(57)【要約】【課題】サーモパイルに代表される非接触型の温度検知手段を利用して、従来品よりも正確に定着ローラの温度を検出可能な定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】磁束によって発熱する発熱層を有する定着ローラ３と、該定着ローラ３の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部２と、該磁束発生部２の空孔部２ｅから定着ローラ３の温度を測定するサーモパイル５と、を備える定着装置において、磁束発生部２の空孔部２ｅの内面に複数の溝２ｅ１を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、
該発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、
該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、
を備える定着装置において、
前記磁束発生部の空孔部の内面に複数の溝が形成されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記発熱回転体は定着ローラであり、
前記複数の溝は定着ローラ側に対して下側へ傾斜している
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、
前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、
該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、
を備える定着装置において、
前記磁束発生部の空孔部の内面に離型材が付与されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、
前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、
該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、
を備える定着装置において、
前記空孔部の温度検知手段側から発熱回転体側に空気を流すためのファンが温度検知手段側に設けられている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる定着装置及びこれを備える画像形成装置に関する。詳細には、電磁誘導加熱方式を用いた磁束発生部に特徴を有する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持したトナー像などの可視像を記録シートなどの記録材に転写することで画像出力を得る。トナー像は、定着装置を通過する際に熱と圧力とによる融解、浸透作用によって記録材上に定着される。このように、定着装置に採用される加熱方式には、発熱源としてハロゲンランプなどを用いた加熱ローラとこれに対向当接する加圧ローラとを備えて定着ニップ部を構成可能な熱ローラ定着方式、ローラ自体よりも熱容量が小さくて済むフィルムを加熱部材として用いたフィルム定着方式があるが、近年、加熱方式に電磁誘導加熱方式を用いた定着方式が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されている電磁誘導加熱方式を用いた定着方式においては、加熱ローラの内部においてボビンに巻いた誘導加熱コイルを設け、誘導加熱コイルに電流を印加することにより加熱ローラに渦電流を発生させ、それによって加熱ローラを発熱させる構成が採用されている。この構成においては、熱ローラ定着方式のような余熱を必要とせず、瞬時に所定の温度まで立ち上げることができるという利点がある。また電磁誘導加熱方式を用いた定着方式に関しては、高周波電源により高周波電圧が印加される誘導加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置と、前記加熱回転体に設けられた磁性を有する発熱層とを有し、発熱層は、キュリー点が概ね定着温度に設定され、高周波誘導加熱装置に高周波電源により高周波電圧が印加されたとき発熱する定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
この装置では、高周波誘導加熱装置により接着剤中に含有された強磁性体がキュリー点に達するまで瞬時に昇温し、キュリー点に達すると磁性を失うことにより、昇温せず、一定の温度を保持する。この強磁性体のキュリー点は概ね定着温度に設定されているので、強磁性体は概ね定着温度に保持される。したがって、定着装置として要求される加熱回転体表面の高離型性、耐熱性等を損なうことなく、また複雑な制御装置を必要とすることなく、加熱回転体の立ち上がり時間の短縮及び高精度の温度制御を行うことができる。さらに、芯金や離型性樹脂層の厚みや形状が異なる加熱回転体においては、その熱容量も異なるが、強磁性体粉末の含有量を調整することにより、立ち上がり時間、制御温度の精度向上を図ることができ、また強磁性体粉末はキュリー点で磁性を失うので、磁性粉末を含むトナーが磁力で加熱回転体に吸引され、オフセット等が発生することもない、とされている。そして定着器に用いられる温度センサとしては、サーミスタ等のようにヒートローラの外周面に直接接触させて、外周面の温度を検知する接触型のセンサと、サーモパイルのように、ヒートローラの外周面から放射される赤外線をヒートローラから離れた位置で受光して、その受光された放射束から外周面の温度を検知する非接触型の赤外線センサとがある。このいずれを用いるかは、設計上の都合によるが、一般に、ヒートローラの表面には、印刷用紙に定着してもオフセットとして視認できない程度の細かなトナーが付着しており、接触型の赤外線センサを用いた場合、そのトナーがセンサに削り取られて、その削り取られた量が所定量に達すると一気に流れ出し、その流れ出したトナーが印刷用紙上に付着してしまう。
