JP2007310066A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通電により発熱する発熱抵抗体を有する加熱体１６と、加熱体を支持する樹脂製の加熱体支持部材１７と、加熱体支持部材に設けた開口部１７ｂに配置され、加熱体の異常昇温による熱で作動して発熱抵抗体への通電を遮断する感熱素子１９と、を有し、加熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、感熱素子１９を安定的に動作させる。
【解決手段】加熱体１６の異常昇温時に、加熱体の熱で溶解した加熱体支持部材の樹脂が開口部１７ｂに浸入することを抑制する浸入抑制手段１７ｃ・１７ｄを備えたことを特徴とする像加熱装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置に関し、特に加熱体の暴走を抑える感熱素子を備えた像加熱装置に関する。

電子写真・静電記録・磁気記録等の画像形成手段により加熱軟化性樹脂等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装置としては、従来から、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。

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。

フィルム加熱方式の加熱定着装置は、例えば特許文献１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。

図１１はフィルム加熱方式の加熱定着装置の一例におけ、要部の横断面模型図である。１６は加熱体としてのヒータであり、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である。このヒータ１６は絶縁性で熱伝導率の良い基板と、この基板に具備させた発熱抵抗体とを基本構成体とするもので、発熱抵抗体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。

１７は加熱体支持部材としてのヒータホルダであり、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嵌め込み溝内に上記のヒータ１６を嵌め込んで固定支持させてある。

上記のようにヒータホルダ１７に支持させたヒータ１６に対して可撓性部材としての耐熱性フィルム（定着フィルム）２７を弾性加圧ローラ２２で加圧密着させて摺動搬送させる。そして、フィルム２７を挟んでヒータ１６と加圧ローラ２２とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム２７と加圧ローラ２２との間に未定着トナー画像ｔを形成担持させた記録材Ｐを導入してフィルム２７と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送させる。これにより、ヒータ１６の熱をフィルム２７を介して記録材Ｐに付与して未定着画像ｔを加熱定着させるものである。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２７の面から分離して搬送される。

ヒータ１６の異常昇温時に、ヒータ１６の熱で作動してヒータ１６への給電を緊急遮断させる感熱素子１９をヒータ１６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る。発熱抵抗体に対する通電に制御不能の事態を生じてヒータ１６が異常昇温（ヒータの暴走、許容以上の過昇温）すると、そのヒータ１６の異常昇温の熱により感熱素子１９が作動して、発熱抵抗体への通電が緊急遮断される。

感熱素子１９としては、主に温度ヒューズや、サーモスイッチといった、所定の温度以上を感知すると発熱抵抗体への電流を遮断する仕組みのものが用いられている。

このような感熱素子は熱容量が比較的大きいので、ヒータに直接接触させると、この接触領域のヒータ温度が下がってしまい、ヒータ長手方向の感熱素子が接触している領域と接触していない領域とでヒータ温度に差が生じて画像の加熱ムラが生じやすい。逆に、感熱素子をヒータに対して非接触に配置すると感熱素子の応答性が下がってしまう。

これらの課題を解決する手段として、特許文献２、３に記載されているような手段が提案されている。即ち、感熱素子とヒータの間にヒータとの接触面積が小さい樹脂製のスペーサを設け、ヒータが異常昇温するとスペーサが軟化して感熱素子がヒータに接触するという構成である。
特開平４−４４０７５号公報 特開平８−３０５１９１号公報 特開２００２−１１０３１３号公報

しかしながら、ヒータの異常昇温によりスペーサが軟化しても、感熱素子がヒータにしっかりと接触せず、感熱素子の応答が若干遅れる場合があることが判明した。その原因は下記のようなものであった。

例えば、図１２の（ａ）に示すように、ヒータ１６が異常昇温していない状態の通常時には、感熱素子１９は樹脂製のスペーサ２５によりヒータ１６に対して空隙を持って保持されている。そして、ヒータ１６が異常昇温した時には、（ｂ）に示すように、スペーサ２５が溶解することで、感熱素子１９はバネ２６により押し下げられてヒータ面に密着する。この（ｂ）の状態がスペーサ２５が溶解した時の正常の状態である。

