JPH0439077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シート材（カツト、連続）や未定着
画像を支持した記録材等の被加熱材を加熱処理す
る加熱装置に関する。

一般に加熱装置には、その加熱状態を適切な温
度で行うために、安全機構を備えた温度制御装置
が設けられている。又加熱装置には早期立上りに
よつて所定の加熱が行えることが望まれている。
その代表的なものが、加熱体として多用されてい
るヒートローラを備えた未定着画像の定着を行う
加熱定着装置である。以下、この加熱定着装置を
用いて説明するが、本発明には本発明の技術思想
に類する加熱装置が属する。

従来、加熱定着装置では、加熱体としての加熱
定着ローラに対して安全機構としての温度ヒユー
ズを設け、加熱制御機構内の異常による発熱手段
としての熱源暴走を防止することが行われてい
る。従来、この種の安全装置は、温度ヒユーズを
ヒートローラに常時接触させることが出来なかつ
たために、ある距離（Ｄとする）を置いて配置せ
ざるを得なかつた。これは常時接触させるとヒー
トローラ表面に傷を発生させ、定着ローラ寿命や
定着性に問題があつたためである。しかし、距離
を置いて配置した場合は、ヒートローラと温度ヒ
ユーズ間に空気層が介在し、雰囲気、風の流れに
左右され易く、温度ヒユーズ溶断時のヒートロー
ラ表面温度にバラツキがあり、また設計（温度ヒ
ユーズ定格、取付位置）も困難であつた。

又、温度ヒユーズ自体にもその性能のバラツキ
があつて、実際の熱源暴走時での作動時間が各部
品に対して異なることがある。このバラツキは単
位時間当りに加熱定着ローラ表面温度が大きく上
昇する機械では大きな問題となつて、ローラ表面
が熱劣化を起こしたり、記録装置内にある定着装
置近傍の装置を加熱してしまう。

このような問題は加熱装置に共通するものであ
る。

本発明は、上述した欠点、問題点を緩和又は除
去するため、正確に作動して安全、耐久性を保持
できる加熱装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述したような異常時に、ヒートロ
ーラ、加熱定着ローラ又は加熱板のような加熱体
を、温度ヒユーズ、温度検知素子（サーミスタ）
等のような感温部材に近付けるために加熱体を移
動させる手段を有していることを特徴とする。

以下、図面を参照しながら、本発明を説明す
る。第１図は本発明の実施例で本発明を定着装置
に適用した例である。１は定着ローラ、２は定着
ローラ内の熱源ヒータ、３は熱可塑性樹脂から成
る断熱ブツシユであり、定着ローラ両端部の面と
不図示の軸受けに使用され軸受けを介して定着ロ
ーラ１表面の熱が流出するのを防止している。こ
の断熱ブツシユ３の厚みをｄとする。

４は温度ヒユーズであり定着ローラ１とは距離
Ｄをもつて定着ローラ１の上方に配置されてい
る。温度ヒユーズ４が溶断した際には定着ローラ
１の熱源ヒータ２への電圧印加が停止する様に回
路が組まれている（例えばヒータ２とシリーズに
温度ヒユーズを設けても良いし、またDCリレー
を介してヒータ２をOFFしても良い）。５は定着
領域を形成するためのニツプ巾をかせぐための加
圧ローラ（シリコンゴムローラ等）であり加圧バ
ネ６、およびアーム７により、定着ローラ１に圧
接している。加圧方向は定着ローラ１の回転中心
方向で第１図の上方向である。

断熱ブツシユ３の材質としては定着ローラ部に
使用するということで耐熱温度を考慮して、ポリ
フエニレンオキシド（PPO）あるいはポリフエ
ニレンスルフイド（PPS）が適していると思われ
る。これは実際使用時の断熱ブツシユ部温度との
かね合いで決定すべきである。

従来（断熱ブツシユが熱変形しない材料で出来
ている）例では熱源ヒータ２の暴走が生じた場
合、定着ローラ１は通常使用時の温調温度（だい
たい機械にもよるが160℃〜200℃ぐらい）を超え
て、加熱されていくが、定着ローラ１の温度上昇
率に比較して、温度ヒユーズ４部の温度上昇は非
接触時では定着ローラの上昇率に比較して約1/3
程度であり、溶断までにかなりの時間がかかる。
しかし、これを防ぐために、温度ヒユーズの定格
温度（溶断温度）を下げると、誤検知（誤溶断）
の危険が大きくなつてしまう。

