JP4655099B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

プリンタや複写機等の画像形成装置に設けられる定着装置では、熱源として、通電により磁界を発生するコイルと、磁界の電磁誘導により渦電流が生じて発熱する発熱体とを用いた電磁誘導発熱方式を用いたものがある。

電磁誘導発熱方式を用いた定着装置の一例として、磁界を発生するコイルと、コイルから発生した磁界の作用により発熱する導電層を有する回転可能なベルトと、ベルトの内側に固定配置され、ベルトを所定の張力で支持すると共にベルトの搬送をガイドするガイド部材と、を備えた定着装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の定着装置では、ベルトの外側で電磁誘導加熱手段と異なる位置に温度センサを配置して、ベルトの温度を検知しており、電磁誘導加熱手段で加熱される領域の温度は検知していない。
特開２００６−０４７９８８号

本発明は、定着回転体の周方向で高温となる領域の温度を精度良く検知することができる定着装置を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、磁界を発生する磁界発生手段と、前記磁界の電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する定着回転体と、前記定着回転体の外周面に対し圧力を加える加圧部材と、前記定着回転体の内側に接触して前記磁界発生手段と対向配置され、前記磁界の電磁誘導作用により発熱して前記定着回転体を加熱する加熱部材と、前記定着回転体の回転方向の上流側でかつ前記定着回転体が回転を停止した状態で前記磁界発生手段による加熱が行われた場合に前記定着回転体が最も高温となる前記加熱部材の周方向端部に形成された開口部と、前記開口部に配置され、前記定着回転体の前記磁界発生手段との対向領域内でかつ前記加熱部材との接触領域内で、該定着回転体の温度を検知する温度検知手段と、を有することを特徴としている。

ここで、接触領域内とは、定着回転体と加熱部材とが接触している周方向最大範囲よりも内側の領域を指しており、周方向最大範囲内であれば、切欠部も含めるものである。

本発明の請求項２に係る定着装置は、前記開口部が、前記加熱部材の長手方向に複数形成されていることを特徴としている。

本発明の請求項３に係る定着装置は、前記複数の開口部のうち、少なくとも１つが、通紙可能な最小サイズ記録媒体の通過領域の外側で、且つ通紙可能な最大サイズ記録媒体の通過領域の内側に形成されていることを特徴としている。

本発明の請求項４に係る定着装置は、前記磁界発生手段の前記定着回転体と反対側に磁性体を設け、前記開口部が、前記加熱部材の前記磁性体と対向する領域に形成されたことを特徴としている。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と、像保持体を露光する露光部と、前記露光により前記像保持体上に形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明は、本構成を有していない場合に比較して、磁界発生手段と対向しかつ加熱部材が接触する領域の定着回転体の温度を検知することができるため、定着回転体の周方向で高温となりやすい領域の温度を精度良く検知することができる。

請求項２の発明は、長手方向の１箇所に温度検知手段を設ける場合に比較して、定着回転体の長手方向で部分的に高温となる箇所が発生した場合でも、その高温となる箇所の温度の検知確度をより向上させることができる。

請求項３の発明は、最小サイズの記録媒体の通過領域にのみ温度検知手段を設ける場合に比較して、定着回転体の軸方向で高温となりやすい部分の温度を検知することができる。

請求項４の発明は、磁性体と対向する領域に温度検知手段を配置しない場合に比較して、定着回転体の高温部の温度を精度良く検知できる。

請求項５の発明は、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置を長期間使用することができる。

本発明の定着装置及び画像形成装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。プリンタ１０は、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２内に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビームを出射する光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが固定されている。また、光走査装置１４Ｋに隣接する位置に、プリンタ１０の各部の動作を制御する制御部７０が設けられている。

光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、光源から出射された光ビームを図示しない回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査するとともに、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、各トナーに対応した光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを出射するようになっている。

光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、それぞれ対応する各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに導かれる。各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって、矢印Ａ方向に回転するようになっている。

感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向上流側には、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの表面を帯電する帯電器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが設けられている。また、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に現像する現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。