そのため、近年は、温度センサとして、非接触型の赤外線センサが提案されている。
【０００４】
ところで、非接触型の赤外線センサとして代表的なサーモパイルは、耐熱温度が低く、ヒートローラの温度の正確な検知を行うためには、サーモパイルをある程度ヒートローラから離れた位置に設置する必要がある。
一般にサーモパイルの対象物測定視野角は放射状に広がり、距離が遠くなる程測定範囲が広がりヒートローラ以外の物体が入ってしまう。そのため、サーモパイルが、ヒートローラから放射された赤外線に加えて、ヒートローラ以外の物体から放射された非検出対象の赤外線（以下、この非検出対象の赤外線のことを「ノイズ成分」という）をも検出してしまい、このノイズ成分が原因で、ヒートローラの温度を正確に検出できないという問題を招いていた。
また、ヒートローラ外周部に誘導加熱装置（磁束発生部）を配置する形態の場合にはサーモパイルの視野角にヒートローラ以外の部材を検出しないようにするためにその大きさ、コイル形状に制約が生まれ、設計上の課題となっていた。
本発明では磁束発生部の空孔部よりサーモパイルにより定着ローラ表面を検知するものであり、空孔部内面に異物が付着することに温度検知誤差を発生させてしまうのを防止するものである。空孔部内面部に付着する異物として機内に舞うトナーであったり、トナーに含有するＷＡＸ成分が挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３８０５号公報
【特許文献２】特許２９７５４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、サーモパイルに代表される非接触型の温度検知手段を利用して、従来品よりも正確に定着ローラの温度を検出可能な定着装置及びこれを備える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】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の定着装置は、磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、該発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、を備えた電磁誘導加熱装置と、定着ローラと、を備える定着装置において、前記磁束発生部の空孔部の内面に複数の溝が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記複数の溝は定着ローラ側に対して下側へ傾斜していることを特徴とする。
本発明の定着装置は、磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、を備えた電磁誘導加熱装置と、定着ローラと、を備える定着装置において、前記磁束発生部の空孔部の内面に離型材が付与されていることを特徴とする。
本発明の定着装置は、磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体と、前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる磁束発生部と、該磁束発生部の空孔部から前記発熱回転体の温度を測定する温度検知手段と、を備える定着装置において、前記空孔部の温度検知手段側から発熱回転体側に空気を流すためのファンが温度検知手段側に設けられていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記解決する手段としての定着装置及びこれを備える画像形成装置では、誘導加熱装置内の空孔部内面への異物の付着を防止し、経時を含め正確に温度検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本実施例による定着装置が適用される画像形成装置の一実施例を示す図である。もちろん本発明は、図１に示したタイプの装置には限定されず、また単一色画像を作成するものだけでなく、カラー画像を形成するものをも対象とする。
図示の画像形成装置は、像担持体の一例であってドラム形状を有する回転体である電子写真感光体（以下、単に感光体という）４１を備え、この感光体４１の周りに、図中に矢印で示す回転方向に順次、帯電ローラからなる帯電装置４２、露光手段の一部を構成するミラー４３、現像ローラ４４ａを備えた現像装置４４、転写紙、記録紙等のシート状の転写紙Ｐに現像された画像（トナー像）を転写する転写装置４８、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａを具備したクリーニング装置４６等が配置してある。そして、帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間において、感光体４１にはミラー４３を介して露光光Ｌｂを露光照射して走査するようになっている。この露光光Ｌｂの照射位置を露光部１５０と称する。
