JP2006078933A - 異常温度上昇防止装置及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動する感温対象体に適切に当接するとともに、熱の散逸を最小限に止めて異常な温度上昇を正確に感知することができる異常温度上昇防止装置及びこれを適用したトナー像の定着装置を提供する。
【解決手段】 ヒューズエレメントの両端にそれぞれ給電のためのリード端子２４ａ，２４ｂを接続し、これを絶縁性の円筒部材２５とその両端部を密閉する絶縁封止材２７とからなる絶縁ケース２８内に収容する。この絶縁ケースを先端部で支持する金属製バネ板２３ａ，２３ｂは、１対の短冊状の板材を並行に配列したものとし、先端部分には互いに対向する側に張り出した拡幅部２３ｃを設ける。リード端子は金属製バネ板の感温対象体２０側つまり定着ベルトと対向する側に接着する。また、拡幅部は、感温対象体と対向する側と反対側に所定の角度で折り曲げ、絶縁ケースの背後の曲面に当接し、感温対象体側に押し付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱装置により加熱される可動体に当接され、その表面温度が異常に上昇することを防止する異常温度上昇防止装置及び当該異常温度上昇防止装置を装備したトナー画像の定着装置に関する。

粉状のトナーを用いる画像形成装置において、未定着のトナー画像を定着する工程には、トナー像を担持した記録媒体を加熱部材と加圧部材との間に挟み込み、トナー像を加熱溶融して記録媒体に圧着する方法が広く採用されている。

上記加熱部材や加圧部材には、ロールやエンドレスベルト等の無端状の周面が周回移動する部材が用いられている。そして、加熱部材を加熱装置で加熱するとともに、その温度をサーミスタ等の温度センサによって検知し、加熱源への通電制御を行って加熱部材の表面がトナー像の定着に適した温度（例えば、１５０℃〜２００℃）となるように調整される。

上記加熱部材としては、ロール状の部材が一般に用いられているが、無端状のベルトを用い、これを誘導電流によって加熱する技術が例えば特許文献１に開示されている。
このような電磁誘導加熱を行うときには、加熱ベルトが導電性層を有するものとし、変動磁界を発生させる励磁コイルを導電性層に近接配置する。変動磁界によって導電性層に誘導電流が生じ、導電性層の抵抗によって発熱させるものである。

このような電磁誘導加熱によれば、被加熱部材である定着ベルトを直接加熱することができるとともに、高温となる範囲が極めて限られ、定着ベルトを短時間で所定の温度まで加熱することができる。
ただし、加熱が急速に行われるため、紙つまり等によって定着ベルトの駆動に障害が発生したときや、温度制御のトラブルで熱暴走が生じたときには、短い時間で定着ベルトの過加熱が進み、定着ベルトを損傷してしまうことがある。

上記のような定着ベルトの過加熱を防止するために、異常温度上昇防止装置が設けられるのが一般的である。この異常温度上昇防止装置は、安全装置として設けられるものであり、定着ベルトの表面温度が異常温度に達したことを感知した時に、電源回路から加熱装置への給電を遮断するもので、例えば温度ヒューズを用いたものがある。

温度ヒューズ等の通電を遮断する部材は、周回移動する定着ベルトの内面又は外面に接触させ、摺動するように支持される。その支持構造としては、接触式の温度センサと同様に、板状の弾性部材の先端に感温部分すなわち温度ヒューズ等を内蔵する部分を支持し、弾性部材の反発力で定着ベルトに押しつけるものが一般的である。このとき、感温部分を支持する構造は、他の部材等への熱の伝導ができるだけ少なくなるようにする必要がある。熱の伝導量が大きいと、温度ヒューズ等の温度上昇が遅れ、正確に機能しなくなるおそれが生じる。

特許文献２には、感熱素子を板状の弾性部材すなわち金属板で支持するものとし、感熱素子に接続した２つのリード部で、二つの金属板の間に架け渡すように支持する構造が記載されている。この構造では、金属板と感熱素子とはリード部のみで接続され、感熱素子から金属板への熱伝導を最小限にとどめることができる。

特開平１０−２５４２６３号公報 特開２０００−３２３３０８号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載されている構造を、通電経路を遮断して給電を止める異常温度上昇防止装置に適用すると次のような問題点が生じる。
温度ヒューズ等を用いた異常温度上昇防止装置は、サーミスタ等の温度センサより感温部分の寸法が大きくなり、正確に異常温度を感知するためには、感温部分が適切に定着ベルトに接触していなければならない。このため、感温部分の接触圧はサーミスタ等の温度センサより大きく設定する必要がある。特に定着ベルトは柔軟な部材であるため、周方向に移動するだけでなく、面と直角方向にも振れが生じる。このような定着ベルトに追従し、常に接触した状態を維持するように、充分な接触圧を確保しなければならない。