感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向で、現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの下流側には、現像されたトナー像が一次転写される中間転写ベルト２８が配置されている。中間転写ベルト２８は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。

感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと中間転写ベルト２８が対向する位置で中間転写ベルト２８の内側には、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に形成された各色トナー像を中間転写ベルト２８に転写する一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが配置されている。この一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋによって、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋから中間転写ベルト２８に一次転写を行う一次転写部２５が構成されている。

一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋは、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とを有している。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成された円筒ロールである。

また、一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋは、中間転写ベルト２８を挟んで各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに圧接されている。一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋには、図示しない電圧印加手段によって各トナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。

これにより、各々の感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト２８に順次、静電吸引され、中間転写ベルト２８上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向下流側には、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上の残留トナーを除去するクリーナ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋが設けられている。

中間転写ベルト２８の内側には、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト２８を移動させる駆動ロール３０と、各感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの配置方向に沿って略直線状に延び、中間転写ベルト２８を支持する支持ロール３２が設けられている。これにより、中間転写ベルト２８は、矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。

また、中間転写ベルト２８の内側には、中間転写ベルト２８に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト２８の蛇行を防止するテンションロール３４が設けられている。中間転写ベルト２８の移動方向下流側には、中間転写ベルト２８上のトナー像を記録用紙Ｐ上に転写する二次転写部４２が設けられている。

二次転写部４２は、中間転写ベルト２８のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール３８と、バックアップロール３６とによって構成されている。

二次転写ロール３８は、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成された円筒ロールである。

また、二次転写ロール３８は、中間転写ベルト２８を挟んでバックアップロール３６に圧接配置されている。ここで、二次転写ロール３８は、接地されるとともにバックアップロール３６との間に二次転写バイアスが印加されており、二次転写部４２に搬送される記録用紙Ｐ上にトナー像を二次転写するようになっている。

バックアップロール３６は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。硬度は例えば７０°(アスカーＣ)に設定される。また、バックアップロール３６は、中間転写ベルト２８の裏面側に配置されて二次転写ロール３８の対向電極を形成しており、バックアップロール３６と接触配置された金属製の給電ロール４０を介して二次転写バイアスが安定的に印加されるようになっている。

中間転写ベルト２８の移動方向における二次転写部４２の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２８上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ４６が、中間転写ベルト２８に対して接離自在に設けられている。中間転写ベルトクリーナ４６における中間転写ベルト２８の内側には、クリーニングバックアップロール４４が設けられている。

イエロートナーに対応する一次転写ロール２４Ｙの上流側で中間転写ベルト２８の内側には、各トナーに対応した画像形成のタイミングを合わせるための基準となる信号を発生するホームポジションセンサ４８が設けられている。ホームポジションセンサ４８は、中間転写ベルト２８の裏側に設けられた所定のマークを検知して基準信号を発生するようになっている。この基準信号に基づいて、前述の制御部７０がプリンタ１０の各部を動作させ、画像形成を開始するようになっている。また、ブラックトナーに対応する一次転写ロール２４Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が設けられている。

一方、プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ５０が設けられている。用紙トレイ５０の一方端には、記録用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５２が設けられている。ピックアップロール５２の上方には、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で回転駆動され、ピックアップロール５２によって送出された記録用紙Ｐを前述の二次転写部４２に搬送する複数の搬送ロール５４、５６が設けられている。記録用紙Ｐの搬送方向における搬送ロール５６の下流側には、記録用紙Ｐを二次転写部４２へ送り込む搬送シュート５８が設けられている。

二次転写部４２における記録用紙Ｐの送出方向には、トナー像の二次転写が終了した記録用紙Ｐを定着装置１００へ搬送する搬送ベルト６０が設けられている。搬送ベルト６０は、張架ロール５７、５９によって張架され、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で移動可能に設けられている。

定着装置１００の入口側には、記録用紙Ｐを定着装置１００に案内するガイド６２が設けられている。また、定着装置１００の出口側には、プリンタ１０の筐体１２に固定された用紙集積トレイ６４が設けられている。

ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。

まず、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ等から出力される画像データが、図示しない画像処理装置によって所定の画像処理を施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに出力される。

