JP2002110313A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱体１と、加熱体１を支持する加熱体支持部
材２と、加熱体１の異常昇温時に加熱体１の熱で作動し
給電を遮断する安全対策用温度検知素子１０を有し、被
加熱材を加熱する加熱装置について、素子１０が通常時
は作動せず、異常時には確実に作動する系を実現する。 【解決手段】加熱体１と素子１０の間にあって、通常時
は素子を加熱体との間に所定の空隙Ｇを保って支持する
素子支持部材２ｄを有し、加熱体支持部材２と素子支持
部材２ｄは熱可塑性樹脂により一体で形成され、素子１
０を加熱体１の方向へ付勢する付勢部材３４を有し、付
勢部材３４は、加熱体１の異常昇温時の素子１０を加熱
体１へ移動させ接触させるに足る付勢力を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電により発熱す
る加熱体と、該加熱体を支持する加熱体支持部材と、該
加熱体の異常昇温時に加熱体の熱で作動し給電を遮断す
る安全対策用温度検知素子（温度プロテクト素子）を有
し、被加熱材を加熱する加熱装置、および該加熱装置を
加熱定着装置として備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複写機、プリンタ、ファックス
等の画像形成装置における画像加熱定着装置、すなわ
ち、電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成
プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等によりなるトナ
ーを用いて記録材に形成したトナー画像を永久固着画像
として加熱定着処理する画像加熱定着装置としては、従
来より、各種タイプの装置が知られており、また実用に
供されている。

【０００３】代表的な装置としては、熱ローラタイプの
装置、フィルム加熱方式の装置等が挙げられる。

【０００４】フィルム加熱方式の加熱定着装置は、特開
平２−１５７８７８，４−４４０７５〜４４０８３，４
−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に記載されてお
り、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い方式
（オンデマンド）の装置である。

【０００５】図１１はフィルム加熱方式の加熱定着装置
の要部の横断面模型図である。

【０００６】１は加熱体としてのセラミックヒーターで
あり、図面に垂直方向を長手とする細長・薄板形状の低
熱容量ヒーターである。このヒーター１は絶縁性で熱伝
導率の良い細長・薄板形状のヒーター基板と、この基板
に具備させた発熱抵抗体部（通電発熱抵抗体）とを基本
構成体とするもので、発熱抵抗体部に対する通電により
急速に昇温し、通電遮断により迅速に降温する。

【０００７】２は加熱体支持部材としてのヒーターホル
ダであり、剛性・断熱性を有し、該部材の下面に部材長
手に沿って形成されたヒーター嵌め込み溝２ａ内に上記
のヒーター１を嵌め込んで固定支持させてある。

【０００８】上記のようにヒーターホルダ２に支持させ
たヒーター１の露呈面（ヒーター表面）に対して耐熱性
フィルム（定着フィルム）３を弾性加圧ローラ４で加圧
密着させて摺動搬送させ、該フィルム３を挟んでヒータ
ー１と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部（定着
ニップ部）Ｎのフィルム３と加圧ローラ４との間に被加
熱材としての、未定着画像（トナー画像）ｔを形成担持
させた被記録材Ｐを導入してフィルム３と一緒に定着ニ
ップ部Ｎを挟持搬送させることによりヒーター１の熱を
フィルム３を介して被記録材Ｐに付与して被記録材Ｐ上
の未定着画像ｔを被記録材Ｐの面に加熱定着させるもの
である。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム
３の面から分離して搬送される。

【０００９】ヒーター１は、その温度が不図示の温度検
出素子で検出され、その温度情報が不図示の通電制御回
路へフィードバックされ、電源から発熱抵抗体部への通
電が制御されることで、定着実行時に温度検出素子で検
出される温度が所定の温度（定着温度）になるように温
調制御される。

【００１０】また、ヒーター１の異常昇温時にヒーター
１の熱で作動してヒーター１への給電を緊急遮断させる
安全対策用温度検知素子１０（以下、温度ヒューズと記
す）をヒーター１の定着フィルム密着面側とは反対の面
に対して接触させて配設してあり、発熱抵抗体部に対す
る通電に制御不能の事態を生じてヒーター１が異常昇温
（ヒーターの暴走、許容以上の過昇温）すると、そのヒ
ーター１の異常昇温温度で温度ヒューズ１０が動作し
て、発熱抵抗体部への通電が緊急遮断される。

【００１１】

【発明が解決しようとしている課題】近年は、上記のよ
うなフィルム加熱方式の加熱定着装置を有する画像形成
装置においても、プリント速度の大幅なスピードアップ
化が求められている。

【００１２】それに伴い、加熱定着装置からの単位時間
あたりの熱量をふやすためにヒーター１の制御温度を上
げる必要が生じる。この場合、急激な熱変動にも耐えら
れるように従来より熱伝導率が高い基材（ヒーター基
板）を用いたヒーターが要求される。

【００１３】この場合、制御温度が上昇することと、熱
伝導性が良い基材を使用するために、ヒーター１の温度
ヒューズ１０と接する箇所も従来にくらべ温度が上昇し
てしまう。このため、ヒーター１と確実に密着している
温度ヒューズ１０の温度も上昇し、従来使用していた温
度ヒューズ１０が異常時ではなく通常使用時にも動作し
てしまい、安全対策用温度検知素子としての役目を果た
せないといった問題があった。

【００１４】こうした場合、単純に信頼性や実績のある
動作温度の高い温度ヒューズ、安全対策用温度検知素子
があればよいのだが、無い場合には動作温度が変わると
いうことで、素子としても新規での開発が必要となり、
その手間や開発費、あるいは新規の材料や構成がコスト
アップにつながったり、素子自身の信頼性についても十
分であるかどうかといった問題点があった。

【００１５】また、装置毎の制御温度に対応して動作温
度が異なる安全対策用温度検知素子を用意する場合は素
子の装置間での共通化ができないので、マスメリットを
生かしてのコストダウンが図れないといった問題があ
る。

