JP2015175959A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の外周面の温度を検知する温度センサの数を抑制できる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置４０は、定着ベルト４７を加熱する加熱源４１が、定着ベルト４７の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有している。そして、定着装置４０は、温度センサユニット５２の複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）が、それぞれ定着ベルト４７の外周面における複数の加熱体４１ａ、４１ｂにより加熱される複数の部分Ｑａ〜Ｑｈに対応して設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真の原理に基づく複写機やファクシミリ、ＬＢＰなどの画像形成装置の定着装置は、加熱された定着部材とこの定着部材に圧接する加圧部材との間にトナー像が転写された転写紙を通して、トナーを溶融するとともにこの転写紙に定着させる。

近年、スタートアップ時間の短縮および省エネルギー化などの要求により、定着装置の小型化、低熱容量化が進んでいる。さらに、印刷速度の高速化の要求もあるため、トナーに熱を搬送する定着ベルトは、ヒータの熱を高効率で伝達するために小型でかつ高耐久性を有することが求められている。

このため、定着ベルトが加圧ローラに連れ回りして回転駆動される、スタートアップ時間が短い定着装置（「クイックスタートアップ（ＱＳＵ）方式の定着装置」とも言う）が提案されている。このＱＳＵ方式の定着装置は、定着ベルトを小径化し、定着ベルトの内部に熱源をレイアウトすることにより、熱効率及びスタートアップ時間を改善している。

ＱＳＵ方式の定着装置で用いられる定着ベルトは、定着ベルトの外側面に接する加圧ローラの回転に連れ回り回転軸を中心として回転されることにより、ヒータの熱をニップ部へ搬送する。このためにＱＳＵ方式の定着装置では、例えば、強度に優れたステンレス（ＳＵＳ）やニッケル、アルミニウム、銅などの金属材料が定着ベルトの基層の材料として用いられることが多い。

このような、基層に金属材料を使用した定着ベルトは、熱伝導率が大きいので、定着ベルトの厚さ方向への温度伝達が早くなる。そのため、定着装置に転写紙を通紙する際に、転写紙に接する定着ベルトの軸方向の中央部分（通紙部分）を目標温度に上昇させると、転写紙に接しない定着ベルトの軸方向の両端部分（非通紙部分）の温度がこの目標温度より高く上昇してしまうことがある。

このような現象に対し、特許文献１に開示している定着装置では、図１０に示すように、加圧ローラ８３１が圧接された定着ベルト８２１の内側に面状発熱体８２２を配設している。この面状発熱体８２２は、図１１に示すように、その主面上について概略として軸方向に３分割され、さらに周方向に２分割された６つの分割領域が形成されている。そして、周方向の２分割のうちの一方の分割領域の組の軸方向中央部に抵抗発熱層８２２ｂ１が形成されている。また、周方向の２分割のうちの他方の分割領域の組の軸方向両端部にそれぞれ抵抗発熱層８２２ｂ２、８２２ｂ２が形成されている。これにより、抵抗発熱層８２２ｂ１と抵抗発熱層８２２ｂ２、８２２ｂ２とを個別に制御することで、定着ベルトの幅方向の全体について目標温度に近づけている。

しかしながら、上述した定着装置では定着ベルト８２１の温度を適切に調整するために、定着ベルト８２１の外周面における抵抗発熱層８２２ｂ１及び抵抗発熱層８２２ｂ２に対応する部分の温度をそれぞれ検知する複数の温度センサ８４１、８４２が必要となる。そのため、それぞれ個別に制御される抵抗発熱層に応じた数の複数の温度センサが必要となるため、製造コストが上昇してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、定着部材の外周面の温度を検知する温度センサの数を抑制できる定着装置を提供することを目的とする。また、この定着装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載された発明は、上記課題を解決するために、円筒形状又は無端ベルト形状の定着部材と、前記定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を有し、加熱された前記定着部材と前記加圧部材との間に転写媒体を通して当該転写媒体上のトナーを溶融し定着させる定着装置であって、前記定着部材の外周面の温度を非接触で検知する複数の温度検知素子が設けられた温度センサユニットを有し、前記加熱手段が、前記定着部材の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体を有し、前記複数の温度検知素子のうちの少なくとも複数の一部が、それぞれ前記定着部材の外周面における前記複数の加熱体により加熱される複数の部分に対応して設けられていることを特徴とする定着装置である。

