定着装置
【課題】非接触型温度センサーを用いて、加熱ローラの表面温度の測定を正確に行うことが可能な定着装置を提供する。
【解決手段】電磁誘導手段により電磁誘導加熱する定着装置であって、赤外線透過フィルタ541と、赤外線フィルタ541を透過した赤外線を検出する温度センサー544と、窓部を有し、赤外線フィルタ541が窓部に嵌合されるように赤外線透過フィルタ541と温度センサー544とを内蔵するケーシング545とを有する非接触型温度センサーユニット54を備え、ケーシング54における赤外線透過フィルタ541の近傍部分は、定着装置内の露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料551で構成されており、非接触型温度センサーユニット54は、感温磁性材料551が電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に配されている。
【解決手段】電磁誘導手段により電磁誘導加熱する定着装置であって、赤外線透過フィルタ541と、赤外線フィルタ541を透過した赤外線を検出する温度センサー544と、窓部を有し、赤外線フィルタ541が窓部に嵌合されるように赤外線透過フィルタ541と温度センサー544とを内蔵するケーシング545とを有する非接触型温度センサーユニット54を備え、ケーシング54における赤外線透過フィルタ541の近傍部分は、定着装置内の露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料551で構成されており、非接触型温度センサーユニット54は、感温磁性材料551が電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックス若しくはこれらの複合機等の画像形成装置において使用される定着装置に関し、特に、定着装置の温度センサーの測定精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、消費電力の低減、ウォーミングアップ時間の短縮を図るため、電磁誘導加熱方式の定着装置が利用されるようになってきている。
電磁誘導加熱方式の定着装置は、電磁誘導発熱層を有し、回転可能な加熱ローラと、磁束を発生させる磁束発生装置とを備え、磁束発生装置から発生される磁束によって、加熱ローラの電磁誘導発熱層を発熱させることにより、加熱ローラを加熱する。
【０００３】
電磁誘導加熱方式では、上記のように、磁束によって加熱ローラの電磁誘導発熱層が発熱して、加熱ローラが加熱されるので、加熱ローラの昇温が早く、ウォーミングアップ時間を短縮することができるとともに、発熱効率が良いので、加熱ローラの加熱に要する消費電力を低減することができる。
しかし、反面、電磁誘導発熱層は、熱容量が小さいため、加熱ローラの表面の温度分布が不均一になりやすく、加熱ローラの表面温度の変動に基づくトナーの定着不良（コールドオフセット、ホットオフセット等）を防ぐため、定着装置には、加熱ローラの表面温度を測定するための温度センサーが設けられ、温度センサーにより検知された表面温度に応じて、加熱ローラの加熱制御が行われている。
【０００４】
加熱ローラの表面温度を検知する方法として、接触型温度センサーを用いる方法があるが、接触型温度センサーを用いると、加熱ローラの表面が傷つきやすく、傷ついた部分においてトナーの定着不良を招きやすいことから、加熱ローラと接触させることなく、表面温度の測定が可能な非接触型温度センサーを用いる方法が提案されている。
非接触型温度センサーは、二種類の金属又は半導体を接合した熱電対が、多数直列に接続されて構成されたものであり、加熱ローラが発熱することにより放射される赤外線を、赤外線透過フィルタへ透過させ、透過した赤外線を受光部（熱電対の温接点）で受光し、ゼーベック効果により熱電対の冷接点との間に発生する熱起電力を測定し、熱起電力の大きさに基づいて、加熱ローラの表面温度を算出する。
【０００５】
非接触型温度センサーは、加熱ローラから放射される赤外線の入射を受けることができるように、加熱ローラと近接した位置に配置されるため、定着の際に加熱ローラにより加熱された用紙から発生する水蒸気が、非接触型温度センサーの赤外線透過フィルタと接触し、赤外線透過フィルタに結露が生じることがある。この結露の影響により、赤外線の受光部への入射が一部妨げられて、表面温度が、正常の場合よりも低く測定され、加熱ローラの加熱制御を正確に行えない。
【０００６】
特許文献１には、非接触型温度センサーの赤外線透過フィルタの周囲に、ニクロム線等からなる加熱手段を設け、赤外線透過フィルタを温めることにより、赤外線フィルタに結露が生じるのを防止する技術が開示されている。
これにより、用紙から発生する水蒸気が、赤外線透過フィルタ近傍に達することがあっても、赤外線透過フィルタ面に結露が生じないようにすることができ、加熱ローラの表面温度を正確に測定することができる。
【特許文献１】特開平７−７７８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、非接触型温度センサーまで加熱され、計測精度が低下するおそれがある。このため、加熱手段の出力制御を行う必要が生じて、処理が複雑になってしまうという問題がある。
又、加熱手段を設けることにより、装置構成が複雑になり、スペース効率が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、非接触型温度センサーを用いた定着装置において、スペース効率を悪化させることなく、結露の発生を防止するとともに、計測精度を低下させることなく、加熱ローラの表面温度の測定を正確に行うことが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電磁誘導手段により加熱ローラを電磁誘導加熱する定着装置であって、加熱ローラから放射される赤外線を検出する非接触型温度センサーユニットを備え、前記非接触型温度センサーユニットは、前記赤外線を透過させる赤外線透過フィルタと、前記赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する温度センサーと、窓部を有し、前記赤外線フィルタが窓部に嵌合されるように前記赤外線透過フィルタと前記温度センサーとを内蔵するケーシングとを有し、前記ケーシングにおける前記赤外線透過フィルタの近傍部分は、定着装置内における露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料で構成されており、前記非接触型温度センサーユニットは、前記感温磁性材料が、前記電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に存在する状態で配されている。
【００１０】
前記感温磁性材料のキュリー温度は、60℃以上100℃以下の範囲にあることとすることができる。
前記感温磁性材料は、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金の何れかにより構成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記構成を備えることにより、非接触型温度センサーユニットの赤外線透過フィルター近傍の部分の温度が、キュリー温度より低い場合に、電磁誘導手段により感温磁性材料が発熱するので、結露が生じるのを防止することができるとともに、感温磁性材料の発熱により上記近傍部分の温度が上昇して、キュリー温度以上になると磁束に対する透磁率が急激に低下し、発熱が抑制されるので、上記近傍の部分の温度を非接触型温度センサーユニットの動作温度の上限を超えないように制御することができる。
【００１２】
従って、加熱手段を別途設けることなく、省スペースで、赤外線透過フィルタに結露が生じるのを防止できるとともに、非接触型温度センサーユニットが過熱して温度測定の精度が悪化するのを防止することができる。
ここで、前記ケーシング全体が、感温磁性材料で構成されていることとすることができる。
【００１３】
これにより、ケーシング全体が、感温磁性材料で構成され、磁束を受けると、電磁誘導加熱により、非接触型温度センサーユニットの全体が一定温度まで、迅速に加熱されるので、非接触型温度センサーユニットの温度を安定化することができるので、内部温度の変動により、温度測定精度が低下するのを有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。
