項７に係る発明の一実施形態である定着装置の概略構成図である。
【図３】図２に示す定着装置が有する温度検出装置の形状の変化を説明する図である。
【図４】図３に示す温度検出装置と比較される温度検出装置の形状の変化を説明する図である。
【図５】図２に示す定着装置で用いることのできる他の温度検出装置を示す概略構成図である。
【図６】請求項９に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
【図７】請求項１に係る発明の温度検出装置の作用を説明する図である。
【図８】図７に示す温度検出装置と比較される温度検出装置の作用を説明する図である。
【図９】従来の温度センサを有する定着装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１、５１　　　感光体ドラム
２、５２　　　帯電装置
３、５３　　　露光装置
４、５４　　　現像ユニット
５、５５　　　中間転写体
６、５６　　　クリーニング装置
７、５７　　　除電露光装置
８、５８　　　転写帯電器
９、５９　　　支持ロール
１０　　　　　　転写対向ロール
１１、６０　　　転写ロール
１２　　　　　　定着装置
１３、６４　　　クリーニング装置
２１　　　　　　加熱回転体
２２、６２　　　電磁誘導加熱装置
２３、６１　　　加圧ロール
２４　　　　　　加圧パッド
２５　　　　　　剥離部材
２６、６３　　　温度検出装置
２７　　　　　　周回速度センサ
３１、４１　　　温度センサ
３２、４２　　　支持部材
３３、４３　　　拘束部材
【図１】
2004037412.tif 000003
【図２】
2004037412.tif 000004
【図３】
2004037412.tif 000005
【図４】
2004037412.tif 000006
【図５】
2004037412.tif 000007
【図６】
2004037412.tif 000008
【図７】
2004037412.tif 000009
【図８】
2004037412.tif 000010
【図９】
2004037412.tif 000011