JPH09179439A

JPH09179439A - 定着装置の安全装置

Info

Publication number: JPH09179439A
Application number: JP7338844A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yokota; 昌吾横田; Toshiaki Kagawa; 敏章香川; Hisahiro Tamura; 壽宏田村; Yoshinari Kinoshita; 善也木下
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-11
Also published as: DE69626618T2; EP0783142B1; DE69626618D1; US5890031A; EP0783142A3; EP0783142A2; EP0783142B8

Abstract

(57)【要約】【課題】温度検知素子の温度検知手段への伝熱のロス
を少なくし、反応性を向上させることで、定着ユニット
の低熱容量化による省電力化を実現する。【解決手段】温度検知素子である温度ヒューズ１４を
覆うように断熱部材１５が形成され、温度ヒューズ１４
と摺動シート１７との間は、良熱伝導性の充填剤１６も
しくは弾性体１６が形成されている。該温度検知素子を
有する温度検知手段３と定着ローラ１とは摺動シート１
７を介して接触しており、接触部は断熱部材１５、充填
剤もしくは弾性体１６によって定着ローラ１の曲率に沿
うように面で接する。該温度検知素子が固定される断熱
部材１５は、該温度検知素子の突起部の形状と一致する
溝もしくはスリットを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
同ファクシミリ、同プリンター等の電子写真プロセスを
利用した機器に用いられている定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用した複写機、フ
ァクシミリ、プリンター等の機器に使用される定着装置
としては、熱によってトナーを溶かし記録部材に記録す
る熱定着方式が一般的である。熱定着装置の代表的な構
造図を図７に示す。図に示すように、定着部は定着ロー
ラ１と、この定着ローラに圧接する加圧ローラ２から構
成され、そのどちらか一方、あるいは両方が加熱され
る。記録部材６は、このローラ対の間に搬入されること
によって、熱と圧力により未定着トナー像が定着され
る。

【０００３】ここで、定着ローラ１は、薄肉アルミニウ
ム製の金属円筒体の外表面全面に離型性と耐熱性の良い
合成樹脂材料、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂
が被覆されたものであり、その軸芯部には加熱手段とし
てヒーターランプ５が挿通されている。また定着ローラ
は、ローラ支持部材８によって回転自在に支持されてい
る。

【０００４】加圧ローラ２は、金属軸の外周にシリコン
ゴムを固着したものであり、その両端軸部が１対の加圧
ローラ支持部材７により回転自在に支持されており、圧
縮コイルバネにより定着ローラに対し一定の圧力で加圧
されている。

【０００５】定着ローラ１の表面の加熱は、内部に配置
されたヒーターランプ５に通電することによって行われ
る。ローラ表面温度は、ローラの近傍に配設されたロー
ラ表面温度検出手段４の信号をもとに温調回路９によっ
て制御される。ローラ表面温度検出手段４はサーミスタ
などの温度検出素子から構成され、外乱の影響を少なく
するために定着ローラ表面に圧接するように配設されて
いる。

【０００６】トナー像が形成された記録部材６は、以上
のように構成されたローラのニップ部に搬入され、記録
部材上の未定着像は、熱と圧力により記録部材に定着さ
れる。このように定着部は、トナーを一度溶かさなけれ
ばならないため、ローラを加熱する手段を有し、なおか
つローラの表面温度は一定になるよう調整されている。
それゆえ万一マシンに不具合が生じた際にローラ表面温
度の調整がうまくいかず、温度が異常に上昇するという
事態が発生する危険性をもっている。マシンには、万一
そのような事態に陥っても発煙または発火などが起こら
ないように安全装置１０が取り付けられている。

【０００７】安全装置１０は、図のように温度検知手段
３と制御回路１１とに別れて構成されるか、もしくはヒ
ーターランプの回路部に温度検知手段３を直列に挿入す
るかのいずれかの方法で構成される。そして安全装置１
０は、ローラ温度がある温度以上になったことを温度検
知手段３によって検知し、回路１１を通じてヒーターラ
ンプへの通電を停止するか、もしくはヒーターランプの
回路を直に遮断することで動作し機能する。このような
異常時の温度上昇を検知する手段としては、通常、サー
モスタットや温度ヒューズ、サーマルプロテクタなどの
温度検知素子が用いられる。この温度検知素子は、ロー
ラの表面温度の上昇が比較的緩やかであることなどの理
由から、従来はローラと離して設置されることが多かっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気製品の
省電力化は環境問題等の見地からも近年特に重要な課題
となっており、電子写真方式を用いたプリンタ等のマシ
ンにおいても省電力化は重大な問題となっている。プリ
ンタ等のマシンにおいて最も電力を消費するユニットは
定着装置で、マシン消費電力の大半を消費している。こ
のため定着装置の省電力化は、マシン全体の省電力化に
とってきわめて重要な課題となっている。

