JP4893763B2 - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1には、磁束発生手段としての電磁誘導コイルが磁性金属製の芯金シリンダからなる定着ロールの内部に配置され、電磁誘導コイルにて生成した誘導磁界により定着ロールに渦電流を誘起させて、定着ロールを直接的に加熱する誘導加熱方式の定着装置が記載されている。
本発明は、誘導加熱方式の定着装置における定着部材の異常な温度上昇の発生を迅速に検知することを目的とする。
請求項1の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、温度検知部材と定着部材との密着性を高めて定着部材の温度検知精度を向上させるとともに、遮断部材の応答性能を高めることができる。
請求項1の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、温度検知部材と定着部材との密着性を高めて定着部材の温度検知精度を向上させることができる。
請求項1の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、遮断部材の応答性能を高めることができる。
請求項2の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材が定着設定温度まで加熱される際に、定着部材の熱が磁路形成部材に流入するのを抑制して、定着設定温度までの到達時間の短縮を図ることができる。
請求項3の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、温度検知部材と定着部材との密着性を高めて定着部材の温度検知精度を向上させるとともに、遮断部材の応答性能を高めることができる。
請求項3の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、温度検知部材と定着部材との密着性を高めて定着部材の温度検知精度を向上させることができる。
請求項3の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、遮断部材の応答性能を高めることができる。
請求項4の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材が定着設定温度まで加熱される際に、定着部材の熱が磁路形成部材に流入するのを抑制して、定着設定温度までの到達時間の短縮を図ることができる。
<画像形成装置の説明>
図1は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部10、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部31を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ(PC)3や画像読取装置(スキャナ)4等との通信を行って画像データを受信する通信部32、通信部32にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部33を備えている。
画像形成ユニット11各々は、現像器15に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
一方、一次転写後に感光体ドラム12に付着しているトナー(一次転写残トナー)、および二次転写後に中間転写ベルト20に付着しているトナー(二次転写残トナー)は、それぞれドラムクリーナ16、およびベルトクリーナ25によって除去される。
このようにして、画像形成装置1での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
次に、本実施の形態の定着ユニット60について説明する。
図2および図3は本実施の形態の定着ユニット60の構成を示す図であり、図2は正面図、図3は図2におけるX−X断面図である。
まず、断面図である図3に示すように、定着ユニット60は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのIH(Induction Heating)ヒータ80、IHヒータ80により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト61、定着ベルト61に対向するように配置された加圧ロール62、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される押圧パッド63を備えている。
さらに、定着ユニット60は、押圧パッド63等の構成部材を支持するホルダ65、IHヒータ80にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材64、感温磁性部材64を通過した磁力線を誘導する誘導部材66、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材173を備えている。
定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が30mm、幅方向長が300mmに形成されている。また、図4(定着ベルト61の断面層構成図)に示したように、定着ベルト61は、基材層611、基材層611の上に積層された導電発熱層612、トナー像の定着性を向上させる弾性層613、最上層に被覆された表面離型層614からなる多層構造のベルト部材である。
