JP2004014129A

JP2004014129A - 加熱装置および画像形成装置

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Publication number: JP2004014129A
Application number: JP2002161578A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hayashizaki; 林崎　実
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置について、温度検知素子、安全素子の動作速度を高速化する。
【解決手段】少なくとも１箇所以上の加熱領域ａ・ｂで電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブ１を有する加熱装置において、加熱スリーブの温度を検知する少なくとも１つ以上の温度検知素子９（１）・９（２）と、加熱スリーブ１の所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を遮断する少なくとも１個の安全素子１３を有し、温度検知素子９（１）・９（２）と安全素子１３を加熱スリーブ１の加熱領域ａ・ｂ内であって、かつ加熱スリーブ１に対する測温位置が互いに重ならないように互いの位置を異ならせて配設したことを特徴とする加熱装置。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置として備えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
より詳しくは、少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置、及び該加熱装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させる、トナー画像を被記録材に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。
【０００４】
画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。近時はクイックスタートや省エネルギーの観点からベルト加熱方式の装置が実用化されている。また電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。
【０００５】
何れも一般に、加熱部材と加圧部材との圧接部である定着ニップ部に被加熱材としての未定着画像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送させて加熱部材の熱により未定着画像を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させるものである。
【０００６】
加熱部材は、ヒータ等の熱源あるいは電磁誘導加熱で加熱され、その加熱部材の温度がサーミスタ等の温度検知素子で検知され、該温度検知素子の検知温度が所定の温度に維持されるように熱源あるいは励磁回路への供給電力が制御回路により制御されることで、所定の定着温度に温調制御される。
【０００７】
また、加熱部材の所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を緊急遮断する安全素子が組み込まれている。安全素子は加熱部材に対向配設され、装置の通電回路に挿入された、サーモスイッチあるいは温度ヒューズである。
【０００８】
安全素子（以下、サーモスイッチと記す）は加熱部材が上記の温度検知素子（以下、サーミスタと記す）を含む温調制御系により定着温度付近の温度に制御されている限りは動作しない。定着装置の制御回路に何らかの異変が起きて加熱部材の温度が異常上昇してサーモスイッチによる保護温度以上に達すると、サーモスイッチが切れ、装置への通電が緊急遮断されて加熱部材の温度はそれ以上上昇しなくなり、安全性が保たれる。
【０００９】