上記の欠点を除去するのが本実施例の目的で、
所定温度で熱変形する材料を有する部材を用いて
解決する。つまり、定着ローラ１の断熱ブツシユ
３近傍の温度が、約260℃（これはPPSの熱変形
温度である）程度になつた時に、加圧ローラ５に
よる加圧を利用し、ヒートローラ１を温度ヒユー
ズ４に近づけることにより、温度ヒユーズ４の温
度上昇率を上げてやり、溶断を早めるということ
である。さらに好ましくは温度ヒユーズ４に定着
ローラ１表面を接触させ、より一層溶断を早める
ようにしても良い。このように溶断を早めること
は、加熱効率のよい材料や薄肉の金属ローラのよ
うに熱容量の小さいローラ等に有効である。

第２図には、横軸に時間、縦軸に温度をとり、
各部の温度変化を示したグラフを添える。

第２図において曲線Ａは第１図実施例の定着ロ
ーラ表面温度、曲線Ｂは第１図実施例の温度ヒユ
ーズ表面温度である。この場合は室温状態から暴
走させたもので暴走開始後約60秒で温度ヒユーズ
４（この場合の使用定格192℃）が溶断し、定着
ローラ１の昇温がストツプしているが、本実施例
の適用により、Ｂのカーブは約40秒のところで傾
きが急になつている。これはローラ表面温度約
250℃の所で、断熱ブツシユ３が変形し、温度ヒ
ユーズ４に対して定着ローラ１が近接し、これら
の距離が縮まつているためである。

上記の実施例を適用せずに、例えば、断熱ブツ
シユ３の部分に従来の如く熱硬化性樹脂を用いた
場合は、第２図の直線A′（定着ローラ表面温度）、
直線B′（温度ヒユーズ表面温度）が示すように温
度ヒユーズ４がその定格温度192℃になるまで約
90秒もかかり、その時の定着ローラ表面温度は約
560℃にもなつてしまう。このような暴走は定着
ローラ自体の使用不能を起こすだけでなく、加圧
ローラや電力供給部やヒータ管壁及び記録装置内
の感光体や現像装置等種々の機構に熱的悪影響を
及ぼしてしまう。

ところが、上記実施例のように安全機構の作動
を早めるように構成することで、上述の悪影響を
最小限におさえることができる。

第３図は本発明を適用する上で特に有効な定着
装置の例である。定着ローラ１は薄肉の金属円筒
ローラで、その肉厚ｄは0.2mm〜５mm程度で、径
ｒに対して５／γ≦ｄ≦γ／10の式に適合するものがさ らに好ましい。定着ローラ１の表面には離型層と
しての４弗化エチレン樹脂層が設けられている。
１１は断熱ブツシユで、前述した同様の熱可塑性
材料で構成されている。１０は軸受で、ころがり
軸受を用いている。１２はギアで樹脂又は一部樹
脂で構成されている。このギア１２は定着ローラ
に固着され不図示（第１図参照）の駆動系ギア１
６に連動する。加圧ローラ５は、加熱による定着
ローラの温度上昇率を向上させるため、外層に薄
いソリツドゴム層１３と内層にスポンジゴム層１
５（断熱空気部を有する）を有して、軸１４を中
心に回転する。この加圧ローラ５は定着ローラ１
に当接している。Ｆは加圧方向を示しており、ヒ
ーズ４に向つて定着ローラ１を方向づけるように
加圧ローラ５を加圧する。

このような構成の定着装置ではウエイトタイム
が10数秒〜１分程度のように短かく、熱効率（ヒ
ータの熱がローラ表面を加熱する効率）が非常に
高いため、本発明の適用により多大な効果を生
む。

尚、定着ローラ１のような加熱体を温度ヒユー
ズのような感温部材に近づける場合で、加熱体を
回転可能にするためのギア１２を有する場合は、
そのギアへの駆動を与えるための伝達用ギア１６
の配置を、感温部材と加熱体の回転軸とを結ぶ直
線から側方に位置するように設けることが好まし
い。これによつて加熱体の移動が直線的に行える
ので、溶断を早めることができる。

