(57)【要約】【課題】  電磁誘導加熱手段を発熱ローラの外側に設ける構成の定着装置でも、加熱部位を直接的に温度検知、過昇温防止動作可能とする。【解決手段】  誘導加熱手段２０で電磁誘導加熱する発熱ローラ２１と平行に定着ローラ２２を配置し、両ローラに無端状の耐熱ベルト２３を掛け回し、過昇温防止装置３０で誘導加熱部位の温度を直接的に検出、作動可能に定着装置１０を構成する。過昇温防止装置３０は、サーモスタット３１と発熱ローラ２１や耐熱ベルト２３に直接接触する薄板状の熱伝導部材３２とで構成する。熱伝導部材３２の接触部位は、誘導加熱手段２０と発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の対向部位内とする。サーモスタット３１は、熱伝導部材３２を介して伝わる熱に応じてオン、オフし、過昇温防止装置３０による温度検出対象箇所として最も好ましい部位の過昇温のチェックを最適に行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有するローラと、該ローラに掛け回して前記ローラからの熱伝導により昇温可能とした電磁誘導による発熱性を有しないベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記発熱ベルトとの対向部で前記ローラまたは前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有するローラと、該ローラに掛け回した電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記ベルトとの対向部で前記ローラまたは前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有しないローラと、該ローラに掛け回した電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記ベルトとの対向部で前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材が弾性を有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラの軸方向端部や軸部等の非画像領域で接触させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材の先端部に、熱伝導率が高くかつ電気的抵抗が小さい金属部材を設けて前記ローラまたはベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラやベルトの回転方向の上流側方向から接触するように配置してなることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラやベルトの回転方向の下流側方向から接触するように配置してなることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの定着装置を用いてな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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いる、電磁誘導加熱方式を採用した定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機等の画像形成装置の高速化の要求が強まってきており、これを達成するための一つの手段として、電磁誘導による発熱性を有するローラまたはベルトを電磁誘導により加熱する加熱手段を有する定着装置が提案されている。
【０００３】
このような電磁誘導加熱を行う定着装置は、電磁誘導により発生する渦電流を利用することでローラ等の発熱体を電磁誘導により直接発熱させ、その熱を薄い耐熱性ベルトに伝えて昇温させる形態であるため、ハロゲンランプ加熱方式等と比較して、熱変換効率が高く、より少ない電力で、定着ローラ表面を定着温度まで迅速に昇温させることができるとされている。
【０００４】
ところで電磁誘導加熱を行う定着装置のうち、電磁誘導加熱手段をローラまたはベルトの外側に設け、ローラまたはこれに掛け回したベルトのローラの約半周部分を局部的に加熱する構成のもの（例えば特許文献１参照）においては、温度制御等の暴走によって上述のような局部的加熱部分において温度が異常上昇することがある。これを防止するため、サーモスタット等の感熱動作部材からなる安全装置である過昇温防止装置を電磁誘導加熱手段と対向する位置、すなわちローラまたはローラに掛け回したベルトの内側に設け、ローラやベルトの温度を検出し、サーモスタット等の感熱動作部材の作動により電磁誘導加熱を停止させることが必要となっている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
すなわち、電磁誘導加熱手段をローラまたはベルトの外側に設ける構成においては、電磁誘導加熱手段の励磁コイル（具体的には励磁コイルを巻くコイル板）とローラやベルトの外周面との隙間が狭いレイアウトになるため、そのような隙間内にサーモスタット等を直接配置することはできず、ローラ内部に配置して間接的に温度を検出せざるを得なかったためである。