ところが、特許文献２に記載の構造では、感温部分をリード線で支持しており、充分な強度と剛性を備えるものではない。一般的にリード線（給電部材）は、主成分が銅等の材料からなり、直径は０．５ｍｍ程度以下と細いため、変形や破断が生じ易くなる。また、剛性や強度を向上させるためにリード線を太くすると、熱の伝導量が多くなり、正確な異常温度の検知ができなくなる。さらに、リード線の剛性が大きくなることによって感温部分の一部のみが定着ベルトに当接し、いわゆる片当たり状態となって広い範囲で密着せず、正常な機能が阻害されることがある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、移動する感温対象体に適切に当接するとともに、熱の散逸を最小限に止めて異常な上昇温度を正確に感知することができる異常温度上昇防止装置及び異常温度上昇防止装置を加熱部材に対して装備したトナー画像の定着装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、所定の温度で電気的接続を遮断する通電遮断部材と、この通電遮断部材の両端部にそれぞれ一端が接続される一対の給電部材と、この通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースと、給電部材の他端が接続され、通電遮断部材及び絶縁ケースを支持するとともに、絶縁ケースが移動する感温対象体に当接するように支持された一対の保持部材と、を有し、この保持部材が絶縁ケースの感温対象体との当接面の背面側で、二つの位置にそれぞれ接触し、絶縁ケースを感温対象体へ押し付ける力を付与するものである異常温度上昇防止装置を提供する。

上記構成において、一対の給電部材が通電遮断部材を介して接続され、この通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースが、保持部材によって感温対象体に圧接されているので、感温対象体の温度が異常に上昇したときには、通電遮断部材が一対の給電部材の接続を遮断する。したがって、これらの給電部材及び通電遮断部材を介する通電が停止され、これによって感温対象体の加熱を停止することができる。このとき、一対の保持部材は絶縁ケースを背面側の二つの位置にそれぞれ当接され、絶縁ケースを感温対象体に強く押し付けることができるので、絶縁ケースのいわゆる片当たりが防止され、正確に異常温度を検知することができる。また、一対の保持部材が二つに位置で絶縁ケースを押圧するので接触面積は少なくても安定した状態で押圧することができ、給電部材に大きな負荷が作用するのが回避される。これにより、接続部の信頼性が向上する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の異常温度上昇防止装置において、絶縁ケースと保持部材との接触部は、絶縁ケースの曲面と保持部材の平面と、絶縁ケースの曲面と保持部材の異なる曲率の曲面と、又は絶縁ケースの頂角部と保持部材の平面若しくは曲面とが接触するものとする。

上記のような形状で保持部材と絶縁ケースとが接することにより、いずれの態様も、二つの位置で接触したときの接触面積が小さくなり、絶縁ケースから保持部材への熱伝導を小さくすることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の異常温度上昇防止装置において、その効果的な形状を示したものである。請求項３に係る発明では、絶縁ケースは円筒状部材の両端部が連続した曲面で縮径された紡錘形に形成され、給電部材は上記紡錘形の絶縁ケースの両端部から突出し、保持部材は給電部材が接合されるとともに、前記円筒状部材の軸線に対して斜め方向に折り曲げられた先端部が絶縁ケースの端部の縮径された曲面に当接されていることを特徴とする異常温度上昇防止装置を提供する。

絶縁ケース及び保持部材等をこのような態様で構成した異常温度上昇防止装置では、保持部材が絶縁ケースを適切に感温対象体側に押し付けて適切な異常温度の検知が可能となる。また、保持部材と絶縁ケースとは、接触面積が極めて狭くなり、絶縁ケースから保持部材への熱伝導量が小さくなるので、感温対象体から絶縁ケースに伝導された熱は内蔵された通電遮断部材に伝達され、正確な異常温度検知が可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置において、絶縁ケースの感温対象体と接触する部分を、摩擦が小さくなる材料の薄膜で被覆するものである。
このように構成すれば、感温対象体が移動するものであっても、これに圧接された絶縁ケースが安定して摺擦され、絶縁ケースを支持する部分やリード端子の負荷が大きくなるのを防止することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置において、保持部材が導電性材料で形成され、その一部又は全部が、摩擦が小さくなる材料の薄膜で被覆されているものとする。
このような異常温度上昇防止装置では、絶縁ケースを前記感温対象体に押し付ける保持部材の一部が、移動する感温対象体に接触するようなことがあっても、保持部材は円滑に摺擦され、感温対象体の駆動の負荷を増大させたり、感温対象体が傷つくのを防止することができる。

請求項６に係る発明では、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置において、絶縁ケースの、前記感温対象体と接触する部分が窒化アルミニウム（ＡlＮ）で形成されているものとする。
窒化アルミニウムは熱伝導率が極めて高く（具体的には１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）、これを絶縁ケースの外周面に用いることで、通電遮断部材に速やかに熱が伝導される。これにより、通電遮断部材の応答が速くなり、感温対象体の異常な温度上昇を的確に感知することができる。

請求項７に係る発明は、周回移動する無端状の周面を備える定着回転体と、この定着回転体に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、定着回転体を加熱し、所定の定着温度範囲に制御する加熱装置とを有し、ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録媒体を挿通して加熱定着を行う定着装置であって、 定着回転体に当接され、定着回転体が所定の温度になったときに、加熱装置への通電を遮断する異常温度上昇防止装置を有し、 この異常温度上昇防止装置は、所定の温度で電気的接続を遮断する通電遮断部材と、この通電遮断部材の両端部にそれぞれ一端が接続される一対の給電部材と、通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースと、給電部材の他端が接続され、通電遮断部材及び絶縁ケースを支持するとともに絶縁ケースが定着回転体に当接するように支持された一対の保持部材と、を有しており、保持部材は、絶縁ケースの定着回転体との当接面の背面側で、二つの位置にそれぞれ接触し、絶縁ケースを定着回転体へ押し付ける力を付与するものである定着装置を提供するものである。

