JP2009271129A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の温度が必要な定着ローラ等を外部より誘導加熱方式で加熱する定着装置で、サーモパイル素子に代表される非接触型の温度センサを有する温度検出手段を用いて、温度センサの受ける熱量を少なくして、かつ、温度検知精度を確保した定着装置を提供する。
【解決手段】磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体１１１を備える加圧部１１と、前記発熱回転体１１１の外側に配置され、磁束を発生させる誘導加熱部１２とを備える定着装置１０において、前記発熱回転体１１１の表面温度を測定する温度検知手段１３を備え、前記温度検知手段１３は、前記誘導加熱部１２が備えるコイルループ１２４の内周側に設けられている空孔部１２７を通して前記発熱回転体１１１の表面温度を検知する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電磁誘導加熱方式を用いる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。

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せる。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す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（例えば、特許文献１参照）が注目されている。
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備えられている。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）。

そして、定着装置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。
このいずれかを用いるかは、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いる。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。また、接触型のセンサは、ヒートローラ表面に傷を付け、定着装置の寿命低下の原因となっている。
また、非接触型の赤外線センサの１つであるサーモパイルは、非接触で個々の物体から放射される赤外線を受けると、そのエネルギー量に応じた熱起電力を発生する赤外線センサで、この熱起電力を測定することで温度を検知する。
したがって、接触型のセンサの不具合を改善するために、近年は、温度センサとして、非接触型の赤外線センサが用いられることが多い。

特開２００１−１３８０５号公報 特許２９７５４３５号公報

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素子は、耐熱温度が低く、一般的なサーモパイルの耐熱温度は１００℃程度である。したがって、サーモパイル素子で熱源の温度の正確な検知を行うためには、サーモパイル素子をある程度熱源から離れた位置に設置する必要がある。
また、サーモパイル素子は、熱源が発する赤外線を集光することから、熱源である対象測定物に対して視野角が放射状に広がり、距離が遠くなる程測定範囲が広がっていくという特性がある。このため、サーモパイル素子自身の耐熱温度を考慮して熱源から距離を離す程、測定範囲が広がり、場合によっては熱源以外の物体がその視野に入ってしまう可能性がある。そのため、サーモパイル素子が、熱源から放射された赤外線に加えて、熱源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、熱源の温度を正確に検出できないという問題点がある。
また、熱源となるヒートローラの外周部に、誘導加熱装置を配置する形態の場合には、サーモパイル素子の視野内にヒートローラ以外の誘導加熱装置、転写紙の搬送部等を検出しないようにするために、熱源のヒートローラにサーモパイル素子を近づけなければならない等の設計上の課題があった。また、そのために誘導加熱装置の大きさも制約され、内部に設けられる電流を流すコイルの大きさ等にも制約があり、高いプリント速度に対応する定着装置の設計が困難であるという問題点がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その課題は、所定の温度が必要な定着ローラ等を外部より誘導加熱方式で加熱する定着装置で、サーモパイル素子に代表される非接触型の温度センサを有する温度検出手段を用いて、温度センサの受ける熱量を少なくして、かつ、温度検知精度を確保した定着装置及びその定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。

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を備える加圧部と、前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる誘導加熱部とを備える定着装置において、前記発熱回転体の表面温度を測定する温度検知手段を備え、前記温度検知手段は、前記誘導加熱部が備えるコイルループ内周側に設けられている空孔部を通して前記発熱回転体の表面温度を検知することを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記加圧部と前記誘導加熱部とに分離できることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記温度検知手段は、前記誘導加熱部に支持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、前記温度検知手段は、サーモパイル素子と集光レンズとを有することを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記サーモパイル素子は、前記加圧部の発熱回転体から、２０〜１００ｍｍの範囲の距離にあることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記温度検知手段は、前記空孔部の直径Ｄと、集光レンズの直径ｄ、回転発熱体と集光レンズとの距離Ｌ、集光レンズからの視野角度θと表した場合、視野角度θを５°としたときに、Ｄ≧ｄ＋２×（Ｌ×tanθ）の関係を満足することを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記誘導加熱部の空孔部は、非円形であって、発熱回転体の円周方向の長さＤと長手方向長さＣとが、Ｃ＞Ｄの関係を満足することを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記誘導加熱部は、空孔部から筒が前記温度検知手段に延びていることを特徴とする。