光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、入力された色材階調データに応じて、光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを各々の感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに照射する。感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、予め帯電器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋによって表面が帯電されており、光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋによって表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

続いて、感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に形成されたトナー像は、一次転写部２５において中間転写ベルト２８上に転写される。この転写は、一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋにより中間転写ベルト２８に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト２８の表面に順次重ね合わせることで行われる。トナー像が転写された中間転写ベルト２８は、二次転写部４２に搬送される。

一方、トナー像が二次転写部４２に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５２が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの記録用紙Ｐが送出される。ピックアップロール５２により送出された記録用紙Ｐは、搬送ロール５４、５６により搬送され、搬送シュート５８を経て二次転写部４２に到達する。この二次転写部４２に到達する前に記録用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト２８の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせが行われる。

二次転写部４２では、中間転写ベルト２８を介して、二次転写ロール３８がバックアップロール３６に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２８と二次転写ロール３８との間に挟み込まれる。また、このとき、給電ロール４０からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加され、二次転写ロール３８とバックアップロール３６との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２８上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３８とバックアップロール３６とによって押圧され、記録用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

続いて、トナー像が静電転写された記録用紙Ｐは、二次転写ロール３８によって中間転写ベルト２８から剥離された状態でそのまま搬送され、搬送ベルト６０へと搬送される。搬送ベルト６０では、定着装置１００における最適な搬送速度に合わせて、記録用紙Ｐを定着装置１００まで搬送する。定着装置１００に搬送された記録用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置１００によって記録用紙Ｐ上に定着される。定着後の記録用紙Ｐは、矢印Ｃ方向に排出され、用紙集積トレイ６４に集積される。

記録用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２８上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２８の回転移動に伴って中間転写ベルトクリーナ４６まで搬送され、中間転写ベルト２８上から除去される。このようにして、プリンタ１０の画像形成が行われる。

次に、定着装置１００について説明する。

図２に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１０６を備えている。筐体１０６の内側には、両端部にキャップ状の支持部材（図示省略）が嵌められ、矢印Ｄ方向へ回転可能に支持された無端状の定着ベルト１０２が設けられている。

定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。ボビン１０８は、定着ベルト１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、定着ベルト１０２と反対側に向けて凸部１０８Ａが突設されている。ボビン１０８と定着ベルト１０２との間隔は１〜３ｍｍとなっている。

ボビン１０８には、通電によって磁界Ｈを発生させる励磁コイル１１０が、凸部１０８Ａを中心として軸方向（図２の紙面奥行き方向）に複数回巻き回されている。定着ベルト１０２と反対側で励磁コイル１１０と対向する位置には、ボビン１０８の円弧状に倣って略円弧状に形成されたフェライト等の磁性体からなる磁路形成部材１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。

図４（ａ）に示すように、磁路形成部材１１２は、定着ベルト１０２の幅方向に沿って複数配置されており、定着ベルト１０２の幅方向に架設された非磁性体からなる保持部材１１３によって保持されている。なお、磁路形成部材１１２は、保持部材１１３の長手方向中央部では等間隔に配置され、長手方向両端部では、間隔を詰めて、あるいは、接触して配置されている。このように磁路形成部材１１２を配置することで、定着ベルト１０２の幅方向の磁界Ｈの分布を調整している。

ここで、図３（ａ）に示すように、定着ベルト１０２は、内側から外側に向けて基層１３０、発熱層１３２、保護層１３４、弾性層１３６、及び離型層１３８で構成されており、これらが積層され一体となっている。

基層１３０は、定着ベルト１０２の強度を保持するためのベース（土台）となるもので、厚さ５０〜２００μｍで設定されたポリイミドが用いられている。なお、基層１３０には、ポリイミドのような樹脂の他に、鉄、ニッケル、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト等の金属、又はこれらの合金で構成される金属軟磁性材料を用いてもよい。

発熱層１３２は、前述の磁界Ｈを打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料で構成される。また、発熱層１３２は、磁界Ｈの磁束を貫通させるために、いわゆる表皮深さよりも薄く構成される必要がある。ここで、発熱層１３２として用いられる金属材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、発熱層１３２として、厚さ１０μｍの銅を用いている。