最近の定着装置の小型化、高速化に伴い、より小型でかつ高速遮断の可能なサーモスイッチを使用する要求から、小型のＤＣ系遮断用サーモスイッチによりリレーの駆動回路を遮断することにより装置へのＡＣ給電を遮断する構成がとられるようになってきている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーミスタの対向位置に部材が存在した場合、また、風路が構成されて外気が定着装置内に流入する場合、定着装置内の気流によりその部分が冷却され、温度上昇が遅くなることが観測されている。特に熱容量の小さい定着装置に関しては通常の通紙時のような温度制御時には問題なくとも、装置が冷えた状態、すなわち朝一での定着装置立ち上げ時など定着装置を定着温度に早く立ち上げる必要性がある場合には明確に応答時間の差となって現れてくることが確認されている。一方で特に定着装置が高温となった際に遮断を行う安全回路の動作に於いては、応答時間は出来る限り短縮する必要があった。
【００１１】
また、最近の定着装置の構成は温度上昇を早く行うため、制御性の向上の為に熱容量の小さい加熱部材に電力を供給する構成となっている為、サーミスタやサーモスイッチの検出温度の応答性を高める必要が存在した。
【００１２】
本発明は、特に、電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置について、温度検知素子、安全素子の動作速度を高速化することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。
【００１４】
（１）少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置において、加熱スリーブの温度を検知する少なくとも１つ以上の温度検知素子と、加熱スリーブの所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を遮断する少なくとも１個の安全素子を有し、温度検知素子と安全素子を加熱スリーブの加熱領域内であって、かつ加熱スリーブに対する測温位置が互いに重ならないように位置を異ならせて配設したことを特徴とする加熱装置。
【００１５】
（２）少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置において、加熱スリーブの温度を検知する少なくとも２つ以上の温度検知素子と、加熱スリーブの所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を遮断する少なくとも１個の安全素子を有し、温度検知素子と安全素子を加熱スリーブの加熱領域内であって、かつ加熱スリーブに対する測温位置が互いに重ならないように位置を異ならせて配設し、少なくとも１つの温度検知素子の加熱スリーブに対する測温位置を加熱スリーブの最小通紙域内とし、少なくとも１つの温度検知素子の測温位置は加熱スリーブの最小通紙域外としたことを特徴とする加熱装置。
【００１６】
（３）温度検知素子は加熱スリーブに内接して配置される内接型サーミスタであり、安全素子は加熱スリーブ外側に非接触にて配置された非接触型サーモスイッチであることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱装置。
【００１７】
（４）温度検知素子の感熱部及び安全素子の感熱部近傍に風路となる凹凸部、もしくは穴を設けないことを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の加熱装置。
【００１８】
（５）温度検知素子及び安全素子の感熱部近傍に磁性体を設けることを特徴とする（１）から（４）の何れかに記載の加熱装置。
【００１９】
（６）温度検知素子及び安全素子の感熱部以外の部分に金属など磁性体あるいは非磁性体を設けることを特徴とする（１）から（５）の何れかに記載の加熱装置。
【００２０】
（７）被加熱材が画像を担持した被記録材であることを特徴とする（１）から（６）の何れかに記載の加熱装置。
【００２１】
（８）被記録材上にトナー画像を形成し、熱定着手段を用いて被記録材上にトナー画像を定着させる画像形成装置において、熱定着手段が（１）から（７）の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００２２】
〈作　用〉
すなわち、加熱装置のダメージを防ぐため、最も高温になるところ、すなわち部分加熱の系においては加熱部材である加熱スリーブの加熱領域（発熱域）に温度検知素子を配置すること、温度検知素子と安全素子相互の測温位置の温度上昇を妨げない構成をとること、温度検知素子の測温位置の温度上昇を特に高める構成により、安全素子の動作をより高速に働かせると同時に、温度検知素子による回路動作時に加熱スリーブ、その他の部材にかける熱ストレスを極力小さくすることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザプリンタである。
