JP3521252B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の電子写真装置に用いられる、定着ローラと、該定着
ローラ内に配された熱源と、該定着ローラと非接触に配
され定着ローラの過昇温時に熱源への通電を遮断する感
温部材と、上記熱源を支持する熱源支持部材とを有する
定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ等の電子写真装置の作
像部において、用紙表面にトナー像が転写された用紙は
定着装置に送られ、この定着装置で加熱・加圧されるこ
とで用紙上にトナー像が定着される。この加熱・加圧に
よりトナーを用紙に定着する定着装置は、加熱を担うヒ
ートローラ（定着ローラ）と、これに圧接される加圧を
担う加圧ローラとを備えている。

【０００３】従来、ヒートローラには、加熱制御が異常
をきたしたときに、定着装置や、その周囲にある他の近
傍装置に過加熱による悪影響を与えないように、安全機
構として、温度ヒューズやサーモスタット等の感温部材
が設けられ、ヒートローラ内に配されたヒータ部（熱
源）の暴走を防止できるように構成されている。

【０００４】上記感温部材は、ヒートローラと常時接触
させるとその表面を傷つけるので、ヒートローラ表面よ
り一定距離を隔てて配置されるが、距離を置いて配置し
た場合、ヒートローラ表面と感温部材の間に空気層が介
在し、周囲の雰囲気，空気の流れ等により感温部材の温
度上昇率が左右され易く、感温部材の作動時のヒートロ
ーラ表面温度にバラツキが生じため、温度ヒューズやサ
ーモスタットの定格、取り付け位置の設計等も困難とな
る。

【０００５】そこで、このような不具合を解決するもの
として、特公平４−３９０７７号公報に開示されている
ようなものがあった。

【０００６】この定着装置は、図６及び図７に示すよう
に、芯金２１ａと、その表面に設けられた表面処理層２
１ｂとからなるヒートローラ２１と、該ヒートローラ２
１内に配されるヒータ２２と、該ヒータ２２を支持する
とともにヒートローラ２１を回転可能に支持する軸受２
３と、ヒートローラ２１と軸受２３との間に設けられ当
該ヒートローラ２１を断熱支持する断熱ブッシュ２４
と、ヒートローラ２１の過熱暴走時にヒータ２２への通
電を遮断する当該ヒートローラ２１と非接触に配された
感温部材２５とから構成されている。

【０００７】上記断熱ブッシュ２４は、上記感温部材２
５が作動する前に軟化する熱可塑性樹脂材により形成さ
れていた。

【０００８】これによれば、ヒートローラ２１の異常過
熱暴走時、感温部材２５が作動する前に断熱ブッシュ２
４が軟化するため、加圧ローラによる加圧力で図７に示
すように断熱ブッシュ２４の肉厚が薄くなり、肉厚が薄
くなった分、ヒートローラ２１が感温部材２５に近づ
く。

【０００９】その結果、感温部材２５の温度上昇率が上
がり、感温部材２５の作動が速くなるので、過熱暴走を
より早く検出して対応（ヒータ２２への通電遮断）を行
っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記定着装置では、ヒ
ートローラ２１の過熱時に断熱ブッシュ２４が軟化変形
してヒートローラ２１が感温部材２５に近づくような構
成となっており、この場合のヒータ２２から感温部材２
５表面での温度勾配を図８に示す。図８において、実線
が通常の場合を示す、破線が過熱異常を生じヒートロー
ラ２１が感温部材２５に接近した場合を示している。

【００１１】通常、ヒータ２２の管温度は２５０〜３０
０℃で、ヒートローラ２１表面温度は１５０〜１７０℃
に設定される。ヒータ２２に異常が生じ、温度制御が不
能になると、ヒータ２２が過熱し、ヒートローラ２１に
おける芯金２２ａと表面処理層２２ｂとの界面の温度も
上昇する。通常、この界面の温度が２４０℃となるのを
ｍａｘとして、感温部材２５が作動するように設定され
ており、この感温部材２５の作動温度は１１０〜１３０
℃である。

