JPS58158672A - 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、特に過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（
二よって加熱された発熱体例えば定着ローラの表面温度
を該定着ローラに描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
を略一定に保つように制御している。

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、」二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、その定着ローラ周面から離れた位置に
設けられている。これでは、大電流をＯＦＦするような
温度ヒユーズを用いた場合、それ自体の熱定量も大きく
、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。

例えば定格温度が１１４℃のマイクロテンプ社製４００
０Ａ型温度ヒユーズを、表面温度が１８０℃になる咳で
加熱される定着ローラから４瓢離れた位置、即ち雰囲気
温度が１５０℃まで上昇する位置に配置すると、定着ロ
ーラの表面温度が１８０℃に上昇するまでに雰囲気温度
が１３０℃近くまでに上昇して温度ヒユーズが溶断して
しまうことになる。そこで、このような溶断を防止する
ためには、通常の使用状態では上昇することのない温度
、即ち通常使用状態よりも１０〜・２０℃程度高い定格
温度の温度ヒユーズを選択使用しなければならない。

一方、定着ローラが例えば毎秒１０℃というような急激
な温度上昇を示すときは、３０秒後にはその温度は３０
０℃となって定着ローラは損傷することになる。これを
防止するためには定着ローラの加熱開始から２０〜２０
数秒以内で温度ヒユーズを溶断しなければならない。と
ころが、上記の如く、通常使用状態よりも１０〜２０℃
程度高い定格温度の温度ヒユーズを使用すると、上記の
２０〜２０数秒以内に溶断せず定着ローラの過昇温を防
止することができない不都合が生じる。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、定着ローラの表
面温度が所定温度以上になってから、一定時間後に、温
度ヒユーズをその定格温度よりも２０℃〜３０℃程度低
い雰囲気温度で飽和する定着ローラから離れだ位置へ移
動させることを特長とする。これにより、温度ヒュ＝−
ズ自体が冷えている温度立ち上り時の異常は定着ローラ
に近接した温度勾配の大きな場所で温度検知動作を行な
い、定着ローラ周囲の雰囲気温度が上シ温度ヒユーズ自
体も雰囲気温度と平衡なと゛きは、定着ローラよシも離
れた温度勾配の小さい場所で温度検知動作を行ない、温
度ヒユーズの熱容量を考慮した非常に熱応答性のよい時
間的な遅れを最小限にする過熱防止装置を備えた加熱装
置を提供することを目的とする。また、発熱源の置かれ
た雰囲気によらず、あるいは、完全に室温まで冷えてい
ないローラの場合にも常に一定した温度上昇を行なう状
態になってから、一定時間後に温度ヒユーズの移動を行
なわせるので発熱源の置かれた雰囲気による熱応答性の
違いをも最小限にすることを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１，２図は本発明の第１実施例を示すもので、第１図
は本例を適用した複写機の加熱定着ローラの縦断面図、
第２図はその横断面図である。

図において、１は発熱体としての定着ローラでアルミニ
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）が同転自在に保持されてい
る。そしてこのローラ１の内部には、はぼその全幅にわ
たってハロゲンヒータ４が設けられている。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Ａｔ２０３などのセラミ
ックスあるいはガラス人りエポキシ等の高絶縁性耐熱材
料よりなる温度ヒユーズホルダーで、軸６によって上記
枠体７の取付板７ａに揺動自在に取付けられている。８
．９はホルダー５の揺動位置決めピン、１０はホルダー
５に保持された熱応答性部材としての温度ヒユーズ、１
１は電磁ソレノイド−プランジャ装置、１２は不図示の
部材に支持されて定着ローラに当接し該定着ローラの表
面温度を検知する温度検知手段、１３はこの温度検知ｆ
Ｒからの検知信号を受けて作動し所定時間経過後にタイ
マ信号を出力するタイマ、１４はタイマ１３からのタイ
マ信号を受けて上記電磁ソレノイド−プランジャ装置１
１を制御する制御回路である。上記温度ヒユーズ１０は
第３図に示すようにリード線１５を介してヒータ４と電
源１６との間に直列に接続されている。

第１実施例は上記の構成からなるもので、以下、第３図
について定着ローラ１の温度制御について説明する。ま
ず冗着ローラ１は、電極３に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１２の検知温度に応
じて、温調回路１７からの信号によりスイッチ１８がＯ
Ｎ・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１７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。

一方、ヒータ４によって定着ローラ１が加熱され、この
定着ローラ１の表面温度が上昇して予じめ決められた所
定温度Ｔ（５０℃＜Ｔ＜定着ローラ設定温度ＴＲ）にな
って温度検知器１２から温度検知信号が出力されると、
この信号を受けてタイマ１３は作動を開始し所定時間後
にタイマ信号を制御回路１４に供給する。このため、制
御回路１４は電磁ソレノイド−プランジャ装置１１を制
御して、温度ヒユーズ１０を定着ローラ１から離れた鎖
線位置に移し、定着ロー２１から温度ヒユーズ１０の位
置１での距離γを同γ′とし、γ〈γ′とする。これに
より、距離γでの雰囲気温度がＣであるとき、距離γ′
でｔｒｉ史に低い雰囲気温度りの環境の中に温度スイッ
チ１０が保持されることになる。なお、マイクロコンピ
ュータを備えだ複写機の場合は、このマイクロコンピュ
ータ内のクロック信号をカウントして計時することもで
きる。

