JP2007328222A

JP2007328222A - 定着装置

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Publication number: JP2007328222A
Application number: JP2006160535A
Authority: JP
Inventors: Masashi Komata; 将史小俣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】定着ローラが停止している状態においても、熱源からの影響を定着ローラに伝達せず、安全性の高い定着装置を提供すること。
【解決手段】加熱用の回転体と、前記回転体と対向配置され赤外線を発生する赤外線源と、前記赤源線を前記回転体側に反射する赤外線反射部材と、異常昇温を検知する安全素子と、を有する定着装置において、前記回転体の回転駆動停止時に、前記回転体と前記赤外線源との間に移動して遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置において、作像プロセス部で記録材（転写材、印字用紙、感光紙、静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた画像情報の未定着トナー画像を固着像として熱定着処理する定着装置に関するものである。

従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置としては、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式とは、未定着トナー画像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより未定着トナー画像を記録材上に永久固着画像として定着させる方式である。熱ローラ方式においては、高速性、高画質性、高耐久性という利点がある。

また、消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、フィルム加熱方式による加熱定着方法の定着装置もある。フィルム加熱方式とは、ヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さく薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー画像を定着する方式である。フィルム加熱方式によれば、特にスタンバイ時に定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えることができ、立ち上がり時間の短縮も実現できる。

ここで、熱ローラ方式の高速性、高画質性、高耐久性という利点と、フィルム加熱方式の低消費電力、立ち上がり時間短縮という、双方の利点を同時に備えるための方式が考えられている（例えば、特許文献１乃至３参照）。これに係る非接触外部加熱方式の説明を図９を用いて行う。図９は従来の定着装置の概略説明図である。

図９に示すように、従来の定着装置は、定着ローラ210と加圧ローラ220とを接触させて定着ニップＮを形成する。ここで、非接触外部加熱方式の定着装置では、定着ローラ210内部に加熱源であるハロゲンヒータを配設するのではなく、定着ローラ210の外部にハロゲンヒータ231を配設する。そして、ハロゲンヒータ231の輻射熱が定着ローラ210に効率よく達するように反射鏡232が配設される。

このような構成により、次のように定着ローラ表面の温度を制御する。即ち、不図示の通電制御回路によって、サーミスタ等の温度検知手段を用いて定着ローラ表面の温度を検知し、定着ローラ表面温度が一定になるようにハロゲンヒータ231への通電を制御する。

特開２０００−０４７５０７号公報特開２００２−０４３０２６号公報特開２００３−１８６３２９号公報

一般に、定着装置においては、イレギュラーな事態も想定して安全性をも確保する必要がある。例えば、非接触外部加熱方式では、通常の設計では、ジャム発生時には熱源への通電を停止するように通電制御回路が指令を出す。しかし、ジャム発生時に、定着ローラが停止している状態にもかかわらず、熱源への通電が停止されない事態になった場合、定着ローラ表面のヒータと対向する一部分だけが加熱されることとなり、定着ローラが異常に昇温するおそれがある。すると、定着ローラを傷めてしまうおそれがある。

本発明の目的は、定着ローラが停止している状態においても、熱源からの影響を定着ローラに伝達せず、安全性の高い定着装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、
加熱用の回転体と、前記回転体と対向配置され赤外線を発生する赤外線源と、前記赤源線を前記回転体側に反射する赤外線反射部材と、異常昇温を検知する安全素子と、を有する定着装置において、
前記回転体の回転駆動停止時に、前記回転体と前記赤外線源との間に移動して遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする。