静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録部材に転写する転写装置と、前記トナー像を記録部材に定着する定着装置と を有する画像形成装置において、上記のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記加圧部と前記誘導加熱部とに分離でき、これらと前記温度検知手段とが水平方向に並列して配置することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記加圧部が画像形成装置に装着されて、かつ、側板に固定され、前記誘導加熱部が前記加圧部と別個に、画像形成装置筐体に回動可能に装着され、弾性部材で前記加圧部に付勢されていることを特徴とする。

上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明によれば、誘導加熱装置内のループコイル内周側から回転発熱体の表面温度を検知するので省スペースで、かつ、他の物体を検出することなく正確に温度検知することができる定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

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。

図1は、本発明の定着装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。図１において、回転発熱体１１１である定着ローラ等からなる加圧部１１、この回転発熱体１１１に熱を発生させる誘導加熱部１２とを有している。
本発明の定着装置１０は、加圧部１１と誘導加熱部１２とに分離できる。誘導加熱部１２は消耗、摩耗する部材がないことから、故障しない限り永続的に使用することができる。しかし、加圧部１１が備える回転発熱体１１１である定着ローラ１１１ａは、ローラ表面に被覆されているフッ素樹脂、シリコーン樹脂等が傷が入ると、トナーとの接着力が大きくなり、トナーオフセットが発生しやすくなる。また、摩耗によって表面の樹脂膜が薄くなるために、交換する必要がある。したがって、加圧部１１と誘導加熱部１２とに分離しておくことで、加圧部１１のみを交換するが可能になる。そこで、この加圧部１１と誘導加熱部１２とを組み合わせることで、一つの定着装置１０を構成する。

図２は、本発明の定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
加圧部１１は、回転発熱体１１１としての定着ローラ１１１ａと、定着ローラ１１１ａとの間で定着ニップ部を形成する加圧ローラ１１２とを備えている。
定着ローラ１１１ａは、具体的には、以下のような構成にする。定着ローラ１１１ａは、直径が例えば４０ｍｍで、最も内側に芯金を備え、その外側に空気（スポンジ）による断熱層、基材層、酸化防止層、発熱層、酸化防止層、弾性層、そして表層である離型層から構成してある。芯金には、例えば鉄またはその合金であるＳＵＳ、空気による断熱層は例えば９ｍｍ程度の間隙とする。基材には、ＳＵＳ（例えば、厚さ５０μｍ）、酸化防止層にはニッケルストライクメッキ（例えば、厚さ１μｍ以下）、発熱層にはＣｕメッキ（例えば、厚さ１５μｍ）、弾性層５にはシリコンゴム（例えば、厚さ１５０μｍ）、そして離型層にはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）が用いられる。ただし、これらはすべて一例である。この構成により、熱容量は小さくなるので、定着ローラ１１１ａが急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
加圧ローラ１１２は、図示しないが、銅または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と、この芯金の表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材とから構成されている。芯金には上記金属以外にＳＵＳを使用しても良い。本実施の形態では、加圧ローラ１１２の硬度を定着ローラ１１１ａに比べて硬くすることによって、加圧ローラ１１２が定着ローラ１１１ａへ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材は加圧ローラ１１２表面の円周形状に沿うため、記録材が表面から離れやすくなる効果を持たせている。この加圧ローラ１１２の外径は定着ローラ１１１ａと同じ４０ｍｍ程度であるが、肉厚は０．３〜２０ｍｍ程度で定着ローラ１１１ａより薄く、また硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ Ｋ ６３０１硬度）程度で前述したとおり定着ローラ１１１ａより硬く構成されている。
また、図示しないが、定着ローラ１１１ａにトナーとの離型性を良くしてオフセットの発生を防止するために、離型性を向上させるシリコーンオイル等のオイルを塗布する塗布ローラ、定着ローラ１１１ａに付着したトナー、紙粉をクリーニングするクリーニング部材としてクリーニングローラを設ける。また、加圧ローラにも紙粉と記録しないときに接する定着ローラ１１１ａからトナーが付着することから、加圧ローラ１１２にクリーニングローラを設ける。

