JPS58190970A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱装置、特に加熱防止機能を備えた加熱装置
に関する。

以下、加熱装置として複写機等の画像形成機器に適用さ
れる加熱定着装置を例にあげて説明する。

従来の加熱定着装置は加熱源としてのハロゲンヒータに
よって加熱された発熱体例えば定着ローラの表面温度を
該定着ローラに当接させた温度検知手段で検知し、この
検知信号を受けた温調回路で上記ヒータ電路に挿入され
たスイッチを断接させて、上記定着ローラの表面温度を
略一定に保っよう如制御している。

ところが、上記温調回路の故障等でスイッチの断接が行
なわれない場合、定着ローラは異常な高゛温に加熱され
るおそれがある。そこで、との過昇温を防止するために
定着ローラに近接して熱応答性部材としての温度ヒユー
ズを設け、この温度ヒユーズを上記ヒータ電路に直列に
挿入し、この温度ヒユーズが定着ローラからの熱を受け
て溶断することによって、上記定着ローラが過昇温にな
ることを防止している。

しかし、上記のように温度ヒユーズは定着ローラには近
接してはいるが、その定着ロニラ局面から離れた位置延
設けられている。これでは大電流をＯＦＦするようなヒ
ユーズを用いた場合、それ自体の熱容量も大きく、サー
ミスタなどの温度検知手段に比べ、熱応答性（反応時間
）が劣る問題点があった。

そこで本発明は、上記従来例の問題点を解消し。

熱応答性を高めて温度変化が急激表加熱源の過昇防止を
も行うことのできる加熱装置を提供するものである。

以下１本発明の一実施例を説明する。

第１図は２本発明の一実施例を適用した複写機の加熱定
着ローラの側断面図である。

図において、１は定着ローラでアルミニュウム製円筒で
ある。この定着ローラ１は、軸受け２によって両端（他
端は図示せず）が回転自在に保持されている。そしてこ
のローラ１はその内部のほぼ全幅にわたって設けられた
ノ・ロゲンヒータ４によって毎秒１０〜１５℃の速さで
加熱される。このハロゲンヒータ４は、枠体７に取付け
られた電極３によってローラ１のほぼ中央部に支持され
。

この電極３を介して電源と連結して通電される。

５は温度ヒユーズホルダーで、内部に温度ヒユーズ８を
内蔵して、定着ローラ１周面に板ばね１０ｂによって弾
性的に押圧されている。そしてこのヒユーズ８は、枠体
７に取付けられたリード線９を介してヒータ４と電源１
７との間に直列に接続されている（第５図）。

さらに、第２図・第６図及び第４図を用いて本実施例の
温度ヒユーズの設置について説明する。

第２図は温度ヒユーズを設置した定着ローラ１の横断面
図、第３図は加熱定着装置の温度ヒユーズを設けた部分
の概略斜視図、第４図は温度ヒユーズホルダー支持体の
斜視図である。

まず、熱良導体としての温度ヒユーズホルダー５は、軟
化点あるいは融点が定着ロー２１の常用設定温度１８０
〜２００℃より５０℃以上高いものが好ましく１例えば
熱硬化性ポリブタジェン。

ポリアミドイミド、ガラス入りポリアミド、ポリイミド
、弗素樹脂ポリフェニレンスルホン、ポリアリルスルホ
ン、ポリブタジェン、ポリオキシベンジレン、などの樹
脂製であり、ローラ１周面に当接する面５ａが円弧状と
なった立体形状で、温度ヒユーズ８と直接当接して被覆
している。さらにこの温度ヒユーズホルダー５は、耐熱
性の高いかつホルダー５より熱伝導率の低いホルダー支
持体１０によって支持される。このホルダー支持体１０
は、底板１０ｍでホルダー５を固設支持している。そし
て垂直板１０ｄの上方は、アーチ形状の板ばね１０ｂと
なっている。さらにこの支持体１０には、その垂直板１
０ｄの左右両端に耳状の取付は部１０Ｃが設けられてい
る。

一方、定着ローラ１及び加圧ローラ１２の長手方向と対
向する定着装置Ｆの側板１１には、定着ローラ１と対向
する部分に、ホルダー支持体１０を取付けるための取付
は体１３が固設されている。

