JP2001142542A - 過熱防止装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱ローラの異常な温度上昇に応じて熱応答
性を高めることができるとともに、熱応答性を高めるた
めに加熱ローラ表面に損傷を与えるようなことがない構
成を備えた過熱防止装置およびこれを用いた画像形成装
置を提供する。 【解決手段】 発熱体を内部に備えた加熱部材の異常な
温度上昇を防止するための過熱防止装置であって、上記
発熱体と電源との間に配置され、上記発熱体が異常温度
に達した時点で発熱体への通電を遮断する温度過昇防止
手段を備え、上記温度過昇防止手段は、上記加熱部材に
対して所定間隔を以て近接した状態で支持部材によって
支持され、上記支持部材は、上記加熱部材に設定されて
いる使用温度とは別に設定された上記異常温度に相当す
る所定の温度にて溶融または変形する構造とされている
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過熱防止装置およ
びこれを用いた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、
加熱部材の温度検知機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタあるいはファクシミリ
装置などの画像形成装置においては感光体などの潜像担
持体から記録紙などに転写された可視像を定着するため
の定着装置が装備されている。定着装置には、可視像が
トナー像である場合、トナーの融着が可能な温度を設定
する加熱部材と、この加熱部材に対してトナー像を当接
させる加圧部材とを備えた構成があり、一般的には、加
熱部材および加圧部材がローラで構成され、両ローラ同
士が当接する位置を記録紙の挟持搬送が可能なニップ部
としたものが知られている。

【０００３】従来、定着装置に用いられる加熱部材に
は、ヒータを内蔵し、このヒータの発熱制御を加熱ロー
ラの表面温度検知に基づいて行う形式がある。定着装置
においては、ヒータの制御異常による異常な温度上昇を
防止する機構が設けられており、そのための構成として
は、例えば、特開平１０−３１２１３１号公報、実開平
６−３７８５５号公報、特開平５−１０７９８１号公報
および特開平９−６１８３号公報に示された構成があ
る。

【０００４】特開平１０−３１２１３１号公報には、加
熱ローラの周面に対して接離可能なサーモスイッチを設
け、加熱ローラの表面温度がサーモスイッチの作動温度
以下の所定温度に達した時点にサーモスイッチを加熱ロ
ーラ表面から離間させる構成が示されている。実開平６
−３７８５５号公報には、上記サーモスイッチを加熱ロ
ーラ表面から所定間隔の位置に離して配置した構成が示
されている。特開平５−１０７９８１号公報には、上記
サーモスイッチに対して定着装置の非稼働時に予熱する
機構を設けた構成が示されている。特開平９−６１８３
号公報には、過熱発生時に熱変形する支持フレーム構造
を設け、その支持フレームにサーモスイッチを配置して
過熱発生時に加熱ローラとサーモスイッチとの間の距離
を変化させる構成が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−３１２１
３１号公報および実開平６−３７８５５号公報に示され
た構成では、加熱ローラにサーモスイッチを常時接触さ
せないようにすることで摩耗や傷などの弊害を招くこと
なく異常な温度上昇を検知して過熱状態を防止できるも
のの、この構成は加熱ローラのヒータ温度の制御を対象
とするものであり、そのヒータの制御異常に対処するよ
うにはなっていない。特に、加熱ローラから離した状態
での温度管理では異常発生時での応答性が遅れてしま
い、加熱ローラを含めた機構上での熱損傷を招きやすい
構成となっている。

【０００６】特開平５−１０７９８１号公報に示された
構成では、加熱ローラの温度が下降しやすい時期である
定着装置の非稼働時にサーモスイッチを予熱することで
加熱ローラの稼働時に異常温度とこれを感知する際のサ
ーモスイッチとの温度差を小さくして温度感知のための
熱応答性を改善することができるものの、加熱ローラ側
での温度の異常上昇に応じて熱応答性を向上させるもの
ではない。この構成は、あくまでも、予熱機構独自の温
度管理によりサーモスイッチ側での検知開始時での基礎
温度を決めたものにすぎず、加熱ローラ側の温度上昇に
比例して感度を向上させるようにはなっていないもので
ある。