【００１６】また、同様の形状で異なる複数の素子が存
在することで、管理上も混入などの問題がおきやすくな
る。

【００１７】また、温度ヒューズ１０をヒーター１に常
時当接させる構成においては、その当接する部分におい
て、通常の通紙中にも温度ヒューズ１０に熱が奪われて
しまうため、その部分の温度低下を補うためにヒーター
側の通電発熱抵抗体に絞り部を設ける構成となってい
る。この通電発熱抵抗体中の絞り部の形状は、朝一での
定着性低下が無いことを想定して決定されるため、連続
通紙などにより十分にヒーターおよび定着器が温まった
場合は、どうしても絞り部において熱量過多の状態にな
るため、ホットオフセットやその部分に温度過多による
加圧ローラ汚れや加圧ローラの破損が起きてしまうとい
った問題が生じることがある。

【００１８】以上のような問題点を解決する手段とし
て、特開平０８−３０５１９１号公報に示すような安全
用温度検知素子とヒーターとの間に別体の軟化部材でで
きたスペーサ部材を設けたものが提案されているが、こ
の場合は、別体であるために組立性やコストが高くなる
といった問題点があった。特に、低コストを実現するよ
うな加熱体と加熱体支持部材を接着レス構成とした場合
においては、組立順序からすると安全用温度検知素子を
加熱体支持部材に取り付けた後に加熱体を取り付けるた
めに、別体のスペーサを介在させる構成は極めて組立性
が困難になるといった問題があった。

【００１９】本発明は、通電により発熱する加熱体と、
該加熱体を支持する加熱体支持部材と、該加熱体の異常
昇温時に加熱体の熱で作動し給電を遮断する安全対策用
温度検知素子を有し、被加熱材を加熱する加熱装置、お
よび該加熱装置を加熱定着装置として備えた画像形成装
置について、機器のスピードアップに伴って加熱体の温
度が機器内の安全装置である安全対策用温度検知素子の
動作温度付近になっても、通常時は作動せず、異常時に
は安全装置として確実に作動させる系を実現することを
目的とする。

【００２０】同時に、従来における安全対策用温度検知
素子による熱の逃げによる画像の不具合を解消する系を
実現することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする加熱装置および画像形成装置である。

【００２２】（１）通電により発熱する加熱体と、該加
熱体を支持する加熱体支持部材と、該加熱体の異常昇温
時に加熱体の熱で作動し給電を遮断する安全対策用温度
検知素子を有し、被加熱材を加熱する加熱装置におい
て、前記加熱体と前記安全対策用温度検知素子の間にあ
って、通常時は前記安全対策用温度検知素子を加熱体と
の間に所定の空隙を保って支持する素子支持部材を有
し、前記加熱体支持部材と前記素子支持部材は熱可塑性
樹脂により一体で形成され、前記安全対策用温度検知素
子を加熱体の方向へ付勢する付勢部材を有し、該付勢部
材は、加熱体の異常昇温時の加熱体からの熱による前記
素子支持部材の溶融に伴い、安全対策用温度検知素子を
加熱体へ移動させ接触させるに足る付勢力を有すること
を特徴とする加熱装置。

【００２３】この構成により、通常使用時の安全対策用
温度素子の最高到達温度を所望の安全対策用温度素子の
動作温度以下に管理でき、加熱体異常昇温時には安全対
策用温度検知素子としての機能を果たすに十分な動作時
間にて動作させることができる。

【００２４】安全対策用温度検知素子を支持している素
子支持部材は加熱体支持部材と一体で形成されているた
め、高さ方向の規定も厳しく管理でき、そのため、安全
対策用温度検知素子と加熱体の間のギャップも厳しく規
定できるため、安全対策用温度検知素子の動作時間にも
ばらつきの少ない安定したものが実現でき、安全対策用
として十分な機能を果たすものが得ることができる。

【００２５】（２）前記加熱体は、絶縁性の平板状の基
板と、該基板に具備させた発熱抵抗体部からなることを
特徴とする（１）に記載の加熱装置。

【００２６】（３）前記安全対策用温度検知素子は前記
加熱体の発熱抵抗体部の給電線に対して直列に接続され
ていることを特徴とする（１）、または（２）に記載の
加熱装置。

【００２７】（４）前記安全対策用温度検知素子は前記
加熱体の裏面に対応していることを特徴とする（１）か
ら（３）の何れかに記載の加熱装置。

【００２８】（５）前記素子支持部材は軟化点が前記安
全対策用温度検知素子の作動温度より大であることを特
徴とする（１）から（４）の何れかに記載の加熱装置。

【００２９】（６）前記素子支持部材は、前記加熱体支
持部材と一体で形成された突起部であることを特徴とす
る（１）から（５）の何れかに記載の加熱装置。

【００３０】（７）前記突起部の形状は片持ち梁形状
で、前記安全対策用温度検知素子の外形近傍を支持する
ような形状であり、該突起部は、個々の突起部の熱容量
が小さくなるように分割され、かつ、安全対策用温度検
知素子が安定して支持できるように複数個設けられてい
ることを特徴とした（５）に記載の加熱装置。

【００３１】突起部形状を微細に分割した熱容量の小さ
な、片持ち梁状の形状で、安全対策用温度検知素子との
接触部の重なりも保持するに足る形状の中で最大限に小
さくした形状とすることで、より加熱体異常昇温時の安
全対策用温度検知素子の動作時間が短く安定したものと
することができる。

【００３２】（８）前記安全対策用温度検知素子の形状
が加熱体長手方向に平行な円筒形状であり、該安全対策
用温度検知素子が対向する位置の加熱体面に凹み形状を
有することを特徴とする（１）から（７）の何れかに記
載の加熱装置。

【００３３】安全対策用温度検知素子が円筒形状でそれ
と対向する加熱体面に凹形状を設けることにより、安全
対策用温度検知素子の最高到達温度の管理もよりマージ
ンが増え、加熱体異常昇温時の安全対策用温度検知素子
の動作時間も短くなり、さらに安定した信頼性のあるも
のが実現できる。

【００３４】（９）前記被加熱材が未定着画像を担持し
た被記録材であり、装置が該未定着画像を被記録材に加
熱定着させる加熱定着装置であることを特徴とする
（１）から（８）の何れかに記載の加熱装置。

