(57)【要約】【課題】対象物の精度の高い温度測定が可能である定着装置、および画像形成装置を提供する。【解決手段】非接触の温度検出部を構成する加圧サーミスタは、外枠を構成する構成部材２０１と、温度を検出する感熱素子と、感熱素子を保持する保持部材２０５と、感熱素子を固定する固定部材２０２とから構成される。固定部材２０２は、定着装置の加圧ローラの長手方向に沿って横長のアルミテープである。固定部材２０２から構成部材２０１のフレーム形状部分までの距離は、例えば４ｍｍとされる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度測定対象物と、
前記温度測定対象物の温度を検出するための温度検出手段とを備え、
前記温度検出手段は少なくとも、温度検出素子と、前記温度検出素子を保持する温度検出素子保持部材と、前記温度検出素子を前記温度検出素子保持部材に固定するための温度検出素子固定部材とを含み、
前記温度検出素子固定部材は、前記温度測定対象物の長手方向または長手方向に交差する方向に長い形状を有することを特徴とする、定着装置。
【請求項２】
温度測定対象物と、
前記温度測定対象物の温度を検出するための温度検出手段とを備え、
前記温度検出手段は少なくとも、温度検出素子と、前記温度検出素子を保持する温度検出素子保持部材と、前記温度検出素子を前記温度検出素子保持部材に固定するための温度検出素子固定部材と、温度検出装置を構成する構成部材を含み、
前記温度検出素子固定部材は、直径４ｍｍの円よりも大きい形状を有し、前記温度検出素子固定部材から前記構成部材までの距離が平均３ｍｍ以上であることを特徴とする、定着装置。
【請求項３】
前記温度検出素子固定部材は、アルミにより構成される、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度検出素子は、前記温度検出素子保持部材と、前記温度検出素子固定部材との間に設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記温度検出素子固定部材の厚みは、１０μｍ〜４０μｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記温度検出素子保持部材の厚みは、１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置、および画像形成装置に関し、特に電子写真式の複写機やプリンタに用いられる定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、用紙に形成されたトナー像を定着する定着装置が用いられている。定着装置の内部には、定着ローラなどの回転体が配置されている。回転体にはヒータランプなどの熱源が備えられる。
【０００３】
回転体の温度を測定するために、サーミスタなどの温度検出素子を回転体に接触させた場合、回転体表層とサーミスタ接触面とが磨耗するという問題がある。サーミスタが磨耗した場合、検出温度が変化してしまうし、回転体が磨耗した場合、画像ノイズとなる。また、接触させた場合は、紙粉やトナー等がサーミスタと回転体間に堆積、固化し、更に回転体を傷つけたり、異物が画像に運ばれることがある。
【０００４】
このような問題を解決するため、回転体の表面温度の検出用に、非接触サーミスタを用いた定着装置がある。非接触サーミスタを用いることで、上記の問題を解決することができる。
【０００５】
非接触式の温度検出装置として、下記特許文献１は、温度検出素子の表面を集熱体で被覆する構成を採用したものを開示している。
【０００６】
また、下記特許文献２は、フィルムにより温度検出素子を保持する構成の非接触式の温度検出装置を開示している。
【特許文献１】特開平６−１９３６７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
定着装置をショートウォームアップ化した場合に、回転体の昇温速度が速くなる。昇温速度が速くなれば、非接触による温度検出の応答性能や距離公差や環境の影響により温度測定のバラツキが生じるという問題があった。
