JP2014224927A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化や配線の複雑化を抑えつつ、加熱手段の異常昇温時に通電を遮断することができる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能に設けられた定着部材３８と、定着部材と接触させて定着部材との間にニップ部を形成する接触部材３０と、基材５７と、基材に設けられ電力が供給されることで発熱する発熱体５５と、発熱体に電力を供給するための電力導通路５９ａ，５９ｂとを有し、定着部材を加熱する加熱手段５６と、発熱体に電力導通路を介して電力を供給する電力供給手段３９とを備え、前記ニップ部に通過させた記録材Ｐ上の未定着画像を少なくとも熱によって記録材に定着させる定着装置１２において、加熱手段の異常昇温時の熱膨張による応力で、前記発熱体または前記電力導通路の少なくとも一方に亀裂を生じさせるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、画像データに基づいて像担持体上に形成された潜像が、現像装置から供給されたトナーによって現像され、像担持体上に顕像としてのトナー像が形成される。この像担持体上のトナー像は転写装置によって記録材に転写され、定着装置によって記録材上に定着される。

特許文献１に記載の定着装置では、回転可能に設けられた加圧ローラと、加圧ローラに対向して設けられた可撓性を有する無端状のベルト部材である定着ベルトとを圧接させることにより、ニップ部が形成される。また、前記ニップ部を形成している定着ベルト部分の内周面側には、定着ベルトの内周面に接触し定着ベルトを加熱する加熱手段である加熱体が設けられている。この加熱体は、セラミックス基板上に抵抗発熱体が設けられており、電源から配線を介して抵抗発熱体に給電することで抵抗発熱体が発熱し、定着ベルトを加熱する。そして、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を熱と圧力とによって記録材に定着させる。

また、加熱体に接触させて設けられたサーミスタ等の温度センサーによって加熱体の温度が検知されており、その検知温度を基にして加熱体が所定温度以上とならないように、ＣＰＵなどを有する制御回路で抵抗発熱体への通電制御を行っている。

一方、前記温度センサーや前記制御回路などが故障して、加熱体が異常昇温した際に抵抗発熱体への通電制御を行うことができず、加熱体が所定温度以上に高温になるおそれがある。

特許文献１に記載の定着装置では、電源から発熱体に電力を供給するための配線に接続されたサーモスイッチを設けている。このサーモスイッチは、加熱体のセラミックス基板に接触させて設けられており、加熱体の温度がサーモスイッチの動作温度以上になった場合に、電源から発熱体への通電を遮断できる構成となっている。

しかしながら、加熱体の温度検知用の温度センサーとは別にサーモスタットを加熱体に取り付けることは、スペースの制約で難しく、装置の大型化や配線の複雑化につながるといった問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、装置の大型化や配線の複雑化を抑えつつ、加熱手段の異常昇温時に通電を遮断することができる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能に設けられた定着部材と、前記定着部材と接触させて該定着部材との間にニップ部を形成する接触部材と、基材と、該基材に設けられ電力が供給されることで発熱する発熱体と、該発熱体に電力を供給するための電力導通路とを有し、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記発熱体に前記電力導通路を介して電力を供給する電力供給手段とを備え、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって該記録材に定着させる定着装置において、前記加熱手段の異常昇温時の熱膨張による応力で、前記発熱体または前記電力導通路の少なくとも一方に亀裂を生じさせるようにしたことを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、装置の大型化や配線の複雑化を抑えつつ、加熱体の異常昇温時に通電を遮断することができるという優れた効果がある。

（ａ）加熱体のおもて面側から見た模式図、（ｂ）加熱体の側面図、（ｃ）加熱体の裏面から見た模式図。 実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 実施形態１に係る定着装置の概略構成図。 定着装置の外観図。 画像形成パターンを示す平面図。 画像領域と非画像領域とに対する第一の目標温度と第二の目標温度との関係を示すグラフ。 画像形成パターンを示す平面図。 溝を起点として基板にクラックが生じた状態を示す加熱体の側面拡大図。 （ａ）溝を起点として基板にクラックが生じた状態を示す加熱体をおもて面側から見た模式図、（ｂ）溝を起点として基板にクラックが生じた状態を示す加熱体の側面図。 溝の断面形状の他例を示す図。 実施形態２に係る定着装置の概略構成図の概略構成図。 実施形態３に係る定着装置の概略構成図の概略構成図。

＜実施形態１＞
図２に、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。
図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのプリンタは、給紙装置４と、レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写装置１０と、定着装置１２等を有している。

給紙装置４は、記録材としての用紙Ｓが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された用紙Ｓを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。

