(57)【要約】【課題】  定着部材が異常高温になった場合に、サーモスイッチが作動して電源を停止させるまでの時間を短縮する。【解決手段】  磁性体部材で構成された定着ローラ７Ｒ１１を挟んで磁性体部材で構成されたサーモスイッチＴＳＷとコイルＬを配置し、定着ローラ７Ｒ１１とサーモスイッチＴＳＷの磁性部材のキュリー温度がサーモスイッチＴＳＷの動作温度よりも高く設定されている。定着ローラ７Ｒ１１はそのキューリー温度に達するまでは自己発熱し、そのキューリー温度を超えると、磁気遮蔽が弱まり、コイルＬから磁束がサーモスイッチＴＳＷを横切るようになり、サーモスイッチＴＳＷが自己発熱を開始する。サーモスイッチＴＳＷの温度がその動作温度を超えるとコイルＬへの電流供給を停止する。【選択図】  図１
2007004021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導発熱方式を用いた定着装置において、
磁場発生コイルを備えた磁場発生手段と、
前記磁場発生手段に高周波電流を供給する高周波電源回路と、
前記磁場発生手段から発生される磁界が存在する領域を通過した時に電磁誘導発熱する磁性部材で構成される定着部材と、
前記定着部材に対して前記磁場発生手段と反対側に設けられ、前記定着部材の異常高温時に前記磁場発生手段に供給される電流を遮断する様動作する、磁性部材で構成されるサーモスイッチと、
を有し、
前記サーモスイッチの磁性部材が磁性を失うキュリー温度が前記サーモスイッチが動作する動作温度よりも高いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材の温度が前記定着部材のキュリー温度を超えると前記磁場発生手段からの磁界が前記サーモスイッチに到達し、前記サーモスイッチが自己発熱することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置としては、図４に示すようなものがある。
【０００３】
図中１は像担持体としての回転ドラム型の感光体であり、接地されたアルミシリンダーの外周面にアモルファスシリコン等の無機感光体の光導電層を形成したもので、不図示のモータにより矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【０００４】
２は帯電装置としての接触帯電ローラであり、この帯電ローラ２は感光体１に従動して回転し、不図示の１次帯電バイアス電源から所定の電圧が印加され、これにより感光体１の周面が所定の極性、電位に均一に１次帯電処理される。１次帯電バイアス電源の印加電圧は、感光体の表面電位計によって検出された感光体の表面電位によって補正される。
【０００５】
次いで１次帯電処理された感光体面に露光装置３により所望の画像情報に応じて露光がなされて感光体１上に所望画像に応じた静電潜像が形成される。
【０００６】
現像器４に、不図示の現像バイアス電源から所定の電圧が印加され、これにより潜像がトナー画像として現像される。そのトナー画像が転写装置としての転写ローラ５３と感光体１との圧接部である転写ニップ部にて、不図示の給紙部から所定のタイミングで給送された転写材Ｐに転写されていく。転写ローラ５３にはトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加されている。
【０００７】
転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは不図示の搬送ベルトによって定着装置７へ導入されてトナー画像が永久像として定着され、画像形成物として出力される。
【０００８】
転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置６によって転写残トナー等が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。
【０００９】
また、複数色のトナー像を重ね合わせることにより記録材上にカラー画像を得る画像形成装置や、各色毎に感光体、現像器などのプロセスユニットを独立に設け、１つのパスでフルカラー画像を形成可能な、いわゆるタンデム型多重転写方式も多く採用されるようになった。
【００１０】
