JP5546175B2

JP5546175B2 - 画像加熱装置

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Inventors: 越田　　耕平; 伸明原
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Description

本発明は、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式などによって画像形成を行う複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いて好適な電磁（磁気）誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。

画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着或いは仮定着する定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置を挙げることができる。また、インクジェット方式などの、染料や顔料を含む液体により画像形成を行う画像形成装置においてインクを速く乾かすため画像加熱装置等を挙げることができる。

一般に、現像剤として粉状のトナーを用いる画像形成装置において、記録媒体に形成担持させた未定着のトナー像を定着（加熱）する工程は、像加熱部材と加圧部材との間に記録媒体を挟みこんでトナー像を加熱して記録媒体に圧着する方法が広く採用されている。像加熱部材と加圧部材は互いに圧接してニップ部を形成している回転部材である。また、少なくとも像加熱部材は加熱手段により所定の温度に加熱される。像加熱部材を加熱する加熱手段の中でも、電磁誘導加熱は、励磁コイルを導電層と対向するように配置し、発生磁界内に存在する導電層に磁束を発生させることにより、導電層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、像加熱部材を直接加熱することができ、極めて短い時間で像加熱部材を発熱させることができる。このような像加熱装置は、特許文献１や２に記載されている。

一方、像加熱部材の異常昇温を検知するためには、像加熱部材の周方向、長手方向の中で、なるべく温度の高い部分の温度を温度検知部材で検知する必要がある。

特許文献３に記載の定着装置は、無張架の状態で支持されたベルト部材と、ベルト部材の内周面に近接して配置されたベルトガイド部材と、ベルト部材に圧接された加圧ローラと、ベルト部材を加熱する電磁誘導加熱装置を備えている。ベルト部材が定着部材であり、加圧ローラが加圧部材である。そして、ベルト部材の内周面、加圧ローラ圧接部の回転方向下流側に、接触するように温度検知手段であるサーミスタが設けられている。

特許文献３では、サーミスタは、コイルと対向する部分の温度、即ち発熱する高温領域の温度を検知する構成ではないため、ベルト温度が異常昇温を生ずるような場合には、レスポンスが低下する問題が生ずる。そのような場合に対してレスポンスを高めるためには、発熱部、即ちコイルに対抗している部分の温度を検知する構成が望ましい。そのため、ベルトの内周面でコイルに対向する部分に温度検知部材を設けことが望ましい。

一方、像加熱部材の一例であるベルトのような膜厚が薄い場合には、表皮深さがベルトの導電層の厚みよりも大きくなる。そのため、ベルト内面に向かって磁束が洩れることになる。その洩れた磁束が拡散した状態では、ベルトに磁束が集中しにくく、発熱効率が低下する。そのため、特許文献４に記載されているように、ベルトの内側に磁性コアを配置し、磁性コアとベルトの間にサーミスタや感温部を設ける構成がある。

特開平１０−３０１４１５号公報特開平１１−３５２８０４号公報特開２００４−０３７４１２号公報特開２００６−０７８９３３号公報

しかし、発熱効率を高めるためには像加熱部材と磁性コアとの間隔を小さくする必要がある。そのような構成では、温度検知部材の電気線を像加熱部材と磁性コアとの間にはい回せて、像加熱部材の内部から外側に出す構成にすると、電気線と像加熱部材とが接触しやすくなる。像加熱部材は回転するために、電気線と像加熱部材との接触頻度が高くなると、電気線と像加熱部材とが磨耗しやすくなり、それぞれの長寿命化を図ることが出来ない。

そこで、本発明の目的は、記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に設けられた励磁コイルと、前記像加熱部材の内部にその長手方向に沿って並置された複数の磁性コアと、前記励磁コイルに対向し且つ前記像加熱部材の内面と接触するように設けられ前記像加熱部材の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子と電気的に接続される電線部と、前記電線部を介して入力された前記温度検知素子の出力に基づいて前記コイルへの通電を制御する制御部と、を有する像加熱装置において、
前記複数の磁性コアは前記像加熱部材の回転方向に沿って並置された一対のコア部により構成される磁性コアを有し、前記温度検知素子は前記一対のコア部の間の空隙部を通る前記電線部と接続され且つ前記空隙部から前記像加熱部材の回転方向に外れて前記一対のコア部のうちの一方と対向する位置関係となるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に設けられた励磁コイルと、前記像加熱部材の内部にその長手方向に沿って並置された複数の磁性コアと、前記励磁コイルに対向し且つ前記像加熱部材の内面と接触するように設けられ前記コイルへの給電を遮断するための感温素子と、前記感温素子と電気的に接続される電線部と、を有する像加熱装置において、
前記複数の磁性コアは前記像加熱部材の回転方向に沿って並置された一対のコア部により構成される磁性コアを有し、前記感温素子は前記一対のコア部の間の空隙部を通る前記電線部と接続され且つ前記空隙部から前記像加熱部材の回転方向に外れて前記一対のコア部のうちの一方と対向する位置関係となるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、温度検知素子と像加熱部材との接触を低減させることができる。また、感温素子と像加熱部材との接触を低減させることができる。

実施例１における定着装置の概略構成を示す拡大横断面模式図である。実施例１における画像形成装置の概略構成を示す縦断面模式図である。定着ベルトの層構成模型図である。ステーに磁性体コアを取り付けた場合と取り付けなかった場合の各部材の温度推移を表すグラフである。磁性体コアの厚みを変えた場合のベルトの温度上昇の比較をしたグラフである。サーモスイッチの温度検知面を説明する概略図である。ベルト停止時の、ベルトの周方向の温度分布である。比較例の磁性体コアの位置関係を示す概略図である。図８の比較例におけるベルト停止時の、ベルトの周方向の温度分布である。ベルトアセンブリの磁性体コア、サーモスイッチ、コイルユニットのコイルの位置関係を定義する基準線を説明する模式図である。より好ましい場合の、サーモスイッチ位置を示した概略図である。実施例２におけるサーモスイッチ配線の一つの形態を説明する概略図である。実施例２におけるサーモスイッチ配線の他の形態を説明する概略図である。実施例２におけるベルトアセンブリの内部の形態を説明する概略図である。実施例２における定着装置の概略構成を示す拡大横断面模式図である。実施例２におけるサーミスタの形態を説明する概略図である。