図３は、本発明の定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
（ａ）に示すように、発熱回転体１１１として定着ベルト１１４を張架する加熱ローラ１１１ｂを用いてもよい。定着ベルト１１４は、支持ローラ１１３と加熱ローラ１１１ｂとの間で張架されて、回転している。このときに、加熱ローラ１１１ｂを囲むように励磁コイル１２４ａを備える誘導加熱部１２を配置して、加熱ローラ１１１ｂを加熱して、密着して回転している定着ベルト１１４を加熱する。また、支持ローラ１１３と加圧ローラ１１２との間で形成されるニップ部を記録紙が通過する際に圧力を受け、さらに、回転して来た加熱された定着ベルト１１４によって熱を受けてトナーが定着される。

また、（ｂ）に示すように、発熱回転体１１１として定着ベルト１１１ｃを用いてもよい。定着ベルト１１１ｃは、支持ローラ１１３との間で張架されて、回転している。このときに、支持ローラ１１３を囲むように励磁コイル１２４ａを備える誘導加熱部１２を配置して、支持ローラ１１３に密着して回転している定着ベルト１１１ｃを加熱する。また、支持ローラ１１３と加圧ローラ１１２との間で形成されるニップ部を記録紙が通過する際に圧力を受け、さらに、回転して来た加熱された定着ベルト１１ｃによって熱を受けてトナーが定着される。

電磁誘導により定着ローラ１１１ａを加熱する誘導加熱部１０は、磁界発生手段で、コイルループを形成する励磁コイル１２４ａと、この励磁コイル１２４ａが巻き回されたアーチコア１２１とを有している。アーチコア１２１は定着ローラ１１１ａの外周面に近接配置された半円筒形状をしており、励磁コイル１２４ａは長い一本の励磁コイル線材をこのアーチコア１２１に沿って定着ローラ１１１ａの軸方向に交互に巻き付けたものである。
なお、励磁コイル１２４ａは、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。励磁コイル１２４ａの外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状のセンターコア１２２が、アーチコア１２１に固定されて励磁コイル１２４ａに近接配置されている。なお、本実施の形態において、コアは比透磁率が２５００のものを使用している。
励磁コイル１２４ａには駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、定着ローラ１１１ａとの接触領域およびその近傍部においてこの交番磁界が、発熱層に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。この渦電流が発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として定着ローラ１１１ａの接触領域およびその近傍部において電磁誘導加熱される。

励磁コイル１２４ａ上に配置されて、同様にコイルループを形成する消磁コイル１２４ｂを配設している。励磁コイル１２４ａで誘導磁束を発生させる。この誘導磁束によって定着ローラ１１１ａの発熱層に渦電流が生じ、この渦電流によって発熱する。このときに、消磁コイル１２４ｂでは、必要に応じて励磁コイル１２４ａと逆向きの磁束が発生する。この励磁磁束を打ち消すように消磁コイル１２４ｂに誘導電流が流れることで発熱層の渦電流が抑制される。この切り替えを行うことで、定着ローラ１１１ａの発熱量をコントロールすることができる。

また、本発明では、発熱回転体１１１の表面温度を測定する温度検知手段１３を備え、誘導加熱部１２の励磁コイル１２４ａ、消磁コイル１２４ｂのコイルループ１２４内周側に設けられている空孔部１２７を通して発熱回転体１１１の表面温度を検知する。
図４は、空孔部を有する誘導加熱部を示す図であり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は側面図である。さらに、図４に示しているように、温度検知手段１３は誘導加熱部１２のコイルループ１２４の内周側に設けられている空孔部１２７を通して定着ローラ表面温度を検知している。
（ａ）に示すように、誘導加熱部１２にはコイル線がループ状に巻かれた状態で固定してあり、その両端は、図示しないインバータに接続され、高周波電流を流すことで、定着ローラ１１１ａの発熱体に誘導電流を発生させて、加熱している。そのコイルループ１２４の内側で定着ローラ温度を測定することによって省スペースで温度検知範囲を確保できている。
この時、コイル線は巻数、回転発熱体に対する長さ、定着ローラ１１１ａの円周方向形状等の設計パラメータに定着ローラ１１１ａの軸方向の温度分布に影響を与えている。
（ｂ）に示すように、空孔部１２７の周方向の長さＡは極力小さくして、コイルループ１２４の周方向の長さＢを極力大きくすることによって、定着ローラ１１１ａへのコイルの被覆面積を大きく取る事で定着ローラ１１１ａの加熱効率を高めることができる。

