JP6747258B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像が表面上に形成された記録媒体をニップ部に通過させ、熱と圧力とをトナー像に付与することにより記録媒体の表面上に定着させる定着装置、およびそのような定着装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、トナー像を記録媒体の表面上に定着させるために定着装置（定着部材）が所定の温度以上に昇温される。定着装置の熱容量を小さくすることにより、定着装置の昇温速度が早くなる。高速印刷を実現してユーザーの利便性を向上させたり、定着装置の消費エネルギーを低減したりすることが可能となる。

通常、定着装置は温度検知センサーを備えており、温度検知センサーにより定着部材の表面温度を検知している。検知結果に基づいて、熱源をオンオフさせたり、熱源による加熱量を増減させたりすることによって、定着部材の表面を所定の目標定着温度に設定している。目標定着温度とは、用いるトナーの種類や記録媒体の種別等に応じてより適切にトナーを定着させることができるように予め設定された温度であり、熱源の出力を制御するための指標である。

特開昭６１−０９３４７４号公報（特許文献１）に開示された定着装置は、加熱定着ローラーを備え、加熱定着ローラーの内側には潜熱蓄熱材が配置されている。熱源から供給された熱は、潜熱蓄熱材にいったん蓄えられ、その後、加熱定着ローラーの表面に伝達される。同公報は、当該構成によれば、加熱定着ローラーの表面からの放熱や、熱源のオンオフに依る加熱定着ローラーの表面温度の変動を小さくすることができると述べている。

特開昭６１−０９３４７４号公報

定着装置においては、機械的または電気的な何らかの不具合が生じた場合に定着部材に過昇温が生じることがあり、このような過昇温を防止するために、過昇温防止システム（ハードプロテクトとも称される）が利用される。たとえば、温度検知センサーの検知結果に基づいて定着部材に過昇温が発生しているということが検知された場合には、熱源への通電が停止される。ここで、過昇温防止システムによって定着部材に過昇温が発生しているということを検知するためには、一定の時間が必要である。

上述のとおり、定着部材の昇温速度を向上させると、高速印刷を実現してユーザーの利便性を向上させたり、定着装置の消費エネルギーを低減したりすることが可能となる。しかしながら、定着部材の昇温速度を向上させると、定着部材に過昇温が発生しているということを過昇温防止システムが検知する前に、定着部材に過昇温に起因した損傷が生じてしまうことがあり得る。過昇温が発生した直後に過昇温防止システムが作動して熱源への通電が停止されることが理想的であるが、従来の技術ではそのようなことを実現するのは容易ではなかった。

本発明は、上述のような実情に鑑みて創作されたものであって、定着部材に過昇温に起因した損傷が生じることを抑制可能な定着装置、およびそのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく定着装置は、表面部と上記表面部を回転可能に支持する支持部とを含む定着部材と、上記定着部材の上記表面部に圧接することにより上記表面部との間にニップ部を形成する加圧部材と、上記定着部材の上記表面部を加熱する熱源と、温度検知部を含み、予め定められた温度条件が成立した際に上記熱源への通電を停止させる過昇温防止システムと、を備え、上記定着部材の上記支持部は、設定される目標定着温度よりも高く且つ上記表面部の耐熱温度よりも低い温度で、第１固相から第２固相への吸熱反応を伴った相転移を開始する特定の材料から構成されている。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記ベルトを介して上記加圧部材を押圧することにより上記ニップ部を形成する第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの内周面側に配置され、上記第２支持部材を加熱することで上記第２支持部材を介して上記ベルトの上記表面部を間接的に加熱し、上記温度検知部は、上記ベルトの外周面のうち、上記第２支持部材が接触している上記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、上記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記ベルトを介して上記加圧部材を押圧することにより上記ニップ部を形成する第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの内周面側に配置され、上記第２支持部材を加熱することで上記第２支持部材を介して上記ベルトの上記表面部を間接的に加熱し、上記温度検知部は、上記ベルトの外周面のうち、上記第２支持部材が接触している上記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、上記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記ベルトの外周面に対向するように配置された温度過昇温防止器を有し、上記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置される第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの内周面の一部と上記第２支持部材とに接触するように配置され、上記温度検知部は、上記第２支持部材に接触するように配置され、上記第２支持部材の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置される第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの内周面の一部と上記第２支持部材とに接触するように配置され、上記温度検知部は、上記第２支持部材に接触するように配置され、上記第２支持部材の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記第２支持部材に接触するように配置された温度過昇温防止器を有し、上記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記ベルトを介して上記加圧部材を押圧することにより上記ニップ部を形成する第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの外周面に対向するように配置され、上記第２支持部材を非接触で加熱するとともに、上記第２支持部材を介して上記ベルトを間接的に加熱し、上記温度検知部は、上記ベルトの外周面のうち、上記第２支持部材が接触している上記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、上記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記定着部材の上記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、上記定着部材の上記支持部は、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記ベルトを介して上記加圧部材を押圧することにより上記ニップ部を形成する第１支持部材と、上記ベルトの内周面に接触するように配置され、上記第１支持部材と協働して上記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、上記第１支持部材または上記第２支持部材が、上記特定の材料から構成され、上記熱源は、上記ベルトの外周面に対向するように配置され、上記第２支持部材を非接触で加熱するとともに、上記第２支持部材を介して上記ベルトを間接的に加熱し、上記温度検知部は、上記ベルトの外周面のうち、上記第２支持部材が接触している上記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、上記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、上記過昇温防止システムは、上記ベルトの外周面に対向するように配置された温度過昇温防止器を有し、上記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという上記温度条件が成立した場合に上記熱源への通電を停止させる。