【０００８】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、温度測定対象物の精度の高い温度測定が可能である定着装置、および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、定着装置は、温度測定対象物と、温度測定対象物の温度を検出するための温度検出手段とを備え、温度検出手段は少なくとも、温度検出素子と、温度検出素子を保持する温度検出素子保持部材と、温度検出素子を温度検出素子保持部材に固定するための温度検出素子固定部材とを含み、温度検出素子固定部材は、温度測定対象物の長手方向または長手方向に交差する方向に長い形状を有する。
【００１０】
この発明の他の局面に従うと定着装置は、温度測定対象物と、温度測定対象物の温度を検出するための温度検出手段とを備え、温度検出手段は少なくとも、温度検出素子と、温度検出素子を保持する温度検出素子保持部材と、温度検出素子を温度検出素子保持部材に固定するための温度検出素子固定部材と、温度検出装置を構成する構成部材を含み、温度検出素子固定部材は、直径４ｍｍの円よりも大きい形状を有し、温度検出素子固定部材から構成部材までの距離が平均３ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは温度検出素子固定部材は、アルミにより構成される。
好ましくは温度検出素子は、温度検出素子保持部材と、温度検出素子固定部材との間に設けられる。
【００１２】
好ましくは温度検出素子固定部材の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。
好ましくは温度検出素子保持部材の厚みは、１０μｍ〜１００μｍである。
【００１３】
この発明の他の局面に従うと画像形成装置は、上述のいずれかに記載の定着装置を備える。
【発明の効果】
【００１４】
これらの発明に従うと、温度測定対象物の精度の高い温度測定が可能である定着装置、および画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおける定着装置が適用された画像形成装置（カラープリンタ）の概略構成を示す断面図である。
【００１６】
以下においては、図１を参照して本発明の説明を行なうが、本発明はこれに限らず、定着装置を備えたＭＦＰ（Multi Function Peripherals）、コピー機、モノクロプリンタ、ファクシミリ装置などに適用させることが可能である。
【００１７】
図を参照して、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）それぞれのトナー像を形成する各色の画像形成ユニット１が、白抜きの矢印で示す方向に循環する中間転写ベルト１１に沿って、上流からＢＫ→Ｙ→Ｍ→Ｃの順に配置されている。
【００１８】
画像形成ユニット１の感光体ドラム２上に現像されたトナー画像は中間転写ベルト１１との接触位置で、後述の１次転写部材１２によって中間転写ベルト１１上に転写される。中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像には、各画像形成ユニット１のそれぞれを通過するごとに各色がその上に重ねられる。これにより、最終的にフルカラーのトナー画像が中間転写ベルト１１上に形成される。
【００１９】
その後、更に下流においてトナー画像は、いわゆる２次転写部材１３によって紙などの記録シート１４に一括して転写される。記録シート１４が上方の定着装置３０を通過することによって、トナー画像が定着されて排紙トレー１６上に排紙される。記録シート１４は最下部の記録シートカセット１７に納められており、そこから１枚ずつ転写部１３にまで搬送される。
【００２０】
定着装置３０は、加熱定着ローラ３１と、加圧定着ローラ３２とを備えており、この２つのローラにより記録シートを挟み込むことで定着を行なう。
【００２１】
２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留したトナーは、クリーニングブレード１５によって中間転写ベルト１１上から除去され、図示しない搬送スクリューで搬送され、やはり図示しない廃トナー容器に回収される。