＜構成＞
図１は、本実施の形態における定着装置５０を用いる画像形成装置１００の全体の構成を示す断面概略図である。
図1に示すように、画像形成装置１００は、画像プロセス部３０、給送部４０、定着部５０および制御部６０を備えており、ネットワーク（例えばＬＡＮ）と接続される。
【００１５】
画像形成装置１００は、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
（制御部６０）
外部の端末装置からの画像信号をＹ〜Ｋ色用のデジタル信号に変換し、光学部１０の発光素子を駆動させるための駆動信号を生成する。
（光学部１０）
レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号により、Ｙ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成され、形成された各静電潜像は、現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像されて感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が形成される。
（画像プロセス部３０）
Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、中間転写ベルト１１などを備えている。
【００１６】
（作像部３０Ｙ〜３０Ｋ）
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっている。
【００１７】
作像された各色のトナー像は、一次転写ローラ３４Ｙの静電力により中間転写ベルト１１上に順次転写される。この際、各色の転写動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わされるようにタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像は、中間転写ベルト１１の回転により、図１の符合４６で示す二次転写位置に移動する。
【００１８】
中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
（給送部４０）
記録シートとしての用紙Ｓを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙Ｓを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された用紙Ｓを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４と、二次転写ローラ４５などを備えている。
【００１９】
給送部４０は、中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像の移動タイミングに合わせて、用紙Ｓの基準位置を把握するタイミングローラ対４４を介して用紙Ｓを二次転写位置４６へ給送する。
二次転写位置４６に給送された用紙Ｓは、回転する中間転写ベルト１１と二次転写ローラ４５の間に挟まれて搬送され、二次転写ローラ４５の静電力により中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像が一括して用紙Ｓ上に二次転写される。
（定着装置５０）
図２は、図１に示す定着装置５０の断面概略図の拡大図であり、図３は、定着装置５０の部分断面斜視図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、定着装置５０は、磁束発生部５３と、加熱ローラ５１と、加圧ローラ５２と、均熱ローラ５６と、非接触型温度センサーユニット５４と、温度制御装置５５を備える。
なお、説明の便宜上、図２では、図３の上側ケーシング部３０１を省略している
（磁束発生部５３）
加熱ローラ５１に向けて周期的に変動する磁束を発生させて誘導加熱する機能部であり、図３に示すように、コイルボビンを兼ねる長尺な下側ケーシング部３０５と、この下側ケーシング部３０５の長手方向に延面する中央の左右の内壁に沿設された磁性体コア３０２、及び下側ケーシング部３０５の長手方向に延面する左右の内壁に沿設された２つの磁性体コア３０３と、磁性体コア３０２と左右のそれぞれの磁性体コア３０３に挟まれる領域において巻回された励磁コイル３０４と、磁性体コア３０３に跨設された複数の磁性体コア３０６と、下側ケーシング部３０５を封口する上側ケーシング部３０１とからなる。
【００２１】
下側ケーシング部３０５は、樹脂などの絶縁材料からなる長尺なケーシング（以下、「絶縁ケーシング」という。）の下部を構成するものであり、その内部に励磁コイル３０４の巻回経路となる環状の溝部が配されている。
磁性体コア３０２、３０３は、加熱ローラ５１の長手方向寸法に略対応した長さ寸法を有する長尺部材であり、磁性体コア３０２は、環状の溝部の内周面に、磁性体コア３０３は、下側ケーシング部３０５の内周面にそれぞれ沿設されている。
【００２２】
励磁コイル３０４は、下側ケーシング部３０５の溝部に巻回されたリッツ線であり、不図示の耐熱性の樹脂で被覆されている。
この励磁コイル３０４は、高周波インバー夕（不図示）に接続されており、１０〜１００［ｋＨｚ］、１００〜２０００［Ｗ］の高周波電力が供給されことにより、周期的に変動する磁界を発生する。
【００２３】
磁性体コア３０６は、複数存在し、それぞれが励磁コイル３０４の直上において上記２つの磁性体コア３０３に跨設されている。磁性体コア３０６は、磁気回路の効率を上げるためと、磁気遮蔽のために設けられている。
磁性体コア３０２、３０３、３０６の材料としては、高透磁率であって鉄損が小さなもの、例えば、パーマロイの積層体が用いられる。
【００２４】
上側ケーシング部３０１は、上記絶縁ケーシングの上部を構成するものであり、磁性体コア３０２、３０３、励磁コイル３０４及び磁性体コア３０６を収容した下側ケーシング部３０５を封口する。
（加熱ローラ５１）
磁束発生部５３の近傍に回転自在に配され、図２、図３に示すように、芯金１０５の表面に、断熱層１０４、電磁誘導発熱性層１０３、弾性層１０２及び離型層１０１がこの順で積層されてなる。
【００２５】
加熱ローラ５１のローラ硬度としては、ＡＳＫＥＲ‐Ｃ硬度で３０〜９０度程度となっている。
（芯金１０５）
外径が２０ｍｍ、厚みが４ｍｍのアルミニウム製である。
芯金１０５の材料として、金属材料を用いる場合には、磁束発生部１７０で発生した磁界により芯金が電磁誘導加熱されるのを軽減する為に、電磁誘導の影響が少ない非磁性材料を用いることが望ましいが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）のような耐熱性のモールドのパイプを使用することも可能である。
【００２６】
（断熱層１０４）
電磁誘導発熱性層１０３を断熱保持し、電磁誘導発熱性層１０３の発熱効率を高めるための層である。断熱層１０４の材質としては、弾性及び耐熱性が高いゴム材料や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）、例えば、シリコンゴムまたはフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーのスポンジ体を用いられる。
【００２７】
上記材質を用いることにより、断熱保持するとともに、電磁誘導発熱性層１０３のたわみを許容し、圧接ニップ幅を増やし、ローラ強度を小さくして排紙性及び記録材分離性能を向上させることができる。又、上記材質をゴム材及びスポンジ体の２層構成としてもよい。例えば、断熱層１０４にシリコンスポンジ材を用いる場合は、厚さ２〜１２ｍｍ、望ましくは３〜１０ｍｍ、ゴム硬度計で２０〜６０度、望ましくは、３０〜５０度に設定される。
【００２８】
（電磁誘導発熱性層１０３）
厚みが１０〜１００μｍ、望ましくは、２０〜５０μｍの無端状のニッケル電鋳ベルト層であり、磁束発生部５３で発生した磁束により渦電流が生じ、電磁誘導発熱性層１０３がジュール発熱する。