具体的には、基材層611として、例えば、厚さ30〜200μm(好ましくは50〜150μm)の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ60〜200μmの樹脂材料等が用いられる。
通常、IHヒータ80に交流電流を供給する励磁回路(後段の図6も参照)の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、IHヒータ80により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による20k〜100kHzとなる。それにより、導電発熱層612は、周波数20k〜100kHzの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
そのため、導電発熱層612の厚さは、周波数20k〜100kHzの交流磁界が導電発熱層612を侵入し通過するように、(1)式で規定される導電発熱層612の表皮深さ(δ)よりも薄層に構成される。また、導電発熱層612を構成する材料として、例えば、Au,Ag,Al,Cu,Zn,Sn,Pb,Bi,Be,Sb等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
また、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間(以下、「ウォームアップタイム」)を短縮する観点からも、導電発熱層612は、薄層に構成するのが好ましい。
表面離型層614は、用紙P上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層614の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト61の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト61の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層614の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、1〜50μmが好適である。
押圧パッド63は、押圧部材の一例であって、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール62と対向する位置にてホルダ65に支持される。そして、定着ベルト61を介して加圧ロール62から押圧される状態で配置され、加圧ロール62との間でニップ部Nを形成する。
また、押圧パッド63は、ニップ部Nの入口側(用紙Pの搬送方向上流側)のプレニップ領域63aと、ニップ部Nの出口側(用紙Pの搬送方向下流側)の剥離ニップ領域63bとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域63aでは、加圧ロール62側の面がほぼ加圧ロール62の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Nを形成する。また、剥離ニップ領域63bでは、剥離ニップ領域63bを通過する定着ベルト61の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール62表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域63bを通過する用紙Pに定着ベルト61表面から離れる方向のカール(ダウンカール)を形成して、用紙Pに対する定着ベルト61表面からの剥離を促進させている。
次に、感温磁性部材64は、定着ベルト61の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト61の内周面とは予め定めた間隙(例えば、0.5〜1.5mm)を有するように近接させるが、非接触で配置される。感温磁性部材64を定着ベルト61と近接させて配置するのは、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度に対応して変化する、すなわち、感温磁性部材64の温度が定着ベルト61の温度と略同じ温度となるように構成するためである。また、感温磁性部材64を定着ベルト61と非接触で配置するのは、画像形成装置1のメインスイッチがオンされ、定着ベルト61が定着設定温度まで加熱される際に、定着ベルト61の熱が感温磁性部材64に流入するのを抑制して、ウォームアップタイムの短縮を図るためである。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率(例えば、JIS C2531で測定される透磁率)が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材64等の部材を透過する磁束量(磁力線の数)が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質が磁性を失う境界となる温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
また、感温磁性部材64は、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)に対する表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも薄い厚さで形成される。具体的には、例えばFe−Ni合金を用いた場合には50〜300μm程度に設定される。なお、感温磁性部材64の構成や機能に関しては、後段でさらに詳述する。