【００３５】（１０）前記加熱体にフィルムを接触摺動
させ、該フィルムの加熱体側とは反対側の面に被加熱材
を密着させて、該フィルムと共に加熱体位置を通過させ
て加熱体から該フィルムを介して被加熱材に熱エネルギ
ーを付与することを特徴とする（１）から（９）の何れ
かに記載の加熱装置。

【００３６】（１１）被記録材に未定着画像を形成担時
させる作像手段と、被記録材に形成担時された未定着画
像を加熱定着させる定着手段を有する画像形成装置にお
いて、前記定着手段が（１）から（１０）の何れかに記
載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００３７】以上のような構成により、たとえ制御温度
が高温に移行しても、所望の従来の安全対策用温度検知
素子をそのまま、使うことができる。

【００３８】また、安全対策用温度検知素子を加熱体か
ら空隙を保って使用するので、従来のような加熱体の安
全対策用温度検知素子からの熱逃げの影響を受けなくで
きるので、画像的にも加熱体長手方向に均一で良好な画
像を得ることができる。

【００３９】また、安全対策用温度検知素子を加熱体支
持部材と一体で形成された素子支持部材に支持するた
め、加熱体組み付け前に安全対策用温度検知素子の組み
付けが可能となり、低コストである加熱体接着レス構成
における組立性にも何ら問題なく対応できる。

【００４０】こうしたことで、制御温度毎での安全対策
用温度検知素子の開発などの無駄な手間を要することな
く、開発の効率化も図られる。当然ながら新規材料など
によるコストアップなどもない。

【００４１】また、従来の実績のある素子をそのまま使
うことができるので、信頼性にも十分なものを、さらに
共通化することでコストダウンすることが可能となり、
安く実現できる。

【００４２】また、構成としても加熱体支持部材に素子
支持部材を追加するだけなので、もちろんコストも安
く、しかも構成が簡単なものとして、組立性にも問題な
い。特に、低コストタイプの加熱体接着レス構成の加熱
定着装置においては、安全対策用温度検知素子を加熱体
支持部材の素子支持部材に支持するため、加熱体組み付
け前に安全対策用温度検知素子の組み付けが可能とな
り、問題なく組み付けが可能となる。

【００４３】さらに、従来あった長手方向の定着ムラに
起因する加圧ローラ汚れや加圧ローラの一部の熱による
破損といった問題もなくなるため、装置全体としても信
頼性のあるものが実現できる。

【００４４】

【発明の実施の形態】（第１の実施例） （１）画像形成装置例 図１は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本
例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザービ
ームプリンタである。

【００４５】５１は筐体、５２は像担持体としての電子
写真感光ドラムであり、該感光ドラム５２は矢印の時計
方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転
駆動される。

【００４６】感光ドラム５２は、その回転過程で帯電ロ
ーラ５３により所定の極性、電位に一様に一次帯電さ
れ、その帯電面にレーザー走査露光装置（レーザービー
ムスキャナ）５４により出力される、目的の画像情報の
時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレー
ザー光Ｌによる走査露光を受け、ドラム周面に目的の画
像情報に対応した静電潜像が形成される。５４ａはレー
ザー光反射ミラーである。

【００４７】その潜像が現像装置５５によりトナー画像
として現像され、そのトナー画像が感光ドラム５２と転
写ローラ５６との間の転写ニップ部ｎへ至る。

【００４８】一方、給紙ローラ５７により給紙カセット
５８内の被記録材Ｐが一枚づつ搬送され、シートパス５
９を通って所定のタイミングで転写ニップ部ｎへ導入さ
れ、転写ローラ５６により被記録材Ｐの背面からトナー
と逆極性の電界が加えられて感光ドラム５２側のトナー
画像が被記録材Ｐの面に転写されていく。

【００４９】トナー画像の転写を受けて転写ニップ部ｎ
を通過した被記録材Ｐは、感光ドラム５２面から分離さ
れて搬送ガイド６０に導かれて加熱定着装置２００に入
り、定着ニップ部Ｎを通ることでトナー画像の加熱定着
を受け、シートパス６２を通って装置外へと排出され
る。

【００５０】被記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感
光ドラム５２面はクリーニング装置６３により清掃され
て繰り返して作像に供される。

【００５１】（２）加熱定着装置２００ 図２は本実施例の加熱定着装置２００の横断面模型図で
ある。本例の加熱定着装置２００は、特開平４−４４０
７５〜４４０８３，４−２０４９８０〜２０４９８４号
公報等に開示の円筒状の定着フィルムを用いたフィルム
加熱方式・加熱ローラ駆動方式・テンションレスタイプ
の加熱装置である。

【００５２】加熱体としてのセラミックヒーター１は、
図２において図面に垂直方向を長手とする細長平板状で
絶縁性の低熱容量の部材である。このヒーター１の具体
的構造については後述する。

【００５３】加熱体支持部材としてのヒーターホルダ２
は、液晶ポリマー・ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂製で、剛性
・耐熱性を有する部材である。本例では液晶ポリマーで
あり、形状は横断面略半円樋型の横長部材である。上記
ヒーター１はこのヒーターホルダ２の下面に長手に沿っ
て形成具備された嵌め込み溝２ａ内に嵌め込んで支持さ
せてある。

【００５４】５は補強ステーであり、横断面下向きＵ字
型の横長の剛性部材である。上記のヒーターホルダ２の
内側に載置して配設してある。

【００５５】３は円筒状の定着フィルムであり、上記の
ヒーター１、ヒーターホルダ２、補強ステー５の組み立
て体に対して周長に余裕を持たせてルーズに外嵌させて
ある。フィルム３は、熱容量を小さくしてクイックスタ
ート性を向上するために、通常ポリイミド等のフィルム
表面にＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等を離型層としてコー
ティングした膜厚１００μｍ以下で、耐熱性、離型性、
耐久性を兼ね備えた複合層フィルムで構成されている。