上記定着装置において好ましくは、上記第２支持部材は、上記ベルトを介して上記加圧部材を押圧することにより上記ニップ部を形成している。

上記定着装置において好ましくは、上記特定の材料が上記相転移を開始する時の上記特定の材料の温度は、上記過昇温防止システムが上記熱源への通電を停止させる時の上記所定の検知温度よりも高い。

上記定着装置において好ましくは、上記特定の材料が上記相転移を開始する時の上記特定の材料の温度は、上記過昇温防止システムが上記熱源への通電を停止させる時の上記所定の作動温度よりも高い。

上記定着装置において好ましくは、上記特定の材料は、バナジウム系の複合酸化物から構成される。

本発明に基づく画像形成装置は、本発明に基づく上記の定着装置を備える。

上記の構成によれば、過昇温防止システムが作動していない時であっても特定の材料の吸熱作用によって定着部材の昇温速度が低下したり定着部材の温度が低下したりするため、定着部材に過昇温に起因した損傷が生じることを抑制できる。

実施の形態１における画像形成装置１００を示す模式図である。 実施の形態１における定着装置２０を模式的に示す図である。 実施の形態１における定着装置２０の作用効果を説明するための図であり、過昇温防止システム８０によって行なわれる一般的な過昇温防止動作を示している。 実施の形態１における定着装置２０の作用効果を説明するための図であり、定着部材３０に過昇温が発生しているということを過昇温防止システム８０が検知する前に、定着部材３０の温度が定着部材３０の耐熱温度に到達した様子を示している。 実施の形態１における定着装置２０の作用効果を説明するための図であり、定着部材３０に過昇温が発生しているということを過昇温防止システム８０が検知する前に、特定の材料の吸熱作用によって定着部材３０の温度が低下している様子を示している。 実施の形態１の変形例における定着装置２０の作用効果を説明するための図であり、定着部材３０に過昇温が発生しているということを過昇温防止システム８０が検知する前に、特定の材料の吸熱作用によって定着部材３０の温度が低下している様子を示している。 実施の形態２における定着装置２０Ａを模式的に示す図である。 実施の形態３における定着装置２０Ｂを模式的に示す図である。 実施の形態４における定着装置２０Ｃを模式的に示す図である。 実施の形態５における定着装置２０Ｄを模式的に示す図である。 実施の形態６における定着装置２０Ｅを模式的に示す図である。

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
（画像形成装置１００）
図１は、実施の形態１における画像形成装置１００の全体構成を模式的に示す図である。画像形成装置１００は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、給紙カセット１１、中間転写ベルト１８、２次転写ローラー１９、および定着装置２０を備える。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々は、感光体１２、帯電装置１３、露光装置１４、現像装置１５、１次転写ローラー１６、およびクリーナー１７を有する。

中間転写ベルト１８は、矢印Ａの方向に沿って回転（周回移動）する。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を有するトナー像を、中間転写ベルト１８の表面上にそれぞれ形成する。各色のトナー像は中間転写ベルト１８の表面上で重ね合わされる。その後、中間転写ベルト１８上のトナー像は、中間転写ベルト１８と２次転写ローラー１９との間の位置（２次転写部）に搬送される。