押圧パッド63を支持するホルダ65は、押圧パッド63が加圧ロール62からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Nにおける長手方向の圧力(ニップ圧N)の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着ユニット60では、電磁誘導を用いて定着ベルト61を加熱する構成を採用していることから、ホルダ65は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂や、例えばAl,Cu,Ag等の常磁性金属材料等が用いられる。
誘導部材66は、感温磁性部材64の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材64の内周面とは予め定めた間隙(例えば、1.0〜5.0mm)を有する非接触に配置される。また、誘導部材66は、例えばAg,Cu,Alといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材64が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)を誘導して、定着ベルト61の導電発熱層612よりも渦電流Iが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材66の厚さは、渦電流Iが流れ易いように、表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも充分に厚い予め定めた厚さ(例えば、1.0mm)で形成される。
次に、定着ベルト61の駆動機構について説明する。
正面図である図2に示したように、ホルダ65(図3参照)の軸方向両端部には、定着ベルト61の両端部の断面形状を円形に維持しながら定着ベルト61を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材67が固定されている。そして、定着ベルト61は、両端部からエンドキャップ部材67を介した回転駆動力を直接的に受けて、例えば140mm/sのプロセススピードで図3の矢印C方向に回転移動する。
ここで図5は、(a)がエンドキャップ部材67の側面図であり、(b)がZ方向から見たエンドキャップ部材67の平面図である。図5に示したように、エンドキャップ部材67は、定着ベルト61の両端部内側に嵌合される固定部67a、固定部67aより外径が大きく形成され、定着ベルト61に装着された際に定着ベルト61よりも半径方向に張り出すように形成されたフランジ部67d、回転駆動力が伝達されるギヤ部67b、ホルダ65の両端部に形成された支持部65aと結合部材167を介して回転自在に結合されたベアリング軸受部67cを備える。そして、上記図2に示したように、ホルダ65の両端部の支持部65aが定着ユニット60の筐体69の両端部に固定されることで、エンドキャップ部材67は、支持部65aに結合されたベアリング軸受部67cを介して回転自在に支持される。
エンドキャップ部材67を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い所謂エンジニアリングプラスチックスが用いられる。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等が適する。
このように、定着ベルト61が定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、定着ベルト61は安定して回転する。
また、エンドキャップ部材67のフランジ部67dにより定着ベルト61の片寄りを抑えているが、その際の定着ベルト61には、一般に、端部(フランジ部67d)側から軸方向に向けて1〜5N程度の圧縮力が働く。しかし、定着ベルト61がこのような圧縮力を受けた場合においても、定着ベルト61の基材層611が非磁性ステンレススチール等で構成されていることから、座屈等の発生が抑制される。
上記のように、本実施の形態の定着ベルト61においては、定着ベルト61の両端部から駆動力を直接受けて回転するので、安定した回転が行われる。また、その際に、定着ベルト61の基材層611を機械的強度の高い例えば非磁性ステンレススチール等で構成することで、ねじりトルクや圧縮力に対して座屈等が発生し難い構成を実現している。さらには、基材層611および導電発熱層612を薄層に形成して、定着ベルト61全体としての柔軟性・フレキシブル性を確保しているので、ニップ部Nに倣った変形と形状復元とが行われる。
加圧ロール62は、例えば直径18mmの中実のアルミニウム製コア(円柱状芯金)621と、コア621の外周面に被覆された例えば厚さ5mmのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層622と、さらに例えば厚さ50μmのカーボン配合のPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とが積層されて構成される。そして、押圧バネ68(図2参照)により例えば20kgfの荷重で定着ベルト61を介して押圧パッド63を押圧している。
続いて、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するIHヒータ80について説明する。
