JPH1091019A - 画像加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、温度検知部材の配置に際し、加圧
保持部材を設ける必要がなく、レスポンス（熱の感応精
度）を向上させ、温度検知部材の磁界による影響を防止
し得る画像加熱定着装置及びこれを備えた画像形成装置
を提供することを可能にすることを目的としている。 【解決手段】 定着フィルム16のニップ部ｎの回転方向
上流側近傍または下流側近傍にサーミスタ20を設けると
共に、磁場発生手段とサーミスタ20との間に磁場の影響
を遮断するシールド部材21を設けて構成したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置、静
電記録装置等の画像形成装置に用いられ、電磁誘導を利
用して渦電流を発生させて加熱し、被記録材上に形成さ
れた未定着トナー画像を定着する画像加熱定着装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像加熱定着装置としては、従来から熱
ローラ方式、フィルム加熱方式等の接触加熱方式が広く
用いられている。このような装置は、ハロゲンランプや
発熱抵抗体に電流を流して発熱させ、ローラやフィルム
を介してトナー画像の加熱定着を行っている。

【０００３】特公平5-9027号公報に開示された技術で
は、磁束により定着ローラに渦電流を発生させ、ジュー
ル熱によって発熱させることが提案されている。このよ
うに渦電流の発生を利用することで発熱位置を出来るだ
けトナーに接近させることが出来、ハロゲンランプを用
いた熱ローラよりも消費エネルギーの効率アップが達成
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の技術では、フィルムの温度検知のための温度検知
部材を配置する際、例えば、回転体（定着フィルム）の
ニップ部に温度検知部材を配置しようとした場合には、
加圧力に耐えるために加圧保持部材を介する必要があ
り、そのため、熱容量が大きくなり、レスポンス（熱の
感応精度）が低下するという不具合が生じたり、或いは
温度検知部材が磁界の影響を受けて誤検知や誤動作する
虞があった。

【０００５】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、温度検知部材の配置に際し、
加圧保持部材を設ける必要がなく、レスポンス（熱の感
応精度）を向上させ、温度検知部材の磁界による影響を
防止し得る画像加熱定着装置及びこれを備えた画像形成
装置を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、回転体と、該回転体内
部に設けられた磁場発生手段と、前記回転体とニップ部
を形成する加圧部材を有し、前記回転体に渦電流を発生
させることにより該回転体自身を発熱させる画像加熱定
着装置において、前記回転体の温度を検知する温度検知
部材を、該回転体のニップ部の回転方向上流側近傍また
は下流側近傍に配置し、前記磁場発生手段と前記温度検
知部材との間に磁場の影響を遮断するシールド部材を設
けたことを特徴とする画像加熱定着装置である。

【０００７】本発明は、上述の如く構成したので、温度
検知部材が回転体のニップ部を避けて、該回転体のニッ
プ部の近傍で、且つ回転体の回転方向上流側または下流
側に配置したことで、加圧保持部材を設ける必要がな
く、レスポンス（熱の感応精度）を向上させることがで
き、磁場発生手段と前記温度検知部材との間に設けたシ
ールド部材によって温度検知部材の磁界による影響を防
止することが出来る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る画像加熱定
着装置及びこれを備えた画像形成装置の一例として電子
写真プリンタに適用した場合の一実施形態を具体的に説
明する。図１は本発明に係る画像加熱定着装置を備えた
画像形成装置の構成を示す断面図、図２は本発明に係る
画像加熱定着装置の構成を示す断面図、図３は回転体の
層構造を示す断面図、図４は本発明に係る画像加熱定着
装置の第１実施形態のニップ部付近の拡大断面図、図５
は第１実施形態のフィルムガイドの構成を示す斜視図、
図６は第１実施形態のフィルムガイド上に設けられる温
度検知部材とシールド部材の配置構成を示す底面図、図
７は本発明に係る画像加熱定着装置の回転体のニップ部
と、該回転体のニップ部の回転方向下流側近傍と、加圧
保持部材を設けた場合のニップ部の温度の測定結果を示
す図である。

