JP2000259037A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱体の発熱温度が定格温度以上に急激に上
昇した時でも、それに追従して加熱体への電力供給を緊
急遮断できるようにする。 【解決手段】 定着装置の加熱体としてのセラミックヒ
ータの発熱体２０１に近接又は接触するようにして、発
熱体２０１へ電力を供給するＡＣライン２０３に接続し
たコイルバネ状のヒューズワイヤ２３を配置することに
より、発熱体２０１の発熱温度が定格温度以上に急激に
上昇した場合には、ヒューズワイヤ２３が溶断して離れ
ることによって、発熱体２０１への電力供給が緊急遮断
され、発熱体２０１の発熱温度が定格温度以上に上昇す
るのが抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写材に転写され
た現像剤像（トナー像）を加熱して定着させる定着装
置、及び該定着装置を備え電子写真方式を利用して画像
形成を行う複写機、プリンター等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の電子写真方式の画像形
成装置（図ではレーザプリンタ）の一例を示す概略構成
図である。

【０００３】この画像形成装置による画像形成時には、
画像形成部１０８に設けた感光ドラム１１７を回転駆動
し、その表面を帯電ローラ１１９で均一に帯電した後、
露光装置（レーザスキャナ部）１０７から画像情報に応
じた露光を行い静電潜像を形成する。

【０００４】露光装置（レーザスキャナ部）１０７は、
エンジンコントローラ１２６から入力される画像信号
（画像信号ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を発
光するレーザユニット１１３、このレーザユニット１１
３からのレーザ光を感光ドラム１１７上に走査するため
のポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返し
ミラー１１６等により構成されている。エンジンコント
ローラ１２６には、パーソナルコンピュータ等の外部装
置１３１とビデオコントローラ１２７が汎用のインタフ
ェース１３０、１２８を介して接続されている。ビデオ
コントローラ１２７は、インタフェース１３０を介して
外部装置１３１から入力される画像情報をビットデータ
に展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、イン
タフェース１２８を介してエンジンコントローラ１２６
へ送出している。

【０００５】そして、感光ドラム１１７上に形成された
静電潜像は現像器１２０によって現像され、トナー像と
して可視化される。

【０００６】そして、感光ドラム１１７上のトナー像
が、転写ローラ１２１と感光ドラム１１７間の転写ニッ
プに到達すると、このタイミングに合わせてカセット１
０２内の転写材Ｓが、給紙ローラ１０５、レジストロー
ラ対１０６によりこの転写ニップに搬送され、転写バイ
アスが印加された転写ローラ１２１によりトナー像が転
写材Ｓに転写される。カセット１０２には、カセット１
０２の転写材Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１
０３と、転写材Ｓのサイズを検知するカセットサイズセ
ンサ１０４が設置されている。転写後に感光ドラム１１
７上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置（ク
リーニングブレード）１２２によって除去される。

【０００７】トナー像が転写された転写材Ｓは、フィル
ム加熱式の定着装置１０９の定着フィルム１０９ａと加
圧ローラ１０９ｂ間に挟持搬送される。定着装置１０９
は、定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着
フィルム１０９ａ内部に設けられた加熱体としてのセラ
ミックヒータ１０９ｃ、セラミックヒータ１０９ｃの表
面温度を検出するサーミスタ１０９ｄを備えており、ト
ナー像はセラミックヒータ１０９ｃによる加熱と、加圧
ローラ１０９ｂによる加圧により転写材Ｓ上に固着画像
として定着され、排紙ローラ１１１を介して積載トレイ
１１２上に排出される。排紙ローラ１１１の上方には、
転写材Ｓの排紙状態を検知する排紙センサ１１０が設け
られている。

【０００８】また、メインモータ１２３は、給紙ローラ
１０５には給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジス
トローラ対１０６にはレジストローラクラッチ１２５を
介してそれぞれ駆動力を与えており、更に感光ドラム１
１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０
９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。なお、
１２９は装置本体１０１内を冷却するための冷却ファン
である。

【０００９】上記したフィルム加熱式の定着装置１０９
は、セラミックヒータ１０９ｃを加熱体としており、こ
のセラミックヒータ１０９ｃは、一般にトライアック等
のスイッチング制御素子を介して交流電源（商用電源）
に接続されており、この交流電源により電力が供給され
る。また、定着装置１０９に設けた温度検出素子である
サーミスタ１０９ｄにより定着フィルム１０９ａ、セラ
ミックヒータ１０９ｃの温度を検出し、その検出温度情
報に基づいてエンジンコントローラ１２６がスイッチン
グ制御素子をオン／オフ制御することにより、セラミッ
クヒータ１０９ｃへの電力供給をオン／オフし、定着温
度を目標の一定温度に温度制御される。セラミックヒー
タ１０９ｃへのＯＮ／ＯＦＦ制御は、交流電源（商用電
源）の波数制御又は位相制御により行われる。