しかし、画像形成装置の高速化、カラー化に伴い、ヒータ１６に投入される電力が大きくなった装置においては、ヒータの異常昇温時には樹脂製のヒータホルダ１７も溶解することがある。そして、ヒータホルダ１７の溶解樹脂は圧が加わっていないところに移動しようとする。従来構成のヒータホルダ１７では、感熱素子１９の取付け用にヒータホルダ１７に開口された部分１７ｂ近傍で圧力の加わっていない所は、その開口部１７ｂのみであった。よって、（ｃ）のように、その開口部１７ｂへ、ヒータホルダ１７の溶解樹脂１７ｂが多量に浸入して、感熱素子１９とヒータ面の密着を阻害する一因となっていた。また、開口部１７ｂへ、ヒータホルダ１７の軟化溶融樹脂１７ｃが浸入することで、感熱素子位置のヒータの熱を奪う事も感熱素子１９が動作することを阻害する一因となっていた。

このようなことで、感熱素子１６の応答が若干遅れる、すなわち給電遮断動作が遅れると、ヒータのパターン跳びやヒータが割れる現象が顕在化する。

本発明は、この問題を解決して、感熱素子が安定して動作する像加熱装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、通電により発熱する発熱抵抗体を有する加熱体と、前記加熱体を支持する樹脂製の加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材に設けた開口部に配置され、前記加熱体の異常昇温による熱で作動して前記発熱抵抗体への通電を遮断する感熱素子と、を有し、前記加熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記加熱体の異常昇温時に、前記加熱体の熱で溶解した前記加熱体支持部材の樹脂が前記開口部に浸入することを抑制する浸入抑制手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、加熱体の異常昇温時に、加熱体支持部材の溶解樹脂が感熱素子を配設した開口部に浸入することを抑制することができて、感熱素子を安定的に動作させることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（１）画像形成装置例
図１に、本発明の像加熱装置を搭載したカラー画像形成装置の概略構成図を示す。本例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置である。プロセススピードは１８０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で３０枚である。また、一枚目プリント(First Page Out)までの時間(FPOT)は約１３秒である。

Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。オールインワンカートリッジは、像担持体たる感光体ドラム１、帯電手段たる帯電ローラ２、静電潜像を顕像化するための現像手段３、ドラム１のクリーニング手段４等をひとつの容器にまとめたものである。

カートリッジＹの現像手段３にはイエロートナーを、カートリッジＣの現像手段３にはシアントナーを、カートリッジＭの現像手段３にはマゼンタトナーを、カートリッジＫの現像手段３にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。

ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザー走査露光光学系を用いている。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、光学系５より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段２により一様に帯電されたドラム１上になされることにより、ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段３の現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負または正の所定の極性に帯電されたトナーがドラム１上の静電潜像に選択的に付着して現像が行われる。

すなわち、カートリッジＹのドラム１にはイエロートナー像が、カートリッジＣのドラム１にはシアントナー像が、カートリッジＭのドラム１にはマゼンタトナー像が、カートリッジＫのドラム１にはブラックトナー像が、それぞれ形成される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上に現像形成された上記の単色トナー画像は各ドラム１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写される。これにより、中間転写体６上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

本実施例においては、中間転写体６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ７によって駆動される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋのドラム１上から中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。

各カートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいてドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、ドラム１上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段４により除去される。本実施例においては、クリーニング手段４として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。

上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて行なわせて、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

一方、記録材（転写材）供給部となる記録材カセット１０にセットされた記録材Ｐは、給送ローラ１１により給送される。そして、レジストローラ１２により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。

中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、記録材Ｐ上に一括転写される。

二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラム１のクリーニング手段４と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。

記録材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置Ｆを通過することで、記録材Ｐ上に溶融定着される。そして、排紙パス３１を通って排紙トレイ３２に送り出されて画像形成装置の出力画像（フルカラープリント、もしくはモノカラープリント）となる。

（２）定着装置（像加熱装置）Ｆ
図２は定着装置Ｆの概略構成模型図である。本例の定着装置Ｆは、可撓性の回転体（定着ベルト）を用いた加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の像加熱装置である。