給紙カセット１１は、複数枚の記録媒体Ｓを収容している。記録媒体Ｓは、２次転写部に搬送される。中間転写ベルト１８の表面に担持されているトナー像は、２次転写部において記録媒体Ｓの表面上に転写される。記録媒体Ｓの表面上に転写されたトナー像は、定着装置２０によって記録媒体Ｓの表面上に定着される。その後、記録媒体Ｓは排紙トレイ上に排出される。画像形成装置１００による画像形成プロセスは以上のとおりである。

（定着装置２０）
図２は、実施の形態１における定着装置２０を模式的に示す図である。定着装置２０は、定着部材３０、加圧ローラー６０（加圧部材）、熱源７０、および、過昇温防止システム８０を備える。

定着部材３０は、支持部４０およびベルト５０（表面部）を含む。支持部４０は、第１支持部材４１および第２支持部材４２を有する。ベルト５０は、無端形状を有する。ベルト５０は、第１支持部材４１および第２支持部材４２に巻きかけられ、第１支持部材４１および第２支持部材４２によって回転可能に支持されている。

本実施の形態の第１支持部材４１は、押圧部材４１Ａおよび台座部材４１Ｂを有する。押圧部材４１Ａは、略Ｕ字状の断面形状を有し、台座部材４１Ｂは、加圧ローラー６０の位置とは反対側から押圧部材４１Ａを支持している。押圧部材４１Ａは、ベルト５０の内周面に接触するように配置され、ベルト５０を介して加圧ローラー６０を押圧する。

加圧ローラー６０は、定着部材３０のベルト５０に圧接することにより、加圧ローラー６０とベルト５０との間にニップ部Ｎを形成している。加圧ローラー６０は、モーター（不図示）によって所定の回転速度で回転される。ベルト５０は、加圧ローラー６０の回転に追従して走行（周回移動）する。第２支持部材４２は、半割の円筒形状を有し、ベルト５０の内周面に接触するように配置され、第１支持部材４１と協働してベルト５０を張架している。

熱源７０は、ベルト５０の内周面側に配置される。本実施の形態の熱源７０は、第２支持部材４２の湾曲形状の内側に配置されている。熱源７０は、たとえばハロゲンヒーターランプから構成される。熱源７０は、第２支持部材４２を加熱することで第２支持部材４２を介してベルト５０（定着部材３０の表面部）を間接的に加熱する。

トナー像が転写された記録媒体Ｓ（図１）は、トナー像が転写された表面をベルト５０の側に向けた状態で定着装置２０のニップ部Ｎに搬送される。記録媒体Ｓがニップ部Ｎを通過する際に、記録媒体Ｓの表面に形成されているトナー像は、ベルト５０によって加熱および加圧される。これにより、トナー像は記録媒体Ｓの表面上に定着される。

過昇温防止システム８０は、温度検知センサー８１（温度検知部）を有し、予め定められた温度条件が成立した際に、外部から熱源７０への通電を停止させる。本実施の形態の過昇温防止システム８０は、温度検知センサー８１および温度過昇温防止器８２を有する。

温度検知センサー８１は、たとえばサーミスタから構成される。温度検知センサー８１は、ベルト５０の外周面のうち、第２支持部材４２が接触しているベルト５０の内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、ベルト５０の当該外周面部分の温度を検知する。

温度検知センサー８１の検知結果に基づいて、熱源７０をオンオフさせたり、熱源７０による加熱量を増減させたりすることによって、ベルト５０（定着部材３０の表面部）の表面を所定の目標定着温度に設定することができる。このような温度制御動作に加えて、過昇温防止システム８０は、温度検知センサー８１の検知結果が所定の検知温度以上となるという温度条件が成立した場合には、熱源７０への通電を停止させ、ベルト５０の温度がベルト５０の耐熱温度を超えることを防止する。

温度過昇温防止器８２は、たとえばサーモスタットから構成され、いわゆる温度ヒューズとしての機能を備えている。温度過昇温防止器８２も、ベルト５０の外周面のうち、第２支持部材４２が接触しているベルト５０の内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置される。温度過昇温防止器８２は、熱源７０とたとえば電気的に直列接続される。過昇温防止システム８０は、温度過昇温防止器８２の温度が所定の作動温度に到達するという温度条件が成立した場合に、熱源７０への通電を停止させ、ベルト５０の温度がベルト５０の耐熱温度を超えることを防止する。

