JP2016090886A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまうのを抑制しつつ、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に加熱停止装置を適切なタイミングで作動させる。
【解決手段】本発明の定着装置１８は、回転軸Ａの周りを回転可能に設けられる定着ベルト２２と、定着ベルト２２に圧接して定着ニップ３９を形成し、回転可能に設けられる加圧部材２３と、定着ベルト２２を加熱する熱源２４と、定着ベルト２２のうちで熱源２４に最も接近する部分２２ａの外周面と対向し、所定の温度で作動する加熱停止装置３１と、を備え、定着ベルト２２の回転が停止した状態で熱源２４が定着ベルト２２を加熱すると、定着ベルト２２のうちで熱源２４に最も接近する部分２２ａが熱膨張により変形して加熱停止装置３１に接触し、加熱停止装置３１が作動することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンターなどの電子写真方式の画像形成装置は、用紙などの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。

例えば、定着ベルトと、定着ベルトに圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、定着ベルトを加熱する熱源と、定着ベルトの外周面と対向する加熱停止装置と、を備えた定着装置が知られている（特許文献１参照）。このような定着装置では、定着ベルトが過昇温すると、加熱停止装置が作動して、熱源による定着ベルトの加熱が停止されるようになっている。

特開２０１３−１７８４７２号公報

上記のような定着装置において、定着ベルトと加熱停止装置の対向間隔が狭すぎると、定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまう恐れがある。一方で、定着ベルトと加熱停止装置の対向間隔が広すぎると、熱源が暴走した場合（定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合）に、加熱停止装置が作動するタイミングが遅くなってしまう恐れがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまうのを抑制しつつ、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に加熱停止装置を適切なタイミングで作動させることを目的とする。

本発明の定着装置は、回転軸の周りを回転可能に設けられる定着ベルトと、前記定着ベルトに圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、前記定着ベルトの内径側に配置されると共に、前記回転軸に対して偏った位置に設けられ、前記定着ベルトを加熱する熱源と、前記定着ベルトを前記加圧部材側に向かって押圧する押圧部材と、前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分の外周面と対向し、所定の温度で作動して前記熱源による前記定着ベルトの加熱を停止させる加熱停止装置と、を備え、前記定着ベルトの回転が停止した状態で前記熱源が前記定着ベルトを加熱すると、前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分が熱膨張により変形して前記加熱停止装置に接触し、前記加熱停止装置が作動することを特徴とする。

このような構成を採用することで、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分を加熱停止装置に接触させて、加熱停止装置を適切なタイミングで作動させることが可能となる。

また、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合には、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分が加熱停止装置に自動的に接触する構成である。そのため、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に加熱停止装置が作動するタイミングが遅くならないように定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分と加熱停止装置の対向間隔（以下、「当該対向間隔」）を予め狭く設定しておく必要が無い。従って、当該対向間隔を広く設定することが可能となり、定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまうような事態を回避することが可能となる。

前記定着装置は、記録媒体の搬送方向における前記定着ベルトの上流側の端部又は下流側の端部の外周面と対向し、所定の温度で作動して前記熱源による前記定着ベルトの加熱を停止させる他の加熱停止装置を更に備え、前記定着ベルトが周方向に破断すると、前記定着ベルトが変形して前記定着ベルトの前記上流側の端部又は前記下流側の端部が前記他の加熱停止装置に接触し、前記他の加熱停止装置が作動しても良い。

このような構成を採用することで、定着ベルトが周方向に破断した場合に、他の加熱停止装置を適切なタイミングで作動させ、熱源による定着ベルトの加熱を速やかに停止させることが可能となる。

前記他の加熱停止装置の作動温度は、前記加熱停止装置の作動温度よりも低く設定されていても良い。

このような構成を採用することで、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に加熱停止装置が作動するタイミングよりも定着ベルトが周方向に破断した場合に他の加熱停止装置が作動するタイミングが遅くなるのを抑制することが可能となる。

前記加熱停止装置は、前記回転軸方向における前記定着ベルトの中央部と対応する位置に設けられていても良い。

このような構成を採用することで、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分を加熱停止装置に確実に接触させることが可能となる。