以上の構成により、定着ローラが停止している状態においても、熱源からの影響を定着ローラに伝達せず、安全性の高い定着装置を提供することができる。

図を用いて本発明の実施形態を説明する。まず、各実施形態の定着装置を適用する画像形成装置の一つを例示して説明する。図８は画像形成装置の概略説明図である。

（画像形成装置）
本実施形態の定着装置100は図８に示すような一般的な画像形成装置に用いることができる。

図８に示すように、画像形成装置101は、給送部として、シートカセット102、給送ローラ103、レジストローラ126等を有する。シートカセット102には、被加熱材としての記録材Ｐを収納する。また、転写部として、転写ベルト駆動ローラ104、転写ベルト105等を有する。また、画像形成部として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各感光体ドラム106〜109、各色用の転写ローラ110〜113、各色用のカートリッジ114〜117、各色用の光学ユニット118〜121を有する。そして、定着部として定着装置100を有する。また、画像形成装置101は記録材Ｐを給送、搬送する不図示の給送モータを備える。

この構成により、画像形成装置101は次のような動作をする。まず、シートカセット102内に載置された記録材Ｐが、給送ローラ103によって給送され、レジストローラ126によって斜行が矯正される。その後の記録材Ｐは、転写ベルト105上を搬送されることとなる。

一方、各色の光学ユニット118〜121は、各感光体ドラム106〜109の表面をレーザービームによって露光走査する。これにより各感光体ドラム106〜109上に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して各色のトナーが各カートリッジ114〜117によって供給されると、各感光体ドラム106〜109上にトナー画像が形成される。

そして、転写ベルト105上の記録材Ｐが、各カートリッジ114〜117の転写部を通過するタイミングと合わせて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像が重ねて転写される。その後、トナー画像が転写された記録材Ｐが、定着装置100の定着ニップ部Ｎを通過することによって、トナー画像が熱定着する。これにより、記録材Ｐ上に画像の定着がなされる。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る定着装置の斜視図であり、図２は第１実施形態に係る定着装置の断面図である。

（定着装置100）
図１及び図２に示すように、定着装置100は、加熱用の回転体である定着ローラ10と、定着ローラ10と接触してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ20とを有する。また、定着ローラ10を非接触で加熱する加熱ユニット32を定着ローラ10の外側に配設する。

定着ローラ10は、芯金13の外側に弾性層12が形成される。芯金13としては、アルミ又は鉄製等を用いることができる。弾性層12としては、シリコーンゴム（ソリッドゴム）や、断熱効果をもたせるために発泡させたシリコーンゴム（スポンジ）や、更に断熱効果を持たせるために気泡を分散させ断熱作用を高めたシリコーンゴム（気泡ゴム）等を用いる。

ここで、定着ローラ10の熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすくなり、表面温度が上昇しにくくなる。このため、定着ローラ表面温度の立ち上がり時間の短縮のためには、低熱容量で熱伝導率が低く断熱効果の高い材質の方が好ましい。尚、上記シリコーンゴムのソリッドゴムは、熱伝導率が0.25〜0.29Ｗ／ｍ・Ｋ、スポンジゴム・気泡ゴムは0.11〜0.16Ｗ／ｍ／Ｋであり、スポンジゴム・気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。また、熱容量に関連する比重はソリッドゴムが各1.05〜1.30、スポンジゴム・気泡ゴムが約0.75〜0.85である。したがって、弾性層12の好ましい形態としては、熱伝導率が約0.15Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。また、比重が0.85以下の断熱効果の高いスポンジゴム層や気泡ゴム層の方が好ましい。

また、輻射熱で定着ローラ10を加熱するため、加熱ニップが必要無く、熱容量が抑えられるため定着ローラ10の外形は小さい方が好ましい。しかし、定着ニップ部Ｎが小さくなりすぎるため、極度に小さくすることはできない。弾性層12の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金13に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。

これらを総合的に考慮して、本実施形態では、肉厚が4ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層12を形成し、外径がφ20ｍｍの定着ローラ10を使用した。これにより、適正な定着ニップNが形成でき、かつ熱容量を抑えることができる。

また、弾性層12の上にはフッ素樹脂離型性層11を形成する。フッ素樹脂離型性層11としては、パーフルオロアルコキシエチレン樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等を用いることができる。フッ素樹脂離型性層11はチューブを被覆させたものが耐久性に優れるが、チューブを被覆させたものでも表面を塗料でコートしたものであってもよい。

