JP2015075736A - 定着装置及びこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネ化やウォームアップ時間の短縮化を実現でき、異常昇温時に即座に通電を遮断して安全性を向上させ得る定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能な定着ローラ（１０１）と、この定着ローラ（１０１）の内部に設置されるハロゲンランプ（１０５ａ）、（１０５ｂ）と、定着ローラ（１０１）の表面近傍に設置され、定着ローラ（１０１）が異常昇温した場合にハロゲンランプ（１０５ａ）、（１０５ｂ）に対する通電を遮断するサーモスタット（１０４ａ）、（１０４ｂ）と、定着ローラ（１０１）の両端部を回転可能に保持する軸受（１０２）とを備えた定着装置であり、サーモスタット（１０４ａ）、（１０４ｂ）の設置位置を、異常昇温時に定着ローラ（１０１）が撓んだ場合に定着ローラ（１０１）の表面と接触する位置とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を接触加熱定着する定着装置に関するものである。

従来の定着装置としては、図示しないが、例えば定着ローラと加圧部材である加圧ローラとの間の圧接領域に未定着トナー像が通過することにより、未定着トナー像が定着するローラ対方式の装置が知られている。

係る定着装置の定着ローラは、例えばアルミニウム等からなる金属製の中空芯金に加熱源であるハロゲンランプが内蔵され、ローラの表面に、温度制御回路に信号を出力する温度センサ（サーミスタ）が設けられている。温度制御回路は、温度センサからの信号を入力すると、ハロゲンランプをＯＮ・ＯＦＦ制御し、このＯＮ・ＯＦＦ制御により、定着ローラの表面温度を一定に保つよう機能する。

加圧ローラは、例えば芯金上にシリコーンゴム等からなる耐熱性の弾性層が一体的に覆着されている。この弾性層は、定着ローラと加圧ローラとが圧接すると、弾性変形して定着ニップ部を区画形成し、この定着ニップ部に未定着トナー像が通過し、熱溶融することで未定着トナー像が定着する。

ところで、定着ローラの近傍には、サーモスタットからなる異常温度検知手段が非接触の状態で配置されている。この異常温度検知手段は、定着ローラ表面の温度が過昇温（制御温度以上に極端に温度上昇）した場合に、その異常を検知するための安全装置として機能する。具体的には、定着ローラの過昇温を検知すると、定着ローラのハロゲンランプへの通電を遮断する。

定着ローラの過昇温をより早く検知する手段は、例えば特開平８−６３０３８号公報に記載されている（特許文献１参照）。この特開平８−６３０３８号公報の場合、定着ローラを回転可能に軸支する軸受が所定温度を超えると溶融する材料で形成されるとともに、サーモスタットの設置位置が変更され、定着ローラの軸受が溶融した際、加圧ローラの加圧力により、定着ローラが移動してサーモスタットに接触するようになっている。

同公報の定着ローラの内部には、軸受の溶融で移動する付勢板が設置され、ハロゲンランプの両端部には、電源手段と接続するための電極部が接続されており、この電極部が付勢板の移動に伴い、ハロゲンランプから外れて通電が遮断されることにより、定着ローラの過昇温がいち早く検知され、安全性の向上が図られる。

特開平８−６３０３８号公報

しかしながら近年、定着装置の省エネ化やウォームアップ時間の短縮化を目的に定着ローラ自身の低熱容量化が要望され、この要望を実現する手段として、定着ローラの肉厚の薄肉化が図られてきている。また、ウォームアップ時間の短縮化により、昇温速度が速くなるため、異常昇温が起こったときに、即座に通電を停止する手段が求められている。