［実施例１］
（１）画像形成部
図２は本発明に従う像加熱装置である定着装置２０として搭載した画像形成装置の一例である電子写真フルカラープリンタの概略構成を示す縦断面模式図である。まず、画像形成部の概略を説明する。

このプリンタは、制御部（制御基板：ＣＰＵ）１００と通信可能に接続した外部ホスト装置２００からの入力画像情報に応じて作像動作して、記録材Ｐにフルカラー画像を形成して出力することができる。

外部ホスト装置２００は、コンピュータ、イメージリーダー等である。制御部である制御部１００は、外部ホスト装置２００や画像形成装置の操作部３００と信号の授受をする。また、制御部１００は、各種作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御を司る。

８は無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと略記する）である。この中間転写ベルト８は、二次転写対向ローラ９とテンションロ−ラ１０との間に張架されていて、ローラ９が駆動されることにより矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。１１は二次転写ローラであり、上記の二次転写対向ローラ９に対して中間転写ベルト８を介して圧接させてある。中間転写ベルト８と二次転写ローラ１１との当接部が二次転写部である。

１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋは第１〜第４の４つの画像形成部であり、中間転写ベルト８の下側においてベルト移動方向に沿って所定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部はレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、それぞれ、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと略記する）２を有する。各ドラム２の周囲には、一次帯電器３、現像装置４、転写手段としての転写ローラ５、ドラムクリーナ装置６が配置されている。各転写ローラ５は中間転写ベルト８の内側に配置してあり、中間転写ベルト８の下行き側ベルト部分を介して対応するドラム２に対して圧接させてある。各ドラム２と中間転写ベルト８との当接部が一次転写部である。７は各画像形成部のドラム２に対するレーザ露光装置であり、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等で構成されている。

制御部１００は外部ホスト装置２００から入力されたカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部を作像動作させる。これにより、第１〜第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、それぞれ回転するドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色トナー像が形成される。なお、ドラム２にトナー像を形成する作像プロセスについて説明する。画像入力信号が入力されると、ドラム２が回転する。その後、ドラム２は１次帯電器３により帯電される。レーザ露光装置７が帯電されたドラム２に像露光することで、ドラム２上に静電潜像が形成される。ドラム２上に形成された静電潜像は現像装置４により現像され、ドラム２上にトナー像が形成される。この作像プロセスは、それぞれの画像形成部で行われる。

各画像形成部に形成されたトナー像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム２の回転方向と順方向に、かつ各ドラム２の回転速度に対応した速度で回転駆動されている中間転写ベルト８の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、中間転写ベルト８の面に上記の４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

一方、所定の給紙タイミングにて、それぞれ大小各種幅サイズの記録材Ｐを積載収容させた上下多段のカセット給紙部１３Ａ・１３Ｂ・１３Ｃのうちの選択された段位の給紙カセットの給紙ローラ１４が駆動される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。手差し給紙が選択されているときには、給紙ローラ１８が駆動される。これにより、手差しトレイ（マルチ・パーパス・トレイ）１７上に積載セットされている記録材が１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。

レジストローラ１６は、回転する中間転写ベルト８上の上記のフルカラートナー像の先端が二次転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐの先端部が二次転写部に到達するように記録材Ｐをタイミング搬送する。これにより、二次転写部において、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像が一括して記録材Ｐの面に順次に二次転写されていく。二次転写部を出た記録材は、中間転写ベルト８の面から分離され、縦ガイド１９に案内されて、定着装置（定着器）２０に導入される。この定着装置２０により、上記の複数色のトナー像が溶融混色されて記録材表面に固着像として定着される。定着装置２０を出た記録材はフルカラー画像形成物として搬送パス２１を通って排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出される。

二次転写部にて記録材分離後の中間転写ベルト８の面はベルトクリーニング装置１２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー像を形成する第４の画像形成部１Ｂｋのみが作像動作制御される。両面プリントモードが選択されている場合には、第１面プリント済みの記録材が排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出されていく。そして、後端部が排紙ローラ２２を通過する直前時点で排紙ローラ２２の回転が逆転に変換される。これにより、記録材はスイッチバックされて再搬送パス２４に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ１６に搬送される。以後は、第１面プリント時と同様に、二次転写部、定着装置２０に搬送されて、両面プリント画像形成物として排紙トレイ２３上に送り出される。

（２）定着装置２０
以下の説明において、定着装置又はこれを構成している部材について長手方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。この長手方向は、後述するベルト部材３１ａの回転軸線方向と実質的に同じである。また上流側と下流側は後述するベルト部材３１ａの回転方向に関して上流側と下流側である。

図１は、本実施例における画像加熱装置としての定着装置２０の概略構成を示す拡大横断面模式図である。この定着装置２０は、装置枠体（不図示）の対向側板間に長手方向両端部を保持させて互いに並行に、像加熱部材であるベルト部材３１ａを有するベルトアセンブリ３１が配置されている。回転可能な加圧部材としての弾性を有する加圧部材としての加圧ローラ３２を有する。また、コイル３３ａを有する磁場発生手段としてのコイルユニット３３が配設されている。ベルト部材３１ａと加圧ローラ３２は圧接し、両者間に記録材搬送方向において所定幅のニップ部Ｎが形成されている。コイルユニット３３はベルト部材３１ａの外部に配置され、ベルト所定の隙間をあけて非接触に対向させて配設されている。