給紙コロ１６によって送り出された用紙Ｓは、レジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。その後、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と、用紙Ｓの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングで、レジストローラ対６により転写部Ｎへ送られる。

感光体ドラム８の周りには、感光体ドラム回転方向順に、帯電ローラ１８と、露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ローラ２２ａを備えた現像装置２２と、転写装置１０と、クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング装置２４等が配置されている。帯電ローラ１８と現像装置２２との間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっている。

プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム８が回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像データに基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成される。この潜像は、感光体ドラム８の回転により現像装置２２と対向する位置まで移動し、ここで現像装置２２からトナーが潜像に供給されて可視像化され、トナー像が形成される。

感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部Ｎに進入してきた用紙Ｓ上に、転写装置１０による転写バイアスの印加により転写される。

トナー像が転写された用紙Ｓは、定着装置１２へ向けて搬送され、定着装置１２でトナー像が用紙Ｓに定着された後、図示しない排紙トレイへ排出されスタックされる。

転写部Ｎで感光体ドラム８から用紙Ｓに転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング装置２４に至り、クリーニングブレード２４ａによって掻き落とされて、感光体ドラム表面が清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留電位が、図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。

図３は、本実施形態に係る定着装置１２の概略構成図である。図４は定着装置の外観図である。

定着装置１２には、図３に示すように、定着ベルト３８や、この定着ベルト３８との間で定着ニップ部ＳＮを形成する加圧ローラ３０が設けられている。また、セラミックスからなる基材である基板５７と、基板５７に設けられ電力が供給されることで発熱する抵抗発熱体５５とを有する、サーマルヒータなどの加熱体５６が設けられている。なお、基板５７の材料としては、ガラスでも良い。

加圧ローラ３０は、回転可能に設けられ定着ベルト３８の外周面に接触させて定着ベルト３８との間に定着ニップ部ＳＮを形成する接触部材である。なお、本実施形態では加圧ローラ３０が、図示しない付勢手段により定着ベルト３８に向けて付勢され、定着ベルト３８に圧接されている。

加熱体５６はステー状部材７０に取り付けられ、定着ベルト３８の内周面と接触する位置に配置されている。加熱体５６を、定着ベルト３８の内面面に接触させて設けることで、定着ベルト３８の用紙Ｓ上のトナー像と接する外周面に、加熱体５６によってキズが付くのを防止することができ、定着ベルト３８の寿命を延ばすことができる。

加熱体５６には、用紙Ｓの用紙搬送方向と直交する用紙幅方向の画像形成領域全域を占めるように抵抗発熱体５５が設けられている。そして、図４に示すように、抵抗発熱体５５は用紙幅方向で６分割されており、各発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆは独立して定着ベルト３８を加熱可能となっている。

定着ニップ部ＳＮよりも定着ベルト回転方向下流側であり、加熱体５６よりも定着ベルト回転方向上流側で、加熱体５６の近傍に、定着ベルト３８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３４が設けられている。

また、加熱体５６の定着ベルト３８の内周面と接する側とは反対側の面側に、加熱体５６の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３６が設けられている。

抵抗発熱体５５に電力を供給する電源３９が設けられており、電源３９から抵抗発熱体５５の各発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆに電力が供給されることで発熱する。また、サーミスタ３４やサーミスタ３６が検知した温度情報に基づいて、制御装置３７により電源３９を制御して、電源３９による抵抗発熱体５５の各発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆへの電力供給が行われる。制御装置３７は、抵抗発熱体５５の分割された各発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆの各々において独立に電源３９による電力の供給制御が可能である。なお、制御装置３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータである。

定着ベルト３８は、外径が４０［ｍｍ］で厚みが４０［μｍ］のステンレス鋼製の基体３８ａと、この基体３８ａの表面に被覆された弾性層３８ｂとを有している。弾性層３８ｂは、シリコーンゴムで形成されており、厚みは１００［μｍ］である。さらに、弾性層３８ｂの表面には、定着ベルト３８の耐久性を高めるとともに離型性を確保するため、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５［μｍ］〜５０［μｍ］の離型層３８ｃが形成されている。なお、定着ベルト３８の基体３８ａとしては、ポリイミドでもよい。

定着ベルト３８の内側には、加熱体５６など以外にも、定着ベルト３８を支持するベルト支持部材６１や、定着ベルト３８を挟んで加圧ローラ３０と定着ニップ部ＳＮを形成するニップ形成部材６０が設けられている。そして、これら部材は、図示しない装置側板に接続されて支持されている。

ベルト支持部材６１は、定着ベルト３８の回転方向と直交する方向（軸方向）における両端部に挿入されており、このベルト支持部材６１によって定着ベルト３８の両端部は回転可能に保持されている。