この点、特許文献１の場合には、軸受の溶融により定着ローラを単に移動させるに止まるので、即座に異常温度を検知して通電を停止することは容易ではない。また、ハロゲンランプの両端部には、電源手段との接続用の電極部が接続されているが、この電極部が容易に外れる構成は、安全性や均一な画像処理の観点から問題がある。例えば、ハロゲンランプには大電流が流れるので、通常時に接触不良等が生じると、スパークが生じ、安全性の点で問題がある。また、薄肉化で熱容量の小さくなった定着ローラの内面に付勢板を部分的に設置すると、定着ローラの軸方向の温度が不均一になるので、定着画像の均一化に支障を来すこととなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、省エネ化やウォームアップ時間の短縮化を実現することができ、異常昇温時に即座に通電を遮断して安全性の向上を図ることのできる定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、回転可能な回転部材と、この回転部材の内部に設置される加熱源と、回転部材の表面近傍に設置され、回転部材が異常昇温した場合に加熱源に対する通電を遮断する異常温度検知手段と、回転部材を回転可能に保持する保持部材とを備えた定着装置において、
異常温度検知手段の設置位置を、異常昇温時に回転部材が撓んだ場合に回転部材の表面と接触する位置としたことを特徴としている。

なお、異常温度検知手段の回転部材の軸方向に対する設置位置を、回転部材の両端部を保持する保持部材の回転部材軸方向における中央位置の近傍とすることが好ましい。
また、異常温度検知手段の回転部材の周方向に対する設置位置を、回転部材にかかる荷重方向の回転部材表面近傍とすることが好ましい。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１、２、又は３記載の定着装置を画像形成装置に備えたことを特徴としている。

本発明によれば、回転部材が撓む最大量以下の位置に異常温度検知手段を設置するので、異常昇温時に回転部材が高温になって撓んだ際、異常温度検知手段の設置位置にいち早く回転部材を接触させることができる。したがって、加熱源に対する通電停止までの時間を短縮し、他部材の熱損傷等による悪影響を回避することができるという効果がある。

請求項２又は３記載の発明によれば、周方向では荷重のかかる方向、そして軸方向では両端部の保持部材間の中央近傍が回転部材の撓みが最大となる位置なので、その位置に異常温度検知手段を設置すれば、いち早く回転部材と接触させることができる。したがって、加熱源に対する通電を停止するまでの時間を短縮することができ、他部材の熱損傷等からいち早く回避することができる。

請求項４記載の発明によれば、画像形成装置のウォームアップ時間を短縮することができ、しかも、待機時の消費電力も必要ないので、低消費電力の画像形成装置を得ることが可能になる。

本発明に係る画像形成装置の実施形態における画像形成システムの構成を示す内部構成図である。 本発明に係る定着装置の実施形態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る定着装置の実施形態における定着ローラの軸方向から見た説明図である。 本発明に係る定着装置の実施例における異常昇温した際のサーモスタットの検知温度とその時の定着ローラの表面温度を従来例と比較したグラフである。 本発明に係る定着装置の実施例と比較例を示す表である。 本発明に係る定着装置の比較例１を示す説明図である。 本発明に係る定着装置の比較例２を示す説明図である。 本発明に係る定着装置の実施例２におけるベルト定着器を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の実施形態を示す図で、(ａ)はメインのハロゲンランプの配光分布を示す分布図、(ｂ)はサブのハロゲンランプの配光分布を示す分布図である。 本発明に係る定着装置の実施例３におけるハロゲンランプの位置を中心位置に対してサーモスタットに近接設置した状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成システム１の構成を示す内部構成図である。画像形成システム１は、画像形成装置２を核に、各々周辺機器であるスキャナ３、自動原稿搬送装置４、後処理装置５、記録材供給装置６、中継搬送ユニット８、及び両面搬送装置１０が接続されており、機能が拡張されている。このうち、画像形成装置２と後処理装置５とは、記録材供給装置６の上面に並んで載置され、これらの上方にスキャナ３が、その上部に配置された自動原稿搬送装置４と共に、システムラック７上に支持されることで配置されている。

画像形成装置２は、スキャナ３により読み込まれた画像の記録出力はもとより、外部接続機器としてパーソナルコンピュータ等の画像処理装置が接続されると、この外部接続機器からの画像データを記録出力するよう機能する。

画像形成装置２の略中央左側には、感光体（感光体ドラム）２００を中心とした電子写真プロセス部（画像形成部）２０が配置される。感光体２００の周囲には、感光体２００表面を均一に帯電させる帯電ローラ２０１、均一に帯電された感光体２００上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２２、この光走査ユニット２２により書き込まれた静電潜像を現像剤により再現する現像ユニット２０２、感光体２００上に再現された画像を記録材上に転写する転写ユニット２０３、転写後の感光体２００上に残留した現像剤を除去して感光体２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、及び感光体２００表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）等が配置されている。