近年の画像形成装置の定着器として、電磁誘導加熱方式が用いられることがある。
【００１１】
電磁誘導加熱方式を用いた定着器では、ローラ状の導電性発熱体の内部にコイルを配置し、コイルに交流電流を流して磁界を発生させることによりローラ状の導電性発熱体が自己発熱してシートに定着を行う。
【００１２】
図５は電磁誘導加熱方式を用いた定着手段の一例である。図中７Ｒ１１はローラ状の導電性発熱体であり、対向のローラ７７Ｒ１２と共にニップを形成し、図中矢印の方向に回転している。また、導電性発熱体７Ｒ１１の内部にはコイルＬが配置され、コイルＬに交流電流を流して磁場を発生させることで、導電性発熱体７Ｒ１１が自己発熱する。
【００１３】
また、導電性発熱体７Ｒ１１の温度とサーモスイッチＴＳＷの温度の関係は図９に示すようになっており、サーモスイッチＴＳＷの温度がある所定の動作温度を越えると、サーモスイッチＴＳＷが作動し、コイルＬへの電源供給を停止させる構成がよく用いられている。
【００１４】
コイルＬに交流電流を流す電源装置としては、図６に示す構成がある。図において、ＤＢはダイオードブリッジ、Ｃ０はフィルタコンデンサである。コンデンサＣ１、Ｃ２及びコイルＬとで共振回路を形成する。ＳＷ１、ＳＷ２はトランジスタからなるスイッチ、Ｄはこの２つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２を駆動信号ｄ１、ｄ２で駆動する駆動部、Ｂは駆動部Ｂを制御する制御部、Ａは入力電力を検出する電力検出部、Ｒは導電性発熱体、Ｃは導電性発熱体Ｒの温度を検出する温度検出部、ＴＳＷはサーモスイッチ、ＲＬはリレーである。制御部Ｂは電力検出部Ａの検出結果ＰＷ及び温度検出部Ｃの検出結果Ｔによって、駆動部Ｄが出力する駆動信号ｄ１、ｄ２の駆動周波数を決定する（例えば特許文献１参照）。また、誘導発熱体Ｒが所定の温度を越えた場合にサーモスイッチＴＳＷが作動し、コイルＬへの電源供給を停止させる（例えば特許文献２参照）。
【００１５】
制御手段の電力制御時の簡単な周波数制御方法としては、図７のフローチャートに示すものがある。同制御方法は、検出電力ＰＷと目標電力ＰＷｏを比較し、ＰＷ＞ＰＷｏの場合は周波数をある所定の値ｆａだけ周波数を上げ、ＰＷ＜ＰＷｏの場合は周波数をある所定の値ｆｂだけ周波数を下げ、ＰＷ＝ＰＷｏの場合は周波数を変化させないというものである。
【００１６】
また、図８は定着器の温度制御時の簡単な周波数制御方法である。同制御方法は、検出温度Ｔと目標温度Ｔｏを比較し、Ｔ＞Ｔｏの場合は周波数をある所定の値ｆａだけ周波数を上げ、Ｔ＜Ｔｏの場合は周波数をある所定の値ｆｂだけ周波数を下げ、Ｔ＝Ｔｏの場合は周波数を変化させないというものである。
【特許文献１】特開２０００−２２３２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１９８２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
近年は画像形成装置のファーストコピー時間を早くすることが求められており、例えば、導電性発熱体の熱容量を小さくしたり、コイルへの電流供給量を増やしたりするなどして、図９の破線で示すように、導電性発熱体の発熱スピードを速くしている。
【００１８】
しかしながら、導電性発熱体の熱容量を小さくしたりコイルへの電流供給量を増やしたりすると、導電性発熱体が異常上限温度に達して、これ以上の温度上昇が危険であるという状態になってもサーモスイッチＴＳＷの応答が追いつかず、サーモスイッチＴＳＷの温度が動作温度に達するまでの遅れ時間ｔｄが導電性発熱体の熱容量が大きい場合や電流供給量が小さい場合（図９の実線）に比べて大きくなってしまう。
【００１９】