請求項１に記載された発明によれば、定着部材を加熱する加熱手段が、定着部材の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体を有している。そして、温度センサユニットの複数の温度検知素子のうちの少なくとも複数の一部が、それぞれ定着部材の外周面における複数の加熱体により加熱される複数の部分に対応して設けられている。このようにしたことから、温度センサユニットが有する複数の温度検知素子によって、定着部材の外周面における複数の加熱体によって加熱される複数の部分の温度を検知することができる。そのため、定着部材の外周面の温度を検知する温度センサの数を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。 図１の定着装置の斜視図である。 図１の定着装置が備える定着ベルトと温度センサユニットとの位置関係を説明する図である。 図１の定着装置が備える定着ベルトの断面図である。 図１の定着装置が備える温度センサユニット、演算回路、異常監視回路及び制御部の接続関係を説明する図である。 図１の定着装置において、温度センサユニットによって定着ベルトの軸方向の全体にわたる部分について温度を検知する構成を説明する図である。 （ａ）は、温度センサユニットを定着ベルトに近づけて配置したときの温度検知範囲を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、温度センサユニットを定着ベルトから遠ざけて配置したときの温度検知範囲を模式的に示す断面図である。 図１の定着装置の温度センサユニット及び演算回路の接続の変形例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの構成を説明する断面図である。 従来の定着装置の断面図である。 図１０の定着装置が備える面状発熱体の平面図である。

（定着装置の実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る定着装置について、図１〜図８を参照して説明する。

本実施形態の定着装置は、後述する画像形成装置の一例であるプリンタに組み込まれ、転写媒体の一例である転写紙Ｐに形成されたトナー像を当該転写紙Ｐに定着させるものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。図２は、図１の定着装置の斜視図である。図３は、図１の定着装置が備える定着ベルトと温度センサユニットとの位置関係を説明する図である。図４は、図１の定着装置が備える定着ベルトの断面図である。図５は、図１の定着装置が備える温度センサユニット、演算回路、異常監視回路及び制御部の接続関係を説明する図である。図６は、図１の定着装置において、温度センサユニットによって定着ベルトの軸方向の全体にわたる部分について温度を検知する構成を説明する図である。図７（ａ）は、温度センサユニットを定着ベルトに近づけて配置したときの温度検知範囲を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、温度センサユニットを定着ベルトから遠ざけて配置したときの温度検知範囲を模式的に示す断面図である。図８は、図１の定着装置の温度センサユニット及び演算回路の接続の変形例を説明する図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係る定着装置の一例である定着装置４０は、加熱手段の一例である加熱源４１と、反射部材４２と、加圧部材の一例である加圧ローラ４３と、固定部材４５と、補強部材４６と、を有している。また、定着装置４０は、定着部材の一例である定着ベルト４７と、カバー４８と、温度検知部５０と、制御部６０と、を備えている。

加熱源４１は、輻射熱による非接触での加熱を行うためのものであり、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどの加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有している。本実施形態では加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃはハロゲンヒータで構成されている。図３に示すように、中央部加熱体の一例である加熱体４１ａは、棒状に形成され、後述する定着ベルト４７の軸方向（図３の左右方向）中央部に配置されている。端部加熱体の一例である加熱体４１ｂ、４１ｃは、それぞれが棒状に形成され、それぞれ定着ベルト４７の軸方向両端部に配置されている。加熱体４１ａ、加熱体４１ｂ及び加熱体４１ｃは、定着ベルト４７の軸方向に並べて（即ち、位置をずらして）配置されている。また、加熱体４１ａと加熱体４１ｂ、４１ｃとは定着ベルト４７の周方向に位置をずらして配置されている。図３では、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの配置が視認できるように、便宜的に定着ベルト４７を透過して記載している。

加熱体４１ａと、加熱体４１ｂ、４１ｃとは、後述する制御部６０により互いに独立した加熱制御が行われる。また、加熱体４１ｂ、４１ｃは、例えば、電気的に直列に接続されており、後述する制御部６０により同一の加熱制御が行われる。

反射部材４２は、加熱源４１から輻射された熱線を、効率的に定着ベルト４７の内面へ照射するためのものであり、反射率の大きいアルミニウムや銀などの金属材料で形成することが好ましい。本実施形態では、ステンレス上に、銀、および樹脂層を積層した複合材料を用いている。

加圧ローラ４３は、定着ベルト４７の外周面に当接する加圧回転体である。加圧ローラ４３は、直径が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度である。加圧ローラ４３は、金属製の円筒部材からなる芯金４３ａ上に、連続気泡を有する発泡弾性層４３ｂ、離型層４３ｃの順にそれぞれ積層された構造を有している。このような加圧ローラ４３は定着ベルト４７を介して固定部材４５を押圧して定着ニップ部を形成する。なお、加圧ローラ４３両端部の通紙領域外には定着ベルト４７に接してこれを従動させるために、摩擦力確保を目的とした図示しないグリップ層が設けられている。