【０００９】図１において、１は有機感光体やアモルフ
ァスシリコン感光体等で構成される画像形成手段となる
電子写真感光体ドラムであり、該感光体ドラム１は、図
１の矢印ａ方向に所定の周速度（プロセススピード）で
回転駆動され、その回転過程で、一次帯電器２によりマ
イナスの所定の暗電位Ｖ_D に一様に帯電処理される。

【００１０】３は図示しない画像信号発生装置からの信
号をレーザ光のオン／オフに変換し、感光体ドラム１の
表面に静電潜像を形成するレーザビームスキャナであ
り、図示しない画像読取装置、ワードプロセッサ、コン
ピュータ等のホスト装置から入力される目的の画像情報
の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレ
ーザビームを出力し、前述のように一次帯電器２でマイ
ナスに一様に帯電された感光体ドラム１の表面が該レー
ザビームで走査露光されることで、露光部分は電位絶対
値が小さくなって明電位Ｖ_L となり、回転する感光体ド
ラム１の表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形
成される。

【００１１】次いで、感光体ドラム１の表面に形成され
た静電潜像は現像器４によってマイナスに帯電した粉体
トナーで反転現象（レーザ露光部の明電位Ｖ_L の部位に
トナーが付着）させることで顕像化される。

【００１２】現像器４は回転駆動される現像スリーブ４
ａを有し、その現像スリーブ４ａの外周面にマイナスの
帯電を持ったトナーの薄層がコートされて感光体ドラム
１の表面と対向し、現像スリーブ４ａには、その絶対値
が感光体ドラム１の暗電位Ｖ _D よりも小さく、明電位Ｖ
_L よりも大きな現像バイアス電圧Ｖ_DCが印加されること
で、現像スリーブ４ａ上のトナーが感光体ドラム１の明
電位Ｖ_L の部分にのみ転移して潜像が顕像化（反転現
像）される。

【００１３】一方、給送トレイ５上に載置してセットさ
れている紙や合成樹脂等で構成される被記録材Ｐは、給
送手段となる給送ローラ６の回転駆動により一枚ずつ繰
り出され、搬送ガイド７、搬送手段としてのレジストロ
ーラ対８ａ，８ｂ及び転写ガイド９ａ，９ｂを経由し
て、感光体ドラム１と、該感光体ドラム１に当接させて
転写バイアスを印加した転写部材としての転写ローラ10
のニップ部（転写部）ｍへ感光体ドラム１の回転と同期
どりされた適切なタイミングを持って給送されて被記録
材Ｐの面に感光体ドラム１の表面側のトナー画像が順次
転写される。転写部材としての転写ローラ10の抵抗値
は、１０⁸ 〜１０⁹ Ωｍ程度のものが適当である。

【００１４】転写部を通った被記録材Ｐは、感光体ドラ
ム１の表面から分離された後、搬送ガイド11により画像
加熱定着装置12に導かれ、被記録材Ｐ上に転写された未
定着のトナー画像は、画像加熱定着装置12内で加熱及び
加圧されて被記録材Ｐ上に永久固着された後、画像形成
物（プリント）として排出トレイ13上に排出される。

【００１５】被記録材Ｐが分離された後の感光体ドラム
１の表面は、クリーニング装置14により転写残りトナー
等の残留物が除去されて、清浄面化され、感光体ドラム
１は前述の帯電以降の工程を繰り返す。

【００１６】次に図２〜図６を用いて画像加熱定着装置
12の構成を詳細に説明する。図において、画像加熱定着
装置12は、被記録材Ｐの搬送路の下部に配置された加圧
部材となる加圧ローラ15と、該加圧ローラ15に対向して
被記録材Ｐの搬送路の上部に配置された回転体となる円
筒状の定着フィルム16とを有しており、該定着フィルム
16の内部には円筒状のフィルムガイド17が配置されてい
る。