この取付は体１３には、その折曲部１３ａ、１３ｂＫ開
口１３Ｃ，１３ｄが設けられている。そこで、前記支持
体１０の取付は部１０ｃを、この取付は板１３の開口１
３＠、１３ｄに挿入することにより、支持体１０ｔｊ：
取付は部１０ｃを回動支点として側板１１に支持される
。その際、板ばね１０ｂは取付は体１３の後板１３ｅと
当接し、支持体１０ばこの板ばね１０ｂによって定着ロ
ーラ１に押圧する方向（矢示ａ方向）への弾性力を受け
る。

そこで、支持体１０に固設されたホルダー５は。

その円弧状面５ａがローラ１周面に弾性的に押圧するこ
とになる。従ってホルダー５は、ローラ１の回転を妨げ
ることなく、また摩耗も軽減させることができる。なお
、ホルダー５を取り外す際には、取付は部１０ｃをその
弾力によって狭めて開口１３ｃ、１３ｄから外す、ある
いは折曲部１３ａ、１３ｂを広げて外せば良い。また板
ばね１０ｂは特にばね性の部材でできていなくて本９弾
性のある部材彦らば良いこと勿論である。

次に、第５図を用いて、定着装置Ｆの温度制御について
説明する。

まず定着ローラ１は、電極３１Ｃよって支持されたヒー
タ４により加熱される。そして定着ローラ１表面に当接
された温度検知手段としてのサーミスタ１４の検知温度
に応じて、温調回路１５からの信号によりスイッチ１６
がＯＮ・ＯＦＦしてローラ１表面を一定温度に保つよう
制御される。この際温調回路１５は、室温から定着に必
要な温度までローラ１表面温度を立ち上げるとき、ハロ
ゲンヒータ４が定格最大の出力を出すよう制御し。

一旦定着に必要な温度まで達すると、それ以後は位相制
御により１／２の出力を出すように制御する。

そして万一、定着ローラ１が温度ヒユーズホルダ５の軟
化点あるい社融点以上の熱を発するような状態となった
場合、軟化したホルダー５は板ばね１０ｂの弾性力を受
けて変形する。このため。

内蔵されたヒューズ８１ｄ第２図鎖線示のように定着ａ
−ラに近すいて定格温度以上の熱を受けて溶断する。ヒ
ユーズ８が熱圧より溶断すれば、ヒユーズ８はヒータ４
と電源との間に直列に接続されているため、直ちにヒー
タ４への電力の供給が停市される。乙の際本実施例では
、￥ｆにヒユーズ８け、ヒータ４からの熱を空気よシも
はるかに熱伝導率のよいホルダーを介してヒユーズに熱
が伝達するよう九設けられているため、ヒータ４の過昇
発熱に迅速１て応答して溶断することができ、速やかに
異常状慢を解消することができる。なお図中９はリード
線で、ヒータ４に電力を供給する。

さて次に第６図を用いて、前記実施例を用いた定着装置
Ｆの一例を示す。図において、１２は加圧ローラで、定
着ローラ１との間に未定着画像Ｇを有するシー）Ｐを挾
持搬送する。そし−Ｃ９未定着画儂Ｇをヒータ４により
加熱された定着ローラ１からの熱でシートＰ上に加熱定
着する。なお。

上記加圧ローラ１２は、芯金１２ａの周面にゴム等の弾
性部材１２ｂが被膜されたものである。そして、定着ロ
ーラ１はモータＭからの駆動力をチェーン２トギア２２
・２３で伝達されて回転し。

加圧ローラ１２はこの定着ローラ１に従動回転する。な
おモータＭからの駆動力は、加圧ローラ１２に伝達され
ても良い。彦お図において、枠体あるいは側板・軸受は
等は省略した。

このように前記実施例は、従来例のように定着ローラか
らの副射熱を検知するという方法でＦｉ々いので、より
早く温度ヒユーズを加熱することができるため、２２６
℃定格のヒユーズでも迅速に溶断することができる。