１）装置Ｆの全体的構成
２０は定着ベルト（可撓性の回転体）であり、ポリイミドの基層上に弾性層を設けた円筒形状の部材である。この定着ベルト２０は後記３）項で詳述する。

２２は加圧ローラである。１７は断面が略半円弧形状で、樋型の耐熱性ヒータホルダ（加熱体保持部材）、１６は熱源としてのヒータ（加熱体）である。ヒータ１６は、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って形成されたヒータ嵌め込み溝１７ａ（図６）内に嵌め込んで固定して支持させてある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。ヒータ１６は本実施例では後記２）項で詳述するようなセラミックヒータである。

ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂の成型品である。本実施例のヒータホルダ１７は、ヒータ１６を保持する機能だけでなく、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最高使用可能温度（耐熱温度）は、約２７０℃である。

加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は、芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る加熱アセンブリをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置する。そして、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２方向に附勢してある。これにより加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

１８は温度検知手段としてのサーミスタである。サーミスタ１８はヒータホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。

サーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアームの先端に取り付けられている。アームは弾性を有するので、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。

サーミスタ１８は、制御回路部（ＣＰＵ）２１と電気的に接続されている。制御回路部２１は、サーミスタ１８の出力に基づいてヒータ駆動回路部２８（図３）を制御する。本実施例の制御回路部２１はサーミスタ１８の検知温度が所定の制御温度を維持するようにヒータ１６（正確には後述する発熱抵抗体ｂへの）への通電を制御している。本実施例の制御温度は１９５℃である。

２３は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドであり、３４は定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた記録材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確に進入するよう、記録材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。

１９は感熱素子たるサーモスイッチ、２５はヒータ１６とサーモスイッチ１９の間に配置されている樹脂製のスペーサである。スペーサ２５はヒータホルダ１７の一部に設けられた開口部(孔部）に挿入してある。サーモスイッチ１９は、スペーサ２５を介して、付勢部材たるバネ２６により、ヒータ１６の裏面方向に付勢されている。

サーモスイッチ１９は、ヒータ１６への給電線（不図示）に対して直列に接続され、所定の温度以上を感知するとヒータ１６への通電を遮断する構成となっている。本実施例のサーモスイッチ１９の作動温度すなわち通電を遮断する温度は約２５０℃である。

加圧ローラ２２は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ２２が回転すると摩擦力により円筒状の定着ベルト２０が従動回転する。定着ベルト２０の内面にはグリスが塗布され、ヒータ１６やヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

トナー像が形成された記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることにより加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト２０の曲率により自然に定着ベルトから分離され、定着排紙ローラ３４で排出される。

２）ヒータ（加熱体）１６
熱源としてのヒータ１６は、細長い板状の窒化アルミの基板と、この基板の一方面側に形成された発熱抵抗体層と、更にその発熱抵抗体層を覆う耐熱ガラス層と、基板の他方面側に形成された摺動層を有する、裏面加熱型のセラミックヒータである。

図３はそのようなセラミックヒータの一例の構造模型図であり、（ａ）はヒータの表面側の一部切欠き平面模型図、（ｂ）は裏面側の一部切欠き平面模型図、（ｃ）は（ｂ）の（ｃ）−（ｃ）線に沿う拡大横断面模型図である。ヒータ表面側が定着ベルト２０の内面と接触する。

ａは細長い板状の窒化アルミ製の基板である。ｂはこの基板ａの一方面側に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷して形成された発熱抵抗体層であり、厚みは１０μｍ程度、幅は１〜５ｍｍ程度である。ｃ及びｄは発熱抵抗体層ｂと同様に基板ａの一方面側に銀ペーストをスクリーン印刷して形成された電極部であり、この電極部ｃ及びｄに給電用コネクタ２７が繋がれる。ｅ及びｆは電極部ｃ及びｄと発熱抵抗体層ｂを電気的に繋ぐ電路部であり、やはり基板ａの一方面側にスクリーン印刷されている。ｇは発熱抵抗体層ｂと電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した厚み１０μｍ程度の耐熱ガラスコート層である。ｈは基板ａの他方面側に形成された摺動層であり、厚み約６μｍのポリイミド樹脂コーティング層である。この摺動層ｈを形成した基板面側がヒータ１６の表面側であり、定着ベルト２０の内面と接触する。摺動層ｈはヒータ１６と定着ベルト２０との摺動性を確保する。