【００１０】上記セラミックヒータ１０９ｃの温度制御
時において、セラミックヒータ１０９ｃの温度が低く、
定着に必要な温度まで上げる場合、つまりヒー夕立上げ
時の制御は、通常、目標温度まで一定電力を供給する
か、又はＰＩ制御やＰＩＤ制御により行われている。

【００１１】また、通常、上記したフィルム加熱式の定
着装置には、加熱体（セラミックヒータ）の発熱温度が
定格温度以上に上昇するのを防止するための安全対策と
して、加熱体に近接若しくは接触させて温度ヒューズ、
サーモスイッチ等の給電遮断部材を設置し、加熱体の発
熱温度が定格温度以上に上昇した場合に、給電遮断部材
の作動により加熱体への電力供給を緊急遮断する手段が
採られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たフィルム加熱式の定着装置の加熱体（セラミックヒー
タ）として、低熱容量のものを用いた場合、加熱体の発
熱温度が定格温度以上に急激に上昇した時には、上記し
た温度ヒューズ、サーモスイッチ等の給電遮断部材の作
動が追従できない場合がある。

【００１３】これは、加熱体（セラミックヒータ）に比
べて、温度ヒューズ、サーモスイッチ等の保護部材の熱
容量が大きいためである。

【００１４】そこで本発明は、加熱体の発熱温度が定格
温度以上に急激に上昇した時でも、それに追従して給電
遮断部材を作動させて加熱体への電力供給を緊急遮断す
ることができる定着装置及び画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転自在な定着回転体と、回転自在な加圧
回転体とを有し、前記定着回転体と前記加圧回転体との
間に形成される定着ニップ部によって、未定着のトナー
像が担持された転写材を挟持搬送し、少なくとも前記定
着回転体と前記加圧回転体のいずれか一方の内部に設け
た発熱手段による加熱で、前記未定着のトナー像を前記
転写材に熱定着する定着装置において、前記発熱手段に
近接又は接触するように配置され、前記発熱手段への給
電線に低融点で溶断する導電性の給電遮断部材を接続し
たことを特徴としている。

【００１６】また、前記給電遮断部材の少なくとも一部
分が弾性力を有していることを特徴としている。

【００１７】また、前記給電遮断部材がコイルバネ状に
形成されていることを特徴としている。

【００１８】また、前記給電遮断部材に導電性の弾性部
材が一体的に接続されていることを特徴としている。

【００１９】また、前記給電遮断部材の一部分に曲部を
有していることを特徴としている。

【００２０】また、前記曲部と前記発熱手段との間に多
孔質部材を設けることを特徴としている。

【００２１】また、前記給電遮断部材は、前記発熱手段
の発熱温度が定格温度以上に上昇すると溶断されること
を特徴としている。

【００２２】また、本発明に係る画像形成装置は、転写
材上にトナー像を形成する画像形成部と、該画像形成部
にて前記転写材上に担持された未定着トナー像を該転写
材上に熱定着させる定着装置を備え、前記定着装置が、
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の定着装置で
あることを特徴としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。

【００２４】〈実施の形態１〉図１は、本実施の形態に
係る画像形成装置のフィルム加熱式の定着装置を示す概
略断面図である。なお、画像形成装置の定着装置以外の
構成及び画像形成動作は、上述した従来の画像形成装置
と同様であり、本発明の実施の形態では定着装置につい
てのみ説明する。

【００２５】この図において、７は円筒状の耐熱材製の
定着フィルム、１０は定着フィルム７内に設けた加熱体
支持部材としての、横断面が略半円弧状樋形の耐熱・断
熱材製のヒータステー（フィルムガイド）である。この
ヒータステー１０のステー長手に沿って設けた溝部１０
ａに、加熱体として面状のセラミックヒータ３を配置し
接触して支持している（セラミックヒータ３の詳細な構
成については後述する）。

【００２６】そして、ヒータステー１０の下面のセラミ
ッタヒータ３と、加圧部材としての加圧ローラ８とを、
定着フィルム７に挟ませて加圧ローラ８の弾性に抗して
所定の押圧力（例えば総圧４〜１５ｋｇｆ程度の加圧
力）をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニ
ップ部Ｎを形成している。