加圧ローラ３０は、外径が４０［ｍｍ］で厚みが２［ｍｍ］の鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂとを有している。弾性層３０ｂは、シリコーンゴムで形成されており厚みが５［ｍｍ］である。なお、弾性層３０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０［μｍ］程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。

また、本実施形態においては、加熱体５６の定着ベルト３８との接触部は略平面である。ここで、加熱体５６が円筒状の定着ベルト３８の内周面と良好に接触するためには、定着ベルト３８の内周面に沿うように、半円柱状に形成すればよいが、曲面に発熱部や配線を高精度に実装し形成することは工程が複雑である。そのため、同一平面状に発熱部や配線部を形成する所謂「平面型」に比べて、精度且つ生産性に劣位である。このことから、本実施形態では、精度及び生産性ともに優れている平面型の発熱体を加熱体５６として用いており、実装精度が良いため発熱効率を向上させることができる。

また、定着ベルト３８を介して加熱体５６と対向する位置には、不図示の付勢手段によって付勢され定着ベルト３８を押圧する押圧部材である弾性体ローラ４０を設けている。これにより、定着ベルト３８が回転しているときであっても、定着ベルト３８との接触部が略平面である加熱体５６と定着ベルト３８との接触状態を良好に保つことができる。

なお、弾性体ローラ４０は、外径がφ１５［ｍｍ］〜３０［ｍｍ］で、外径がφ８［ｍｍ］の鉄製の芯金４０ａと、この芯金４０ａの表面に被覆された弾性層４０ｂとを有している。弾性層４０ｂは、シリコーンゴムで形成されており厚みが３．５［ｍｍ］〜１１［ｍｍ］である。弾性層４０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０［μｍ］程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。

なお、定着ベルト３８を介して加熱体５６と対向する位置で、定着ベルト３８を押圧する押圧部材としては、弾性体ローラ４０に限るものではない。例えば、パッド部材やブラシ部材など、定着ベルト３８と加熱体５６との接触状態が良好に保たれる機構であれば差し支えない。

本実施形態の定着装置１２では、制御装置３７により用紙Ｓに画像を形成するための画像データに基づいて、電源３９から抵抗発熱体５５の各発熱部への電力供給を制御することで、省エネルギー化を図っている。この制御動作の一例を以下に示す。

図５（ａ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ａと画像領域ａ’とでは定着が必要であるが、非画像領域ｂでは定着対象のトナーが存在しないので定着の必要はない。

図示しない画像処理装置から上記画像形成パターンの画像データが制御装置３７へ入力される。すると、制御装置３７は、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部位の温度が、定着ベルト３８の画像領域ａや画像領域ａ’に対応する部分の温度よりも低くなるように抵抗発熱体５５を制御する。すなわち、画像領域ａ及び画像領域ａ’に対応する部分では抵抗発熱体５５に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部分では、抵抗発熱体５５に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

なお、「画像領域に対応する」や「非画像領域に対応する」とは、定着ベルト３８が密着する位置という意味であり、以下、適宜「密着」とも表現する。

図５（ｂ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂが存在する画像形成パターンを示したものである。この場合にも図５（ａ）と同様に、制御装置３７は、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度が、定着ベルト３８の画像領域ａに対応する部分の温度よりも低くなるように、抵抗発熱体５５を制御する。すなわち、画像領域ａに対応する部分では抵抗発熱体５５に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部分では、抵抗発熱体５５に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

ここで、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分で抵抗発熱体５５への電力供給を完全に停止（オフ）することが考えられるが、定着ベルト３８の温度が下がり過ぎると、次の画像領域での定着温度への立ち上がりが間に合わなくなる。このため、本実施形態では、図６に示すような、定着温度である第一の目標温度よりも低く室温よりは高い第二の目標温度となるように、定着ベルト３８の温度を保つように制御することが望ましい。このようにして、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度も第二の目標温度で保つようにしている。

これにより、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分でも、抵抗発熱体５５に給電を行って加熱されることになるが、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度を、第一の目標温度にする場合よりも消費電力を削減することができる。すなわち、図６に示す領域Ｐの供給電力よりも領域Ｐ’での供給電力が小さくなるため、省エネルギー化が可能となる。

図７（ａ）は、用紙Ｓ上に、用紙幅方向に画像領域ｃと非画像領域ｄとが混在する画像形成パターンを示したものである。図７（ｂ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、用紙幅方向に画像領域ｃと非画像領域ｄとが混在する混在領域ｈが存在する画像形成パターンを示したものである。