画像形成装置２の下部、すなわち記録材供給装置６側には、記録紙等の記録材を収容可能な記録材供給部２１が配置されている。この記録材供給部２１は、記録材を収容する記録材収容トレイ２１０と、この記録材収容トレイ２１０に収容された記録材を１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とから構成されている。この分離供給手段２１１により１枚ずつ分離給紙された記録材は、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に順次供給され、感光体２００上に記録再現されたトナー画像が転写される。

なお、記録材供給部２１への記録材の補給や記録材の交換等の作業は、画像形成装置２本体の正面側に記録材収容トレイ２１０を引き出すことにより行われる。

画像形成装置２本体の下面には、オプション配置されている記録材供給装置６から送られてくる記録材を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に向かって順次供給するための記録材受口２７が設けられている。

電子写真プロセス部２０の上方には定着装置２３が配置されており、画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと記録材を送り出す。画像が記録された記録材は、画像形成装置２の排出ローラ２８から画像形成装置２本体の上面の中継搬送ユニット８に受け渡される。このように画像形成装置２の用紙搬送パス（記録材搬送路）６４は、下から上に向かって略縦型に構成されている。

電子写真プロセス部２０の側方、つまり電子写真プロセス部２０に対して用紙搬送パス６４と略直行する方向に隣接する位置には、光走査ユニット２２が配置されている。この光走査ユニット２２の上下空間部には、電子写真プロセスをコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板と、装置外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板とを収容する装置制御部２４、インターフェイス基板から受け入れられた画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査ユニット２２により感光体２００上に画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、そして、これら各種基板、並びにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６等が配置されている。

記録材供給装置６は、オプションにて付設された外付けの記録材供給装置であり、３つの記録材供給部６１・６２・６３を有している。記録材供給部６１・６２・６３では、記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０に収容した記録材を、各々に備えられた分離給送手段６１１・６２１・６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離し、記録材供給装置６上面に設けられ、画像形成装置２の記録材受口２７に連通している記録材排出口６５に向かって供給する。稼働時には、所望とするサイズの記録材を収容した記録材供給部６１・６２・６３が選択的に動作する。記録材供給部６１・６２・６３への記録材の補給は、該ユニット本体の正面側に記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０を引出すことで行われる。

記録材供給装置６は、上部に画像形成装置２と後処理装置５とを載置するように構成されているが、この状態で移動してシステムラック７の間に固定して配置可能なように、下部に移動コロ６９及び固定部６８を備えている。移動時には、固定部６８を回転させて上昇させておくことで固定部６８を床面から離間させ、固定時には、固定部６８を回転させて下降させることで固定部６８を床面に接触させて記録材供給装置６を固定する。

なお、図１では、記録材供給装置６が３つの記録材供給部６１・６２・６３を有する場合を例示しているが、これに限らず、記録材供給装置６は少なくとも１つの記録材供給部を有していれば良い。

後処理装置５は画像形成装置２、中継搬送ユニット８から排出される画像の記録された記録材を当該後処理装置５の上部に設けられた搬入ローラ５０で導入し、記録材に対して後処理を施すよう機能する。

後処理としては、ステープル処理、パンチング処理、ソート処理等があるが、図１に例示している後処理装置５は、ステープル処理を行うものであり、後処理されたものは下段の排紙トレイ５９に、後処理されないものは上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２によって選択的に排出される。

スキャナ３は、自動原稿搬送装置４により自動的に供給されるシート状の原稿を１枚ずつ順次露光走査して原稿画像を読み取る自動読み取りモードと、ユーザのマニュアル操作によりセットされるブック状の原稿、又は自動原稿搬送装置４による自動供給が不可能なシート状の原稿の原稿画像を読み取る手動読み取りモードとを備えている。そして、透明な原稿載置台３０上にセットされた原稿の原稿画像を、相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する第１走査ユニット３１、及び第２走査ユニット３２で露光走査し、ミラーや結像レンズ３３等の光学部品で導いて光電変換素子３４上に結像させることで、原稿画像を電気的信号に変換した上で出力する。