【特許文献１】特開平１１−２９７４６２号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような従来の問題を解決するため、電磁誘導加熱手段の内部にサーモスタット等の安全装置を配置することが考えられる。しかしながら、サーモスタットを誘導加熱手段内部に設けた場合には発熱効率が低下し、サーモスタットを内部に設けない場合の１.５〜２倍のウォームアップタイムを要することが分かっている。このため、効率を低下させることなく、安全装置を確実に動作させることが課題とされている。
【０００７】
本発明は、上述のような従来の種々の問題点にかんがみてなしたもので、ローラまたはベルトの外側に電磁誘導加熱手段を設ける構成においても、電磁誘導加熱手段による励磁加熱部位を直接的に温度検知できるようにした定着装置及びこれを用いた画像形成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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る定着装置は、電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有するローラと、該ローラに掛け回して前記ローラからの熱伝導により昇温可能とした電磁誘導による発熱性を有しないベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記発熱ベルトとの対向部で前記ローラまたは前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする。
【０００９】
同請求項２に係る定着装置は、電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有するローラと、該ローラに掛け回した電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記ベルトとの対向部で前記ローラまたは前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係る定着装置は、電磁誘導加熱手段と、電磁誘導による発熱性を有しないローラと、該ローラに掛け回した電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置において、過昇温防止装置を前記ローラ及びベルトと非接触にかつ前記加熱手段と前記ローラ及びベルトとの対向部位以外の位置に配置し、該過昇温防止装置に一端を接続させた熱伝導部材の他端を、前記電磁誘導加熱手段と前記ローラ及び前記ベルトとの対向部で前記ベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係る定着装置は、請求項１ないし３のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材が弾性を有することを特徴とする。
【００１２】
同請求項５に係る定着装置は、請求項１ないし４のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラの軸方向端部や軸部等の非画像領域で接触させてなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係る定着装置は、請求項１ないし５のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材の先端部に、熱伝導率が高くかつ電気的抵抗が小さい金属部材を設けて前記ローラまたはベルトの外周面に接触させてなることを特徴とする。
【００１４】
同請求項７に係る定着装置は、請求項１ないし６のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラやベルトの回転方向の上流側方向から接触するように配置してなることを特徴とする。
【００１５】
同請求項８に係る定着装置は、請求項１ないし６のいずれかの定着装置において、前記熱伝導部材を前記ローラやベルトの回転方向の下流側方向から接触するように配置してなることを特徴とする。
【００１６】
同請求項９に係る画像形成装置は、請求項１ないし８のいずれかの定着装置を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、発熱ローラまたは発熱ベルトを電磁誘導により加熱する加熱手段を有する定着装置において、電磁誘導加熱手段を発熱ローラ及び発熱ベルトと非接触にかつ外側に設ける構成であっても、電磁誘導加熱手段による発熱ローラまたは発熱ベルトの加熱部位を直接的に温度検知でき、効率を低下させずに安全装置を確実に動作させ得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一実施例の概略断面図である。図中１は像担持体、２は帯電手段、３はレーザ書き込みユニット、４は現像装置、５は転写ローラ、６はクリーニング装置である。また図中７は給紙部、８は給紙ローラ、９はレジストローラ対、１０は定着装置、１１は排紙部、１２は画像形成装置本体を示す。
【００２０】
