JP2003270982A - 加熱装置、画像定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 何らかの要因で加熱部材が停止又は異常低速
回転した場合に、加熱部材が異常加熱されて劣化又は破
損することを確実に防止する。 【解決手段】 加熱源により加熱され、回転しながら被
加熱材を加熱する加熱部材２１と、被加熱材が加熱部材
２１に圧接されるニップ部を加熱部材とともに形成する
加圧部材３１と、加熱源への電力投入をＯＮ，ＯＦＦす
る開閉器７２を備えた電力制御手段と、加熱部材２１を
回転させる駆動力を作用させて開閉器７２を動作させる
開閉器動作手段６０とを具備する。開閉器動作手段６０
は加熱部材２１を回転させる駆動力を開閉器７２に作用
させて開閉器７２を動作させるため、加熱部材２１が停
止又は異常低速回転した場合には、開閉器７２がＯＦＦ
に切り替えられるので、加熱部材２１が異常加熱される
ことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱源により加熱昇
温され、シート状の被加熱材と連続的に接触して被加熱
材を加熱昇温させるための加熱装置に関する。また、本
発明は、複写機、プリンター等に用いられる電子写真方
式、またはこれに類する方式にて記録用紙上にトナー像
を形成し、このトナー像を記録用紙上に加熱定着させる
ための画像定着装置および、これを用いた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機やプリンター等の画像形
成装置における画像定着装置（以下、単に「定着装置」
という）を例にして説明する。画像形成装置に用いる定
着装置は、電子写真又は静電記録等の画像形成プロセス
手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用い
て記録材上に形成した未定着のトナー画像を熱により記
録材面に永久固着させる装置である。

【０００３】これらの定着装置に最も良く用いられる方
式として、所定の定着温度に加熱され温調された加熱ロ
ーラとこれに対向して圧接される加圧ローラとで形成さ
れるニップ部に記録材を導入して挟持搬送させることで
未定着トナー画像を記録材面上に加熱定着させるローラ
定着方式がある。そしてこのローラ定着方式の加熱ロー
ラの熱源としてはハロゲンランプが多用されている。

【０００４】また近年、省電力化やウォームアップ時間
の短縮化の要求から、熱容量を低減するために加熱ロー
ラに代えて加熱ベルトを用いるベルト定着方式や、加熱
源として励磁コイルを用い加熱ベルト自体を電磁誘導に
より発熱させる誘導加熱方式も提案されている。

【０００５】図１２に電磁誘導により加熱される加熱ベ
ルトを用いた従来の誘導加熱定着装置の一例（特開２０
０１―２０３０７２号公報）を示す。

【０００６】図１２において、１は電磁誘導加熱により
加熱される加熱ベルトであり、円筒面を有するベルトガ
イド１０５の外周面上を摺動しながら回転可能にベルト
ガイド１０５に装着されている。３は加圧ローラであ
り、金属軸３０１とその外周に形成されたシリコーンゴ
ムよりなる弾性層３０２とから構成され、駆動源Ｍによ
り回転駆動される。加圧ローラ３は加熱ベルト１に圧接
されてニップ部Ｎを形成する。加熱ベルト１は加圧ロー
ラ３により回転駆動される。２０１は励磁コイル、２０
２はフェライトコアであり、励磁コイル２０１に供給さ
れる交番電流によりフェライトコア２０２内に交番磁束
Ｆが発生する。この交番磁束Ｆが加熱ベルト１内を通過
することにより、加熱ベルト１のうち、励磁コイル２０
１と近接する部分（加熱領域Ｈ）が電磁誘導加熱され、
発熱する。加熱ベルト１の温度調節は、ベルトガイド１
０５内に埋め込まれた温度センサー５にて、温度を検出
して行っている。４は、ベルトガイド１０５内に挿入さ
れ、ベルトガイド１０５及びフェライトコア２０２を保
持する保持部材である。ニップ部Ｎに未定着トナー画像
Ｔを担持させた記録材Ｐを導入して挟持搬送させること
で、未定着トナー画像Ｔを記録材Ｐ上に加熱定着させ
る。

【０００７】上記した電磁誘導加熱を利用した従来の加
熱定着装置では、省電力化やウォームアップ時間の短縮
のために、加熱ベルト１の熱容量を大幅に低減するとと
もに、加熱源である励磁コイル２０１が加熱ベルト１の
一部分に近接して設けられる。加熱ベルト１は、熱容量
が小さいため、加熱領域Ｈ内の部分の温度が極めて短時
間に上昇する。そして、加熱ベルト１が回転することに
より、加熱ベルト１の加熱昇温された部分が、加熱領域
Ｈから順次ニップ部Ｎへ向けて送り出され、一方、反対
側より、未加熱部分が加熱領域Ｈに送り込まれ、加熱ベ
ルト１が全周にわたり順次加熱されていく。励磁コイル
２０１で加熱昇温された加熱ベルト１の表面温度はニッ
プ部Ｎの付近に設置した温度センサー５より検出され
て、加熱ベルト１の温度調節が行なわれ、これによりニ
ップ部Ｎの温度が所定の温度に保たれる。温度センサー
５がニップ部Ｎの付近に設置されているのは、記録材Ｐ
の通過により変動しやすいニップ部Ｎの温度を所定の定
着温度に維持する必要があるからである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】加圧ローラ３に対する
スリップ等により加熱ベルト１の回転異常が生じ、加熱
ベルト１の回転が停止した場合、加熱ベルト１のうち加
熱領域Ｈ内にある部分が連続して加熱される。加熱ベル
ト１は熱容量が小さいため極めて短時間に異常高温にな
る。しかし、加熱ベルト１が停止しているため、加熱領
域Ｈと離れたニップ部Ｎ付近に設けられた温度センサー
５の近傍における加熱ベルト１の温度上昇は加熱領域Ｈ
における温度上昇に追随しない。従って、温度センサー
５を用いた加熱ベルト１の温度調節機能が正常に機能し
ない。このため、加熱ベルト１の加熱領域Ｈにある部分
が更に加熱され続け、異常な高温に達して劣化又は破損
するという問題があった。