ここで、定着部材３０の支持部４０は、設定される目標定着温度よりも高く且つ定着部材３０の表面部（ベルト５０）の耐熱温度よりも低い温度（相転移温度）で、第１固相から第２固相への吸熱反応を伴った相転移を開始する特定の材料から構成されている。目標定着温度とは、用いるトナーの種類や記録媒体Ｓの種別等に応じてより適切にトナーを定着させることができるように予め設定された温度（たとえば１３０℃以上２００℃以下）であり、熱源７０の出力を制御するための指標である。

定着部材３０の表面部（ベルト５０）の耐熱温度（たとえば２５０℃以上３００℃以下、あるいは４００℃以上５００℃以下）とは、定着部材３０の表面部（ベルト５０）が熱の影響を受けて破損したり変形したりする等、定着部材３０の表面部（ベルト５０）に不可逆的な変化が生じるおそれのある温度である。特定の材料の相転移温度は、たとえば２００℃よりも高く２５０℃よりも低い値に設定される。第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、このような特定の材料から構成される。

特定の材料は、いわゆる固体−固体相転移材料から構成され、温度が上昇することで、結晶構造の異なる第１固相（固相α）から第２固相（固相β）へと相変化する。相変化の際、特定の材料は、潜熱としてある一定のエネルギーを吸熱する。このような特徴を有する特定の材料が、第２支持部材４２および／または押圧部材４１Ａを構成する部材として容易に用いられることができる。

ベルト５０に過昇温が発生する際、ベルト５０に接触するように配置されている特定の材料も同様に温度が上昇している。特定の材料が第１固相から第２固相に相転移した場合、特定の材料には吸熱作用が発生する。特定の材料の相転移温度は、定着装置２０で設定される目標定着温度よりも高く、且つベルト５０の耐熱温度よりも低く設定されている。ベルト５０に過昇温が発生した際、あるいはベルト５０に過昇温が発生しつつある際に、特定の材料がベルト５０から吸熱することにより、ベルト５０の昇温速度を低下させたり、ベルト５０の温度を低下させたりすることができる。

以上のような特性を有する特定の材料としては、たとえばバナジウム系の複合酸化物や、チタニウム系の複合酸化物を利用することができる。チタニウム系の複合酸化物においては、材料が第１固相から第２固相に相転移する際にエネルギーを蓄積するが、材料にエネルギーを放出させて第２固相から第１固相に戻すためには、材料に圧力を加える必要がある。一方、バナジウム系の複合酸化物においては、材料が第１固相から第２固相に相転移する際にエネルギーを蓄積するが、材料の温度を低下させることで第２固相から第１固相に相転移するとともに、蓄熱したエネルギーを放出させることができる。

（作用および効果）
図３を参照して、定着装置２０においては、機械的または電気的な何らかの不具合が生じた場合に定着部材３０（ここではベルト５０）に過昇温が生じることがあり、このような過昇温を防止するために、過昇温防止システム８０（ハードプロテクトとも称される）が利用される。図３は、過昇温防止システム８０によって行なわれる一般的な過昇温防止動作を示している。

たとえば、画像形成装置１００が稼働され、時間０（図３）の時点において定着部材３０の加熱が開始されたとする。定着部材３０の温度（ベルト５０の温度）は時間の経過に応じて上昇する。過昇温防止システム８０の温度検知センサー８１は、定着部材３０の温度を検知するが、定着部材３０の温度をリアルタイムで検知することは難しく、定着部材３０の実際の温度を温度検知センサー８１が検知するまでには一定の時間差（タイムラグ）が生じる。定着部材３０の熱容量が大きく、定着部材３０の昇温速度が遅い場合には、この時間差は小さい。

時間Ｔ０において、定着部材３０の温度は目標定着温度ＴＡに到達する。定着装置２０の一部に機械的または電気的な何らかの不具合が生じていた場合、熱源７０による加熱が停止されることは無く、定着部材３０の温度は目標定着温度ＴＡを超えてさらに上昇し続ける。時間Ｔ１の時点で、温度検知センサー８１によって検知される温度が、過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢに到達する。時間Ｔ１の時点で、温度検知センサー８１の検知結果に基づいて、定着部材３０に過昇温が発生しているということが検知され、熱源７０への通電が停止される。