前記定着装置は、前記定着ベルトの両端部に装着され、前記定着ベルトの形状を規制する形状規制部材を更に備えていても良い。

このような構成を採用することで、定着装置の加圧状態（定着ニップが形成されている状態）において押圧部材から定着ベルトに働く押圧力によって定着ベルトが変形するのを抑制することが可能となる。これに伴って、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分を加熱停止装置に接触させやすくなる。

前記定着ベルトは、基材層と、前記基材層に周設され、前記基材層よりも熱膨張率が大きい弾性層と、前記弾性層を被覆する離型層と、を備え、前記定着ベルトの前記弾性層の厚みをｔ（μｍ）とし、前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分と前記加熱停止装置の対向間隔をｇ（ｍｍ）としたときに、
ｇ≧１．５・・・式（１）
ｔ≧１００・・・式（２）
１００≦ｔ≦１７０のとき、ｇ≦１１．８×（ｔ／１０００）＋０．３・・・式（３）
１７０＜ｔ≦２７０のとき、ｇ≦７．０×（ｔ／１０００）＋１．１・・・式（４）
がすべて満たされても良い。

上記式（１）が満たされることで、当該対向間隔を十分に広く設定することが可能となる。そのため、定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまうような事態を一層確実に回避することが可能となる。

また、上記式（２）が満たされることで、定着ベルトのうちの熱源に最も接近する部分の熱膨張に伴う変形量を十分に大きくすることが可能となる。これに伴って、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分を加熱停止装置に確実に接触させることが可能となる。

更に、上記式（３）及び上記式（４）が満たされることで、当該対向間隔を定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分の変形量以下にすることが可能となり、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に、定着ベルトのうちで熱源に最も接近する部分を加熱停止装置により一層確実に接触させることが可能となる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトが過昇温していないにも関わらず加熱停止装置が作動してしまうのを抑制しつつ、定着ベルトの回転が停止した状態で熱源が定着ベルトを加熱した場合に加熱停止装置を適切なタイミングで作動させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の制御システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ベルトの回転が停止した状態でヒーターが定着ベルトを加熱した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ベルトの温度が４００℃の時の定着ベルトの弾性層の厚みと定着ベルトの上端部の変形量の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ベルトが周方向に破断した状態を示す断面図である。

まず、図１を用いて、電子写真方式のプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。以下、図１における紙面手前側を、プリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の側方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方には、トナーコンテナ６が収納されている。

プリンター本体２の上部には、排紙トレイ４の下方にレーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が配置され、露光器７の下方には、画像形成部８が設けられている。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられており、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像器１２と、転写ローラー１３と、クリーニング装置１４とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。

プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１５が設けられている。搬送経路１５の上流端には給紙部１６が設けられ、搬送経路１５の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１７が設けられ、搬送経路１５の下流部には定着装置１８が設けられ、搬送経路１５の下流端には排紙部２０が設けられている。搬送経路１５の下方には、両面印刷用の反転経路２１が形成されている。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。

プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１８の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（図１の二点鎖線Ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１２がトナーによりトナー像に現像する。

一方、給紙部１６によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１７へと搬送され、転写部１７において感光体ドラム１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路１５を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部２０から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１４によって回収される。

次に、図２、図３を用いて、定着装置１８について詳細に説明する。図２の矢印Ｙは、用紙の搬送方向を示している。図３の矢印Ｉは前後方向内側を示し、図３の矢印Ｏは前後方向外側を示している。

図２、図３等に示されるように、定着装置１８は、定着ベルト２２と、定着ベルト２２の下側（外側）に配置される加圧ローラー２３（加圧部材）と、定着ベルト２２の内径側に配置されるヒーター２４（熱源）と、定着ベルト２２の内径側においてヒーター２４の下側に配置される反射板２５（反射部材）と、定着ベルト２２の内径側において反射板２５の下側に配置される支持部材２６と、定着ベルト２２の内径側において支持部材２６の下側に配置される押圧部材２７と、定着ベルト２２の内径側において支持部材２６の前後両端部に固定されるカバー部材２８と、定着ベルト２２の前後両端部に装着される形状規制部材３０と、定着ベルト２２の上側（外側）に配置される第１サーモカット３１（加熱停止装置）と、定着ベルト２２の左側（外側）に配置される第２サーモカット３２（他の加熱停止装置）と、を備えている。なお、図３においては、定着ベルト２２の内部が透視されている。