【００２７】加圧ローラ８は、芯金８ａと、その外周に
例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいは
シリコンゴムを発泡して形成した弾性層８ｂを有してお
り、駆動手段Ｍにより矢印方向（反時計方向）に回転駆
動される。この加圧ローラ８の回転駆動による該加圧ロ
ーラ８と定着フィルム７の外面との定着ニップ部Ｎにお
ける接触摩擦力で円筒状の定着フィルム７に回転力が作
用し、該定着フィルム７がヒータステー１０の外回りを
定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム７内面がセラミ
ッタヒータ３の下向き表面に密着して摺動しながら矢印
方向（時計方向）に回転する。

【００２８】セラミックヒータ３は、電力供給により発
熱する通電発熱体を含み、該通電発熱体の発熱により昇
温し、後述する温度検出素子を含む温度制御回路により
通電発熱体への電力供給が制御されて所定の温度に温調
管理される。

【００２９】そして、定着ニップ部Ｎにおいて、定着フ
ィルム７と加圧ローラ８との間に未定着トナー画像ｔを
担持した用紙などの転写材Ｓが挟持搬送される。そし
て、転写材Ｓのトナー画像ｔを担持した面が定着フィル
ム７の外面に密着して、定着フィルム７と一緒に定着ニ
ップ部Ｎを通過することで、セラミックヒータ３の発熱
による熱が定着フィルム７を介して転写材Ｓに付与され
て、未定着トナー画像ｔが転写材Ｓに加熱定着される。
定着ニップ部Ｎを通った転写材Ｓは、定着フィルム７の
面から曲率分離されて、外部に排出搬送される。

【００３０】図２は、上記定着装置のセラミックヒータ
３の温度制御回路である。

【００３１】この図において、１は、交流電源であり、
本画像形成装置は商用電源をＡＣフィルタ２を介してセ
ラミックヒータ３へ供給することによりセラミックヒー
タ３を発熱させる。セラミックヒータ３への電力の供給
は、トライアック４により通電、遮断を行う。

【００３２】抵抗５、６は、トライアック４のためのバ
イアス抵抗で、フォトトライアックカプラ７は、一次
（ＡＣ電圧）、二次（ＤＣ電圧）間の沿面距離を確保す
るためのデバイスである。フォトトライアックカプラ７
の発光ダイオードに通電することによりトライアック４
をＯＮする。抵抗８は、フォトトライアックカプラ７の
電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ９によ
りＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタ９は抵抗１０を介し
てエンジンコントローラ１１からのＯＮ信号にしたがっ
て動作する。

【００３３】また、ＡＣフィルタ２を介して交流電源１
は、ゼロクロス検出回路１２に入力される。ゼロクロス
検出回路１２では、商用電源電圧があるしきい値以下の
電圧になっていることをエンジンコントローラ１１に対
してパルス信号として報知する。エンジンコントローラ
１１に送出されるこの信号を、ＺＥＲＯＸ信号という。
エンジンコントローラ１１は、上記ＺＥＲＯＸ信号のパ
ルスのエッジを検知し、位相制御又は波数制御によりト
ライアック４をＯＮ／ＯＦＦする。

【００３４】２１は、セラミックヒータ３の温度を検知
するための温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子で
ある。この温度検出素子２１によって検出される温度
は、抵抗２２と、温度検出素子２１との分圧として検出
され、エンジンコントローラ１１にＴＨ信号としてＡ／
Ｄ入力される。

【００３５】セラミックヒータ３の温度は、上記ＴＨ信
号としてエンジンコントローラ１１において監視され、
エンジンコントローラ１１の内部で設定されているセラ
ミックヒータ３の設定温度と比較することによって、セ
ラミックヒータ３に供給するべき電力を算出し、その供
給する電力に対応した位相角（位相制御）又は波数（波
数制御）に換算し、その制御条件によりエンジンコント
ローラ１１がトランジスタ９にＯＮ信号を送出する。

【００３６】２３は、セラミックヒータ３の発熱温度が
定格温度以上に上昇するのを防止するための給電線遮断
部材としてのヒューズワイヤであり、セラミックヒータ
３の発熱温度が定格温度以上に上昇した場合に、セラミ
ックヒータ３への電力供給を緊急遮断する（ヒューズワ
イヤ２３の詳細な構成については後述する）。

【００３７】次に、セラミックヒータ３とヒューズワイ
ヤ２３の構成について説明する。

【００３８】図３は、セラミックヒータ３の縦断面図、
図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。