上記のヒータ１６は、摺動層ｈ側である表面側を露呈させてヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って形成されたヒータ嵌め込み溝１７ａ（図６）内に嵌め込んで固定して支持させてある。

ヒータ駆動回路部２８から上記の給電用コネクタ２７を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電されることで発熱抵抗体層ｂが発熱してヒータ１６が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路部２８は制御回路部（ＣＰＵ）２１により制御される。

画像形成装置本体にプリント命令が入ると、ヒータへの通電が開始されると共に加圧ローラ２２及び定着ベルト２０が回転を開始する。ヒータ１６への通電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、定着ベルト２０の内面温度、すなわちサーミスタ１８の検知温度が１９５℃になるように、入力電力が制御される。

３）定着ベルト２０
定着ベルト２０は、ＳＵＳの素管を引き抜き加工により、厚さ５０μｍの厚みのシームレスベルト状に形成したＳＵＳベルト上に、シリコーンゴム層を厚み２５０μｍでリングコート法により形成し、更に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。

定着ベルト２０の表面にフッ素樹脂層（本実施例ではＰＦＡチューブ）を設けることで、表面の離型性が向上し、定着ベルト２０の表面にトナーが一旦付着し、再度記録材Ｐにオフセットトナーが移動しやすくなりオフセット現象を防止することができる。

また、定着ベルト２０の表面のフッ素樹脂層を塗布により形成するのではなく弾性層の上にチューブを被せて形成することで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。

（３）異常昇温時におけるサーモスイッチ１９の動作
１）サーモスイッチ（感熱素子）１９
図４に、サーモスイッチ１９の断面概略図を示す。サーモスイッチ・ケース５０（下部が感熱面になっている）は、バイメタル５１とバイメタル上に配置されたピン５２を内包し、ピン５２は通電プレート５３を支持している。通電プレート５３は、接点５５において通電プレート５４と接しており、ヒータ１６が異常昇温を起こしていない通常時には図４の（ａ）のようにこの接点５５を介してヒータへの通電が可能な状態になっている。一方、ヒータ１６の異常昇温時には図４の（ｂ）のように、バイメタル５１が正常時とは逆側に反り、ピン５２を押し上げる。これによって通電プレート５３も押し上げられ、接点５５が開放され、ヒータへの通電が不可能な状態になる。

以上から判るように、ヒータ１６の異常昇温時に、サーモスイッチ１９を素早く動作させるためには、バイメタル５１の存在するサーモスイッチ・ケース５０の中心部にヒータの熱を伝えることが好ましい。

図５に、本実施例におけるサーモスイッチ１９の周辺の詳細断面図を示す。図６に、サーモスイッチ配設部分の要部の分解斜視図である。

サーモスイッチ１９は、ヒータホルダ１７の内底面の一部に設けられた開口部(孔部）１７ｂ内にスペーサ２５を介して配設してあり、かつバネ２６により所定の加圧力、本実施例では４．９N（５００ｇｆ）の加圧力で、ヒータ１６側に常時押圧付勢されている。開口部１７ｂはヒータホルダ１７に支持させたヒータ１６の裏面に対応している。サーモスイッチ１９は、スペーサ２５のサーモスイッチ支持面で受け止められて、ヒータ１６に対して所定の隙間を持って保持されている。

スペーサ２５の材質として、本実施例においては、軟化温度２３５℃のガラス繊維入りポリエチレンテレフタレート樹脂を用いた。

そして、ヒータ１６が異常昇温した時には、前述した従来例の図１２の（ｂ）の場合と同様に、樹脂製のスペーサ２５が溶解（または軟化：以下同じ）する。これにより、感熱素子１９はバネ２６により押し下げられてヒータ面に密着して、あるいはサーモスイッチ１９とヒータ１６との距離が減少することにより、サーモスイッチ１９が動作する。