【０００９】また、加熱ベルト１が停止に至らず、異常
に低速になった場合でも、加熱領域Ｈ内にある加熱ベル
ト１の部分が極めて短時間に異常高温になり、温度セン
サー５でこれが検出される前に、前記停止の場合と同様
に加熱ベルト１が劣化又は破損するという問題があっ
た。

【００１０】このような問題に対して、図１２の定着装
置では、加熱ベルト１の外周面に等間隔で配列した回転
速度検出用の検出マーク（図示していない）を形成し、
この検出マークを検出する光学センサー５Ｂを備える。
検出マークが光学センサー５Ｂを横切る時に発生する電
気信号を電子制御回路にて回転速度として検出し、回転
異常が検知された場合には励磁コイル２０１への電力供
給を回転速度に応じて制御（又は、電力供給を停止）す
る。上記の装置に限らず、光学センサーや磁気センサー
などを使用し、その信号を電子制御回路にて回転速度と
して検出することで、回転体の回転異常に対する各種の
保護装置を動作させることが一般に行なわれている。

【００１１】ところが、一般に電子制御回路は異常が発
生し易い。電子制御回路に異常が発生した場合には、加
熱ベルト１の停止又は異常低速時にも上述したように励
磁コイル２０１に電力が供給され続け、加熱ベルト１が
異常高温になり劣化又は破損してしまう。従って、安全
装置として、このような電子制御回路を用いた回転速度
検出装置のみでは充分でない。

【００１２】また、例えば温度調節装置の異常などによ
り加熱ベルト１が異常高温に加熱されることを防止する
ために、サーモスタットを併用することが考えられる。
一般にサーモスタットを設置するには広いスペースが必
要である。ところが、装置の小型化やウォームアップ時
間の短縮化のための加熱効率向上を優先させる結果、加
熱源を構成する励磁コイル２０１やフェライトコア２０
２の中又はその近傍にサーモスタットの設置スペースを
確保することは困難である。従って、一般にサーモスタ
ットは加熱源と異なる位置に設けられている。加熱ベル
ト１が停止又は異常低速回転になった場合、上述したよ
うに加熱領域Ｈ内にある加熱ベルト１の部分が連続して
加熱され、熱容量が小さいため極めて短時間に異常高温
に達する。しかし、加熱ベルト１が停止しているため、
加熱源と異なる位置に設けられたサーモスタットでは、
加熱ベルト１の温度上昇を正確に検出することができ
ず、加熱ベルト１が異常高温により劣化又は破損すると
いう問題があった。加熱ベルト１の回転異常時の安全対
策をサーモスタットを用いて行なおうとするには、サー
モスタットを加熱源の近傍（例えば励磁コイル２０１の
素線間）、好ましくは加熱ベルト１のうち加熱領域Ｈ内
の部分に対向して配置する必要が生じ、装置設計が困難
になったり、小型化やウォームアップ時間の短縮化が阻
害される。

【００１３】また、上記とは異なり、ハロゲンランプを
熱源として加熱ローラを加熱する定着装置において、ウ
ォームアップ時間の短縮化のために加熱ローラの熱容量
を極めて小さくすると、加熱ローラの昇温速度が早くな
る。このような装置において、異常過熱を防止するため
にサーモスタットを用いると、加熱ローラが停止または
異常低速回転した場合、上記と同様にサーモスタットの
応答が加熱ローラの温度上昇に充分追随できず、加熱ロ
ーラが異常高温になり劣化又は破損するというという問
題があった。

【００１４】本発明は、上記の従来の問題を解決するた
めのものであり、何らかの要因で加熱ローラや加熱ベル
ト等の加熱部材が停止または異常に低速で回転した場合
に、加熱源への電力供給を確実に遮断し、加熱部材が異
常高温になり劣化又は破損することを防止できる加熱装
置を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明は、電子制御装置により加熱
部材の速度を検出して加熱源への電力供給を遮断する安
全装置を備えながら、該電子制御装置に異常が発生し安
全装置が動作しない場合でも、何らかの要因で加熱部材
が停止または異常に低速で回転したときには、加熱源へ
の電力供給を確実に遮断し、加熱部材が異常高温になり
劣化又は破損することを防止できる加熱装置を提供する
ことを目的とする。

【００１６】更に、本発明は上記の加熱装置を具備した
定着装置および画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、以下のように構成される。

【００１８】本発明の加熱装置は、加熱源により加熱さ
れ、回転しながら被加熱材を加熱する加熱部材と、前記
被加熱材が前記加熱部材に圧接されるニップ部を前記加
熱部材とともに形成する加圧部材と、前記加熱源への電
力投入をＯＮ，ＯＦＦする開閉器を備えた電力制御手段
と、前記加熱部材を回転させる駆動力を作用させて前記
開閉器を動作させる開閉器動作手段とを具備することを
特徴とする。

【００１９】かかる加熱装置によれば、加熱源への電力
投入をＯＮ，ＯＦＦする開閉器に加熱部材を回転させる
駆動力を作用させて、開閉器を動作させる構成であるた
め、何らかの要因で加熱部材の回転が停止又は異常に低
速になった場合、駆動力が減少し開閉器がＯＦＦに切り
替えられるので、同時に電子制御装置による安全装置が
故障していても、加熱源への電力供給が確実に遮断され
る。これにより、加熱部材が局部的に異常高温になり劣
化又は破損するのを確実に防止できる。

【００２０】上記において、前記開閉器動作手段は前記
加熱部材の回転駆動力を利用して前記開閉器を動作させ
ることが好ましい。

【００２１】これにより、加熱部材の駆動源から加熱部
材までの動力伝達系の途中で、ギヤの破損などの異常が
あって加熱部材の回転が停止した場合でも、加熱源への
電力供給が確実に遮断できる。