ａ）ベルトアセンブリ３１
ベルトアセンブリ３１は、回転可能な像加熱部材としての、円筒状で可撓性を有するベルト部材３１ａを有する。ベルト部材３１ａはコイルユニット３３から発生される磁界（磁束）が存在する領域を通過したときに電磁誘導発熱する導電層を有する。ベルト部材３１ａは、導電層で発熱した熱により、記録材上のトナー像を加熱する。

また、ベルト部材３１ａの内側（発熱部材内）に配設された、横断面略半円弧状桶型の耐熱性・剛性を有するベルトガイド部材３１ｂ（以下、ガイド部材と略記する）を有する。また、ガイド部材３１ｂの内側に配設された横断面コ字型の金属製の剛性加圧ステー３１ｃ（以下、ステーと略記する）を有する。また、ステー３１ｃの外側を覆って配設された、磁気遮蔽部材としての、横断面コ字型の磁性体コア（磁気遮蔽コア）３１ｄを有する。

図３は本実施例におけるベルト部材３１ａの層構成模型図である。このベルト部材３１ａは、円筒状の基層ａと、この基層ａの内周面に設けた内面層ｂと、基層ａの外周面に順次に積層して設けた弾性層ｃ及び離型層ｄの４層の複合層構成の部材であり、全体に可撓性を有している。

基層ａは電磁誘導発熱する磁性部材の層である。即ち導電層（導電部材）であり、コイルユニット３３の磁界の作用により誘導電流（渦電流）を発生してジュール熱により発熱する電磁誘導発熱層である。本実施例では、この基層ａとして、直径３０ｍｍ・厚さ５０μｍのＮｉ電鋳層（ニッケル電鋳層）を用いている。基層ａは、クイックスタート性を向上させるためには薄い方が好ましいが、電磁誘導加熱の効率も考慮してある程度の厚みも必要であり、１０〜１００μｍ程度の厚さが好ましい。

内面層ｂはベルト内面に接触する部材との摺動性を確保するために設けられている。本実施例では、この内面層ｂとして、厚さ１５μｍのポリイミド（ＰＩ）層を用いている。この内面層ｂは厚すぎるとベルト内面に接触させたサーミスタ等の温度検知手段の熱応答性や、クイックスタート性にも影響を及ぼすため、１０〜１００μｍ程度の厚さが好ましい。

弾性層ｃは、なるべく薄くすることがクイックスタート性を向上させるためには好ましいが、ベルト表面を柔らかくし、トナーを包み込み溶かす効果を持たせるためにある程度の厚さが必要である。１００〜１０００μｍ程度の厚さが好ましい。本実施例においては、ゴム硬度１０°（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率０．８Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ４００μｍのゴム層を用いた。

離型層ｄは、ＰＦＡチューブやＰＦＡコートを用いることができる。ＰＦＡコートは厚さが薄く出来、材質的にもＰＦＡチューブに比較してトナーを包み込む効果がより大きい点で優れている。一方で、機械的及び電気的強度はＰＦＡチューブがＰＦＡコートよりも優っているので、場合により使い分けることができる。熱を記録材になるべく多く伝えるためには、どちらにしても、離型層は薄いほうが好ましいが、機械の使用で摩耗することなどを考慮すると１０〜１００μｍ程度であることが望ましい。本実施例においては、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。

ガイド部材３１ｂはベルト部材３１ａのバックアップと回転案内をする押圧部材であり、ベルト部材３１ａはこのガイド部材３１ｂにルーズに外嵌している。ガイド部材３１ｂとしては、耐熱性の樹脂を用いることができ、本実施例においてはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用した。本実施例では、ガイド部材３１ｂの厚みは３ｍｍのものである。

ステー３１ｃは、ガイド部材３１ｂの加圧と磁性体コア３１ｄの支持を担う部材である。ステー３１ｃは、ベルトアセンブリ３１と加圧ローラ３２を圧接させた際に、ガイド部材３１ｂが撓んでしまうのを抑える働きをしており、金属材が主に使われる。本実施例においてはＳＵＳにてステー３１ｃを構成している。本実施例では、ベルト部材３１ａの回転軸線方向と直交する平面におけるステー３１ｃの断面はコの字形状となっており、ステー３１ｃの内部は空洞となっている。

磁性体コア３１ｄは、ベルト部材３１ａの内側にあってコイルユニット３３と対向しており、コイルユニット３３によって生じるベルト部材３１ａ内（発熱部材内）への磁束をより集中させる役割を有する。また、磁性体コア３１ｄは、金属材であるステー（金属ステー）３１ｃの外面を覆うことで、該ステー３１ｃへの磁束を遮断し、ステー３１ｃが誘導加熱で温まることを抑制する働きもしている。磁性体コア３１ｄは高透磁率かつ低損失のものを用いる。磁性体コア３１ｄは磁気回路の効率を上げるためと、ステー３１ｃに対する磁気遮蔽のために用いている。代表的なものとしてはフェライトコアが挙げられる。本実施例においては、磁性体コア３１ｄの寸法は、図１に示される厚さＬ１＝２ｍｍ、高さＬ２＝１２ｍｍ、厚さＬ３＝２ｍｍ、幅Ｌ４＝１６ｍｍとしている。

ステー３１ｃに磁気遮蔽部材である磁性体コア３１ｄを取り付けない場合と取り付けた場合の、定着装置立ち上がり時のベルト部材３１ａ、ステー３１ｃの温度上昇を図４に示す。ステー３１ｃに磁性体コア３１ｄを取り付けた場合、ベルト部材３１ａの温度上昇が、取り付けない場合に比べて速くなっている。また、ステー３１ｃに磁性体コア３１ｄを取り付けない場合、ステー３１ｃは電磁誘導加熱で直接加熱され温度上昇していく。そのため、ステー３１ｃと直接接触しているガイド部材３１ｂの熱的な破壊を引き起こすなどの不都合を生じる。更に磁性体コア３１ｄを取り付けない場合は、取り付けた場合に比べてベルト温度の上昇も鈍ってしまう。