電磁誘導発熱性層１０３に用いられる他の材質としては、例えば、磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）といった、比較的透磁率が高く、適当な抵抗率を持つものを用いることができる。又、非磁性材料で、金属などの導電性の材料を薄膜にして用いることができる。
【００２９】
又、樹脂に発熱粒子を分散させたものを用いることとしてもよい。
（弾性層１０２）
記録シートと加熱ローラ５１の表面との密着性を高めるための層である。弾性層１０２の材質としては、ゴム材や樹脂材が用いられ、例えば、定着温度での使用に耐えられるシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを用いることができる。
【００３０】
弾性層１０２には、熱伝導性の補強を目的として、各種充填剤を混入することとしてもよい。例えば、熱伝導性粒子として、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等を混入してもよい。
弾性層１０２の厚みは、例えば、厚さ１０〜８００μｍが好ましく、１００〜３００μｍがより好ましい。弾性層１０２の厚さが１０μｍ未満であると、厚み方向の弾力性を得ることが難しく、８００μｍを超えると、電磁誘導発熱性層１０３で発生した熱が、定着フィルムの外周面に達し難くなり、熱効率が悪化するためである。
【００３１】
弾性層１０２の硬度は、ＪＩＳ硬度で１〜８０度、好ましくは、５〜３０度のシリコンゴムから構成されるのが望ましい。上記ＪＩＳ硬度範囲とすることにより、弾性層１０２の強度低下、密着性の不良を防止できるとともに、トナーの定着性の不良を防止することができる。
シリコンゴムとしては、１成分系、２成分系又は３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型又はＨＴＶ型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等を使用することができる。本定着装置５０の弾性層１０２においては、ＪＩＳ硬度１０度、厚さ２００μｍのシリコンゴムの層を用いている。
【００３２】
（離型層１０１）
加熱ローラ表面の離型性を高めるための層であり、定着温度での使用に耐えられるもので、トナー離型性を有するものが用いられる。
例えば、シリコンゴム、フッ素ゴムや、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフロロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化. プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂が好ましく用いられる。
【００３３】
離型層６１５の厚さは５μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。
また、層間接着力を向上させるためにプライマー等による接着処理を行ってもよい。なお、離型層６１５の中に必要に応じて、導電材、耐摩耗材、良熱伝導材をフィラーとして添加することもできる。
(加圧ローラ５２)
バネなどを用いた不図示の加圧機構によって加熱ローラ５１を押圧しながらモータ（不図示）などにより回転駆動する
加圧ローラ５２は、回転駆動される芯金２０３の外周面に、断熱層２０２が設けられ、さらに断熱層２０２の上に、加圧ローラ表面の離型性を高めるための離型層２０１が設けられて構成される。
【００３４】
（芯金２０３）
芯金２０３は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製のパイプからなる。アルミニウム製に限ら
ず、鉄、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性のモールドのパイプを用
いることもできるが、芯金が発熱するのを防ぐ為に電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材
料を用いるのが望ましい。
【００３５】
（断熱層２０２）
厚さ３ｍｍ〜１０ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる層であり、厚さは使用条件に応
じて３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変更することができる。
又、断熱層２０２は、シリコンゴムとシリコンスポンジの２層構成としてもよい。
（離型層２０１）
厚みが１０μｍ〜５０μｍのフッ素系樹脂からなる無端状の帯体である。
フッ素系樹脂としては例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフロロアルコキシエチレン共重合体）等を用いることができる。
（均熱ローラ５６）
加圧ローラ５２の長手方向の全域に押圧バネを含む押圧装置（不図示）で当接されて加圧ローラ５２に従動回転する。
【００３６】
均熱ローラ５６は、加熱源としてヒータランプ５０１を内蔵し、その外郭円筒部が熱伝導性の良い金属材料で形成されている。
上記金属材料として、例えば、アルミニウムを用いることができる。又、加熱源としては、ヒータランプ以外に抵抗発熱体のような他の熱源を用いることができる。
（非接触型温度センサーユニット５４）
磁束発生部５３が発生する磁束（図２の符合５７で示す。）の作用を受けることが可能な位置に配され、加熱ローラの表面温度を測定する。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）は、非接触型温度センサーユニット５４の斜視図である。非接触型温度センサーユニット５４は、加熱ローラ５１から放出された赤外線を受光する非接触型温度センサーであるサーモパイルチップ５４２と、サーモパイルチップ５４２上に取り付けられる補正センサーであるサーミスタ５４３と、サーミスタ５４３を取り付けたサーモパイルチップ５４２が載置される略円柱状のベース部材５４６と、ベース部材５４６を覆うように被着されることにより、サーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３を保護する筒状のケーシング５４５とで構成され、ケーシング５４５の、ベース部材５４６に対向する上面には、赤外線を透過するための窓が設けられており、さらに上記窓を封止するように、赤外線透過フィルタ５４１がケーシング５４５の上面の内壁面に取り付けられている。
【００３８】
又、ケーシング５４５の内部には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが封入され、べース部材５４６には、リード線を介してサーミスタ５４３の電圧を出力するサーミスタ出力端子５４７、５４８とリード線を介してサーモパイルチップで生じた熱起電力を出力するサーモパイル出力端子５４９、５５０とが設けられ、各出力端子は、ベース部材５４６を貫通してケーシング５４５の外部に延出され、温度制御装置５５（図２参照）に接続されている。
【００３９】
（赤外線透過フィルタ５４１）
赤外線透過フィルタ５４１は、ポリエチレン樹脂やシリコン樹脂で形成されている。赤外線透過フィルタの代わりに、赤外線透過レンズを用いることとしてもよい。例えば、シリコンレンズを赤外線透過レンズとして用いることができる。
（サーモパイルチップ５４２）
図５は、サーモパイルチップ５４２の詳細な構造を示す斜視図である。図５に示すように、サーモパイルチップ５４２は、 HYPERLINK "http://www8.ipdl.inpit.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=235&N0500=1E#N/;%3e:=;876=///&N0001=121&N0552=9&N0553=000007" \t "tjitemdrw" 図５に示すように、例えばポリシリコン及びアルミニウムを接合した熱電対が多数直列に接続されたサーモパイル５４２２を具備する測温素子であり、その温接点（図示せず）を熱容量の小さい絶縁薄膜５４２４上に配置し、その冷接点５４２３をシリコン製の基板材であるヒートシンク５４４上に配置し、温接点を赤外線吸収膜５４２１によって覆ったものである。