【００２２】また、前記加熱部材の回転駆動源が前記加
圧部材であっても良い。即ち、加熱部材に回転駆動源を
結合して駆動するのではなく、加圧部材に回転駆動源を
結合して、加熱部材はニップ部における摩擦力を利用し
て加圧部材によって回転駆動される構成であっても良
い。このような構成では、加圧部材と加熱部材との間に
スリップが発生して、加熱部材の回転が停止又は異常低
下するというトラブルが発生する可能性がある。本発明
では、加熱部材を回転させる駆動力を利用して開閉器を
ＯＮ，ＯＦＦするので、加圧部材と加熱部材との間にス
リップが発生して加熱部材が回転異常を起こした場合で
あっても、加熱部材を加熱するための加熱源への電力供
給を確実に遮断できる。また、これにより、加熱部材の
回転駆動系の設計の自由度が向上する。

【００２３】また、前記開閉器動作手段は前記加熱部材
が所定の回転速度以上のときに前記開閉器をＯＮとし、
それ未満のときにＯＦＦとすることが好ましい。

【００２４】加熱部材の回転が停止又は異常に低速回転
になった場合に加熱を停止させることができるので、加
熱部材が局部加熱され、異常高温になることを防止する
ことができる。

【００２５】また、前記開閉器動作手段が前記加熱部材
の回転速度に依存した力を取り出す動力取り出し機構を
備え、前記動力取り出し機構により取り出された力によ
り前記開閉器が動作することが好ましい。

【００２６】開閉器動作手段に備えられた動力取り出し
機構が、加熱部材の回転速度に依存した力を取り出すの
で、加熱部材が回転しているか、又は停止しているか、
のみならず、正常な回転か、又は異常加熱が発生するほ
どの低速回転かの違いをも検知して開閉器を動作させ
る。従って、加熱部材が停止時のみでなく、低速回転時
にも開閉器をＯＦＦにし電力供給を遮断することができ
る。

【００２７】また、前記動力取り出し機構が粘性体の粘
性抵抗を利用した機能であっても良い。

【００２８】即ち、開閉器動作手段に備えられた動力取
り出し機構が粘性体の粘性抵抗を利用して回転速度に依
存した力を取り出し、開閉器がＯＮ，ＯＦＦされる。こ
れにより、極めて簡単な構成で、安価に回転速度に依存
した力を取り出せる。

【００２９】あるいは、前記動力取り出し機構が遠心力
を利用した機構であっても良い。

【００３０】即ち、開閉器動作手段に備えられた動力取
り出し機構が遠心力を利用して回転速度に依存した力を
取り出し、開閉器がＯＮ，ＯＦＦされる。これにより、
加熱部材の回転中に加熱部材の駆動源に負荷をかけるこ
となく回転速度に依存した力を取り出せる。

【００３１】あるいは、前記動力取り出し機構が発電ブ
レーキ力を利用した機構であっても良い。

【００３２】即ち、開閉器動作手段に備えられた動力取
り出し機構が発電ブレーキ力を利用して回転速度に依存
した力を取り出し、開閉器がＯＮ，ＯＦＦされる。これ
により回転速度に依存した比較的大きな力を取り出せ
る。

【００３３】また、前記加熱部材が電磁誘導により発熱
する発熱部を有し、前記加熱源が前記発熱部を誘導加熱
する励磁コイルを含む励磁手段を有し、前記開閉器は前
記励磁コイルへ供給する電力をＯＮ，ＯＦＦすることが
好ましい。

【００３４】加熱部材が電磁誘導により発熱する発熱部
を有するので、発熱部の熱容量を小さくすることが容易
になり、ウォームアップ時間を短縮化できる。また、開
閉器が発熱部を誘導加熱する励磁コイルへ供給される電
力をＯＮ，ＯＦＦするので、加熱部材の回転が停止又は
異常に低速になった場合に、瞬時に電力供給を遮断する
ことができ、加熱部材が異常に高温になるのを未然に防
止できる。

【００３５】また、前記加熱部材が電磁誘導により発熱
する発熱部を有し、前記加熱源が前記発熱部を誘導加熱
する励磁コイルを含む励磁手段を有し、前記開閉器が前
記励磁コイルへ供給する電力を制御する制御素子に対す
る制御信号を直接又は間接的にＯＮ又はＯＦＦする接点
スイッチであることが好ましい。

【００３６】加熱源の励磁コイルへの電力の供給又は停
止は、該電力を制御する制御素子に供給される制御信号
をＯＮ，ＯＦＦすることにより行なうことができる。励
磁コイルに供給される電力を開閉器で直接ＯＮ，ＯＦＦ
する場合は大容量の開閉器が必要となり、かつ、大なる
動作力が必要である。しかしながら、制御素子ドライブ
回路の電源をＯＮ，ＯＦＦしたり、制御素子に入力され
る制御信号をＯＮ，ＯＦＦしたりするために開閉器を使
用する場合は、該開閉器としては小容量でよく、その動
作力も小さなものとなる。従って、小容量の安価な開閉
器が使用できるようになり、また、動作力の低減により
加熱部材の駆動源の負荷トルクも低減することができ
る。

【００３７】また、更に、前記加熱部材の異常高温時に
前記励磁コイルへの電力供給を遮断するサーモスタット
を具備し、前記サーモスタットは、前記発熱部のうち、
前記励磁コイルにより誘導加熱される領域以外の領域に
対向させて設置されていても良い。

【００３８】加熱部材が正常な回転速度で回転中に、温
度調節装置の異常などで加熱部材の構成要素である発熱
部が異常昇温した場合には、加熱部材が回転しているの
で発熱部は加熱源から均一に加熱され、加熱部材の外周
の温度がほぼ均一化されるので、励磁コイルにより誘導
加熱される領域以外の領域に対向させて設置したサーモ
スタットでも加熱部材の異常昇温を検出でき、励磁コイ
ルの電力供給を遮断し、発熱部材の破損を防止すること
ができる。したがって、上記の好ましい構成によって加
熱部材が正常な回転速度で回転中に起きた異常過熱に対
して加熱部材を確実に保護できる。しかも、サーモスタ
ットの設置位置を、発熱部のうち誘導加熱される領域に
一致させる必要が無いため、サーモスタットの配置の自
由度が向上し、装置構成が容易になる。