そして万一、温度ヒユーズ１０が定着ローラ１から離隔
される前に定着ローラ１が規定温度以上の熱を発するよ
うな状態となった場合、ヒユーズ１０は定着ローラ１の
表面から定格温度以上の熱を受けて溶断する。ヒユーズ
１０が熱により溶断すれば、ヒユーズ１０はヒータ４と
電源１６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ｉ停止される。この際本実施例
では、特にヒユーズ１０は、ヒータ４からの熱を空気よ
り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に設けられているため、ヒータ４の
過昇発熱に迅速に応答して溶断することができ、速やか
に異常状態を解消することができる。

本実施例においては、電源投入時、まず温度検知手段で
あるサーミスタの抵抗値が、あらかじめ決められた温度
に相当する抵抗値より、高いか低いかを判断し、ある決
められた温度よシ低い場合非電源投入時定着ローラから
一番離れた位置にある温度スイッチを予め決められた位
置（第２図実線示位１Ｉｔ）、に移動し、それからヒー
タ４に電源１６が接続されるようになっている。

このとき、温度ヒユーズ１ｏが定着ローラに近い位置に
ないと通電しないメカニカルスイッチを設けておいた方
がよい。本出願人による実験では、定格温度９６℃＋　
１．６７℃のマイクロテンプ社製４０００Ａ型温度フェ
ーズを使用して、これを定着ローラ表面温度が５０℃以
下であるとき、定着ローラ表面から３ｍの位置Ｐに固定
し、電源が投入されて定着ローラの表面温度が１００℃
になった時点（第５図■）より約３０秒後第５図ｔｙ・
に温度ヒユーズ１０を定着ローラ１から１０＋ｍｎ離れ
た位置Ｓへ移動させるようにしたものである。

このようにすると、安全度が増すばかりか温度あるいは
時間のみにより定着ローラ１と温度ヒユーズ１０の位置
を変化させるよりも、温度ヒユーズを高温にさらしてお
く時間を短かくできるため、よシ低い定格温度の温度ヒ
ユーズを選択でき、従って、異状温度上昇時７よシ早く
温度ヒユーズを溶断させて電力の供給を停止することが
できるようになる。又、外部雰囲気温度によるウェイト
・アップ時間の違いは、その主因がローラ表面温度の上
昇初期の温度上昇率が異なるためであシ、ある温度以上
では温度上昇率が一定に近いため、本発明のごとくある
温度から、時間をカウントした方が外部環境による差に
左右されず、温度ヒユーズ１０が溶断する際の温度のば
らつきを小さくすることができる。

即ち、異状昇温時より早く電源をＯＦＦさせるために、
ぎりぎり低い定格温度の温度ヒユーズを選択できるから
である。

又、これによシ、定着ローラが通常、使用温度にあると
き異状昇温か生じた際も、定格温度が低いだけ、早く溶
断させることができる。正常な温調制御が行なわれ２０
０℃で定常状態となる場合の定着ローラ１の加熱が開始
されてからの位置Ｐと位置Ｓの雰囲気温度の変化は第４
図に示す通りであり、第５図は定着ローラが異状昇温す
る場合のそれぞれの位置での温度ヒユーズが溶断するま
での時間と定着ローラ表面温度の関係を表わしている。

第４，５図より明らかなように、定着ローラから離れた
Ｐ点の位置では、該定着ローラの加熱が開始されてから
６０秒後の温度は３５〜４０℃程度、２００秒後の温度
は７０℃程であるが、１時間以上経過すれば１００℃以
上となり、前記の定格温度９６℃＋１．６７℃の温度ヒ
ユーズは溶断する。従って、定着ローラから更に離れた
Ｓ点即ち通常使用状態では溶断しない位置に温度ヒユー
ズを配置しなければならないが、この場合は温度ヒ（１
１） ユーズの熱応答性がわるく溶断しにくくなる。このため
、温調制御が行なわれない異常時には第５図に示すよう
に、定着ローラは６０秒後には６００℃、８０秒後には
８００℃と昇温しても温度ヒユーズは溶断しない。従っ
て、温度ヒユーズを通常使用状態で溶断しない位置に配
置したときは過昇温防止に役立たない。しかし、上記の
ことから温度ヒユーズの位置を変化させることによシ、
過昇温防止が可能なことも同時に理解できる。第５図に
おいて、Ｒはアルミニウム製定着ローラの溶けて変形し
だす温度であり、Ｚは定格温度１５０℃＋　１．６７℃
の温度ヒユーズ１０が定着ローラ１から３ｍｍの位置で
溶断する点である。