このため、導電性発熱体のこれ以上の温度上昇を阻止するために電源を停止させようとしても、実際に電源がオフされるまでの時間が長くなってしまい、また、無駄な電力の消費にもなっている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、電磁誘導発熱方式を用いた定着装置において、磁場発生コイルを備えた磁場発生手段と、前記磁場発生手段に高周波電流を供給する高周波電源回路と、前記磁場発生手段から発生される磁界が存在する領域を通過した時に電磁誘導発熱する磁性部材で構成される定着部材と、前記定着部材に対して前記磁場発生手段と反対側に設けられ、前記定着部材の異常高温時に前記磁場発生手段に供給される電流を遮断する様動作する、磁性部材で構成されるサーモスイッチと、を有し、  前記サーモスイッチの磁性部材が磁性を失うキュリー温度が前記サーモスイッチが動作する動作温度よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の定着装置によれば、定着部材とサーモスイッチを夫々磁性部材で構成したことにより、定着部材の異常な温度上昇時にも早期にサーモスイッチを動作させることができる。
【００２２】
また、定着部材が破断した場合においても、磁性体で構成されたサーモスイッチが自己発熱するため、必要以上の電力を供給することなく電源を停止させる事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る画像形成装置の定着器に関して、図面を用いて詳しく説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
本実施形態における画像形成装置の構成は図４に示すものとするが、上述したカラー構成の画像形成装置でも良い。また、定着器の構成は図５に示すものとするが、定着ローラ７Ｒ１１及びサーモスイッチＴＳＷはともに磁性体部材で構成されている。磁性体部材が自己発熱し、温度が上昇していったときに磁性が弱くなる特有の温度である、定着ローラ７Ｒ１１及びサーモスイッチＴＳＷのキューリー温度をそれぞれＫａ，Ｋｂとし、サーモスイッチが動作する動作温度をＫｔとしたとき、その関係はＫａ，Ｋｂ＞Ｋｔとなっている。
【００２５】
また、定着器用の電源回路の構成は図６と同じものとする。
【００２６】
次に、コイルＬによって発生させた磁束Ｈによる定着ローラ７Ｒ１１とサーモスイッチＴＳＷの温度上昇に関して、図１及び図２を用いて説明する。
【００２７】
電源からコイルＬに高周波電流が印加されると、図２（ａ）に示すように、コイルＬの周囲に磁束Ｈの生成消滅が繰り返えされる。この磁束Ｈは定着ローラ７Ｒ１１を横切る。変動する磁界が磁性材である定着ローラ７Ｒ１１を横切る時、その磁界の変化を妨げる磁界を発生するように定着ローラ７Ｒ１１の磁性材中に渦電流Ｉａが発生する。この渦電流Ｉａは表皮効果のためにほとんど定着ローラ７Ｒ１１のコイルＬ側に集中して流れ、定着ローラ７Ｒ１１の表皮抵抗に応じた電力でジュール熱を生じる。
【００２８】
定着ローラ７Ｒ１１がキューリー温度Ｋａに達するまでは、磁束Ｈは定着ローラ７Ｒ１１にて遮蔽され、サーモスイッチＴＳＷには磁束Ｈは到達しない。しかし、サーモスイッチＴＳＷは定着ローラ７Ｒ１１の発熱の影響により図１に示すように徐々に温度上昇する。
【００２９】
通常は、温度検出部によって定着ローラ７Ｒ１１表面の温度を検出しながら、目標とする温調温度になるようにコイルＬに流れる電流の制御を行う。
【００３０】
定着ローラ７Ｒ１１表面の温度が上限温度を越え、定着ローラ７Ｒ１１を構成する磁性材のキューリー温度Ｋａに達すると、定着ローラ７Ｒ１１を構成する磁性体部材の磁性が弱くなり、図１に示すように定着ローラ７Ｒ１１の温度上昇の速度が落ちる。さらに、図２（ｂ）に示すように、定着ローラ７Ｒ１１による磁束Ｈの遮蔽力も弱まり、磁束ＨはサーモスイッチＴＳＷを横切るようになる。
【００３１】
磁束ＨがサーモスイッチＴＳＷを横切るようになると、サーモスイッチＴＳＷを構成している磁性体に渦電流Ｉｂが発生するようになり、サーモスイッチＴＳＷにジュール熱を生じる。
【００３２】
サーモスイッチＴＳＷにジュール熱を生じるようになると、サーモスイッチＴＳＷは図１に示すように急激に温度上昇を始め、サーモスイッチＴＳＷのキューリー温度Ｋｂよりも低く設定している動作温度Ｋｔに達する。サーモスイッチＴＳＷの温度が動作温度Ｋｔに達するとサーモスイッチが動作し、図６で示す電源のリレーＲＬをＯＦＦし、コイルＬへの電流供給を停止する。
【００３３】