図１及び図２に示すように、定着ローラ10の下側に並行して配列するように、加圧部材が配設される。本実施形態においては加圧部材として、定着ローラ10と同様の構成のローラ（加圧ローラ20）を用いる。

加圧ローラ20は、芯金23の両端部が回転自在に軸受保持される。そして、不図示の付勢手段により、図２に示す気泡ゴム層22の弾性に抗して定着ローラ10の下面に、所定の加圧力をもって圧接される。これにより、定着ローラ10と所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ20は、定着ローラ10の回転に連動して回転する。本実施形態においては、記録材Ｐの通紙基準位置は定着ローラ中央である。このため、定着ニップ部Ｎの中央部に記録材Ｐが導入されたとき定着ローラ10と協働して記録材Ｐを挟持搬送する。

加熱ユニット32は、定着ローラ10をローラ外側から非接触で加熱する。加熱ユニット32は、熱源としてのハロゲンヒータ（赤外線源）31と、ハロゲンヒータ31の輻射熱を効率的に利用するための反射鏡（赤外線反射部材）33とを有する。

ハロゲンヒータ31は、定着ローラ10と対向して配置される。これにより、定着ローラ10の表面を直接加熱する。また、ハロゲンヒータ31による熱ローラ10方向以外の方向に、反射率の高い反射鏡33が配設される。

反射鏡33は、ハロゲンヒータ31が中に入るように、定着ローラ10と反対側に突出するように湾曲して配設される。これにより、ハロゲンヒータ31からの輻射熱を発散させずに、輻射熱を効率的に定着ローラ10側へ反射させることができる。

本実施形態では、反射鏡33の形状は通紙方向に対して楕円軌道とし、一方の焦点にハロゲンヒータ31を、もう一方の焦点には定着ローラ10内側の表面付近となるように配置する。これにより、楕円の集光効果を利用することができ、定着ローラ表面近傍に反射光が集光する。

反射鏡33の反射面は、アルミや金、銀などで表面処理がなされ、赤外線を90％以上反射できるようなものが好ましい。また長時間使用した場合においても反射鏡内面が酸化等によって曇らないように処理されたものがより好ましい。

図１及び図２に示すように、加熱ユニット32の反射鏡33に隣接して、温度ヒューズ（安全素子）53が配設される。温度ヒューズ53を配設することにより、加熱ユニット32の異常昇温を検出することができる。

温度ヒューズ53とハロゲンヒータ31との間には、ＡＣケーブル56が配設され、温度ヒューズ53と電源（不図示）との間には、ＡＣケーブル57が配設される。これにより、電源とハロゲンヒータ31とは、温度ヒューズ53を挟んで接続される。この構成により、温度ヒューズ53が加熱ユニット32の異常昇温を検出すると、温度ヒューズ53での通電状態が切れ、電源からハロゲンヒータ31への導通が遮断される。尚、本実施形態では温度ヒューズ53が作動する温度は240℃とした。

以上の構成により、定着ローラ10が回転駆動され、ハロゲンヒータ31に通電がなされてハロゲンヒータ31が発光し、回転する定着ローラ10の外面がハロゲンヒータ31の輻射熱で加熱される。

定着ローラ表面の温度は、定着ローラ表面の中央部に当接されたサーミスタ等の温度検知手段を用いて検知する。そして、温度検知手段で検知される温度に応じて、不図示の通電制御回路によりハロゲンヒータ31への通電を制御する。これにより、定着ローラ10の表面温度が一定になるように制御される。

未定着のトナー像を担持した記録材Ｐが、定着ローラ10と加圧ローラ20の定着ニップ部Ｎに導入される。そして記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持搬送され、定着ローラ10からの熱や定着ニップ部Ｎでの加圧により、未定着のトナー像が記録材Ｐに加熱定着される。

次に本実施形態の特徴的な構成のシャッター（遮蔽部材）34について述べる。

図１及び図２に示すように、定着ローラ10と加熱ユニット32との間には、シャッター34が配設される。シャッター34の材質は、本実施形態では厚み0.5ｔのアルミ製の板を用いた。