さらに、温度検知手段１３は、サーモパイル素子１３１を備えている。温度検知をする素子としては、接触型のサーミスタでは、定着ローラ１１１等に傷を付けることがあり定着装置１０の使用する寿命を短くすることがあり、また、接触することでトナーが蓄積して異常画像を形成することがある。
また、非接触型でも、サーモパイル素子１３１は、個々の物体から放射される赤外線を受けると、そのエネルギー量に応じた熱起電力を発生する赤外線センサです。そのエネルギー絶対量(温度)が検出可能です。焦電型赤外線センサでは、温度変化を検出することで、微分出力型になっている。これに対して、このサーモパイルセンサ素子は、熱起電力効果を利用することで、絶対温度を検出することが可能である。したがって、回転発熱体の温度を検知するには、非接触であり、その温度そのものを検知することからサーモパイル素子１３１を用いる。

図５は、温度検知手段を備える定着装置の構成を示す断面図である。温度検知手段１３は、この温度検知手段１３を支持する支持部材１３３を誘導加熱部１２に固着させている。図５に示すように、破線によって、加圧部１１と誘導加熱部１２とに分離されている。破線右側は加圧部１１で画像形成装置１が着脱可能な構成であり、破線左側の誘導加熱部１２は、コイル支点用の結合用の穴１２８で画像形成装置１本体側にある結合用の穴９４でピン等で支持されている。このとき図示しないスプリング９３等の付勢手段により誘導加熱部１２全体が加圧部１１側に加圧されており、加圧部１１の位置決め部材によって、定着ローラ１１１ａと誘導加熱部１２の距離を一定に保っている。
誘導加熱部１２は結合用の穴１２８を中心に回動可能であり、加圧部１１の取り付け位置のバラツキによって誘導過熱部１２と定着ローラ１１１ａ間の距離が変わらずに安定した発熱効率を得る構成になっている。しかし、誘導加熱部１２が回動することによって空孔部１２７も同様に回動してしまうため、温度検知手段１３が画像形成装置１本体側に取り付けられていると、温度検知手段１３と空孔部１２７との間で位置ずれが生じ、空孔部１２７の内面を検知してしまい検知する定着ローラ１１１ａの表面温度の精度が低下する。この時、温度検知手段１３は、その支持部材１３３が誘導加熱部１２の筐体１２６にネジ、接着剤で固着されている。誘導加熱部１２に温度検知手段１３を固着することによって、誘導加熱部１２と温度検知手段１３とが同時に回動させて、定着ローラの中心の同じ検知位置をを検知することができる。これによって、温度検知手段１３の定着ローラ１１１ａ等の回転発熱体１１１の検知する温度の精度を高めることができる。

温度検知手段１３であるサーモパイル素子１３１は、加圧部１１が備える定着ローラ１１１ａからの距離として、２０〜１００ｍｍの範囲の距離に配設する。サーモパイル素子１３１の耐熱温度は１００℃以下であり、定着ローラ１１１ａの表面温度は１４０〜２２０℃の範囲で使用されることから誘導加熱部１２が備えるコイルループ１２４に流される電流値が決められる。このために、発熱した定着ローラ１１１ａからの影響をさけるために距離を長くすることが好ましいが、距離を２０ｍｍ以上にすることで、定着ローラ１１１ａからの影響を受け難くする。一方、距離を１００ｍｍ以下にすることで、サーモパイル素子１３１の視野内に他の部材を入れないことで、目的とする定着ローラ１１１ａの表面の温度を正確に検知することができる。