【００３９】次に、本発明の画像定着装置は、上記の本
発明の加熱装置を備えた画像定着装置であって、前記被
加熱材がその表面にトナー像が形成された記録用紙であ
り、前記ニップ部を通過することによって前記トナー像
が前記記録用紙表面に定着されることを特徴とする。

【００４０】これにより、加熱部材が異常昇温により劣
化又は破損するなどのトラブルが確実に防止された画像
定着装置を実現することができる。

【００４１】また、本発明の画像形成装置は、上記画像
定着装置を備えることを特徴とする。

【００４２】これにより、加熱装置の加熱部材が異常昇
温により劣化又は破損するなどのトラブルが確実に防止
された画像定着装置を用いた画像形成装置を実現するこ
とができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】図９は本発明の加熱装置を定着装
置として用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した
断面図である。以下にこの装置の構成と動作を説明す
る。

【００４４】１は電子写真感光体（以下「感光ドラム」
という）である。感光ドラム１は矢印の方向に所定の周
速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器２により
所定の電位に一様に帯電される。

【００４５】３はレーザビームスキャナであり、図示し
ない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入
力される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ビームを出力する。上記のように
一様に帯電された感光ドラム１の表面が、このレーザビ
ームで選択的に走査露光されることにより、感光ドラム
１の面上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

【００４６】次いでこの静電潜像は回転駆動される現像
ローラ４ａを有する現像器４により帯電した粉体トナー
を供給されてトナー像として顕像化される。

【００４７】一方、給紙部１０からは記録材１１が一枚
ずつ給送される。記録材１１は、レジストローラ対１
２、１３を経て、感光ドラム１とこれに当接させた転写
ローラ１４とからなる転写部へ、感光体ドラム１の回転
と同期した適切なタイミングで送られる。転写バイアス
電圧が印加された転写ローラ１４の作用によって、感光
ドラム１上のトナー像は記録材１１に順次転写される。
転写部を通った記録材１１は感光ドラム１から分離さ
れ、定着装置１５へ導入され、転写トナー像の定着が行
われる。定着されて像が固定された記録材１１は排紙ト
レイ１６へ出力される。

【００４８】記録材１１の分離後、クリーニング装置１
７で転写残りトナー等の感光ドラム面上の残留物が除去
されて感光ドラム１の面は清浄にされ、繰り返し次の作
像に供される。

【００４９】次に、上記の画像形成装置における本発明
の定着装置１５及びこれに用いられる加熱装置の実施の
形態を詳細に説明する。

【００５０】（実施の形態１）図１は上記の画像形成装
置に用いられる本発明の第１の実施の形態に係る定着装
置の断面図である。図２は図１のII−II線での矢視断面
図である。図３は図１の定着装置に用いられる開閉器動
作手段及び開閉器を示した断面図である。図４，図５は
図３の矢印Ａの方向から開閉器を見た図である。図６及
び図７はは本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の
電力制御回路図である。図８は図３に用いられる動力取
り出し機構の回転速度と伝達トルクとの関係を示した特
性図である。以下、図１〜図８を参照して本発明の加熱
装置を用いた定着装置を説明する。

【００５１】本実施の形態の定着装置は、ウォームアッ
プ時間の短縮化を図った誘導加熱方式による加熱装置を
用いた定着装置である。図１及び図２において、２１は
加熱ローラ（加熱部材）であり、表面側から順に、薄肉
の導電材よりなり電磁誘導によって発熱する発熱層（発
熱部）２２、断熱性の良好な弾性層２３、及び回転軸と
なる芯材２４より構成されている。本実施の形態では、
ウォームアップ時間を短縮するという目的を達成するた
めに、表層の発熱層２２の熱容量を極力小さく設定して
いる。

【００５２】加熱ローラ２１は、その最下層にある芯材
２４の両端において軸受２８、２８’により側板２９、
２９’に回転可能に支持されている。図示しない装置本
体の駆動手段によって駆動軸５０が回転駆動され、駆動
軸５０に固定されたギヤ５１及び芯材２４に固定された
ギヤ５２を順に介して駆動力が伝達されて、加熱ローラ
２１が回転駆動される。

【００５３】加熱ローラ２１を加熱する加熱源３０は、
発熱層２２を誘導加熱する励磁手段を含む。３６は励磁
手段を構成する励磁コイルであり、表面を絶縁した銅線
からなる細い線材を束ねた線束を巻回して形成されてい
る。励磁コイル３６の線束は、加熱ローラ２１の両端部
に対向する部分では図１に示すように加熱ローラ２１の
周方向に沿って配置され、加熱ローラ２１の両端部を除
く部分では図２に示すように加熱ローラ２１の回転中心
軸と平行な方向に配置される。このようにして、励磁コ
イル３６の線束は、加熱ローラ２１の円筒面を覆うよう
に、加熱ローラ２１の回転中心軸を中心軸とする仮想の
円筒面上に配置されている。３６ａは励磁コイルの巻回
中心軸であり、励磁コイルの３６の線束は巻回中心軸３
６ａに対して略対称形状に巻回されている。このような
励磁コイル３６は加熱ローラ２１の外周円筒面と離間し
て対向している。