シャッター34は、不図示のシャッター開閉用モータに接続され、電気的に開閉の制御が行われる。シャッター34開閉の制御は、不図示のＣＰＵがシャッター開閉用モータを制御することで行う。ＣＰＵは、定着ローラ10の駆動源であるモータの駆動信号を検知する。そして、駆動信号が検知されるときはシャッター34を水平方向に移動させて開状態にし、駆動信号が検知されないときはシャッター34を水平方向で前述と逆方向に移動させて閉状態にする。

シャッター34について詳細に説明する。図３は定着ローラ10への巻きつきジャムが発生時の様子を示す図である。（ａ）はシャッター34が開状態の図であり、（ｂ）はシャッター34が閉状態の図である。

通常、定着装置としては巻きつきジャムが発生しないように、また定着装置の回転が停止した場合はハロゲンヒータ31への通電を止める。しかし、通電が止まらないようなイレギュラーな場合でも、安全性が確保されることが望ましい。このため、これらの設計が機能しなかった二重故障が起きた場合の安全性を比較することで、本実施形態の効果を説明する。

図３（ａ）に示すように、記録材Ｐが定着ローラ10に巻き付いて紙詰まりを起こす現象（巻きつきジャム）が発生した場合、ハロゲンヒータ31への通電が停止しないと、滞留した記録材Ｐが過度に加熱されてしまう。

本実施形態においては、加熱ユニット32にシャッター34を配設したので、この場合の安全性のマージンを把握する実験をした。

実験において、図３（ａ）のように、定着ローラに記録材Ｐを巻きつかせた状態でハロゲンヒータ31へ一定時間通電する。以下の表１は、本実施形態のシャッター34を閉めた場合の構成と、比較例として図９に示した従来例であるシャッターが無い場合の構成とを、比較したものである。比較対象は、記録材Ｐの表面温度と、発煙の有無である。

尚、ヒータへの通電は、コンセントからの定格電力の100％出力（1ｋＷ）で30秒間の通電として評価した。また巻きつかせた記録材Ｐとしては、Ｘｘ4024 75ｇ/ｍ²の記録材Ｐを用いた。また巻きついた記録材Ｐの形も従来例と本実施形態で同じになるようにして比較した。また記録材Ｐの表面温度の測定は、熱電対を用いて行い、その取り付け部位も従来例と本実施形態で同じにした。

以上の表１に示した結果から明らかなように、本実施形態の構成では、従来例のように発煙をすることが無い。また記録材Ｐの表面温度で比較した場合にも、本実施形態の構成では、大幅に低くなる。具体的には、本実施形態では記録材（普通紙）の発火点である450度を大きく下回っているのに対し、従来例の構成では紙の発火点にかなり近い値となった。

尚、本試験での比較条件としての故障モードは、巻きつきジャムにより加熱部位に記録材Ｐが滞留し、かつハロゲンヒータ31への通電が停止しないケースを元に比較した。しかし、シャッター34を閉じることでの異常昇温の抑制効果が発現されるのはこの場合に限るものではない。即ち、例えば記録材Ｐが巻きついていないような状態で、定着装置の駆動が停止した場合に、ハロゲンヒータ31への通電が止まらないというイレギュラーな故障モードにおいても対応し得る。この場合には、シャッター34を閉じること自体の効果（異常昇温の抑制）の対象が巻きついた記録材Ｐではなく定着ローラに置き換わるだけであり、同様に効果がある。

本実施形態のシャッター34の開閉の方向について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、非接触外部加熱方式の定着装置では、記録材Ｐが定着ローラ10へ巻きつくと、記録材Ｐは定着ローラ10の回転に従って搬送される。この場合、通常は定着ローラ10の停止制御がなされることで、記録材Ｐが加熱ユニット32に当接しないようにされる。しかし、停止制御がなされない場合、定着ローラ10に巻きついた記録材Ｐの先端部は、定着ローラ10の回転に伴って加熱ユニット32による加熱部位に突入する。これにより、記録材Ｐの先端部は、反射鏡33に引っかかる。