定着ベルト２２は、前後方向に長い略円筒状を成している。定着ベルト２２は、前後方向に延びる回転軸Ａの周りを回転可能に設けられている。つまり、本実施形態では、前後方向が定着ベルト２２の回転軸方向である。定着ベルト２２は、通紙領域Ｒ１と、通紙領域Ｒ１の前後両側（通紙領域Ｒ１の前後方向外側）に設けられる非通紙領域Ｒ２と、を備えている。通紙領域Ｒ１は、最大サイズの用紙が通過する領域である。非通紙領域Ｒ２は、最大サイズの用紙が通過しない領域である。

定着ベルト２２は、可撓性を有しており、周方向には無端状である。定着ベルト２２は、例えば、基材層３５と、この基材層３５に周設される弾性層３６と、この弾性層３６を被覆する離型層３７と、を備えている。定着ベルト２２の基材層３５は、例えばＳＵＳやニッケルなどの金属によって形成されている。なお、定着ベルト２２の基材層３５は、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂によって形成されていても良い。定着ベルト２２の弾性層３６は、例えばシリコンゴムによって形成されており、定着ベルト２２の基材層３５よりも熱膨張率が大きい。定着ベルト２２の弾性層３６の厚みは、例えば２７０μｍである。定着ベルト２２の離型層３７は、例えばＰＦＡチューブによって形成されている。定着ベルト２２の離型層３７の厚みは、例えば２０μｍである。

加圧ローラー２３は、前後方向に長い略円柱状を成している。加圧ローラー２３は、定着ベルト２２に圧接しており、定着ベルト２２と加圧ローラー２３の間には定着ニップ３９が形成されている。加圧ローラー２３は、回転可能に設けられている。

加圧ローラー２３は、例えば、円柱状の芯材４０と、この芯材４０に周設される弾性層４１と、この弾性層４１を被覆する離型層４２と、を備えている。加圧ローラー２３の芯材４０は、例えば、鉄等の金属によって形成されている。加圧ローラー２３の弾性層４１は、例えば、シリコンゴムによって形成されている。加圧ローラー２３の離型層４２は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。

ヒーター２４は、例えば、ハロゲンヒーターによって構成されている。ヒーター２４は、定着ベルト２２の内部空間の上部（加圧ローラー２３から離間する側の部分）に配置されており、定着ベルト２２の回転軸Ａに対して上側（加圧ローラー２３から離間する側）に偏った位置に設けられている。そのため、本実施形態では、定着ベルト２２の上端部２２ａが定着ベルト２２のうちで最もヒーター２４に接近する部分となっている。

反射板２５は、前後方向に長い形状を成している。反射板２５は、例えば、光輝アルミニウム等の金属によって形成されている。反射板２５は、ヒーター２４と支持部材２６の間に配置されている。反射板２５の断面は、上側（加圧ローラー２３から離間する側）に向かって凸となるコ字状を成している。

反射板２５は、略水平に設けられる本体部４４と、本体部４４の左右両端部（用紙の搬送方向における上流側と下流側の端部）から下方に向かって屈曲されるガイド部４５と、を備えている。本体部４４の上面は、ヒーター２４に対向しており、ヒーター２４から放射される輻射熱を定着ベルト２２の内周面に向かって反射する反射面（鏡面）である。

支持部材２６は、前後方向に長い形状を成している。支持部材２６の上部は、反射板２５の各ガイド部４５の間に挿入されている。支持部材２６は、スペーサー５１を介して反射板２５を支持しており、反射板２５と直接的には接触していない。支持部材２６は、一対のＬ字状の板金５２を組み合わせることで形成されており、略矩形の断面形状を有している。支持部材２６の右下隅部には、下方に向かって突出する係合突起５３が設けられている。係合突起５３は、一方の板金５２を下方に延出させることによって形成されている。