また比較例として、磁性体コア３１ｄの寸法を、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｌ２＝１３ｍｍ、Ｌ３＝３ｍｍ、Ｌ４＝１８ｍｍとし、磁性体コア３１ｄの厚みを増し、ベルト部材３１ａに近づけた。この場合と、厚みの増す前のＬ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝１２ｍｍ、Ｌ３＝２ｍｍ、Ｌ４＝１６ｍｍの場合のベルト部材３１ａの温度上昇を比較したグラフを図５に示す。磁性体コア３１ｄの厚みを増して、磁性体コア３１ｄをベルト部材３１ａに近づけると，ベルト部材３１ａの温度上昇は速くなることがわかる。しかし、磁性体コア３１ｄとベルト内面の距離が近づいて、サーモスイッチ等のベルト内面に接触させて配置する部材が入らない、あるいは入りずらくなってしまうため、装置の構成によって、磁性体コア３１ｄの厚みは調整を行うべきである。

ベルト３１の内側には、ベルト部材３１ａの温度制御のためにベルト温度を検知する第１の温度検知部材（温度検知素子）としてのサーミスタ３１ｅが配設されている。このサーミスタ３１ｅは、基部をガイド部材３１ｂ或いは磁性体コア３１ｄに固定させた弾性部材３１ｆの先端部に保持させて温度検知部をベルト部材３１ａの内面に弾性部材３１ｆのバネ性により弾性的に接触させてある。このサーミスタ３１ｅは、画像形成領域内に対応するベルト部分であって、ベルト部材３１ａのコイルユニット３３による発熱量が最も高い部分、即ちベルト内面においてベルト回転方向に関して発熱量が最も高い部分に当接させている。なお、本実施例では、発熱量が最も高い部分にサーミスタ３１ｅを配置したが、必ずしも最も高い部分に配置する必要はなく、比較的温度の高い部分に配置することが望ましい。そのためには、少なくともベルト部材３１ａを介してコイル３３ａと対向する領域であって、磁性体コア３１ｄとベルト部材３１ａとに挟まれた空間に配置する必要がある。

サーミスタ３１ｅから出力される温度に関する電気的検知情報（検出温度情報）がＡ／Ｄコンバータ１００ａを介して制御部１００へ入力される。制御部１００はサーミスタ３１ｅからの検出温度情報に基づいてベルト温度を予め設定された目標温度（像加熱温度）に維持するように電磁誘導加熱駆動回路（高周波コンバーター）１００ｂを制御する。即ち、ＡＣ電源１００ｃからコイルユニット３３の励磁コイル３３ａに対する供給電力を制御する。また、このサーミスタ３１ｅをベルト部材３１ａの異常温度検知手段として使用する場合は、制御部１００は次のような制御を行う。即ち、サーミスタ３１ｅが予め設定された温度に所定の連続する時間以上達している場合に、ＡＣ電源１００ｃから励磁コイル３３ａへの電力供給を遮断するように制御する。即ち、この場合には、制御部がＡＣ電源１００ｃから励磁コイル３３ａへの電力供給を遮断する遮断部の役割を有する構成である。

また、ベルト３１の内側には、ベルト温度を検知する第２の温度検知部材（感温素子）としてのサーモスイッチ３１ｇが配設されている。このサーモスイッチ３１ｇは、ベルト温度を感知するものである。基部をガイド部材３１ｂ或いは磁性体コア３１ｄに固定させた弾性部材３１ｈの先端部に保持させて温度検知部をベルト部材３１ａの内面に弾性部材３１ｈのバネ性により弾性的に接触させてある。このサーモスイッチ３１ｇは、ベルト部材３１ａのコイルユニット３３による発熱量が最も高い部分、即ちベルト内面においてベルト回転方向に関して発熱量が最も高い部分に当接させている。なお、本実施例では、発熱量が最も高い部分にサーモスイッチ３１ｇを配置したが、必ずしも最も高い部分に配置する必要はなく、比較的温度の高い部分に配置することが望ましい。そのためには、少なくともベルト部材３１ａを介してコイル３３ａと対向する領域であって、磁性体コア３１ｄとベルト部材３１ａとに挟まれた空間に配置する必要がある。

サーモスイッチ３１ｇはコイルユニット３３の磁場発生コイル（励磁コイル）３３ａに対する給電線３３ｂに対してサーモスイッチ配線３１ｉを介して直列に接続されている。そして、ベルト部材３１ａの温度が所定の異常温度以上になったことを検知するとＡＣ電源１００ｃからコイル３３ａへの電力供給を遮断する。図６に本実施例のサーモスイッチ３１ｇの斜視図を示す。矢印部が温度検知面３１ｇ−１であり、本実施例ではこの部分３１ｇ−１が８ｍｍの円である。また、サーモスイッチ３１ｇの温度検知面３１ｇ−１の反対面から電気線３１ｇ−２が配設されている。本実施例においては、サーモスイッチ検知面３１ｇ−１が、ベルト部材３１ａの内面の最も温度が高い部分に比べて８０％以上の温度部分に当接していれば適切に動作させることができることがわかった。

ｂ）加圧ローラ３２
加圧部材（回転部材）としての加圧ローラ３２は、芯金３２ａに、シリコンゴム等の弾性層３２ｂを設けて硬度を下げたものである。表面性を向上させるために更に外周に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層３２ｃを設けてもよい。