【０００７】特開平９−６１８３号公報に示された構成
では、過熱発生時に熱変形することにより加熱ローラを
サーモスイッチ（熱ヒューズ）に近接若しくは接触させ
ることができる支持フレームを用いて加熱ローラの異常
過熱時にサーモスイッチを遮断することができる。しか
し、加熱ローラを支持している支持フレームは、特開平
１０−３１２１３１号公報にも開示されているように、
定着装置内の保熱を可能にするために耐熱性材質が用い
られ、加熱ローラの定着温度に影響されないようにする
のが一般である。このため、熱変形を来した時点には定
着ユニット自体がかなりの高温状態となっていることに
なり、加熱ローラおよびこれの支持機構だけでなく他の
部材を含めた定着ユニット全体に熱損傷を招く虞があ
る。しかも、加熱ローラの軸方向で温度の異常な上昇が
偏倚しているような場合には支持フレームの変形が加熱
ローラの軸方向で均一に生じないこともあり、これによ
って、サーモスイッチに加熱ローラが近接する保証が得
られなくなる。さらには、加熱ローラという比較的重量
物を重力に逆らってサーモスイッチに近づける構成であ
ることから、加熱ローラの異常過熱発生時からこれを感
知するために加熱ローラがサーモスイッチに近づくまで
の移動に時間を要し、これによって、熱応答性が悪くな
ってしまうことは否めない。

【０００８】本発明の目的は、上記従来の過熱防止装置
およびこれを用いた画像形成装置における問題に鑑み、
加熱ローラの異常な温度上昇に応じて熱応答性を高める
ことができるとともに、熱応答性を高めるために加熱ロ
ーラ表面に損傷を与えるようなことがない構成を備えた
過熱防止装置およびこれを用いた画像形成装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発熱体を内部に備えた加熱部材の異常な温度上昇を防止
するための過熱防止装置であって、上記発熱体と電源と
の間に配置され、上記発熱体が異常温度に達した時点で
発熱体への通電を遮断する温度過昇防止手段を備え、上
記温度過昇防止手段は、上記加熱部材に対して所定間隔
を以て近接した状態で支持部材によって支持され、上記
支持部材は、上記加熱部材に設定されている使用温度と
は別に設定された上記異常温度に相当する所定の温度に
て溶融または変形する構造とされていることを特徴とし
ている。

【００１０】請求項２記載の発明は、上記支持部材は、
上記加熱部材に最も近接する部分が他の部分よりも熱容
量が小さくされていることを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、上記支持部材にお
ける上記加熱部材に最も近接する部分が、他の部分より
も薄くなるように絞られた形状とされ、その部分を支点
とした自由端に上記温度過昇防止手段が配置されている
ことを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明は、上記支持部材は、
上記温度過昇防止手段の重量により上記加熱部材に向け
て変形可能であることを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の発明は、上記支持部材は、
上記加熱部材の真上に位置決めされていることを特徴と
している。

【００１４】請求項６記載の発明は、上記温度過昇防止
手段は、上記加熱部材に向けて移動する習性を付与され
ていることを特徴としている。

【００１５】請求項７記載の発明は、上記温度過昇防止
手段は、サーモスタッドが用いられることを特徴として
いる。

【００１６】請求項８記載の発明は、上記温度過昇防止
手段は、自らを一定温度に維持するための自己制御型発
熱体を用いた加熱手段を備えていることを特徴としてい
る。

【００１７】請求項９記載の発明は、上記温度過昇防止
手段に備えられた加熱手段は、上記支持部材における熱
容量が小さくされている部分を含む位置に対応して配置
されていることを特徴としている。