【００５４】３７は励磁コイル３６とともに励磁手段を
構成する背面コアであり、励磁コイル３６の卷回中心軸
３６ａを通り、加熱ローラ２１の回転中心軸と平行に配
置された棒状の中心コア３８と、励磁コイル３６に対し
て加熱ローラ２１とは反対側に配置された略Ｕ字状のＵ
字コア３９とからなる。中心コア３８とＵ字コア３９と
は磁気的に接続されている。図２に示すように、Ｕ字コ
ア３９は、加熱ローラ２１の回転中心軸と励磁コイル３
６の卷回中心軸３６ａとを含む面に対して略対称な、Ｕ
字状である。このようなＵ字コア３９は、図１に示すよ
うに、加熱ローラ２１の回転中心軸方向に離間して複数
個配置されている。Ｕ字コア３９は、励磁コイル３６か
らの外部に漏れる磁束を捕捉する。背面コア３７の材料
としては、フェライトやパーマロイ等の高透磁率で固有
抵抗の高い材料が望ましいが、透磁率が多少低くても磁
性材であれば用いることができる。

【００５５】４０は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテル
ケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など
の耐熱温度の高い樹脂からなる断熱部材である。

【００５６】図１において、加圧ローラ（加圧部材）３
１は金属軸３２の表面にシリコーンゴムよりなる弾性層
３３を被覆してあり、加熱ローラ２１に対して圧接され
てニップ部３４を形成している。加圧ローラ３１はこの
状態で金属軸３２の両端の従動軸受３５，３５’により
回転可能に支持されている。加圧ローラ３１の弾性層３
３の材質はシリコーンゴムの他にフッ素ゴム、フッ素樹
脂等の耐熱性樹脂やゴムで構成しても良い。また、加圧
ローラ３１の表面には耐摩耗性や離型性を高めるため
に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂あるいはゴムを
単独あるいは混合で被覆してもよい。熱の放散を防ぐた
め、加圧ローラ３１は熱伝導性の小さい材料で構成され
ることが望ましい。

【００５７】図２で４１は、加熱ローラ２１の表面に接
触摺動し、ニップ部３４直前の加熱ローラ２１の表面の
温度を検知する温度検知センサである。

【００５８】以上の構成で加熱ローラ２１と加圧ローラ
３１とを回転させながら電源回路９０により励磁コイル
３６に２０〜５０ｋHzの高周波電流を流す。これによっ
て交番磁束が、励磁コイル３６を取り巻く中心コア３
８、Ｕ字コア３９、および加熱ローラ２１の発熱層２２
のうち励磁コイル３６と対向する部分を経由して流れ
る。この交番磁束により、発熱層２２のうち励磁コイル
３６と対向する部分内に渦電流が発生して、当該部分の
表面温度が急速に上昇を始める。図２において、Ｈは発
熱層２２のうち励磁コイル３６により渦電流が発生して
誘導加熱される領域を示しており、以下、この領域を加
熱領域という。

【００５９】加熱ローラ２１が回転するに従って、発熱
層の２２のうち加熱領域Ｈを通過することで昇温された
部分がニップ部３４に移動する。一方、未定着のトナー
像を担持した記録材（被加熱材）１１がニップ部３４に
挿入される。記録材１１がニップ部３４を通過する際
に、トナー像と記録材１１とは順次加熱されてトナー像
が記録材１１上に定着される。記録材１１を加熱するこ
とで降温した発熱層２２の部分は加熱領域Ｈに移動して
再度加熱される。

【００６０】加熱ローラ２１の表面温度は温度検知セン
サ４１で検知され、図示しない制御回路にフィードバッ
クされる。動作時はこれにより電源回路９０の励磁電力
を調節することによって、加熱ローラ２１のニップ部３
４直前の表面温度が適温にコントロールされる。

【００６１】図１において６０は開閉器動作手段であ
り、この詳細を図３に示す。図３において、軸受６２，
６３により回転可能に支持された入力軸６１に入力ギヤ
５３が固着され、入力ギヤ５３は加熱ローラの芯材２４
の端部に固着されたギヤ５２と噛み合っている。粘性体
を備えた動力取り出し機構６４は入力側回転体６５を備
え、入力軸６１と入力側回転体６５とが連結されてい
る。動力取り出し機構６４は、更に入力側回転体６５と
任意の隙間を備えて対向する出力側回転体６６と、入力
側回転体６５と出力側回転体６６との間の隙間に充填さ
れた粘性体６７とを備える。出力側回転体６６には出力
軸７０が連結され、出力軸７０に開閉器動作板７１が固
着されている。そして、開閉器７２は、その開閉器動作
釦７３が開閉器動作板７１に対向するように備えられて
いる。

【００６２】開閉器７２は、図６に示すように、電源回
路９０から加熱源３０へ電力を供給する回路上に設けら
れ、加熱源３０への電力供給を開閉（ＯＮ，ＯＦＦ）す
る。図６において９７は電源回路９０に電力供給する電
源である。

【００６３】加熱ローラ２１を回転させる駆動力が、加
熱ローラ２１の芯材２４の端部に装着されたギヤ５２を
介して入力ギヤ５３に伝達され、入力軸６１が回転す
る。その結果、入力側回転体６５が回転し、この回転は
粘性体６７の粘性抵抗により出力側回転体６６に伝達さ
れる。出力側回転体６６に伝達される回転駆動力（回転
トルク）は、粘性体の性質により、図８に示すように、
入力側回転体６５の回転速度の増減に応じて増減をす
る。

【００６４】入力軸６１が回転して出力軸７０に伝達さ
れた回転駆動力により、開閉器動作板７１が開閉器動作
釦７３を押圧する。

【００６５】入力軸６１の回転速度が所定の速度（加熱
源３０に電力を供給しても良い速度）以上に達すると、
開閉器動作板７１の開閉器動作釦７３に対する押圧力
が、開閉器動作釦７３の反力より大となり、図４に示す
ように開閉器動作釦７３が押し込まれ、回路がＯＦＦか
らＯＮへ切り替えられ、加熱源３０に電力が供給され、
加熱源３０により加熱ローラ２１が加熱される。

【００６６】一方、入力軸６１の回転速度が所定の速度
（加熱源３０に電力を供給するのが適当でない速度）未
満になると、開閉器動作板７１の開閉器動作釦７３に対
する押圧力が、開閉器動作釦７３の反力より小となり、
図５に示すように開閉器動作釦７３が元に戻り、回路が
ＯＮからＯＦＦへ切り替えられ、加熱源３０への電力供
給が遮断され、加熱源３０の加熱が停止する。