【００３９】図３、図４において、２０２はヒータ基板
（絶縁基板）であり、上記定着ニップ部Ｎにおける定着
フィルム７の移動方向に対して直交方向に設置されてい
る。ヒータ基板２０２は、細長薄肉板状で低熱容量のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＮ、ＳｉＣなどのセラミック等の電気絶
縁部材で形成されている。

【００４０】ヒータ基板２０２の背面側には、ヒータ基
板２０２の長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ、ＲｕＯ₂ 、Ｔ
ａ₂ Ｎ等からなる線状或いは細帯状の発熱体２０１が、
スクリーン印刷等によって形成具備されている。本実施
の形態では、ヒータ基板２０２上に発熱体２０１を１本
有する構成である。発熱体２０１は、ガラス等の保護層
２０４によって保護されている。

【００４１】発熱体２０１に交流電源１から電力を供給
するＡＣライン２０３には、全体がコイルバネ状のヒュ
ーズワイヤ２３が設けられており、ヒューズワイヤ２３
は、発熱体２０１上の保護層２０４に近接又は接触して
設置されている。ヒューズワイヤ２３は、低融点で溶断
する電線で形成されており、発熱体２０１の発熱温度が
定格温度以上に上昇した時に溶断するように設定されて
いる。

【００４２】そして、発熱体２０１の発熱による定着動
作時に、上述した温度制御にもかかわらず発熱体２０１
の発熱温度が定格温度以上に上昇した場合には、ヒュー
ズワイヤ２３が溶断して、ヒューズワイヤ２３の弾性力
によって溶断したヒューズワイヤ２３がそれぞれ縮まっ
て離れる。よって、発熱体２０１への電力供給が確実に
緊急遮断されることにより、発熱体２０１の発熱温度が
定格温度以上に上昇するのが抑えられ、信頼性の高い定
着装置を得ることができる。

【００４３】なお、本実施の形態では、ヒータ基板上に
１本の発熱体を有する場合であったが、発熱体を複数本
有する場合においても、各発熱体のＡＣラインに上記ヒ
ューズワイヤを設けることにより、同様の効果が得られ
る。

【００４４】〈実施の形態２〉図５は、本実施の形態に
おけるセラミックヒータ３の縦断面図、図６は、図５の
Ｂ−Ｂ線断面図である。

【００４５】本実施の形態では、線状のヒューズワイヤ
２３に導電性のコイルバネ部２４を一体的に接続した構
成であり、線状のヒューズワイヤ２３が発熱体３０１上
の保護層３０４に近接又は接触して設置されている。ヒ
ューズワイヤ２３は、低融点で溶断する電線で形成され
ており、発熱体３０１の発熱温度が定格温度以上に上昇
した時に溶断するように設定されている。なお、３０２
はヒータ基板、３０４は保護層である。他の構成は、実
施の形態１と同様である。

【００４６】そして、発熱体３０１の発熱による定着動
作時に、上述した温度制御にもかかわらず発熱体３０１
の発熱温度が定格温度以上に上昇した場合には、ヒュー
ズワイヤ２３が溶断して弾性力を有するコイルバネ部２
４が縮まり、ヒューズワイヤ２３が離れる。よって、発
熱体３０１への電力供給が確実に緊急遮断されることに
より、発熱体３０１の発熱温度が定格温度以上に上昇す
るのが抑えられ、信頼性の高い定着装置を得ることがで
きる。

【００４７】また、本実施の形態では、線状のヒューズ
ワイヤ２３に導電性のコイルバネ部２４を接続した構成
であったが、図７に示すように、線状のヒューズワイヤ
２３に導電性の板バネ部２５を一体的に接続するように
してもよい。なお、３０７は発熱体、３０８は保護層、
３０９はヒータ基板である。この場合も、線状のヒュー
ズワイヤ２３が溶断して弾性力を有する板バネ部２５が
弾性力によって跳ね上がり、ヒューズワイヤ２３が離れ
る。

【００４８】なお、本実施の形態では、ヒータ基板上に
１本の発熱体を有する場合であったが、発熱体を複数本
有する場合においても、各発熱体のＡＣラインに上記ヒ
ューズワイヤを設けることにより、同様の効果が得られ
る。

【００４９】〈実施の形態３〉図８は、本実施の形態に
おけるセラミックヒータ３の縦断面図、図９は、図８の
Ｃ−Ｃ線断面図である。

【００５０】本実施の形態では、線状のヒューズワイヤ
２３の一部にＵ字状の曲部２３ａを形成した構成であ
り、曲部２３ａは多孔質部材２６を介して発熱体４０１
上の保護層４０４に近接して設置されている。ヒューズ
ワイヤ２３は、低融点で溶断する電線で形成されてお
り、発熱体４０１の発熱温度が定格温度以上に上昇した
時に溶断するように設定されている。なお、４０２はヒ
ータ基板、４０４は保護層である。他の構成は、実施の
形態１と同様である。