このような定着装置では、異常温度上昇防止装置が定着回転体に当接されているので、定着回転体の温度が異常に上昇したときに、加熱装置への通電が遮断され、定着回転体の過加熱が回避される。また、一対の保持部材により、通電遮断部材を内蔵する絶縁ケースが、周回移動する定着回転体に適切な接触圧で当接され、保持部材への熱伝導量は小さく抑えられるので、迅速かつ的確に温度の異常上昇を防止することができる。

以上説明したように、本発明に係る異常温度上昇防止装置では、通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースを感温対象体に大きな接触圧で当接させることができ、通電遮断部材及び絶縁ケースの支持部分を損傷することなく感温対象体の温度を的確に感知して、異常に温度が上昇したときに迅速に通電を遮断することができる。また、絶縁ケースから保持部材に伝導する熱量が低減され、通電遮断部材が迅速に応答するものとなる。

本発明に係る定着装置では、異常温度上昇防止装置の絶縁ケースを定着回転体に適切な接触圧で当接させることができるとともに、絶縁ケースから保持部材への熱伝導を少なくすることができ、定着回転体の異常な温度上昇を的確に検知することができる。また、通電遮断部材と接続された給電部材に大きな負荷が作用するのを回避することができるので、絶縁ケースを支持する部分を損傷することなく、安定した状態で支持することができる。

以下、本願発明に係る異常温度上昇防止装置及びこれを用いた定着装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である異常温度上昇防止装置の感温部を示す正面図及び平面図である。また、図２は同じ異常温度上昇防止装置の感温部の断面図である。

この異常温度上昇防止装置は、感温対象体２０に接触するように支持され、感温対象体２０の温度が所定の温度以上となったときに通電を遮断する感温部２１と、これを先端で支持する金属製バネ板２３（保持部材）と備えるものであり、上記金属製バネ板２３の後端部が固定支持され、この金属製バネ板２３の弾性反発力で感温部２１を感温対象体２０に圧接するようになっている。そして、感温対象体２０が過加熱されたときに、感温部２１を介する通電が遮断され、これにより感温対象体２０の加熱装置に供給されている電力供給を遮断する動作を行うものである。

上記感温部２１は、図２に示すように通電遮断部材であるヒューズエレメント２２と、この両端に接続される一対のリード端子２４ａ，２４ｂ（給電部材）と、上記ヒューズエレメント２２及びこのヒューズエレメント２２とリード端子２４，ａ，２４ｂとの接合部を覆う絶縁ケース２８で主要部が構成されており、絶縁ケース２８は、円筒状部材２５と、この円筒状部材２５を両端部で支持するとともに、リード端子２４ａ，２４ｂと円筒状部材２５との間を密閉する絶縁封止材２７とで構成されている。

上記ヒューズエレメント２２は、所定の温度で溶融する可溶合金型の温度ヒューズである。温度ヒューズは、具体的には、錫、鉛等の金属の合金が挙げられ、これらの組成及び組成割合により、溶融温度を制御することができる。画像形成装置における定着装置でトナー像を加熱するための定着ベルトを感温対象体とする場合には、溶融温度は１８０〜２２０℃程度の範囲に設定される。
このヒューズエレメント２２の外周面にはフラックス２６の被覆層が形成されている。フラックス２６は、ヒューズエレメント２２の溶融を促進するとともに、溶融したヒューズエレメント２２が瞬時に分断するのを促進する機能を有するものである。
なお、上記ヒューズエレメント２２以外の通電遮断部材としては、熱可塑性の樹脂の溶融によって通電を遮断するものを用いることもできる。例えば、熱可塑性樹脂によって弾性部材を拘束して電気的接点を導通状態又は非導通状態としておき、熱可塑性樹脂が溶融したときに弾性部材の拘束が解除され、その弾性反発力によって電気的接点を遮断状態又は導通状態とするものがある。

一対のリード端子２４ａ、２４ｂはヒューズエレメント２２に通電するための電極として機能するものであり、ヒューズエレメント２２の両端部にそれぞれ突き合わせるように接合されている。リード端子の材質は、導電性で機械的強度が大きいものが望ましく、例えば、銅やニッケル又はこれらを含む合金が多く使用される。本実施態様においては、銅に錫メッキをしたリード端子２４ａ、２４ｂを用いている。

絶縁ケース２８は、ヒューズエレメント２２を保護するものであり、その円筒状部材２５は、感温対象体２０に当接されるものであるため、耐熱性が求められるとともに熱伝導率の高いものが望ましい。このような材料として、窒化アルミニウム，アルミナセラミックス、耐熱性の合成樹脂等などを用いるのが望ましい。本実施態様では窒化アルミニウムを使用している。この材料は熱伝導率が極めて高く（１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）、円筒状部材２５の材料としてこれを用いることで、ヒューズエレメント２２へ速やかに熱が伝達され、通電遮断までの応答時間を短くすることができる。