ここで、図３（ａ）に示すように、引っかかった記録材Ｐの部位からみて記録材Ｐの進行方向下流側の方が、相対的に反射鏡33と引っかかった記録材Ｐの間に隙間Ｄができやすい。この場合、記録材Ｐと加熱ユニット32との間の隙間Ｄが大きい方から小さい方へ閉めると、シャッター34は円滑に閉まる。即ち、巻きついた記録材Ｐの進行方向の上流側から下流側へ向かってシャッター34を閉めた方が、シャッター34を閉めやすくなる。また、このように構成すると、閉める過程でシャッター34が記録材Ｐの先端部を徐々に押し下げながら移動することとなる。このため、ハロゲンヒータ31と記録材Ｐとの間を、シャッター34で確実に仕切ることができる（図３（ｂ）参照）。このように、図１乃至図３に示すように、シャッター34は、閉まるときは定着ローラ10の回転方向と同方向に移動し、逆に開くときは定着ローラ10の回転方向と逆方向に移動することが好ましい。

本実施形態においては、シャッター34の開閉を電気的に行った。即ち、電気的に定着ローラ駆動モータの駆動信号を検知し、これに合わせて電気的に開閉を制御するとした。しかしながらこの方法は一例に過ぎず、これにとらわれる必要はない。例えば、定着ローラの駆動中は開き、停止すると閉まるというように、機械的に構成してもよい。

また本実施形態においては、反射鏡33の開口部をとくにシャッター34以外の部材で覆うようなことをしていないが、これに限るものではない。図４に第１実施形態の他の例（変形例）を示す。例えば、図４に示すように、反射鏡33の開口部を石英ガラス等の耐熱性のある遮蔽部材61で覆ってもよい。反射鏡33の開口部を耐熱性板ガラス等の遮蔽部材を配設すると、巻きついた記録材Ｐが、反射鏡33に引っかかりにくくなる。

図４のような構成においても、記録材Ｐが図４（ａ）に示すように、加熱ユニット32の加熱部位にて滞留することがありえるため、シャッター34を設けることは有益である。また、遮蔽部材61を配設し、シャッター34の閉める方向を定着ローラ10の回転方向と同一方向にすることは同様に効果がある。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、反射鏡、温度ヒューズ、そしてシャッター（遮蔽部材）とを組み合わせることにより、第１実施形態に比してさらに高い安全性を得ることができることにある。

前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図５は第２実施形態に係る定着装置100ａの断面図であり、シャッター55が開いているとき（定着装置の正常駆動時）を表す。図６は第２実施形態の変形例に係る定着装置の断面図であり、（ａ）はシャッター55が閉じた場合の断面図であり、（ｂ）はシャッター55が閉じた時にシャッター55を長手に見た図である。

本実施形態の定着装置100ａの特徴は、シャッター55と加熱ユニット132の構成である。図５及び図６に示すように、シャッター55は、その一部に温度ヒューズ（安全素子）53と反対方向に突出するように凹んだ凹面部51が形成される。また、加熱ユニット132は、ハロゲンヒータ（赤外線源）31と、ハロゲンヒータ31の輻射熱を反射させる反射鏡（赤外線反射部材）133と、温度ヒューズ53を配設するハウジング152を有する。

シャッター55は、厚さ0.5ｔのアルミ基材で構成される。また、シャッター55の内面（ハロゲンヒータ31側）は、反射鏡133と同様の鏡面加工の表面処理をした。

図６（ｂ）に示すように、反射鏡133には、温度ヒューズ53と閉状態のシャッター55の凹面部51とを結ぶ位置に、くりぬき窓部54が配設される。これにより、赤外線の光路は阻害されない。また、くりぬき窓部54の形状及び位置と、温度ヒューズ53の位置は、定着装置の通常駆動時（シャッター55の開状態の時）にハロゲンヒータ31からの光が直接当たらないように配置する。