像担持体１は、図示しない駆動手段により図中矢印方向に回転駆動され、帯電手段２によりその表面を一様に帯電させ、次いでレーザ書き込みユニット３からの露光により表面に潜像を形成する。この潜像は、現像装置４によって可視像化し、給紙部７から給紙ローラ８やレジストローラ対９等を介して供給する紙等の転写体Ｐに転写装置５によってトナー像を転写する。トナー像転写後に像担持体１表面上に残留するトナーはクリーニング装置６によって除去する。
【００２１】
画像を転写された転写体Ｐは、定着装置１０へ導入し、加熱、加圧によってトナー像を転写体Ｐに定着させ、その後排紙部１１へと排紙する。なおもちろん、本発明は図示の画像装置に限定されず、種々のタイプのものに適用可能である。
【００２２】
図２は、本発明に係る定着装置の一実施例を示す概略断面図である。この定着装置１０は、誘導加熱手段２０の電磁誘導により加熱される発熱ローラ２１と、発熱ローラ２１と軸線が平行となるように配置した定着ローラ２２と、発熱ローラ２１と定着ローラ２２とに掛け回した無端状の耐熱ベルト２３と、耐熱ベルト２３を介して定着ローラ２２に圧接して回転する加圧ローラ２４と、過昇温防止装置３０とから構成してある。
【００２３】
図３は誘導加熱手段２０の構成を示す断面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。この誘導加熱手段２０は、電磁誘導により発熱ローラ２１を加熱するもので、磁界発生手段である励磁コイル２５と、励磁コイル２５を巻いたコイルガイド板２６と、図示は省略するが励磁コイル２５の外側に配したフェライト等の強磁性体からなる励磁コイルコアと、励磁コイルコアを固定支持する励磁コイルコア支持部材とから構成してある。なお、励磁コイル２５は、図示を省略した駆動用電源（例えば発振回路が周波数可変のもの等）に接続してある。
【００２４】
コイルガイド板２６は発熱ローラ２１の外周面に近接配置した半円筒形状をしており、励磁コイル２５は、図３（Ｂ）に示すように一本の励磁コイル線材をコイルガイド板２６に沿って発熱ローラ２１の軸方向に交互に巻き付けた、いわゆるくら型のものであり、コイルの軸と垂直方向に磁場を発生させ、発熱ローラ２１を電磁誘導により加熱する。なおコイルを巻き付ける範囲は、ほぼ耐熱ベルト２３と発熱ローラ２１とが接する領域としてある。このようにすると、電磁誘導加熱する発熱ローラ２１の領域を大きくし、発熱している発熱ローラ２１表面と耐熱ベルト２３とが接触できる範囲を大きくして、耐熱ベルト２３への伝熱効率を高めることができる。
【００２５】
発熱ローラ２１は、例えば鉄、コバルト、ニッケルあるいはこれらの合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなる。低熱容量で昇温の速い構成とすることが好ましいのはもちろんである。また定着ローラ２２は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金を、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして被覆して構成する。そして加圧ローラ２４は、例えば銅や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の表面に耐熱性でかつトナー離型性の高い弾性部材を設けて構成する。芯金には上記金属以外にもＳＵＳ等を使用できる。なお定着ローラ２２と加圧ローラ２４は、耐熱ベルト２３を介して圧接し、転写体Ｐとその上のトナーＴを加熱、加圧により定着させるためのニップ部Ｎを形成するので、適当な弾性、肉厚を有する構成とする。
【００２６】
発熱ローラ２１と定着ローラ２２との間に掛け回す耐熱ベルト２３には、例えばポリイミド樹脂を基材とし、その表面をシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性部材からなる離型層で覆って構成した複合層ベルト等を用いる。この耐熱ベルト２３は、誘導加熱手段２０により加熱される発熱ローラ２１との接触部位で発熱ローラ２１からの熱伝導を受け、昇温する。なお耐熱ベルト２３には、熱伝導性が良好で撓み等の変形が生じにくいものであれば適宜のものを採用できる。例えば、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂、ポリアミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性を有するものをも用いることができる。また図中４０は温度センサで、ニップ部Ｎの近傍に配置してあり、ニップ部Ｎ近傍温度を検出できるようになっている。
【００２７】
過昇温防止装置３０は、サーモスタット３１と、これに接続させた薄板状の弾性体からなる熱伝導部材３２とから構成してある。もちろん本発明ではサーモスタット以外の手段を採用しても良いが、いずれにしても図示のように誘導加熱手段２０と発熱ローラ２１との対向部位の外側に設ける。熱伝導部材３２には、例えば銅あるいは銅合金等の熱伝導性の高い材料からなるものを用いるのが好ましく、一端をサーモスタット３１に接続し、他端は発熱ローラ２１あるいは耐熱ベルト２３に接触させる。また熱伝導部材３２の先端部には、Ａｇ、Ｐｔなどの熱伝導率が高く、かつ電気的抵抗が小さい金属部材をカシメ加工等で設けることによって、熱伝導部材３２と非発熱性の加熱ローラ外周面との接触部における電気抵抗を低下させて熱伝導部材３２の自己発熱を抑え、熱伝導部材３２の温度検出精度を高めておくことが望ましい。熱伝導部材３２の他端を接触させる部位は、誘導加熱手段２０と発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の対向部位とするが、熱伝導部材３２に薄い板材を用いているので、狭い隙間であっても問題なく配置できる。