【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９
のうちの一つに記載の過熱防止装置を用いる画像形成装
置であって、発熱体を内部に備え、被定着材に対向して
配置されている回転可能な加熱ローラと、上記加熱ロー
ラに当接して連動可能な加圧ローラと、上記加熱ローラ
の上方に配置されている温度過昇防止手段とを備え、上
記温度過昇防止手段は、上記加熱ローラの上方に配置さ
れている支持部材により支持され、上記支持部材は、上
記加熱ローラの支持ユニット内部で加熱ローラ上方に一
端が固定され、加熱ローラに最も接近する位置での側面
視形状が、く字状となるように折り曲げられ、その折曲
部が他の部分よりも薄くなるように絞り加工されている
ことを特徴としている。

【００１９】

【本発明の実施の形態】以下、図示実施例により本発明
の実施の形態を説明する。図１は、本発明実施例による
過熱防止装置を用いる画像形成装置の定着部に関する構
成を説明するための模式図である。なお、図１において
は、画像形成装置において実行される帯電、書き込み、
現像及び転写の各工程に用いられる構成に関しては省略
されている。図１において、定着部１は、加熱ローラ２
と、加熱ローラ２に当接して連動可能な加圧ローラ３と
を備えている。加熱ローラ２と加圧ローラ３とは、その
周面の一部が互いに当接して図示しない記録紙などを挟
持搬送できる方向に連動することができ、当接している
部分が記録紙Ｓを挟持しながら搬送することができるニ
ップ部とされている。

【００２０】加熱ローラ２は、ニップ部を境にした上側
フレーム１Ａに設けられ、加圧ローラ３は下側フレーム
１Ｂに設けられている。加熱ローラ２の内部には、ハロ
ゲンヒータが用いられる発熱体２Ａが配置されており、
発熱体２Ａの異常温度が後述する温度過昇防止手段４に
よって監視されるようになっている。

【００２１】温度過昇防止手段４は、図２に示す構成を
備えている。図２において、温度過昇防止手段４は、ケ
ーシング４Ａ内に配置されてハロゲンヒータ２Ａへの通
電路を断接する接点４Ｂと、加熱ローラ２側に対向して
いるバイメタル４Ｃと、バイメタル４Ｃと接点４Ｂとの
間に配置されている作動ロッド４Ｄとを主要部として備
えるサーモスタッドが用いられている。

【００２２】このような構成の温度過昇防止手段４は、
加熱ローラ２から受ける熱量に応じてバイメタル４Ｃが
熱変形し、その熱変形に応じたストロークで作動ロッド
４Ｄが変位するのに応じて接点４Ｂが接離するようにな
っている。これにより、加熱ローラ２が異常温度に達し
た場合には、図２においてバイメタル４Ｃが上方に向け
て反り返り、作動ロッド４Ｄが上方に変位することによ
り接点４Ｂが離れて発熱体２Ａへの通電が遮断される。

【００２３】図１において温度過昇防止手段４は、上側
フレーム２Ａにおける加熱ローラ２の上方に配置されて
いる支持部材５によって加熱ローラ２の表面と間隔を持
たせて支持されるようになっている。支持部材５は、所
定の温度で溶融若しくは変形することができる樹脂材料
が用いられ、本実施例では、加熱ローラ２の定着温度と
は別に設定された発熱体２Ａの異常温度に相当する１８
０°〜２２０°において溶融若しくは変形するＰＢＴや
ＰＥＳが用いられる。支持部材５は、上側フレーム１Ａ
の天井内面に一部が固定され、その固定部から下方に向
けて延長されて加熱ローラ２との間に所定間隔が設定さ
れた位置で折り曲げられた側面視形状が「く」字状に形
成され、折曲部５Ａを支点とする自由端側に温度過昇防
止手段４の支持部５Ｂが設けられている。

【００２４】折曲部５Ａは、加熱ローラ２の略真上に位
置決めされており、他の部分よりも熱容量が小さくなる
ように薄くされて断面が絞られている。支持部５Ｂは、
折曲部５Ｂから加熱ローラ２の接線方向に平行して延長
された片部で構成され、その一部に形成された開口部に
おいて温度過昇防止手段４が加熱ローラ２に非接触で近
接した状態に取り付けられている。