【００１２】ところが、近年においては、ヒートローラ
２１の薄肉化、速熱定着システム化が進められており、
加熱制御が不能になった時の異常温度をより早期に検知
し、定着装置の保護を行う必要性が増してきている。

【００１３】しかし、上記構成の定着装置では、芯金２
１ａを経て伝わる熱で断熱ブッシュ２４が加熱されて軟
化し、ヒートローラ２１が感温部材２５に近づく構成の
ため、ヒータ２２の異常な温度上昇はヒートローラ２１
の芯金２１ａを介して断熱ブッシュ２４に伝わるため、
断熱ブッシュ２４が軟化するまでヒータ２２の温度がま
すます上昇してしまうという問題があった。

【００１４】また、ヒートローラ２１が移動するため、
ヒートローラ２１内で固定されているヒータ２２にヒー
トローラ２１が当接してヒータ２２が破損するという虞
れがあった。

【００１５】しかも、断熱ブッシュ２４が軟化変形した
あとは、ヒータ２２からのヒートローラ２１の距離が大
きくなるため、ヒータ２２からヒートローラ２２に伝わ
る熱量が通常時に比べ少なくなるため、各部分における
温度勾配が図８の破線で示すように通常時よりも小さく
なり、ヒートローラ２２を介して感温部材２５に伝わる
熱量も減少し、その結果、感熱部材２５の作動時にはヒ
ータ２２の温度が非常に高温となってしまうという問題
があった。

【００１６】本発明は上記の問題に鑑みなされたもので
あり、熱源の異常温度上昇時に早期に高い検出精度で過
熱異常を検出可能な定着装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、定着ローラと、該定着ローラ内に配さ
れた熱源と、前記定着ローラと非接触に配され定着ロー
ラの過昇温時に熱源への通電を遮断する感温部材と、前
記定着ローラを支持する定着ローラ支持部材と、該定着
ローラ支持部材とは別に設けられて前記熱源を支持する
熱源支持部材とを有し、前記熱源支持部材は熱可塑性樹
脂からなり、前記定着ローラの過昇温時に、前記感温部
材が通電を遮断する前に前記熱源支持部材が軟化するこ
とにより熱源と感温部材間の距離が減少する。

【００１８】従って、熱源支持部材は熱源から直接伝わ
る熱により過熱され、異常過熱時には熱源支持部材の軟
化が速やかに起こり、感温部材が定着ローラの異常を検
出する時期が早まり、異常過熱の早期検出、停止が可能
となる。

【００１９】本発明の熱源は、弾性部材により感温部材
側に常時付勢されている。

【００２０】従って、熱源支持部材の軟化時に熱源の感
温部材側への移動を弾性部材により確実に行うことが可
能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の定着装置の実施形態を図
とともに説明する。

【００２２】まず、この定着装置を用いた電子写真装置
における用紙の流れを図４とともに説明すると、給紙カ
セット１１よりピックアップローラ１２にて１枚ずつ分
離して給紙された用紙は、搬送ローラ１３にて作像部に
送られる。この作像部においては、感光体１４表面に形
成されたトナー像が転写装置１５の作用で用紙の表面に
転写される。

【００２３】次いで、用紙は定着装置１に送られ、定着
装置１におけるヒートローラ（定着ローラ）２と加圧ロ
ーラ３のニップ部を通過する際に、加熱・加圧され、用
紙表面上のトナー像が用紙に定着される。その後、排紙
ローラ１６にて排紙トレイ１７上に排紙される。

【００２４】図５に図４における定着装置１の断面図
（Ａ−Ａ’）を示す。

【００２５】この定着装置１のヒートローラ２は、円筒
状の芯金２ａと、その表面に設けられた表面処理層２ｂ
とからなり、ヒートローラ２内に熱源であるヒータ４が
配されている。