図6は、本実施の形態のIHヒータ80の構成を説明する断面図である。図6に示したように、IHヒータ80は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体81、交流磁界を生成する励磁コイル82を備えている。また、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材83、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心84を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド85、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86、励磁コイル82に交流電流を供給する励磁回路88を備えている。
励磁コイル82は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル82に励磁回路88から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル82の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路88から励磁コイル82に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される20k〜100kHzが用いられる。
ここで、磁心84は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心84は渦電流損を小さくする形態(スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等)での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト61の回転方向に沿った磁心84の長さは、感温磁性部材64の定着ベルト61の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のIHヒータ80周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニットを構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト61(導電発熱層612)での発熱効率を高める。
引き続いて、IHヒータ80により生成された交流磁界によって定着ベルト61が発熱する状態を説明する。
まず、上記したように、感温磁性部材64の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト61の耐熱温度以下となる温度範囲内(例えば、140〜240℃)に設定されている。そして、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト61に近接する感温磁性部材64の温度も定着ベルト61の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材64は強磁性を呈するので、IHヒータ80により生成された交流磁界の磁力線Hは、定着ベルト61を透過した後、感温磁性部材64の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材64の厚さ方向と直交する方向を意味する。
このように、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Hが導電発熱層612を横切る領域R1,R2や領域R3において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト61は加熱される。
次に、定着ベルト61の非通紙部の昇温を抑制する機能について説明する。
ここでまず、定着ユニット60に小サイズの用紙P(小サイズ紙P1)を連続して通紙した場合について述べる。図8は、小サイズ紙P1を連続して通紙した際の定着ベルト61の幅方向の温度分布の概略を示した図である。図8においては、画像形成装置1にて使用される用紙Pの最大サイズ幅(例えば、A3横幅)である最大通紙領域をFf、最大サイズ用紙Pよりも横幅の小さな小サイズ紙P1(例えば、A4縦送り)が通過する領域(小サイズ紙通紙領域)をFs、小サイズ紙P1が通過しない非通紙領域をFbとする。なお、画像形成装置1では中央位置基準で通紙が行われるものとする。
このように、感温磁性部材64は、定着ベルト61の温度を検知する検知部としての機能と、検知した定着ベルト61の温度に応じて定着ベルト61の過度の温度上昇を抑制する昇温抑制部としての機能とを併せ持っている。
そのため、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超える温度範囲にある場合には、領域R1,R2や領域R3において導電発熱層612を厚さ方向に横切る磁力線Hの磁束密度が減少することとなる。それにより、磁力線Hが厚さ方向に横切る導電発熱層612に発生する渦電流Iは減り、定着ベルト61に発生するジュール熱Wは減少する。それにより、定着ベルト61の温度は低下する。
それにより、例えば小サイズ紙P1が連続通紙されて、温度が上昇した非通紙領域Fbでは、定着ベルト61の導電発熱層612に発生する渦電流Iが減って、定着ベルト61の非通紙領域Fbでの発熱量(ジュール熱W)は低減する。その結果、非通紙領域Fbでの過剰な温度上昇は抑えられる。
感温磁性部材64が上記した非通紙領域Fbでの過剰な温度上昇を抑える機能を果たすには、感温磁性部材64の長手方向の領域毎の温度がそれに対向する定着ベルト61の長手方向の領域毎の温度に対応して変化し、上記した定着ベルト61の温度を検知する検出部としての機能を果たす必要がある。