【００２５】本実施例は以上のような構成であるから、
加熱ローラ２内の発熱体２Ａが異常な温度に上昇すると
加熱ローラの上方に位置する支持部材５の折曲部５Ａに
も対流熱が伝搬されて折曲部５Ａの温度が上昇し、予め
設定されている所定温度に達すると折曲部が溶解若しく
は変形する。このとき、支持部材５には、自由端の支持
部５Ｂに位置する温度過昇防止手段４の重量によってモ
ーメントが生じ、温度過昇防止手段４を加熱ローラ２側
に向けて移動させることができる。これにより、温度過
昇防止手段４への熱伝搬が良好となり、いわゆる、熱感
知性能が向上するので、迅速に発熱体２Ａへの通電を遮
断することができる。

【００２６】本実施例によれば、加熱ローラ２側を温度
過昇防止手段に近づける場合と違って、加熱ローラ２よ
りも軽量な部材である温度過昇防止手段４を加熱ローラ
２に近づけるので、加熱ローラ２の表面温度を感知でき
る位置に対して迅速に温度過昇防止手段を移動させるこ
とができ、加熱ローラ２が異常温度であることを感知す
るまでの応答時間を短くすることができる。しかも、応
答時間が短くなることにより、加熱ローラ２を含めた定
着部１内部での熱損傷を未然に防止することができる。

【００２７】また、温度過昇防止手段４が加熱ローラ２
と非接触な状態に設置されている支持部材５によって加
熱ローラ２と接触しない状態を維持されているので、加
熱ローラ２に接触した場合が原因する表面の損傷や摩耗
を生じないようにすることができる。

【００２８】次に本発明の別実施例について説明する。
別実施例の特徴は、温度過昇防止手段を加熱ローラ２に
向けて移動させる習性を付与したことにある。図１にお
いて支持部材５の支持部５Ｂには、温度過昇防止手段４
を挟んで加熱ローラ２と反対側に空間を有するケーシン
グ５Ｃが一体化されており、このケーシング５Ｃの内部
には温度過昇防止手段４に貼付されている絶縁材６を介
してコイルバネあるいは板バネなどからなる弾性体７が
配置されている。弾性体７は、温度過昇防止手段４を押
圧して加熱ローラ２側に向けて移動可能な習性を付与し
ている。

【００２９】本実施例は以上のような構成であるから、
支持部材５が熱変形した場合、弾性体７によって温度過
昇防止手段４が押圧されるので、支持部材５が変形した
際に温度過昇防止手段４が加熱ローラ２に向けて変位す
る速度を速めることができる。これにより、異常温度を
検知しやすくして支持部材５の熱変形のみによる場合よ
りもさらに熱応答性を向上させることができる。

【００３０】次に本発明の他の実施例について説明す
る。本実施例の特徴は、温度過昇防止手段４に自らの温
度を所定温度に維持するための加熱手段を設けたことに
ある。図１においてケーシング５Ｃの内部には、詳細を
図示しないが、所定の設定温度を基準としてオン・オフ
制御可能な自己制御型発熱体を備えた加熱部手段８が設
けられており、本実施例では、加熱部材８が図３に示す
ように面状をなす面ヒータ構造とされ、温度過昇防止手
段４の後方部を覆うともにその一片が支持部材５におけ
る折曲部５Ａを含む片部に一体化されている。

【００３１】加熱手段８は、温度過昇防止手段４の温度
を加熱ローラ２の使用時の温度よりも高くて異常温度よ
りも低い温度に維持するようになっている。これによ
り、支持部材５の折曲部５Ａを含む温度過昇防止手段４
の支持範囲を上記温度に維持することで加熱ローラ２の
表面温度との間の差を小さくしている。