保護層１３４は、機械的強度が発熱層１３２より高く、繰り返し歪みに強い材料で、錆びや腐食に強い材料が好ましく、本実施形態では、厚さ３０μｍの非磁性ステンレスを用いている。

弾性層１３６は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態では、厚さ２００μｍのシリコンゴムを用いている。なお、弾性層１３６の厚さは、２００〜６００μｍのものを用いることが好ましい。

離型層１３８は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナーＴ（図２参照）との接着力を弱めて、記録用紙Ｐを定着ベルト１０２から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層１３８として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂が用いられ、本実施形態ではＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。離型層１３８の厚さは３０μｍとしている。

一方、図２に示すように、定着ベルト１０２の内側には、非磁性体であるアルミニウムからなる角柱状の支柱１１４が、定着ベルト１０２の幅方向を長手方向として非接触で配置され、両端が定着装置１００の筐体１０６に固定されている。支柱１１４は、底面側に長手方向に沿って凹部１１４Ａが形成されており、凹部１１４Ａには、定着ベルト１０２を所定の圧力で外側に向けて押圧するための樹脂製の押圧パッド１１６が固定されている。押圧パッド１１６は、弾性を有する部材で構成され、一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルトを外方向へ押圧している。

また、定着ベルト１０２の内側で支柱１１４の上方には、励磁コイル１１０と対向するように加熱部材が設けられており、本実施形態においては図２及び図３（ｂ）に示すように円弧状に形成された発熱体１１８を用いた。

図２及び図３（ｂ）に示すように、発熱体１１８は、定着ベルト１０２の幅方向を長手方向とする略半円筒状の部材であり、表面が定着ベルト１０２の内面と接触するように配置されている。また、発熱体１１８は、鉄系の合金で構成されており、磁路形成部材１１２と発熱体１１８の間で、前述の磁界Ｈによる閉磁路を形成すると共に、磁界Ｈの電磁誘導作用により発熱するようになっている。発熱体１１８を定着ベルト１０２に接触させることで、記録用紙Ｐの通過により定着ベルト１０２の熱が消費されても、定着ベルト１０２の温度低下は小さく抑えられている。

発熱体１１８は、表皮深さ以上の厚みを有する磁性金属材料を用いるのが好ましく、表皮深さ以上の厚みとすることで磁界の作用により十分な発熱が得られるとともに、熱が発熱体１１８内部に蓄熱され、より定着ベルト１０２の温度低下が抑えられる。磁性金属材料は、例えばその比透磁率が１００以上、望ましくは５００以上の強磁性体であることがよい。

発熱体１１８には、長手方向中央部における周方向端部で、且つ定着ベルト１０２の回転方向上流側に、開口部としての切欠部１２０が１箇所形成されている。切欠部１２０は、中央部の１つの磁路形成部材１１２と対向する位置に形成されている（図４（ａ）参照）。なお、切欠部１２０は、発熱体１１８に貫通穴を形成する場合と比較すると、端部を切断するだけでよいため、温度センサ１２４（後述する）の取付けが容易となってる。

また、加熱部材に開口部を形成すればその分加熱部材の発熱量が下がることが予想されるが、加熱部材は端部に近づくほど放熱が大きくなるため、端部に開口部（切欠部）を設ければ発熱量の低下をより小さく抑えられる。さらに、加熱部材が本実施形態の発熱体１１８のように磁界Ｈの電磁誘導作用により発熱する場合には、励磁コイル１１０の巻き線幅中央部に近いほど発熱量は大きいので、発熱体１１８に貫通穴を設けて励磁コイル１１０の巻き線幅中央部により近い部位を開口するより、端部に切欠部１２０を設ける方が発熱量の低下は小さく抑えられる。

発熱体１１８の長手方向の所定の位置で、且つ内周側の周方向両端部には、略Ｌ字状の支持部が形成された２個の支持部材１２２の一端がそれぞれ取付けられている。ここで、各支持部材１２２の他端が、ネジ１２３によって支柱１１４の両側面（図２の左右側面）に締結されることにより、支柱１１４によって、発熱体１１８が支持されている。