【００２４】
１０１は像担持体としての感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基体上に形成されている。
【００２５】
感光ドラム１０１は矢印の時計方向に回転駆動され、その表面が帯電装置としての帯電ローラ１０２によって一様帯電される。
【００２６】
次に、その回転感光ドラム１０１の一様帯電面に対してレーザスキャナユニット１０３によりレーザビーム走査露光Ｌが施されて画像情報の静電潜像が形成される。感光ドラム１０１に対するレーザビーム走査露光Ｌは画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームがレーザスキャナユニット１０３内で回転するポリゴンミラーにより反射されてなされる。
【００２７】
この静電潜像は現像装置１０４でトナー画像として現像される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００２８】
トナー画像は、転写装置としての転写ローラ１０５により、不図示の給紙機構部から所定のタイミングで搬送された被記録材Ｐ上に感光ドラム１０１上より転写される。ここで感光ドラム１０１上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するようにセンサ１０６にて被記録材Ｐの先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された被記録材Ｐは感光ドラム１０１と転写ローラ１０５のニップ部において一定の加圧力で挟持搬送される。なお、本例においては被記録材の装置内搬送は中央基準搬送でなされる。
【００２９】
このトナー画像が転写された被記録材Ｐは加熱定着装置１０８へと搬送され、永久画像として定着される。
【００３０】
一方、感光ドラム１０１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置１０７により感光ドラム１０１表面より除去され、感光ドラム１０１は繰返して作像に供される。
【００３１】
（２）加熱定着装置（定着ユニット）１０８
図２は本実施例における加熱定着装置１０８の横断面模型図、図３は加熱スリーブを含む誘導加熱アセンブリと加圧ローラとの部分の正面模型図、図４は内接型サーミスタ支持部材の側面図と正面図、図５は磁場発生手段と発熱量の関係、および加熱スリーブの加熱領域を説明する模式図、図６は温度検知素子と安全素子の配設位置を示す模式図、図７は安全回路（定着電源構成）を示す図である。
【００３２】
１０は加熱部材としての加熱スリーブ（定着スリーブ）１を含む誘導加熱アセンブリ、２０は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、誘導加熱アセンブリ１０の加熱スリーブ１と加圧ローラ２０との圧接により定着ニップ部Ｎを形成させてある。この定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを形成担持させた被記録材Ｐを導入して挟持搬送させることで、加熱スリーブ１の熱により未定着トナー画像ｔを被記録材Ｐの面に永久固着画像として加熱定着させるものである。加熱部材としての加熱スリーブ１を含む誘導加熱アセンブリ１０及び加圧部材としての加圧ローラ２０は被記録材Ｐの幅方向を長手とする横長の部材である。
【００３３】
図２と図３を参照して、誘導加熱アセンブリ１０は、誘導加熱される加熱スリーブ１、コイルホルダ２、磁性コア３、励磁コイル（誘導加熱コイル）４、摺動板５、加圧ステイ６、絶縁板７、内接型サーミスタ支持部材８、内接型サーミスタ９、加熱スリーブ規制フランジ部材１１等の組立体である。
【００３４】
加熱スリーブ１は可撓性があり、図５の（ａ）の層構成模型図のように、金属あるいは磁性金属や磁性体などの誘導加熱材料からなる発熱層１ａと、定着性を高めるためのゴム層、定着後の紙の分離を良くする為の離型層１ｂを有している。コイルホルダ２との摩擦を抑え、摺動性を良くする為、コイルホルダ２との摩擦面にポリイミドや４フッ化エチレン樹脂（テフロン）層１ｃをコーティングしても良い。