絶縁封止材２７は、円筒状部材２５の両端の開口部を封止することが可能な絶縁体であって耐熱性を有するものが用いられる。本実施態様においてはエポキシ樹脂を使用している。この絶縁封止材２７は、円筒状部材２５の端縁と連続する曲面を有しており、円筒状部材２５の外径より徐々に縮径されて、リード端子２４ａ，２４ｂと円筒状部材２５との間を密閉するものとなっている。そして、絶縁ケース２８全体の外形を、両端が縮径された紡錘形としている。
なお、絶縁ケース２８の外形は、上記紡錘形に限られるものではなく、感温対象体２０の表面に対して摺動しやすい形状で、金属製バネ板２３との接触面積が小さくても安定した状態で保持できるものが望ましい。

絶縁ケース２８の外周面は、移動する感温対象体２０の表面に圧接されるため、接触面は、耐磨耗性、耐熱性を備えるとともに摺動性に優れた薄膜フィルム（図示しない）で被覆することが好ましい。薄膜フィルムの材質としては、目的に応じて選択が可能であるが、フッ素樹脂フィルムやポリイミドフィルムが好適な材料として挙げられる。本実施態様では、粘着性材料が塗布された厚さ５０μｍのポリイミドフィルムが、摺動性向上の目的で貼付されている。なお、上記薄膜フィルムは、絶縁ケース２８の外周面の全域に被覆してもよいが、接触面となり得る領域のみを被覆しても効果が得られる。

上記金属製バネ板２３ａ、２３ｂは、一対の短冊状に長い板材をほぼ平行に並設したものであり、感温部２１を保持する側の端部には、図１に示すように、互いに対向する方向に張り出した拡幅部２３ｃが形成されている。そして、張り出した部分が、感温対象体２１と反対側に所定の角度で折り曲げられ、傾斜した面が上記絶縁封止材２７の曲面に当接されている。紡錘形となった絶縁ケース２８の両端から突き出したリード端子２４ａ，２４ｂは、金属製バネ板２３ａ，２３ｂの感温対象体側に接着され、この金属製バネ板２３ａ，２３ｂを介して通電されるようになっている。

上記金属製バネ板２３ａ、２３ｂは、一般にバネ板として用いられる各種金属材料から選択され、具体的には、厚さが０．０７ｍｍから０．１５ｍｍ程度のステンレス、リン青銅、ニッケル等が使用される。本実施態様において金属製バネ板２３ａ、２３ｂは、厚さ１００μｍのステンレス板をエッチング加工することで形成している。

また、金属製バネ板２３ａ、２３ｂの、移動する感温対象体２０と接触しやすい部分及びその周辺は、耐磨耗性、摺動性、耐熱性等に優れた薄膜フィルムで被覆することが好ましい。また、感温対象体２０が導電性である場合には、感温対象体２０と金属製バネ板２３ａ、２３ｂとの絶縁性を図る目的で薄膜フィルムを被覆するのが望ましい。

なお、感温部２１の保持部材としての金属製バネ板２３ａ、２３ｂは、図１及び図２に示す形状に限定されるものではなく、絶縁封止材２７と接触する部分を、図３に示すように、絶縁封止材２７の曲面より小さな曲率の曲面としてもよい。このような形状にすることによって、安定した状態で絶縁ケース２８を保持し、感温対象体２０に圧接することができるとともに、金属製バネ板２３ａ，２３ｂと絶縁ケース２８との接触面積も小さい状態とすることができる。

また、金属製バネ板２３ａ、２３ｂすなわち保持部材は、感温部２０を保持する部分で一対に分割されていることが必須の構成であるが、反対側の端部つまり固定支持される端部付近では、電気的に短絡しないように絶縁等の手段を施すことを前提として、一体として構成されてもよい。

さらに、金属製バネ板に代えて、保持部材としてその他の材料、例えば各種エラストマーを使用することも可能である。ただし、その場合にはリード端子２４ａ、２４ｂへの通電のための構成、例えば別途に通電用導線等が必要となる。

以上に説明した異常温度上昇防止装置では、一方のリード端子２４ａからヒューズエレメント２２を介して他方のリード端子２４ｂに通電された状態で感温対象体２０に当接されていると、何らかの原因で感温対象体２０の温度が異常に上昇したときに、ヒューズエレメント２２の温度が上昇し、所定の温度で溶融して分断される。これにより、一対のリード端子２４ａ，２４ｂ間の通電が遮断される。そして、この通電停止によってリレー等を作動し、加熱を停止することによって感温対象体２０がさらに加熱されるのを防止する。

また、上記金属製バネ板２３ａ，２３ｂによって絶縁ケース２８が可動体である感温対象体２０に押し付けられているので、感温対象体２０の表面が移動して当接面と直角方向に振れがあっても適切に接触した状態が維持される。このとき、リード端子２４ａ，２４ｂに大きな力が作用することもなく、リード端子２４ａ，２４ｂが破断するのが防止される。さらに、金属製バネ板２３ａ，２３ｂと絶縁ケース２８との接触面積は小さく、金属製バネ板２３ａ，２３ｂに熱が伝導してヒューズエレメント２２の昇温が遅れることも回避される。