この場合にも同様に、制御装置３７は、非画像領域ｄに対応する定着ベルト３８の部分の温度が、画像領域ａ、画像領域ｃに対応する定着ベルト３８の部位の温度よりも低くなるように抵抗発熱体５５を制御する。すなわち、画像領域ａ、画像領域ｃに対応する部分では抵抗発熱体５５に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｄに対応する部分では、抵抗発熱体５５に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

なお、抵抗発熱体５５により定着ベルト３８の画像領域ａに対応する部分を加熱する際には、図４に示す抵抗発熱体５５が有する全ての発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇに電力を供給する。一方、抵抗発熱体５５により定着ベルト３８の画像領域ｃに対応する部分を加熱する際には、図４に示す加熱領域ｅに含まれる発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃに電力を供給する。そして、加熱領域ｆに含まれる発熱部５５ｅ，５５ｆ，５５ｇには電力の供給を行わない。

また、本実施形態では、抵抗発熱体５５に電力を供給する際、図５、図７中の斜線部のように、用紙搬送方向で画像領域が定着ニップ部ＳＮに入るよりも前の部分である予備加熱領域ｇを予備的に加熱するように電源３９から電力が供給される。この予備加熱領域ｇは、主に抵抗発熱体５５の周方向の発熱長さや、抵抗発熱体５５自身にも昇温時間が必要となることから必要となる領域である。なお、予備加熱領域ｇは、省エネルギー化の観点から、できるだけ小さいことが望ましい。

次に、本実施形態に係る定着装置１２の特徴部について説明する。
図１（ａ）は、加熱体５６の定着ベルト３８と対向する側の面であるおもて面側から見た模式図である。図１（ｂ）は加熱体５６の側面図である。図１（ｃ）は、加熱体５６の定着ベルト３８と対向する側とは反対側の面である裏面から見た模式図である。

図１（ａ）に示すように、加熱体５６に設けられた抵抗発熱体５５は、第一発熱部５５ａ、第二発熱部５５ｂ、第三発熱部５５ｃ、第四発熱部５５ｄ、第五発熱部５５ｅ及び第六発熱部５５ｆに６分割されている。

また、各発熱部を挟んで図中上側と下側とには、各発熱部それぞれに対応して個々で繋がった個別配線５９ａ，５９ｂがあり、各個別配線５９ａ，５９ｂを介して電源から各発熱部に電力が供給される。なお、各発熱部を挟んで図中上側と下側とのどちらか一方の配線を、各発熱部と繋がった共通の配線である共通配線としてもよい。また、各個別配線５９ａ，５９ｂや共通配線としては、例えばＡｇ／Ｐｄ、Ｔａ_２Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により基板５７に線状で塗工して形成したものを用いることができる。

また、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、基板５７の裏面には、抵抗発熱体５５の各発熱部それぞれに対応するように、６つのサーミスタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆが取り付けられている。

また、加熱体５６の裏面には、図１（ｂ）に示すように断面形状が三角形の溝５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８が、図１（ｃ）に示すように加熱体５６の短手方向に延びるように形成されている。各溝５８は、幅（基板５７の裏面側の三角形の開口幅）を０．５［ｍｍ］、深さを０．２［ｍｍ］でそれぞれ形成した。

抵抗発熱体５５への通電を制御して行われる加熱体５６の温度制御は通常、サーミスタ３６の検知情報に基づいて制御装置３７によって行われる。ところが、サーミスタ３６や制御装置３７が故障することで、加熱体５６が異常昇温する場合がある。この場合、本実施形態では、図１（ｂ）などに示す溝５８を起点にして基板５７に亀裂を発生させることにより、基板５７に形成された抵抗発熱体５５と個別配線５９ａ，５９ｂとの少なくとも一方に亀裂を生じさせ切断し破壊する。これにより、電源３９から抵抗発熱体５５への通電を遮断する。以下、このことについて詳しく説明する。

図８は、溝５８を起点として基板５７にクラックが生じた状態を示す加熱体５６の側面拡大図である。図９（ａ）は、溝５８を起点として基板５７にクラックが生じた状態を示す加熱体５６をおもて面側から見た模式図である。図９（ｂ）は、溝５８を起点として基板５７にクラックが生じた状態を示す加熱体５６の側面図である。

図８は、加熱体５６の抵抗発熱体５５の第二発熱部５５ｂが異常昇温した場合を示しており、抵抗発熱体５５近傍は温度が高く、抵抗発熱体５５から遠ざかるにつれて温度が低く大きな温度差が生じるため熱膨張差に起因する熱応力が発生する。