【００６７】このように開閉器動作手段６０は、回転速
度に依存した力を粘性体６７の粘性抵抗を利用して取り
出して開閉器７２を動作させており、極めて簡単な構成
で、安価な機構を実現している。

【００６８】なお、開閉器動作釦７３の反力は、開閉器
７２本体が有する反力の他に、開閉器７２の外部にばね
等の弾性部材を設け、開閉器動作板７１を押すか又は引
っ張るかして、その大きさを調整してもよい。

【００６９】また、加熱ローラ２１の回転駆動力を開閉
動作手段６０へ伝達する方法として、加熱ローラ２１の
端部に固着されたギヤ５２へ開閉動作手段６０の入力ギ
ヤ５３を噛み合わせて伝達する代わりに、加熱ローラ２
１の芯材２４に開閉動作手段６０の入力軸６１を直結し
てもよい。また、芯材２４と入力軸６１を一体化しても
よい。

【００７０】以上に述べた実施の形態１の構成によれ
ば、加熱ローラ２１の回転速度の増減に応じて開閉器動
作手段６０が開閉器７２を動作させ、加熱ローラ２１を
加熱する加熱源３０への電力供給がＯＮ，ＯＦＦされ
る。即ち、開閉器動作手段６０は、加熱ローラ２１が所
定の回転速度以上のときは開閉器７２をＯＮに動作させ
て電力を供給し、それ未満のときには開閉器７２をＯＦ
Ｆに動作させて電力を遮断する。従って、加熱ローラ２
１が停止または異常に低速回転になった場合に、加熱ロ
ーラ２１が局部的に加熱され異常高温になり劣化又は破
損することが防止出来る。

【００７１】上記の構成例では、図示していない装置本
体の駆動手段によって駆動軸５０が駆動され、これに固
定されたギヤ５１が回転し、これと噛み合うギヤ５２を
介して加熱ローラ２１は回転駆動される。そして、加熱
ローラ２１の回転力により、これと圧接された加圧ロー
ラ３１が従動回転する。しかしながら、本発明はこのよ
うな構成に限定されない。例えば、これとは逆の以下の
構成としても良い。即ち、加圧ローラ３１の金属軸３２
にギヤを設け、このギヤと駆動軸５０に固定されたギヤ
５１とを噛み合わせ、加圧ローラ３１を回転駆動する。
そして、加圧ローラ３１の回転力により、これと圧接さ
れた加熱ローラ２１が従動回転する構成であってもよ
い。この場合においても、開閉器動作手段６０の入力軸
６１は加熱ローラ２１の端部に固着されたギヤ５２を介
して回転駆動されるので、加圧ローラ３１と加熱ローラ
２１との間でスリップが発生し、加熱ローラ２１の回転
が停止または異常に低速回転になった場合でも、加熱ロ
ーラ２１の回転速度を確実に検出することができ、加熱
ローラ２１を加熱するための加熱源３０への電力供給を
確実に遮断できる。

【００７２】また、図６の電力制御回路において、開閉
器７２を、電源回路９０と加熱源３０との間に設ける代
わりに、電源９７と電源回路９０との間に設けても良
い。

【００７３】また、図６の電力制御回路では、加熱源３
０へ供給する電力を開閉器７２で直接ＯＮ，ＯＦＦする
ため、開閉器７２として容量が１５アンペア程度の大容
量なものが必要である。そして、大容量の開閉器は大な
る動作力が必要である（即ち、開閉器動作釦７３の反力
が大きくなる）。

【００７４】そこで、図７のような回路構成とすること
も出来る。電力制御素子９１は、電磁誘導加熱装置の制
御回路９５からの指令を受けたドライブ回路９２からの
制御信号９４に基づいて、加熱源３０への電力供給を制
御する。ここで、ドライブ回路９２への電源をＯＮ，Ｏ
ＦＦすることによって、制御信号９４を間接的にＯＮ，
ＯＦＦし、その結果、電力制御素子９１の動作をＯＮ，
ＯＦＦすることが可能である。このために、ドライブ回
路９２とドライブ回路９２用の電源回路９３との間に開
閉器７２を設けてもよい。こうすることにより、開閉器
７２として容量が０．１アンペア程度の小容量の開閉器
（例えば接点スイッチ）でよくなり、動作力も小さくな
る。あるいは、電力制御素子９１とドライブ回路９２と
の間に開閉器７２を設け、電力制御素子９１に対する制
御信号９４を直接ＯＮ，ＯＦＦしてもよい。これによ
り、開閉器として小容量で小動作荷重にて動作可能な安
価な開閉器（例えば接点スイッチ）を使用することが可
能になる。このように、電力制御素子９１に対する制御
信号９４を間接的に又は直接的にＯＮ又はＯＦＦするよ
うに開閉器７２を配置することにより、開閉器７２をＯ
Ｎ，ＯＦＦ動作させるために開閉器動作手段６０に入力
する駆動力を小さく抑えることができるようになり、加
熱ローラ２１の駆動源の負荷トルクを小さく抑えること
ができる。