２）浸入抑制手段
ヒータ１６の異常昇温時に、ヒータホルダ１７の溶解樹脂が開口部１７ｂに浸入することを抑制する浸入抑制手段について説明する。

本実施例においては、図５、図７に示したヒータホルダ形状のように、ヒータホルダ１７の開口部１７ｂ近傍部分に溝１７ｃを設けて、ヒータホルダ厚みを他の部分よりも薄くした薄肉部１７ｄを具備させて、これを浸入抑制手段としている。

このように開口部１７ｂ近傍部分にヒータホルダ薄肉部分１７ｄを具備させることで、ヒータ１６の異常昇温時に、ヒータホルダ１７に溶解が生じた場合でも、開口部１７ｂ近傍部分での溶解樹脂量が低減する。これにより、結果的に、サーモスイッチ１９を配設してある開口部１７ｂ側に浸入する溶解樹脂量が抑制される。従って、前述した従来例の図１２の（ｃ）の場合のような、開口部１７ｂへヒータホルダ１７の溶解樹脂１７ｂが多量に浸入することに起因する、感熱素子１６の応答遅れが防止されて、感熱素子１９が安定して動作する。

３）効果の検証（定着過剰電力投入試験）
本実施例の構成の定着装置Ｆを用いて、定着過剰電力投入試験を実施した。

過剰電力投入試験条件としては、ヒータ１６の昇温が最も急速になるモードを選択した。すなわち、故意に、最大電力が連続して入力される状態とした。電圧は、１２０Ｖ圏で最も電圧の高い地域の定格１２７Ｖに対し、１０％増しの電圧、すなわち、約１４０Ｖを印加した。

また、定着装置Ｆは、回転状態でなく、停止状態とした。停止状態と比較して、回転状態においては、ヒータ１６に投入されたエネルギーが、加圧ローラ２２の回転に伴い奪われることから、停止状態よりも定着装置Ｆに対するダメージが少ないためである。

上記条件にて、過剰電力投入試験を実施したところ、ヒータのパターン跳びや、ヒータ１６の割れが発生する前にサーモスイッチ１９が切れた。

ヒータ１６に対する過剰電力投入開始時点から、ヒータ１６の異常昇温によりサーモスイッチ１９が作動してヒータ１６への通電が遮断されるまでの時間を計測したところ、４．０秒であった。

また、過剰電力投入試験時に、ヒータ１６が割れるまでの時間を計測するため、サーモスイッチ１９をショートさせ、ヒータ１６が割れるまで電力投入を継続する試験を実施した。その結果、ヒータ１６に対する過剰電力投入開始時点から、ヒータ１６が割れるまでの時間は５．０秒であった。

このことから、本実施例のヒータ１６、定着装置、画像形成装置においては、最も厳しいモードにおいても、ヒータ１６のパターン跳びや、ヒータ１６が割れる前に、サーモスイッチ１９が動作し、十分な安全性が確保されている。

４）比較例１
比較例１で用いたヒータホルダ１７の形状は、前述した従来例の図１２の（ａ）のものであり、開口部１７ｂ付近には特別な処置、即ち、ヒータ異常昇温時に、ヒータホルダ１７の溶解樹脂が開口部１７ｂに浸入することを抑制する浸入抑制手段は施していない。

このヒータホルダ１７を、実施例１と同様の定着装置および画像形成装置にセットし、実施例１と同様の過剰電力投入試験を実施した。このとき、ヒータ１６に対する過剰電力投入開始時点から、ヒータ１６の異常昇温によりサーモスイッチ１９が作動してヒータ１６への通電が遮断されるまでの時間を計測したところ、５.０秒であった。

比較例１では、ヒータ１６が割れるまでの時間と同時間であり安全性に対するマージンがない。

本実施例においては、図８に示したヒータホルダ形状のように、開口部１７ｂ近傍に、ヒータホルダ表面と裏面とを貫く、１つあるいは複数個の穴（第二の開口部）１７ｅを具備させて、これを浸入抑制手段としている。

すなわち、本実施例では、サーモスイッチ取付け用の開口部１７ｂ以外に、圧力が加わっていない領域を設ける。その領域として、異常昇温時のヒータホルダ溶解樹脂の排出先を分散させるための浸入用の開口部１７ｅを設けておく。これにより、サーモスイッチ取付け用の開口部１７ｂに浸入するヒータホルダ溶解樹脂量を低減させる構成をとっている。