【００４０】
（サーミスタ５４３）
サーミスタ５４３は、図５に示すように、ヒートシンク５４４上における、冷接点５４２３に近接する位置に配置されている。サーミスタ５４３では、ヒートシンク５４４の温度に応じて電気抵抗値が変化し、その出力電圧がサーミスタ出力端子５４７、５４８を介して温度制御装置５５に入力される。
【００４１】
（ヒートシンク５４４）
シリコン製の基板材で形成されている。
（ケーシング５４５）
図４（ａ）の符号５５１Ａで示す斜線部分で示すように、その全体が、感温磁性材料で形成されている。ここで、「感温磁性材料」とは、自身の温度がキュリー温度を超えると磁性を失い、透磁率が急激に低下する性質を有する材料のことをいう。
【００４２】
ここでは、感温磁性材料のキュリー温度が、定着装置５０の使用環境下での露点温度よりも高く、サーモパイルチップ５４２について定められている動作温度の上限（製造業者によって、定められている動作温度の上限）を超えない範囲にある磁性材料を用いることができる。
好ましくは、キュリー温度が６０℃から１００℃の範囲にある感温磁性材料を用いるのが望ましい。
【００４３】
感温磁性材料の材料としては、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いることができる。Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｎｉ含有量に応じてキュリー温度を所望のキュリー温度に変更することが可能であり、例えば、ＦｅとＮｉの組成比率が、原子パーセント（ａｔ％）で、Ｆｅ７０％、Ｎｉ３０％の場合に、キュリー温度が約１００℃の感温磁性材料が得られ、又、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金では、ＦｅとＮｉとＣｒの組成比率が、ａｔ％で、Ｎｉ３１％、Ｆｅ６１％、Ｃｒ８％の場合に、キュリー温度が約７０℃の感温磁性材料が得られる。
【００４４】
又、上記合金以外にも、Ｃｕ−Ｎｉ合金やＭｎ−Ｐｔ合金を用いることができる。これらの合金の場合においても、組成比率を変更することにより、所望のキュリー温度の感温磁性材料が得られる。
ケーシング５４５を形成する感温磁性材料は、磁束発生部５３が発生する磁束を受けると、電磁誘導加熱により感温磁性材料が発熱して赤外線透過フィルタ５４１に結露が生じるのを防止する。そして、感温磁性材料の発熱により、その温度がキュリー温度を超えると、磁束に対する透磁率が急激に低下し、非接触型温度センサーユニット５４の本体温度がその動作温度の上限を超えないように、感温磁性材料の発熱を抑制する。
【００４５】
又、ケーシング５４５全体が感温磁性材料で形成されているので、電磁誘導加熱によりケーシング５４５全体が急速に加熱されるので、ケーシング５４５内部に配されているサーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３の温度を迅速に安定化することができる。
従って、電源投入後、迅速にサーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３の温度を安定化し、電源投入直後において、非接触型温度センサーユニット５４の温度測定精度が低下するのを有効に防止することができる。
【００４６】
又、感温磁性材料で形成する部分は、ケーシング５４５の全体ではなく、図４（ｂ）の符号５５１Ｂで示す斜線部分で示すように、赤外線透過フィルタ近傍の部分のみとし、その他の部分を電磁誘導で加熱されない材料、例えば、非磁性の銅で形成することとしてもよい。
（温度制御装置５５）
非接触型温度センサーユニット５４より入力される、熱起電力及びサーミスタ５４３の電圧に基づいて、加熱ローラ５１の表面温度を演算する。具体的には、サーミスタ５４３の出力電圧に基づいて求められた温度をサーモパイルチップ５４２の冷接点５４２３の温度とみなし、これに応じて、入力された熱起電力に基づいて求められた温度を補正し、加熱ローラ５１の表面温度を特定する。
＜補足＞
以上、本発明に係る定着装置５０について、について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限られないことは勿論である。
（１）ケーシング５４５の内、感温磁性材料で形成する部分は、図４（ｂ）の斜線部分５５１Ｂに示すような赤外線透過フィルタ近傍の部分の全部ではなく、一部であってもよい。例えば、上記近傍部分の一部に、感温磁性材料を貼り付けたり、上記近傍部分の一部に凹部や切り込みを設け、凹部や切り込みに感温磁性材料を埋め込むこととしてもよい。
（２）又、感温磁性材料で形成する部分は、図４（ｂ）の斜線部分５５１Ｂの内、赤外線透過フィルタ５４１と直接接触する部分であってもよい。
【００４７】
これにより、感温磁性材料の発する熱を、効率よく赤外線フィルタ５４１に伝熱させることができるので、より少ない感熱磁性材料で、熱効率よく赤外線フィルタ５４１を昇温させ、結露の発生を効果的に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックス若しくはこれらの複合機等の画像形成装置において使用される定着装置に関し、特に、定着装置の温度センサーの測定精度を向上させる技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態における定着装置５０を用いる画像形成装置１００の全体の構成を示す断面概略図である。
【図２】図１に示す定着装置５０の断面概略図の拡大図である。
【図３】定着装置５０の部分断面斜視図である。
【図４】非接触型温度センサーユニット５４の斜視図である。
【図５】サーモパイルチップ５４２の詳細な構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 光学部
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
３０ 画像プロセス部
３０Ｙ〜３０Ｋ 作像部
３１Ｙ〜３１Ｋ 感光体ドラム
３２Ｙ〜３２Ｋ 帯電器
３３Ｙ〜３３Ｋ 現像器
３４Ｙ〜３４Ｋ 一次転写ローラ
３５Ｙ〜３５Ｋ クリーナ
４０ 給送部
４１ 給紙カセット
４２ ローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
５０ 定着装置
５１ 加熱ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 磁束発生部
５４ 非接触型温度センサーユニット
５５ 温度制御装置
５６ 均熱ローラ
６０ 制御部
１０１、２０１ 離型層
１０２ 弾性層
１０３ 電磁誘導発熱性層
１０４、２０２ 断熱層
１０５、２０３ 芯金
３０１ 上側ケーシング部
３０２、３０３ 磁性体コア
３０４ 励磁コイル
３０５ 下側ケーシング部
５０１ ヒータランプ
５４１ 赤外線透過フィルタ
５４２ サーモパイルチップ
５４３ サーミスタ
５４４ ヒートシンク
５４５ ケーシング
５４６ ベース部材
５４７、５４８ サーミスタ出力端子
５４９、５５０ サーモパイル出力端子
５４２１ 赤外線吸収膜
５４２２ サーモパイル
５４２３ 冷接点
５４２４ 絶縁薄膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックス若しくはこれらの複合機等の画像形成装置において使用される定着装置に関し、特に、定着装置の温度センサーの測定精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、消費電力の低減、ウォーミングアップ時間の短縮を図るため、電磁誘導加熱方式の定着装置が利用されるようになってきている。
電磁誘導加熱方式の定着装置は、電磁誘導発熱層を有し、回転可能な加熱ローラと、磁束を発生させる磁束発生装置とを備え、磁束発生装置から発生される磁束によって、加熱ローラの電磁誘導発熱層を発熱させることにより、加熱ローラを加熱する。
【０００３】
電磁誘導加熱方式では、上記のように、磁束によって加熱ローラの電磁誘導発熱層が発熱して、加熱ローラが加熱されるので、加熱ローラの昇温が早く、ウォーミングアップ時間を短縮することができるとともに、発熱効率が良いので、加熱ローラの加熱に要する消費電力を低減することができる。