次に第７図を用いて７本発明の良好な効果を示す実験結
果を示す。

まず出願人は、前記実施例において、アルミニウム製の
肉厚２■の定着ローラに、１．２ＫＷのハロゲンヒータ
を内部に設けた装置で実験を行った。

そして、このハロゲンヒータに全波で交流１００ｖ６印
加し、１．２に、Ｗの出力で定着ローラを加熱したとこ
ろ、第７図のグラス（イ）Ｋ示すごとく１時間の経過と
ともにローラ表面温度は毎秒１０℃上昇した。さらに出
願人は異状を想定し、電力を供給し続ける実験を行かっ
たとζろ、約７０秒後には、アルミニウムの融点である
６６０℃（図中■）を越えてしまい、定着ローラ１は融
けてしまうことにかる。

そこで、マイクロテンプ社製の高精密温度ヒユーズ４０
００Ａシリーズを用い、実験を行なったところ、定格４
１６９℃（：ｆ：１１７℃）の温度ヒユーズを４ｍｍの
空間距離をおいて定着ロー２１に対設させたとき、この
温度ヒユーズは第７図のグラフＢＫ示す如く昇温し溶断
するまでに加熱開始後、約８０秒（図中■）かかり、こ
のときの温度ヒユーズの温度は約１８０℃、定着ローラ
の表面温度は８００℃近くまで上昇して定着ローラは溶
けて変形してしまった。

定格２１４℃±１．６７℃の温度ヒユーズを厚さ０．１
２５ｍのカブトンシートラ介して定着ローラに嶋接させ
たとき、この温度ヒユーズの温度上昇そのものＦｉ第７
図のグラフＣに示すように約５℃／ｓｅｃ　であるが、
温度ヒユーズ自体の熱容量が大きいためか、温度ヒユー
ズが溶断したときの該温度ヒユーズの温度は６５０℃、
このときの定着ローラの温度は７００℃に上昇しており
、ローラは変形してしまった。

また、マイクロテンプ社製４０００Ａシリーズのような
温度ヒユーズを用いる場合、温度ヒユーズの外部表面を
じかに大電流が流れるに亀かかわらず、絶縁処理がなさ
れていないので、定着ローラが支持部材とか枠体などか
ら電気的忙絶縁されていればよいが、そうでない場合各
国の製品安全規格によりその距離と当接方法が限定され
０．１２５■ではかがりきびしいことになるのが現在の
市場の実状のようである。

そこで、常温時、定着ローラと温度ヒユーズの間隔が０
．４閣である弗素樹脂製のホルダーに定格２１４℃±１
．６７℃の温度ヒユーズを白鷺し、このホルダーを総圧
１００ｆの圧力で定着ローラに当接させて実験を行なっ
たところ、第７図のグラフＤから明らかな如く、約２５
０℃よりホルダの軟化がはじまり該ホルダは上記圧力を
受けて変形する。このため、温度ヒユーズは宥着ローラ
に近すいて該定着ローラからの熱影蕃をより多く受ける
ようになる（グラフＤの６１点）。この結果、温度ヒユ
ーズは６１点から急に温度上昇率を早めて約３００℃（
グラフＤのｄ！点）で溶断する。このときの定着ローラ
の温度は約５８０℃であり溶けて変形してしオうまでＫ
は到らなかった。又、ローラ間にシートがはさまってい
てもこげて炭化する程度で発火にはいたらなかった。

第２〜４図例は温度ヒユーズホルダ５を軟化点あるいは
融点が定着ローラ１の常用設定温度より約５０℃以上高
い材料で作製したものであるが。

第８図に示すようにホルダ５０と定着ローラ１の当接＠
！５１とを別材料で作製してもよい。

この場合、ホルダー５０の好ましい材質としては、高絶
縁性・かつ耐熱性を有する材料でｔ例えば無機物、ある
いは樹脂などの有機物９等穫々あるが、加熱源の温度上
昇率が１０℃〜２０℃／＋ｓｅｃあるようカ場合、迅速
に温度ヒユーズスイッチを作動させるためには、熱伝導
性を有することが必要であり、その為には０．　ＯＤ　
Ｉ　Ｃａｂ　−ｃｗｌａｉ　−ｓｅｅ　−℃以上、好ま
しくは、　０．０５　Ｃａｔ、　−ｅｓ／ｃｄ　−ｓｅ
ｅ　・Ｃ（２０℃で）以上の熱伝導率を有している材質
が良い。