【００５１】そして、発熱体４０１の発熱による定着動
作時に、上述した温度制御にもかかわらず発熱体４０１
の発熱温度が定格温度以上に上昇した場合には、ヒュー
ズワイヤ２３の発熱体４０１に近接している曲部２３ａ
が溶断して、ヒューズワイヤ２３の溶断部分が自重で多
孔質部材２６内に吸収され、ヒューズワイヤ２３が離れ
る。よって、発熱体４０１への電力供給が確実に緊急遮
断されることにより、発熱体４０１の発熱温度が定格温
度以上に上昇するのが抑えられ、信頼性の高い定着装置
を得ることができる。

【００５２】なお、本実施の形態では、ヒータ基板上に
１本の発熱体を有する場合であったが、発熱体を複数本
有する場合においても、各発熱体のＡＣラインに上記ヒ
ューズワイヤを設けることにより、同様の効果が得られ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱手段に近接又は接触するようにして、発熱手段への
給電線に低融点で溶断する導電性の給電遮断部材を接続
したことにより、発熱手段の発熱温度が定格温度以上に
上昇した場合に、給電遮断部材が溶断することによっ
て、発熱手段への電力供給が確実に緊急遮断されること
によって、発熱手段の発熱温度が定格温度以上に上昇す
るのが抑えられ、信頼性の高い定着装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の定着
装置を示す概略断面図。

【図２】実施の形態１における定着装置のセラミックヒ
ータの温度制御回路を示す図。

【図３】実施の形態１における定着装置のセラミックヒ
ータの概略縦断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図５】実施の形態２における定着装置のセラミックヒ
ータの概略縦断面図。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図。

【図７】実施の形態２の他の例における定着装置のセラ
ミックヒータの概略横断面図。

【図８】実施の形態３における定着装置のセラミックヒ
ータの概略縦断面図。

【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図。

【図１０】画像形成装置の一例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ３ セラミックヒータ（発熱手段） ７ 定着フィルム（定着回転体） ８ 加圧ローラ（加圧回転体） １０ ヒータステー １１ エンジンコントローラ １２ ゼロクロス検出回路 ２１ 温度検出素子 ２３ ヒューズワイヤ（給電遮断部材） ２３ａ 曲部 ２４ コイルバネ部 ２５ 板バネ部 ２６ 多孔質部材 ２０１、３０１、４０１ 発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA12 EC10 ED25 EF09 EK06 HA02 ZA07 2H033 AA42 BA31 BA38 BE03 CA06 CA07 CA34 5G502 AA02 AA11 BB12 EE06 FF10 5H323 AA36 BB04 BB17 CA08 CB02 DA01 DB04 FF03 GG04 HH02 KK05 MM02 TT06 TT19

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な定着回転体と、回転自在な加
   圧回転体とを有し、前記定着回転体と前記加圧回転体と
   の間に形成される定着ニップ部によって、未定着のトナ
   ー像が担持された転写材を挟持搬送し、少なくとも前記
   定着回転体と前記加圧回転体のいずれか一方の内部に設
   けた発熱手段による加熱で、前記未定着のトナー像を前
   記転写材に熱定着する定着装置において、 前記発熱手段に近接又は接触するように配置され、前記
   発熱手段への給電線に低融点で溶断する導電性の給電遮
   断部材を接続した、 ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記給電遮断部材の少なくとも一部分が
   弾性力を有している、 請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記給電遮断部材がコイルバネ状に形成
   されている、 請求項２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記給電遮断部材に導電性の弾性部材が
   一体的に接続されている、 請求項１記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記給電遮断部材の一部分に曲部を有し
   ている、 請求項１記載の定着装置。
6. 【請求項６】 前記曲部と前記発熱手段との間に多孔質
   部材を設ける、 請求項５記載の定着装置。
7. 【請求項７】 前記給電遮断部材は、前記発熱手段の発
   熱温度が定格温度以上に上昇すると溶断される、 請求項１、２、３、４、５又は６記載の定着装置。
8. 【請求項８】 転写材上にトナー像を形成する画像形成
   部と、該画像形成部にて前記転写材上に担持された未定
   着トナー像を該転写材上に熱定着させる定着装置を備え
   た画像形成装置において、 前記定着装置が、請求項１、２、３、４、５、６又は７
   記載の定着装置である、 ことを特徴とする画像形成装置。