押圧部材２７は、前後方向に長い平板状を成している。押圧部材２７は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱性樹脂によって形成されている。押圧部材２７の上面の右端部には、係合凹部５５が設けられている。係合凹部５５には、支持部材２６の係合突起５３が係合している。押圧部材２７の上面には、複数のボス５６が突設されている。各ボス５６の上端部は、支持部材２６の下面に当接している。以上のような構成により、支持部材２６によって押圧部材２７が支持されており、押圧部材２７の反りが規制されている。

押圧部材２７の下面の右側部分（用紙の搬送方向下流側の部分）は、左側（用紙の搬送方向上流側）から右側（用紙の搬送方向下流側）に向かって下側（加圧ローラー２３側）に傾斜している。押圧部材２７の下面は、定着ベルト２２を下側（加圧ローラー２３側）に向かって押圧している。

各カバー部材２８は、正面視で略Ｕ字状を成している。各カバー部材２８は、定着ベルト２２の各非通紙領域Ｒ２と前後方向の位置が対応しており、ヒーター２４から定着ベルト２２の各非通紙領域Ｒ２に向かう輻射熱を遮断する機能を有している。

各カバー部材２８は、上方に向かって円弧状に湾曲する湾曲部５７と、湾曲部５７の左右両端部（用紙の搬送方向における上流側と下流側の端部）から下方に向かって屈曲される取付部５８と、を備えている。湾曲部５７は、定着ベルト２２の内周面に沿って配置されている。各取付部５８の下端部は、支持部材２６の左右両側面に取り付けられている。

各形状規制部材３０は、各カバー部材２８よりも前後方向外側に配置されている。各形状規制部材３０は、規制片６０と、規制片６０に取り付けられるリング片６１と、を備えている。

各形状規制部材３０の規制片６０は、基台部６２と、基台部６２の前後方向内側の面に突設される規制部６３と、を備えている。規制片６０には、基台部６２と規制部６３を貫通する貫通穴６４が前後方向に沿って設けられており、この貫通穴６４をヒーター２４が貫通している。規制部６３は、貫通穴６４の外周に沿って円弧状に湾曲しており、略下向きＣ字状を成している。規制部６３は、定着ベルト２２の前後両端部に挿入されている。これにより、定着ベルト２２の形状が規制されている（定着ベルト２２の変形が抑制されている）。

各形状規制部材３０のリング片６１は、円環状を成している。リング片６１は、規制片６０の規制部６３の外周に装着されている。リング片６１は、定着ベルト２２の前後両端部の前後方向外側に配置されており、定着ベルト２２の蛇行（前後方向外側への移動）を規制している。リング片６１は、規制片６０の基台部６２の前後方向内側に配置されており、これにより、リング片６１の前後方向外側への移動が規制されている。

第１サーモカット３１は、例えば、バイメタル方式（熱膨張率の異なる２種類の金属によって接点を構成する方式）のサーモスタットである。第１サーモカット３１は、定着ベルト２２の上端部２２ａ（定着ベルト２２のうちでヒーター２４に最も接近する部分）の直上に配置されており、定着ベルト２２の上端部２２ａの外周面と対向している。第１サーモカット３１は、定着ベルト２２の通紙領域Ｒ１の前後方向中央部Ｚ（定着ベルト２２全体の前後方向中央部にも相当する）と対応する位置に設けられている。

第２サーモカット３２は、例えば、バイメタル方式のサーモスタットである。第２サーモカット３２は、定着ベルト２２の左端部２２ｂ（用紙の搬送方向における上流側の端部）の真横（赤道位置）に配置されており、定着ベルト２２の左端部２２ｂの外周面と対向している。第２サーモカット３２は、第１サーモカット３１と同様に、定着ベルト２２の通紙領域Ｒ１の前後方向中央部Ｚ（定着ベルト２２全体の前後方向中央部にも相当する）と対応する位置に設けられている。