つまり、ベリリアとかアルミナあるいは炭化硅素などの
セラミックを使用すれば０．３−程度の厚さで電気的に
高絶縁が得られると共に、熱伝導も他に比べ、はるかに
良く、温度ヒユーズの溶断するまでの温度が著しく短縮
される。また、定着ローラの当接側には第２〜４図に示
すホルダ５の作製材料で作った軟化変形部材層５１を設
けておくもので前記例と同様の作用効果が得られる。

また、ホルダ５および上記軟化変形部材１−５１の定着
ローラ当接面に耐熱性樹脂であるＰＦＡｆｉどの弗素樹
脂を２０μ程度コーティング（第４図中５ｂ、第８図中
５１ｂがコーティングされた弗素樹脂である）しておけ
ば、非粘着性、そして弗素樹脂コーティングローラー等
をも傷をつけず、さらに当接側の摩耗性を向上させるこ
とが可能である。従って、第２〜４図のホルダー５．第
８図の軟化変形部材１１１５１′ｉｌ−弗素樹脂で形成
するを可とする。また、弗素樹脂だけでなくシリコーン
樹脂でもよいし、非粘着性は劣るがポリイミド樹脂等の
耐熱性フィルムで４良い。

以上述べた様に本発明は、異常事態の発生によって定着
ローラの温度が高くなったときには、温度ヒユーズを定
着ローラに近ずけてその熱応答性を高めるから、温度ヒ
ユーズは定着ローラの過昇発熱に迅速に応答して溶断し
、速やか妊異常状態を解消することができる。従って２
本発明は温度上昇率の叩い加熱源にも適用できる過熱防
止手段を有した定着装置を得ることができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の加熱定着ローラの側断面図。 第２図社温度ヒユーズを設置した定着ローラの横断面図
、第６図は加熱定着装置の温度ヒユーズを設けた部分の
概略斜視図、第４図は温度ヒユーズホルダー支持体の刹
視図、第５図はブロック図。 第６図は定着装置の斜視図、第７図は実験結果を示した
グラフ図、第８図社温度ヒューズホルダーの変形図、で
ある。 １・・・定着ローラ、３・・・電極、４・・・ハロゲン
ヒータ。 ５．５０・・・温度ヒユーズホルダー、５１・・・軟化
変形部材層、８・・・温度ヒユーズ、９・・・リード線
。 １Ｄ・・・ホルダー支持体、１０ａ・・・底板、１０ｂ
・・・板ばね、１０Ｃ・・・取付は部、１０ｄ・・・垂
直板。 １１・・・側板、１２・・・加圧ロー２．１３・・・取
付は体。 １３ａ＝１３ｂ−折曲部、１３Ｃ−１３ｄ−・・開口。 １４・・・サーミスタ、１５・・・温調回路、１６・・
・スイッチ、１７・・・電源。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）加熱源と、この加熱源からの熱によって加熱され
   る発熱体と、この発熱体の表面温度を検知する温度検知
   手段と、この温度検知手段からの検知信号を受けて上記
   加熱源の電路九挿入されたスイッチを断接して上記発熱
   体の加熱温度を略一定に制御する温調回路と、１備えた
   加熱装置において、上記加熱源の電路に上記スイッチと
   共和直列に挿入された該加熱源からの熱によって変化す
   る熱応答性部材と、上記発熱体に当接する軟化変形部材
   層を有する熱応答性部材のホルダと、このホルダを上記
   発熱体側へ押圧する抑圧部材とを備え。 上記発熱体からの熱を受けて軟化温度以上に昇温した上
   記軟化変形部材層の変形によって上記熱応答性部材を該
   発熱体に近ずけることを特徴とする加熱装置。 ■　軟化変形部材が発熱体の使用温度範囲より高い融点
   あるいは軟化点を有する物質である特許請求の範囲（１
   ）記載の加熱装置。 （勺　押圧部材が軟化変形部材に軟化点あるいは融点以
   上の温度で変形する力を加える特許請求の範囲（１）項
   に記載の加熱装置。 （４）軟化部材が電気絶縁性である特許請求の範囲（１
   ）項記載の加熱装置。゛