本実施例における加圧ローラ３２は、外径が３０．０６ｍｍである。芯金３２ａは半径８．５ｍｍで、中実のＳＵＳ製である。弾性層３２ｂはシリコンゴムで、厚さは６．５ｍｍである。離型層３２ｃはＰＦＡチューブで，厚さは３０μmである。

ベルトアセンブリ３１と加圧ローラ３２は、並行に配列され、ガイド部材３１ｂの外周方向の中央部においてベルト部材３１ａを挟ませて、加圧ローラ３２の弾性に抗して所定の押圧力で圧接させている。これにより、ベルトアセンブリ３１と加圧ローラ３２の両者間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。

加圧ローラ３２は、駆動手段（モータ）Ｍにより駆動伝達系（不図示）を介して駆動が伝達されて、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転により、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ３２の表面とベルト部材３１ａの表面との摩擦力でベルト部材３１ａに回転力が作用する。これにより、ベルト部材３１ａはその内面が定着ニップ部Ｎにおいてガイド部材３１ｂの下面に密着して摺動しながらガイド部材３１ｂの外周りを矢印の時計方向に加圧ローラ３２の回転速度とほぼ同じ速度で従動回転する。

ｃ）コイルユニット３３
コイルユニット３３は、横断面において、円筒状のベルト部材３１ａの外周面の略半周範囲（略１８０°範囲）に沿うように湾曲している。そして、ベルト部材３１ａに並行にして、ベルト部材３１ａの外面との間に所定の隙間をあけてベルト部材３１ａに対向させた状態にして配設されている。コイルユニット３３は、ベルト部材３１ａの磁性部材である基層ａに誘導電流を発生させる磁場発生コイル３３ａと、磁性体コア３３ｃ（３３ｃ−１・３３ｃ−２・３３ｃ−３）を有する。コイル３３ａは電磁誘導加熱駆動回路１００ｂに接続されていて１０〜２０００［ｋＷ］の高周波電力が供給される。

本実施例においては、励磁コイル３３ａは、コイルの温度上昇を抑える目的で、導体表面積を大きくするために、エナメル線の細いものを複数本より合わせて、いわゆるリッツ線にしたものを用いており、被覆には耐熱性のものを使用した。コア３３ｃは、高透磁率かつ低損失のものを用いる。磁性体コアは磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために用いている。代表的なものとしてはフェライトコアが挙げられる。本実施例においては、コア３３ｃとして、第１〜第３の並行３本の横断面矩形コア３３ｃ−１・３３ｃ−２・３３ｃ−３を用いている。第１のコア３３ｃ−１はコイルユニット３３の横断面においてベルト部材３１ａの回転方向上流側に位置している。第３のコア３３ｃ−３はコイルユニット３３の横断面においてベルト部材３１ａの回転方向下流側に位置している。第２のコア３３ｃ−２は第１と第３のコア３３ｃ−１と３３ｃ−３との中間に位置している。コイル３３ａは、本実施例においては、上記のリッツ線を用いて、第２のコア３３ｃ−２の周囲を周回するように８周巻かれて構成されている。３３ａ−１は、コイル３３ａの、第１と第２のコア３３ｃ−１と３３ｃ−２との間のコイル束部分（上流側コイル束部分）である。３３ａ−２は、コイル３３ａの、第２と第３のコア３３ｃ−２と３３ｃ−３との間のコイル束部分（下流側コイル束部分）である。上流側コイル束部分３３ａ−１のコイルと下流側コイル束部分３３ａ−２のコイルとに流れる電流の向きはベルト長手方向に沿って互いに逆向きとなる。第１〜第３の並行３本のコア３３ｃ−１・３３ｃ−２・３３ｃ−３の断面形状の寸法は互いに同じであり、長辺Ｌ５＝１０ｍｍ、短辺Ｌ６＝５ｍｍとしている。

ｄ）定着動作
制御部１００は、画像形成開始信号に基づいて、少なくとも画像形成実行時には、駆動手段である駆動モータＭと電磁誘導加熱駆動回路１００ｂをオンする。駆動モータＭのオンにより加圧ローラ３２が回転駆動され、ベルト部材３１ａが従動して回転する。また、電磁誘導加熱駆動回路１００ｂのオンにより励磁コイル３３ａに高周波電流が流されて、コイル３３ａによって発生した磁界によりベルト部材３１ａの基層ａが誘導発熱する。この基層ａの発熱により、回転するベルト部材３１ａが昇温する。そして、ベルト部材３１ａの温度がサーミスタ３１ｅで検知され、検出温度情報がＡ／Ｄコンバータ１００ａを介して制御部１００へ入力する。制御部１００はサーミスタ３１ｅからの検出温度情報に基づいてベルト温度を予め設定された目標温度（像加熱温度）に昇温して維持されるように電磁誘導加熱駆動回路１００ｂを制御する。即ち、ＡＣ電源１００ｃから励磁コイル３３ａに対する供給電力を制御する。

上記のようにして、加圧ローラ３２が駆動され、また、ベルト部材３１ａが所定の像加熱温度に立ち上がって温調される。そして、この状態において、ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側をベルト部材３１ａ側にして導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいてベルト部材３１ａの外周面に密着し、ベルト部材３１ａと一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、記録材Ｐにベルト部材３１ａの熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはベルト部材３１ａの外周面から分離されて定着装置外へ搬送される。

（３）温度検知部の位置
以上のような構成で、ベルト部材３１ａを回転せずに定着装置２０の加熱検討を行った場合、ベルト部材３１ａの周方向の温度分布は図７に示す様になった。