温度ヒューズ53とくりぬき窓部54とを覆うように、ハウジング152が構成される。このため、ハロゲンヒータ31の光が加熱ユニット132の外に逃げない。

この構成により、図５に示すように、シャッター55が開いた状態（開状態）においては、ハロゲンヒータ31の光が、シャッター55の凹面部51に反射しないため、温度ヒューズ53に集光されることはない。一方、図６に示すように、シャッター55が閉じられた状態（閉状態）においては、ハロゲンヒータ31からの赤外線が、シャッター55に形成される凹面部51によって反射され、温度ヒューズ53に集光される。

このような構成にすることで、温度ヒューズ53の動作時間を短くすることができる。実際に第１実施形態の構成と本実施形態の構成において、巻きつきジャムが発生し、シャッターが閉じてもハロゲンヒータ31への通電が停止されないという二重故障を想定し、試験を行った。表２に、シャッター55が閉じてから温度ヒューズ53が作動するのに要した時間を比較した結果を示す。

尚、ヒータへの通電は、コンセントからの定格電力の100％出力（1ｋＷ）で行い評価した。また巻きつかせた記録材Ｐとしては、Ｘｘ4024 75ｇ/ｍ²紙を用いた。また巻きついた記録材Ｐの形もそれぞれで同じになるようにした。また記録材Ｐ表面温度の測定は、熱電対を用いて行い、その取り付け部位もそれぞれで同じにした。

上記比較結果から判るように、本実施形態の構成の方が第１実施形態の構成よりも温度ヒューズ作動までの時間が大幅に短くなった。また、巻きついた記録材Ｐの表面温度も大幅に短くなった。このため、第１実施形態よりも、さらに高い安全性を確保することができる。

ここでの比較条件としての故障モードは、巻きつきジャムにより加熱部位に記録材が滞留し、かつハロゲンヒータへの通電が停止しないケースを元に比較した。しかし、これに限るものではない。例えば、記録材が巻きついていないような状態での定着装置の駆動停止時に、ハロゲンヒータ31への通電が止まらないイレギュラーという故障モードにおいても対応し得る。

また本実施形態では、反射鏡133の開口部をとくにシャッター55以外の部材で覆ってはいないが、他の部材で覆ってもよい。例えば、図３に示すように開口部を石英等の耐熱性のガラス板を遮蔽部材として用いてもよい。

〔第３実施形態〕
図を用いて本発明の第３実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図７は第３実施形態に係る定着装置100ｂの断面図である。第３実施形態の特徴は、反射鏡と遮蔽部材とを組み合わせ、反射鏡により赤外線を温度ヒューズに導くことにより、第２実施形態よりもさらに安全な構成をより簡便に達成したことにある。次に詳細に説明する。

図７に示すように、本実施形態の定着装置100ｂは、定着ローラ10を加熱する加熱ユニット32と、加熱ユニット32の定着ローラ10と反対側に配設される温度ヒューズ（安全素子）53とを有する。本実施形態においては、前述の実施形態のようなシャッターは配設されない。

本実施形態においては、加熱ユニット32を回転駆動するため、不図示の駆動手段を有する。これにより、加熱ユニット32の反射鏡（赤外線反射部材及び遮蔽部材）233は、定着ローラ10側に向くことと、温度ヒューズ53側に向くことが可能となる。

ここで、加熱ユニット32が温度ヒューズ53側に向いたときには、ハロゲンヒータ（赤外線源）31の輻射熱が定着ローラ10側にいくことを抑制する。即ち、本実施形態においては、シャッターがなくなった代わりに加熱ユニット32自身が、定着ローラ10に対するハロゲンヒータ31の輻射熱を遮断する役割を担うことになる。

更に、加熱ユニット32が温度ヒューズ53側に向いたときには、反射鏡233が温度ヒューズ53側に向くため、ハロゲンヒータ31の光が反射鏡233に反射され、温度ヒューズ53に集中する。このため、加熱ユニット32が温度ヒューズ53側に回動し、ハロゲンヒータ31に通電されている場合は、ハロゲンヒータ31からの熱線が温度ヒューズ53にいち早く集光される。