そのために、感温磁性部材64自身に関しては、磁力線Hによって誘導加熱され難い構成が採用される。すなわち、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度以下であり、感温磁性部材64が強磁性を呈する状態であっても、IHヒータ80からの磁力線Hの中には、感温磁性部材64を厚さ方向に横切る磁力線Hは存在する。それにより、感温磁性部材64内部には弱い渦電流Iが発生しており、感温磁性部材64自身においても若干の発熱が生じる。そのため、例えば、大量の画像形成が連続して行われた場合等には、感温磁性部材64に熱が蓄積され、通紙領域(図8参照)でも感温磁性部材64の温度が上昇傾向を呈する。それにより、渦電流損やヒステリシス損が大きく磁力線Hの通過により発熱し易い感温磁性部材64を用いたとすると、状況によっては、定着ベルト61の温度が透磁率変化開始温度を超えていなくとも、感温磁性部材64が通紙領域における定着ベルト61の温度上昇を抑えるように機能してしまう場合がある。そこで、感温磁性部材64の温度と定着ベルト61の温度との対応関係が維持され、感温磁性部材64が定着ベルト61の温度を検知する検知部として精度良く機能するために、感温磁性部材64自身に発生するジュール熱Wを抑える必要がある。
また、第2として、感温磁性部材64の厚さは、少なくとも透磁率変化開始温度以下の温度範囲にて磁力線Hが感温磁性部材64の厚さ方向に横切り難いように、強磁性を呈する状態での表皮深さδよりも厚く形成される。
また、スリットの傾斜角が最大となった状態として、感温磁性部材64がスリット部で小片に分割された状態となる小片分割群となってもよく、このような形態であっても本発明の効果は同様に得られる。
次に、定着ベルト61の温度制御について説明する。
図11は、IHヒータ80に供給する電力を制御する回路構成の一例を示すブロック図である。図11に示したように、励磁回路88への供給電力の制御は、制御部31(図1参照)内に設けられた電磁誘導加熱制御部100と、定着ユニット60のIHヒータ80に設けられた励磁回路88とで行われる。
制御部31内の電磁誘導加熱制御部100は、制御回路であるCPU160、定着ベルト61の温度変化を検知する過温検知回路162、論理素子であるオア回路164、165、およびアンド回路170を備えている。
また、IHヒータ80の励磁回路88は、制御回路であるCPU158、外部商用電源180からの電力を入力(接続)/遮断するためのリレー153、電磁誘導加熱制御部100との信号の送受信を行うフォトカプラ156を備えている。さらに、論理素子であるアンド回路154、高周波発生回路である高周波スイッチング回路152、励磁コイル82に電力を出力する出力ポート150、外部商用電源180からの電力を入力する入力ポート151を備えている。
具体的には、CPU160は、励磁回路88からのエラー信号の有無と定着ベルト61の表面温度等とに応じて、励磁回路88に設けられた高周波スイッチング回路152から励磁コイル82への高周波電流の供給を許可する許可信号をアンド回路170へ出力する。そして、アンド回路170は、過温検知回路162からの制御信号とCPU160からの許可信号とに基づいて、IHヒータ80のON/OFFを制御する信号(IH ON/OFF信号)を励磁回路88に出力する。
また、CPU160は、サーミスタ71,72(主としてサーミスタ71)からの温度検知信号に基づき電力設定信号を励磁回路88へ出力する。さらに、定着ユニット60の現在の動作状況に照らして定着ベルト61の表面温度が規定値を超えて上昇した場合には、異常であることを示す異常信号をオア回路164へ出力する。
さらに、CPU160は、励磁回路88に設けられたリレー153のON/OFFを制御する信号(リレーON/OFF信号)をオア回路165に出力する。
また、オア回路164は、CPU160からの異常信号と過温検知回路162からの異常信号とに基づいて、励磁回路88のリレー153を駆動する駆動信号を生成する。そして、オア回路164は、DC電源ライン181(例えば、5V)とサーモスタットや温度ヒューズ等からなるサーモスイッチ70とが接続されたリレー153を、電磁誘導加熱制御部100に設けられた半導体スイッチ素子166を制御することで開閉させる。具体的には、オア回路164は、CPU160からの異常信号と過温検知回路162からの異常信号との少なくとも何れか一方を入力した場合には、オア回路165を介して半導体スイッチ素子166を遮断する信号を出力する。その場合には、DC電源ライン181からリレー153に配置された電磁コイル153aに流れる電流が遮断され、リレー153は遮断される。それにより、外部商用電源180から励磁回路88への電力供給は停止される。また、その際には同時に、電磁誘導加熱制御部100のCPU160は、励磁回路88に対してCPU158を介さずに高周波スイッチング回路152を制御して、直接、励磁コイル82への高周波電流の供給を停止させる。
また、定着ベルト61の温度が異常に上昇して遮断部材の一例であるサーモスイッチ70が切断した場合にも、DC電源ライン181からリレー153に配置された電磁コイル153aに流れる電流が遮断され、リレー153は遮断される。
そして、フォトカプラ156は、供給された電力設定信号を励磁回路88のCPU158に出力する。また、供給されたIH ON/OFF信号をCPU158とアンド回路154とに出力する。