一方、発熱体１１８の切欠部１２０には、定着ベルト１０２の内周面に接触して、定着ベルト１０２表面の温度を検知する温度センサ１２４が配設されている。温度センサ１２４は、定着ベルト１０２表面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト１０２表面の温度を計測する。

また、温度センサ１２４は、ポリイミド等の樹脂で構成された板ばね１２６の先端部に固定されており、板ばね１２６の基端部は、ネジ１２８で、支柱１１４の右側面（図２における右側面）に締結されている。これにより、板ばね１２６は、定着ベルト１０２の内周面に沿って、定着ベルト１０２の回転方向の下流側から上流側へ延出し、温度センサ１２４は、定着ベルト１０２に引き回されるようにして、切欠部１２０に位置している。

図４（ｂ）に示すように、温度センサ１２４は、配線１４０を介して、前述の制御部７０（図１参照）の内部に設けられた制御回路１４２に接続されている。また、制御回路１４２は、配線１４４を介して通電回路１４６に接続されており、通電回路１４６は、配線１４８、１５０を介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。

ここで、制御回路１４２は、温度センサ１２４から送られた電気量に基づいて定着ベルト１０２の内周側の温度を測定し、外周側の温度に換算してから、この換算温度と予め記憶させてある定着設定温度（本実施形態では１７０℃）とを比較する。そして、換算温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路１４６を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図２参照）を発生させる。換算温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路１４６を停止させる。

通電回路１４６は、制御回路１４２から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線１４８、１５０を介して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を供給又は供給停止するようになっている。

一方、図２に示すように、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、定着ベルト１０２を押圧パッド１１６に向けて加圧するとともに、図示しないモータ及びギアからなる駆動機構により矢印Ｅ方向に回転する加圧ロール１０４が配置されている。

加圧ロール１０４は、アルミニウム等の金属からなる芯金１０５の周囲に、シリコンゴム及びＰＦＡが被覆された構成となっている。ここで、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を押圧パッド１１６側に加圧しており、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４の接触部（ニップ部）において、定着ベルト１０２は、内側に凹んだ状態となっている。

このニップ部の形状は、トナーＴが載った記録用紙Ｐが通過するときに、定着ベルト１０２から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。このため、矢印ＩＮ方向から搬送されてきた記録用紙Ｐは、それ自体の腰の強さでニップ部の形状に倣って矢印ＯＵＴ方向に排出される。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。まず、定着装置１００の定着動作について説明する。

図１〜図４に示すように、前述のプリンタ１０の画像形成工程を経て、トナーＴが転写された記録用紙Ｐ（あるいは封筒）が定着装置１００に送られる。定着装置１００では、制御部７０によって図示しない駆動モータが駆動され、加圧ロール１０４が矢印Ｅ方向へ回転して、定着ベルト１０２が矢印Ｄ方向へ従動回転する。このとき、制御回路１４２からの電気信号に基づいて通電回路１４６が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給される。

励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈが生成消滅を繰り返す。そして、磁界Ｈが定着ベルト１０２の発熱層１３２を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１３２に渦電流が発生する。発熱層１３２は、発熱層１３２の表皮抵抗、及び発熱層１３２を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって定着ベルト１０２が加熱される。

また、同様にして、磁界Ｈの電磁誘導作用により、発熱体１１８が発熱し、定着ベルト１０２が加熱される。このように、発熱層１３２と発熱体１１８を同一の励磁コイル１１０で加熱させるので、発熱層１３２と発熱体１１８が別の熱源で加熱される場合に比べて、消費電力は低くなる。

定着ベルト１０２表面の温度は、温度センサ１２４で検知され、定着設定温度に到達していない場合は、制御回路１４２が通電回路１４６を駆動制御して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を通電する。また、定着設定温度に到達している場合は、制御回路１４２が通電回路１４６の制御を停止する。