【００２２】
制御装置１８は、画像形成装置（この場合カラープリンタ）全体を制御する。制御装置１８から、露光制御装置１９に画像に応じた信号が送られる。露光制御装置１９は各色に応じて後述の露光部９のそれぞれを駆動する。
【００２３】
画像形成ユニット１には、感光体ドラム２を一様に帯電させるための帯電部３、帯電した感光体ドラム２に画像露光を行うための露光部９、露光によって形成された静電潜像に各色のトナーで現像を行うための現像部４が設けられている。
【００２４】
現像されたトナー像は、１次転写部材１２によって、中間転写ベルト１１に１次転写される。１次転写後、感光体ドラム２に残留したトナーは下流に配置されたクリーニング部５によって除去され、クリーニング部５の下側から回収される。
【００２５】
図２は、定着装置３０の平面図であり、図３は、一部断面図である。
図を参照して定着装置３０は、加熱ローラ（加熱定着ローラ）１０１と、ベルト１０２と、バックアップ部材１０３と、補強部材１０４と、加圧ローラ（加圧定着ローラ）１０５と、テンション荷重バネ１０６と、ニップ荷重バネ１０７と、フレーム連結部１０８と、ベアリング１０９と、軸受１１０と、駆動ギヤ１１１と、定着器フレーム１１２ａ，１１２ｂと、加熱ヒータ１１３と、加圧ヒータ１１３’と、加熱サーミスタ１１４と、加圧サーミスタ（非接触サーミスタ）１１４’とを備えている。
【００２６】
定着装置３０の構成は以下のとおりである。
・加熱ローラ１０１：（外径３０ｍｍアルミ芯金）
・ベルト１０２：（外径５０ｍｍ基材ポリイミド７０μｍ＋弾性層シリコーンゴム２００μｍ＋表層ＰＦＡチューブ２０μｍ）
・加圧ローラ１０５：（外径３０ｍｍ鉄芯金＋弾性層シリコーンゴム＋表層ＰＦＡチューブ３０μｍ）
・バックアップ部材１０３：（樹脂幅１２ｍｍ、厚み４ｍｍ、中央部Ｒ１５．４ｍｍ）
・補強部材１０４：（ＳＵＳ）
・ニップ荷重：１００〜５３０Ｎ
・ニップ幅：約９ｍｍ
・ニップ長手方向幅：約２４０ｍｍ
・加熱ヒータ１１３：（７００Ｗ）
・加圧ヒータ１１３’：（３００Ｗ）
・加熱サーミスタ１１４：（接触タイプ）
・加圧サーミスタ１１４’：（非接触タイプ）
・温調温度：加熱側１９０℃、加圧側１２０℃
図４は、加圧サーミスタ１１４’の周囲の構成を示す図であり、図５は加圧サーミスタ１１４’の平面図、図６は断面図である。
【００２７】
非接触の温度検出部を構成する加圧サーミスタ１１４’は、外枠を構成する構成部材２０１と、温度を検出する感熱素子２０３と、感熱素子２０３を保持する保持部材２０５と、感熱素子２０３を固定する固定部材２０２と、感熱素子２０３の端子となるジュメット線２０４とから主に構成されている。
【００２８】
構成部材２０１は、保持部材２０５を保持するフレーム形状部分と、定着装置３０に固定される取り付け部分とを有する。
【００２９】
構成部材２０１のフレーム形状部分は、幅１ｍｍ、高さ１ｍｍになっている。構成部材２０１のフレーム形状部分の底面に保持部材２０５が設けられる。この保持部材２０５の底面がおおよその温度検出面に相当する。
【００３０】
保持部材２０５は厚さ２５μｍのポリイミドフィルムである。保持部材２０５の上面に感熱素子２０３は設置される。感熱素子２０３は、固定部材２０２により固定されている。
【００３１】
固定部材２０２は、たとえば、加圧ローラ１０５の長手方向に沿って１０ｍｍ、加圧ローラ１０５の軸と交わる方向に向かって３ｍｍのサイズを有する、厚さ２４μｍのアルミテープである。固定部材２０２から構成部材２０１のフレーム形状部分までの距離は、たとえば４ｍｍとされる。
【００３２】
また、固定部材２０２の厚みは、１０μｍ〜４０μｍ、保持部材２０５の厚みは、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００３３】
また、ここでは加圧ローラ１０５の温度を測定するためにサーミスタを設ける例を説明したが、加圧ローラ１０５以外の回転体、たとえば加熱ローラ１０１にも上記構成を適用することができる。また、温度測定を行なう回転体の形状は、ローラ状でなくベルト状でも良い。また、温度を測定する対象となる部材は、回転体に限らなくても良い。
【００３４】