【００３５】
コイルホルダ２は横断面略半円弧状樋型部材であり、このコイルホルダ２に磁場発生手段としての横断面略Ｔ字型の磁性コア３と励磁コイル４を内包支持させてある。このコイルホルダ２は、加熱スリーブ１が定着温度に温度制御されるため、定着温度よりも高い耐熱温度を有する必要がある。加えて磁気回路に影響を与えないことが必要であり、耐熱性の高いＬＣＰ樹脂などにより構成されている。
【００３６】
磁性コア３には、高周波において損失の少ないフェライト系の材料が用いられており、コアのキュリー温度も定着温度以上である材料が用いられている。すなわちフェライトコアの透磁率が定着温度付近になっても減少しない、高キュリー点のものが使用されている。励磁コイル４はやはり高温度に耐える材料で被覆されたリッツ線を用いている。
【００３７】
上記の磁性コア３と励磁コイル４を内包支持させコイルホルダ２は、図２において、加熱スリーブ１内の略右半部側に挿入配設してあり、磁性コア３と励磁コイル４から成る磁場発生手段と、加熱スリーブ１との絶縁を保つ役目もしている。
【００３８】
またこのコイルホルダ２の下辺部には長手に沿って外方に張り出させて加圧ステイ受部２ａを形成具備させてあり、この加圧ステイ受部２ａの下面には摺動板５を配設してある。
【００３９】
加圧ステイ６は横断面下向きコ字型の剛性部材であり、上記コイルホルダ２の加圧ステイ受部２ａの上面側に位置させて加熱スリーブ１内に挿通してある。
【００４０】
絶縁板７はコイルホルダ２と加圧ステイ６との間に配設され、電気的・磁気的隔壁として機能する。
【００４１】
内接型サーミスタ支持部材８は加圧ステイ６に取り付けて支持させてあり、加熱スリーブ１内において加圧ステイ６を中にしてコイルホルダ２側とは反対側の略左半部側に位置し、コイルホルダ２と共に加熱スリーブ１の回転ガイド部材としての役目もしている。図４はこの内接型サーミスタ支持部材８の側面図と正面図を示している。８ａは内接型サーミスタ支持部材８の上端部から右側に突出させて配設したバネ板であり、このバネ板８ａの先端部に耐熱性・弾性マット部材部９ａを介して温度検知素子としてのサーミスタ９を取り付け支持させてある。９ｂはサーミスタ９のリード線であり、バネ板８ａの上面に沿わせて支持部材８の本体側に引き回してある。
【００４２】
誘導加熱アセンブリ１０の組み立て状態において、上記内接型サーミスタ支持部材８のバネ板８ａは図２のようにコイルホルダ２の上端部側からコイルホルダ２の外面と加熱スリーブ１の内面との隙間部に弾性たわみ状態で位置しており、このバネ板８ａの弾性たわみ反力でサーミスタ９の感熱部が加熱スリーブ１の内面に常時弾性的に内接した状態になっている。
【００４３】
加熱スリーブ規制フランジ部材１１は、コイルホルダ２の両端部に嵌着した鍔座部材であり、加熱スリーブ１の端部を受止めて、加熱スリーブ回転時の該加熱スリーブ１の軸線方向への寄り移動を規制する役目をしている。
【００４４】
加圧ローラ２０は、芯金２１と、この芯金２１に同軸にローラ状に形成した耐熱弾性層２２を基本構成とし、芯金２１の両端部を定着装置シャーシの手前側と奥側の側板（不図示）間に軸受部材を介して回転自在に配設してある。
【００４５】
この加圧ローラ２０の上側に上記の誘導加熱アセンブリ１０を摺動板５側を下向きにして加圧ローラ２０に並行に配列位置させ、図３のように、誘導加熱アセンブリ１０の加熱スリーブ両端側から外方にそれぞれ突出させてある加圧ステイ６の両端部上面とバネ受け部材１５・１５との間にそれぞれ加圧バネ１４・１４を縮設することで加圧ステイ６を押し下げ加圧状態にしてある。これにより、誘導加熱アセンブリ１０の加熱部材としての加熱スリーブ１が摺動板５と弾性加圧ローラ２０との間に挟まれて、加熱スリーブ１と加圧ローラ２０との間に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。摺動板５は定着ニップ部Ｎにおいて、回転する過熱スリーブ１の内面とコイルホルダ２の加圧ステイ受部２ａとの摩擦を軽減する役目をしている。
【００４６】
加圧ローラ２０は駆動系Ｍにより図２において矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ２０の回転に伴って、定着ニップ部Ｎにおいて加熱スリーブ１に回転トルクが作用して加熱スリーブ１がその内面が定着ニップ部において摺動板５に摺動しながら矢印の時計方向に従動回転した状態になる。