【０００９】しかしながら従来の定着装置の構成のまま
では、省電力化は困難である。以下にその理由について
述べる。

【００１０】従来の定着装置は、電源をＯＮした後は、
プリントの要求がない時もローラ表面がある温度にコン
トロールされるように構成されている。これは、予めロ
ーラを温めることによってプリントの要求があった時に
待つことなくプリントできるようにするためである。

【００１１】そこで省電力化のための有効な手段として
は、プリント時以外はヒータに通電しないようにしてロ
ーラを暖めないことが考えられる。ところがこのような
手法を取ると、プリント毎にローラがプリント可能温度
に到達するまでの時間を待たなければならないという問
題が新たに生じる。

【００１２】この新たな問題である“待ち時間の増加”
を解決する有効な手段としては、ヒータ−ランプのワ
ット数をアップする、定着ローラの径や厚みを従来よ
り小径化あるいは薄肉化する、などの手法が考えられ
る。このうちの手法は簡単ではあるが、ランプのワッ
ト数が大きくなるので、待ち時間は短縮されても消費電
力が増加してしまうなどの欠点があるため現実的な手法
ではない。つぎにの手法であるが、この手法は熱容量
を少なくなるすることによって、ローラ表面の温度の上
昇を早くし、定着可能温度に到達するまでの待ち時間を
短縮するという極めて単純な手法である。しかしなが
ら、依然次のような問題を有し実現が困難であった。

【００１３】それは、低熱容量化することで温度上昇が
従来より極端に早くなるため、従来の検知方法による安
全装置では、温度検知素子の反応がついていけず、万一
のマシン異常時の際に検知が遅れて発煙・発火を生じる
可能性が極めて高くなるというものである。以上のよう
に安全面で問題があるため、低熱容量化による省電力定
着機構の実用化は、これまで困難であった。

【００１４】一方、温度検知素子の反応性を向上させる
ことに関してもこれまでに改良はなされており、例えば
特開昭５８−１１８６８１号公報に開示されているよう
に、温度検知素子は従来と同じようにローラから離して
設置するが、温度検知素子のローラと反対側に熱の反射
板を配置し、温度検知面の温度上昇を上げるという手法
や、特開昭６３−１６９６８０号公報に開示されている
ように、温度検知素子を良熱伝導性の部材により覆い、
これをローラに当接させるという手法などがある。

【００１５】しかし、いずれの方法も従来の定着ユニッ
トに使用する分には温度上昇が遅いため有効であるが、
省電力を実現できるような低熱容量の定着ユニットに使
用できるほど高速反応を実現しているわけではなかっ
た。例えば、特開昭５８−１１８６６８１号公報につい
ては、安全装置の温度検知部が定着ローラと非接触で配
置されるため外乱要因が大きく、また熱伝導の悪さが起
因して反応性が悪いため、低熱容量の定着ユニットでは
使用不可能であった。また特願昭６３−１６９６８０号
公報では、良熱伝導性の部材としてアルミブロックを用
いた場合には、熱逃げの方が大きくてかえって反応性が
悪くなり、テフロンを用いた場合には、熱伝導性が悪く
て反応性が悪くなるため、やはり低熱容量の定着ユニッ
トには使用できない。

【００１６】本発明は、定着部の異常を検知する安全装
置の温度検知ユニットの反応性の改善に関するもので、
従来のものより感度を良くすることで反応性を向上さ
せ、定着ユニットの低熱容量化による省電力化を実現す
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、本発明の定着装置の安全装置では、反応性を向上
させるため、温度検知素子として熱容量の少ないタイプ
（温度ヒューズや小型のサーモスタット、サーマルプロ
テクタ等）を用い、該温度検知素子を有する温度検知ユ
ニットは、摺動シートを介して定着ローラに接触させ
る。また該温度検知ユニットは、ローラと温度検知部間
の伝熱ロスを少なくするために、温度検知素子と摺動シ
ートの間を良熱伝導性の充填剤によって充填するか、も
しくは良熱伝導性の弾性体で形成するように構成する。

【００１８】また、前記温度検知素子は、定着ローラと
当接している反対側の面を、熱が逃げないように断熱部
材で覆うように構成し、また該断熱部材は、温度検知素
子の固定と温度検知部のローラとの接触性を良くするた
めに、温度検知素子の突起部の形状と一致した溝あるい
は切り欠きを設けた形状とする。

【００１９】さらに、前記温度検知ユニットのローラと
の接触面を、断熱部材、充填剤もしくは弾性体によって
ローラ表面の曲率と同じ曲率を有するように形成する。

【００２０】

【発明の実施の形態】ここでは、本発明を温度ヒューズ
に適用した場合を例に説明する。

【００２１】図１は本発明の安全装置を有する定着装置
の定着部の構成を示している。安全装置に関しては後で
詳しく説明することにし、初めに低熱容量化した定着装
置の構成、温度上昇について説明する。