発泡弾性層４３ｂは、連続気泡を有する発泡弾性体からなり断熱性に優れているために、ニップ部を加熱する際に必要な時間を短縮する効果が大きい。このような発泡弾性層４３ｂは発泡シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）を使用し、例えばシリコーンコンパウンドに発泡剤、架橋剤、連通化剤を練り、発泡加硫させて得ることができる。そして、本実施形態でも、このような方法によって形成されている。発泡弾性層４３ｂは、上記のような発泡シリコーンゴムにおいて、発泡倍率が１．５以上３以下の範囲であれば、低熱容量と充分な強度とを確保できるので好ましい。本実施形態での発泡倍率は２．０である。

離型層４３ｃは、耐熱性とトナーの付着防止とを考慮し、フッ素系樹脂等を用いる。例えば、このようなフッ素系樹脂としてはＰＦＡやＰＴＦＥが一般的である。厚さは表面硬度が上がるのを抑えるために、０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。本例における離型層はＰＦＡから構成され、厚さは０．０３ｍｍである。

固定部材４５は、加圧ローラ４３との圧接によって定着ベルト４７との間にニップ部を形成するためのものである。固定部材４５は、金属材料からなる剛体部４５ａと、ゴム材料からなる弾性部４５ｂと、剛体部４５ａ及び弾性部４５ｂを覆う図示しない潤滑シート等とで構成される。固定部材４５の剛体部４５ａは、ニップ部での加圧に耐えうるように、高剛性の金属、セラミックなどで形成され、本実施形態では、ステンレスにより構成されている。固定部材４５の弾性部４５ｂは、加圧ローラ４３側の面が加圧ローラ４３の曲率にならうように凹状に形成されていて、高速化に対応できるように十分なニップ部幅が確保されるようになっている。

補強部材４６は、ニップ部を形成する固定部材４５を補強し支持するためのものであり、加圧ローラ４３の加圧力による固定部材４５の変形や変位を抑止している。補強部材４６はこのような機能を満たすためにステンレスや鉄などの機械強度の大きい金属材料で形成することが望ましく、この例ではステンレスから構成されている。

定着ベルト４７は、無端ベルト形状に形成されている。図４に示すように、定着ベルト４７は、基層４７ａの内面に摺動層４７ｂを、その外面に弾性層４７ｃ及び離型層４７ｄを、公知の方法により形成している。また、必要に応じて、各層間にプライマー層を設けてもよい。定着部材として、無端ベルト形状の定着ベルト４７以外にも、円筒形状に形成されたものであってもよい。

ここで、定着ベルト４７の基層４７ａに求められる性能としては、定着ベルト４７を構成したときの耐久性、柔軟性、及び、定着温度での使用に耐え得る耐熱性が挙げられ、弾性層４７ｃ、離型層４７ｄ等もこれら性能を満足するように形成する。

定着ベルト４７の基層４７ａは、例えば、ニッケル（ニッケル合金含む）からなる層と銅（銅合金含む）からなる層が積層された無端ベルト形状の基材で構成されている。基層４７ａの厚さは、定着ベルト４７を構成したときの要求される熱容量、強度の関係から、２０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。特に好ましい範囲は３０μｍ以上５０μｍ以下である。また、総膜厚の偏差は、狙いの値に対して、±１０％以下であることが好ましい。

摺動層４７ｂは、ＱＳＵ方式の定着装置において、加圧部材との摺動抵抗を小さくする目的、および、黒色に着色するなど、熱源であるヒータによる加熱効率を向上する目的で形成され、厚さは５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。

摺動層４７ｂに使用される材料として、フッ素系樹脂、もしくは、これらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。フッ素系樹脂としては四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが挙げられる。また、波長３〜５μｍの光線に対して、ＪＩＳＡ１４２３の測定方法で放射率０．９以上であることが好ましく、色は黒であることが好ましい。

弾性層４７ｃは、光沢むらのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、ゴム硬度は５°以上５０°以下（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０μｍ以上５００μｍ以下であるが好ましい。また、弾性層４７ｃは、定着温度における耐熱性からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等から構成されることが好ましい。

弾性層４７ｃを覆う離型層４７ｄに使用される材料として、フッ素系樹脂、もしくは、これらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。フッ素系樹脂としては四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが挙げられる。