【００４７】
また励磁コイル４に対して交番電流が流されることで交番磁界が発生し、回転する加熱スリーブ１が誘導加熱される。加熱スリーブ１の誘導加熱温度が内接型サーミスタ９により検知され、該サーミスタの検知温度が所定の定着温度に維持されるように励磁コイル４に対する供給電力が制御されることで、所定の定着温度に温調制御される。このような構造により加熱スリーブ１自体が発熱することで効率の良い、熱応答性の良い熱源を形成している。
【００４８】
サーミスタ検出はサーミスタと直列に接続された検出抵抗と、サーミスタにより基準電圧を分圧し、サーミスタ両端電圧をＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換し、制御ＣＰＵにより制御を行う。サーミスタの基準電圧はＡ／Ｄコンバータの基準電圧と共通にすることで電源の変動や個体差によらずトラッキングされた値が得られるように構成するのが一般的である。
【００４９】
Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周期は、ソフトウェアのタスク負荷とならないように比較的長周期としている。系の熱応答性とシステムのリソースによってはより高速なサンプリングを行ってもかまわない。この場合にはサンプリング周期を早くすると１回のサンプリング当たりの変化量は小さくなり、ゲインが低下したと同じことになる。また、サンプリング回数数回毎の平均を取っていくことでノイズに対する安定化を行ってもかまわない。同様に、Ａ／Ｄコンバータ精度を例えば１０ビットから８ビットへ丸めを行うことにより、ノイズに対する安定化を行ってもかまわない。
【００５０】
制御は一般に、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御といった方法により行われている。一回目のサンプリングにより検出された検出温度と予め定められた目標温度の差分を計算し、次回のサンプリング時の検出温度と目標温度の差分により、比例項を算出する。また、差分の変化により、微分項を算出する。また、制御量の変化により積分項を算出、今回の制御量を決定する。このような一連の動作を繰り返し行うことで、記録媒体の通紙によっても温度リップルの少ない温度制御を可能としている。
【００５１】
図２において、１３は定着装置外装１２の内側に、加熱スリーブ１の外面に対して非接触に感熱部を対向させて配設した安全素子としてのサーモスイッチである。このサーモスイッチ１３は加熱スリーブ１の温度が規定値以上になると回路遮断を行う。通常の状態では加熱スリーブ１はサーミスタ９により定着温度付近の温度に温度制御されており、サーモスイッチ１３を含む安全回路は動作しない。
定着装置の制御回路に何らかの異変が起きて加熱スリーブ１の温度が上昇しサーモスイッチ１３による保護温度Ｔに達すると、サーモスイッチ１３が切れ、定着装置への通電が遮断されて加熱スリーブ１の温度はそれ以上上昇しなくなり、安全性が保たれる。
【００５２】
（３）サーミスタ９とサーモスイッチ１３の配置に関して
本実施例では温度検知素子としてのサーミスタ９と安全素子としてのサーモスイッチ１３の配置に関して、加熱スリーブ１の温度を検知する第１と第２の２つのサーミスタ９（１）・９（２）と、１個のサーモスイッチ１３を有し、サーミスタ９（１）・９（２）と、サーモスイッチ１３を加熱スリーブ１の加熱領域内であって、かつ加熱スリーブ１に対する測温位置が互いに重ならないように互いの位置を異ならせて配設している。以下、これについて詳述する。
【００５３】
このような系における、発熱の状態を横断側面模型図にて示したものが図５の（ａ）である。図のように、磁性コア３をＴ型に配置して励磁コイル４−磁性コア３−加熱スリーブ１の発熱層１ａ−磁性コア４から成る磁気回路を構成している。励磁コイル４に交番電流が流れるとこれに伴って交番磁界が発生する。加熱スリーブ１の発熱層１ａの材料には先述したように磁性金属または磁性材料を用いており、加熱スリーブ１の発熱層１ａ内では磁界を打ち消すように誘導電流（渦電流）が発生する。この誘導電流（渦電流）によるジュール熱により、加熱スリーブ自体が発熱し、温度が上昇していくことになる。図５の（ａ）に加熱スリーブ、コア、コイルから成る磁気回路の磁力線分布の模式図（横断面）と、加熱スリーブ１にて発熱する発熱量の分布の模式図を示す。このように、本実施例の加熱定着装置における加熱スリーブ１には図５の（ｂ）に示すように２箇所ａとｂに発熱量の多い部分（加熱領域、発熱域）が存在する。