しかし、反面、電磁誘導発熱層は、熱容量が小さいため、加熱ローラの表面の温度分布が不均一になりやすく、加熱ローラの表面温度の変動に基づくトナーの定着不良（コールドオフセット、ホットオフセット等）を防ぐため、定着装置には、加熱ローラの表面温度を測定するための温度センサーが設けられ、温度センサーにより検知された表面温度に応じて、加熱ローラの加熱制御が行われている。
【０００４】
加熱ローラの表面温度を検知する方法として、接触型温度センサーを用いる方法があるが、接触型温度センサーを用いると、加熱ローラの表面が傷つきやすく、傷ついた部分においてトナーの定着不良を招きやすいことから、加熱ローラと接触させることなく、表面温度の測定が可能な非接触型温度センサーを用いる方法が提案されている。
非接触型温度センサーは、二種類の金属又は半導体を接合した熱電対が、多数直列に接続されて構成されたものであり、加熱ローラが発熱することにより放射される赤外線を、赤外線透過フィルタへ透過させ、透過した赤外線を受光部（熱電対の温接点）で受光し、ゼーベック効果により熱電対の冷接点との間に発生する熱起電力を測定し、熱起電力の大きさに基づいて、加熱ローラの表面温度を算出する。
【０００５】
非接触型温度センサーは、加熱ローラから放射される赤外線の入射を受けることができるように、加熱ローラと近接した位置に配置されるため、定着の際に加熱ローラにより加熱された用紙から発生する水蒸気が、非接触型温度センサーの赤外線透過フィルタと接触し、赤外線透過フィルタに結露が生じることがある。この結露の影響により、赤外線の受光部への入射が一部妨げられて、表面温度が、正常の場合よりも低く測定され、加熱ローラの加熱制御を正確に行えない。
【０００６】
特許文献１には、非接触型温度センサーの赤外線透過フィルタの周囲に、ニクロム線等からなる加熱手段を設け、赤外線透過フィルタを温めることにより、赤外線フィルタに結露が生じるのを防止する技術が開示されている。
これにより、用紙から発生する水蒸気が、赤外線透過フィルタ近傍に達することがあっても、赤外線透過フィルタ面に結露が生じないようにすることができ、加熱ローラの表面温度を正確に測定することができる。
【特許文献１】特開平７−７７８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、非接触型温度センサーまで加熱され、計測精度が低下するおそれがある。このため、加熱手段の出力制御を行う必要が生じて、処理が複雑になってしまうという問題がある。
又、加熱手段を設けることにより、装置構成が複雑になり、スペース効率が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、非接触型温度センサーを用いた定着装置において、スペース効率を悪化させることなく、結露の発生を防止するとともに、計測精度を低下させることなく、加熱ローラの表面温度の測定を正確に行うことが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電磁誘導手段により加熱ローラを電磁誘導加熱する定着装置であって、加熱ローラから放射される赤外線を検出する非接触型温度センサーユニットを備え、前記非接触型温度センサーユニットは、前記赤外線を透過させる赤外線透過フィルタと、前記赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する温度センサーと、窓部を有し、前記赤外線フィルタが窓部に嵌合されるように前記赤外線透過フィルタと前記温度センサーとを内蔵するケーシングとを有し、前記ケーシングにおける前記赤外線透過フィルタの近傍部分は、定着装置内における露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料で構成されており、前記非接触型温度センサーユニットは、前記感温磁性材料が、前記電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に存在する状態で配されている。
【００１０】
前記感温磁性材料のキュリー温度は、60℃以上100℃以下の範囲にあることとすることができる。
前記感温磁性材料は、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金の何れかにより構成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記構成を備えることにより、非接触型温度センサーユニットの赤外線透過フィルター近傍の部分の温度が、キュリー温度より低い場合に、電磁誘導手段により感温磁性材料が発熱するので、結露が生じるのを防止することができるとともに、感温磁性材料の発熱により上記近傍部分の温度が上昇して、キュリー温度以上になると磁束に対する透磁率が急激に低下し、発熱が抑制されるので、上記近傍の部分の温度を非接触型温度センサーユニットの動作温度の上限を超えないように制御することができる。
【００１２】
従って、加熱手段を別途設けることなく、省スペースで、赤外線透過フィルタに結露が生じるのを防止できるとともに、非接触型温度センサーユニットが過熱して温度測定の精度が悪化するのを防止することができる。
ここで、前記ケーシング全体が、感温磁性材料で構成されていることとすることができる。
【００１３】
これにより、ケーシング全体が、感温磁性材料で構成され、磁束を受けると、電磁誘導加熱により、非接触型温度センサーユニットの全体が一定温度まで、迅速に加熱されるので、非接触型温度センサーユニットの温度を安定化することができるので、内部温度の変動により、温度測定精度が低下するのを有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。
＜構成＞
図１は、本実施の形態における定着装置５０を用いる画像形成装置１００の全体の構成を示す断面概略図である。
図1に示すように、画像形成装置１００は、画像プロセス部３０、給送部４０、定着部５０および制御部６０を備えており、ネットワーク（例えばＬＡＮ）と接続される。
【００１５】
画像形成装置１００は、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
（制御部６０）
外部の端末装置からの画像信号をＹ〜Ｋ色用のデジタル信号に変換し、光学部１０の発光素子を駆動させるための駆動信号を生成する。
（光学部１０）
レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号により、Ｙ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成され、形成された各静電潜像は、現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像されて感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が形成される。
（画像プロセス部３０）
Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、中間転写ベルト１１などを備えている。
【００１６】
（作像部３０Ｙ〜３０Ｋ）
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっている。
【００１７】
作像された各色のトナー像は、一次転写ローラ３４Ｙの静電力により中間転写ベルト１１上に順次転写される。この際、各色の転写動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わされるようにタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像は、中間転写ベルト１１の回転により、図１の符合４６で示す二次転写位置に移動する。
【００１８】
中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
（給送部４０）
記録シートとしての用紙Ｓを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙Ｓを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された用紙Ｓを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４と、二次転写ローラ４５などを備えている。