また、CPU158は、IHヒータ80内にエラー等が発生していない場合に、フォトカプラ156から供給されるIH ON/OFF信号に基づいて、アンド回路154にIH ON/OFF信号を出力する。そして、アンド回路154は、励磁回路88のCPU158からのIH ON/OFF信号と、フォトカプラ156からのIH ON/OFF信号とが同時に供給されている場合に、IH ON/OFF信号を高周波スイッチング回路152に出力する。
一方、外部商用電源180から電力が入力される入力ポート151には、交流電圧がリレー153およびノイズフィルタ(不図示)を介して供給されている。そして、この入力ポート151を介して供給される交流電圧は、励磁回路88の各部に供給される。
なお、入力ポート151の何れか一方にはヒューズ(不図示)が設けられ、異常時には電力の供給を遮断する。また、励磁回路88には、図示しないが外部商用電源180の電圧を整流する整流回路、この整流回路の出力電圧をCPU158の動作に適した一定レベルに調整して出力する定電圧回路部等も配置されている。
次に、定着ベルト61の温度制御に用いるサーミスタ71,72の配置構成について説明する。
図12は、定着ベルト61の内側の構成を示す斜視図である。図12に示したように、サーミスタ71およびサーミスタ72の双方は、定着ベルト61の長手方向に関して、定着ベルト61の中央(center)よりも一方の端部側に向かう領域(M1)に配置される。また、サーモスイッチ70は、定着ベルト61の長手方向に関して、定着ベルト61の中央よりもサーミスタ71,72の配置領域とは反対側の領域(M2)に配置される。
具体的には、サーミスタ71,72は、それぞれが支持部材71b,72bによりホルダ65に固定され、付勢部材71a,72aにより定着ベルト61の内周面側に押圧される。
次に、サーモスイッチ70の配置構成について説明する。
図14は、サーモスイッチ70が配置された位置での定着ベルト61の内側の断面構成図(図12の平面D2)である。上記図12に示したように、サーモスイッチ70は、定着ベルト61の長手方向に関して、定着ベルト61の中央よりもサーミスタ71,72の配置領域(図12の領域M1)とは反対側の領域(図12の領域M2)に配置される。そして、図14に示したように、定着ベルト61の周方向に関して、サーミスタ71,72と同様に、定着ベルト61が剥離ニップ領域63bを通過した後の下流側であって定着ベルト61が再び加熱される領域の上流側の領域Rに配置される。また、サーモスイッチ70は、サーモスイッチ70の表面の全部または一部が感温磁性部材64の表面位置64aよりも定着ベルト61側に位置するように設定される。
そこで、本実施の形態では、定着ベルト61の温度が異常に上昇した場合に切断されるサーモスイッチ70は、定着ベルト61の周方向に関して、定着ベルト61が剥離ニップ領域63bを通過した後の下流側であって定着ベルト61が再び加熱される領域の上流側に配置される。また、その際に、収縮する定着ベルト61と確実に接触するように、サーモスイッチ70の表面は感温磁性部材64の表面位置64aよりも定着ベルト61側に突き出るように設定される。
上記図12を用いて示したように、サーモスイッチ70は、定着ベルト61の長手方向に関して、定着ベルト61の中央よりもサーミスタ71,72の配置領域(領域M1)とは反対側の領域(領域M2)に配置される。
上記したように、定着ベルト61にサーモスイッチ70が切断するような異常昇温が生じ、定着ベルト61が収縮する場合には、定着ベルト61の周方向に関して、定着ベルト61は領域Rに位置する感温磁性部材64と早い段階で接触する。その場合に、サーミスタ71,72が配置された領域M1では、サーミスタ71,72は、定着ベルト61の内周面側から定着ベルト61を外側(感温磁性部材64とは反対側)に押圧するように配置されている。そのため、定着ベルト61の長手方向に関してサーミスタ71,72の配置領域M1と同じ側の領域にサーモスイッチ70が配置された場合には、周方向の領域Rにおいて、収縮した定着ベルト61と感温磁性部材64との間にサーミスタ71,72が介在することとなる。そのため、サーモスイッチ70の表面を感温磁性部材64の表面位置64aよりも定着ベルト61側に突き出るように設定したとしても、サーミスタ71,72の介在により定着ベルト61がサーモスイッチ70の表面と接触しない可能性がある。特に、定着ベルト61の表面温度を主に検知するサーミスタ71と、定着ベルト61の表面温度の異常状態を主に検知するサーミスタ72といった2個のサーミスタを配置する構成では、収縮した定着ベルト61と感温磁性部材64との間の間隙は、サーミスタ71,72が配置された位置を含む長手方向の広い領域に亘って形成され易い。そのため、定着ベルト61の中央よりもサーミスタ71,72が配置された領域M1では、収縮した定着ベルト61とサーモスイッチ70とが接触せず、サーモスイッチ70の応答性が低下する可能性がある。
さらには、定着ベルト61の長手方向に関して、定着ベルト61の中央よりも一方の端部側に向かう領域M1にサーミスタ71,72の双方を配置し、定着ベルト61の中央に関してサーミスタ71,72の配置領域M1とは反対側の領域M2にサーモスイッチ70を配置する。それにより、定着ベルト61での異常な温度上昇が迅速に検知される。
Claims (4)
- 導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材に対向して配置され、前記記録材を当該定着部材との間で挟んで通過させる加圧ロールと、