弾性層４７ｃを上記のような材質からなる離型層４７ｄにより被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性が確保され、紙粉固着の防止が可能になる（オイルレス化といわれる）。

しかし、上記のような離型性を有する樹脂は、ゴム材料のような弾性を一般に有しないので、弾性層４７ｃ上に離型層４７ｄを厚く形成するとベルト表面の柔軟性を損ない、形成される画像に光沢むらが発生してしまう。

離型性と柔軟性とを両立させるとともに、さらに耐久性を考慮すると、離型層４７ｄの膜厚として４μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましい範囲は５μｍ以上２０μｍ以下である。本実施形態における離型層は７μｍ程度に設定されている。

カバー４８は、例えば、合成樹脂や金属などからなり、定着ベルト４７を覆うように配設されている。本実施形態においては、一例として、二枚の長方形平板を断面Ｌ字状となるように組み合わせて構成されている。カバー４８は、定着ベルト４７の外周面の一部を露出させる平面視矩形状の開口４８ａが設けられている。また、カバー４８には、当該カバー４８が、後述するプリンタ１に取り付けられたとき開口４８ａを開き、プリンタ１から取り外されたときに開口４８ａを閉じるように構成された遮蔽機構としての図示しないシャッター部が設けられている。

温度検知部５０は、回路基板５１と、１つの温度センサユニット５２と、演算手段の一例である演算回路５６と、接続切替手段の一例である接続切替回路５７と、異常監視手段の一例である異常監視回路５８と、を有している。

この温度検知部５０は、定着装置４０における温度検知部５０を除く他の部位と取り付け及び取り外し可能に構成されている。つまり、温度検知部５０は、加熱源４１、加圧ローラ４３、定着ベルト４７及びカバー４８等と切り離し可能に設けられている。温度検知部５０は、例えば、後述するプリンタ１のフレームなどの構造体等に取り付けられている。

回路基板５１は、周知のプリント基板であり、温度センサユニット５２と、演算回路５６、接続切替回路５７及び異常監視回路５８を構成する電子部品と、が実装されている。

温度センサユニット５２は、複数の温度検知素子としてのサーモパイル部５４が配列されたアレイ型サーモパイルで構成されている。温度センサユニット５２は、図５に示すように、基準温度検知部５３ａが設けられた基準接点部５３と、一方向に配列された８つのサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）と、を有している。温度センサユニット５２は、複数のサーモパイル部５４が上記カバー４８の開口４８ａを通じて定着ベルト４７の外周面と対向しかつ複数のサーモパイル部５４の配列方向が定着ベルト４７の軸方向となるように配設されている。

温度センサユニット５２は、複数のサーモパイル部５４によって、図３に示す定着ベルト４７の外周面における軸方向に並ぶ複数（８つ）の部分Ｑａ〜Ｑｈの温度を非接触で検知することができる。本実施形態では、複数のサーモパイル部５４ａ〜５４ｈが、それぞれ上記複数の部分Ｑａ〜Ｑｈに対応している。また、上記配列方向の一端（図中右側）から１つ内側に入ったサーモパイル部５４ｇが、定着ベルト４７の外周面における軸方向中央部の一部分（具体的には、定着ベルト４７の外周面における加熱体４１ａにより加熱される部分の中央）の温度を検出する。また、上記配列方向の他端（図中左側）から１つ内側に入ったサーモパイル部５４ｂが、定着ベルト４７の外周面における軸方向一端部の他部分（具体的には、定着ベルト４７の外周面における加熱体４１ｂにより加熱される部分の中央）の温度を検出する。

演算回路５６は、例えば、オペアンプなどの電子部品等で構成されている。演算回路５６は、後述する接続切替回路５７によって複数のサーモパイル部５４のうちから選択された１つのサーモパイル部５４が接続される。そして、演算回路５６は、この１つのサーモパイル部５４の出力と基準温度検知部５３ａの出力とを演算して、当該１つのサーモパイル部５４が対応する定着ベルト４７の外周面の部分の温度に応じた信号を制御部６０に出力する。

接続切替回路５７は、例えば、アナログスイッチなどの電子部品等で構成されている。接続切替回路５７は、後述する制御部６０からの制御信号に基づいて、複数のサーモパイル部５４のうちの当該制御信号に示される１つのサーモパイル部５４を演算回路５６に接続する。