次に、定着装置１８の制御システムについて、図４を用いて説明する。

定着装置１８には、制御部７１（ＣＰＵ）が設けられている。制御部７１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部７２と接続されており、記憶部７２に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部７１が定着装置１８の各部の制御を行うように構成されている。

記憶部７２は、第１サーモカット３１の作動温度Ｔ１（第１サーモカット３１がヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させる温度）と第２サーモカット３２の作動温度Ｔ２（第２サーモカット３２がヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させる温度）を記憶している。第２サーモカット３２の作動温度Ｔ２は、第１サーモカット３１の作動温度Ｔ１よりも低く設定されている。

制御部７１はモーター等によって構成される駆動源７３に接続されており、駆動源７３は加圧ローラー２３に接続されている。そして、制御部７１からの信号に基づいて駆動源７３が加圧ローラー２３を回転させるようになっている。

制御部７１は電源７４に接続されており、電源７４はヒーター２４に接続されている。そして、制御部７１からの信号に基づいて電源７４からヒーター２４に電力が供給されることでヒーター２４が稼働するようになっている。電源７４からヒーター２４に至る電力供給経路中には、第１サーモカット３１及び第２サーモカット３２が直列的に設けられている。第１サーモカット３１は、作動温度Ｔ１で作動して電源７４からヒーター２４への電力の供給を遮断し、ヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させるように構成されている。第２サーモカット３２は、作動温度Ｔ２で作動して電源７４からヒーター２４への電力の供給を遮断し、ヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させるように構成されている。

上記のように構成された定着装置１８において、用紙にトナー像を定着させる際には、駆動源７３によって加圧ローラー２３を回転させる（図２の矢印Ｂ参照）。このように加圧ローラー２３が回転すると、加圧ローラー２３に圧接する定着ベルト２２が加圧ローラー２３とは逆方向に従動回転する（図２の矢印Ｃ参照）。このように定着ベルト２２が回転すると、定着ベルト２２が押圧部材２７に対して摺動する。

また、用紙にトナー像を定着させる際には、電源７４からヒーター２４に電力を供給し、ヒーター２４を稼働させる。このようにヒーター２４が稼働すると、ヒーター２４から輻射熱が放射される。ヒーター２４から放射された輻射熱の一部は、図２に矢印Ｄで示されるように、定着ベルト２２の内周面に直接照射され、吸収される。また、ヒーター２４から放射された輻射熱の別の一部は、図２に矢印Ｅで示されるように、反射板２５の本体部４４の上面によって定着ベルト２２の内周面に向かって反射され、定着ベルト２２の内周面に吸収される。以上のような作用により、ヒーター２４によって定着ベルト２２が加熱される。この状態で、用紙が定着ニップ３９を通過すると、トナー像が加熱されて溶融し、用紙にトナー像が定着される。

ところで、上記のように構成された定着装置１８においては、定着ベルト２２が停止するのに伴ってヒーター２４による定着ベルト２２に対する加熱が停止された場合であっても、定着ベルト２２の上端部２２ａがヒーター２４の余熱によって局所的に加熱されてオーバーシュート（温度上昇）することがある。もし定着ベルト２２の上端部２２ａと第１サーモカット３１の対向間隔（以下、当該対向間隔）が狭すぎると、上記のように定着ベルト２２の上端部２２ａがオーバーシュートした場合に、定着ベルト２２が過昇温していないにも関わらず第１サーモカット３１が作動してしまう恐れがある。第１サーモカット３１が一度作動すると、第１サーモカット３１を作動前の状態に復元するのは困難であるため、通常は定着装置１８全体の交換が必要となる。

このような事態を回避するためには、当該対向間隔を広くする必要がある。ところが、当該対向間隔を広くすると、今度は、ヒーター２４が暴走した場合（定着ベルト２２の回転が停止した状態でヒーター２４が定着ベルト２２を加熱した場合）に第１サーモカット３１が作動するタイミングが遅くなってしまう恐れがある。そこで、本実施形態では以下のようにして、ヒーター２４が暴走した場合でも第１サーモカット３１を適切なタイミングで作動させている。