前記定着部材の内部に配置され、当該定着部材を介して前記加圧ロールを押圧するとともに、当該加圧ロールを押圧する領域内にて当該加圧ロールを押圧する押圧力が当該定着部材移動方向における上流側よりも下流側が強くなるように形成されることで、当該定着部材の曲率半径が当該加圧ロールを押圧する当該領域を通過する前の領域よりも当該領域を通過した後の領域のほうが小さくなるように設定して、当該領域を通過した後の領域の当該定着部材に当該定着部材の内周面側に向かう張力を形成させる押圧部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向して配置され、透磁率が減少を開始する透磁率変化開始温度以下の温度範囲にて当該磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、当該透磁率変化開始温度を超える温度範囲にて当該磁界生成部材で生成された交流磁界を透過させる磁路形成部材と、
前記磁路形成部材の長手方向に関して、当該長手方向中央位置よりも一方の端部側に向かう領域に配置され、かつ、前記定着部材移動方向に関して、当該磁路形成部材が配置された領域内における前記押圧部材が前記加圧ロールを押圧する前記領域の上流側端部位置よりも下流側端部位置に近い領域であって、当該定着部材に当該押圧部材による前記張力が作用する領域に配置されるとともに、当該定着部材の内周面側から当該定着部材に向かう押圧力が付与されて構成されることで、当該定着部材に作用する当該張力と当該定着部材に向かう当該押圧力との双方を受けながら当該定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記磁路形成部材の長手方向に関して、当該長手方向中央位置に対して前記温度検知部材が配置された領域とは反対側の領域に配置され、かつ、前記定着部材移動方向に関して、当該磁路形成部材が配置された領域内における前記押圧部材が前記加圧ロールを押圧する前記領域の上流側端部位置よりも下流側端部位置に近い領域であって、当該定着部材に当該押圧部材による前記張力が作用する領域に配置されるとともに、当該磁路形成部材表面よりも当該定着部材の内周面に近い位置に配置されて、当該定着部材の温度が予め定めた温度を超えたことを検知して前記磁界生成部材に供給される電力を遮断する遮断部材と
を備えたことを特徴とする定着装置。 - 前記磁路形成部材は、前記定着部材と非接触に配置されたことを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写された前記トナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、
導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材に対向して配置され、前記記録材を当該定着部材との間で挟んで通過させる加圧ロールと、
前記定着部材の内部に配置され、当該定着部材を介して前記加圧ロールを押圧するとともに、当該加圧ロールを押圧する領域内にて当該加圧ロールを押圧する押圧力が当該定着部材移動方向における上流側よりも下流側が強くなるように形成されることで、当該定着部材の曲率半径が当該加圧ロールを押圧する当該領域を通過する前の領域よりも当該領域を通過した後の領域のほうが小さくなるように設定して、当該領域を通過した後の領域の当該定着部材に当該定着部材の内周面側に向かう張力を形成させる押圧部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材を挟んで前記磁界生成部材と対向して配置され、透磁率が減少を開始する透磁率変化開始温度以下の温度範囲にて当該磁界生成部材で生成された交流磁界の磁路を形成し、当該透磁率変化開始温度を超える温度範囲にて当該磁界生成部材で生成された交流磁界を透過させる磁路形成部材と、
前記磁路形成部材の長手方向に関して、当該長手方向中央位置よりも一方の端部側に向かう領域に配置され、かつ、前記定着部材移動方向に関して、当該磁路形成部材が配置された領域内における前記押圧部材が前記加圧ロールを押圧する前記領域の上流側端部位置よりも下流側端部位置に近い領域であって、当該定着部材に当該押圧部材による前記張力が作用する領域に配置されるとともに、当該定着部材の内周面側から当該定着部材に向かう押圧力が付与されて構成されることで、当該定着部材に作用する当該張力と当該定着部材に向かう当該押圧力との双方を受けながら当該定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記磁路形成部材の長手方向に関して、当該長手方向中央位置に対して前記温度検知部材が配置された領域とは反対側の領域に配置され、かつ、前記定着部材移動方向に関して、当該磁路形成部材が配置された領域内における前記押圧部材が前記加圧ロールを押圧する前記領域の上流側端部位置よりも下流側端部位置に近い領域であって、当該定着部材に当該押圧部材による前記張力が作用する領域に配置されるとともに、当該磁路形成部材表面よりも当該定着部材の内周面に近い位置に配置されて、当該定着部材の温度が予め定めた温度を超えたことを検知して前記磁界生成部材に供給される電力を遮断する遮断部材と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記定着手段の前記磁路形成部材は、前記定着部材と非接触に配置されたことを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
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