時間Ｔ１の時点で、定着部材３０の温度は既に温度ＴＣに到達している。温度ＴＣは、目標定着温度ＴＡよりも高いが、定着部材３０の耐熱温度ＴＤよりも低い。時間Ｔ１において過昇温防止システム８０が作動して熱源７０への通電が停止された後、時間Ｔ２において定着部材３０の温度は最大値をとるが（この最大値も、定着部材３０の耐熱温度ＴＤよりも低い）、その後は定着部材３０の温度は低下し始めるため、定着部材３０に損傷が発生することはない。

図３に示す例では、説明の便宜上、定着部材３０の温度（ベルト５０の温度）と温度検知センサー８１によって検知される値とが同じ尺度で変化ないし推移するように記載しているが、定着部材３０の温度と温度検知センサー８１によって検知される値とは、異なる尺度であってもよい。すなわち、上記の時間差（タイムラグ）が生じるという意味は、温度検知センサー８１の検知結果に基づいて定着部材３０に過昇温が発生しているということが検知され熱源７０への通電が停止されるタイミングと、定着部材３０の温度が上昇して特定の値（耐熱温度あるいはその近傍の温度）に到達するタイミングとの間には、一定の時間差が存在するという意味である。これは、次述する温度過昇温防止器８２の場合においても同様である。

本実施の形態の過昇温防止システム８０は、温度検知センサー８１だけでなく温度過昇温防止器８２も備えている。温度過昇温防止器８２も温度検知センサー８１の場合と同様に、たとえば時間Ｔ１の時点で、温度過昇温防止器８２の温度が温度過昇温防止器８２の作動温度（過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢ）に到達する。時間Ｔ１の時点で、定着部材３０の温度は既に温度ＴＣに到達している。時間Ｔ１において、過昇温防止システム８０（温度過昇温防止器８２）が作動して熱源７０への通電が停止されることに伴い、定着部材３０の温度は低下し始めるため、定着部材３０に損傷が発生することはない。

図４を参照して、冒頭で述べたとおり、定着部材３０（ここではベルト５０）の昇温速度を向上させると、高速印刷を実現してユーザーの利便性を向上させたり、定着装置２０の消費エネルギーを低減したりすることが可能となる。しかしながら、定着部材３０（ベルト５０）の昇温速度を向上させると、定着部材３０に過昇温が発生しているということ（換言すると、定着部材３０の温度が上昇して定着部材３０の耐熱温度に到達しているということや、定着部材３０の温度が上昇して定着部材３０の耐熱温度の近傍の温度に到達しているということ）を過昇温防止システム８０が検知する前に、定着部材３０の温度が定着部材３０の耐熱温度に到達して過昇温に起因した損傷が生じてしまうことがあり得る。

たとえば、画像形成装置１００が稼働され、時間０（図４）の時点において定着部材３０の加熱が開始されたとする。定着部材３０の温度は時間の経過に応じて上昇する。時間Ｔ０において、定着部材３０の温度は目標定着温度ＴＡに到達する。定着装置２０の一部に機械的または電気的な何らかの不具合が生じていた場合、熱源７０による加熱が停止されることは無く、定着部材３０の温度は目標定着温度ＴＡを超えてさらに上昇し続ける。

時間Ｔ１の時点で、温度検知センサー８１によって検知される温度が、過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢに到達する。時間Ｔ１の時点で、温度検知センサー８１の検知結果に基づいて、定着部材３０に過昇温が発生しているということが検知され、熱源７０への通電が停止される。図４に示す例においては、図３に示す例の場合に比べて定着部材３０の熱容量が小さく、定着部材３０の昇温速度が早い。時間Ｔ１の時点で、定着部材３０の温度は既に温度ＴＣに到達している。温度ＴＣは、定着部材３０の耐熱温度ＴＤよりも高い。定着部材３０の表面部（ベルト５０）には、損傷（たとえば不可逆的な変化）が生じている可能性がある。

図５を参照して、本実施の形態においては、定着部材３０の支持部４０が、設定される目標定着温度よりも高く且つ定着部材３０の表面部（ベルト５０）の耐熱温度よりも低い温度で、第１固相から第２固相への吸熱反応を伴った相転移を開始する特定の材料から構成されている。第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、このような特定の材料から構成される。