本構成の採用により、ヒータ１６の異常昇温時に、ヒータホルダ１７に溶解が生じた場合でも、行き場の無くなった溶解樹脂の多くが、別途設けた浸入用の開口部１７ｅからヒータホルダ背面に流れ出る。これにより、開口部１７ｅに配設のサーモスイッチ１９を押し上げることも無く、正常にサーモスイッチを作動させることが可能となった。

本実施例の構成についても、実施例１と同様の定着過剰電力投入試験を行った。ヒータのパターン跳びや、ヒータ１６の割れが発生する前にサーモスイッチ１９が切れた。ヒータ１６に対する過剰電力投入開始時点から、ヒータ１６の異常昇温によりサーモスイッチ１９が切れてヒータ１６への通電が遮断されるまでの時間を計測したところ、３．８秒であった。

また、過剰電力投入試験時に、ヒータ１６が割れるまでの時間を計測するため、サーモスイッチ１９をショートさせ、ヒータ１６が割れるまで電力投入を継続する試験を３回実施した。その結果、ヒータ１６に対する過剰電力投入開始時点から、ヒータ１６が割れるまでの時間は５．０秒であった。

このことから、本実施例のヒータ１６、定着装置、画像形成装置においては、最も厳しいモードにおいても、ヒータのパターン跳びや、ヒータ１６が割れる前に、サーモスイッチ１９が動作し、十分な安全性が確保されている。

本実施例における浸入抑制手段は、図９に示したヒータホルダ形状のように、開口部１７ｂ近傍に設けられた厚みの薄い薄肉部１７ｆであり、この薄肉部１７ｆはヒータ１６の異常昇温時のスペーサ２５の溶解よりも先に溶解して開口することを特徴とする。

本構成では、異常昇温時にヒータホルダ１７が溶解することで、薄肉部１７ｆが溶けて溶解樹脂浸入用の開口部（１７ｅ）が貫通する構成になっている。即ち、実施例２のように始めから貫通した穴１７ｅをヒータホルダ１７にあけておかなくても、異常昇温時に穴が貫通する構成でも同様の効果を得ることができる。

本実施例は実施例２の別の形態例である。本実施例の場合も、図１０に示したヒータホルダ形状のように、ヒータホルダ１７のサーモスイッチ取付け用の開口部１７ａ付近に、ヒータホルダ表面と裏面とを貫く１つあるいは複数個の穴（第二の開口部）１７ｅを具備させて、これを浸入抑制手段としている。

穴１７ｅの形状は実施例２で用いた円柱型にこだわらなくてもよい。

ヒータホルダ裏面にあける穴の位置を変えることで、図１３のように、幅の広いサーモスイッチホルダ１９ａを取付けた場合でも対応可能となる。ヒータホルダ１７の溶解樹脂が穴から射出してきた時に、サーモスイッチホルダ１９ａを押し上げることがない。すなわち、サーモスイッチホルダ１９ａとヒータホルダ上面のクリアランスが少ない場合、溶融して穴から上面に射出してきた時に干渉しないように、図１３の上図⇒下図のように、穴１７ｅの位置をサーモスイッチホルダ１９ａと干渉しない位置まで遠ざける。

以上のように、ヒータホルダ１７の溶解樹脂を斜めに射出させることで、幅の広いサーモスイッチホルダ１９ａを取付けた時でも取付け部材を押し上げることを防止することができる。

（その他）
１）上記の各実施例においては、感熱素子１９としてサーモスイッチを使用したが、温度ヒューズ、サーミスタ等の他の素子を使用しても差し支えない。

２）上記の各実施例においては、ヒータホルダ１７の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）であるゼナイト７７５５（商品名）を用いたが、他のグレードのＬＣＰ、さまざまな材料の組み合わせを用いることができる。

３）上記の各実施例においては、スペーサ２５の材料としては、ポリエチレンテレフタレートを用いたが、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）など用いることができる。また、液晶ポリマー（ＬＣＰ）で、ゼナイト７７５５と異なる耐熱グレードの材質等、さまざまな材料の組み合わせを用いることができる。