【００５６】４は加圧部材としての弾性ローラであり、
芯金４ａと、その外側に設けたシリコンゴム等の耐熱ゴ
ム弾性層４ｂ等からなる。加圧ローラ４は、その両端軸
部を回転自由に軸受け保持させて配設してあり、この加
圧ローラ４の上側に、上記のヒーター１、ヒーターホル
ダ２、フィルム３、補強ステー５等からなる組み立て体
をヒーター１側を下向きにして対向させ、補強ステー５
の両端部をそれぞれ加圧バネ部材（不図示）で下方に押
圧状態にすることで、ヒーター１の下向き面と加圧ロー
ラ４とをフィルム３を挟ませて加圧ローラ４の弾性に抗
して圧接させて、所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて
いる。

【００５７】加圧ローラ４は駆動源Ｍから駆動力が伝達
されて、矢印の反時計方向Ｒに所定の周速度で回転駆動
される（加圧ローラ駆動型）。

【００５８】この加圧ローラ４の回転駆動による該ロー
ラ４の外面とフィルム３の外面との、定着ニップ部Ｎに
おける圧接摩擦力でフィルム３に回転力が作用して、該
フィルム３はその内面が定着ニップＮにおいてヒーター
１の下向き面に密着して摺動しながら時計方向に加圧ロ
ーラ４の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってヒー
ターホルダ２の外回りを矢印の時計方向ａに従動回転状
態になる。ヒーターホルダ２は円筒状フィルム３の回転
ガイド部材としての役目もしている。

【００５９】この場合、ヒーターホルダ２の外回りを従
動回転する円筒状のフィルム３は、その周長の定着ニッ
プ部Ｎとその近傍のフィルム以外のフィルム部分はテン
ションフリー（テンションが加わらない状態）の状態に
ある。また、フィルム３の回転に伴って生じるヒーター
ホルダ２の長手に沿う寄り移動はヒーターホルダ２の端
部に設けたフランジ部材（不図示）の内側面にフィルム
３の端部が受け止められて規制される。

【００６０】而して、加圧ローラ４が回転駆動され、そ
れに伴って円筒状のフィルム３がヒーターホルダ２の外
回りを従動回転状態になり、ヒーター１に通電がなされ
て該ヒーター１の発熱で定着ニップ部Ｎの温度が所定に
立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎ
に、未定着顕画像（未定着トナー画像）ｔを形成担持さ
せた紙などの被記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎに
おいて、被記録材Ｐの未定着トナー画像担持面側がフィ
ルム３の外面に密着してフィルム３と一緒に定着ニップ
部Ｎを挟持搬送されていく。

【００６１】この被記録材Ｐの挟持搬送過程において、
ヒーター１の熱がフィルム３を介して被記録材Ｐに付与
され、該被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱加圧
され定着されていく。

【００６２】被記録材Ｐは加熱ニップ部Ｎを通過すると
フィルム３の外面から曲率分離して排出搬送される。

【００６３】１０は安全対策用温度素子としての温度ヒ
ューズであり、ヒーターホルダ２の内側に配設してあ
る。この温度ヒューズ１０については後述する。

【００６４】（３）ヒーター１ 図３の（ａ）はヒーター１の表面側の平面模式図、
（ｂ）は裏面側の平面模式図である。

【００６５】本実施例における加熱体としてのヒーター
１は、ヒーター基板１ａとして、アルミナよりも熱伝導
率が約１０倍程度良い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用
い、フィルム・被記録材加熱面側である基板表面側（ヒ
ーター表面側）に通電発熱抵抗体１ｂを設け、その逆面
側である基板裏面側（ヒーター裏面側）に基板検温素子
（サーミスタ）１ｄ並びにその電極部１ｈ・１ｊを設け
た、表面加熱型・片側裏面電極パターンヒーターであ
る。

【００６６】このヒーター１はヒーター基板１ａの表面
側に、（ａ）図のように第一の電極パターン１ｆ→一方
の通電発熱抵抗体１ｂ→導電路パターン１ｅ→他方の通
電発熱抵抗体１ｂ→第二の電極パターン１ｇの直列電路
からなる一次回路（ＡＣライン）と、通電発熱体１ｂ、
１ｂならびに導電路パターン１ｅを覆わせる保護層とし
ての耐熱ガラスコート層１ｃが設けられている。

【００６７】そして、このヒーター基板１ａの裏面側
に、（ｂ）図のように第三の電極パターン１ｈ→一方の
導電路パターン１ｋ→サーミスタ１ｄ→他方の導電路パ
ターン１ｍ→第四の電極パターン１ｊの直列電路からな
る二次回路（ＤＣライン）を形成具備してあり、ヒータ
ー基板１ａにはスルーホールが存在しない。

【００６８】安全対策用素子である温度ヒューズ１０は
ＡＣラインの給電路に直列に挿入されている。

【００６９】図２のように、ヒーターホルダ２のヒータ
ー嵌め込み溝２ａの底面の一部には温度ヒューズ嵌め込
み用の透孔部２ｅを設けてある。この透孔部２ｅからヒ
ーターホルダ２の内側にヒーター１の基板裏面の一部が
露呈している。温度ヒューズ１０は上記の透孔部２ｅに
ヒーターホルダ２の内側から嵌め込み、後述するように
透孔部縁部の４個所に設けた素子支持部材としての片持
ち梁形状の突起部２ｄに受けさせ、温度ヒューズ加圧バ
ネ３４（後述）にて押し当てて押さえ込み状態に保持さ
せている。

【００７０】上記の素子支持部材としての突起部２ｄ
は、加熱体保持部材である熱可塑性樹脂製のヒーターホ
ルダ２と同材で一体で形成されている。

【００７１】温度ヒューズ１０は突起部２ｄに受け止め
られて支持されている状態において、突起部２ｄにより
ヒーター１の裏面との間に所定の間隔の空隙（隙間、ギ
ャップ）Ｇが保たれている。