ここで、温度センサ１２４は、板ばね１２６の先端部に固定されており、板ばね１２６の基端部は、支柱１１４に締結されている。これにより、板ばね１２６は、定着ベルト１０２の内周面に沿って、定着ベルト１０２の回転方向の下流側から上流側へ延出し、温度センサ１２４は、定着ベルト１０２に引き回されるようにして、定着ベルト１０２の回転方向の上流側にある発熱体１１８の端部に配置されている。よって、定着ベルト１０２の回転により引き回されても、切欠部１２０内に収納される方向に外力が作用する。これにより、温度センサ１２４による温度検知位置は、励磁コイル１１０と対向した加熱領域内となる。

続いて、定着装置１００に送り込まれた記録用紙Ｐは、所定の定着設定温度となっている定着ベルト１０２と、加圧ロール１０４とによって加熱押圧され、トナー画像が記録用紙Ｐ表面に定着される。そして、定着された記録用紙Ｐは、用紙集積トレイ６４に排出される。

次に、定着ベルト１０２の周方向の温度について説明する。

図５（ａ）は、定着ベルト１０２の周方向の温度の検知位置及び発熱体１１８の温度の検知位置である位置Ａ〜位置Ｅを示した模式図である。なお、位置Ｂを除く各部の温度は、図示しない温度センサを用いて検知される。

位置Ａは、定着ベルト１０２の周方向で、励磁コイル１１０と対向する領域よりも上流側の定着ベルト１０２の内周面の検知位置である。位置Ｂは、温度センサ１２４（図２参照）が検知する位置であり、励磁コイル１１０及び発熱体１１８と対向する領域の定着ベルト１０２の内周面の検知位置である。

位置Ｃは、ボビン１０８（図２参照）の凸部１０８Ａに相当する位置で、励磁コイル１１０と対向しない領域の定着ベルト１０２の内周面の検知位置である。位置Ｄは、位置Ｃを中心として位置Ａと対称の位置であり、励磁コイル１１０と対向しない領域の定着ベルト１０２の内周面の検知位置である。

位置Ｅは、発熱体１１８の内周面（定着ベルト１０２と反対側）で位置Ｂ近傍の検知位置である。位置Ｅは、定着ベルト１０２の内周面の温度と比較するために設定している。

ここで、例えば定着ベルト１０２が回転を停止した状態で加熱されたときの、定着ベルト１０２の周方向位置と検知温度の関係を図５（ｂ）に示す。

図５（ｂ）において、位置Ａでは、定着ベルト１０２の検知温度はＴ１となる。位置Ｂでは、励磁コイル１１０で生じた磁界Ｈの電磁誘導作用により、定着ベルト１０２の発熱層１３２（図３（ａ）参照）及び発熱体１１８が発熱するため、定着ベルト１０２の検知温度は、Ｔ１よりも高温のＴ２となる。

位置Ｃでは、発熱体１１８が、磁界Ｈで加熱された領域からの熱伝導によって放熱して定着ベルト１０２を加熱するが、励磁コイル１１０が存在しないため、加熱量は低く、定着ベルト１０２の検知温度は、Ｔ２よりも低温のＴ３となる。点Ｄでは、磁界Ｈで加熱される領域からはずれているため、定着ベルト１０２の検知温度は、位置Ａと同等の温度Ｔ１となる。

点Ｅでは、発熱体１１８の熱容量と比べて定着ベルト１０２の熱容量が小さいため、定着ベルト１０２の昇温が速くなっている。このため、発熱体１１８の検知温度は、定着ベルト１０２の点Ｂの検知温度Ｔ２よりも低温のＴ４となる。

通常、定着時には、定着ベルト１０２が回転しているため、発熱体１１８の温度の方が高温となるが、上記のように、定着ベルト１０２が回転を停止した状態で加熱が行われると、発熱体１１８よりも熱容量の小さい定着ベルト１０２の方が昇温速度が速く、結果として、定着ベルト１０２側の温度が高温となる。