図４は、本願発明の他の実施形態である異常温度上昇防止装置の感温部及び金属製バネ板によって感温部を支持する部分の断面図である。
この異常温度上昇防止装置は、感温部３１が、絶縁性の基板３２と、この基板３２上の両端部に積層して形成された二つの電極３３ａ，３３ｂと、基板３２上に支持され、二つの電極３３ａ，３３ｂ間を連結するヒューズエレメント３４と、このヒューズエレメント３４に密着して被覆するフラックス３５と、上記ヒューズエレメント３４とは非接触でこれを覆うように取り付けられた絶縁キャップ３６とを有しており、この絶縁キャップ３６が感温対象体２０と接触するものとなっている。また、上記二つの電極３３ａ，３３ｂのそれぞれにはリード線３７ａ，３７ｂが接続されて両側に引き出されており、このリード線３７ａ，３７ｂは、二つの短冊状の金属製バネ板３８ａ，３８ｂに接着されている。これにより、金属製バネ板３８からこのリード線３７及び電極３３を介してヒューズエレメント３４に通電するようになっている。

金属製バネ板は、図１及び図２に示す異常温度上昇防止装置で用いられるものと同様に、並行に配置されたものであり、先端部には、互いに対向する側に張り出した拡幅部３８ｃを有している。この張り出した部分は、感温対象体２０と対向する側と反対方向に所定の角度で折り曲げられており、傾斜した面がヒューズエレメント３４を支持する絶縁性の基板３２の端縁における背面側の頂角部３２ａに押し当てられている。そして、金属バネ板３８ａ，３８ｂの弾性反発力が上記傾斜面から基板端縁の頂角部３２ａに伝えられ、感温部３１を感温対象体２０に押し付けることができるようになっている。

この異常温度上昇防止装置でも、感温部３１は感温対象体２０に密着するように、金属製バネ板３８ａ，３８ｂによって背面側から保持され押し付けられる。そして、感温対象体２０の表面が移動し、接触面と直角方向に変位が生じる場合にも金属バネ板３８ａ，３８ｂの変形によって追従し、密着した状態が維持される。また、リード線３７ａ，３７ｂに大きな機械的な負荷が作用することがなく、リード線３７の破談や損傷が防止される。さらに、金属製バネ板３８ａ，３８ｂと絶縁性の基板３２とは、傾斜面と頂角部とが接触しておりその接触面積は極めて小さく、熱の移動が少なくなっている。したがって、感温対象体２０からの熱が金属製バネ板３８ａ，３８ｂに伝達されて、ヒューズエレメント３４の応答が遅れることもない。

次に、図１及び図２に示す異常温度上昇防止装置を用いることができる画像形成装置及び定着装置について説明する。
図５は、図１及び図２に示す異常温度上昇防止装置を定着装置に用いた画像形成装置の概略構成図である。また、図６は、図５に示す画像形成装置で用いられる定着装置であって、請求項７に係る定着装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図５に示す画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像ユニット４と、感光体ドラム１と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体５と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置７とを備えている。

また、上記中間転写体５の内側には、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を中間転写体５に一次転写させる転写帯電器８と、２つの支持ロール９ａ、９ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール１０とが配置されており、これらによって中間転写体５が矢印Ｂ方向に周回可能に張架されている。該転写対向ロール１０と中間転写体５を介して対向する位置には、中間転写体上のトナー像を記録紙に転写する転写ロール１１が配設されており、転写対向ロール１０と転写ロール１１との圧接部に、用紙トレイ（図示しない）から記録紙Ｐが矢印Ｃ方向に送り込まれるものとなっている。

転写対向ロール１０と転写ロール１１とが圧接された２次転写部の下流側には、記録紙上のトナー像を加熱溶融して記録紙に圧着する定着装置１２と、この定着装置に記録紙を案内するガイド部材１４とが設けられ、定着装置の下流側にはトナー像が定着された記録紙を排出する排紙トレイが設けられている。また、中間転写体５の回転方向下流側には、中間転写体５上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１３とが設けられている。

上記感光体ドラム１は、図５に示す矢印Ａの方向に回転駆動されるものであり、導電性のドラム表面にSe、a-Si、a-SiC、Cds等の各種無機感光材料、有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を有するものを用いることができる。

上記帯電装置２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ロールと感光体ドラム１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電するものである。

上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向にスキャンするものである。これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。

上記現像ユニット４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容した４台の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが回転可能に支持されており、順次各現像器が感光体ドラム１と近接・対向して、各色に対応した潜像に、トナーを転移して可視像を形成するものである。

ベルト状の上記中間転写体５は、ベース層と表面層との２層構造となっており、ベース層には、耐熱性、強度、表面平滑性を考慮してポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属を用い、表面層には、耐熱性およびトナーとの離型性の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いている。

上記転写帯電器８は、感光体ドラム１上のトナー像が効率良く中間転写体５へ転移するように、電圧を印加することによって中間転写体５の裏面に電荷を付与するものである。また、上記転写ロール１１は、導電性もしくは半導電性のロール状部材からなり、転写対向ロール１０との間に電圧を印加することによって、中間転写体５上のトナー像を記録紙Ｐに一括転写する。