【００１９】
給送部４０は、中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像の移動タイミングに合わせて、用紙Ｓの基準位置を把握するタイミングローラ対４４を介して用紙Ｓを二次転写位置４６へ給送する。
二次転写位置４６に給送された用紙Ｓは、回転する中間転写ベルト１１と二次転写ローラ４５の間に挟まれて搬送され、二次転写ローラ４５の静電力により中間転写ベルト１１上に重ね合わされた各色トナー像が一括して用紙Ｓ上に二次転写される。
（定着装置５０）
図２は、図１に示す定着装置５０の断面概略図の拡大図であり、図３は、定着装置５０の部分断面斜視図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、定着装置５０は、磁束発生部５３と、加熱ローラ５１と、加圧ローラ５２と、均熱ローラ５６と、非接触型温度センサーユニット５４と、温度制御装置５５を備える。
なお、説明の便宜上、図２では、図３の上側ケーシング部３０１を省略している
（磁束発生部５３）
加熱ローラ５１に向けて周期的に変動する磁束を発生させて誘導加熱する機能部であり、図３に示すように、コイルボビンを兼ねる長尺な下側ケーシング部３０５と、この下側ケーシング部３０５の長手方向に延面する中央の左右の内壁に沿設された磁性体コア３０２、及び下側ケーシング部３０５の長手方向に延面する左右の内壁に沿設された２つの磁性体コア３０３と、磁性体コア３０２と左右のそれぞれの磁性体コア３０３に挟まれる領域において巻回された励磁コイル３０４と、磁性体コア３０３に跨設された複数の磁性体コア３０６と、下側ケーシング部３０５を封口する上側ケーシング部３０１とからなる。
【００２１】
下側ケーシング部３０５は、樹脂などの絶縁材料からなる長尺なケーシング（以下、「絶縁ケーシング」という。）の下部を構成するものであり、その内部に励磁コイル３０４の巻回経路となる環状の溝部が配されている。
磁性体コア３０２、３０３は、加熱ローラ５１の長手方向寸法に略対応した長さ寸法を有する長尺部材であり、磁性体コア３０２は、環状の溝部の内周面に、磁性体コア３０３は、下側ケーシング部３０５の内周面にそれぞれ沿設されている。
【００２２】
励磁コイル３０４は、下側ケーシング部３０５の溝部に巻回されたリッツ線であり、不図示の耐熱性の樹脂で被覆されている。
この励磁コイル３０４は、高周波インバー夕（不図示）に接続されており、１０〜１００［ｋＨｚ］、１００〜２０００［Ｗ］の高周波電力が供給されことにより、周期的に変動する磁界を発生する。
【００２３】
磁性体コア３０６は、複数存在し、それぞれが励磁コイル３０４の直上において上記２つの磁性体コア３０３に跨設されている。磁性体コア３０６は、磁気回路の効率を上げるためと、磁気遮蔽のために設けられている。
磁性体コア３０２、３０３、３０６の材料としては、高透磁率であって鉄損が小さなもの、例えば、パーマロイの積層体が用いられる。
【００２４】
上側ケーシング部３０１は、上記絶縁ケーシングの上部を構成するものであり、磁性体コア３０２、３０３、励磁コイル３０４及び磁性体コア３０６を収容した下側ケーシング部３０５を封口する。
（加熱ローラ５１）
磁束発生部５３の近傍に回転自在に配され、図２、図３に示すように、芯金１０５の表面に、断熱層１０４、電磁誘導発熱性層１０３、弾性層１０２及び離型層１０１がこの順で積層されてなる。
【００２５】
加熱ローラ５１のローラ硬度としては、ＡＳＫＥＲ‐Ｃ硬度で３０〜９０度程度となっている。
（芯金１０５）
外径が２０ｍｍ、厚みが４ｍｍのアルミニウム製である。
芯金１０５の材料として、金属材料を用いる場合には、磁束発生部１７０で発生した磁界により芯金が電磁誘導加熱されるのを軽減する為に、電磁誘導の影響が少ない非磁性材料を用いることが望ましいが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）のような耐熱性のモールドのパイプを使用することも可能である。
【００２６】
（断熱層１０４）
電磁誘導発熱性層１０３を断熱保持し、電磁誘導発熱性層１０３の発熱効率を高めるための層である。断熱層１０４の材質としては、弾性及び耐熱性が高いゴム材料や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）、例えば、シリコンゴムまたはフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーのスポンジ体を用いられる。
【００２７】
上記材質を用いることにより、断熱保持するとともに、電磁誘導発熱性層１０３のたわみを許容し、圧接ニップ幅を増やし、ローラ強度を小さくして排紙性及び記録材分離性能を向上させることができる。又、上記材質をゴム材及びスポンジ体の２層構成としてもよい。例えば、断熱層１０４にシリコンスポンジ材を用いる場合は、厚さ２〜１２ｍｍ、望ましくは３〜１０ｍｍ、ゴム硬度計で２０〜６０度、望ましくは、３０〜５０度に設定される。
【００２８】
（電磁誘導発熱性層１０３）
厚みが１０〜１００μｍ、望ましくは、２０〜５０μｍの無端状のニッケル電鋳ベルト層であり、磁束発生部５３で発生した磁束により渦電流が生じ、電磁誘導発熱性層１０３がジュール発熱する。
電磁誘導発熱性層１０３に用いられる他の材質としては、例えば、磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）といった、比較的透磁率が高く、適当な抵抗率を持つものを用いることができる。又、非磁性材料で、金属などの導電性の材料を薄膜にして用いることができる。
【００２９】
又、樹脂に発熱粒子を分散させたものを用いることとしてもよい。
（弾性層１０２）
記録シートと加熱ローラ５１の表面との密着性を高めるための層である。弾性層１０２の材質としては、ゴム材や樹脂材が用いられ、例えば、定着温度での使用に耐えられるシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを用いることができる。
【００３０】
弾性層１０２には、熱伝導性の補強を目的として、各種充填剤を混入することとしてもよい。例えば、熱伝導性粒子として、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等を混入してもよい。
弾性層１０２の厚みは、例えば、厚さ１０〜８００μｍが好ましく、１００〜３００μｍがより好ましい。弾性層１０２の厚さが１０μｍ未満であると、厚み方向の弾力性を得ることが難しく、８００μｍを超えると、電磁誘導発熱性層１０３で発生した熱が、定着フィルムの外周面に達し難くなり、熱効率が悪化するためである。
【００３１】
弾性層１０２の硬度は、ＪＩＳ硬度で１〜８０度、好ましくは、５〜３０度のシリコンゴムから構成されるのが望ましい。上記ＪＩＳ硬度範囲とすることにより、弾性層１０２の強度低下、密着性の不良を防止できるとともに、トナーの定着性の不良を防止することができる。
シリコンゴムとしては、１成分系、２成分系又は３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型又はＨＴＶ型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等を使用することができる。本定着装置５０の弾性層１０２においては、ＪＩＳ硬度１０度、厚さ２００μｍのシリコンゴムの層を用いている。
【００３２】
（離型層１０１）
加熱ローラ表面の離型性を高めるための層であり、定着温度での使用に耐えられるもので、トナー離型性を有するものが用いられる。
例えば、シリコンゴム、フッ素ゴムや、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフロロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化. プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂が好ましく用いられる。
【００３３】