図２に示されるように、ヒーター２４の通常使用時（定着ベルト２２が回転している状態でヒーター２４が定着ベルト２２を加熱する時）には、定着ベルト２２の上端部２２ａが第１サーモカット３１と一定の間隔を介して対向している。

これに対して、ヒーター２４の暴走時（定着ベルト２２の回転が停止した状態でヒーター２４が定着ベルト２２を加熱する時）には、図５に示されるように、定着ベルト２２の上端部２２ａが熱膨張により上側（第１サーモカット３１と接近する側）に変形し、第１サーモカット３１に接触する。これに伴って、第１サーモカット３１の温度が作動温度Ｔ１に到達し、第１サーモカット３１が作動し、電源７４からヒーター２４への電力供給が停止される。そのため、ヒーター２４による定着ベルト２２の加熱も停止される。本実施形態ではこのように、ヒーター２４が暴走した場合に、定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１に接触させて、第１サーモカット３１を適切なタイミングで作動させることが可能となっている。

また、ヒーター２４が暴走した場合には、定着ベルト２２の上端部２２ａが第１サーモカット３１に自動的に接触する構成である。そのため、ヒーター２４が暴走した場合に第１サーモカット３１が作動するタイミングが遅くならないように当該対向間隔を予め狭く設定しておく必要が無い。従って、当該対向間隔を広く設定することが可能となり、定着ベルト２２が過昇温していないにも関わらず第１サーモカット３１が作動してしまうような事態を回避することが可能となる。

また、前後方向（定着ベルト２２の回転軸方向）で見ると、定着ベルト２２の上端部２２ａの前後方向中央部には、定着ベルト２２の上端部２２ａの中でヒーター２４からの輻射熱が最も集中しやすい。そのため、定着ベルト２２の上端部２２ａの前後方向中央部は、定着ベルト２２の上端部２２ａの中で熱膨張による変形量が最も大きくなる。そこで、本実施形態では、定着ベルト２２の前後方向中央部と対応する位置に第１サーモカット３１を設けている。このような構成を採用することで、ヒーター２４が暴走した場合に、定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１に確実に接触させることが可能となる。

また、定着ベルト２２の前後両端部には、定着ベルト２２の形状を規制する形状規制部材３０が装着されている。このような構成を採用することで、定着装置１８の加圧状態（定着ニップ３９が形成されている状態）において押圧部材２７から定着ベルト２２に働く押圧力によって定着ベルト２２が横長楕円状に変形するのを抑制することが可能となる。これに伴って、ヒーター２４が暴走した場合に、定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１に接触させやすくなる。

次に、本実施形態における定着ベルト２２の弾性層３６の厚みと当該対向間隔の設定範囲について主に図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の定着装置１８において、定着ベルト２２の温度が４００℃の時の定着ベルト２２の弾性層３６の厚みと定着ベルト２２の上端部２２ａの変形量の関係を示している。

本実施形態の定着装置１８では、定着ベルト２２が過昇温していなくても、定着ベルト２２が停止した時に定着ベルト２２の上端部２２ａがヒーター２４の余熱によって局所的に加熱された場合に、定着ベルト２２の上端部２２ａが上側（第１サーモカット３１と接近する側）に１ｍｍ前後変形することがある。そこで、本実施形態では、当該対向間隔をｇ（ｍｍ）としたときに、
ｇ≧１．５・・・式（１）
としている。上記式（１）が満たされることで、定着ベルト２２が停止した時の定着ベルト２２の上端部２２ａの変形量（１ｍｍ前後）よりも当該対向間隔を十分に広く設定することが可能となる。これに伴って、定着ベルト２２が過昇温していないにも関わらず第１サーモカット３１が作動してしまうような事態を確実に回避することが可能となる。