図６は、温度検知手段と回転発熱体との位置関係を示す図である。
したがって、温度検知手段１３は、サーモパイル素子１３１と集光レンズ１３２とを有し、空孔部１２７の直径Ｄと、集光レンズ１３２の直径ｄ、回転発熱体１１１である定着ローラ１１１ａと集光レンズ１３２との距離Ｌ、集光レンズ１３２からの視野角度θとした場合に、視野角度θを５°としたときには、Ｄ≧ｄ＋２×（Ｌ×tanθ）の関係を満足させることが好ましい。
このときに、温度検知手段１３（サーモパイル素子）は、一般的に視野角度が広いことから、検知対象以外の温度も検知するために、レンズ等の集光部を設けて検知対象となる視野角度を絞っている。図６に示すように、集光レンズ１３２の直径をｄ、集光レンズ１３２から定着ローラ１１１ａまでの距離をＬ、視野角度θが５°の場合、定着ローラ１１１ａの検知範囲は、ｄ＋２×（Ｌ×tan 5）となるため、空孔部１２７の直径Ｄをそれ以上大きくすることによって精度良く定着ローラ１１１ａの温度を検知することができる。これによって、できるだけ広い検知範囲にすることで検知精度を高めることができる。
熱源となる定着ローラ１１１ａの設定温度が高い場合には、距離Ｌを大きくして耐熱温度を規定以下にする必要があるが、この場合は距離Ｌを大きくしたときのサーモパイル素子１３１の検知する温度の精度を高めるためには、空孔部１２７の円形の直径Ｄも大きくして対応することができる。逆に、定着ローラ１１１ａの設定温度が低い場合には、距離Ｌを小さくして、サーモパイル素子１３１を定着ローラ１１１ａに近づけることができ、その分、サーモパイル素子１３１の視野を狭くすることができるので、空孔部１２７の円形の直径Ｄも小さくすることができ、定着装置１０を小型化することができる。

図７は、空孔部の形状を示す図である。
また、他の実施形態では、本発明の定着装置１０における誘導加熱部１２の空孔部１２７は、非円形であって、発熱回転体の円周方向の長さＤと長手方向長さＣとが、Ｃ＞Ｄの関係を満足するものであってもよい。図７は、誘導加熱部の空孔部１２７を長手方向から見た図である。コイル内周側に設けた空孔部１２７は円筒又は楕円形状の筒状になっている。一般に、サーモパイル素子１３１に集光レンズ１３２を用いて集光する場合、検知範囲は円形となる。しかし、誘導加熱部１２は回動できるように支持されているが、このとき、サーモパイル素子１３１を本体側に設けた場合、誘導加熱部１２とサーモパイル素子１３１の取り付け位置ローラ円周方向に対してコイル長手方向対しては制約がなくより広範囲を測定することが可能となる。空孔部１２７をＣ＞Ｄとすることでに空孔部１２７内面を極力検知しないようにして精度良く温度検知する。

図８は、本実施形態による定着装置が適用される画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。図示例は、カラー複写機であるが、ＬＡＮケーブルや電話回線で接続することにより、プリンタ、スキャナ、ファクシミリとしても用いることができる。 画像形成装置１の画像形成部２内には、イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）の各色の画像を形成するための４つの作像ステーションとしてのプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂが、無端ベルト状の中間転写ベルト７２を有する転写装置７０に沿ってタンデム型に並べて配置されており、４つのプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの下には露光装置９０が設置されている。 各プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの構成は同じであり、プロセスカートリッジ２Ｙをもって説明する。プロセスカートリッジ２Ｙには、像担持体としての感光体１１Ｙを有し、そのまわりに、帯電ローラを備える帯電装置３０Ｙ、現像装置５０Ｙ、一次転写ローラ７１Ｙ、クリーニング装置５０Ｙが配置されている。 露光装置９０は、４つのプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂに対して配置され、中央に１つの偏向器を有し、４つの光源からの光束を一つの偏向器で４系統に振り分けて偏向走査し、４つの感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂにそれぞれ潜像を書込むものであり、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）を使用する４つの光源と、光源から出射されたレーザ光束をコリメートする光学系と、ポリゴンミラー（回転多面鏡）とポリゴンモータから構成される１つの偏向器（ポリゴンスキャナ）と、各光源の光路に配置されたｆθレンズ等の走査・結像用のレンズや補正用レンズ、ミラー等からなる光学系とで構成されている。そして、各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光は、ポリゴンスキャナにより偏向走査され、各色の感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂに照射される。