【００７５】図２において、４２は加熱ローラ２１の外
周の温度を検知して、異常高温時には励磁コイル３６へ
の電力供給を遮断するサーモスタットである。本実施の
形態では、サーモスタット４２は、加熱ローラ２１の発
熱層２２のうち、励磁コイル３６により誘導加熱される
加熱領域Ｈ以外の領域に対向させて設置されている。サ
ーモスタット４２の機能は以下の通りである。加熱ロー
ラ２１が正常な回転速度で回転中のときは、発熱層２２
は周方向にほぼ均一に加熱され、発熱層２２の外周の温
度はほぼ均一化されている。このような場合において、
温度調節装置の異常などで加熱ローラ２１の発熱層２２
が異常昇温したとき、加熱領域Ｈ以外の領域にサーモス
タット４２を配置しても発熱層２２の異常昇温を検出で
き、励磁コイル３６の電力供給を遮断し、発熱層２２の
破損を防止することができる。このように、サーモスタ
ット４２は、加熱ローラ２１が正常な回転速度で回転中
に発生する異常過熱によるトラブルを未然に防止する。
本実施の形態では、上述のように、加熱源３０への電力
供給をＯＮ，ＯＦＦする開閉器７２を、開閉器動作手段
６０が加熱ローラ２１の回転駆動力を利用して動作させ
るので、加熱ローラ２１の回転停止又は異常低速回転に
基づく発熱層２２の異常昇温を検知して加熱源３０への
電力供給を遮断する機能をサーモスタット４２に負わせ
る必要がない。その結果、サーモスタット４２の設置位
置を加熱領域Ｈとは無関係に設定することが出来るの
で、設計の自由度が格段に向上する。また、装置の小型
化と起動時間の短縮化のために各構成部材を最適配置す
ることが可能になる。

【００７６】上記の構成例では、開閉器動作手段６０
は、粘性体６７を備えた動力取り出し機構６４により、
加熱ローラ２１の回転速度に応じた力を取り出して開閉
器７２を動作させているが、本発明はこのような構成に
限定されない。例えば、粘性体６７を備えた動力取り出
し機構６４の代わりに永久磁石を用いた電動機を用い、
その電機子巻き線を短絡し、発電ブレーキとして作用さ
せ、回転速度に依存した力を取り出してもよい。この場
合には回転速度に応じて比較的大きな力を取り出すこと
ができ、上記と同様に開閉器７２を動作させて、加熱ロ
ーラ２１を加熱する加熱源３０への電力供給を、加熱ロ
ーラ２１の回転速度に応じてＯＮ，ＯＦＦすることがで
きる。

【００７７】（実施の形態２）図１０及び図１１は、本
発明の第２の実施の形態に係る加熱装置に用いられる遠
心力を利用した動力取り出し機構を含む開閉器動作手段
及び開閉器を示した図である。図１０及び図１１では回
転軸８１の中心軸より上側を断面図、下側を正面図とし
て描いている。

【００７８】図１０及び図１１において、軸受８２，８
３により回転可能に支持された回転軸８１に入力ギヤ５
３が固着され、入力ギヤ５３は加熱ローラの芯材２４の
端部に固着されたギヤ５２と噛み合っている。回転軸８
１に略Ｕ字状のフレーム８４が固着されている。フレー
ム８４の両端部には、略Ｌ字状の可動腕８６が、その屈
曲部をピン８７により回動可能な状態で取り付けられて
いる。可動腕８６の一方の端部には重り８５が取り付け
られている。重り８５には引張りばね８８が取り付けら
れており、引張りばね８８の引張り張力により重り８５
は回転軸８１の側への付勢力を付与されている。回転軸
８１の端部のスライド部９０に開閉器動作体８９が、回
転軸８１の回転軸方向に移動可能に取り付けられてい
る。この開閉器動作体８９に可動腕８６の他方の端部が
連結されている。開閉器７２は、その開閉器動作釦７３
が開閉器動作体８９に対向するように備えられている。

【００７９】図１０は回転軸８１の回転速度が加熱源へ
電力を供給して良い速度以上の状態を示す。図１１は回
転軸８１の回転速度が加熱源への電力供給を遮断すべき
速度以下の状態を示す。

【００８０】最初に、加熱ローラ２１の回転速度が所定
の速度（加熱源３０に電力を供給しても良い速度）以上
に達した場合の動作を図１０を用いて説明する。加熱ロ
ーラ２１を回転させる駆動力が、加熱ローラの芯材２４
の端部に装着されたギヤ５２を介して入力ギヤ５３に伝
達され、回転軸８１が回転する。回転軸８１と共に重り
８５が回転し、回転速度の２乗に比例した遠心力が重り
８５に発生する。この遠心力が引張りばね８８の張力よ
り大になると、重り８５が遠心力により外側へ移動す
る。それに伴い、可動腕８６がピン８７を支点として回
動し、開閉器動作体８９が開閉器７２から離れる方向に
移動し、その結果、開閉器動作体８９と開閉器動作釦７
３とが離間する。これにより、開閉器動作釦７３への押
圧力が解除され、開閉器動作釦７３が戻り、回路がＯＦ
ＦからＯＮへ切り替えられ加熱源３０に電力が供給され
る。

【００８１】次に、加熱ローラ２１の回転速度が所定の
速度（加熱源３０に電力を供給するのが適当でない速
度）未満になった場合の動作を図１１を用いて説明す
る。回転軸８１の回転速度が低下して重り８５に発生す
る遠心力が引張りばね８８の張力より小になると、引張
りばね８８の張力により重り８５が回転軸８１の側へ移
動する。それに伴い、可動腕８６がピン８７を支点とし
て回動し、開閉器動作体８９が開閉器７２側へ移動し、
開閉器動作体８９が開閉器動作釦７３を押圧する。これ
により、開閉器動作釦７３が押し込まれ、回路がＯＮか
らＯＦＦへ切り替えられ加熱源３０への電力の供給が遮
断される。

【００８２】重り８５の重さや回転半径、引張りばね８
８の張力は、開閉器７２がＯＮ，ＯＦＦ動作するときの
回転軸８１（即ち、加熱ローラ２１）の回転速度を考慮
して設定される。

【００８３】このように、本実施の形態でも、実施の形
態１の場合と同様に、加熱ローラ２１が所定の回転速度
以上のときは開閉器７２をＯＮとして電力を供給し、そ
れ未満のときには開閉器７２をＯＦＦとして電力を遮断
する。従って、加熱ローラ２１が停止または異常に低速
回転になった場合に、加熱ローラが局部的に加熱され異
常高温になり劣化又は破損することが防止出来る。