また、定着ベルト２２の各層のうちで最も熱膨張するのは弾性層３６であり、定着ベルト２２の上端部２２ａの熱膨張による変形量は、定着ベルト２２の弾性層３６の厚みに比例する。また、本実施形態では、定着ベルト２２の上端部２２ａの熱膨張による変形量が１．５ｍｍのとき、定着ベルト２２の弾性層３６の厚みは、１００μｍである。そこで、定着ベルト２２の弾性層３６の厚みをｔ（μｍ）としたときに、
ｔ≧１００・・・式（２）
としている。上記式（２）が満たされることで、定着ベルト２２の上端部２２ａの熱膨張による変形量を十分に大きくすることが可能となる。これに伴って、ヒーター２４が暴走した場合に、定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１に確実に接触させることが可能となる。

また、本実施形態では、定着ベルト２２の上端部２２ａの変形量ｘは、
１００≦ｔ≦１７０のとき、ｘ＝１１．８×（ｔ／１０００）＋０．３
１７０＜ｔ≦２７０のとき、ｘ＝７．０×（ｔ／１０００）＋１．１
で表される。そこで、
１００≦ｔ≦１７０のとき、ｇ≦１１．８×（ｔ／１０００）＋０．３・・・式（３）
１７０＜ｔ≦２７０のとき、ｇ≦７．０×（ｔ／１０００）＋１．１・・・式（４）
としている。上記式（３）及び上記式（４）が満たされることで、当該対向間隔を定着ベルト２２の上端部２２ａの変形量ｘ以下にすることが可能となり、ヒーター２４が暴走した場合に定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１により一層確実に接触させることが可能となる。

ところで、上記のように構成された定着装置１８において、定着ベルト２２が周方向に破断すると、図７に示されるように、定着ベルト２２が左右方向に伸長するように横長楕円状に変形する。これに伴って、定着ベルト２２の上端部２２ａと第１サーモカット３１の対向間隔が広くなるため、定着ベルト２２の上端部２２ａを第１サーモカット３１に接触させることが困難になり、第１サーモカット３１が作動しにくくなる。

そこで、本実施形態では上記のように、定着ベルト２２の左端部２２ｂの外周面と対向するように第２サーモカット３２を配置している。そのため、定着ベルト２２が周方向に破断して横長楕円状に変形すると、定着ベルト２２の左端部２２ｂが左側（第２サーモカット３２と接近する側）に変形して第２サーモカット３２に接触する。これに伴って、第２サーモカット３２の温度が作動温度Ｔ２に到達し、第２サーモカット３２が作動してヒーター２４による定着ベルト２２の加熱が停止されることになる。このような構成を採用することで、定着ベルト２２が周方向に破断した場合に、第２サーモカット３２を適切なタイミングで作動させ、ヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を速やかに停止させることが可能となる。

なお、図２等に示されるように、第１サーモカット３１が定着ベルト２２の上端部２２ａの外周面に対向しているのに対して、第２サーモカット３２は定着ベルト２２の左端部２２ｂ（上端部２２ａよりもヒーター２４から離間する部分）の外周面に対向している。そのため、第２サーモカット３２の作動温度Ｔ２を第１サーモカット３１の作動温度Ｔ１以上に設定すると、ヒーター２４が暴走した場合に第１サーモカット３１が作動するタイミングよりも定着ベルト２２が周方向に破断した場合に第２サーモカット３２が作動するタイミングが遅くなってしまう恐れがある。

そこで、本実施形態では上記のように、第２サーモカット３２の作動温度Ｔ２を第１サーモカット３１の作動温度Ｔ１よりも低く設定している。このような構成を採用することで、ヒーター２４が暴走した場合に第１サーモカット３１が作動するタイミングよりも定着ベルト２２が周方向に破断した場合に第２サーモカット３２が作動するタイミングが遅くなるのを抑制することが可能となる。

本実施形態では、第２サーモカット３２が定着ベルト２２の左端部２２ｂ（用紙の搬送方向における上流側の端部）の外周面と対向している場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、第２サーモカット３２が定着ベルト２２の右端部（用紙の搬送方向における下流側の端部）の外周面と対向していても良い。