異常監視回路５８は、例えば、オペアンプなどの電子部品等で構成されている。異常監視回路５８は、演算回路５６の出力信号と、定着ベルト４７の外周面における許容上限温度（上限温度の一例）に対応する所定の基準電圧信号とを比較する。そして、異常監視回路５８は、比較結果より定着ベルト４７の外周面の温度が許容上限温度を超えたと判断したときに、異常を示す信号を制御部６０に出力する。

制御部６０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを含む電子部品で構成されている。制御部６０は、上述した加熱源４１の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃ（具体的には、これらに電力を供給する図示しない電力供給部）、演算回路５６、接続切替回路５７及び異常監視回路５８と接続されている。

次に、定着装置４０の動作について説明する。

定着装置４０の定着動作において、制御部６０は、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに電力を供給して定着ベルト４７を加熱する。これと並行して、制御部６０は、接続切替回路５７により複数のサーモパイル部５４と演算回路５６との接続を切り替えて、演算回路５６の出力信号に基づき定着ベルト４７の外周面の所定部分の温度を検出する。

具体的には、制御部６０は、接続切替回路５７により複数のサーモパイル部５４ｇ及びサーモパイル部５４ｂを交互に演算回路５６に接続して、定着ベルトの外周面の複数の部分Ｑｇ及び部分Ｑｂの温度を検出する。これにより、簡易的に加熱体４１ａにより加熱される部分、及び、加熱体４１ｂにより加熱される部分の温度を検知することができる。

または、制御部６０は、接続切替回路５７により複数のサーモパイル部５４ａ〜５４ｈの全てを順番に演算回路５６に接続して、定着ベルト４７の外周面の複数の部分Ｑａ〜Ｑｈの温度を検知するようにしてもよい。これにより、より精度よく加熱体４１ａにより加熱される部分、及び、加熱体４１ｂにより加熱される部分の温度を検知することができる。

そして、制御部６０は、温度検知結果をフィードバックして、各加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃへの電力供給を制御し、検知した温度が所定の目標温度となるように定着ベルト４７の加熱度合いを調整する。

また、制御部６０は、異常監視回路５８から異常を示す信号が出力されると、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに電力供給を遮断する。制御部６０は、遮断手段の一例である。

定着装置４０は、加圧ローラ４３が図示しない付勢機構により定着ベルト４７側に付勢されて定着ベルト４７との間にニップ部が形成される。また、加圧ローラ４３が、図示しない駆動機構により回転駆動が開始される。これら動作により、加圧ローラ４３との摩擦力によって定着ベルト４７も従動回転する。

そして、定着装置４０は、定着ベルト４７の外周面の温度が所定の目標温度になると、定着ベルト４７と加圧ローラ４３との間に形成されたニップ部にトナー像が転写された転写紙Ｐを通して、トナーを溶融するとともにこの転写紙Ｐに画像Ｇとして定着させる。

また、定着装置４０は、温度検知部５０を後述するプリンタ１の構造体に取り付けたまま残し、プリンタ１から、定着装置４０における温度検知部５０を除く他の部位からなる構成部分を取り外すことができる。そして、プリンタ１に新しい当該構成部分を取り付けて、残した温度検知部５０と組み合わせて、新しい定着装置４０を構成できる。また、上記構成部分の取り外しに伴い、カバー４８がプリンタ１から取り外されると、開口４８ａが図示しないシャッター部によって塞がれる。

本実施形態の定着装置４０は、無端ベルト形状の定着ベルト４７と、定着ベルト４７に圧接される加圧ローラ４３と、定着ベルト４７を加熱する加熱源４１と、を有している。定着装置４０は、加熱された定着ベルト４７と加圧ローラ４３との間に転写紙Ｐを通して当該転写紙Ｐ上のトナーを溶融し定着させる。定着ベルト４７の外周面の温度を非接触で検知する複数のサーモパイル部５４が設けられた温度センサユニット５２を有している。加熱源４１が、定着ベルト４７の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有している。そして、複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）が、それぞれ定着ベルト４７の外周面における複数の加熱体４１ａ、４１ｂにより加熱される複数の部分Ｑａ〜Ｑｈに対応して設けられている。

また、複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃが、定着ベルト４７の軸方向中央部に配置された１つの加熱体４１ａと、定着ベルト４７の軸方向両端部にそれぞれ配置された一対の加熱体４１ｂ、４１ｃと、の３つの加熱体である。一対の加熱体４１ｂ、４１ｃが、同一の加熱制御をされる。複数のサーモパイル部５４のうちの１つのサーモパイル部５４ｇが、定着ベルト４７の外周面における加熱体４１ａにより加熱される一部分Ｑｇに対応して設けられている。そして、複数のサーモパイル部５４のうちの他の１つのサーモパイル部５４ｂが、定着ベルト４７の外周面における１つの加熱体４１ｂにより加熱される他部分Ｑｂに対応して設けられている。