【００１７】定着フィルム16は、図３に示すように、円
筒状の発熱層16ａの外表面に弾性層16ｂを設け、更に該
弾性層16ｂの外表面に離型層16ｃを設けて成形され、該
定着フィルム16を摺動回転可能に支持するフィルムガイ
ド17は、図４及び図５に示すように、磁場発生手段とな
る高透磁率コア18と励磁コイル19を内部に設けて支持す
る。

【００１８】加圧ローラ15は定着フィルム16に圧接され
て該定着フィルム16とニップ部ｎを形成すると同時に、
図示しない駆動機構により図２の矢印ｃ方向に回転駆動
され、定着フィルム16をフィルムガイド17に対して図２
の矢印ｂ方向に回転させて該定着フィルム16の外表面を
図２の矢印ｂ方向に搬送する。また、定着フィルム16
は、該定着フィルム16のガイドの役目も果たすフィルム
ガイド17によってニップ部ｎへの搬送安定性と、加圧ロ
ーラ15の定着フィルム16への加圧が図られている。

【００１９】加圧ローラ15は鉄等で構成される芯金15ａ
と、該芯金15ａの外周に設けられたシリコーンゴムやフ
ッ素ゴム等を被覆した弾性部材15ｂを有して構成され
る。

【００２０】高透磁率コア18はフェライトやパーマロイ
等のトランスのコアに用いられる材料が好ましく。より
好ましくは、１００kHz 以上でも損失の少ないフェライ
トを用いるのがよい。

【００２１】励磁コイル19には図示しない励磁回路が接
続されており、この回路は２０kHzから５００kHz の高
周波をスイッチング電源で発生できるようになってい
る。そして、加圧ローラ15と定着フィルム16で形成され
たニップ部ｎに未定着トナーＴ ₁ を載せた被記録材Ｐを
通すことで加熱定着を行う。

【００２２】このニップ部ｎでの加熱原理は、図示しな
い励磁回路によって励磁コイル19に印加される電流で発
生する交番磁束は、高透磁率コア18に導かれてニップ部
ｎ内で定着フィルム16の発熱部となる発熱層16ａに渦電
流を発生させる。この渦電流と発熱層16ａの固有抵抗に
よってジュール熱が発生する。

【００２３】発熱したジュール熱は弾性層16ｂ、離型層
16ｃを介してニップ部ｎを搬送される被記録材Ｐと該被
記録材Ｐ上の未定着トナーＴ₁ を加熱する。ニップ部ｎ
内では未定着トナーＴ₁ を溶融させ、ニップ部ｎを通過
後に定着トナーＴ₂ を冷却して永久固着画像とする。

【００２４】図４及び図６に示すように、定着フィルム
16のニップ部ｎの回転方向下流側近傍に対応する位置の
フィルムガイド17の表面上には、温度検知部材となるサ
ーミスタ20が設けてある。サーミスタ20は薄片チップ形
状で構成され、図示しない外部の温度制御回路に接続さ
れており、ニップ部ｎの温度を検知して最適な定着温度
を維持する温度制御を行う。

【００２５】また、フィルムガイド17とサーミスタ20と
の間には、前述の磁場発生手段により発生する磁場の影
響を遮断してサーミスタ20を保護するシールド部材21が
配置されている。

【００２６】図５及び図６に示すように、フィルムガイ
ド17のニップ部ｎに対応する位置には、定着フィルム16
と加圧ローラ15とが適切なニップ部ｎを形成するための
隆起部17ａがフィルムガイド17の長手方向全域に亘って
形成されている。

【００２７】また、フィルムガイド17の外周に沿ってリ
ブ17ｂが所定ピッチで形成されており、これによって、
フィルムガイド17と定着フィルム16との間に隙間が形成
され、画像加熱定着装置12に対して固定されたフィルム
ガイド17に対して定着フィルム16が円滑に摺動回転する
ことが出来るようになっている。