このとき、加熱体５６の基板５７の裏面に、底部に角が有する溝５８があると、その溝５８の角の部分に応力集中が生じるため、その部分を起点に亀裂が基板５７に生じクラックとなる。

また、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、各溝５８は、定着ベルト幅方向に長尺な基板５７の短手方向に延びている。そして、第二発熱部５５ｂと第三発熱部５５ｃとの間の温度差、第一発熱部５５ａと第二発熱部５５ｂとの間の温度差でそれぞれ、溝５８ａ及び溝５８ｂを起点としたクラックが基板５７に生じる。すなわち、図９（ａ）に示すように、各個別配線５９ａ，５９ｂを横切るように基板５７にクラックが生じ、各個別配線５９ａ，５９ｂを分断して電源３９から抵抗発熱体５５への通電を遮断することができる。

仮に、加熱体５６の基板５７の裏面に溝５８がない場合も、加熱体５６の一部が高温になれば熱応力により基板５７は破損するが、基板５７に対してクラックが入る方向が予測できず、また加熱体毎のばらつきも発生する。そのため、本実施形態のように、加熱体５６の基板５７の裏面に、各個別配線５９ａ，５９ｂを横切るように、溝５８を形成しておくことで、基板５７の裏面からおもて面に向かって亀裂を生じクラックが入って、各個別配線５９ａ，５９ｂをより確実に切断することができる。

また、基板５７の短手方向のほうが長手方向よりも断面２次モーメントが小さいため、基板５７の短手方向に延びる溝５８を形成することで、基板５７に生じるクラックの割れる方向をより規制しやすくなる。

また、図１のように電源３９から抵抗発熱体５５に配線を形成する場合には、電源３９に近い側の配線を速く遮断するのが望ましい。そのため、例えば、第二発熱部５５ｂと第三発熱部５５ｃとの間の溝５８ｂの深さを、第一発熱部５５ａと第二発熱部５５ｂとの間の溝５８ａの深さより深くする。このことで、第二発熱部５５ｂと第三発熱部５５ｃとの間でクラックを、第一発熱部５５ａと第二発熱部５５ｂとの間よりも先に生じさせて、第二発熱部５５ｂへの通電を確実に遮断することができる。

図３に示す本実施形態の定着装置１２のように、加熱体５６の定着ベルト３８を介した対向部に弾性体ローラ４０を設ける場合には、加熱体５６の基板５７の裏面に溝５８を形成して、異常昇温時に加熱体５６を意図的に破壊して通電を遮断することは有効である。

加熱体５６の定着ベルト３８を介した対向部に弾性体ローラ４０がある場合、加熱体５６の高温部分となる抵抗発熱体５５は弾性体ローラ４０の下にあるため、抵抗発熱体５５の異常昇温を定着ベルト３８を介して検知することが困難である。

よって、加熱体５６の基板５７の裏面から抵抗発熱体５５の異常昇温を検知する必要がある。ところが、温度検知用のサーミスタ３６とは別に、加熱体５６とは別部材であるサーモスイッチやサーモスタットや温度ヒューズなどを加熱体５６に取り付けることは、スペースの制約で難しく、装置の大型化や配線の複雑化につながる。

また、本実施形態のように、加熱体５６の抵抗発熱体５５が長手方向で複数に分割されている場合には、加熱体５６とは別部材のサーモスイッチなども複数個必要になり、コストアップにつながる。

そのため、本実施形態のように、加熱体５６の基板５７の裏面に溝５８を形成して、異常昇温時に溝５８を起点として基板５７にクラックが生じさせ、加熱体５６を意図的に破壊して通電を遮断する構成を採用する。このことで、加熱体５６とは別部材のサーモスイッチなどを加熱体５６に設ける場合よりも、装置の大型化や配線の複雑化、コストアップを抑えつつ、加熱体の異常昇温時に通電を遮断することができる。

なお、加熱体５６の基板５７の裏面に形成する溝５８の形状としては、基板５７の裏面側から溝５８の底部に向かって鋭利になっている断面形状が三角形のものに限るものではない。例えば、溝５８の底部に角を有する図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すようなものでも、溝５８の底部の角に応力集中が生じ、断面形状が三角形の溝５８と同様の効果を期待できる。

＜実施形態２＞
次に、本発明を画像形成装置に設けられた定着装置に適用した第２の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態２については、実施形態１と同様な構成については、適宜説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係る定着装置１２の概略構成図である。本実施形態においては、定着部材として定着ローラ４８を用いており、加熱体５６を定着ローラ４８の外周面に接触させて設けている。なお、加熱体５６の基本的な構成は、実施形態１で説明した加熱体５６と略同じため、その説明は省略する。