【００７２】そして、温度ヒューズ１０は、何らかの原
因でヒーター１が暴走してヒーターが所定の許容温度以
上に加熱した時にヒーターホルダ２の熱可塑性樹脂の突
起部２ｄが溶融して温度ヒューズ加圧バネ３４の力にて
ヒーター基板１ａの裏面に移動・接触する。これにより
温度ヒューズ１０が作動して給電回路を緊急遮断する働
きをする。

【００７３】本実施例では、温度ヒューズ１０の動作温
度は２２６℃となっている。また、温度ヒューズ１０は
空隙Ｇを確保してヒーター１の裏面に配設されるので、
ヒーター１には温度ヒューズ１０による熱逃げ等が発生
しないため、ヒーター１の通電発熱抵抗体１ｂのパター
ン形状は従来設けていたような絞り形状は必要なく、他
の部分と均一な連続した発熱抵抗体パターンとなってい
る。

【００７４】図３において、１５は給電用ヒーターコネ
クタであり、ヒーター１のＡＣラインの第一と第二の電
極パターン１ｆ・１ｇ側に装着してある。そしてこの給
電用ヒーターコネクタ１５を介して、商用電源１６、Ａ
Ｃドライバ１７等からなる給電回路からヒーター１の前
記ＡＣラインの第一と第二の電極パターン１ｆ，１ｇ間
に給電されることでＡＣラインの通電発熱抵抗体１ｂ，
１ｂが発熱してヒーター１の所定の有効加熱長さ領域が
迅速に昇温する。

【００７５】１３は検温用ヒーターコネクタであり、ヒ
ーター１のＤＣラインの第三と第四の電極パターン１ｈ
・１ｊ側に装着してある。そしてこの検温用ヒーターコ
ネクタ６は、Ａ／Ｄコンバータ１９と連絡させてあり、
前記ＤＣラインのサーミスタ１ｄの電圧がヒーター１の
温度情報として第三と第四の電極パターン１ｈ，１ｊか
ら検温用ヒーターコネクタ１３を介してＡ／Ｄコンバー
タ１９に取り出され、デジタルデータとして制御回路
（ＣＰＵ）１８へ取り込まれる。

【００７６】制御回路１８はその入力デジタルデータを
基にヒーター１の温度を所定の一定温度に制御すべくＡ
Ｃドライバ１７を制御する。即ちＡＣラインへの給電を
制御してヒーター１を温度制御する。

【００７７】（４）温度ヒューズ１０ 次に温度ヒューズ１０、および温度ヒューズまわりの構
成について図２、図４〜図８で説明する。

【００７８】ａ）温度ヒューズ１０の構造 本実施例で用いた温度ヒューズ１０の構造を図４に示
す。（Ａ）は平常時の断面図、（Ｂ）は動作時の断面図
である。

【００７９】１０１は温度ヒューズの外装金属ケース、
１０２は第１リード線であり、その先端部に絶縁セラミ
ック円筒部材１０３を取り付け、この円筒部材１０３を
ケース１０１内の一端側に嵌入してケースをかしめるこ
とによりケース１０１とは絶縁して抜け止めてある。

【００８０】１０４は第２リード線であり、その先端部
をケース１０１内の他端側に挿入しケースをかしめて金
属ケース１０１に電気的に導通させて抜け止めてある。

【００８１】１０５，１０６，１０７，１０８，１０
９，１１０はそれぞれケース１０１内に第１リード線１
０２側から第２リード線１０４側に順次に配列内蔵させ
た、第１スプリング、可動電極、円板、第２スプリン
グ、円板、感温部材である有機物からなる感温ペレット
である。

【００８２】第１スプリング１０５は絶縁セラミック１
０３と可動電極１０６との間に縮設してあり、第２スプ
リング１０８は円板１０７と円板１０９間に縮設してあ
る。

【００８３】第２スプリング１０８のバネ力を第１スプ
リングよりも大きくしてあり、（Ａ）の平常時はこの第
２スプリング１０８の円板１０７、１０９間での突っ張
り力により、第１スプリング１０５が可動電極１０６と
絶縁セラミック円筒部材１０３との間に押し縮められ、
可動電極１０６が第１リード線１０２の先端部に押圧さ
れて第１リード線１０２との電気的導通が保たれる。ま
た、感温ペレット１１０が第２リード線１０４の先端に
当接して受け止められ、円板１０９と第２リード線１０
４の先端間にスペーサ部材として介在した状態に保たれ
る。

【００８４】可動電極１０６はその外周縁が金属ケース
１０１の内面に接触していてケース１０１との電気的導
通を保ってケース内を軸線方向に移動自由である。

【００８５】この平常時状態において、ヒーター１の通
電発熱抵抗体１ｂへの電流は第１リード線１０２、その
先端に押圧接触状態にある可動電極１０６、これと電気
的に導通している金属ケース１０１、第２リード線１０
４の経路で流れる。

【００８６】１１１はケース１０１内の気密性を保たせ
るために金属ケース１０１の第１リード線取り付け側の
端面と第１リード線基部にかけて塗着形成した封口（封
止）樹脂部である。

【００８７】この温度ヒューズ１０をヒーター１に接触
させて配設することにより、ヒーター１の熱が金属ケー
ス１０１等を介して内部の感温ペレット１１０に伝達さ
れる。この感温ペレット１１０の温度が所定の動作温度
以下である限りは該温度ヒューズ１０は（Ａ）の平常時
状態が保たれていて、この温度ヒューズ１０を介してヒ
ーター１の通電発熱抵抗体１ｂへ給電がなされる。

【００８８】一方、通電制御系の故障によるヒーター暴
走によりヒーター１が過昇温して感温ペレット１１０の
温度が所定の温度以上になると、感温ペレット１１０が
溶融または昇華して（Ｂ）のように液状または消滅し、
円板１０９と第２リード線１０４の先端間のスペーサ部
材としての感温ペレット１１０がなくなる。そのため、
第１スプリング１０５のバネ力で第２スプリング１０８
が第２リード線１０４側へ押し動かされて可動電極１０
６が第１リード線１０２の先端から離れた状態になり、
ヒーター１の通電が遮断される。