【００２８】サーミスタ20は、定着フィルム16のニップ
部ｎの回転方向下流側近傍に対応する位置のフィルムガ
イド17の表面上で該フィルムガイド17と定着フィルム16
との隙間に配置されており、これによって、サーミスタ
20に加圧ローラ12の圧力がかからないようにすることが
出来る。従って、ニップ部ｎ内にサーミスタを配置する
従来例のように、加圧保持部材を介する必要がなく、そ
の結果、加圧保持部材の熱容量の増大によるレスポンス
（熱の感応精度）の低下を防止することが出来る。

【００２９】図７に本実施形態である定着フィルム16の
ニップ部ｎの回転方向下流側近傍に対応する位置にサー
ミスタ20を配置して温度を測定した場合の測定結果Ａ
と、ニップ部ｎの温度を測定した測定結果Ｂと、比較例
としてニップ部ｎで、耐熱性スポンジやゴムやテフロン
テープ等からなるカバーで構成される加圧保持部材を介
してサーミスタ20を配置して温度を測定した場合の測定
結果Ｃを夫々示す。尚、図７の横軸は時間（秒）、縦軸
は温度（℃）である。

【００３０】図７に示すように、ニップ部ｎの温度が１
８０℃に達した時、加圧保持部材内での温度は１６５℃
（測定結果Ｃ参照）であるのに対し、本実施形態による
定着フィルム16のニップ部ｎの回転方向下流側近傍に対
応する位置にサーミスタ20を配置した場合には、同時点
で１８０℃を検知することが出来る（測定結果Ａ参
照）。

【００３１】従って、所定温度に温度調節するには、サ
ーミスタ20を加圧保持部材を用いてニップ部ｎに配置す
るよりも、本実施形態のように加圧保持部材を用いるこ
となく、定着フィルム16のニップ部ｎの回転方向下流側
近傍に対応する位置にサーミスタ20を配置した方がレス
ポンス（熱の感応精度）が向上する。

【００３２】一方、シールド部材21は、アルミニウム等
の磁性材料からなる厚さ１mmのシート状のもので定着フ
ィルム16のニップ部ｎから回転方向下流側にかけてサー
ミスタ20を交流磁界から保護するようにフィルムガイド
17に沿って配設されている。このように、シールド部材
21を設けることで、定着フィルム16の発熱層16ａを加熱
する際に生じる交流磁界の影響によるサーミスタ20の誤
検知、誤動作を防止し、最適の定着温度を供給するため
の安定した温度制御を可能とする。

【００３３】次に、図８〜図10を用いて本発明に係る画
像加熱定着装置の第２実施形態について説明する。図８
は本発明に係る画像加熱定着装置の第２実施形態のニッ
プ部付近の拡大断面図、図９は第２実施形態のフィルム
ガイドの構成を示す斜視図、図10は第２実施形態のフィ
ルムガイド上に設けられる温度検知部材とシールド部材
の配置構成を示す底面図である。尚、前記第１実施形態
と同様に構成されるものは同一の符号を付して説明を省
略する。

【００３４】本実施形態では、図に示すように、定着フ
ィルム16のニップ部ｎの回転方向下流側近傍に対応する
位置に、該フィルムガイド17の長手方向全域に亘ってシ
ールド部材となるアルミニウム等の磁性体からなるホル
ダー30が設けてあり、該ホルダー30によってサーミスタ
20が磁場からシールドされて保持されている。

【００３５】このホルダー30は、図８に示すように、定
着フィルム16のニップ部ｎの回転方向下流側近傍に長手
方向全域に亘って定着フィルム16と接するように配置さ
れており、このような構成にすることで、サーミスタ20
に加圧保持部材を設ける必要がなく、前記第１実施形態
と同様に、レスポンス（熱の感応精度）を向上させるこ
とが出来、交流磁界の影響からサーミスタ20を保護して
誤検知や誤動作等を防止することが出来る。

【００３６】また、ホルダー30は熱伝導性が良く、長手
方向全域に亘って定着フィルム16に接する構成であるた
め、定着フィルム16の長手方向の熱流を促進し、小サイ
ズの被記録材Ｐを使用した場合等に生じる被記録材Ｐの
通過部、非通過部間の温度差（非通過部の昇温）を緩和
する効果を発揮する。他の構成は前記第１実施形態と同
様に構成し、同様な効果を得ることが出来る。