定着ローラ４８は、その厚み方向で内側から芯金４８ａ、接着層４８ｂ、弾性層４８ｃ、離型層４８ｄを有する層構造で構成されている。なお、接着層４８ｂはプライマーなどで芯金４８ａと弾性層４８ｃとを接着させるためのものである。また、離型層４８ｄは定着ローラ４８の表面層を形成するものであり、トナー離型性を確保することができる。

加圧ローラ３０は、回転可能に設けられ定着ローラ４８の外周面に接触させて定着ローラ４８との間に定着ニップ部ＳＮを形成する接触部材である。なお、本実施形態では加圧ローラ３０が、図示しない付勢手段により定着ローラ４８に向けて付勢され、定着ベルト３８に圧接されている。なお、加圧ローラ３０の構成は、実施形態１と同様のため、その説明は省略する。

本実施形態においては、図１１に示すように、加熱体５６が不図示のステー状部材に取り付けられ、定着ローラ４８の外周面と接触する位置に配置されている。なお、加熱体５６の定着ローラ４８の外周面と接する側の表面には、トナー付着防止のため、フッ素樹脂加工などのコーティングを施すのが望ましい。

定着ニップ部ＳＮよりも定着ローラ回転方向下流側であり、加熱体５６よりも定着ローラ回転方向上流側で、加熱体５６の近傍に、定着ローラ４８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３４が設けられている。

また、加熱体５６の定着ローラ４８の内周面と接する側とは反対側の面側に、加熱体５６の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３６が設けられている。

また、加熱体５６の基板に設けられた抵抗発熱体に電力を供給する電源３９が設けられている、そして、電源３９から抵抗発熱体の複数に分割された各発熱部に配線を介して電力が供給されることで発熱する。

また、サーミスタ３４やサーミスタ３６が検知した温度情報に基づいて、制御装置３７により電源３９を制御して、電源３９による抵抗発熱体の各発熱部への電力供給が行われる。制御装置３７は、抵抗発熱体の分割された各発熱部の各々において独立に電源３９による電力の供給制御が可能である。なお、制御装置３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータである。

定着ローラ４８の外周面側から加熱し、定着ローラ表面層近傍に蓄熱した熱で用紙上のトナーを溶融し定着を行うことで、定着ローラ全体を加熱する内部加熱方式に比べて、定着温度までの立ち上がり時間が短く、その分、エネルギーロスを低減することができる。

また、加熱体５６を定着ローラ４８の外周面に接触させて設けることで、画像領域を狙った定着ローラ外周面の温度立ち上げが早くなる。そのため、省エネルギー化の観点から好適な構成であるとともに、単位時間あたりの印刷枚数が多い高速機に好適な構成である。もちろん、言うまでもなく、本実施形態の定着装置１２を、単位時間あたりの印刷枚数が少ない低速機に用いても良い。

そして、図１１に示した本実施形態の定着装置１２においても、加熱体５６の基板５７の裏面に溝５８を形成して、異常昇温時に溝５８を起点として基板５７にクラックが生じさせ、加熱体５６を意図的に破壊して通電を遮断する構成を採用することができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明を画像形成装置に設けられた定着装置に適用した第３の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態３については、実施形態１と同様な構成については、適宜説明を省略する。

図１２は、加熱体５６を定着ニップ部ＳＮの部分に配置する構成を示した図である。

本実施形態の定着装置１２では、図１２に示すように、回転可能に設けられた加圧ローラ３０と、加圧ローラ３０に対向して設けられた可撓性を有する無端状のベルト部材である定着ベルト３８とを圧接させることにより、定着ニップ部ＳＮが形成される。

なお、本実施形態の定着装置１２に設けられた加圧ローラ３０や定着ベルト３８の構成は、実施形態１と同様のため、その説明は省略する。

また、定着ニップ部ＳＮを形成している定着ベルト部分の内周面側には、定着ベルト３８の内周面に接触し、電源３９から供給される電力により定着ベルト３８を加熱する加熱体５６が設けられている。

この加熱体５６は、用紙搬送方向と直交する用紙幅方向に長尺で複数の発熱部に分割され、電力が供給されることで発熱する抵抗発熱体を、セラミックスからなる基板に設けている。なお、基板の材料としては、ガラスでも良い。

そして、画像データに基づき、用紙上の未定着画像に対応させて抵抗発熱体の各発熱部による加熱領域を変化させ、定着ベルト３８の未定着画像に対応する部分にのみ熱を加えるよう、加熱体５６により定着ベルト３８を加熱する。これにより、定着ニップ部ＳＮに搬送されてきた用紙上の未定着画像を熱と圧力とによって用紙に定着させる。