図に示されるように、加圧サーミスタ（非接触サーミスタ）１１４’の感熱素子（温度検出素子）２０３を固定する固定部材２０２は、加圧ローラ１０５の長手方向に沿って横長に配置される。
【００３５】
加圧サーミスタなどの温度検出装置が加圧ローラなどの被検出部に対して非接触に配置されている場合、被検出部からの熱伝導や対流、輻射により温度検出装置に熱が伝わる。このとき、被検出部の温度に対して検出温度は低くなる。また、温度検出装置単体の応答性能や離間距離、周辺構成等によって、検出温度が変る。
【００３６】
本実施の形態においては、固定部材を高熱伝導部材にすることで素子への集熱効果を持たせる。また、集熱効果を持った固定部材を加圧ローラ長手方向に沿って、長く（もしくは大きく）配置している。また、固定部材から構成部材までの距離を長くすることで、熱が構成部材に逃げるのを抑えることができる。
【００３７】
［変形例］
図７〜図１２は、それぞれ加圧サーミスタ（非接触サーミスタ）１１４’の他の構成例を示す図であり、図４に対応する図である。
【００３８】
固定部材２０２は、横長の形状を有することが望ましいが、図４のように四角形でなくても良く、図７のように横長で楕円形の固定部材２０２の様な形状を有していてもも良い。
【００３９】
また、固定部材２０２を図８のように円形にしてもよい。ここでは固定部材２０２は、直径４ｍｍ以上の円であり、構成部材２０１のフレーム状部分までの距離は、平均３ｍｍ以上あるように設置される。なお、平均３ｍｍ以上であれば、部分的に３ｍｍ未満のところがあってもよい。
【００４０】
このように、非接触サーミスタの温度検出素子の固定部材を熱伝導性の良いもとし、加圧ローラ長手方向に沿って横長にする、もしくは固定部材の外径を４ｍｍ以上、固定部材から構成部材までの平均長さを３ｍｍ以上にすることにより、非接触温度検出装置の応答性能をアップさせ、また、取り付け距離公差や環境により発生する温度バラツキを低減することができる。
【００４１】
また、図９の様にサーミスタ構成部材２０１の配置方向は横でも良く、固定部材２０２が横長であれば良い。
【００４２】
さらに、図１０の様に構成部材２０１のフレーム形状部は楕円系でも良い。
なお、図４のように、回転体１０５の長手方向に沿って固定部材２０２を配置するだけでなく、図１１の様に回転体の長手方向に直交する方向（または交わる方向）に沿って固定部材２０２を配置することとしても良い（直交する方向に「横長」）。
【００４３】
また、図１２の様に部分的に構成部材２０１のフレーム形状部分と固定部材２０２の距離が近いところがあっても（１ｍｍ程度の部分があっても）、平均的に距離が離れていれば良い。
【００４４】
［画像形成装置の定着装置の動作の説明］
たとえば、加圧サーミスタ１１４’（非接触タイプ）による検出温度をＴ、補正係数をＲ、補正後温度をＴ’としたとき、Ｔ’＝Ｒ×Ｔの関係が満たされる。温度調整に関する制御ではこの補正後温度Ｔ’を用いる。
【００４５】
マシンの電源オンから、加熱側加圧側の両ローラの表面をプリント可能温度にする動作をウォームアップと呼び、この動作に掛かる時間をウォームアップタイムと呼ぶ。電源が入れなおされたときや、ジャム処理復帰時、カバークローズ時、スリープモード復帰時等にウォームアップ動作が行なわれる。
【００４６】
ウォームアップ動作では、プリント可能温度迄温度を上昇させるために、加熱ヒータ１１３、加圧ヒータ１１３’を点灯する。加圧ローラ１０５は芯金と弾性層が厚く、加圧ヒータ１１３’のみでは、短時間で加圧ローラ１０５の表面迄温めることができないし、加熱ヒータ１１３は、加熱ローラ１０１とベルト１０２の一部分しか温めることができないので、駆動ギヤ１１１に駆動力を伝達することにより加圧ローラ１０５を回転させ、ベルト１０２と加熱ローラ１０１を従動回転させることで、加熱ローラ１０１の熱をベルト１０２の全体と加圧ローラ１０５の表面に伝える。
【００４７】
このヒータ点灯と回転により、より短時間で加熱側加圧側両ローラの表面をプリント可能温度に上昇させることができる。加熱サーミスタ１１４により検出する温度と、加圧サーミスタ１１４’により検出された温度Ｔに補正係数Ｒを掛けた補正後温度Ｔ’とが所定のプリント可能な温度になれば、プリント可能であることを示すレディをたてる。たとえば、加熱サーミスタ１１４による検出温度が１９０℃、加圧側の補正後温度Ｔ’が１２０℃でレディをたてる。