本実施形態では、定着ベルト２２が周方向に破断した場合に、第２サーモカット３２を作動させることによってヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させる場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、定着ベルト２２の左端部２２ｂが左側に基準移動量以上に移動したか否かを検知するセンサー（以下、「当該センサー」）を配置し、定着ベルト２２が周方向に破断した場合に、定着ベルト２２の左端部２２ｂが左側に基準移動量以上に移動したことを当該センサーが検知するのに伴って、制御部７１がヒーター２４による定着ベルト２２の加熱を停止させても良い。当該センサーとしては、例えば、発光部と受光部を備えた光学式センサーを用いることができる。このように光学式センサーを用いる場合には、当該センサーの発光部が定着ベルト２２の一端部（例えば、前端部）と対応する位置に設けられ、当該センサーの受光部が定着ベルト２２の他端部（例えば、後端部）と対応する位置に設けられているのが好ましい。このような構成を採用することで、当該センサーの発光部から出射されたセンサー光が、前後方向（定着ベルト２２の回転軸方向）に沿って直進し、定着ベルト２２の一端部から他端部までを通過した後に、当該センサーの受光部に到達することになる。これに伴って、前後方向のいずれの位置で定着ベルト２２が周方向に破断しているかに関わらず、定着ベルト２２の周方向の破断をより確実に検知することが可能となる。

本実施形態では、ハロゲンヒーターをヒーター２４として用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、セラミックヒーターなどをヒーターとして用いても良い。

本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
１８ 定着装置
２２ 定着ベルト
２２ａ 定着ベルトの上端部（ヒーターに最も接近する部分）
２２ｂ 定着ベルトの左端部（用紙の搬送方向における上流側の端部）
２３ 加圧ローラー（加圧部材）
２４ ヒーター（熱源）
２７ 押圧部材
３０ 形状規制部材
３１ 第１サーモカット（加熱停止装置）
３２ 第２サーモカット（他の加熱停止装置）
３５ （定着ベルトの）基材層
３６ （定着ベルトの）弾性層
３７ （定着ベルトの）離型層
３９ 定着ニップ
Ａ （定着ベルトの）回転軸

Claims (7)

1. 回転軸の周りを回転可能に設けられる定着ベルトと、
   前記定着ベルトに圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、
   前記定着ベルトの内径側に配置されると共に、前記回転軸に対して偏った位置に設けられ、前記定着ベルトを加熱する熱源と、
   前記定着ベルトを前記加圧部材側に向かって押圧する押圧部材と、
   前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分の外周面と対向し、所定の温度で作動して前記熱源による前記定着ベルトの加熱を停止させる加熱停止装置と、を備え、
   前記定着ベルトの回転が停止した状態で前記熱源が前記定着ベルトを加熱すると、前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分が熱膨張により変形して前記加熱停止装置に接触し、前記加熱停止装置が作動することを特徴とする定着装置。
2. 記録媒体の搬送方向における前記定着ベルトの上流側の端部又は下流側の端部の外周面と対向し、所定の温度で作動して前記熱源による前記定着ベルトの加熱を停止させる他の加熱停止装置を更に備え、
   前記定着ベルトが周方向に破断すると、前記定着ベルトが変形して前記定着ベルトの前記上流側の端部又は前記下流側の端部が前記他の加熱停止装置に接触し、前記他の加熱停止装置が作動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記他の加熱停止装置の作動温度は、前記加熱停止装置の作動温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加熱停止装置は、前記回転軸方向における前記定着ベルトの中央部と対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトの両端部に装着され、前記定着ベルトの形状を規制する形状規制部材を更に備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着ベルトは、
   基材層と、
   前記基材層に周設され、前記基材層よりも熱膨張率が大きい弾性層と、
   前記弾性層を被覆する離型層と、を備え、
   前記定着ベルトの前記弾性層の厚みをｔ（μｍ）とし、前記定着ベルトのうちで前記熱源に最も接近する部分と前記加熱停止装置の対向間隔をｇ（ｍｍ）としたときに、
   ｇ≧１．５・・・式（１）
   ｔ≧１００・・・式（２）
   １００≦ｔ≦１７０のとき、ｇ≦１１．８×（ｔ／１０００）＋０．３・・・式（３）
   １７０＜ｔ≦２７０のとき、ｇ≦７．０×（ｔ／１０００）＋１．１・・・式（４）
   がすべて満たされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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