定着ベルト３８の内側には、加熱体５６など以外にも、定着ベルト３８を支持するベルト支持部材６１が設けられており、ベルト支持部材６１は図示しない装置側板に接続されている。ベルト支持部材６１は、定着ベルト３８の回転方向と直交する方向（軸方向）における両端部に挿入されており、このベルト支持部材６１によって定着ベルト３８の両端部は回転可能に保持されている。

定着ニップ部ＳＮよりも定着ベルト回転方向上流側で、定着ベルト３８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３４が設けられている。

また、加熱体５６の定着ベルト３８の内周面と接する側とは反対側の面側に、加熱体５６の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３６が設けられている。

また、加熱体５６の抵抗発熱体に電力を供給する電源３９が設けられており、電源３９から抵抗発熱体の各発熱部に電力が供給される。また、サーミスタ３４やサーミスタ３６が検知した温度情報に基づいて、制御装置３７により電源３９を制御して、電源３９による抵抗発熱体の各発熱部への電力供給が行われる。

制御装置３７は、抵抗発熱体の分割された各発熱部の各々において独立に電源３９による電力の供給制御が可能である。なお、制御装置３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータである。

そして、図１２に示した本実施形態の定着装置１２においても、加熱体５６の基板５７の裏面に溝５８を形成して、異常昇温時に溝５８を起点として基板５７にクラックが生じさせ、加熱体５６を意図的に破壊して通電を遮断する構成を採用することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転可能に設けられた定着ベルト３８などの定着部材と、前記定着部材と接触させて定着部材との間にニップ部を形成する加圧ローラ３０などの接触部材と、基板５７などの基材と、前記基材に設けられ電力が供給されることで発熱する抵抗発熱体５５などの発熱体と、発熱体に電力を供給するための個別配線５９ａ，５９ｂなどの電力導通路とを有し、前記定着部材を加熱する加熱体５６などの加熱手段と、前記発熱体に電力導通路を介して電力を供給する電源３９などの電力供給手段とを備え、前記ニップ部に通過させた用紙Ｓなどの記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって記録材に定着させる定着装置１２などの定着装置において、前記加熱手段の異常昇温時の熱膨張による応力で、前記発熱体または前記電力導通路の少なくとも一方に亀裂を生じさせるようにした。
（態様Ａ）においては、加熱手段が異常昇温した際に、熱膨張による応力で発熱体または電力導通路の少なくとも一方に亀裂を生じさせて破壊し、電力供給手段から発熱体への通電を遮断することができる。よって、加熱手段とは別部材のサーモスイッチなどを加熱手段に設ける場合よりも、装置の大型化や配線の複雑化を抑えつつ、加熱体の異常昇温時に通電を遮断することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記基材はガラスまたはセラミックスからなり、前記基材の上記定着部材と対向する側とは反対側の面に、少なくとも底部に角を有する溝５８ａなどの溝を形成した。これによれば、上記実施形態について説明したように、基材の裏面から表面に向かって亀裂を生じさせて電力導通路などを切断することが可能となる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、上記溝の断面形状を三角形とすることで、その三角形の頂点に応力を集中させ、そこを起点に亀裂を生じさせることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｂ）において、上記溝の断面形状が四角形であり、幅方向の長さよりも深さ方向の長さの方が長いことで、溝の底面に応力集中させ、そこを起点に亀裂を生じさせることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ｂ）において、上記溝の断面形状が多角形であり、溝表面の幅方向の長さよりも溝の底辺の長さの方が短いことで、溝の底面に応力集中させ、そこを起点に亀裂を生じさせることができる。
（態様Ｆ）
（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、上記基材は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に長尺な板状部材であり、前記基材の長手方向と直交する方向である短手方向を横断するように、上記溝を形成した。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱手段の基材に生じるクラックの割れる方向をより規制しやすくなる。
（態様Ｇ）
（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、上記発熱体は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に複数分割された発熱領域を有しており、各発熱領域に対して上記溝を少なくとも１つ形成した。これによれば、上記実施形態について説明したように、コストアップを押さえつつ、各発熱領域で異常昇温が生じた際に通電を遮断することができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）において、上記定着部材は無端状の定着ベルトであり、上記加熱手段は、上記定着ベルトの上記ニップ部を形成している部分以外の内周面に接触させて設けられており、前記定着ベルトを介して前記加熱手段と対向する位置に定着ベルトを押圧する弾性体ローラ４０などの押圧部材を設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、比較的小径の定着ベルトの回転中であっても、定着ベルト内周面と加熱手段との接触を確保でき、安定した伝熱を行うことができるため、定着ベルトの安定した加熱が可能となる。
（態様Ｉ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）または（態様Ｈ）において、上記発熱体は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に複数分割された発熱領域を有し、上記電力供給手段を制御して各発熱領域を独立に発熱制御できる発熱制御手段が設けられており、未定着画像が記録材上に形成される位置情報に応じて各発熱領域を独立して制御することで前記定着部材の温度を制御するとともに、非画像領域に接触する定着部材温度を画像領域に接触する定着部材温度よりも低く制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの全体を定着温度まで加熱する場合よりも省エネルギー化を図ることができる。
（態様Ｊ）
感光体ドラム８などの像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置２２などのトナー像形成手段と、トナー像を像担持体上から記録媒体上に転写する転写装置１０などの転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置１２などの定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）または（態様Ｉ）の定着装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、装置の大型化や配線の複雑化を抑えつつ、加熱体の異常昇温時に通電を遮断することができる。