【００４８】
印字信号がなければ、印字待機状態になり、印字信号があれば印字動作を開始する。待機状態では通常、回転停止し、ある設定温度になるようにヒータを制御する。設定温度はたとえば、加熱側１９０℃で、加熱側サーミスタ１１４による検出温度を入力として、加熱ヒータ１１３のオンオフを制御する。加圧側は補正後温度Ｔ’を入力として、加圧ヒータ１１３’のオンオフを制御する。 印字時は、印字開始から定着器に記録材が突入する前に回転させることにより加熱ローラ１０１の熱をベルト１０２や加圧ローラ１０５に伝導させて加圧ローラ１０５の温度を上昇させることになる。
【００４９】
なお、画像形成装置は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸやこれらの複合機など、いずれであっても本願発明を適用することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態では加圧ローラに設置された非接触サーミスタを例に挙げ説明を行なったが、被検出部は加熱側であっても良い。また、サーミスタでなく熱電対を用いても良い。
【００５１】
［実施の形態における効果］
上記実施の形態により、取り付け距離公差・環境温度・素子熱容量バラツキにより発生する測定温度のずれを抑え、かつ、素子の応答性能を向上させることができる。
【００５２】
特に、画像形成装置の定着装置をショートウォームアップ化した場合に、昇温速度が速くなる。昇温速度が速くなれば、非接触による温度検出の応答性能の向上を図る必要が生じ、距離公差や環境の影響により発生する測定温度のバラツキを抑える必要がある。本実施の形態においては、非接触サーミスタの温度検出素子固定部材を熱伝導性の良いもので構成し、ローラ長手方向に沿って横長にしたり、固定部材外径を４ｍｍ以上、固定部材から構成部材までの平均長さを３ｍｍ以上にすることにより、非接触温度検出装置の応答性能をアップさせ、また、取り付け距離公差や環境により発生する温度バラツキを低減させることができる。
【００５３】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおける定着装置が適用された画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】定着装置３０の平面図である。
【図３】定着装置３０の一部断面図である。
【図４】加圧サーミスタ１１４’の周囲の構成を示す図である。
【図５】加圧サーミスタ１１４’の平面図である。
【図６】加圧サーミスタ１１４’の断面図である。
【図７】加圧サーミスタ１１４’の第１の変形例を示す図である。
【図８】加圧サーミスタ１１４’の第２の変形例を示す図である。
【図９】加圧サーミスタ１１４’の第３の変形例を示す図である。
【図１０】加圧サーミスタ１１４’の第４の変形例を示す図である。
【図１１】加圧サーミスタ１１４’の第５の変形例を示す図である。
【図１２】加圧サーミスタ１１４’の第６の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  画像形成ユニット、２  感光体ドラム、４  現像部、１４  記録シート、３０  定着装置、１０１  加熱ローラ、１０５  加圧ローラ、１１３  加熱ヒータ、１１３’  加圧ヒータ、１１４  加熱側サーミスタ、１１４’  加圧サーミスタ、２０１  構成部材、２０２  固定部材、２０３  感熱素子、２０５  保持部材。
【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】
2007121535.tif 000008
【図７】
2007121535.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007121535.tif 000011
【図１０】
2007121535.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2007121535.tif 000014