画像形成装置１００が稼働され、時間０（図５）の時点において定着部材３０の加熱が開始されたとする。定着部材３０の温度は時間の経過に応じて上昇する。時間Ｔ０において、定着部材３０の温度（ベルト５０の温度）は目標定着温度ＴＡに到達する。定着装置２０の一部に機械的または電気的な何らかの不具合が生じていた場合、熱源７０による加熱が停止されることは無く、定着部材３０の温度は目標定着温度ＴＡを超えてさらに上昇し続ける。

時間Ｔ１の時点で、定着部材３０の支持部４０（押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２）の温度が、相転移温度ＴＥに到達する。図５では、説明の便宜上、定着部材３０の温度（ベルト５０の温度）と、定着部材３０の支持部４０の温度とを同一の値として表示している。定着部材３０の支持部４０を構成している特定の材料が第１固相から第２固相に相転移した場合、特定の材料には吸熱作用が発生する。

時間Ｔ１の時点で、すなわち、定着部材３０（ベルト５０）に過昇温が発生した時点で、あるいは定着部材３０に過昇温が発生しつつある時点で、過昇温防止システム８０の検知温度ＴＦは動作開始温度ＴＢよりも低いが、特定の材料が定着部材３０から吸熱することにより、定着部材３０の昇温速度が低下したり定着部材３０の温度が低下したりする。

図４に示す例の場合では、第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび第２支持部材４２のいずれもが、上記のような特定の材料から構成されていないため、定着部材３０の温度は点線ＬＮ（図５）に示すように上昇し続ける。本実施の形態の場合、特定の材料の吸熱作用によって、図５中の実線に示すように定着部材３０の昇温速度が低下したり、定着部材３０の温度が低下したりする。

時間Ｔ２の時点で、温度検知センサー８１によって検知される定着部材３０の温度が、過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢに到達する。時間Ｔ２の時点で、温度検知センサー８１の検知結果に基づいて、定着部材３０に過昇温が発生しているということが検知され、熱源７０への通電が停止される。

図５に示す例においては、図３に示す例の場合に比べて定着部材３０の熱容量が小さく、定着部材３０の昇温速度が早いが、時間Ｔ２の時点で、定着部材３０の温度は耐熱温度ＴＤには到達していない。定着部材３０の表面部（ベルト５０）に、損傷（たとえば不可逆的な変化）が生じている可能性はほとんどない。したがって本実施の形態の定着装置２０によれば、定着部材３０（ここではベルト５０）に過昇温に起因した損傷が生じることを抑制できる。

（変形例）
上述の実施の形態では、過昇温防止システム８０が、温度検知センサー８１と温度過昇温防止器８２との両方を利用している。温度検知センサー８１が一次的に動作し、温度過昇温防止器８２が二次的に動作するように構成してもよいし、その逆であってもよい。過昇温防止システム８０としては、温度検知センサー８１および温度過昇温防止器８２のうちの一方のみを利用してもよい。

上述の実施の形態では、特定の材料が相転移を開始する時の特定の材料の温度（図５中に示す相転移温度ＴＥ）が、過昇温防止システム８０が温度検知センサー８１の検知結果に基づいて熱源７０への通電を停止させる時の所定の検知温度（図５中に示す過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢ）よりも高くなるように設定される。

図６に示すように、上記の場合とは逆に、特定の材料が相転移を開始する時の特定の材料の温度（図６中に示す相転移温度ＴＥ）が、過昇温防止システム８０が温度検知センサー８１の検知結果に基づいて熱源７０への通電を停止させる時の所定の検知温度（図６中に示す過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢ）よりも低くなるように設定されても構わない。

上述の実施の形態では、特定の材料が相転移を開始する時の特定の材料の温度（図５中に示す相転移温度ＴＥ）が、過昇温防止システム８０が温度過昇温防止器８２の動作により熱源７０への通電を停止させる時の所定の作動温度（図５中に示す過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢ）よりも高くなるように設定される。

図６に示すように、上記の場合とは逆に、特定の材料が相転移を開始する時の特定の材料の温度（図６中に示す相転移温度ＴＥ）が、過昇温防止システム８０が温度過昇温防止器８２の動作により熱源７０への通電を停止させる時の所定の作動温度（図６中に示す過昇温防止システム８０の動作開始温度ＴＢ）よりも低くなるように設定されても構わない。