自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置して読み取り走査可能なように、自動原稿搬送装置４が装置リア側を支点にして上方に回動し、装置の手前側が開放するように構成されている。

中継搬送ユニット８は、画像形成装置２頂部に設けられた排紙トレイ２９の上部に装着され、画像形成装置２の排紙ローラ２８から排出される画像が記録された記録材を、画像形成装置２の下流側に位置する後処理装置５に向かって導入するための搬送ユニットである。

中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中では、記録材を該ユニットの上面８２と後処理装置５の上面５４とで形成された排出トレイ９に導く別の記録材搬送経路８３が分岐している。２つの排出先は、搬送路の分岐部に配置されたゲート８１の切換により、変更可能になっている。

両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録材の両面に画像を形成する際に記録材を反転させるための搬送装置である。記録材を反転させる際には、排紙ローラ２８が記録材を途中まで排出させた状態で停止し、逆転することにより記録材を両面搬送装置１０側へ導く。この際、定着装置２３の後に設けられたゲート８５の切換により、記録材が定着装置２３側へ戻らず両面搬送装置１０に進入することとなる。両面搬送装置１０を通過した記録材は、電子写真プロセス部２０の手前から再度用紙搬送パス６４に入って電子写真プロセス部２０等を通過することで裏面に画像が形成される。

係る画像形成システム１では、記録材供給装置６の上に画像形成装置２と後処理装置５とが並んで載置される構造であり、画像形成装置２本体の幅寸法をＬ１、後処理装置５本体の幅寸法をＬ２とすると、記録材供給装置６の幅寸法Ｌは、Ｌ１＋Ｌ２に略等しくなるよう設計されている。

この画像形成システム１のように各周辺機器を組み合わせてシステムを構成すれば、ユーザが所望する画像形成システムを容易に実現できるようになる。一方、このような画像形成システム１では、システム全体の温度や湿度等の調整を考慮する必要が生じる。これに対し、各周辺機器毎にヒータやファン等を設けると、システム全体として部品点数が増加し、画像形成システム１のコストアップ等の問題を招来する。

そこで、この画像形成システム１は、画像形成装置２と記録材供給装置６との間にヒータ（発熱体）３００を設ける構成としている。

次に、定着装置２３について、図２や図３を用いて詳細に説明する。
図２に定着装置２３の断面図、図３に定着装置の定着ローラ１０１の軸方向から見た図を示す。この定着装置２３は、回転可能な定着ローラ１０１と、この定着ローラ１０１の軸方向両端部に設置されて定着ローラ１０１を回転可能を保持する一対の軸受１０２とを備えて構成されている。定着ローラ１０１一端部には、図示しないギアが軸方向の端部に接続され、このギアに別途設置したモーターからの駆動力が伝達されることにより、定着ローラ１０１が回転駆動する。

定着ローラ１０１の内面には、複数のハロゲンランプ１０５ａ、１０５ｂが、定着ローラ１０１の表面には、温度センサである複数のサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが、定着ローラ１０１の表面近傍には、異常温度検知手段である複数のサーモスタット１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ配設されている。また、定着ローラ１０１と対向した位置には加圧ローラ１０６が軸支され、この加圧ローラ１０６の軸端部には、加圧ローラ１０６を回転可能に保持する図示しないベアリングが設置されており、このベアリングは、定着ローラ１０１の表面へ加圧させるための加圧保持部１０７で支持されるとともに、この加圧保持部１０７には、圧縮ばね１０８により荷重が作用する。

先ず、定着ローラ１０１について説明する。定着ローラ１０１は、外径３０ｍｍ、０．６ｍｍ、Ａ３幅の紙を通紙しても十分な長さを確保する長さである全長３４６ｍｍのアルミ芯金を備え、このアルミ芯金上に、記録材上のトナーがオフセットするのを防止するための離型層（ＰＴＦＥ）が形成されている。本実施例の離型層としては、厚さ７μｍのプライマー層を介して、ＰＦＡとＰＴＦＥのブレンドしたものが厚さ１５μｍに塗布焼成して形成されている。
定着ローラ１０１の材質は、これに限定するものではなく、ステンレスや鉄等の金属を用いても良い。