また、温度センサユニット５２を含む温度検知部５０が、定着ベルト４７、加圧ローラ４３及び加熱源４１と切り離し可能に設けられている。

また、定着ベルト４７を覆うとともに当該定着ベルト４７の外周面の一部が露出される開口４８ａが設けられた、温度検知部５０と切り離し可能なカバー４８をさらに有している。温度検知部５０の温度センサユニット５２が、開口４８ａを通じて定着ベルト４７の外周面の温度を検知するようにカバー４８の外部に配設されている。そして、カバー４８が、定着ベルト４７とともに温度検知部５０と切り離されたときに開口４８ａを塞ぐシャッター部を有している。

また、サーモパイル部５４の出力について演算を行う１つの演算回路５６と、演算回路５６を複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）のうちから選択された１つと接続するように接続を切り替える接続切替回路５７と、を有している。

また、演算回路５６の演算結果に基づいて複数のサーモパイル部５４によって検知された温度のうちの少なくとも１つが所定の許容上限温度を超えたことを検知する１つの異常監視回路５８を有している。そして、異常監視回路５８によって許容上限温度を超えたことが検知されたとき複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに供給される電力を遮断する制御部６０を有している。

以上より、本実施形態によれば、定着ベルト４７を加熱する加熱源４１が、定着ベルト４７の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃを有している。そして、温度センサユニット５２の複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）が、それぞれ定着ベルト４７の外周面における複数の加熱体４１ａ、４１ｂにより加熱される複数の部分Ｑａ〜Ｑｈに対応して設けられている。このようにしたことから、１つの温度センサユニット５２が有する複数のサーモパイル部５４によって、定着ベルト４７の外周面における複数の加熱体４１ａ、４１ｂによって加熱される複数の部分Ｑａ〜Ｑｈの温度を検知することができる。そのため、定着ベルト４７の外周面の温度を検知する温度センサの数を抑制できる。

また、加熱源４１が、定着ベルト４７の軸方向中央部に配置された１つの加熱体４１ａと、定着ベルト４７の軸方向両端部にそれぞれ配置された一対の加熱体４１ｂ、４１ｃと、を有している。一対の加熱体４１ｂ、４１ｃが、同一の加熱制御をされる。複数のサーモパイル部５４のうちの１つのサーモパイル部５４ｇが、定着ベルト４７の外周面における加熱体４１ａにより加熱される一部分Ｑｇに対応して設けられている。そして、複数のサーモパイル部５４のうちの他の１つのサーモパイル部５４ｂが、定着ベルト４７の外周面における１つの加熱体４１ｂにより加熱される他部分Ｑｂに対応して設けられている。このようにしたことから、サーモパイル部５４ｇ及びサーモパイル部５４ｂの出力に基づいて、加熱体４１ａにより加熱される部分Ｑｇ及び加熱体４１ｂにより加熱される部分Ｑｂの温度を検知することができる。また、加熱体４１ｂと加熱体４１ｃは同一の加熱制御をされるので、部分Ｑｂの温度は加熱体４１ｃにより加熱される部分の温度とみなすことができる。そのため、定着ベルト４７の外周面の２つの部分Ｑｇ、Ｑｂの温度検知によって、加熱体４１ａと加熱体４１ｂ、４１ｃとを制御できるので、制御を簡易的にできる。

また、温度センサユニット５２を含む温度検知部５０が、定着ベルト４７、加圧ローラ４３及び加熱源４１と切り離し可能に設けられている。このようにしたことから、上記定着装置４０が後述するプリンタ１に組み込まれているとき、温度検知部５０をプリンタ１に残し、定着ベルト４７、加圧ローラ４３及び加熱源４１をプリンタ１から取り外すことができる。そして、新たな、定着ベルト４７、加圧ローラ４３及び加熱源４１をプリンタ１に取り付けて、これらと温度検知部５０とを組み合わせて新たな定着装置４０を構成できる。そのため、例えば、定着ベルト４７等の故障などにより、定着ベルト４７等を交換する場合において、温度検知部５０を再利用できるので、交換コストを低減できる。