【００２６】そして、上記加圧ローラ３はヒートローラ
２側へ押圧されている。

【００２７】この加圧ローラ３と略反対側にヒートロー
ラ２と非接触でヒートローラ２の過昇温時にヒータ４へ
の通電を遮断する感温部材である非接触型サーモスタッ
ト５が配されている。

【００２８】次に、本定着装置の実施形態をこの実施形
態の要部の断面図（図５Ｂ−Ｂ’断面）を示す図１及び
図２とともに説明する。

【００２９】図１に示すように、ヒートローラ２の芯金
２ａの肉厚は３〜５ｍｍ程度であり、その径は電子写真
装置によって異なるが概ね６０〜１５ｍｍである。ま
た、表面処理層２ｂには例えば４フッ化エチレン樹脂が
用いられ、その肉厚は例えば０．１〜１．０ｍｍであ
る。

【００３０】そして、ヒートローラ２は支持部材である
断熱ブッシュ６により支持され、この断熱ブッシュ６を
ころがり軸受７で軸支することにより、ヒートローラ２
は断熱ブッシュ６とともにこの軸受７で回転自在に軸支
されている。

【００３１】上記断熱ブッシュ６は耐熱樹脂により形成
されており、この耐熱樹脂としてはポリフェニレンサル
フェイド（ＰＰＳ）が用いられている。

【００３２】そして、上記ヒータ４は、ヒートローラ２
の空洞部に配設されており、当該ヒータ４は熱源支持部
材であるヒータ支持部材８で支持されている。このヒー
タ支持部材８は熱可塑性樹脂により形成されており、こ
の熱可塑性樹脂としてはＰＰＳを用いることができ、例
えば、スターライト工業株式会社製のＳＳ７６０（軟化
温度２３０℃）を使用する。

【００３３】上記ヒートローラ２の芯金２ａとヒータ支
持部材８との間は摺動可能に設けられており、ヒートロ
ーラ２のみが回転し、ヒータ支持部材８は回転しないよ
う構成されている。

【００３４】上記ヒータ支持部材８は一端が上記軸受７
の非回転部分に接続された弾性部材である引っ張りバネ
９により常時サーモスタット５側に付勢されている。

【００３５】上記構成の定着装置１においては、ヒータ
４の温度制御が不能となり、ヒートローラ２の温度が異
常上昇した場合、ヒータ支持部材８はヒータ４の熱が直
接伝わるため、このヒータ４の熱により過熱されて、ヒ
ータ４の温度異常に伴って速やかに軟化され、引っ張り
バネ９の付勢力でヒータ４自体がサーモスタット５側へ
付勢されている（引っ張られている）ため、ヒータ支持
部材８が変形し、ヒータ４がサーモスタット５側へ移動
し、ヒータ４とサーモスタット５との距離が近くなる。

【００３６】その結果、ヒートローラ２の表面温度がヒ
ータ４が異常になった時点から速かに上昇し、サーモス
タット５が速やかに作動してヒータ４への通電を遮断
し、ヒータ４の暴走を早期に停止させ、ヒータ４の過熱
をヒータ４が破損する以前に確実に防止することができ
る。

【００３７】本実施形態の定着装置におけるヒータ４か
らサーモスタット５までの温度勾配を図３に示す。実線
が通常（ヒータ支持部材８が軟化変形する前）の場合を
示し、破線が過熱異常によりヒータ支持部材８が軟化変
形した場合を示している。