【００５４】
図６に、第１と第２の２つの温度検知素子であるサーミスタ９（１）と９（２）、及び安全素子であるサーモスイッチ１３の位置関係を示す。
【００５５】
ＬＲは加圧ローラ幅、Ｌｍｉｎは装置の通紙できる最小通紙サイズの紙幅、Ｌｍａｘは装置の通紙できる最大通紙サイズの紙幅である。ここでは一例として中央部基準で紙サイズを規定している場合について述べる。
【００５６】
第１のサーミスタ９（１）は中央部サーミスタとして、最小通紙サイズ紙幅Ｌｍｉｎ内の加熱領域に設けられて加熱スリーブ１の中央部の温度を測定する。
【００５７】
第２のサーミスタ９（２）は端部サーミスタとして、最大通紙サイズ紙幅Ｌｍａｘから最小通紙サイズ紙幅Ｌｍｉｎの区間内の加熱領域に設けられ、加熱スリーブ１の端部の温度を測定する。
【００５８】
サーモスイッチ１３は非接触のものを用いている。サーモスイッチ１３は応答性を高めるため、感熱面を加熱スリーブ１の外面に対向させるように配置し、感熱面と加熱スリーブの距離をできるだけ近づけるのが望ましい。本実施例では２０ｍｍ以下とするよう構成している。
【００５９】
通常時、電源投入やプリント信号により、温度制御が開始されると誘導加熱インバータ（図７）より励磁コイル４に電力が投入され、加熱スリーブ１の温度が上昇していく。温度制御のための温度検知は中央部サーミスタである第１のサーミスタ９（１）に於いて行っている。
【００６０】
中央部サーミスタ９（１）の検出温度が目標温度に近づくと誘導加熱インバータは電力を絞り込み、温度制御を行う。温度制御は一般にＰＩ制御またはＰＩＤ制御と呼ばれる制御手法を用いている。端部の温度は端部サーミスタにより温度をモニタし、予め定められた温度以上に温度が上昇した場合、紙の通紙間隔を長くして通紙枚数を減少させるスループット制御を行うことで端部の温度が一定値以上にならないよう構成している。
【００６１】
第１および第２のサーミスタ９（１）・９（２）及びサーモスイッチ１３の位置は本実施例では図６に示したように、検出位置を加熱スリーブ１の軸方向にずらすよう構成している。
【００６２】
また、サーモスイッチ１３だけでなく、サーモスイッチを取り付けるためのモールド部材などが加熱スリーブに近い位置に来ることでその部分の空気の流速が増し、温度が下がることが確認されている。従って、サーモスイッチ１３を取り付けるモールド部材の部分の影響が無い領域で温度測定が可能な様にずらすように構成している。
【００６３】
また、工場などで温度を外部から測定する検出穴についても、穴の部分から流入する空気によって加熱スリーブが冷却され、温度が下がってしまう現象があるため、極力穴を設けないよう構成している。
【００６４】
定着電源の構成を図７に示す。商用交流電源と誘導加熱インバータ装置はリレーによりオン／オフされる構成となっており、リレーを駆動する励磁巻線は画像出力装置本体の２４Ｖ電源により電流供給を行う構成とし、さらに定着装置（定着ユニット）の加熱スリーブ温度を検出し、加熱スリーブ温度が規定の温度を超えた時接点が遮断するサーモスイッチ接点を、コネクタを介して図７の回路図に示すように構成しており、加熱スリーブが異常昇温をした場合にはリレーを遮断して励磁回路の電源を切るよう構成することで、定着装置の安全を確保している。
【００６５】
又、サーミスタ電圧を監視してハードウェア回路によりリレーを遮断する保護回路を設けても良い。保護回路の動作温度をサーモスイッチ動作よりも早く働く温度に設定することにより、サーモスイッチ動作以前に、本体電源のオン／オフにより正常復帰可能な構成とすることが可能となる。
【００６６】
このような保護回路動作の一例を以下に示す。ハードウェア保護温度に達するとハードウェア保護回路が動作する。この回路はコンパレータと基準電圧及びダイオードによる自己保持状態を有し、一度動作すると温度が低下しても復帰しない構成となっている。温度上昇に伴いサーミスタの電圧が低下し基準電圧を下回ると、コンパレータの出力が反転する。この結果リレーが遮断され、定着器への電力供給が断たれることにより温度上昇は停止する。同時にコンパレータのＬｏ出力によりダイオードを介して検出電圧が低下し、コンパレータは自身の出力により入力をＬｏに固定することにより自己保持（ラッチ）状態を保つことになる。この自己保持（ラッチ）状態は、保護回路の電源をオン／オフすることにより解除出来る。