ここで、磁路形成部材１１２が、磁界Ｈの磁場を集めて閉磁路を形成するため、励磁コイル１１０と対向する加熱領域における定着ベルト１０２の内周面の温度が最も高温となるが、この領域の温度が温度センサ１２４（図２参照）によって検知され、制御回路１４２（図４（ｂ）参照）によって温度制御されるため、定着ベルト１０２の過剰な昇温が抑制される。

なお、定着装置１００の発熱体１１８の他の実施例として、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す発熱体１５２、１５６を用いてもよい。発熱体１５２は、前述の発熱体１１８の切欠部１２０よりも周方向中央部寄りで、定着ベルト１０２の回転方向上流側に貫通穴１５４が形成されている。また、発熱体１５６は、切欠部１２０と反対側の端部（下流側）に、切欠部１５８が形成されている。なお、発熱体１５６を用いるときは、温度センサ１２４を接着するか、又は固定用のフレーム等を設けることになる。

次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図７には、定着装置１６０が示されている。定着装置１６０は、第１実施形態の定着装置１００の発熱体１１８に換えて、発熱体１６２を用いた構成となっている。

図７及び図８（ａ）、（ｂ）に示すように、発熱体１６２は、定着ベルト１０２の幅方向を長手方向とする略半円筒状の部材であり、表面が定着ベルト１０２の内面と接触するように配置されている。また、発熱体１６２は、鉄系の合金で構成されており、磁路形成部材１１２と発熱体１６２の間で、前述の磁界Ｈによる閉磁路を形成すると共に、磁界Ｈの電磁誘導作用により発熱するようになっている。

発熱体１６２には、周方向端部で、且つ定着ベルト１０２の回転方向上流側に、複数の切欠部１６４、１６６、１６８が形成されている。切欠部１６６は、発熱体１６２の長手方向略中央に位置しており、小サイズの記録用紙が定着ベルト１０２上を通過するときの幅Ｗ２の領域内にある。また、切欠部１６４、１６８は、発熱体１６２の長手方向両端部に位置しており、幅Ｗ２の領域の外側で、且つ大サイズの記録用紙が定着ベルト１０２上を通過するときの幅Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３の領域の内側にある。

各切欠部１６４、１６６、１６８には、それぞれ前述の温度センサ１２４（１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ）が配設されており、各温度センサ１２４は、板ばね１２６（１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ）を介して支柱１１４に固定されている。また、各温度センサ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃは、磁路形成部材１１２と対向配置されている。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。

図７及び図８に示すように、定着装置１６０において、小サイズの記録用紙Ｐに連続してトナーの定着が行われると、定着ベルト１０２の幅Ｗ２の領域では、記録用紙Ｐに熱量が奪われて定着ベルト１０２の温度が定着設定温度よりも低下する。

このとき、温度センサ１２４Ａ〜１２４Ｃのうち、温度センサ１２４Ｂで検知された温度が最も低くなるため、制御回路１４２（図４（ｂ）参照）は、温度センサ１２４Ｂで検知された温度と定着設定温度の差に基づいて、定着ベルト１０２の温度を定着設定温度に近づけるように通電回路１４６（図４（ｂ）参照）を制御し、発熱体１６２が発熱する。これにより、定着ベルト１０２全体の温度が上昇するが、定着ベルト１０２における幅Ｗ１、Ｗ３の領域（非通紙領域）では、記録用紙Ｐによって熱が奪われることが無いため、熱量が蓄積されて幅Ｗ２の領域よりも高温となり、図９に示すように、両端部側で高温のグラフとなる。

ここで、小サイズの記録用紙Ｐの通過領域（Ｗ２）の外側で、且つ大サイズの記録用紙Ｐの通過領域（Ｗ１、Ｗ３）の内側に温度センサ１２４Ａ、１２４Ｃがあるので、定着ベルト１０２の最も高温部の温度が検知される。

一方、大サイズの記録用紙Ｐが定着されるときは、発熱体１６２の長手方向に複数の温度センサ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃが配置されているため、長手方向で部分的に高温となる箇所があっても、温度センサ１２４Ａ〜１２４Ｃのいずれかで、高温部の温度が検知される。