また、定着ベルト４７を覆うとともに当該定着ベルト４７の外周面の一部が露出される開口４８ａが設けられた、温度検知部５０と切り離し可能なカバー４８をさらに有している。温度検知部５０の温度センサユニット５２が、開口４８ａを通じて定着ベルト４７の外周面の温度を検知するようにカバー４８の外部に配設されている。そして、カバー４８が、定着ベルト４７とともに温度検知部５０と切り離されたときに開口４８ａを塞ぐシャッター部を有している。このようにしたことから、カバー４８とともに定着ベルト４７をプリンタ１から取り外す際に開口４８ａが開いたままだと取り外し作業者が高温の定着ベルト４７に接触してしまうおそれがあるが、シャッター部により開口４８ａを塞ぐことで接触を防げる。そのため、より安全に定着ベルト４７の取り外しができる。

また、サーモパイル部５４の出力について演算を行う１つの演算回路５６と、演算回路５６を複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）のうちから選択された１つと接続するように接続を切り替える接続切替回路５７と、を有している。このようにしたことから、複数のサーモパイル部５４（５４ａ〜５４ｈ）のそれぞれに対応する複数の演算回路５６を設ける必要がなく、回路構成を簡素化することができ、製造コストを低減できる。

また、演算回路５６の演算結果に基づいて複数のサーモパイル部５４によって検知された温度のうちの少なくとも１つが所定の許容上限温度を超えたことを検知する１つの異常監視回路５８を有している。そして、異常監視回路５８によって許容上限温度を超えたことが検知されたとき複数の加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに供給される電力を遮断する制御部６０を有している。このようにしたことから、定着ベルト４７の外周面の温度が許容上限温度を超えたときに、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃによる加熱を停止することができ、安全性を高めることができる。また、演算回路５６が１つであるので、この１つの演算回路５６に対応する１つの異常監視回路５８を設ければよく、そのため、演算回路５６が複数ある構成に比べて、回路構成を簡素化することができ、製造コストを低減できる。

上述した実施形態では、図３に示すように、温度センサユニット５２によって、定着ベルト４７の外周面の軸方向の概ね半分にわたる部分について温度を検知する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、温度センサユニット５２によって、定着ベルトの外周面の軸方向の全体にわたる部分について温度を検知する構成としてもよい。この構成では、例えば、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃが軸方向及び周方向に位置をずらして配置され、それぞれ独立した加熱制御をされる。そして、１つの温度センサユニット５２によって、各加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃにより加熱される部分の温度を検知することができる。但し、この構成では、温度センサユニット５２と定着ベルト４７との距離が離れてしまう。そのため、図７（ａ）に示す当該距離が近い場合に比べて、図７（ｂ）に示す当該距離が遠い場合は、温度センサユニット５２のサーモパイル部５４による検知範囲が周方向にも広がる。これにより、定着ベルト４７の表面で反射された当該定着ベルト４７外の温度（赤外線）も検出することがあり、高精度の温度制御が必要でない構成に適している。図６では、加熱体４１ａ、４１ｂ、４１ｃの配置が視認できるように、便宜的に定着ベルト４７を透過して記載している。

また、上述した実施形態では、温度検知部５０をプリンタ１に残して、定着装置４０における温度検知部５０を除く他の部位と切り離し可能に構成されているものであったが、これに限定されるものではない。例えば、温度検知部５０を含む定着装置４０全体が後述するプリンタ１から取り外し可能な構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、カバー４８の開口４８ａにシャッター部を設けた構成であったが、これに限定されるものではなく、シャッター部を設けない構成としてもよい。また、カバー４８自体を設けない構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、接続切替回路５７により複数のサーモパイル部５４のうちの１つを演算回路５６に接続する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、接続切替回路５７を備えずに、図８に示すように、複数のサーモパイル部５４のそれぞれに対応する複数の演算回路５６を設けた構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、異常監視回路５８を設けた構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、プリンタ１側で何らかの異常監視を行っている構成等においては、定着装置４０に異常監視回路５８を設けない構成であってもよい。

（画像形成装置の実施形態）
次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの構成を説明する断面図である。

図９に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのプリンタ１は、画像形成手段の一例である画像形成部２と、上述した定着装置４０と、を備えている。

画像形成部２は、転写紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部２は、給紙手段４と、レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写手段１０と、図示しない露光手段等を有している。

給紙手段４は、転写媒体の一例である転写紙Ｐが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された転写紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。 給紙コロ１６によって送り出された転写紙Ｐはレジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。そして、転写紙Ｐは、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、つまり、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と転写紙Ｐの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対６により転写部位Ｎへ送られる。

感光体ドラム８周囲に、矢印で示す回転方向順に帯電ローラ１８と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ローラ２２ａを備えた現像手段２２と、転写手段１０と、クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング手段２４等が配置されている。