【００３２】本実施例は以上のような構成であるから、
支持部材５およびこれに設けられる部材の分解斜視図で
ある図３に示すように、支持部材４に形成されている開
口部内に温度過昇防止手段４が装填され、温度過昇防止
手段４には絶縁材６を介してケーシング５Ｃ内に配置さ
れた弾性体６が位置決めされる。

【００３３】弾性体６を収容するケーシング５Ｃには、
加熱手段８が内面に配置され、ケーシング５Ｃを支持部
材５に一体化したうえで図１に示すように上側フレーム
１Ａに支持部材５を固定する。温度過昇防止手段４およ
び支持部材５における折曲部５Ａが加熱手段８からの伝
熱によって所定温度に維持され、加熱ローラ２の表面温
度との差が小さくなるように維持される。

【００３４】加熱ローラ２の温度が異常に上昇すると、
異常温度との温度差が小さくされているので、異常温度
を感知するまでの時間が短くされ、支持部材５が迅速に
変形する。これにより、温度過昇防止手段４は加熱ロー
ラ２に近接するので、加熱ローラ２の異常温度を感知し
やすくなり、自らの温度差が小さいことも相俟って異常
温度を感知するまでの時間が短くされて発熱体２Ａへの
通電を迅速に遮断することができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１乃至４記載の発明によれば、温
度過昇防止手段を支持している支持部材が異常温度に相
当する温度に達した時点で溶融若しくは変形し、特に請
求項２および３記載の発明では、支持部材の一部の熱容
量が小さくなっているので、その部分での熱変形や溶融
が促進される。これにより、温度過昇防止手段の重量を
利用して温度過昇防止手段を加熱部材に向けて近接させ
ることができるので、加熱部材からの温度を感知しやす
い状態が得られ、異常温度を検知する際の応答性を向上
させることが可能となる。しかも、温度過昇防止手段は
加熱部材に対して所定間隔を以て近接させてあるので、
加熱部材の表面に接触することがなく、加熱部材の表面
を損傷することがない。

【００３６】請求項５記載の発明によれば、支持部材が
加熱部材の上方に位置して対流熱を受けやすくしてある
ので、支持部材における熱容量が小さい部分での受熱が
良好に行え、その部分での温度感知性を低下させないよ
うにできる。

【００３７】請求項６および７記載の発明によれば、温
度過昇防止手段が加熱部材に向けて移動する習性を付与
されているので、支持部材の溶融あるいは熱変形発生時
にサーモスタッドを用いた温度過昇防止手段の移動を迅
速に行わせることができる。これにより、温度過昇防止
手段による熱応答性を向上させてサーモスタッドの感度
を上げることが可能となる。

【００３８】請求項８および９記載の発明によれば、温
度過昇防止手段が自己制御型発熱体からなる加熱手段に
より支持部材を含めて加熱されるようになっているの
で、温度過昇防止手段と加熱部材との間の温度差を小さ
くして加熱部材の異常温度を感知するまでの応答性を向
上させることができる。特に、請求項９記載の発明によ
れば、支持部材における熱容量の小さい部分においても
加熱手段によって加熱部材との間での温度差が小さくさ
れているので、異常温度発生時での熱応答性が向上し、
溶融若しくは変形が迅速に起こり、温度過昇防止手段の
移動を迅速化でき、温度過昇防止手段に対して加熱部材
からの熱が伝搬しやすくすることができる。

【００３９】請求項１０記載の発明によれば、加熱ロー
ラの上方に配置されている温度過昇防止手段を支持する
支持部材が加熱ローラに最も接近する位置で折り曲げら
れ、その折曲部が他の部分よりも薄くなるように絞られ
ているので、その部分での熱容量が小さくされて異常温
度による熱変形あるいは溶融が生じやすくできる。これ
により、温度過昇防止手段が加熱ローラの異常温度の影
響を受けやすい状態とされ、加熱ローラの異常温度に対
する感知性能が向上されるので、加熱ローラでの異常温
度発生が原因する装置の熱損傷を未然に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による過熱防止装置を用いる画像
形成装置における定着部の構成を説明するための模式図
である。