このような構成により、定着装置100ｂは次のように動作をする。図７（ａ）は定着装置100ｂが駆動中のときの鏡面の向きを示した図であり、図７（ｂ）は定着装置100ｂが非駆動中のときの鏡面の向きを示した図である。

定着装置100ｂが駆動中のときには、図７（ａ）に示すように、加熱ユニット32の駆動手段が、反射鏡233の開口部を定着ローラ10側に向ける。これにより、ハロゲンヒータ31の熱線を反射鏡233により反射し、加圧ローラ10の表面を加熱する。

定着装置100ｂが非駆動中のときには、図７（ｂ）に示すように、加熱ユニット32の駆動手段が反射鏡233を180度回転させ、反射鏡233の開口部を定着ローラ10と反対側に向ける。すると、反射鏡233に反射されたハロゲンヒータ31の熱線は、定着ローラ10の方向に向かなくなるので、定着ローラ10は加熱されない。また、反射鏡233に反射されたハロゲンヒータ31の熱線は、温度ヒューズ53の方向に向く。温度ヒューズ53に一定以上の熱線が到達した場合には、熱の供給が切れるため、確実に加熱動作を停止することができる。

尚、安全素子53、反射鏡233、ハロゲンヒータ31の位置関係としては、安全素子53に熱線が効率よく集中するように配置する。具体的には、反射鏡233の鏡面を楕円に形成し、ハロゲンヒータ31をその楕円の一方の焦点に来るように配置し、かつ定着装置の非駆動時の反射鏡233の向きに対して、安全素子53がもう一方の焦点となるように配置する。これにより、非駆動時に万一ハロゲンヒータへの通電が停止しない場合でも、反射鏡233で熱線が反射され、効率よく安全素子53に集中させることができる。

前述の第２実施形態の構成では、シャッターの一部で光を集中させる構成であるため、温度ヒューズ53に向ける反射面積を広く取りにくい。しかし、本実施形態の構成であれば、反射鏡233の断面全部が温度ヒューズ53に収束するので、反射面積を大きくとること（より広い範囲の熱線を安全素子に集中させること）ができる。これにより、安全素子の動作開始までの時間をより短くすることができる。またシャッターを設けていないので、より部品点数の少なく構成することができる。

尚、本実施形態では、反射鏡233の回転は、ＣＰＵが反射鏡回転用モータ（不図示）を電気的に制御することにより行う。即ち、定着ローラ駆動源であるモータの駆動信号を、ＣＰＵ（不図示）が検知している間は反射鏡233の鏡面を図７（ａ）のように定着ローラ10側に向ける。一方、ＣＰＵが駆動信号を検知しなくなると、図７（ｂ）のように鏡面を温度ヒューズ53側に向ける。

また、本実施形態の反射鏡233の回転方向としては、図７（ａ）に示すように、駆動状態から非駆動状態になる場合（反射鏡233を温度ヒューズ53側に向ける場合）には、定着ローラ10の回転方向と同方向にした。ここで同方向とは、反射鏡233と定着ローラ10とが近接する部分において、同じ方向（図７（ａ）中の右側）という意味である。これは前述したように、記録材Ｐが万一巻きついた場合でも、反射鏡233に記録材の先端が引っ掛かり難いという利点があるからである。

ここで実際に比較試験を行った。本試験では、巻きつきジャムが発生し、駆動が停止してもハロゲンヒータ31への通電が停止されないという二重故障を想定して比較を行った。具体的には、第１、第２実施形態の構成と本実施形態の構成において、定着装置の駆動が停止してから温度ヒューズが作動するのに要した時間を比較した。試験結果を以下の表３に示す。