【００１１】
転写装置４８が感光体４１の下面と対向する部位は、転写紙Ｐにトナー像が転写される公知の転写部４７となっており、この転写部４７より給紙方向上流側には一対のレジストローラ４９が設けてある。これらレジストローラ４９には、いずれかの給紙トレイ４０に収納した転写紙等のシート状の転写紙Ｐが、給紙コロ群１１０のコロによって送り出され、搬送ガイド及び搬送ローラ群（符号を付していない）に案内されながら搬送されてくるようになっている。また、転写部４７より給紙方向下流の位置には、定着装置２０が配置してあり、定着装置２０より給紙方向下流側には両面記録実行時に転写紙Ｐの表裏を反転させ記録済みの紙面を下向きにして転写部４７に再給紙する自動両面装置３９が配置してある。
本実施形態における画像形成は、概ね次のようにして行う。まず装置上部側では、感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により均一に帯電され、作成すべき画像に対応する露光光Ｌｂが露光部１５０に照射及び走査されることで、作成すべき画像に対応した潜像が感光体４１上に形成される。この潜像は感光体４１の回転により現像装置４４に近接したとき、ここでトナーにより可視像（顕像）化されて、感光体４１に担持されたトナー像となる。一方、装置下部側では、いずれかの給紙トレイ４０の給紙コロ群１１０により、複数の給紙トレイ４０のうちいずれか１つから転写紙Ｐを呼び出し、例えば図中に破線で示すような所定の搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置まで搬送し、ここで一旦停止させ、感光体４１上のトナー像が転写部４７で転写紙Ｐの所定位置に対向するようなタイミングで送り出す。すなわち、好適なタイミングが到来すると、レジストローラ４９の位置で停止していた転写紙Ｐをレジストローラ４９で送り出し、転写部４７に向けて搬送する。
【００１２】
感光体４１上のトナー像とこのトナー像が転写されるべき転写紙Ｐの所定位置とは、その位置が転写部４７で合致し、転写装置４８による電界により、トナー像は転写紙Ｐ上に吸引され転写される。こうして感光体４１周りの画像形成部でトナー像を転写され担持した転写紙Ｐは、定着装置２０に向けて送り出される。そして、転写紙Ｐ上のトナー像が、定着装置２０を通過する間に加熱、加圧されて転写紙Ｐに定着された後、転写紙Ｐは排紙部に排紙される。
また、転写紙Ｐの両面に画像形成をする場合、図示しない分岐爪により自動両面装置３９に排紙された転写紙Ｐが、自動両面装置３９でスイッチバック反転され、レジストローラ４９の手前の搬送経路に搬送される。
なお、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは、感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至り、このクリーニング装置４６を通過する間に感光体４１上から清掃・除去され、次の画像形成に移行可能となる。
定着装置２０は、詳細は後述するが、一対のローラを採用した定着方式を採用した構成とされている。このため、定着装置には、定着ローラを加熱するための熱源を備え、この定着ローラに加圧ローラが当接、押圧している。
【００１３】
図２は、図１に示した画像形成装置で用い得るローラ方式の定着装置の概念的構成を示す断面図である。図において、２は磁束発生部、３は発熱回転体である定着ローラ、４は加圧回転体である加圧ローラ、Ｐは転写紙、Ｔは転写紙Ｐ上に載ったトナーである。なお、図示の例の定着装置は、電磁誘導加熱装置である磁束発生部２が備えるコイルパイル２ａを誘導加熱回路であるインバータ（図示せず）により高周波駆動することによって高周波磁界を発生させ、この磁界により、主に金属性の定着ローラ３に渦電流が流れるようにして定着ローラ３の表面温度を上昇させる。すなわち、定着ローラ３の表層は、磁束によって発熱する発熱層にされている。図中２ｂは足コア、２ｃはセンターコア、２ｄはアーチコアであり、コイルパイル２ａはアーチコア２ｄと定着ローラ３の間に位置している。
発熱回転体としては、ローラ形状にものを用いた例について説明しているが、ローラでなく、スリーブ又はベルトを用いてもよい。
そして、転写紙Ｐ上のトナーＴは定着ローラ３と加圧ローラ４とのニップ部を通過することにより、昇温・加圧によりトナーＴが転写紙Ｐ上に定着する。
【００１４】
図３は定着装置の正面断面図である。図に示すように、磁束発生部２には空孔部２ｅが形成されている。この空孔部２ｅを介して定着ローラ３と反対側には、温度検知手段としてサーモパイル５が設けられており、このサーモパイル５からの出力電圧を測定して定着ローラ３の表面の温度がコンピュータで算出される。サーモパイルは、非接触式温度センサであり加熱物体から放射される赤外線（熱線）を受光して光電変換するセンサである。なお、温度検知手段としては、定着ローラ３と非接触手段であれば、他のセンサを用いることができる。
定着ローラ３には加圧ローラ４が接触している。そして、磁束発生部２をその長手方向に沿った断面で見ると、図５に示すように、空孔部２ｅは磁束発生部２のほぼ中央付近に配置される。コイルパイル２ａは長方形状に巻回され、図５中、磁束発生部２の幅方向の全体に渡って配置されている。コイルパイル２ａの両端はインバータに接続され高周波電源により交流電流が通電される。この通電によりコイルパイル２ａの内側に磁束が発生し、高周波に伴う磁束の変化により定着ローラ３の表層に渦電流が発生し、該表層は発熱する。いわゆる電磁誘導過熱である。