【００２２】定着ローラ１２は、熱容量を少なくするた
め、肉厚が０．５mm、内径が１３mmとなっている（従来
は肉厚１．５mm以上、内径が２０mm以上あった）。ロー
ラの表面は、従来と同じように離形性と耐熱性の良い合
成樹脂材料で被膜されており、内部にはヒーターランプ
５が挿入されている。ヒーターランプ５の定格電力は４
００Ｗである（従来は、熱容量が大きかったため８００
Ｗ以上必要であった）。加圧ローラ１３は金属軸の表面
にシリコンゴムを固着させたもので、定着ローラと同
様、熱容量を少なくするため外径は１２mmとなっている
（従来は２０mm以上）。

【００２３】さらに熱容量を少なくする手法としては、
この加圧ローラ１３の代わりに、図５に示すような加圧
部材１８を用いて定着を行う方法もある。この加圧部材
１８は、耐熱性に優れた弾性体で構成されている。これ
は加圧に必要な弾性体を回転させるのではなく固定する
ことによって、弾性体部の体積を少なく構成し、定着ロ
ーラから弾性体部への熱逃げを減らすことをねらったも
のである。このような構成にするとローラに備わってい
る搬送能力がなくなるため、加圧部材の表面にはすべり
性の優れた加圧シート１９が配設されている。この加圧
シート１９によって、記録手段６と加圧シート１９間の
摩擦力が、定着ローラ１と記録手段６間の摩擦力より小
さくなるように構成されるので、摩擦力の差により記録
手段６が搬送される。

【００２４】次に、上記のように定着ユニットを低熱容
量化した場合の定着ローラ表面の温度上昇について結果
を示す。ここでは低熱容量化という観点から、ローラの
代わりに図５のごとく加圧部材を用いて測定を行った。
図２がその結果で、ローラ表面温度の温度調整が正常な
場合の表面温度の時間変化を示しており、図中実線は本
実施例の定着ユニットでのローラ表面温度の変化を示
し、破線は従来の定着ユニットでのローラ表面温度の変
化を示す。

【００２５】図２から、ローラ表面が室温から定着可能
温度に到達するまでの時間（ここではこの時間のことを
“立ち上がり時間”と呼ぶことにし、定着可能温度は１
５０℃とする。）を比較すると、従来のタイプでは４０
〜５０秒であったのが、低熱容量化した場合１０〜１２
秒と極めて短くなることがわかる。したがって、非プリ
ント時にローラを予め暖めておかなくても待ち時間がほ
とんどなくプリントできるようになる。しかし、このよ
うに低熱容量化すると、ローラ温度の上昇が極めて早く
なるため、異常時に発煙・発火の危険性があることは、
前述したとおりである。

【００２６】次に、異常時におけるローラ表面の温度上
昇の様子を図３に示す。図３から、ヒーターランプがＯ
Ｎしてから２０〜３０秒で、ローラ表面温度が４００℃
を越えることがわかる。またこの図３は、温度検知手段
である温度ヒューズをローラ表面から約５mm離して設置
した場合の測定結果で、ローラ表面温度が４５０℃を越
えても、温度ヒューズが作動していない。このような状
態で、ニップ部に熱が存在するときを考えると、紙の発
火温度が４３０〜４５０℃前後であることから、非常に
危険な状態であることがわかる。したがって従来の安全
装置では、低熱容量化による省電力定着ユニットの実現
は極めて困難であった。

【００２７】ここで、本発明を用いた安全装置の温度検
出部の構成について説明する。図４及び図５が、本発明
を用いた温度検出部の構成図である。

【００２８】温度ヒューズ１４は、断熱部材１５上に固
定されている。断熱部材１５としては、本実施例ではイ
ノアック製耐熱シリコンスポンジを使用した。この断熱
部材１５は、ローラとの接触面積が広くなる効果が大き
いため弾性体の方が望ましいが、基本的には断熱効果の
あるものなら何でも良く、ポリカーボネートなどのエン
ジニアリング樹脂や耐熱樹脂でもかまわない。また、温
度ヒューズ１４の感熱部をローラに安定して当て、かつ
温度ヒューズ自身の位置決めを行うために、断熱部材１
５にはヒューズの突起にあわせた形状に溝、もしくはス
リットが形成されている。さらに断熱部材１５の定着ロ
ーラ１２との反対側には、図示していないがバネまたは
リブが配設され、バネもしくは断熱部材自身の弾性によ
って温度検知手段３全体が定着ローラに押しつけられる
ように構成されている。