【００８４】また、実施の形態１で説明した粘性体６７
を備えた動力取り出し機構６４により開閉器７２を動作
させる場合は、開閉器７２がＯＮ動作中に加熱ローラ２
１の回転駆動力の一部が開閉器動作手段６０によって常
に消費されるのに対し、本実施の形態では、開閉器７２
の動作に遠心力とばね張力を使用しているため、開閉器
７２がＯＮ動作中に加熱ローラ２１の回転駆動力はほと
んど開閉器動作手段６０に消費されない。従って、開閉
器動作手段６０のための負荷トルクが発生せず、その結
果、加熱ローラ２１の駆動源の負荷トルクを増やさなく
て済むため、効率の良い加熱装置を実現できる。

【００８５】上記の説明では、加熱部材として加熱ロー
ラを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定され
ず、加熱ベルトなど他の加熱部材を用いることが可能で
ある。

【００８６】また、加熱源として電磁誘導加熱方式を用
いた例を説明したが、本発明はこれに限定されず、ハロ
ゲンランプなど他の加熱方式を用いた加熱源であっても
良い。

【００８７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、何らか
の要因で加熱部材の回転が停止又は異常に低速になった
場合、同時に電子制御装置による安全装置が故障してい
ても、加熱源への電力供給が確実に遮断される。これに
より、加熱部材が局部的に異常高温になり劣化又は破損
するのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る画像定着装
置の断面図である。

【図２】 図１のII−II線での矢視断面図である。

【図３】 図１の画像定着装置に用いられる開閉動作手
段及び開閉器を示した断面図。

【図４】 加熱ローラが所定の回転速度以上のときに、
図３の矢印Ａ方向から開閉器を見た図。

【図５】 加熱ローラが所定の回転速度未満のときに、
図３の矢印Ａ方向から開閉器を見た図。

【図６】 本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の
電力制御回路図。

【図７】 本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の
別の電力制御回路図。

【図８】 本発明の第１の実施の形態に係る動力取り出
し機構の回転速度と伝達トルクとの関係を示した特性
図。

【図９】 本発明の画像形成装置の一実施形態を示した
断面図。

【図１０】 加熱ローラが所定の回転速度以上のとき
の、本発明の第２の実施の形態に係る開閉動作手段及び
開閉器を示した片断面図。

【図１１】 加熱ローラが所定の回転速度未満のとき
の、本発明の第２の実施の形態に係る開閉動作手段及び
開閉器を示した片断面図。

【図１２】 従来の誘導加熱定着装置の断面図。

【符号の説明】

２１ 加熱ローラ（加熱部材） ２２ 発熱層（発熱部） ３０ 加熱源 ３６ 励磁コイル ３１ 加圧ローラ（加圧部材） ３４ ニップ部 ５０ 駆動軸 ５３ 入力ギヤ ６０ 開閉器動作手段 ６１ 入力軸 ６４ 粘性体を備えた動力取り出し機構 ７０ 出力軸 ７１ 開閉器動作板 ７２ 開閉器 ７３ 開閉器動作釦

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA42 BA25 BA34 BB18 BB22 BE06 CA06 CA07 CA13 CA26 CA34 CA45 3K059 AA08 AB19 AC33 AC47 AC54 AC62 AD17 AD25 CD18 CD73 CD77

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源により加熱され、回転しながら被
   加熱材を加熱する加熱部材と、 前記被加熱材が前記加熱部材に圧接されるニップ部を前
   記加熱部材とともに形成する加圧部材と、 前記加熱源への電力投入をＯＮ，ＯＦＦする開閉器を備
   えた電力制御手段と、 前記加熱部材を回転させる駆動力を作用させて前記開閉
   器を動作させる開閉器動作手段とを具備することを特徴
   とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記開閉器動作手段は前記加熱部材の回
   転駆動力を利用して前記開閉器を動作させることを特徴
   とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記加熱部材の回転駆動源が前記加圧部
   材であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記開閉器動作手段は前記加熱部材が所
   定の回転速度以上のときに前記開閉器をＯＮとし、それ
   未満のときにＯＦＦとすることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記開閉器動作手段が前記加熱部材の回
   転速度に依存した力を取り出す動力取り出し機構を備
   え、前記動力取り出し機構により取り出された力により
   前記開閉器が動作することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 前記動力取り出し機構が粘性体の粘性抵
   抗を利用した機構であることを特徴とする請求項５に記
   載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記動力取り出し機構が遠心力を利用し
   た機構であることを特徴とする請求項５に記載の加熱装
   置。
8. 【請求項８】 前記動力取り出し機構が発電ブレーキ力
   を利用した機構であることを特徴とする請求項５に記載
   の加熱装置。
9. 【請求項９】 前記加熱部材が電磁誘導により発熱する
   発熱部を有し、 前記加熱源が前記発熱部を誘導加熱する励磁コイルを含
   む励磁手段を有し、 前記開閉器は前記励磁コイルへ供給する電力をＯＮ，Ｏ
   ＦＦすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
   載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記加熱部材が電磁誘導により発熱す
    る発熱部を有し、 前記加熱源が前記発熱部を誘導加熱する励磁コイルを含
    む励磁手段を有し、 前記開閉器が前記励磁コイルへ供給する電力を制御する
    制御素子に対する制御信号を直接又は間接的にＯＮ又は
    ＯＦＦする接点スイッチであることを特徴とする請求項
    １〜８のいずれかに記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 更に、前記加熱部材の異常高温時に前
    記励磁コイルへの電力供給を遮断するサーモスタットを
    具備し、 前記サーモスタットは、前記発熱部のうち、前記励磁コ
    イルにより誘導加熱される領域以外の領域に対向させて
    設置されていることを特徴とする請求項９又は１０に記
    載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の加
    熱装置を備えた画像定着装置であって、 前記被加熱材がその表面にトナー像が形成された記録用
    紙であり、前記ニップ部を通過することによって前記ト
    ナー像が前記記録用紙表面に定着されることを特徴とす
    る画像定着装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の画像定着装置を備
    えることを特徴とする画像形成装置。