【００８９】ｂ）温度ヒューズ１０の配設構成 前述したように、ヒーターホルダ２のヒーター嵌め込み
溝２ａの底面の一部には温度ヒューズ嵌め込み用の透孔
部２ｅを設けてあり、温度ヒューズ１０はこの透孔部２
ｅにヒーターホルダ２の内側から嵌め込み、透孔部縁部
に設けた素子支持部材としての片持ち梁形状の突起部２
ｄに受けさせ、温度ヒューズ加圧バネ３４にて押し当て
て押さえ込み状態に保持させている。そして温度ヒュー
ズ１０は突起部２ｄに受け止められて支持されている状
態において、突起部２ｄによりヒーター１の裏面との間
に所定の間隔の空隙Ｇが保たれている。

【００９０】図５はヒーター１、ヒーターホルダ２、温
度ヒューズ１０との位置関係を示したヒーター長手方向
に沿った縦断面図である。図６は温度ヒューズ１０とヒ
ーターホルダ２との接触状態をよく表す、ヒーター１を
取り除いた状態での下面図である。

【００９１】ヒーターホルダ２の温度ヒューズ嵌め込み
用の透孔部２ｅには、温度ヒューズ１０を支持させる素
子支持部材としての４箇所の突起部２ｄが設けられてい
る（図６）。この突起部２ｄは温度ヒューズ１０の円筒
状の外装を両サイドから支えるように片持ち梁形状とな
っている。温度ヒューズ１０との接触部はテーパー形状
となり、安定して支持できるようになっている。また、
この突起部２ｄは、熱容量を極力小さくするために、腕
の長さや幅などは支持するに足りる強度の中で極力小さ
な形状となっている。本実施例では幅１．５ｍｍ、長さ
１．２ｍｍである。この突起部２ｄの厚みは、温度ヒュ
ーズ１０とヒーター１との間に設ける空隙Ｇの量によっ
て決められる。

【００９２】本実施例においては、温度ヒューズ１０と
ヒーター１との空隙Ｇを１ｍｍとするため、突起部２ｄ
の厚みは１．６ｍｍテーパー形状は０．３ほどのＣ面が
つけられている。また、ヒーターホルダ２の突起部２ｄ
以外で温度ヒューズ１０本体およびリード線に相当する
部分は温度ヒューズ１０が異常昇温時にヒーター１へ移
動する際に妨げとならないように開口穴形状となってい
る。

【００９３】また、ヒーターホルダ２の内側は、図５の
ように、温度ヒューズ１０の配線方向に沿って前後に係
合突起２ｂ，２ｃが設けられている。温度ヒューズ１０
のリード線１０２と束線３０とが圧着され電気的に接続
するジョイント部材である端子３１には、両係合突起２
ｂ，２ｃと遊嵌する係合孔部３１ａが形成されている。
温度ヒューズ１０の金属管で外装されたヒューズ本体
は、ヒーターホルダ２の突起部２ｄに支持されて所定位
置にヒーター１の裏面に対向して配置される。

【００９４】一方、ヒーターホルダ２に配置される温度
ヒューズ１０の上部には、ヒューズ加圧板３２が配置さ
れ、このヒューズ加圧板３２には、温度ヒューズ１０本
体と当接する当接部を有する加圧軸３３が図の上下方向
移動可能に取り付けられると共に、加圧軸３３に加圧バ
ネ３４が弾装され、加圧軸３３により温度ヒューズ１０
本体を常時ヒーター１方向に押圧し、温度ヒューズ１０
本体をヒーターホルダ２の突起部２ｄに接触させ、ヒー
ター１と温度ヒューズ１０との間に所定の空隙Ｇを設け
るようにしている。本実施例では、空隙量は１ｍｍとな
っている。

【００９５】また、このときの加圧バネ３４の加圧力
は、ヒーター１の異常昇温時に温度ヒューズ１０を支持
している突起部２ｄが溶融する際に温度ヒューズ１０を
ヒーター１方向へ移動させ、しっかりとヒーター１と接
触させるに足る加圧力を有している。

【００９６】本実施例では、通常使用時の支持状態では
約５．９Ｎでヒーター１と接触した状態では４．９Ｎと
なるような加圧バネである。

【００９７】また、ヒューズ加圧板３２の前後両端部
は、ヒーターホルダ２の係合突起２ｂ、２ｃに嵌合し、
端止め３５により抜け防止が図られている。その際、端
子３１は係合突起２ｂ，２ｃに遊嵌状態で嵌合して係合
孔部３１ａの径方向へのある程度の移動の自由度が確保
されると共に係合突起の軸方向への移動が許容され、温
度ヒューズ１０は、ヒューズ加圧板３２とヒーターホル
ダ２の間でフローティング状態に保持されて、加圧軸３
３により所定の圧力を損なうことなくヒーター１の方向
へヒーターホルダ２の突起部２ｄに保持される。

【００９８】温度ヒューズ１０はこのような状態でヒー
ターホルダ２の突起部２ｄに支持される形となるため、
ヒーター１は温度ヒューズ１０組み付け後にも取り付け
可能となる。そのため、ヒーター１をヒーターホルダ２
に接着しない、接着レスタイプの構成においても組立に
何ら支障がなく行える。

【００９９】以上のような構成で、通常使用時には温度
ヒューズ１０とヒータ１との間には１ｍｍの空隙Ｇが設
けられるようになる。このような構成であれば、通常の
プリント動作の中で最も制御温度が高く通紙が連続した
としても温度ヒューズ１０の温度は最高でも２０５℃程
度までしか上昇しなので、通常のプリント動作において
は、温度ヒューズ１０が動作することはなく、故障など
のトラブルも発生しない。

【０１００】一方、安全対策用温度検知素子である温度
ヒューズ１０の本来の役割であるヒーター１の暴走によ
る異常昇温時には、異常発生から約３秒後にはヒーター
裏面の温度はヒーターホルダ２の材料の溶融温度である
３５０℃に達するため、同材の突起部２ｄも溶融が始ま
り、それに伴って、温度ヒューズ１０を押圧している加
圧バネ３４の力により温度ヒューズ１０がヒーター１と
接触する。