本実施例の定着装置２０においては、コイルユニット３３は、ベルトアセンブリ３３の直径約３０ｍｍの円筒状ベルト部材３１ａのほぼ半周面領域（ほぼ１８０°領域）を覆って対向している。図７の横軸のベルト部材３１ａの周方向位置において、Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、コイルユニット３３の第１のコア３３ｃ−１、第２のコア３３ｃ−２、第３の体コア３３ｃ−２に対応するベルト周方向位置である。位置Ａを０ｍｍ位置としている。位置Ｂは位置Ａからベルト周方向２３．５５ｍｍの位置である。位置Ｃは位置Ａからベルト周方向４７．１ｍｍの位置である。つまり、コイルユニット３３は、ベルト部材３１ａの周方向４７．１ｍｍの部分を覆っている。

図７から分かるように、コイルユニット３３側のコア３３ｃ−１、３３ｃ−２、３３ｃ−３に対向する部分のベルト温度は低くなっている。従って、サーモスイッチ３１ｇを、ベルト部材３１ａのなるべく温度が高いところに配置するためには、コイルユニット３３のコア対向位置でなく、コイル対向位置に配置することが必要であることがわかる。

本実施例では、サーモスイッチ３１ｇの配置について説明する。しかし、サーモスイッチ３１ｇの代わりに温度を検知して、検知した温度が予め設定した温度に達したらコイルへの通電を停止する機能を有する画像形成装置において、サーミスタのような温度検知部材の温度検知部を同様の位置に配置する構成であっても、本発明と同様の効果を得ることができる。即ち、サーミスタにより検知される温度が像加熱温度よりも高い温度である予め設定された温度に達すると、制御部１００は異常と判断することで、コイル３３ａへの給電を停止するものである。

また、後述する磁性体コアの一部が欠けている欠け部を有する定着装置の一例を示す。本例の場合は、図８（ａ）に示す様に、ベルト部材３１ａ内のコア３１ｄの上面の部分にコア欠き部Ｄを作る。図８（ｂ）にコア３１ｄの斜視図を示す。コア３１ｄは複数のコアがベルト部材３１ａの回転軸線方向に並べて配置されている。即ち、磁性体コア３１ｄ−１の隣に磁性体コア３１ｄ−２といったように磁性体コア３１ｄ−１〜３１ｄ−７が配置されている。磁性体コア間の間隔は磁束を集中させるために、約１ｍｍとなっており、磁性体コアが密に配置されている。一方、欠け部Ｄは、磁性体コア３１ｄ−４−１と磁性体コア３１ｄ−４−２（一対のコア部）とに挟まれた領域に配置されている。即ち、欠け部Ｄがある領域のベルト部材３１ａの回転方向における全長は、ベルト部材３１ａの回転方向における両隣の磁性体コアの全長よりも小さくなっている。本実施例では、欠け部Ｄは、それぞれ独立した磁性体コア３１ｄ−４−１と磁性体コア３１ｄ−４−２とに挟まれた領域に設けたが、一の磁性体コアの一部に穴部を設ける構成であってもいい。

そして、この定着装置について、ベルト部材３１ａの非回転時の加熱検討を行った場合、ベルト部材３１ａの周方向の温度分布は図９に示す様になることがわかった。つまり、ベルトアセンブリ３１側のコアがない部分Ｄに対向するベルト温度は、下がってしまうという結果である。即ち、図９に示されているように、欠け部Ｄに対向する対向領域について説明する。コア欠け部に直面するベルト部材３１ａの領域が対向領域である。即ち、欠け部の像加熱部材への投影部である。これは、コアのない部分Ｄに対向するベルト内の誘導磁場が小さくなったためと考えられる。

このように、ベルト部材３１ａの高い温度を検知するために適切なサーモスイッチ３１ｇの配設場所は、コイルユニット３３のコイル３３ａとベルトアセンブリ３１のコア３１ｄが重なっている部分が好ましいことがわかる。言い換えると、サーモスイッチ３１ｇの適切な配設場所は、コイルユニット３３のコイル３３ａとベルトアセンブリ３１のコア３１ｄとで挟まれた場所（位置）であることがわかる。

ここでいうサーモスイッチ３１ｇとコイル３３ａやコアの位置関係は、ベルト部材３１ａの断面図で見て、図１０の（ａ）のベルト中心ｃ１とサーモスイッチ中心ｃ２を結ぶ基準線Ｌ１２上で定義される。即ち、コイルユニット３３のコイル３３ａ→サーモスイッチ３１ｇ→ベルトアセンブリ３１のコア３１ｄという順で並んでいることを言う。

またサーモスイッチ中心ｃ２は、図１０の（ｂ）のように、温度検知面３１ｇ−１に平行な面でＸ軸、Ｙ軸を定義し、それぞれＸ軸方向のサーモスイッチ幅２ａ（ａ＋ａ）とＹ軸方向のサーモスイッチ幅２ｂ（ｂ＋ｂ）の中点のことを指す。

更に言えば、図７において破線の丸で囲った部分に対応するベルト温度はベルトの最高温度部に比べてやや低くなっており、可能であればこの部分にサーモスイッチを配置することは好ましくは無い。つまりより好ましくは、コイルユニットのコイルとベルトアセンブリのコア位置が重なっている領域の長さをＬとすると、その境界流域からＬの４／１以上中に入った領域がサーモスイッチを配設するのに適した場所であると言える。この領域はベルト温度がベルトの最も温度の高い部分に比べて、温度が８０％以内になっている部分である。よって図７のサーモスイッチ位置の、よりこの好ましい位置を書くと図１１の様になる。

本実施例においては、サーモスイッチ３１ｇを例に説明したが、異常温度を検知し、コイルへの通電を遮断するための温度検知部材であるサーミスタ３１ｅを上記のように配置する構成であってもいい。