定着ローラ１０１の芯金厚みとしては、アルミ製の芯金であれば、外径３０ｍｍの場合、厚み０.６ｍｍまで薄くすることでる。これは、０.６ｍｍ以上厚みを薄くすると、ローラに荷重を加えて定着ニップ部Ｎを形成しようとする際、撓みが発生して通紙中に紙にしわが生じたり、加圧ローラ１０６との適度なニップ幅が形成できなくなるからである。また、芯金の肉厚を厚くすると、定着器のウォームアップ時間が長くなり、目的としている定着器の省エネ性能が低下するからである。

また、離型層の材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであれば良く、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）や、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料を使用してもよい。定着ローラ１０１は、定着ニップ部Ｎ直前位置にサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが接触している。

加圧ローラ１０６は、芯金上に弾性層として、シリコーンスポンジゴムと、その表面に離型層としてＰＦＡチューブが形成されている。芯金は、外径１２ｍｍの中実の鉄が使用されている。素材は、これに限るものでもなく、アルミ製の金属からなるものでも良い。弾性層は、厚さ５．５ｍｍの耐熱性を有するシリコーンゴムが使用されている。離型層の材料としては、耐熱性や耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであれば良く、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系材料を使用しても良い。

離型層に用いるＰＦＡチューブとしては、カーボン等の導電化剤を含有した導電性のＰＦＡチューブを用いる方がより好ましい。この理由としては、絶縁性のＰＦＡチューブを用いた場合、記録材や定着ローラ１０１との摩擦帯電により、加圧ローラ１０６はおおよそ−5ｋＶに帯電し、その結果、定着ニップ部Ｎにおいて、同じマイナス極性のトナーを定着ローラ１０１側に反発させる電界が作用し、定着ローラ１０１に対する静電オフセット（静電気的にトナーが定着ローラ１０１に付着する現象のこと）の原因となるからである。そこで、本実施例では、導電性ＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラ１０６の帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制している。

なお、帯電防止効果を得るために、本実施例では体積抵抗１０^５ΩｃｍのＰＦＡチューブを用いている。

サーミスタ１０３ａ、１０３ｂは、定着ローラ１０１の表面に接触し、定着ローラ１０１の表面で検知した温度に基づいてハロゲンランプに対する電力供給を制御し、定着ローラ１０１表面を所定の温度に制御するよう機能する。

複数のハロゲンランプは、定着ローラ１０１の中央部を加熱するメインのハロゲンランプ１０５ａ、定着ローラ１０１の両端部を加熱するサブのハロゲンランプ１０５ｂを備え、ハロゲンランプ１０５ａが接続したリード線１０９ａでサーモスタット１０４ａと接続されており、このサーモスタット１０４ａを介して定着器の外側に設置した電源１１０と接続されている。

同様にハロゲンランプ１０５ｂは、接続したリード線１０９ｂでサーモスタット１０４ｂと接続され、このサーモスタット１０４ｂを介して定着器の外側に設置した電源１１０と接続されており、ハロゲンランプから電源までは、接触不良等が起きないように硬く接続されている。また、ハロゲンランプは、図示しないランプフォルダにより定着ローラ１０１内でローラの内面に接触しないように固定されている。

メインのハロゲンランプ１０５ａは、図９(ａ)で示すような配光分布になっており、定着ローラ１０１の中央部分を主に加熱する。また、サブのハロゲンランプ１０５ｂは、図９(ｂ)で示すような配光分布になっており、定着ローラ１０１の両端を主に加熱する。これは、紙幅サイズに応じてランプを１本だけ点灯するか、２本とも点灯させるか制御するためである。例えば、紙幅の広い紙は、２本共ランプを点灯させるが、はがき等の紙幅が狭い紙を通紙するときは、中央部だけを加熱するためにハロゲンランプ１０５ａだけを点灯させる。

複数の軸受１０２は、定着ローラ１０１の軸方向の両端部に設置され、加圧ローラ１０６からの荷重により定着ローラ１０１が定位置を保つように定着ローラ１０１を保持するとともに、定着ローラ１０１の表面と内周面が摺動することで、定着ローラ１０１を回転させることが可能である。軸受１０２の材質としては、熱可塑性樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド：融点２９０℃）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド：融点２１５℃）、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン：融点３２７℃)、ＰＡＩ(ポリアミドイミド：融点３００℃)を用いることができる。