その結果、定着ローラ７Ｒ１１が異常上限温度に達してしまうことを未然に防止できる。即ち、従来のように電磁誘導発熱しないサーモスイッチを用いていた場合に比べて、定着ローラの磁性部材のキュリー温度を越えた後のサーモスイッチの温度上昇が速いため、サーモスイッチが動作するまでの時間が短くてすみ、早期にコイルへの電流を遮断することができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態である画像形成装置の電磁誘導加熱方式を用いた定着器の概略構成図を図３に示す。
【００３５】
図中、１０７は２つのベルトの間にシートＰを通過させることにより定着を行う定着器である。７ＦＢ１、７ＦＢ２はベルト状の導電性発熱体であり、ローラ７Ｒ１、７Ｒ２、７Ｒ３、７Ｒ４、を軸に図中矢印の方向に回転している。また、導電性発熱体７ＦＢ１に対向してコイルＬ′が配置され、コイルＬ′に交流電流を流して磁場を発生させることで、導電性発熱体７ＦＢ１が自己発熱する。シートＰは加熱したベルト７ＦＢ１からの熱と２つのベルト７Ｆｂ１，７Ｆｂ２間の圧力によりシート状のトナーが定着される。
【００３６】
定着ベルト７ＦＢ１を構成している部材のキューリー温度Ｋａ′及びサーモスイッチＴＳＷ′を構成している部材のキューリー温度Ｋｂ′とサーモスイッチＴＳＷ′が動作する温度Ｋｔ′の関係はＫａ′，Ｋｂ′＞Ｋｔ′である。
【００３７】
電源を動作させ、コイルＬ′によって磁束が発生した後の動作は第１の実施形態と同様である。
【００３８】
即ち、定着ベルト７ＦＢ１がキューリー温度Ｋａ′に達するまでは、磁束Ｈは定着ベルト７ＦＢ１にて遮蔽され、サーモスイッチＴＳＷには磁束Ｈは横切らず、サーモスイッチＴＳＷは周囲の熱により図１に示すように徐々に温度上昇する。
【００３９】
通常は、温度検出手段によって定着ベルト７ＦＢ１表面の温度を検出しながら、温調温度になるように制御を行う。
【００４０】
定着ベルト７ＦＢ１表面の温度が温調温度、上限温度を越え、定着ベルト７ＦＢ１を構成する部材のキューリー温度に達すると、図１に示すように定着ベルト７ＦＢ１の温度上昇の速度が落ちると共に、図２（ｂ）に示すように、磁束Ｈは定着ベルト７ＦＢ１による遮蔽も弱まり、磁束ＨはサーモスイッチＴＳＷ′を横切るようになる。
【００４１】
磁束ＨがサーモスイッチＴＳＷ′を横切るようになると、サーモスイッチＴＳＷ′を構成している磁性体に渦電流Ｉｂが発生するようになり、サーモスイッチＴＳＷ′にジュール熱を生じる。
【００４２】
サーモスイッチＴＳＷ′にジュール熱を生じるようになると、サーモスイッチＴＳＷ′は図１に示すように急激に温度上昇を始め、サーモスイッチＴＳＷ′のキューリー温度Ｋｂ′よりも低く設定している動作温度Ｋｔ′に達し、図６で示す電源のリレーＲＬをＯＦＦし、コイルＬ′への電流供給を停止する。
【００４３】
なお、定着器の構成としては、図３や図５に示すもの以外に、ベルトとローラを組合わせたものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】定着器の温度上昇の様子を示す図である。
【図２】キューリー温度Ｋａに達する前後の磁束による発熱の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における定着器の構成図である。
【図４】画像形成装置の概略構成図である。
【図５】電磁誘導加熱方式の定着器の一例を示す概略構成図である。
【図６】電磁誘導加熱方式の定着器の電源装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】周波数制御による電力制御フローチャートである。
【図８】周波数制御による温度制御フローチャートである。
【図９】定着器の温度上昇の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
７  定着器
７ＦＢ１  導電性発熱体（定着ベルト）
７Ｒ１１  導電性発熱体（定着ローラ）
Ｌ  コイル
ＴＳＷ  サーモスイッチ
Ｋａ  定着ローラの磁性体部材のキューリー温度
Ｋｂ  サーモスイッチの磁性体部材のキューリー温度
Ｋｔ  サーモスイッチの動作温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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