また、画像形成部４内には、胴内排紙部６の下に、プロセスカートリッジ２Ｙの現像装置５０Ｙにトナーを補給するためのトナーボトル５１Ｙが設けられている。トナーボトル５１には、図中左からイエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）のトナーが充填されており、ここから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置５０に各色のトナーが補給される。 転写装置７０の中間転写ベルト７２は、駆動ローラや従動ローラなどにより支持されており、図中の矢印の向きに回動される。この中間転写ベルト７２の右側には、二次転写ローラ７３が設けられている。また、中間転写ベルト７２の左側には、中間転写ベルトクリーニング装置７４が設けられている。 一方、画像形成装置１の下に設ける記録材収納する給紙部５には、記録材としての記録用紙Ｓが収納された２段の給紙カセット８１が設置されており、いずれか一方の給紙カセット８１から記録用紙Ｓが給紙ローラ８２で給送される。すなわち、記録用紙Ｓは、搬送ローラ８４を介してレジストローラ８３に向けて給紙され、レジストローラ８３により所定のタイミングで、二次転写ローラ７３と中間転写ベルト７２の間の２次転写ニップ部に向けて送り出される。

二次転写ローラ７３の上方には、定着装置１０が設置されている。この定着装置１０内には、定着部材としての定着ローラ１１１ａと加圧部１１材としての加圧ローラ１１２とで定着ニップが形成されている。 定着装置１０の上方には、記録用紙Ｓを搬送し、胴内排紙部６に向けて排紙する排紙ローラ８５が設けられており、さらにその上には、図示しないが、両面プリント時に搬送路を切換える切換え爪や、スイッチバック式に記録用紙Ｓの搬送向きを反転するための反転搬送ローラや、反転搬送路が設けられている。そして、反転搬送路に一時的にスタックされた記録用紙Ｓは、反転搬送ローラで搬送向きを反転されて、両面用搬送路を通して搬送ローラにより搬送され、レジストローラ８３に再給紙される。 画像形成装置１の上部に配置される原稿読取部３には、原稿が載置される原稿台としてのコンタクトガラス３１と、原稿を照明する照明光源３２と、原稿からの反射光を反射するミラー群３３と、原稿からの反射光を結像する結像レンズ３４と、その結像位置に配置されて原稿画像を読み取る読取手段としてのＣＣＤ等のイメージセンサ３５とが備えられている。 この原稿読取部３の上には、コンタクトガラス３１に載置された原稿を押さえる圧板、または圧板に代えて、コンタクトガラス３１に原稿を自動給紙する自動原稿給紙装置（ＡＤＦ）が設けられる。

次に、この画像形成装置１を用いてコピーを取る場合について説明する。 コピーを取るときは、原稿読取部３のコンタクトガラス３１上に原稿がセットされ、またはＡＤＦを設けるときは、ＡＤＦの原稿台上に原稿がセットされる。 次いで、図示しない操作部のスタートスイッチを押すと、コンタクトガラス３１上に原稿をセットしたときは、直ちに原稿読取部３を駆動し、またＡＤＦの原稿台上に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３１上へと移動した後に原稿読取部３が駆動される。そして、光源３２とミラー群３３を搭載する複数の走行体を各々走行し、光源３２から発した光を原稿面に当て、原稿面からの反射光をミラー群３３で反射して結像レンズ３４を通して読取手段であるＣＣＤ等のイメージセンサ３５に入れ、イメージセンサ３５で原稿内容が読み取られる。その後、操作部でのモード設定、または操作部で自動モード選択が設定されている場合には、原稿の読み取り結果にしたがい、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作が開始される。