離型層６１５の厚さは５μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましい。
また、層間接着力を向上させるためにプライマー等による接着処理を行ってもよい。なお、離型層６１５の中に必要に応じて、導電材、耐摩耗材、良熱伝導材をフィラーとして添加することもできる。
(加圧ローラ５２)
バネなどを用いた不図示の加圧機構によって加熱ローラ５１を押圧しながらモータ（不図示）などにより回転駆動する
加圧ローラ５２は、回転駆動される芯金２０３の外周面に、断熱層２０２が設けられ、さらに断熱層２０２の上に、加圧ローラ表面の離型性を高めるための離型層２０１が設けられて構成される。
【００３４】
（芯金２０３）
芯金２０３は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製のパイプからなる。アルミニウム製に限ら
ず、鉄、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性のモールドのパイプを用
いることもできるが、芯金が発熱するのを防ぐ為に電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性材
料を用いるのが望ましい。
【００３５】
（断熱層２０２）
厚さ３ｍｍ〜１０ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる層であり、厚さは使用条件に応
じて３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で変更することができる。
又、断熱層２０２は、シリコンゴムとシリコンスポンジの２層構成としてもよい。
（離型層２０１）
厚みが１０μｍ〜５０μｍのフッ素系樹脂からなる無端状の帯体である。
フッ素系樹脂としては例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフロロアルコキシエチレン共重合体）等を用いることができる。
（均熱ローラ５６）
加圧ローラ５２の長手方向の全域に押圧バネを含む押圧装置（不図示）で当接されて加圧ローラ５２に従動回転する。
【００３６】
均熱ローラ５６は、加熱源としてヒータランプ５０１を内蔵し、その外郭円筒部が熱伝導性の良い金属材料で形成されている。
上記金属材料として、例えば、アルミニウムを用いることができる。又、加熱源としては、ヒータランプ以外に抵抗発熱体のような他の熱源を用いることができる。
（非接触型温度センサーユニット５４）
磁束発生部５３が発生する磁束（図２の符合５７で示す。）の作用を受けることが可能な位置に配され、加熱ローラの表面温度を測定する。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）は、非接触型温度センサーユニット５４の斜視図である。非接触型温度センサーユニット５４は、加熱ローラ５１から放出された赤外線を受光する非接触型温度センサーであるサーモパイルチップ５４２と、サーモパイルチップ５４２上に取り付けられる補正センサーであるサーミスタ５４３と、サーミスタ５４３を取り付けたサーモパイルチップ５４２が載置される略円柱状のベース部材５４６と、ベース部材５４６を覆うように被着されることにより、サーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３を保護する筒状のケーシング５４５とで構成され、ケーシング５４５の、ベース部材５４６に対向する上面には、赤外線を透過するための窓が設けられており、さらに上記窓を封止するように、赤外線透過フィルタ５４１がケーシング５４５の上面の内壁面に取り付けられている。
【００３８】
又、ケーシング５４５の内部には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが封入され、べース部材５４６には、リード線を介してサーミスタ５４３の電圧を出力するサーミスタ出力端子５４７、５４８とリード線を介してサーモパイルチップで生じた熱起電力を出力するサーモパイル出力端子５４９、５５０とが設けられ、各出力端子は、ベース部材５４６を貫通してケーシング５４５の外部に延出され、温度制御装置５５（図２参照）に接続されている。
【００３９】
（赤外線透過フィルタ５４１）
赤外線透過フィルタ５４１は、ポリエチレン樹脂やシリコン樹脂で形成されている。赤外線透過フィルタの代わりに、赤外線透過レンズを用いることとしてもよい。例えば、シリコンレンズを赤外線透過レンズとして用いることができる。
（サーモパイルチップ５４２）
図５は、サーモパイルチップ５４２の詳細な構造を示す斜視図である。図５に示すように、サーモパイルチップ５４２は、 HYPERLINK "http://www8.ipdl.inpit.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=235&N0500=1E#N/;%3e:=;876=///&N0001=121&N0552=9&N0553=000007" \t "tjitemdrw" 図５に示すように、例えばポリシリコン及びアルミニウムを接合した熱電対が多数直列に接続されたサーモパイル５４２２を具備する測温素子であり、その温接点（図示せず）を熱容量の小さい絶縁薄膜５４２４上に配置し、その冷接点５４２３をシリコン製の基板材であるヒートシンク５４４上に配置し、温接点を赤外線吸収膜５４２１によって覆ったものである。
【００４０】
（サーミスタ５４３）
サーミスタ５４３は、図５に示すように、ヒートシンク５４４上における、冷接点５４２３に近接する位置に配置されている。サーミスタ５４３では、ヒートシンク５４４の温度に応じて電気抵抗値が変化し、その出力電圧がサーミスタ出力端子５４７、５４８を介して温度制御装置５５に入力される。
【００４１】
（ヒートシンク５４４）
シリコン製の基板材で形成されている。
（ケーシング５４５）
図４（ａ）の符号５５１Ａで示す斜線部分で示すように、その全体が、感温磁性材料で形成されている。ここで、「感温磁性材料」とは、自身の温度がキュリー温度を超えると磁性を失い、透磁率が急激に低下する性質を有する材料のことをいう。
【００４２】
ここでは、感温磁性材料のキュリー温度が、定着装置５０の使用環境下での露点温度よりも高く、サーモパイルチップ５４２について定められている動作温度の上限（製造業者によって、定められている動作温度の上限）を超えない範囲にある磁性材料を用いることができる。
好ましくは、キュリー温度が６０℃から１００℃の範囲にある感温磁性材料を用いるのが望ましい。
【００４３】
感温磁性材料の材料としては、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いることができる。Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｎｉ含有量に応じてキュリー温度を所望のキュリー温度に変更することが可能であり、例えば、ＦｅとＮｉの組成比率が、原子パーセント（ａｔ％）で、Ｆｅ７０％、Ｎｉ３０％の場合に、キュリー温度が約１００℃の感温磁性材料が得られ、又、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金では、ＦｅとＮｉとＣｒの組成比率が、ａｔ％で、Ｎｉ３１％、Ｆｅ６１％、Ｃｒ８％の場合に、キュリー温度が約７０℃の感温磁性材料が得られる。
【００４４】
又、上記合金以外にも、Ｃｕ−Ｎｉ合金やＭｎ−Ｐｔ合金を用いることができる。これらの合金の場合においても、組成比率を変更することにより、所望のキュリー温度の感温磁性材料が得られる。
ケーシング５４５を形成する感温磁性材料は、磁束発生部５３が発生する磁束を受けると、電磁誘導加熱により感温磁性材料が発熱して赤外線透過フィルタ５４１に結露が生じるのを防止する。そして、感温磁性材料の発熱により、その温度がキュリー温度を超えると、磁束に対する透磁率が急激に低下し、非接触型温度センサーユニット５４の本体温度がその動作温度の上限を超えないように、感温磁性材料の発熱を抑制する。
【００４５】