次に、欠け部とサーモスイッチ３１ｇの配線との関係について説明する。
サーモスイッチ３１ｇ（温度検知部）と像加熱部材外のコイル線と電気的に接続するための電気線であるサーモスイッチ配線３１ｉは、図１２の様にコア３１ｄとステー３１ｃに欠け部である穴８２を空けてステー３１ｃの内側を通している。このように、電気線を内側に配置することで、間隔の狭いコア３１ｄとベルト部材３１ｄとの間に配置される領域を小さくできるために、電気線とベルト部材３１ｄとの接触する機会を減らすことで、それぞれの磨耗を小さくできる。

配線３１ｉは、コア３１ｄに穴８２を空けて内側に通すが、上述した図８・図９の事項も考慮して、コア３１ｄに空ける穴８２は、サーモスイッチ対向部ではなく、長手にずらして空けている。さらに、図１２のコア端部から穴部中心までのコア面に沿った距離ｌ１をコア端部から温度検知部の端部までのコア面に沿った距離ｌ２よりも大きくすることで、周方向においても、ずらして穴８２を設けている。本実施例においては、長手方向、周方向の両方向で穴を温度検知部からずらして配置している構成であるが、少なくとも長手方向或いは周方向の一方にずらす構成であればいい。上記の図８・図９で説明したように、サーモスイッチ対向部のコア部分に穴Ｄを空けると、サーモスイッチ対向部に対応するベルト部分の温度が低下してしまうためである。
サーモスイッチはコイル３３ａと電気的に直列回路を形成し、サーモスイッチが所定の温度に達すると、電磁誘導加熱駆動回路１００ｂからコイル３３ａへの通電は遮断されることになる。

また、図１３に示す様に、ステー３１ｃに穴は空けずに、コア３１ｄのみに穴８２を空け、配線３１ｉをステー３１ｃとコア３１ｄの間に通すことも考えられる。この場合、ステー３１ｃに穴８２を空けた場合に比べて、ステー３１ｃのたわみが小さくなるという利点がある。但し配線３１ｉの温度は、ステー３１ｃに穴８２を空けた場合に比べて、装置の動作時に上がってしまうことが考えられる。従って、配線３１ｉをどこに通すかは、装置の構成により適宜選択が可能である。

本実施例では、サーモスイッチの配置及び配線について説明した。しかし、サーモスイッチ３１ｇの代わりに温度を検知して、検知した温度が予め設定した温度に達したらコイルへの通電を停止する機能を有する画像形成装置において、サーミスタのような温度検知部材を同様の配置及び配線の構成を用いても、本発明と同様の効果を得ることができる。即ち、サーミスタにより検知される温度が像加熱温度よりも高い温度である予め設定された温度に達すると、制御部１００は異常と判断することで、コイル３３ａへの給電を停止するものである。その際には、制御部１００はコイルヘの通電を遮断する役割を有するものである。また、サーミスタからの配線は上記に示したような穴を通して、ステー或いはステートコアの間を通って、像加熱部材の外部に這い出される。そして、図１に示すようにＡＤコンバータ１００ａに電気的に接続する構成になる。

［実施例２］
本実施例では、定着装置の主要構成に関しては、実施例１と同様であるため省略する。本実施例では、ベルトアセンブリの内部の形態について、実施例１と異なる形態の構成とするものである。

図１４は本実施例おけるベルトアセンブリ３１０の内部の形態を説明する概略図である。

図１５は本実施例おける定着装置の概略構成を示す拡大横断面模式図である。
本実施例では、温度検知部材としてサーミスタ３１０ｅを配置している。

（１）温度検知部材（サーミスタ３１０ｅ）
図１６は本実施例のサーミスタ３１０ｅの形態を説明する概略図である。サーミスタ３１０ｅは、温度検知部３１０ｅ−１、薄層弾性部３１０ｅ−２、基部３１０ｅ−３、電気線３１０ｅ−４で構成されている。温度検知部３１０ｅ−１は薄層弾性部３１０ｅ−２の先端に取付けられている。そして、温度検知部部３１０ｅ−１と薄層弾性部３１０ｅ−２とは電気的に接続されている。従って、本実施例では、薄層弾性部３１０ｅ−２、電気線３１０ｅ−４が電気線に該当する。また、薄層弾性部３１０ｅ−２は可撓性の部材で構成されており、温度検知対象物に対して薄層弾性部３１０ｅ−２の弾性力を利用して先端部の温度検知部３１０ｅ−１を圧接させることで、温度検知部が温度検知を行う。なお、薄層弾性部３１０ｅ−２及び温度検知部３１０ｅ−１は、絶縁性部材である絶縁テープ３１０ｅ−５により覆われている構成になっている。基部３１ｅ−３はサーミスタ３１ｅを取付けるための取付け部として機能する。電線部３１ｅ−４は実施例１と同様に温度検知部３１ｅ−１から得られた電気的検知情報Ａ／Ｄコンバータ１００ａを介して制御部１００へ送信している。

（２）像加熱装置及び磁性体コア
本実施例の定着装置について説明する。コイルユニットに関しては実施例１と同様である。また、ベルト部材３１ａに対して圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラ３２に関しても実施例１と同様である。本実施例におけるベルトアセンブリ３１０について以下に説明する。ベルトアセンブリ３１０は、ベルト部材３１ａの内側（発熱部材内）に配設された、横断面略半円弧状桶型の耐熱性・剛性を有するベルトガイド部材３１０ｂを有する。また、横断面コ字型の金属製の剛性加圧ステー３１０ｃ（以下、ステーと略記する）を有する。また、ステー３１ｃの外側を覆って配設された、磁気遮蔽部材としての、横断面コ字型の磁性体コア（磁気遮蔽コア）３１０ｄを有する。

磁性体コア３１０ｄは、図１４および図１５に示すように、像加熱部材３１０ａの回転軸線においてベルトアセンブリ３１０を左右対称に２分割されている。図１５に示すような断面上左右対称に２分割された左右対称の磁性体コア３１０ｄは図１４のように断面上左右対称の磁性体コア３１０ｄを反転させて配置させることで、左右対称の磁性体コア３１０ｄは同一部材で構成することができる。尚、磁性体コア３１０ｄはコアホルダ３１０ｗに保持されている。