第４図より通常使用時溶断しないものを用いるには、よ
Ｉ起程度の温度ヒユーズ１０が必要であるとすると、こ
の温度ヒユーズを３叫の位置に設けて過熱防止をはかろ
うとすれば、ウェイ；ドアツブ時に定着ローラ１が溶損
してしまうまでヒータ４　　　゛には畦源１６が接続さ
れつづけることとなり大変危険であった。

（１２） 第５図Ｙは、定格温度９６℃＋１．６７℃の温度ヒユー
ズが定着ローラから３＋ｍｎの位置で、温度上昇が速い
とき、２５℃の室温において溶断する温度であシ、通常
一般に温調が１８０℃〜２００℃でなされている定着ロ
ーラであるとき、その雰囲気温度の上昇の様子は第４図
に示しであるように、約６分根度しないと溶断する温度
には到らず第５図に示すように異状昇温時、温調がなさ
れず、ヒータに電力が供給され続けると約６０秒で溶断
されることがわかった。第５図Ｙ”は室温が５℃のとき
、温度ヒユーズが溶断する温度であり１０〜１５秒遅れ
ていることがわかる。

ところが定着ローラが１００℃になってから約３０秒後
に温度ヒユーズを該定着ローラから遠ざける方向に移動
させたときの該温度ヒユーズが溶断する温度（ｙ　ｕｔ
　）は雰囲気温度によらずほぼ一定であり、時間のみに
よって温度ヒユーズの移動を制御する場合、機械の置か
れた雰囲気温度によ＃）２５℃と５℃では溶断するまで
の時間がｔＹ〜昏〃まで変化するのに対し外部雰囲気が
低い場合１０秒〜１５秒早くヒータ４への電力の供給を
ＯＦＦすることができた。

又、電磁ソレノイド−グラ／ジャ装置１１を作動させ、
温度ヒユーズ１０を定着ローラ１の表面より３＋ｎｍの
位置Ｐから１０冊離れた位置Ｓへ移動させると、通常の
安定した動作を定着装置が行なっているときは、温度ヒ
ユーズ１０を溶断することなく使用できた。更に、定着
ローラ１が１８０〜２００℃に保たれているときに、ヒ
ータ４へ電力が供給されっばなしになったときは、温度
ヒユーズ１０及び雰囲気温度が一定した８０℃〜９０℃
からの昇温なので、大事に到る前に温度ヒユーズが溶断
し、過熱防止装置として作動することが確認された。

以上の如く、本発明は定着ローラの表面温度が所定温度
以上になってから所定時間後に温度ヒユーズを該定着ロ
ーラより遠ざけるようにしたから。

機械の置かれた雰囲気温度によらずに定格温度の低い温
度ヒユーズを用いて、異常昇温時には該温度ヒユーズの
溶断により確実に定着ローラの過昇温全防止することが
できると共に通常の温調時は上記温度ヒユーズの溶断を
防止することができる効果がある。

なお、温度ヒユーズは前述のマイクロテンプ社製のよう
な温度ヒユーズのみでなく、バイメタルを使用した温度
スイッチ、磁性体を使用した温度スイッチ等種々のもの
が利用できることは勿論である。

第６図は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％　１９は加圧ローラで、定着ローラ１との
間に未定着画像２ｏを有するシートＰ’５挾持搬送する
。そして、未定着画像２ｏをヒータ４からの熱でシート
Ｐ上に加熱定着する。なおローラ１９は、芯金１９ａの
局面にゴム等の弾性部材１９ｂが被覆されたものである
。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２２・ギア２３・２４で伝達されて回転し、加圧ロ
ーラ１９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１９に伝達さ
れても良い。なお図において、枠体あるい（１５） は側板・軸受は等は省略した。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の加熱定着ローラの縦断面図、第２図は
温度ヒユーズを設置した定着ローラの横断面図、第３図
はブロック図、第４図、嘉５図は実験結果を示したグラ
フ図、嬉６図は定着装置の斜視図である。 １は定着ローラ、３は電極、４はヒータ、５は温度ヒユ
ーズホルダ、８．９ｄ位置決めストッパ、１０は温度ピ
ューズ、１１は電磁ンレノイドープラ／ジーＩｆ機構、
１２は温度検知器、１３はタイマ、１４は制御回路。 特許出願人　　キャノン株式会社 （１６） 特開昭５８−１５８６７２　（６） ギ 、１　　必ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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
   加熱源の電路に挿入されたスイッチを断接して上記発熱
   体の加熱温度な略一定に制御する温調回路と、を備えた
   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；二直列に挿入された該発熱源からの熱によって変化
   する熱応答性部材と、上記発熱体の表面温度が所定温度
   以上になったことを検知した上記温度検知手段からの検
   知信号を受けて作動を開始し所定時間後にタイマ信号を
   出力するタイマと、このタイマ信号を受けて上記熱応答
   性部材を上記発熱体より遠ざける熱応答性部材駆動手段
   とを設けたことを特徴とする加熱装置。