［実施の形態２］
図７は、実施の形態２における定着装置２０Ａを模式的に示す図である。実施の形態１と実施の形態２とは、以下の点において相違している。

実施の形態２における定着装置２０Ａは、第１支持部材４１が、円筒状の部材から構成されている。本実施の形態においても、第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、上述したような特定の材料から構成されることで、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態３］
図８は、実施の形態３における定着装置２０Ｂを模式的に示す図である。実施の形態１と実施の形態３とは、以下の点において相違している。

実施の形態３における支持部４０は、ベルト５０の内周面に接触するように配置される第１支持部材４１と、ベルト５０の内周面に接触するように配置され、第１支持部材４１と協働してベルト５０を張架する第２支持部材４２とを有する。第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、上述したような特定の材料から構成される。熱源７０は、面状（板状）の形状を有し、ベルト５０の内周面の一部と第２支持部材４２とに接触するように配置される。

温度検知センサー８１は、ベルト５０の内周面側において第２支持部材４２に接触するように配置され、第２支持部材４２の温度を検知する。過昇温防止システム８０は、温度検知センサー８１の検知結果が所定の検知温度以上となるという温度条件が成立した場合に、熱源７０への通電を停止させる。当該構成によっても、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

温度過昇温防止器８２は、ベルト５０の内周面側において第２支持部材４２に接触するように配置される。過昇温防止システム８０は、温度過昇温防止器８２の温度が所定の作動温度に到達するという温度条件が成立した場合に、熱源７０への通電を停止させる。当該構成によっても、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

本実施の形態においては、温度検知センサー８１や温度過昇温防止器８２が第２支持部材４２に接触している。第２支持部材４２が上記のような特定の材料から構成される場合に、温度検知センサー８１や温度過昇温防止器８２に基づく過昇温防止システム８０の動作タイミング（応答速度）を実施の形態１の場合に比べて早めることができる。

本実施の形態においても、過昇温防止システム８０が、温度検知センサー８１と温度過昇温防止器８２との両方を利用している。温度検知センサー８１が一次的に動作し、温度過昇温防止器８２が二次的に動作するように構成してもよいし、その逆であってもよい。過昇温防止システム８０としては、温度検知センサー８１および温度過昇温防止器８２のうちの一方のみを利用してもよい。

［実施の形態４］
図９は、実施の形態４における定着装置２０Ｃを模式的に示す図である。実施の形態３と実施の形態４とは、以下の点において相違している。

上述の実施の形態３（図８）の場合、第１支持部材４１が、ベルト５０を介して加圧ローラー６０を押圧することにより、ニップ部Ｎを形成している。本実施の形態においては、第２支持部材４２が、ベルト５０を介して加圧ローラー６０を押圧することにより、ニップ部Ｎを形成している。本実施の形態においても、第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、上述したような特定の材料から構成されることで、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態５］
図１０は、実施の形態５における定着装置２０Ｄを模式的に示す図である。実施の形態１と実施の形態５とは、以下の点において相違している。

本実施の形態においては、熱源７０が、ベルト５０の外周面に対向するように配置される。熱源７０は、たとえば誘導加熱（Induction Heating）の原理を利用して第２支持部材４２を非接触で加熱するとともに、第２支持部材４２を介してベルト５０を間接的に加熱する。本実施の形態においても、第１支持部材４１の押圧部材４１Ａおよび／または第２支持部材４２が、上述したような特定の材料から構成されることで、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態６］
図１１は、実施の形態６における定着装置２０Ｅを模式的に示す図である。実施の形態１と実施の形態６とは、以下の点において相違している。

本実施の形態においては、定着部材３０が、支持部４０および弾性層５０Ａ（表面部）を含んでいる。支持部４０は、円筒状の部材から構成されている。弾性層５０Ａは、支持部４０の表層上に形成され、支持部４０によって回転可能に支持されている。本実施の形態においても、支持部４０が、上述したような特定の材料から構成されることで、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、トナー像が表面上に形成された記録媒体をニップ部に通過させ、熱と圧力とをトナー像に付与することにより記録媒体の表面上に定着させる定着装置、およびそのような定着装置を備えた画像形成装置に利用することができる。

１０Ｃ，１０Ｋ，１０Ｍ，１０Ｙ 画像形成部、１１ 給紙カセット、１２ 感光体、１３ 帯電装置、１４ 露光装置、１５ 現像装置、１６ １次転写ローラー、１７ クリーナー、１８ 中間転写ベルト、１９ ２次転写ローラー、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ 定着装置、３０ 定着部材、４０ 支持部、４１ 第１支持部材、４１Ａ 押圧部材、４１Ｂ 台座部材、４２ 第２支持部材、５０ ベルト（表面部）、５０Ａ 弾性層（表面部）、６０ 加圧ローラー（加圧部材）、７０ 熱源、８０ 過昇温防止システム、８１ 温度検知センサー、８２ 過昇温防止器、１００ 画像形成装置、Ｎ ニップ部、Ｓ 記録媒体。