【０１０１】その後、温度ヒューズ１０の温度上昇が促
され、異常発生から約９秒程度で温度ヒューズ１０が動
作し、通電を遮断して温度ヒューズ１０の安全装置とし
ての役目を果たす。

【０１０２】図７と図８に、ヒーターホルダ２の突起部
２ｄが溶融して温度ヒューズ１０とヒーター１とが接触
した状態の横断面図ならびに縦断面図を示す。

【０１０３】このときはもちろん十分に安全装置として
の機能を果たすことができる。仮に温度ヒューズがない
場合には最終的にはヒーター１は割れが発生するが、ヒ
ーターが割れに至るまでの時間が約１５秒程度であり、
先ほどの温度ヒューズ１０の動作時間と比べて十分にマ
ージンがあるため、必ず温度ヒューズが動作することが
保証されるため、この点でも安全装置としての役割を十
分に果たすことができる。

【０１０４】このあたりの温度ヒューズ１０の到達温度
や、動作時間については、ヒーター１を支持する突起部
２ｄがヒーターホルダ２と一体で形成され、高さ方向に
厳しく寸法管理が可能となるため、ばらつきが少なく、
安定した信頼のおけるものとなっている。

【０１０５】そのため、ヒーター１の制御温度がスピー
ドアップに伴って高くなって温度ヒューズ１０の動作温
度と接近したとしても、温度ヒューズ１０の最高到達温
度は動作温度に比べ低く管理することが可能となるので
ばらつきを含めたとしても、通常使用時には温度ヒュー
ズ１０は動作することなく、かつ、ヒーター異常昇温時
には適切に給電を遮断することができ、所望の従来のタ
イプの温度ヒューズを使いこなすことができる。

【０１０６】これにより、信頼性のある安全装置を低コ
ストで簡単な構成で実現できる。

【０１０７】また、組立性においても、温度ヒューズ１
０をヒーターホルダ２と一体の突起部２ｄで支持するた
め、温度ヒューズ１０の組み付け後にヒーター１の組み
付けが可能なため、ヒーター接着レスタイプの低コスト
の加熱定着装置でも組立性に何ら問題なく実現できる。

【０１０８】また、温度ヒューズ１０を空隙Ｇを設けて
配設することができ、ヒーター１の発熱パターン１ｂが
長手方向に均一となるため、従来温度ヒューズ部に出て
いたホットオフセットや加圧ローラ汚れといった問題が
なくなるため、加熱定着装置としての画像や機能として
も信頼性のあるものが実現できる。

【０１０９】また、本実施例においては、温度ヒューズ
１０を支持する素子支持部材２ｄの、ヒーターホルダ一
体の形状を４箇所の突起部形状としたが、通常時にしっ
かり温度ヒューズ１０を支持でき、異常昇温時に溶融す
る際に温度ヒューズ１０のヒーター裏面との接触を阻害
するようなものでなければ、どんな形状であっても構わ
ない。

【０１１０】本実施例では、温度ヒューズ１０の動作温
度、ヒーター温調温度、低熱伝導部材、高熱伝導部材を
具体的に示したが、本発明はこれに限ることなく、通常
使用時の給電の安定性、異常昇温時の的確な給電遮断動
作が実現できれば、どのような組み合わせでも構わな
い。

【０１１１】また、温度ヒューズ１０は本実施例では感
温ペレットタイプとしたが、その他のタイプの、例えば
合金タイプの温度ヒューズなどでも同様の効果を得るこ
とができる。

【０１１２】また、今回の本実施例においては、安全対
策用温度検知素子に円筒状の温度ヒューズ１０を用いた
が、ヒーター１との間に所定の空隙Ｇをヒーターホルダ
２と一体の突起部２ｄで保持し、異常昇温時には突起部
２ｄの溶融と、加圧バネ３４の加圧力による素子１０と
ヒーター１との接触による動作を実現できるのであれ
ば、内部にバイメタルを有したサーモスイッチタイプの
安全対策用温度検知素子であっても、同様の効果を得る
ことができる。

【０１１３】（第２の実施例）図９は本実施例の要部図
である。本実施例においては、温度ヒューズ１０がヒー
ターホルダ２の突起部２ｄに支持され、対向する位置で
あり、暴走時温度ヒューズ１０が接触する位置のヒータ
ー１の裏面に凹溝部１ｓが形成具備されている。この溝
形状は、本実施例では三角溝となっているが、円弧溝な
どであっても構わない。

【０１１４】このヒーター１に設けられた溝１ｓによ
り、温度ヒューズ１０がヒーターホルダ２の突起部２ｄ
に支持されて形成される空隙Ｇは第１の実施例の場合よ
り、その溝１ｓの凹み量分マージンが増えることとな
り、より有利な構成となる。

【０１１５】而して、前述の実施例１の場合と同様にヒ
ーター１の暴走による異常昇温が発生すると、温度ヒュ
ーズ１０を支持しているヒーターホルダ２の突起部２ｄ
が溶融して、加圧バネ３４の加圧力により温度ヒューズ
１０とヒーター１が接触して温度ヒューズ１０の温度が
ヒーター１の熱により加熱されて動作し、通電を緊急遮
断する。この時の様子を図１０に示す。

【０１１６】このとき、温度ヒューズ１０とヒーター１
の接触状態は、凹溝１ｓの形状により、ヒーター１との
接触部分が増えるため、温度ヒューズ１０が昇温する時
間も短くなり、動作までの時間も短くなり、安全対策用
温度検知素子としての信頼性のマージンも増すことにな
る。

【０１１７】以上、ヒーター１の裏面の温度ヒューズ１
０に対向する位置に凹み部１ｓを設けることにより、第
１の実施例に比べて、さらに信頼性の増した加熱定着装
置の実現が図れる。

【０１１８】もちろん、通常使用時は温度ヒューズ１０
はヒーター１と接触せず、熱逃げなどの問題もなく、ヒ
ーター１の基材１ａが熱伝導率の高い窒化アルミニウム
などを使用していれば、凹み形状１ｓが裏面にあっても
熱の不均一はないため、全体として、画像もヒーター長
手方向において、問題のない良好なものが得られる。