軸受１０２の材質は、通常使用時、定着ローラ１０１の表面温度が最大２４０℃程度まで上昇することがあるので、この温度以上でも溶融しない樹脂を用いることが望ましい。本実施例では、ＰＰＳを軸受１０２として使用した。ＰＰＳを使用することにより、定着ローラ１０１が異常昇温した際に軸受１０２が溶けて荷重をかけた方向に定着ローラ１０１が移動しやすくなるため、定着ローラ１０１とサーモスタットが接触するので、サーモスタットの動作時間が短くなる。

サーモスタット１０４ａは、サーミスタ１０３ａが定着ローラ１０１の表面温度を正しく制御できなくなったり、何らかの不具合でランプをＯＦＦする制御がきかなくなった場合、定着ローラ１０１の表面温度が過昇温し、その過昇温した温度を検知してハロゲンランプへの通電を強制的に遮断する構成となっている。

サーモスタット１０４ａの軸方向の位置は定着ローラ１０１の軸方向に対して、一対の軸受１０２の両端からの距離が同一になる位置、すなわち軸受１０２間距離の中央近傍であり、サーモスタット１０４ｂは、両端部の加熱するハロゲンランプ１０５ｂの配光分布で最も高い位置に設置されている。

サーモスタット１０４ａ、１０４ｂの定着ローラ１０１周方向に対する位置は、定着ローラ１０１に荷重がかかった時の荷重方向、つまり荷重により定着ローラ１０１が撓む方向とされる。サーモスタット１０４ａ、１０４ｂは、定着ローラ１０１の表面から０.７ｍｍ離れた位置に設置されており、ハロゲンランプのリード線と固く接続されている。

サーモスタット１０４ａ、１０４ｂの設置位置が上記位置にあることで、定着ローラ１０１が加圧ローラ１０６により荷重をかけられる際、定着ローラ１０１が撓む方向であり、かつ撓み量が最大位置となる場所にサーモスタット１０４ａを設置することができる。さらに、定着ローラ１０１の表面から０.７ｍｍ離れた位置は、図３の破線のように異常昇温時に、定着ローラ１０１が高温になり撓んだ際、サーモスタット１０４ａが接触する距離なので、加熱源への通電を停止するまでの時間を短縮することができ、他部材の熱損傷等からいち早く回避することができる。

次に、図４に本実施例における異常昇温した際のサーモスタット１０４ａの検知温度とその時の定着ローラの表面温度を従来例(比較例)と比較したものを示す。
定着装置を静止状態とし、ハロゲンランプに強制的に電力を供給し（異常昇温を想定しているので、この時サーミスタによる温度制御は行わない）、サーモスタット１０４ａが作動して電力が遮断するまでの時間を比較した。本実施例に用いたサーモスタット１０４ａは、２００℃を検知すると電力を遮断する素子とした。

比較例１では、サーモスタット１０４ａの位置を図６に示すように、定着ローラの荷重方向に対して９０度傾けた位置に設置し、それ以外は実施例と同じ条件の構成とした。また、比較例２では、サーモスタット１０４ａの位置を図７に示すように、定着ローラの軸方向に対して中央部から端へずらした位置に設置し、それ以外は実施例と同じ条件で構成した。

本実施例で用いた定着ローラは、芯金の材質がアルミ（ＡＬ５０５６）、外径３０ｍｍ、定着ローラを支持する両端の軸受間の距離が３２１ｍｍ、芯金の厚み０．６ｍｍ、加圧ローラは、外径２３ｍｍ、定着ニップ部Ｎに加わる荷重は１１ｋｇｆ、ハロゲンランプへの投入電力１２００Ｗの定着装置を用いた。

図４の実線で示した線が本実施例での定着ローラの表面温度であり、破線が本実施例のサーモスタットの温度である。また、一点破線が比較例１及び２の定着ローラの表面温度であり、２点破線が比較例１及び２のサーモスタット温度を示す。