【００２９】温度ヒューズ１４の周囲は、熱伝導を悪く
する原因である空隙をなくすために良熱伝導性の絶縁充
填剤１６で充填されている。本実施例では、信越化学工
業社製耐熱シリコンゴムＫ３４９３を使用したが、良熱
伝導性の絶縁耐熱弾性体でも良い。

【００３０】また充填剤１６とローラ表面との間には、
ローラとの摩耗を防ぐため、摺動シート１７が配設され
ている。本実施例では、東レ・デュポン社製のカプトン
シート厚さｔ＝２５μｍを使用したが、代わりにテフロ
ンなどのシートを用いても良い。定着ローラ１３と摺動
シート１７の接触部は、充填剤と断熱部材の効果により
線ではなく面で接触するように構成されている。

【００３１】以上のように構成された安全装置を低熱容
量化した定着ユニットに使用した場合の動作結果を図６
に示す。これは異常時のローラ表面温度の時間変化を示
したもので、図６より、何らかの原因でヒーターランプ
が連続点灯したままの状態になっても、紙の発火温度よ
りはるかに低い３２５℃で安全装置が作動しランプを強
制消灯することがわかる。このため異常時においても、
発煙・発火のおそれは全くなくなるので、低熱容量化し
た定着ユニットを安心して使用することができる。

【００３２】本実施例では、充填剤に絶縁性の耐熱シリ
コンゴムを使用した場合について説明しているが、シリ
コンゴムの代わりに耐熱性のある良熱伝導性のゲル状の
物質を用いてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の定着装置の安全
装置では、温度検知ユニットが、熱容量の少ない温度検
知素子と摺動シートとの間を良熱伝導性の充填剤で充填
するか、もしくは良熱伝導性の弾性体で形成されるよう
に構成され、かつ該温度検知ユニットが摺動シートを介
して定着ローラと当接するように配設されるため、ロー
ラと温度検知部間の伝熱ロスが少なくなり、温度検知素
子の感熱部への熱の流れを良くすることができるため、
従来よりも早い反応性を得ることができる。

【００３４】また、温度検知素子を断熱部材で覆うよう
に構成することにより、ローラと接触している面と反対
側からの熱逃げがなくなるため、温度検知素子の感熱部
への熱の流れが良くなり従来よりも早い反応性を得るこ
とができる。

【００３５】また、前記温度検知ユニットのローラとの
接触面を、断熱部材、良熱伝導性の充填剤もしくは弾性
体の効果によってローラ表面の曲率と同じ曲率を有する
ように形成することにより、定着ローラとの接触面積が
増加し伝熱率が、改善されるため従来よりも早い反応性
を得ることができる。

【００３６】さらに、前記温度検知ユニットに用いられ
る断熱部材が、温度検知素子の突起にあわせた形状の溝
もしくはスリットを有することにより、温度検知素子の
感熱部とローラとの接触性が良くなり、またローラに対
する位置ズレも生じないため、従来よりも早い反応性を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の概略構造を示す図であ
る。

【図２】定着ローラの表面での温度上昇を示す図であ
る。

【図３】定着ローラの表面温度の異常上昇時の様子を示
した図である。

【図４】本発明の定着安全装置の温度検知部の概略構造
を示す図である。

【図５】本発明の定着安全装置の温度検知部の別の概略
構造を示す図である。

【図６】定着ローラの表面温度の異常上昇時における安
全装置の作動状態を示す図である。

【図７】従来の定着装置の概略構造を示す図である。

【符号の説明】

３温度検知手段５ヒータ−ランプ１０安全装置１１制御回路１２定着ローラ１４温度ヒューズ１５断熱部材１６良熱伝導性の充填剤もしくは弾性体１７摺動シート１８加圧部材１９加圧シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下善也大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラの異常昇温を検知し、加熱手
段への電力の供給を断ち切る定着装置の安全装置におい
て、該安全装置は、熱容量の少ない小型の温度検知素子
と、前記定着ローラと当接される摺動シートと、該摺動
シートと前記温度検知素子との間に充填される良熱伝導
性の充填剤または良熱伝導性の弾性体と、により構成さ
れることを特徴とする定着装置の安全装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置の安全装置にお
いて、前記温度検知素子は、前記定着ローラとの当接面
とは反対面において、断熱部材で覆われるように構成さ
れていることを特徴とする定着装置の安全装置。
【請求項３】前記温度検知素子の定着ローラとの当接
面は、定着ローラの外周面に沿う曲率を有するように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置
の安全装置。
【請求項４】前記断熱部材は、前記温度検知素子を固
定し、かつ該温度検知部分の定着ローラへの当たりを均
一にするために、前記温度検知素子の突起部の形状と一
致した溝あるいは切欠きを有することを特徴とする請求
項２記載の定着装置の安全装置。