【００３８】この図３より明らかなように、本実施形態
従来のようにヒートローラを感温部材に近づけつ構成で
はなく、ヒータ４を移動させているので、ヒータ４とヒ
ートローラ２との距離が小さくなり、ヒートローラ２に
伝わる熱量が増え、ヒートローラ２の各部分の温度勾配
（ヒータ４から芯金２ａ表面の温度勾配、芯金２ａ表面
から表面処理層２ｂとの界面までの温度勾配、この界面
からヒートローラ２表面までの温度勾配、ヒートローラ
２表面からのサーモスタット５表面までの温度勾配）
が、通常時（ヒータ支持部材８の軟化変形前）と同様の
勾配となる（この温度勾配は温度の上昇率を示すもので
はなく、ヒータ４のある温度時点における各部材の温度
を結んだ線の勾配を言い、伝熱率の勾配を表わしてい
る。）。

【００３９】従って、ヒートローラ２の芯金２ａと表面
処理層２ｂとの界面温度が２４０℃をｍａｘとしてサー
モスタット５の規格を決定する際、通常時と同じ温度勾
配の曲線を用いることができる。

【００４０】また、ヒータ支持部材８の軟化変形後のサ
ーモスタット５の温度ｔ１は、ヒータ４がサーモスタッ
ト５側に移動しているため、通常時のヒータ４の温度ｔ
０に対するサーモスタット５の温度ｔ２よりも高い温度
となるので、ヒートローラ２の温度異常を速やかに検出
することができ、異常検出精度を向上させることができ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、定着ローラと、該定着ローラ
内に配された熱源と、前記定着ローラと非接触に配され
定着ローラの過昇温時に熱源への通電を遮断する感温部
材と、前記定着ローラを支持する定着ローラ支持部材
と、該定着ローラ支持部材とは別に設けられて前記熱源
を支持する熱源支持部材とを有し、前記熱源支持部材が
熱可塑性樹脂からなり、前記定着ローラの過昇温時に、
前記感温部材の作動前に前記熱源支持部材が軟化するこ
とにより熱源と感温部材間の距離が減少する構成となっ
ているため、熱源支持部材は熱源から直接伝わる熱によ
り過熱され、異常過熱時には熱源支持部材の軟化が速や
かに起こり、感温部材が定着ローラの異常を検出する時
期が早まり、異常過熱の早期検出を行うことができ、異
常検出精度を向上させることができる。また、早期にヒ
ータへの通電を遮断することができるので、熱源の過熱
による破損を未然に確実に防止することができる。

【００４２】本発明の熱源は、弾性部材により感温部材
側に常時付勢されているので、熱源支持部材の軟化時に
熱源の感温部材側への移動を弾性部材により確実に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の実施形態における通常時を
示す断面図である。

【図２】本発明の定着装置の実施形態における異常時を
示す断面図である。

【図３】本発明の定着装置の実施形態における各部分の
温度状態を示す説明図である。

【図４】本発明の定着装置を用いた電子写真装置の用紙
の流れを説明する概略断面図である。

【図５】図４における定着装置のＡ−Ａ’部分の断面図
である。

【図６】従来の定着装置の一例における通常時を示す断
面図である。

【図７】従来の定着装置の一例における通常時を示す断
面図である。

【図８】従来の定着装置の実施形態における各部分の温
度状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 定着装置 ２ ヒートローラ ３ 加圧ローラ ４ ヒータ ５ サーモスタット ７ 軸受 ８ ヒータ支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラと、該定着ローラ内に配され
   た熱源と、前記定着ローラと非接触に配され定着ローラ
   の過昇温時に熱源への通電を遮断する感温部材と、前記
   定着ローラを支持する定着ローラ支持部材と、該定着ロ
   ーラ支持部材とは別に設けられて前記熱源を支持する熱
   源支持部材とを有する定着装置において、前 記熱源支持部材は熱可塑性樹脂からなり、前記定着ロ
   ーラの過昇温時に、前記感温部材が通電を遮断する前に
   前記熱源支持部材が軟化することにより熱源と感温部材
   間の距離が減少する構成としてあることを特徴とする定
   着装置。
2. 【請求項２】 前記熱源は、弾性部材により前記感温部
   材側に常時付勢されていることを特徴とする請求項１記
   載の定着装置。