上記定着装置１２は、図６に示すように、矢印Ｄ方向に回転する無端状の定着ベルト４１と、該定着ベルト４１の周面と対向する位置に支持された電磁誘導加熱装置４２と、定着ベルト４１に圧接される加圧ロール４３と、定着ベルト４１の内側に配置され、加圧ロール４３との間に定着ベルト４１を挟み込み、圧接部（ニップ部）を形成する加圧対向部材４４と、加圧ロール４３と加圧対向部材４４との圧接部の下流側近傍に支持された剥離部材４５とを有している。また、定着ベルト４１の内周面の温度を測定する温度検出装置４６が設けられており、これと並列するように、定着ベルトの温度が異常に上昇したときに上記電磁誘導加熱装置への通電を遮断する異常温度上昇防止装置（図６には示さない。図７参照）が設置されている。

上記定着ベルト４１は、ポリイミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高いシート状部材を基体層とし、その上に導電性層、さらにその上に弾性層、表面離型層を積層したものである。導電性層は、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれら主体の合金や、非磁性ステンレス、アルミニウム、銅などの非磁性金属、またはこれら主体の合金を、厚さ５μｍ〜５０μｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で生じる渦電流によって発熱するものとなっている。

電磁誘導加熱装置４２は、定着ベルト４１の外周面に沿って、この外周面とのギャップが１〜３ｍｍとなるよう配置されており、定着ベルト４１の導電性層に渦電流を誘導して発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置４２は、フェライト等からなる磁性体コア４２ａと、この磁性体コア４２ａと一体に支持された台座４２ｄと、この台座４２ｄに巻き回された励磁コイル４２ｂと、この励磁コイル４２ｂに交流電流を供給する励磁回路４２ｃとを備えている。そして、図８に示すように、励磁回路４２ｃには交流電源４７から電力が供給されるようになっており、励磁回路４２ｃに供給される電源電圧を監視する電圧監視回路４８が設けられている。

上記加圧ロール４３は、円形断面を有する金属製の芯金４３aの表面にスポンジやゴムなどの弾性層４３ｂと、表面を被覆する表面層４３ｃとを備えている。この加圧ロール４３は、駆動モータ（図示しない）によって回転駆動され、これにともなって定着ベルト４１が従動回転する。

上記加圧対向部材４４は、加圧ロール３４の周面と対向する位置に支持された弾性部材４４ａと、この弾性部材４４ａを支持し、両端部で固定支持された支持部材４４ｂとで主要部が構成されている。
上記弾性部材４４ａは、定着ベルト４１を介して加圧ロール４３に圧接されており、加圧ロール４３と定着ベルト４１との間に十分な圧接幅（ニップ幅）を得ることができるものとなっている。また、弾性部材４４ａの表面には低摩擦シート４４ｃが設けられており、定着ベルト４１の内周面との摩擦を低減するようになっている。

また、電磁誘導加熱装置３２と対向する部分には、定着ベルト４１を通過した磁束を集める磁性体４９が、第１の固定補助部材５０を介して上記加圧対向部材４４に支持されている。磁性体４９には、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等の磁性材料が用いられる。

上記剥離部材４５は、一端が固定支持された支持部材４５ａと、これに支持されている剥離シート４５ｂとからなり、剥離シート４５ｂの先端が定着ベルト４１に近接又は接触するように配置されている。これにより、前記圧接部（ニップ部）を通過した記録紙Ｐと定着ベルト４１との間に剥離シート４５ｂが入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト４１の表面から剥離する。

温度検出装置４６は、定着ベルト４１に接触して該定着ベルト４１の温度を検出する温度センサ４６ａと、温度センサ４６ａを先端部で支持し、これを定着ベルト４１の内周面に圧接する金属製バネ板４６ｂとから構成され、この金属製バネ板４６ｂの後端部は第２の固定補助部材５１に固着されている。そして、温度センサ４６ａの検出値によって、励磁回路４２ｃから励磁コイル４２ｂへの電力供給量が制御され、定着ベルト４１の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。

上記温度センサ４６ａは、被測定体に接触した状態で温度を測定するものであり、ゼーベック効果を利用した熱電対や、抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等が用いられる。これらの接触式の温度センサは安価であるため、装置のコストを低減できる。

上記金属製バネ板４６ｂは、弾性的に変形し、その弾性反発力で先端部に取り付けられた温度センサ４６ａを定着ベルト４１の内周面に押圧するものとなっている。したがって、温度センサ４６ａは定着ベルト４１の内周面と直角方向に変位が可能となっており、定着ベルト４１の変位に対して追従し、常に正確な温度を検知できる。

この定着装置１２には、上記温度検出装置４６の他に異常温度上昇防止装置が設けられており、図７に示すように、感温部２１が金属製バネ板２３の先端部に支持され、定着ベルト４１の内周面に圧接されている。上記金属製バネ板２３及び感温部２１は、図１及び図２に示すものが用いられており、一対の金属製バネ板２３の後端部が第２の固定補助部材５１に支持され、温度センサ４６ａを支持する金属製バネ板４６ｂと並設されて、ほぼ同じ形状となるように固定されている。