画像形成部４では、まず、帯電装置３０Ｙによって感光体２０Ｙが一様に帯電された後、各感光体２０Ｙは、それぞれ４つのレーザ光源と共通の偏向器と４系統の走査光学系を有する露光装置９０によりレーザ光にて露光走査され、感光体２０Ｙ上に静電潜像がつくられる。 各静電潜像は、４色の現像装置５０Ｙ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｂによりそれぞれ異なる色のトナーが付着されることにより現像され、個々の感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂの表面にそれぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。 次に、一次転写ローラ７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｂに一次転写電圧が印加され、感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂ上のトナーが、中間転写ベルト７２上に順次転写されていく。このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト７２の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。 一方、上記の一次転写動作にタイミングを合わせて、給紙部５に備えるいずれかの給紙カセット８１から、記録材としての記録用紙Ｓが給紙ローラ８２で給紙され、記録用紙Ｓの先端がレジストローラ８３まで到達したところで、図示しないセンサによって検知されて、この検出信号に基づきタイミングを取られ、レジストローラ８３によって記録用紙Ｓが、二次転写ローラ７３と中間転写ベルト７２の間の２次転写ニップ部に向けて送り出される。 ２次転写ニップ部に向けて送り出された記録用紙Ｓには、前述したごとく中間転写ベルト７２上に形成された画像が、２次転写ニップ部まで搬送されて、一括して二次転写される。画像が転写された記録用紙Ｓは、定着装置１０に搬送されて定着ニップを通すことにより熱と圧力とが加えられてその上の画像が定着され、排紙ローラ８５で胴内排紙部４に排紙される。これにより、記録用紙Ｓ上にカラー画像が形成される。 なお、感光体２０上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置５０でクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電装置３０によって除電と同時に帯電され、次の作像に備えられる。また、中間転写ベルト７２上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置７４によってクリーニングされ、次の作像工程に備えられている。

画像形成装置１は、上述した定着装置１０を備える。この定着装置を備えることで、定着に好適な温度へ短時間で加熱して制御し、さらに、記録紙の通過部分だけ加熱して、その他の分は加熱せずエネルギ効率を高めている。
図９は、定着装置を画像形成装置に装着する状況を示す構成図である。
この定着装置１０は、画像形成装置１に対して、加圧部１１が画像形成装置１に装着されて、かつ、側板に固定され、誘導加熱部１２が前記加圧部１１と別個に装着され、弾性部材であるスプリング９４によって加圧部１１に付勢されている。
画像形成装置１の筐体９０に、初めに、誘導加熱部１２はステー９２に突き当たるまで押し込み、次に、筐体９０にある結合用の穴９３と分離された誘導加熱部１２の結合用の穴１２８とを図示しないピンで係合する。完全に固定しないことで、誘導加熱部１２は、回動可能に装着されている。
さらに、加圧部１１を筐体９０の溝９１に沿って加圧部１１を押し込んでゆき、加圧部１１の位置決め部材１１５が誘導加熱部１２に押し当たるまで押し込んで行く。
図１０は、定着装置を画像形成装置筐体に装着される定着装置の装着部分を拡大して示した図である。（ａ）は、誘導加熱部１２とステーとの状態をわかりやすいように展開して示している。（ｂ）は、側面図を示している。画像形成装置１のステー９２に突き当てられて装着された誘導加圧部１１は、ステー９２に設けられたスプリング９３で加圧部１１側に付勢されている。これによって、加圧部１１と誘導加熱部１２との位置決めをすることができる。

また、図１０に示すように、加圧部１１と誘導加熱部１２と、さらに、同時に温度検出手段とを水平方向に並列して配置する。回転発熱体が熱を帯びると、その周囲の空気は上昇気流となる。温度検知手段１３が、定着装置１０の上方であって、すなわち、回転発熱体の上方にあると、上昇気流による空気の揺らぎによって、サーモパイル素子１３１が赤外線を集光する際に温度検知精度を低下させる。また、温度検知手段１３が、定着装置１０の下方であって、すなわち、定着ローラ１１１ａ、加圧ローラ等の下方にあるとシリコンオイル、トナーの一部、紙粉等が落下してサーモパイル素子１３１の集光レンズ１３２を汚すために、同様に、温度検知精度を低下させる。したがって、温度検知手段１３と定着装置１０とを水平方向に並列して配置する。これによって、赤外線を利用した非接触型のサーモパイル素子１３１で、精度の高い温度検知を行うことができる。