【００３７】尚、前記各実施形態では、サーミスタ20を
回転体である定着フィルム16のニップ部ｎの回転方向下
流側近傍に配置した場合について説明したが、他の構成
として、サーミスタ20を定着フィルム16のニップ部ｎの
回転方向上流側近傍に配置て構成しても、前記各実施形
態と同様な効果を得ることが出来る。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、定着時における温度制御の際に磁界の影響に
よる温度検知部材の誤検知や誤動作を防止でき、良好な
定着温度をレスポンス（熱の感応精度）良く提供するこ
とが出来る。

【００３９】また、回転体の長手方向に熱伝導性の良い
シールド部材を設けた場合には、回転体（定着フィル
ム）の長手方向の熱流を促進し、小サイズの被記録材を
使用した場合等に生じる被記録材の通過部、非通過部間
の温度差（非通過部の昇温）を緩和することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像加熱定着装置を備えた画像形
成装置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る画像加熱定着装置の構成を示す断
面図である。

【図３】回転体の層構造を示す断面図である。

【図４】本発明に係る画像加熱定着装置の第１実施形態
のニップ部付近の拡大断面図である。

【図５】第１実施形態のフィルムガイドの構成を示す斜
視図である。

【図６】第１実施形態のフィルムガイド上に設けられる
温度検知部材とシールド部材の配置構成を示す底面図で
ある。

【図７】本発明に係る画像加熱定着装置の回転体のニッ
プ部と、該回転体のニップ部の回転方向下流側近傍と、
加圧保持部材を設けた場合のニップ部の温度の測定結果
を示す図である。

【図８】本発明に係る画像加熱定着装置の第２実施形態
のニップ部付近の拡大断面図である。

【図９】第２実施形態のフィルムガイドの構成を示す斜
視図である。

【図10】第２実施形態のフィルムガイド上に設けられる
温度検知部材とシールド部材の配置構成を示す底面図で
ある。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、２…一次帯電器、３…レーザビーム
スキャナ、４…現像器、４ａ…現像スリーブ、５…給送
トレイ、６…給送ローラ、７…搬送ガイド、８ａ，８ｂ
…レジストローラ対、９ａ，９ｂ…転写ガイド、10…転
写ローラ、11…搬送ガイド、12…画像加熱定着装置、13
…排出トレイ、14…クリーニング装置、15…加圧ロー
ラ、15ａ…芯金、15ｂ…弾性部材、16…定着フィルム、
16ａ…発熱層、16ｂ…弾性層、16ｃ…離型層、17…フィ
ルムガイド、17ａ…隆起部、17ｂ…リブ、18…高透磁率
コア、19…励磁コイル、20…サーミスタ、21…シールド
部材、30…ホルダー、ｍ，ｎ…ニップ部、Ｐ…被記録
材、Ｔ₁ ，Ｔ₂ …トナー

フロントページの続き (72)発明者 木須 浩樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体と、該回転体内部に設けられた磁
   場発生手段と、前記回転体とニップ部を形成する加圧部
   材を有し、前記回転体に渦電流を発生させることにより
   該回転体自身を発熱させる画像加熱定着装置において、 前記回転体の温度を検知する温度検知部材を、該回転体
   のニップ部の回転方向上流側近傍または下流側近傍に配
   置し、 前記磁場発生手段と前記温度検知部材との間に磁場の影
   響を遮断するシールド部材を設けたことを特徴とする画
   像加熱定着装置。
2. 【請求項２】 前記シールド部材を、前記回転体の長手
   方向全域に亘って設けたことを特徴とする画像加熱定着
   装置。
3. 【請求項３】 被記録材を搬送する搬送手段と、 前記搬送手段により搬送された被記録材に対して画像情
   報に応じてトナー画像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段により形成されたトナー画像を定着す
   る請求項１または請求項２に記載の画像加熱定着装置
   と、 を有することを特徴とする画像形成装置。