４）上記の各実施例においては、加熱体１６として図３に例示したような構造の裏面加熱型のセラミックヒータを用いたが、これとはことなる構造のセラミックヒータであっても勿論よい。発熱抵抗体ｂを定着フィルム摺動面側に設けた所謂表面加熱型のセラミックヒータであってもよい。また，発熱抵抗体としてニクロム線等を用いた加熱体でもよい。

５）本発明の像加熱装置は、画像加熱定着装置としてばかりでなく、例えば、一度定着された画像を担持した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、乾燥処理やラミネート処理する像加熱装置等として有効に使用できる。

実施例１における画像形成装置例の概略構成模型図 実施例１における定着装置の概略構成模型図 実施例１における加熱体の構造説明図 サーモスイッチの動作説明図 実施例１におけるサーモスイッチ周辺部分の拡大断面図 実施例１におけるサーモスイッチ周辺部分の分解斜視模型図 実施例１における浸入防止手段の構造説明図 実施例２における浸入防止手段の構造説明図 実施例３における浸入防止手段の構造説明図 実施例４における浸入防止手段の構造説明図 従来例の定着装置の概略構成模型図 従来例の定着装置におけるスペーサの説明図 幅広いサーモスイッチホルダを取付けた場合の対応図

符号の説明

１６・・ヒータ（加熱体）、１７・・ヒータホルダ（加熱体支持部材）、１９・・サーモスイッチ（感熱素子）、２０・・定着ベルト、２５・・スペーサ（感熱素子支持部材）、２６・・付勢部材、１７ｂ・・サーモスイッチ配設用の開口部、１７ｃ・１７ｄ・・溝と薄肉部（浸入抑制手段）、１７ｅ・・第二の開口部（浸入抑制手段）、１７ｆ・・薄肉部（浸入抑制手段）

Claims (11)

1. 通電により発熱する発熱抵抗体を有する加熱体と、前記加熱体を支持する樹脂製の加熱体支持部材と、前記加熱体支持部材に設けた開口部に配置され、前記加熱体の異常昇温による熱で作動して前記発熱抵抗体への通電を遮断する感熱素子と、を有し、前記加熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記加熱体の異常昇温時に、前記加熱体の熱で溶解した前記加熱体支持部材の樹脂が前記開口部に浸入することを抑制する浸入抑制手段を備えたことを特徴とする像加熱装置。
2. 通常状態時は前記感熱素子と前記加熱体とを非接触に支持し、前記加熱体の異常昇温時には前記加熱体の異常昇温による熱で溶解して前記温度検知素子と前記加熱体とを接触させる機能をもつ樹脂製の感熱素子支持部材を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記感熱素子を前記加熱体の方向へ付勢する付勢部材を有し、前記付勢部材は前記加熱体の異常昇温時の前記感熱素子支持部材の溶解に伴い、前記温度検知素子を前記加熱体側へ移動させる付勢力を有することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記加熱体は、少なくとも、絶縁性の平板状の基板と、前記基板に具備させた発熱抵抗体と、を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。
5. 前記浸入抑制手段とは、前記加熱体支持部材の前記開口部近傍部分の厚みを他の部分よりも薄くした薄肉部であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の像加熱装置。
6. 前記浸入抑制手段とは、前記加熱体支持部材の前記開口部近傍部分に設けた第二の開口部であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の像加熱装置。
7. 前記浸入抑制手段とは、前記加熱体支持部材の前記開口部近傍部分の厚みを他の部分よりも薄くした薄肉部であり、前記薄肉部は前記加熱体の異常昇温時の前記感熱素子支持部材の溶解よりも先に溶解して開口することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の像加熱装置。
8. 前記装置は更に、前記加熱体に接触しつつ移動する可撓性の回転体と、前記可撓性の回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧ローラと、を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の像加熱装置。
9. 前記可撓性の回転体は、樹脂製フィルムであることを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
10. 前記可撓性の回転体は、金属製フィルムであることを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
11. 前記可撓性の回転体は、弾性層を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の像加熱装置。