実施例では、図４に破線で示されているように、時間経過とともにサーモスタット１０４ａの検知温度の傾きが急になっているのがわかる。これは、定着ローラが撓み始めるとサーモスタット１０４ａと距離が近づいてくるためである。サーモスタット１０４ａの検知温度が２００℃を超えると、サーモスタット１０４ａが作動し電力を遮断する。本実施例では、通電開始から遮断するまで３２秒で作動し、比較例１及び２（４７秒）よりも早く作動した。

比較例１及び２では、サーモスタット１０４ａが定着ローラに接触しない状態でサーモスタット１０４ａが作動した。このように定着ローラが撓む方向でかつ撓み量が最大となる位置にサーモスタット１０４ａを設置し、異常昇温時に、定着ローラが高温になり撓んだ際、サーモスタット１０４ａに接触することでサーモスタット１０４ａ自身の温度が急激に上昇し加熱源への通電を停止するまでの時間を短縮することができるので、他部材の熱損傷等からいち早く回避することができる。

一方で、比較例１及び２でのサーモスタット１０４ａの作動を早くするには、定着ローラの表面とサーモスタット１０４ａのギャップを縮めることも考えられるが、通常定着装置を使用している場合、正常な制御で定着装置を動作させているときには、サーモスタット１０４ａが作動しないように定着ローラの表面とサーモスタット１０４ａ表面との距離は適正に保つ必要がある。そこで、定着ローラの芯金ｔ(ｍｍ)の厚みをさまざまなものを用意し、定着装置での通常制御によるサーモスタット１０４ａの誤作動を防止するギャップＡ(ｍｍ)を調べた。

一方、Ａのギャップ量において、通常温度制御で定着している際にサーモスタットが誤動作してハロゲンランプの電力供給を遮断する有無を図５のＡ’に示す。誤動作したものを×、誤動作しないものを○とした。

定着ローラの表面温度が２００℃になるよう温度を制御して普通紙を１０００枚通紙し、定着させる。ここで、温度制御は２００℃であるが、実際の定着ローラの表面温度は、ハロゲンランプのＯＮ・ＯＦＦ制御のタイミングにより、温度リップルが発生、例えば熱容量の小さい定着ローラを用いると、大きくなる傾向になり、場合によっては、２１０〜１９０℃の温度を行き来する。

さらに、異常昇温時に、定着ローラが撓むことにより、接触して電力供給を遮断できるギャップの関係を調べた(図５のＢに示す。；接触して遮断した場合○、非接触で遮断した場合×で示す)。それと同時に、異常昇温時にサーモスタットと定着ローラとが接触してハロゲンランプの電力供給を遮断するために必要な定着ローラの室温での撓み量Ｃ(μｍ)を測定した。測定には、定着ローラの芯金の厚み、撓み量を測定し、実験した。その結果を図５にまとめた。

ギャップが０.６ｍｍ以下になると、通常の温度制御で定着ローラの表面温度を制御していても、誤作動が発生することが確認された。したがって、定着ローラの表面とサーモスタットのギャップは０．７ｍｍ以上が必要である。また、室温状態で、定着ローラがニップ部を形成するために加圧ローラから受ける荷重により撓む最大量が８３μｍ以上あれば、サーモスタットと定着ローラの表面とが接触してサーモスタットが作動することが確認された。

これらの結果より、通常使用による誤動作が発生せず、かつ異常昇温時にサーモスタットが接触してハロゲンランプへの電力を遮断するよう動作する条件として、撓み量が８３μｍ以上必要であることが確認された。これは本実施例の定着器構成での一例であり、定着ローラの外径や定着温度の設定によって、サーモスタットと定着ローラのギャップの下限値は変化する。要は、本実施例のように、通常の定着動作の場合にはサーモスタットが誤動作しないが、加熱ローラが異常昇温した場合には、ローラが撓むことにより、サーモスタットに接触してハロゲンランプへの通電が遮断できる構成であれば良い。

(実施例２)
本実施例では、一対の定着ローラと加圧ローラとからなる定着器において記載しているが、内部に加熱源を含んだ加熱ローラと、一又は複数のローラ等の張架部材によって張架したベルトと、加圧部材により構成されるベルト定着器においても適用される。