本発明の定着装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。 本発明の定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。 本発明の定着装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。 空孔部を有する誘導加熱部を示す図であり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は側面図である。 温度検知手段を備える定着装置の構成を示す断面図である。 温度検知手段と回転発熱体との位置関係を示す図である。 空孔部の形状を示す図である。 本実施形態による定着装置が適用される画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。 定着装置を画像形成装置に装着する状況を示す構成図である。 定着装置を画像形成装置筐体に装着される定着装置の装着部分を拡大して示した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ プロセスカートリッジ
３ 読取装置
４ 画像形成部
５ 給紙部
６ 排紙部
１０ 定着装置
１１ 加圧部
１１１ 回転発熱体
１１１ａ 定着ローラ
１１１ｂ 加熱ローラ
１１１ｃ 定着ベルト
１１２ 加圧ローラ
１１３ 張架ローラ
１１４ 定着ベルト
１１５ 位置決め部材
１０１０
１２ 誘導加熱部
１２１ アーチコア
１２２ センターコア
１２３ サイドコア
１２４ コイルループ
１２４ａ 励磁コイル
１２４ｂ 消磁コイル
１２６ 筐体
１２７ 空孔部
１２８ 結合用の穴
１２９ リレー
１３ 温度検知手段
１３１ サーモパイル素子
１３２ 集光レンズ
１３３ 支持部材
６１ 定着ベルト
２０ 感光体ドラム
３０ 帯電装置
４０ クリーニング装置
５０ 現像装置
７０ 転写装置
７１ 一次転写ローラ
７２ 転写ベルト
７３ 二次転写ローラ
８０ 露光装置
８１ 給紙カセット
８２ 給紙ローラ
８３ レジストローラ
８４ 排紙ローラ
９０ 画像形成装置筐体
９１ 定着装置保持部
９２ ステー
９３ 結合用の穴
９４ スプリング
Ｐ 記録紙

Claims (11)

1. 磁束によって発熱する発熱層を有する発熱回転体を備える加圧部と、
   前記発熱回転体の外側に配置され、磁束を発生させる誘導加熱部とを備える定着装置において、
   前記定着装置は、さらに、前記発熱回転体の表面温度を測定する温度検知手段を備え、
   前記温度検知手段は、前記誘導加熱部が備えるコイルループ内周側に設けられている空孔部を通して前記発熱回転体の表面温度を検知する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着装置は、前記加圧部と前記誘導加熱部とに分離できる
   ことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記温度検知手段は、該温度検知手段を支持する支持部材を前記誘導加熱部に固着させている
   ことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置において、
   前記温度検知手段は、サーモパイル素子と集光レンズとを有する
   ことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置において、
   前記サーモパイル素子は、加圧部の回転発熱体から、２０〜１００ｍｍの範囲の距離にある
   ことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置において、
   前記温度検知手段は、
   前記空孔部の円形形状の直径Ｄ、集光レンズの直径ｄ、回転発熱体と集光レンズとの距離Ｌ、集光レンズからの視野角度θと表した場合、
   視野角度θを５°としたときに、Ｄ≧ｄ＋２×（Ｌ×tanθ）の関係を満足する
   ことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置において、
   前記温度検知手段は、
   前記誘導加熱部の空孔部が非円形であって、発熱回転体の円周方向の長さＤと長手方向長さＣと表した場合に、Ｃ＞Ｄの関係を満足する
   ことを特徴とする定着装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置において、
   前記誘導加熱部は、空孔部から筒が前記温度検知手段に延びている
   ことを特徴とする定着装置。
9. 静電潜像を形成する像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、
   前記トナー像を記録部材に転写する転写装置と、
   前記トナー像を記録部材に定着する定着装置と を有する画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記定着装置は、
    前記加圧部と前記誘導加熱部とに分離でき、これらと前記温度検知手段とが水平方向に並列して配置する
    ことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９又は１０に記載の画像形成装置において、
    前記加圧部が画像形成装置に装着されて、かつ、側板に固定され、
    前記誘導加熱部が前記加圧部と別個に、画像形成装置筐体に回動可能に装着され、弾性部材で前記加圧部に付勢されている
    ことを特徴とする画像形成装置。

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