発熱体１６２の他の実施例として、例えば、図１０に示す発熱体１７０を用いてもよい。発熱体１７０は、発熱体１６２の切欠部１６４、１６６、１６８よりも周方向中央部寄りで、定着ベルト１０２の回転方向上流側に貫通穴１７２、１７３、１７４、１７５、１７６が形成されている。貫通穴１７２〜１７６には、それぞれ温度センサ１２４（１２４Ａ〜１２４Ｅ）が設けられている。このように複数の温度センサ１２４を定着ベルト１０２の長手方向に配置することにより、定着ベルト１０２の長手方向の最も高温部の温度が検知される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

プリンタ１０は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。また、発熱体１１８、１６２は、給電されて発熱する面状発熱体であってもよい。さらに、定着ベルト１０２の温度の検知手段として、温度センサ１２４の代わりに熱電対を用いてもよい。

切欠部１２０の形状は、矩形状だけでなく、円弧状、多角形状であってもよい。また、切欠部１２０に代えて、発熱体１１８、１６２の外周面に開口部としての凹部を形成して、温度センサ１２４を配置してもよい。束となった励磁コイル１１０の幅方向中央部が最も磁界Ｈが強い場合は、切欠部１２０を励磁コイル１１０の中央部と対向する位置に形成して、温度センサ１２４を配置すればよい。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る定着ベルトの断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る発熱体の斜視図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る定着装置の部分断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る制御回路及び通電回路の接続図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る定着ベルト及び発熱体の温度検知位置を示す模式図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る定着ベルト及び発熱体の温度検知位置と温度の関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る発熱体の他の実施例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の断面図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る発熱体の斜視図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る定着装置の部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着ベルトの幅方向位置と定着ベルト温度の関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る発熱体の他の実施例を示す平面図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１４ 光走査装置（露光部）
１８ 感光体（像保持体）
２２ 現像器（現像部）
４２ 二次転写部（転写部）
６０ 搬送ベルト（搬送部）
１００ 定着装置（定着装置）
１０２ 定着ベルト（定着回転体）
１０４ 加圧ロール（加圧部材）
１１０ 励磁コイル（磁界発生手段）
１１２ 磁路形成部材（磁性体）
１１８ 発熱体（加熱部材、発熱体）
１２０ 切欠部（開口部、切欠）
１２４ 温度センサ（温度検知手段）
１２６ 板ばね（支持部）
１３２ 発熱層（発熱層）
１６０ 定着装置（定着装置）
１６２ 発熱体（加熱部材、発熱体）
１６４ 切欠部（開口部、切欠）
１６６ 切欠部（開口部、切欠）
１６８ 切欠部（開口部、切欠）
Ｈ 磁界（磁界）
Ｐ 記録用紙（記録媒体）
Ｔ トナー（現像剤）

Claims (5)

1. 磁界を発生する磁界発生手段と、
   前記磁界の電磁誘導作用により発熱する発熱層を有する定着回転体と、
   前記定着回転体の外周面に対し圧力を加える加圧部材と、
   前記定着回転体の内側に接触して前記磁界発生手段と対向配置され、前記磁界の電磁誘導作用により発熱して前記定着回転体を加熱する加熱部材と、
   前記定着回転体の回転方向の上流側でかつ前記定着回転体が回転を停止した状態で前記磁界発生手段による加熱が行われた場合に前記定着回転体が最も高温となる前記加熱部材の周方向端部に形成された開口部と、
   前記開口部に配置され、前記定着回転体の前記磁界発生手段との対向領域内でかつ前記加熱部材との接触領域内で、該定着回転体の温度を検知する温度検知手段と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記開口部が、前記加熱部材の長手方向に複数形成さ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. 前記複数の開口部のうち、少なくとも１つが、通紙可能な最小サイズ記録媒体の通過領域の外側で、且つ通紙可能な最大サイズ記録媒体の通過領域の内側に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記磁界発生手段の前記定着回転体と反対側に磁性体を設け、
   前記開口部が、前記加熱部材の前記磁性体と対向する領域に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と、
   像保持体を露光する露光部と、
   前記露光により前記像保持体上に形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
   前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
   前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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