（３）配置関係
図１５に示すように、サーミスタ３１０ｅのシート部３１０ｅ−２が、ステー３１０ｃの欠け部Ｄを経由し、分割された磁性体コア３１ｄ（一対のコア部）間の隙間、すなわち欠け部Ｄの領域に通されている。即ち、温度検知部３１０ｅ−１と電気的に接続する電気線（３１０ｅ−２）が欠け部Ｄを通ることになる。サーミスタ３１０ｅの基部３１０ｅ−３はガイド部材３１０ｂに取付けられている。サーミスタ３１０ｅの電気線３１０ｅ−４はステー３１０ｃの内側で、ガイド部材３１０ｂに沿って長手方向に誘導され、ベルトアセンブリ３１０の外側へ引き出されている。

このように本実施例においても、磁性体コア３１ｄの欠け部Ｄに電気線を通すことで、電気線と像加熱部材の接触を回避することができる。なお、実施例１と同様に、欠け部Ｄのある領域の周方向におけるコアが配置されている割合は、両端のコアが配置されている割合よりも欠け部の存在により小さくなっている。

また、厚みの小さいサーミスタ３１ｅの薄層弾性部３１ｅ−３（０．３ｍｍ）を分割された磁性体コア３１ｄ間の隙間、すなわち欠け部Ｄから通すことにより、電気線（１．０ｍｍ）を通すよりも欠け部Ｄを小さく構成することができる。したがって、実施例１に示した欠け部Ｄによるベルト温度の低下量が緩和されることから、欠け部Ｄによる誘導磁場の損失、すなわち電力損失を低下させることができる。

また、本実施例においても、ベルト部材３１ａの欠け部Ｄに対向する位置を避けた位置の温度を温度検知部３１０ｅ−１は検知する構成である。

さらに、上述の欠け部Ｄによる誘導磁場の損失が非常に小さいため、図１４のように長手方向にサーミスタ３１ｅを通していない箇所にも同一形状の磁性体コアを連続して配置させることができる。これにより、すべての磁性体コア３１ｄが同一形状で形成されるため、装置組立時の煩雑さを解消できる。

なお、本実施では、図１４に示されるように像加熱部材の回転軸線方向において、像加熱部材の端部の温度を検知する第二温度検知部材である第二サーミスタ３１１ｅが設けられている構成である。第二サーミスタ３１１ｅに関しても、第一サーミスタ３１０ｅと同様に欠け部に薄層弾性部が通る構成となっている。また、第二サーミスタの温度検知部は、ベルト部材３１ａの欠け部Ｄに対向する位置を避けた位置の温度を検知するものである。

以上の実施例においては発熱部材としてベルト部材を用いる構成であったが、発熱部材としてより薄膜のフィルム部材を用いる構成であってもベルト部材を用いる構成と同様の効果を得ることができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

２０画像加熱装置
３１ａ発熱部材
ａ基層（磁性部材）
３１ｄ磁性体コア
３１ｅ第１の温度検知手段（サーミスタ）
３１ｇ第２の温度検知手段（サーモスイッチ）
３２加圧部材
３３磁場発生手段
３３ａ磁場発生コイル
Ｎニップ部
Ｐ記録材
ｔトナー像（画像）
８２温度検知手段の設置用の穴

Claims

記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に設けられた励磁コイルと、前記像加熱部材の内部にその長手方向に沿って並置された複数の磁性コアと、前記励磁コイルに対向し且つ前記像加熱部材の内面と接触するように設けられ前記像加熱部材の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子と電気的に接続される電線部と、前記電線部を介して入力された前記温度検知素子の出力に基づいて前記コイルへの通電を制御する制御部と、を有する像加熱装置において、
前記複数の磁性コアは前記像加熱部材の回転方向に沿って並置された一対のコア部により構成される磁性コアを有し、前記温度検知素子は前記一対のコア部の間の空隙部を通る前記電線部と接続され且つ前記空隙部から前記像加熱部材の回転方向に外れて前記一対のコア部のうちの一方と対向する位置関係となるように配置されていることを特徴とする像加熱装置。
記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材の外部に設けられた励磁コイルと、前記像加熱部材の内部にその長手方向に沿って並置された複数の磁性コアと、前記励磁コイルに対向し且つ前記像加熱部材の内面と接触するように設けられ前記コイルへの給電を遮断するための感温素子と、前記感温素子と電気的に接続される電線部と、を有する像加熱装置において、
前記複数の磁性コアは前記像加熱部材の回転方向に沿って並置された一対のコア部により構成される磁性コアを有し、前記感温素子は前記一対のコア部の間の空隙部を通る前記電線部と接続され且つ前記空隙部から前記像加熱部材の回転方向に外れて前記一対のコア部のうちの一方と対向する位置関係となるように配置されていることを特徴とする像加熱装置。
前記温度検知素子は薄層弾性部に形成され、前記薄層弾性部は前記一対のコア部のうち前記空隙部に前記回転方向下流側において隣接するコア部と対向し且つその先端部が前記回転方向下流側へ撓んだ状態で前記像加熱部材と接触するように配置されていることを特徴とする請求項１の像加熱装置。
記録材上の画像を加熱するニップ部を前記像加熱部材とともに形成する回転部材と、前記像加熱部材をその内部から前記回転部材に向けて押圧する押圧部材と、前記押圧部材をバックアップする断面コの字状の金属ステーと、を有し、前記複数の磁性コアは前記金属ステーを覆うように設けられており、前記電線部は前記金属ステーと前記押圧部材により形成される空間を通して前記像加熱部材の外部へ延出していることを特徴とする請求項１又は２の像加熱装置。