上記実施例では、加熱体を感温部材に所定温度
（上記例では温調変動領域の最高温度200数十℃）
よりも高い高温下にある時に、熱変形する部材を
用いているが、本発明にはこの部材の代わりに熱
昇華性樹脂からなる部材を用いて高温下で昇華さ
せることで加熱体の移動を行うようにしても良
い。

上記実施例では、軸受と加熱体との間といつた
ように支持部と加熱体との間に熱的に形状変化お
よび又は体積変化する部材を設け、この形状およ
び又は体積変化を利用して加熱体を感温部材に近
づける機構を作動せしめているが、本発明には、
上記軸受自体を体積変化する熱可塑性樹脂や熱昇
華性樹脂等のような部材にしても良い。

上記形状および又は体積変化可能な材料の変化
するポイント（転移点や昇華温度）は、加熱体が
通常の所定温度よりも高い異常時といわれる危険
温度よりも低い高温状態にある温度に対応する温
度に設定することが好ましい。この対応する温度
とは、感温部材の位置によつて加熱体自体の温度
に対応した夫々異なる温度を示すからである。

上記感温部材としては、温度ヒユーズの他、同
様の動きをするサーミスタでも良く又、通電を遮
断するために用いられるスイツチング機構のバイ
メタルや形状記憶合金でも良い。又、上記加熱体
は加圧機構によつて上方へ移動するものである
が、自重により落下するようにしても良い。この
場合は感温部材が加熱体の下方又は側方に設ける
ことが良い。

上記実施例は、加熱定着装置を上げたが、ロー
ラを用いずに加熱板を用いた装置や、照明用光源
等の実質的に加熱をしてしまうような照明装置
や、フラツシユ定着或いは一般のコーテイングロ
ーラ等の加熱装置や種々のシート材や繊維の加熱
装置にも使用不可能である。

特に本発明の有効な定着装置の実施例をまとめる
と、 (1) 熱ローラ定着装置のヒートローラが断熱部材
を介して記録装置側板あるいは該定着装置側板
に取付けられる構成であつて、該断熱部材が熱
可塑性樹脂あるいは熱昇華性樹脂又は体積変化
性材料から成り、熱ローラ表面温度が通常使用
時の温度より高いある温度になつた時に、該断
熱部材が熱変形あるいは昇華することにより、
該ヒートローラに接している加圧ローラの加圧
方向に、該ヒートローラが移動する（移動距離
をｄ）ことを特徴とする定着装置、 (2) 上記(1)において、該ヒートローラに近接して
該加圧ローラと略反対側に配置された温度ヒユ
ーズを有し、該温度ヒユーズが断線するとヒー
トローラ内の熱源がOFFする構成の装置にお
いて、該温度ヒユーズと該ヒートローラ間の通
常使用時の距離をＤとした時、Ｄ＞ｄである定
着装置、 (3) (1)において、該ヒートローラに近接して該加
圧ローラと略反対側に配置された温度ヒユーズ
を有し、該温度ヒユーズが断線するとヒートロ
ーラ内の熱源がOFFする構成であり、該断熱
部材が熱変形あるいは熱昇華した際、該熱ロー
ラが該加圧ローラの加圧方向に移動することに
より、該温度ヒユーズと該熱ローラが接触する
定着装置、が好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
本発明の実施例の効果を説明するためのグラフ
図、第３図は本発明の他の実施例の説明図であ
る。 １は定着ローラ、２はヒータ、３，１１は断熱
ブツシユ、４は温度ヒユーズ、５は加圧ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱源により加熱される加熱部材と、この加
   熱部材と非接触に設けられ加熱部材の過昇温時に
   加熱源への通電を遮断する感温部材と、加熱部材
   を断熱支持する樹脂材と、を有する加熱装置にお
   いて、 上記加熱部材の過昇温時、上記感温部材の作動
   前に上記樹脂材が軟化することにより加熱部材と
   感温部材間の距離が減少することを特徴とする加
   熱装置。