４ 給紙装置
６ レジストローラ対
８ 感光体ドラム
１０ 転写装置
１２ 定着装置
１４ 給紙トレイ
１６ 給紙コロ
１８ 帯電ローラ
２０ ミラー
２２ 現像装置
２２ａ 現像ローラ
２４ クリーニング装置
２４ａ クリーニングブレード
２６ 露光部
３０ 加圧ローラ
３０ａ 芯金
３０ｂ 弾性層
３４ サーミスタ
３６ サーミスタ
３７ 制御装置
３８ 定着ベルト
３８ａ 基体
３８ｂ 弾性層
３８ｃ 離型層
３９ 電源
４０ 弾性体ローラ
４０ａ 芯金
４０ｂ 弾性層
４８ 定着ローラ
４８ａ 芯金
４８ｂ 接着層
４８ｃ 弾性層
４８ｄ 離型層
５５ 抵抗発熱体
５６ 加熱体
５７ 基板
５８ 溝
５９ａ 個別配線
５９ｂ 個別配線
６０ ニップ形成部材
６１ ベルト支持部材
７０ ステー状部材

特開２００８−１４０７０２号公報

Claims (10)

1. 回転可能に設けられた定着部材と、
   前記定着部材と接触させて該定着部材との間にニップ部を形成する接触部材と、
   基材と、該基材に設けられ電力が供給されることで発熱する発熱体と、該発熱体に電力を供給するための電力導通路とを有し、前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   前記発熱体に前記電力導通路を介して電力を供給する電力供給手段とを備え、
   前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって該記録材に定着させる定着装置において、
   前記加熱手段の異常昇温時の熱膨張による応力で、前記発熱体または前記電力導通路の少なくとも一方に亀裂を生じさせるようにしたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   上記基材はガラスまたはセラミックスからなり、該基材の上記定着部材と対向する側とは反対側の面に、少なくとも底部に角を有する溝を形成したことを特徴とする定着装置。
3. 請求項２の定着装置において、
   上記溝の断面形状が三角形であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項２の定着装置において、
   上記溝の断面形状が四角形であり、幅方向の長さよりも深さ方向の長さの方が長いことを特徴とする定着装置。
5. 請求項２の定着装置において、
   上記溝の断面形状が多角形であり、溝表面の幅方向の長さよりも溝の底辺の長さの方が短いことを特徴とする定着装置。
6. 請求項２、３、４または５の定着装置において、
   上記基材は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に長尺な板状部材であり、該基材の長手方向と直交する方向である短手方向を横断するように、上記溝を形成したことを特徴とする定着装置。
7. 請求項２、３、４、５または６の定着装置において、
   上記発熱体は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に複数分割された発熱領域を有しており、各発熱領域に対して上記溝を少なくとも１つ形成したことを特徴とする定着装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７の定着装置において、
   上記定着部材は無端状の定着ベルトであり、
   上記加熱手段は、上記定着ベルトの上記ニップ部を形成している部分以外の内周面に接触させて設けられており、
   前記定着ベルトを介して前記加熱手段と対向する位置に該定着ベルトを押圧する押圧部材を設けたことを特徴とする定着装置。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７または８の定着装置において、
   上記発熱体は定着部材回転方向と直交する定着部材幅方向に複数分割された発熱領域を有し、上記電力供給手段を制御して各発熱領域を独立に発熱制御できる発熱制御手段が設けられており、
   未定着画像が記録材上に形成される位置情報に応じて各発熱領域を独立して制御することで前記定着部材の温度を制御するとともに、非画像領域に接触する定着部材温度を画像領域に接触する定着部材温度よりも低く制御することを特徴とする定着装置。
10. 像担持体と、
    像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
    前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、
    前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
    前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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