【図２】図１に示した過熱防止装置に用いられる温度過
昇防止手段の構成を説明するための断面図である。

【図３】図１に示した過熱防止装置の要部構成を説明す
るための分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 過熱防止装置が用いられる定着部 １Ａ 加熱部材である加熱ローラが設けられてい
る上側フレーム ２ 加熱部材である加熱ローラ ２Ａ 発熱体であるハロゲンヒータ ３ 加圧ローラ ４ 温度過昇防止手段 ５ 支持部材 ５Ａ 折曲部 ５Ｂ 支持部 ５Ｃ ケーシング ７ 温度過昇防止手段に対する付勢手段である
弾性体 ８ 温度過昇防止手段の加熱手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA42 BA32 BA38 3K058 AA12 AA73 BA18 CA51 CA72 CB02 DA02 GA06 5H323 AA36 BB04 BB17 CA08 CB04 DA01 DB24 DB28 FF03 GG23 GG27 QQ06 RR04 SS01 TT06 TT19

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を内部に備えた加熱部材の異常な温
   度上昇を防止するための過熱防止装置であって、 上記発熱体と電源との間に配置され、上記発熱体が異常
   温度に達した時点で発熱体への通電を遮断する温度過昇
   防止手段を備え、 上記温度過昇防止手段は、上記加熱部材に対して所定間
   隔を以て近接した状態で支持部材によって支持され、上
   記支持部材は、上記加熱部材に設定されている使用温度
   とは別に設定された上記異常温度に相当する所定の温度
   にて溶融または変形する構造とされていることを特徴と
   する過熱防止装置。
2. 【請求項２】上記支持部材は、上記加熱部材に最も近接
   する部分が他の部分よりも熱容量を小さくされているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の過熱防止装置。
3. 【請求項３】上記支持部材における上記加熱部材に最も
   近接する部分が、他の部分よりも薄くなるように絞られ
   た形状とされ、その部分を支点とした自由端に上記温度
   過昇防止手段が配置されていることを特徴とする請求項
   １または２記載の過熱防止装置。
4. 【請求項４】上記支持部材は、上記温度過昇防止手段の
   重量により上記加熱部材に向けて変形可能であることを
   特徴とする請求項１乃至３のうちの一つに記載の過熱防
   止装置。
5. 【請求項５】上記支持部材は、上記加熱部材の略真上に
   位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至４の
   うちの一つに記載の過熱防止装置。
6. 【請求項６】上記温度過昇防止手段は、上記加熱部材に
   向けて移動する習性を付与されていることを特徴とする
   請求項１乃至５のうちの一つに記載の過熱防止装置。
7. 【請求項７】上記温度過昇防止手段は、サーモスタッド
   が用いられることを特徴とする請求項１または６記載の
   過熱防止装置。
8. 【請求項８】上記温度過昇防止手段は、自らを一定温度
   に維持するための自己制御型発熱体を用いた加熱手段を
   備えていることを特徴とする請求項１または７記載の過
   熱防止装置。
9. 【請求項９】上記温度過昇防止手段に備えられた加熱手
   段は、上記支持部材における熱容量が小さくされている
   部分を含む位置に対応して配置されていることを特徴と
   する請求項８記載の過熱防止装置。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のうちの一つに記載の過
    熱防止装置を用いる画像形成装置であって、 発熱体を内部に備え、被定着材に対向して配置されてい
    る回転可能な加熱ローラと、 上記加熱ローラに当接して連動可能な加圧ローラと、 上記加熱ローラの上方に配置されている温度過昇防止手
    段とを備え、 上記温度過昇防止手段は、上記加熱ローラの上方に配置
    されている支持部材により支持され、 上記支持部材は、上記加熱ローラの支持ユニット内部で
    加熱ローラ上方に一端が固定され、加熱ローラに最も接
    近する位置での側面視形状が、く字状となるように折り
    曲げられ、その折曲部が他の部分よりも薄くなるように
    絞り加工されていることを特徴とする画像形成装置。