【００６７】
さらにサーミスタ電圧を監視してハードウェア保護回路の動作よりも低い温度でソフトウェアによる保護動作を行うよう構成することで本体電源のオン／オフを必要としない正常復帰を可能な構成としても良い。
【００６８】
本実施例で説明した図６のような構成の場合、加熱スリーブ１の加熱領域（発熱域）はスリーブ円周方向に２ヶ所ａとｂが存在するため、第１と第２のサーミスタ９（１）・９（２）のどちらか１つのサーミスタを定着ニップ部Ｎに近い側の加熱領域ｂに配置しても良い。勿論両方とも加熱領域ｂに配置しても構わない。また、サーモスイッチ１３も同様であることは言うまでもない。
【００６９】
サーモスイッチ１３には本実施例では一例として非接触式のもので説明を行っている。これは接触式のサーモスイッチを用いても良い。また、サーモスイッチ１３は安定した動作が確保できるのであれば定着装置内（図２）でなく、図８のように画像形成装置本体内に支持部材１６を設けて取り付ける構成としても良い。
【００７０】
〈第２の実施例〉
図９に本実施例を最も良く表す図を示す。本実施例では第１の実施例の加熱定着装置（図６）と同様に、第１と第２のサーミスタ９（１）・９（２）とサーモスイッチ１３の位置は図示したように、検出位置を加熱スリーブ軸方向にずらすよう構成している。また、サーモスイッチ１３の感熱部及びサーミスタ９（１）・９（２）の感熱部近傍の加熱スリーブ１に対向する位置にはモールド部材を設けず、その他の位置では加熱スリーブ１から２０ｍｍ以内の位置に導風板としてのモールド部材１７を取り付けることで加熱スリーブ温度を下げることが出来る。
【００７１】
サーモスイッチ１３の感熱部及びサーミスタ９（１）・９（２）の感熱部以外の部分にモールド部材１７を配置することで、感熱部分以外の温度を下げることにより、相対的に感熱部分の温度を最も高くすることが可能となる。
【００７２】
工場などで温度を外部から測定する場合の測定穴や部材取り付けの位置確認を行う検出穴についても、穴の部分から流入する空気によって加熱スリーブ１が冷却され、温度が下がってしまうため、穴を設ける位置をサーミスタ、サーモスイッチの感熱面から軸方向にずらす事により、感熱面の温度を下げないよう構成している。
【００７３】
〈第３の実施例〉
図１０に本実施例を最も良く表す図を示す。特に誘導加熱による定着装置の場合、図１０の（ａ）のように、磁性体（常磁性体）からなる部材１８を発熱スリーブ内部又は発熱スリーブ外部に近接させて置くことにより、その部分の発熱特性を制御することが可能である。サーミスタなどの温度検知素子９（１）・９（２）の感熱部近傍に磁性体１８を配置することで、感熱部近傍に磁束を集束させて温度が高くなるようにすることで、速やかな異常検知を行うことが可能となる。
【００７４】
また逆に、図１０の（ａ）のように、非磁性金属部材（反磁性体）１９をサーミスタ９（１）・９（２）の感熱部以外の場所に設置することにより、発熱分布をサーミスタ測温位置に集中させることが可能である。このような方法により、検出速度を高めることが可能となる。
【００７５】
〈その他〉
１）以上の各実施例では温度検知素子としてのサーミスタを２個使用している装置であるが、１個だけ使用の装置でも、３個以上使用の装置であっても本発明を適用可能である。
【００７６】
温度検知素子９はサーミスタに限られず、また安全素子１３はサーモスイッチに限られない。
【００７７】
２）加熱スリーブ１を含む誘導加熱アセンブリ１０の構成は実施例のものに限られるものではないことは勿論である。例えば、磁場発生手段としての磁性コア３・励磁コイル４は加熱スリーブ１の外側に配設する構成でもよい。温度検知素子９は加熱スリーブ１に非接触配置としてもよいし、加熱スリーブ１の外側に配設してもよい。安全素子１３は加熱スリーブ１に接触配置としてもよいし、加熱スリーブ１の内側に配設してもよい。
【００７８】
３）加圧部材はローラ体に限られない。回動駆動されるベルト体にすることもできる。加圧部材も熱源で加熱することも出来る。
【００７９】
４）本発明の加熱装置は加熱定着装置に限られず、その他、仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録媒体を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、記録媒体以外のシート状の被加熱体を通紙して、乾燥、加熱ラミネート、熱プレスしわ取り、熱プレスカール取り等の加熱処理装置、インクジェットプリンタなどに用いられる乾燥用加熱装置等としても使用できる