【００１５】
磁束発生部２で発生する磁束の大きさは、コイルの巻き数に比例するので、なるべく多く巻くために、導線に被覆を形成してパイル状にされている。コイルパイル２ａの幅が長くされているのは、円柱状の定着ローラ３の表面全体に渦電流を発生させるためである。また、定着ローラ３は回転するので、コイルパイル２ａの長手方向と垂直方向の内部空間の長さＡは、定着ローラ３の径より小さくてもよい。コイルパイル２ａの内側と定着ローラ３の表面を近づけた方が、定着ローラ３の昇温効果が高まるため、なるべくコイルパイル２ａの内側を定着ローラ３の表面に近づけた方が好ましい。なお、コイルパイル２ａはモールド中に埋め込まれている。
磁束発生部２は、図４に示すように長尺状の部材であり、主として樹脂を射出成形して形成されている。磁束発生部２の一面は定着ローラ３の周面の一部を覆うために円弧状に形成されている。この円弧部の中央付近に丸形の空孔部２ｅが形成されている。そして、円弧部と反対側にサーモパイル５が設けられている。そのため、磁束発生部２の外側にサーモパイル５が配置され、コイル形状や大きさの設計上の自由度が大きくなる。
【００１６】
磁束発生部２の長手方向と垂直方向の断面を示すと図６に示すようになる。空孔部２ｅは磁束発生部２の中央付近にトンネル状に形成されている。そして、空孔部２ｅの内面には複数の溝２ｅ１が形成されている（図７参照）。この複数の溝２ｅ１は定着ローラ３側に対して下側へ傾斜している。トナーに含有するワックス等が空孔部２ｅの定着ローラ３側に付着した場合、高温時には粘度の低いワックス成分は空孔部２ｅの壁面において溝２ｅ１に入り込み、下部へ流れ落ちる構成となっている。このため、定着ローラ３から放射される赤外線がワックスによって遮られることなく、従来品よりも正確にサーモパイル５を用いて定着ローラ３の温度を検出することができる。なお、溝２ｅ１の断面形状は長方形状であるが、その形状は限定されることはなく、例えば、三角形状でもよい。
【００１７】
溝２ｅ１の幅は１〜２ｍｍ程度で、表面張力によって落下し難いワックス等に流路を設けることによってワックスを下部へ流す構成となっている。さらに空孔部２ｅの下部に図示しないがフェルト等のワックス吸収部材を設けてもよい。ワックス等の異物が空孔部２ｅへ付着することによってサーモパイル５が定着ローラ３以外の物体を検出して温度検出に誤差を発生させないようにするものである。通常、付着したワックス成分は乳白色であり、空孔部２ｅ内面に付着すると放射率が低く検出されるため、サーモパイル５の検出温度は高くなってしまう。これにより狙い温度と異なる温度で通紙を行うことによりオフセット等の不具合が発生する場合がある。また、空孔部２ｅ内面に離型材、例えばテフロン（登録商標）のようなものを付加させることにより、ワックスが付着しにくくなり、下部へ流出しやすくする構成も可能である。テフロンは焼成するものであってもよいし、テフロンテープのような別部材を付加してもよい。
【００１８】
また、ファン等によって、空孔部２ｅのサーモパイル５側に空気を流し込むことにより、気流を定着ローラ３側へ流す構成としてもよい。これにより機内のトナー、ワックス成分が定着ローラ３側へ流れることにより空孔部２ｅの内部への異物付着を防止することができる。これも同様に空孔部２ｅの内部への異物付着を防止して温度検知を正確に行うための手段である。
この際、空孔部２ｅへの風量は空孔部２ｅの内面を冷却しない程度の風量であればよく、機内に舞うトナー、ワックスの流れを変える程度でよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示した画像形成装置で用い得るローラ方式の定着装置の概念的構成を示す断面図である。
【図３】図３は、定着装置の正面断面図である。
【図４】図４は、磁束発生部の斜視図である。
【図５】図５は、磁束発生部の長手方向に沿った断面を示す説明図である。
【図６】図６は、磁束発生部の長手方向と垂直方向に沿った磁束発生部の断面を示す説明図である。
【図７】図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
２  磁束発生部
２ａ  コイルパイル
２ｂ  足コア
２ｃ  センターコア
２ｄ  アーチコア
２ｅ  空孔部
２ｅ１  溝
３  定着ローラ
４  加圧ローラ
５  サーモパイル
２０  定着装置
３９  自動両面装置
４０  給紙トレイ
４１  電子写真感光体
４２  帯電装置
４３  ミラー
４４  現像装置
４４ａ  現像ローラ
４６  クリーニング装置
４６ａ  ブレード
４７  転写部
４８  転写装置
４９  レジストローラ
１１０  給紙コロ群
１５０  露光部
Ｌｂ  露光光
Ｐ  転写紙
Ｔ  トナー
【図１】
2009288396.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009288396.tif 000007
【図６】
2009288396.tif 000008
【図７】
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