この異常温度上昇防止装置は、図８に示すように、励磁回路４２ｃに電力を供給する電源回路に介挿されたリレー５２を含むものとなっており、このリレーの駆動巻き線５２ａに、上記金属バネ板２３、リード端子２４、ヒューズエレメント２２が直列に接続され、直流電源５３から直流電圧が印加されている。つまり、励磁コイル４２ｂへ高周波電流を供給する回路と、異常温度上昇防止装置の回路とは、図９に示すとおりとなり、励磁コイル４２ｂによって加熱された定着ベルト４１の温度が異常に上昇したときに、これを感知してヒューズエレメント２２が分断され、リレー５２の駆動巻き線５２ａへの電圧印加が遮断される。これにより、リレー５２が作動して、交流電源４７から励磁回路４２ｃへの電力供給が停止され、定着ベルト４１の加熱が停止されるものとなっている。

次に、上記画像形成装置及び定着装置１２の動作について説明する。
まず、感光体ドラム１の表面が帯電装置２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３から像光が照射されて感光体ドラム１の表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１の回転により現像ユニット４の１つの現像器４ａと対向する位置に移動し、現像器４ａから１色目のトナーが転移され、トナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム１の周回移動により中間転写体５との対向位置に搬送され、中間転写体上に静電的に一次転写される。

一方、トナー像を転写した後の感光体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置６により除去され、感光体ドラム１の表面は除電露光装置７により電位的に初期化され、再び帯電装置２との対向位置に移動する。以後、現像ユニット４の３つの現像器４ｂ、４ｃ、４ｄが順次感光体ドラム１と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー像が形成され、中間転写体５上に重ねて転写される。

中間転写体上に重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写体５の周回移動により、転写ロール１１と転写対向ロール１０との対向位置に搬送され、用紙トレイから送り込まれた記録紙Ｐに当接される。転写ロール１１と転写対向ロール１０との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー像Ｔは記録紙Ｐ上に二次転写される。

未定着のトナー像Ｔを担持した記録紙Ｐは搬送ガイド１４を経由して定着装置１２へ搬送され、定着装置１２が有する定着ベルト４１と加圧ロール４３との圧接部に送り込まれる。
上記定着装置１２では、電磁誘導加熱装置４２が有する励磁回路４２ｃから励磁コイル４２ｂに高周波電流が供給されている。励磁コイル４２ｂに高周波電流が供給されると、励磁コイル４２ｂの周囲に矢印Ｈで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈが、定着ベルト４１の導電性層（不図示）を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、導電性層には渦電流が発生し、該導電性層の表皮抵抗及び導電性層を流れる電流の大きさに比例して発熱する。これによって定着ベルト４１は急速に加熱される。一方、導電性層を貫通した磁束は、第１の固定補助部材５０に支持される磁性体４９に収束されて閉じた経路を形成する。

上記誘導電流（渦電流）によって加熱された定着ベルト４１は、温度センサ４６ａによって常に温度が検知されており、この検出値によって励磁コイル４２ｂへ供給される電力値又は電力供給のＯＮ／ＯＦＦが制御される。このような制御によって所定の温度となった定着ベルト４１と加圧ロール４３との間に送り込まれた記録紙Ｐは、これらの間で加熱加圧され、トナー像Ｔは記録紙Ｐに溶融圧着される。トナー像が定着された記録紙Ｐは、定着ベルト４１と加圧ロール４３との圧接部から排出され、定着ベルト４１の曲率により、又は剥離部材４５によって定着ベルト４１から剥離されて、排紙トレイ１５へと送り込まれる。

上記励磁回路４２ｃは、定着ベルト４１の温度が定着に適した温度となるように制御されているが、制御に何らかのトラブルが生じて定着ベルト４１の温度が異常に上昇した場合には、異常温度上昇防止装置が有する感温部２１のヒューズエレメント２２の温度が上昇し、溶融して分断される。これにより、このヒューズエレメント２２を介した通電が遮断され、リレーの駆動巻き線５２ａへの通電が停止される。これにともなってリレー５２が作動し、励磁回路４２ｃへの電力供給が停止される。したがって、定着ベルト４１の加熱が停止され、定着ベルト４１の温度が異常に上昇するのが回避される。

以上、本願発明にかかる定着装置として、電磁誘導によって定着ベルト４１が加熱されるものを例として説明したが、本願発明はこれらの構成に限定されるものではなく、他の手段、例えばハロゲンランプ等によって定着ベルト又は定着ロールが加熱される定着装置であってもよい。

さらに、本願発明に係る異常温度上昇防止装置は、感温対象体が加熱されるとともにその表面が移動するものであれば、定着装置に限らず、他の装置で異常温度上昇を防止するために適用することができる。

本願に係る発明の一実施形態である異常温度上昇防止装置の感温部を示す正面図及び平面図である。 図１に示す異常温度上昇防止装置の縦断面図である。 図１に示す異常温度上昇防止装置における金属製バネ板の形状を変更した例を示す正面図及び横断面図である。 本願に係る発明の他の実施形態である異常温度上昇防止装置の感温部を示す断面図及び平面図である。 図１に示す異常温度上昇防止装置を定着部材の過加熱を防止するために適用した画像形成装置の概略構成図である。 図５に示す画像形成装置で用いられる定着装置の概略構成図である。 図６に示す定着装置で用いられる異常温度上昇防止装置を示す拡大断面図である。 図６に示す定着装置に適用された異常温度上昇防止装置の概略構成図である。 図６に示す定着装置に適用された異常温度上昇防止装置の回路構成図である。