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置において、温度検知素子と安全素子の検知位置をずらすことにより、また、検知位置を最も高い温度とすることにより、異常時にも装置部材に熱ストレスを与えにくい構成とすることが出来、特に熱容量を小さくして昇温速度を高め、制御性を良くした装置の安全回路として応答性に優れた動作を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における画像形成装置の概略構成模型図
【図２】加熱定着装置の横断面模型図
【図３】加熱スリーブを含む誘導加熱アセンブリと加圧ローラとの部分の正面模型図
【図４】内接型サーミスタ支持部材の側面図と正面図
【図５】磁場発生手段と発熱量の関係、および加熱スリーブの加熱領域を説明する模式図
【図６】温度検知素子と安全素子の配設位置を示す模式図
【図７】安全回路（定着電源構成）を示す図
【図８】安全素子を画像形成装置本体側の支持部材に配設下例の図
【図９】第２の実施例を表す図
【図１０】第３の実施例を表す図
【符号の説明】
１０・・誘導加熱アセンブリ、２０・・加圧ローラ、１・・加熱スリーブ、３・・磁性コア、４・・励磁コイル、９・・サーミスタ（温度検知素子）、１３・・サーモスイッチ（安全素子）、ａ，ｂ・・加熱スリーブの加熱領域（発熱域）、１８・・磁性金属、１９・・非磁性金属

Claims

少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置において、
加熱スリーブの温度を検知する少なくとも１つ以上の温度検知素子と、加熱スリーブの所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を遮断する少なくとも１個の安全素子を有し、
温度検知素子と安全素子を加熱スリーブの加熱領域内であって、かつ加熱スリーブに対する測温位置が互いに重ならないように互いの位置を異ならせて配設したことを特徴とする加熱装置。
少なくとも１箇所以上の加熱領域で電磁誘導加熱され、通紙される被加熱材を加熱する加熱スリーブを有する加熱装置において、
加熱スリーブの温度を検知する少なくとも２つ以上の温度検知素子と、加熱スリーブの所定以上の過熱に感応して装置に対する通電を遮断する少なくとも１個の安全素子を有し、
温度検知素子と安全素子を加熱スリーブの加熱領域内であって、かつ加熱スリーブに対する測温位置が互いに重ならないように互いの位置を異ならせて配設し、
少なくとも１つの温度検知素子の加熱スリーブに対する測温位置を加熱スリーブの最小通紙域内とし、少なくとも１つの温度検知素子の測温位置は加熱スリーブの最小通紙域外としたことを特徴とする加熱装置。
温度検知素子は加熱スリーブに内接して配置される内接型サーミスタであり、安全素子は加熱スリーブ外側に非接触にて配置された非接触型サーモスイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
温度検知素子の感熱部及び安全素子の感熱部近傍に風路となる凹凸部、もしくは穴を設けないことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の加熱装置。
温度検知素子及び安全素子の感熱部近傍に磁性体を設けることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の加熱装置。
温度検知素子及び安全素子の感熱部以外の部分に金属など磁性体あるいは非磁性体を設けることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の加熱装置。
被加熱材が画像を担持した被記録材であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の加熱装置。
被記録材上にトナー画像を形成し、熱定着手段を用いて被記録材上にトナー画像を定着させる画像形成装置において、熱定着手段が請求項１から７の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。