帯電ローラ１８と現像手段２２の間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっている。

プリンタ１における画像形成動作は次のように行われる。

プリンタ１において、感光体ドラム８が回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム８の回転により現像手段２２へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた転写紙Ｐ上に転写手段１０による転写バイアス印加により転写される。

そして、トナー像を担持した転写紙Ｐは定着装置４０へ向けて搬送され、定着装置４０で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。

転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、このクリーニング手段２４を通過する間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。

本実施形態のプリンタ１は、転写紙Ｐにトナー像を形成する画像形成部２と、転写紙Ｐにトナー像を定着させる上述した定着装置４０と、を備えている。このようにしたことから、定着装置４０において、１つの温度センサユニット５２が有する複数のサーモパイル部５４によって、定着ベルト４７の外周面における複数の加熱体４１ａ、４１ｂによって加熱される複数の部分Ｑａ〜Ｑｈの温度を検知することができる。そのため、定着ベルト４７の外周面の温度を検知する温度センサの数を抑制できる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の定着装置及び画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の定着装置及び画像形成装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

１ プリンタ（画像形成装置の一例）
２ 画像形成部（画像形成手段の一例）
４０ 定着装置（定着装置の一例）
４１ 加熱源（加熱手段の一例）
４１ａ 加熱体（中央部加熱体の一例）
４１ｂ、４１ｃ 加熱体（端部加熱体の一例）
４３ 加圧ローラ（加圧部材の一例）
４７ 定着ベルト（定着部材の一例）
４８ カバー（カバーの一例）
４８ａ 開口（開口の一例）
５０ 温度検知部
５２ 温度センサユニット（温度センサユニットの一例）
５４ａ〜５４ｈ サーモパイル部（温度検知素子の一例）
５６ 演算回路（演算手段の一例）
５７ 接続切替回路（接続切替手段の一例）
５８ 異常監視回路（異常監視手段の一例）
６０ 制御部（遮断手段の一例）
Ｐ 転写紙（転写媒体の一例）
Ｑａ〜Ｑｈ 定着ベルトの外周面の部分

特開２０１１−１６４２６４号公報

Claims (7)

1. 円筒形状又は無端ベルト形状の定着部材と、前記定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を有し、加熱された前記定着部材と前記加圧部材との間に転写媒体を通して当該転写媒体上のトナーを溶融し定着させる定着装置であって、
   前記定着部材の外周面の温度を非接触で検知する複数の温度検知素子が設けられた温度センサユニットを有し、
   前記加熱手段が、前記定着部材の軸方向に位置をずらして配置された複数の加熱体を有し、
   前記複数の温度検知素子のうちの少なくとも複数の一部が、それぞれ前記定着部材の外周面における前記複数の加熱体により加熱される複数の部分に対応して設けられている
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記複数の加熱体が、前記定着部材の軸方向中央部に配置された１つの中央部加熱体と、前記定着部材の軸方向両端部にそれぞれ配置された一対の端部加熱体と、の３つの加熱体であり、
   前記一対の端部加熱体が、同一の加熱制御をされ、
   前記複数の温度検知素子のうちの１つが、前記定着部材の外周面における前記中央部加熱体により加熱される一部分に対応して設けられ、
   前記複数の温度検知素子のうちの他の１つが、前記定着部材の外周面における１つの前記端部加熱体により加熱される他部分に対応して設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度センサユニットが、前記定着部材、前記加圧部材及び前記加熱手段と切り離し可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材を覆うとともに当該定着部材の外周面の一部が露出される開口が設けられた、前記温度センサユニットと切り離し可能なカバーをさらに有し、
   前記温度センサユニットが、前記開口を通じて前記定着部材の外周面の温度を検知するように前記カバーの外部に配設され、
   前記カバーが前記定着部材とともに前記温度センサユニットと切り離されたときに前記開口を塞ぐ遮蔽機構を有していることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記温度検知素子の出力について演算を行う１つの演算手段と、
   前記演算手段を前記複数の温度検知素子のうちから選択された１つと接続するように接続を切り替える接続切替手段と、を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記演算手段の演算結果に基づいて前記複数の温度検知素子によって検知された前記温度のうちの少なくとも１つが所定の上限温度を超えたことを検知する１つの異常監視手段と、
   前記異常監視手段によって前記上限温度を超えたことが検知されたとき前記複数の加熱体に供給される電力を遮断する遮断手段と、をさらに有していることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 転写媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記転写媒体にトナー像を定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置であって、
   前記定着装置として、請求項１〜６のいずれか一項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。

Images