【００２８】
そしてサーモスタット３１は、熱伝導部材３２を介して伝えられる熱に応じてオン、オフするので、過昇温防止装置３０による温度検出対象箇所として最も好ましい部位の過昇温のチェックを最適に行える。なお、熱伝導部材３２に曲率を持たせて誘導加熱手段２０と発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の対向部位のさらに奥まで端部を差し入れるようにすることも可能である。また図示のように発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の回転方向の上流側から接触させることが好ましいが、下流側、いわゆるカウンタ方向から接触させても良い。ただし、このような配置では発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の回転に対する抵抗となり、発熱ローラ２１や耐熱ベルト２３の回転速度が軸方向両側で異なってしまう可能性があることに留意する必要がある。
【００２９】
また熱伝導部材３２を接触させる箇所は、非画像形成領域であることが望ましい。図４は、そのような熱伝導部材３２の配置形態を２例併せて示す側面図である。一般に耐熱ベルト２３には回転ガイド用として端縁に寄り止め部３３が設けてあるので、そのすぐ内側で接触させるか（図中３２ａとして示す。）、あるいは発熱ローラ２１の軸３４を軸支するベアリング３５の内側で軸３４の周面に接触させる（図中３２ｂとして示す。）。
【００３０】
図５に示すように、熱伝導部材３２を発熱ローラ２１の軸線方向に沿わせて誘導加熱手段２０と発熱ローラ２１、耐熱ベルト２３の対向部位の隙間内に差し込むように配置しても良い。この場合も発熱ローラ２１あるいは耐熱ベルト２３との接触位置は非画像形成領域とすることが好ましい。また温度の異常上昇時の安全機構として励磁コイル２５への通電を切断する動作を行う。
【００３１】
なお上述してきた実施例においては、電磁誘導による発熱性を有するローラと、これに掛け回して該ローラからの熱伝導により昇温可能とした電磁誘導による発熱性を有しないベルトを備える定着装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されず、電磁誘導による発熱性を有するローラと、これに掛け回した例えば鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属またはそれらの合金からなる層を備え、電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置、または電磁誘導による発熱性を有しないローラと、これに掛け回した電磁誘導による発熱性を有するベルトを備える定着装置についても上記実施例と同様に実施可能である。ただし後者の場合、熱伝導部材の他端を接触させる対象はベルトの外周面とすることが好ましい。
【００３２】
また本発明は、加熱ローラや耐熱ベルトをそれらの外部から加熱するものであれば図示のようなタイプの定着装置に限定されず、耐熱ベルトを用いずに加熱ローラが加圧ローラとともに直接ニップ部を形成するものや、加熱ローラを加熱せずに直接に耐熱ベルトを加熱するもの等の外部からの電磁誘導加熱を行う多くの定着装置に適用可能であり、これらの種類の定着装置の過昇温防止を行える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図３】誘導加熱手段の構成を示す断面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び拡大断面図（Ｃ）である。
【図４】本発明に係る定着装置に用い得る熱伝導部材の配置例を示す拡大側面図である。
【図５】本発明に係る定着装置に用い得る熱伝導部材の他の配置例を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：像担持体
２：帯電手段
３：レーザ書き込みユニット
４：現像装置
５：転写ローラ
６：クリーニング装置
７：給紙部
８：給紙ローラ
９：レジストローラ対
１０：定着装置
１１：排紙部
１２：画像形成装置本体
２０：誘導加熱手段
２１：加熱ローラ
２２：定着ローラ
２３：耐熱ベルト
２４：加圧ローラ
２５：励磁コイル
２６：コイルガイド板
２７：励磁コイルコア
２８：励磁コイルコア支持部材
３０：過昇温防止装置
３１：サーモスタット
３２、３２ａ、３２ｂ：熱伝導部材
４０：温度センサ
Ｐ：転写体
Ｔ：トナー
【図１】
2005077607.tif 000003
【図２】
2005077607.tif 000004
【図３】
2005077607.tif 000005
【図４】
2005077607.tif 000006
【図５】
2005077607.tif 000007