又、ケーシング５４５全体が感温磁性材料で形成されているので、電磁誘導加熱によりケーシング５４５全体が急速に加熱されるので、ケーシング５４５内部に配されているサーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３の温度を迅速に安定化することができる。
従って、電源投入後、迅速にサーモパイルチップ５４２及びサーミスタ５４３の温度を安定化し、電源投入直後において、非接触型温度センサーユニット５４の温度測定精度が低下するのを有効に防止することができる。
【００４６】
又、感温磁性材料で形成する部分は、ケーシング５４５の全体ではなく、図４（ｂ）の符号５５１Ｂで示す斜線部分で示すように、赤外線透過フィルタ近傍の部分のみとし、その他の部分を電磁誘導で加熱されない材料、例えば、非磁性の銅で形成することとしてもよい。
（温度制御装置５５）
非接触型温度センサーユニット５４より入力される、熱起電力及びサーミスタ５４３の電圧に基づいて、加熱ローラ５１の表面温度を演算する。具体的には、サーミスタ５４３の出力電圧に基づいて求められた温度をサーモパイルチップ５４２の冷接点５４２３の温度とみなし、これに応じて、入力された熱起電力に基づいて求められた温度を補正し、加熱ローラ５１の表面温度を特定する。
＜補足＞
以上、本発明に係る定着装置５０について、について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限られないことは勿論である。
（１）ケーシング５４５の内、感温磁性材料で形成する部分は、図４（ｂ）の斜線部分５５１Ｂに示すような赤外線透過フィルタ近傍の部分の全部ではなく、一部であってもよい。例えば、上記近傍部分の一部に、感温磁性材料を貼り付けたり、上記近傍部分の一部に凹部や切り込みを設け、凹部や切り込みに感温磁性材料を埋め込むこととしてもよい。
（２）又、感温磁性材料で形成する部分は、図４（ｂ）の斜線部分５５１Ｂの内、赤外線透過フィルタ５４１と直接接触する部分であってもよい。
【００４７】
これにより、感温磁性材料の発する熱を、効率よく赤外線フィルタ５４１に伝熱させることができるので、より少ない感熱磁性材料で、熱効率よく赤外線フィルタ５４１を昇温させ、結露の発生を効果的に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックス若しくはこれらの複合機等の画像形成装置において使用される定着装置に関し、特に、定着装置の温度センサーの測定精度を向上させる技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態における定着装置５０を用いる画像形成装置１００の全体の構成を示す断面概略図である。
【図２】図１に示す定着装置５０の断面概略図の拡大図である。
【図３】定着装置５０の部分断面斜視図である。
【図４】非接触型温度センサーユニット５４の斜視図である。
【図５】サーモパイルチップ５４２の詳細な構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 光学部
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
３０ 画像プロセス部
３０Ｙ〜３０Ｋ 作像部
３１Ｙ〜３１Ｋ 感光体ドラム
３２Ｙ〜３２Ｋ 帯電器
３３Ｙ〜３３Ｋ 現像器
３４Ｙ〜３４Ｋ 一次転写ローラ
３５Ｙ〜３５Ｋ クリーナ
４０ 給送部
４１ 給紙カセット
４２ ローラ
４３ 搬送路
４４ タイミングローラ対
４５ 二次転写ローラ
４６ 二次転写位置
５０ 定着装置
５１ 加熱ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 磁束発生部
５４ 非接触型温度センサーユニット
５５ 温度制御装置
５６ 均熱ローラ
６０ 制御部
１０１、２０１ 離型層
１０２ 弾性層
１０３ 電磁誘導発熱性層
１０４、２０２ 断熱層
１０５、２０３ 芯金
３０１ 上側ケーシング部
３０２、３０３ 磁性体コア
３０４ 励磁コイル
３０５ 下側ケーシング部
５０１ ヒータランプ
５４１ 赤外線透過フィルタ
５４２ サーモパイルチップ
５４３ サーミスタ
５４４ ヒートシンク
５４５ ケーシング
５４６ ベース部材
５４７、５４８ サーミスタ出力端子
５４９、５５０ サーモパイル出力端子
５４２１ 赤外線吸収膜
５４２２ サーモパイル
５４２３ 冷接点
５４２４ 絶縁薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導手段により加熱ローラを電磁誘導加熱する定着装置であって、
加熱ローラから放射される赤外線を検出する非接触型温度センサーユニットを備え、
前記非接触型温度センサーユニットは、
前記赤外線を透過させる赤外線透過フィルタと、
前記赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する温度センサーと
窓部を有し、前記赤外線フィルタが窓部に嵌合されるように前記赤外線透過フィルタと前記温度センサーとを内蔵するケーシングと
を有し、
前記ケーシングにおける前記赤外線透過フィルタの近傍部分は、定着装置内における露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料で構成されており、
前記非接触型温度センサーユニットは、前記感温磁性材料が、前記電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に存在する状態で配されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記感温磁性材料のキュリー温度は、60℃以上100℃以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ケーシング全体が、感温磁性材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記感温磁性材料は、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金の何れかにより構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項１】
電磁誘導手段により加熱ローラを電磁誘導加熱する定着装置であって、
加熱ローラから放射される赤外線を検出する非接触型温度センサーユニットを備え、
前記非接触型温度センサーユニットは、
前記赤外線を透過させる赤外線透過フィルタと、
前記赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する温度センサーと
窓部を有し、前記赤外線フィルタが窓部に嵌合されるように前記赤外線透過フィルタと前記温度センサーとを内蔵するケーシングと
を有し、
前記ケーシングにおける前記赤外線透過フィルタの近傍部分は、定着装置内における露点温度よりも高く、前記温度センサーの動作温度の上限を超えない温度範囲内のキュリー温度を有する感温磁性材料で構成されており、
前記非接触型温度センサーユニットは、前記感温磁性材料が、前記電磁誘導手段により電磁誘導加熱される位置に存在する状態で配されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記感温磁性材料のキュリー温度は、60℃以上100℃以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ケーシング全体が、感温磁性材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記感温磁性材料は、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金の何れかにより構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−９８２１０（Ｐ２００９−９８２１０Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６６９９４（Ｐ２００７−２６６９９４）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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