尚、ヒータへの通電は、コンセントからの定格電力の100％出力（1ｋＷ）で行い評価した。また巻きつかせた記録材としては、Ｘｘ4024 75ｇ/ｍ²の普通紙を用いた。また巻きついた記録材の形もそれぞれで同じになるようにした。また記録材Ｐの表面温度の測定は、熱電対を用いて行い、その取り付け部位もそれぞれで同じにした。

上記比較結果から判るように、本実施形態の構成の方が第1、第２実施形態の構成よりも温度ヒューズ53作動までの時間が大幅に短くなる。また、巻きついた記録材Ｐの表面温度も大幅に低くなる。このため、前述の実施形態よりもさらに高い安全性が確保されていることがわかる。

ここで、比較条件としての故障モードは、巻きつきジャムにより加熱部位に記録材Ｐが滞留し、かつハロゲンヒータへの通電が停止しないケースを元に比較した。しかしながら、記録材Ｐが巻きついていないような状態での定着装置の駆動停止時に、ハロゲンヒータ31への通電が止まらないイレギュラーという故障モードにおいても、同様の効果がある。

また、反射鏡233の駆動方法としては、ＣＰＵが反射鏡回転用モータ（不図示）を電気的に制御することに限るものではない。例えば、機械的に、定着ローラの駆動中は開き、停止すると回転する構成であってもよい。

また、本実施形態では、反射鏡233の開口部を特に覆うようなことをしていないが、前述の実施形態の変形例と同様、開口部を石英板などの耐熱性板ガラスで覆ってもよい。このように構成すると、巻きついた記録材が反射鏡233に引っかかりにくくなる。

また、本実施形態では、反射鏡233の駆動時と非駆動時の回転角を180度としたが、これに限らず、180度以外の回転角としてもよい。

第１実施形態に係る定着装置の斜視図。第１実施形態に係る定着装置の断面図。定着ローラ10への巻きつきジャムが発生時の様子を示す図。第１実施形態に係る定着装置の変形例を示す図。第２実施形態に係る定着装置100ａの断面図。第２実施形態の変形例に係る定着装置の断面図。第３実施形態に係る定着装置100ｂの断面図。画像形成装置の概略説明図。従来の定着装置の概略説明図。

符号の説明

Ｎ…定着ニップ部、Ｐ…記録材、10…定着ローラ、11…フッ素樹脂離型性層、12…弾性層、13…芯金、20…加圧ローラ、22…気泡ゴム層、23…芯金、31…ハロゲンヒータ、32…加熱ユニット、33…反射鏡、34…シャッター、51…凹面部、53…温度ヒューズ、54…くりぬき窓部、55…シャッター、56…ＡＣケーブル、57…ＡＣケーブル、61…遮蔽部材、100…定着装置、100ａ…定着装置、100ｂ…定着装置、101…画像形成装置、102…シートカセット、103…給送ローラ、105…転写ベルト、106…感光体ドラム、107…感光体ドラム、108…感光体ドラム、109…感光体ドラム、126…レジストローラ、133…反射鏡、152…ハウジング、233…反射鏡

Claims

加熱用の回転体と、前記回転体と対向配置され赤外線を発生する赤外線源と、前記赤源線を前記回転体側に反射する赤外線反射部材と、異常昇温を検知する安全素子と、を有する定着装置において、
前記回転体の回転駆動停止時に、前記回転体と前記赤外線源との間に移動して遮蔽する遮蔽部材を有することを特徴とする定着装置。
前記遮蔽部材は、前記回転体の回転駆動停止時に、前記回転体と前記赤外線源との間に水平に移動して遮蔽するシャッターであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記シャッターは、前記回転体が前記シャッターと近接する部分において、前記回転体の回転方向と同一の方向に閉まることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記シャッターの前記赤外線反射部材側の内面は、鏡面になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
前記シャッターの内面には、凹面部が形成され、
前記凹面部は、前記シャッターが閉じた時に前記赤外線源からの赤外線を、前記安全素子に集光するように反射させることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
前記遮蔽部材は、前記回転体の回転駆動停止時に、前記回転体と前記赤外線源との間に回転移動して遮蔽する前記赤外線反射部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。