具体的なベルト定着器の断面図を図８に示す。ベルト定着器は、加熱ローラ１１３、定着ローラ１１２、定着ベルト１１１、加圧ローラ１０６から構成されている。定着ベルト１１１は、内部にハロゲンランプを含む加熱ローラ１１３と加圧ローラ１０６との間でニップ部を形成する定着ローラ１１２の間を張架する。

加熱ローラ１１３の表面には、温度センサであるサーミスタ１０３ａ、１０３ｂ、加熱ローラ１１３の表面近傍には、異常温度検知手段であるサーモスタット１０４ａ、１０４ｂ、加圧ローラ１０６を回転可能にするベアリングを加圧ローラ１０６の軸端部に設置し、そのベアリングは、テンションローラ表面へ加圧させるための加圧保持部１０７で支えられ、さらに加圧保持部１０７へ荷重を付与するための圧縮ばね１０８で構成されている。

定着ベルト１１１には、耐熱性で屈曲性のある材料であるポリイミド、Ｎｉベルト、ステンレスベルトを用いることができる。また、定着ローラ１１２は、加圧ローラ１０６との間で広いニップ幅を確保するために金属製の芯金の表面にシリコーンスポンジ層を被覆している。加熱ローラ１１３の両端は、図２の定着ローラ１０１と同様の軸受１０２を備えている。

また、定着ベルト１１１は、加熱ローラ１１３と定着ローラ１１２の間をテンションのかかった状態に保つため、加熱ローラ１１３の軸受１０２を支える軸受支持部材１１４が定着フレーム１１５との間で引っ張りバネ１１６で軸受１０２を引っ張ってベルトにテンションが掛けられる。したがって、加熱ローラ１１３の中心付近は、定着ベルト１１１により、下方向に撓みやすい力が作用し、サーモスタット１０４ａ、１０４ｂの位置は、図８に示しているように、加熱ローラ１１３と定着ローラ１１２の間の位置で加熱ローラ１１３の軸方向中心近傍に設置する。さらに、加熱ローラ１１３が定着ベルト１１１からかけられる荷重方向に設置することで撓み量が最大位置となる場所にサーモスタットを設置することができる。

（実施例３）
一方、図２や図３に示した定着器の構成において、ハロゲンランプの位置を中心位置からずらすことで、より早くサーモスタットを作動させることができる。具体的には図１０に示すように、ハロゲンランプの位置を中心位置に対してサーモスタットに近い位置に設置し、ハロゲンランプからの熱をより近くすることで、より早くサーモスタットを作動させることができる。

１ 画像形成システム
２ 画像形成装置
３ スキャナ
４ 自動原稿搬送装置
５ 後処理装置
６ 記録材供給装置
８ 中継搬送ユニット
１０ 両面搬送装置
２３ 定着装置
１０１ 定着ローラ（回転部材）
１０２ 軸受（保持部材）
１０３ａ サーミスタ
１０３ｂ サーミスタ
１０４ａ サーモスタット（異常温度検知手段）
１０４ｂ サーモスタット（異常温度検知手段）
１０５ａ ハロゲンランプ（加熱源）
１０５ｂ ハロゲンランプ（加熱源）
１０６ 加圧ローラ
１１２ 定着ローラ

Claims (4)

1. 回転可能な回転部材と、この回転部材の内部に設置される加熱源と、回転部材の表面近傍に設置され、回転部材が異常昇温した場合に加熱源に対する通電を遮断する異常温度検知手段と、回転部材を回転可能に保持する保持部材とを備えた定着装置において、
   異常温度検知手段の設置位置を、異常昇温時に回転部材が撓んだ場合に回転部材の表面と接触する位置としたことを特徴とする定着装置。
2. 異常温度検知手段の回転部材の軸方向に対する設置位置を、回転部材の両端部を保持する保持部材の回転部材軸方向における中央位置の近傍とした請求項１記載の定着装置。
3. 異常温度検知手段の回転部材の周方向に対する設置位置を、回転部材にかかる荷重方向の回転部材表面近傍とした請求項１又は２記載の定着装置。
4. 請求項１、２、又は３記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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