符号の説明

１：感光体ドラム、 ２：帯電装置、 ３：露光装置、 ４：現像ユニット、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：現像器、 ５：中間転写体、 ６：クリーニング装置、 ７：除電露光装置、 ８：転写帯電器、 ９ａ、９ｂ：支持ロール、 １０：転写対向ロール、 １１：転写ロール、 １２：定着装置、 １３：クリーニング装置、 １４：ガイド部材、 １５：排紙トレイ、
２０：感温対象体、 ２１：感温部、 ２２：ヒューズエレメント、 ２３ａ，２３ｂ：金属製バネ板、 ２４ａ，２４ｂ：リード端子、 ２５：円筒状部材、 ２６：フラックス、 ２７：絶縁封止材、 ２８：絶縁ケース、
３１：感温部、 ３２：絶縁性の基板、 ３３ａ，３３ｂ：電極、 ３４：ヒューズエレメント、 ３５：フラックス、 ３６：絶縁キャップ、 ３７ａ，３７ｂ：リード線、 ３８ａ，３８ｂ：金属製バネ板、
４１：定着ベルト、 ４２：電磁誘導加熱装置、 ４２ａ：磁性体コア、 ４２ｂ：励磁コイル、 ４２ｃ：励磁回路、 ４２ｄ：台座、 ４３：加圧ロール、 ４４：加圧対向部材、 ４４ａ：弾性部材、 ４４ｂ：支持部材、 ４４ｃ：低摩擦シート、 ４５：剥離部材、 ４５ａ：支持部材、 ４５ｂ：剥離シート、 ４６：温度検出装置、 ４６ａ：温度センサ、 ４６ｂ：金属製バネ板、 ４７：交流電源、 ４８：電圧監視回路、 ４９：磁性体、 ５０：第１の固定補助部材、 ５１：第２の固定補助部材、 ５２：リレー、 ５３：直流電源

Claims (7)

1. 所定の温度で電気的接続を遮断する通電遮断部材と、
   該通電遮断部材の両端部にそれぞれ一端が接続される一対の給電部材と、
   前記通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースと、
   前記給電部材の他端が接続され、前記通電遮断部材及び絶縁ケースを支持するとともに、前記絶縁ケースが移動する感温対象体に当接するように支持された一対の保持部材と、を有し、
   前記保持部材は、前記絶縁ケースの前記感温対象体との当接面の背面側で、二つの位置にそれぞれ接触し、該絶縁ケースを前記感温対象体へ押し付ける力を付与するものであることを特徴とする異常温度上昇防止装置。
2. 前記絶縁ケースと前記保持部材との接触部は、前記絶縁ケースの曲面と前記保持部材の平面と、前記絶縁ケースの曲面と前記保持部材の異なる曲率の曲面と、又は前記絶縁ケースの頂角部と前記保持部材の平面若しくは曲面とが接触するものであることを特徴とする請求項１に記載の異常温度上昇防止装置。
3. 前記絶縁ケースは、円筒状部材の両端部が連続した曲面で縮径された紡錘形となっており、
   前記給電部材は上記紡錘形の絶縁ケースの両端部から突出し、
   前記保持部材は、前記給電部材が接合されるとともに、前記円筒状部材の軸線に対して斜め方向に折り曲げられた先端部が、前記絶縁ケースの端部の縮径された曲面に当接されていることを特徴とする請求項１に記載の異常温度上昇防止装置。
4. 前記絶縁ケースの、前記感温対象体と接触する部分が、摩擦が小さくなる材料の薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置。
5. 前記保持部材が導電性材料で形成され、その一部又は全部が、摩擦が小さくなる材料の薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置。
6. 前記絶縁ケースの、前記感温対象体と接触する部分が窒化アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の異常温度上昇防止装置。
7. 周回移動する無端状の周面を備える定着回転体と、該定着回転体に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、前記定着回転体を加熱し、所定の定着温度範囲に制御する加熱装置とを有し、前記ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録媒体を挿通して加熱定着を行う定着装置であって、
   前記定着回転体に当接され、該定着回転体が所定の温度になったときに、前記加熱装置への通電を遮断する異常温度上昇防止装置を有し、
   該異常温度上昇防止装置は、
   所定の温度で電気的接続を遮断する通電遮断部材と、
   該通電遮断部材の両端部にそれぞれ一端が接続される一対の給電部材と、
   前記通電遮断部材を覆うように設けられた絶縁ケースと、
   前記給電部材の他端が接続され、前記通電遮断部材及び絶縁ケースを支持するとともに、前記絶縁ケースが前記定着回転体に当接するように支持された一対の保持部材と、を有し、
   前記保持部材は、前記絶縁ケースの前記定着回転体との当接面の背面側で、二つの位置にそれぞれ接触し、該絶縁ケースを前記定着回転体へ押し付ける力を付与するものであることを特徴とする定着装置。
   

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