Claims (12)

1. 表面部と前記表面部を回転可能に支持する支持部とを含む定着部材と、
   前記定着部材の前記表面部に圧接することにより前記表面部との間にニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材の前記表面部を加熱する熱源と、
   温度検知部を含み、予め定められた温度条件が成立した際に前記熱源への通電を停止させる過昇温防止システムと、を備え、
   前記定着部材の前記支持部は、設定される目標定着温度よりも高く且つ前記表面部の耐熱温度よりも低い温度で、第１固相から第２固相への吸熱反応を伴った相転移を開始する特定の材料から構成されている、
   定着装置。
2. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材を押圧することにより前記ニップ部を形成する第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの内周面側に配置され、前記第２支持部材を加熱することで前記第２支持部材を介して前記ベルトの前記表面部を間接的に加熱し、
   前記温度検知部は、前記ベルトの外周面のうち、前記第２支持部材が接触している前記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、前記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材を押圧することにより前記ニップ部を形成する第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの内周面側に配置され、前記第２支持部材を加熱することで前記第２支持部材を介して前記ベルトの前記表面部を間接的に加熱し、
   前記温度検知部は、前記ベルトの外周面のうち、前記第２支持部材が接触している前記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、前記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記ベルトの外周面に対向するように配置された温度過昇温防止器を有し、前記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
4. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置される第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの内周面の一部と前記第２支持部材とに接触するように配置され、
   前記温度検知部は、前記第２支持部材に接触するように配置され、前記第２支持部材の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
5. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置される第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの内周面の一部と前記第２支持部材とに接触するように配置され、
   前記温度検知部は、前記第２支持部材に接触するように配置され、前記第２支持部材の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記第２支持部材に接触するように配置された温度過昇温防止器を有し、前記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
6. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材を押圧することにより前記ニップ部を形成する第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの外周面に対向するように配置され、前記第２支持部材を非接触で加熱するとともに、前記第２支持部材を介して前記ベルトを間接的に加熱し、
   前記温度検知部は、前記ベルトの外周面のうち、前記第２支持部材が接触している前記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、前記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記温度検知部の検知結果が所定の検知温度以上となるという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
7. 前記定着部材の前記表面部は、無端形状を有するベルトから構成され、
   前記定着部材の前記支持部は、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材を押圧することにより前記ニップ部を形成する第１支持部材と、
   前記ベルトの内周面に接触するように配置され、前記第１支持部材と協働して前記ベルトを張架する第２支持部材と、を有し、
   前記第１支持部材または前記第２支持部材が、前記特定の材料から構成され、
   前記熱源は、前記ベルトの外周面に対向するように配置され、前記第２支持部材を非接触で加熱するとともに、前記第２支持部材を介して前記ベルトを間接的に加熱し、
   前記温度検知部は、前記ベルトの外周面のうち、前記第２支持部材が接触している前記ベルトの内周面部分に対応する外周面部分に対向するように配置され、前記ベルトの当該外周面部分の温度を検知し、
   前記過昇温防止システムは、前記ベルトの外周面に対向するように配置された温度過昇温防止器を有し、前記温度過昇温防止器の温度が所定の作動温度に到達するという前記温度条件が成立した場合に前記熱源への通電を停止させる、
   請求項１に記載の定着装置。
8. 前記第２支持部材は、前記ベルトを介して前記加圧部材を押圧することにより前記ニップ部を形成している、
   請求項４または５に記載の定着装置。
9. 前記特定の材料が前記相転移を開始する時の前記特定の材料の温度は、前記過昇温防止システムが前記熱源への通電を停止させる時の前記所定の検知温度よりも高い、
   請求項２、４、６のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記特定の材料が前記相転移を開始する時の前記特定の材料の温度は、前記過昇温防止システムが前記熱源への通電を停止させる時の前記所定の作動温度よりも高い、
    請求項３、５、７のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記特定の材料は、バナジウム系の複合酸化物から構成される、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の定着装置を備えた、
    画像形成装置。

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