【０１１９】加熱体としてのヒーター１はセラミックヒ
ーターに限らず、その他、交番磁界発生手段の発生磁界
の作用で電磁誘導発熱する部材等であってもよい。

【０１２０】また本発明の加熱装置は実施例のようなフ
ィルム加熱方式に限られるものではないことは勿論であ
る。

【０１２１】また本発明の加熱装置は実施例のような加
熱定着装置としてばかりではなく、画像を担持した被記
録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、
仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装
置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理す
る手段・装置として使用できる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
通電により発熱する加熱体と、該加熱体を支持する加熱
体支持部材と、該加熱体の異常昇温時に加熱体の熱で作
動し給電を遮断する安全対策用温度検知素子を有し、被
加熱材を加熱する加熱装置、および該加熱装置を加熱定
着装置として備えた画像形成装置について、機器のスピ
ードアップに伴って加熱体の温度が機器内の安全装置で
ある安全対策用温度検知素子の動作温度付近になって
も、通常時は作動せず、異常時には安全装置として確実
に作動させる系を実現できる。同時に、従来における安
全対策用温度検知素子による熱の逃げによる画像の不具
合を解消する系を実現することができ、所期の目的がよ
く達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例の画像形成装置の概略構成模型
図である。

【図２】 加熱定着装置の横断面模型図である。

【図３】 ヒーターの構成説明図である。

【図４】 温度ヒューズの構成説明図である。

【図５】 温度ヒューズ配設部分の縦断面模型図であ
る。

【図６】 温度ヒューズ配設部分の下面図である。

【図７】 熱暴走時に温度ヒューズがヒーター裏面に接
触した状態時の横断面模型図である。

【図８】 熱暴走時に温度ヒューズがヒーター裏面に接
触した状態時の縦断面模型図である。

【図９】 第２の実施例の加熱定着装置の要部の横断面
模型図である。

【図１０】 熱暴走時に温度ヒューズがヒーター裏面に
接触した状態時の横断面模型図である。

【図１１】 フィルム加熱方式の加熱定着装置の説明図
である。

【符号の説明】

１−−−ヒーター １ａ−−ヒーター基板 １ｂ−−通電発熱抵抗体 ２−−−ヒーターホルダ ２ｄ−−突起部（素子支持部材） １０−−−温度ヒューズ（安全対策用温度検知素子） ３４−−−温度ヒューズ加圧バネ １ｓ−−ヒーター凹溝部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｆ 1/45 Ｇ０５Ｆ 1/45 Ｚ (72)発明者 前田 耕平 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 Ｆターム(参考） 2H033 AA20 AA30 BA25 BA31 BA32 BA38 BB12 BB18 BB21 BE03 CA06 CA07 CA44 3K058 AA12 AA34 AA86 BA18 CA78 CE04 CE13 CE19 CE28 DA05 GA06 5H420 BB14 CC04 DD03 EB26 FF14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通電により発熱する加熱体と、該加熱体を
   支持する加熱体支持部材と、該加熱体の異常昇温時に加
   熱体の熱で作動し給電を遮断する安全対策用温度検知素
   子を有し、被加熱材を加熱する加熱装置において、 前記加熱体と前記安全対策用温度検知素子の間にあっ
   て、通常時は前記安全対策用温度検知素子を加熱体との
   間に所定の空隙を保って支持する素子支持部材を有し、
   前記加熱体支持部材と前記素子支持部材は熱可塑性樹脂
   により一体で形成され、前記安全対策用温度検知素子を
   加熱体の方向へ付勢する付勢部材を有し、該付勢部材
   は、加熱体の異常昇温時の加熱体からの熱による前記素
   子支持部材の溶融に伴い、安全対策用温度検知素子を加
   熱体へ移動させ接触させるに足る付勢力を有することを
   特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】前記加熱体は、絶縁性の平板状の基板と、
   該基板に具備させた発熱抵抗体部からなることを特徴と
   する請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】前記安全対策用温度検知素子は前記加熱体
   の発熱抵抗体部の給電線に対して直列に接続されている
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載の加熱装
   置。
4. 【請求項４】前記安全対策用温度検知素子は前記加熱体
   の裏面に対応していることを特徴とする請求項１から３
   の何れかに記載の加熱装置。
5. 【請求項５】前記素子支持部材は軟化点が前記安全対策
   用温度検知素子の作動温度より大であることを特徴とす
   る請求項１から４の何れかに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】前記素子支持部材は、前記加熱体支持部材
   と一体で形成された突起部であることを特徴とする請求
   項１から５の何れかに記載の加熱装置。
7. 【請求項７】前記突起部の形状は片持ち梁形状で、前記
   安全対策用温度検知素子の外形近傍を支持するような形
   状であり、該突起部は、個々の突起部の熱容量が小さく
   なるように分割され、かつ、安全対策用温度検知素子が
   安定して支持できるように複数個設けられていることを
   特徴とした請求項５に記載の加熱装置。
8. 【請求項８】前記安全対策用温度検知素子の形状が加熱
   体長手方向に平行な円筒形状であり、該安全対策用温度
   検知素子が対向する位置の加熱体面に凹み形状を有する
   ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の加熱
   装置。
9. 【請求項９】前記被加熱材が未定着画像を担持した被記
   録材であり、装置が該未定着画像を被記録材に加熱定着
   させる加熱定着装置であることを特徴とする請求項１か
   ら８の何れかに記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】前記加熱体にフィルムを接触摺動させ、
    該フィルムの加熱体側とは反対側の面に被加熱材を密着
    させて、該フィルムと共に加熱体位置を通過させて加熱
    体から該フィルムを介して被加熱材に熱エネルギーを付
    与することを特徴とする請求項１から９の何れかに記載
    の加熱装置。
11. 【請求項１１】被記録材に未定着画像を形成担時させる
    作像手段と、被記録材に形成担時された未定着画像を加
    熱定着させる定着手段を有する画像形成装置において、 前記定着手段が請求項１から１０の何れかに記載の加熱
    装置であることを特徴とする画像形成装置。