(57)【要約】【課題】本発明は、定着ベルトが異常高温になるのを回避することができ、経済性、定着品質に優れ、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。【解決手段】本発明の定着装置と画像形成装置は、定着ローラとヒートローラ６３とに張架された無端状の定着ベルトと、定着ベルトが異常高温になると発熱体の電源を遮断するサーモスタット８２と、ヒートローラ６３の端部が挿入される穴６８ａを有するフレーム６６と、ヒートローラ６３を穴６８ａの中の所定位置に保持する軸受９１と、穴６８ａの内周側であって定着ローラが配置される側に形成される突起部９５と、を備え、突起部９５は、軸受９１がヒートローラ６３の熱によって軟化しヒートローラ６３が定着ベルトの張力により定着ローラ側に引っ張られたとき、ヒートローラ６３の外周面と当接してヒートローラ６３とサーモスタット８２との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする。【選択図】図４
2008304503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を有するヒートローラと、
加圧ローラに対向し、表層が弾性層でなる定着ローラと、
前記定着ローラと前記ヒートローラとに張架され、前記ヒートローラの熱によって加熱される無端状の定着ベルトと、
前記ヒートローラの近傍に配置され、前記張架された定着ベルトが異常高温になると前記発熱体の電源を遮断する過昇防止手段と、
前記ヒートローラの端部が挿入される穴を有するフレームと、
前記ヒートローラの外周に設けられ前記ヒートローラを前記フレーム内の穴の中の所定位置に保持する軸受と、
前記フレームの穴の内周側であって前記定着ローラが配置される側に形成される突起部と、を備え、
前記突起部は、前記軸受が前記ヒートローラの熱によって軟化した前記軸受が前記ヒートローラを保持できずに、前記ヒートローラが前記張架された定着ベルトの張力により定着ローラ側に引っ張られたとき、前記ヒートローラの外周面と当接して前記ヒートローラと前記過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記定着ベルトの前記ヒートローラと接する面と前記過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記突起部は前記フレームの内周側に所定の間隔をおいて少なくとも２つ形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記突起部の高さは、前記ヒートローラの直径と前記穴の直径との差に対応していることを特徴とする請求項１、２乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記突起部は前記軸受によって覆われていることを特徴とする請求項１、２、３乃至請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記フレームが支軸を中心に揺動可能であって、該フレームには前記定着ベルトに適度の張力を加えるための付勢部材が設けられたことを特徴とする請求項１、２、３、４乃至請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
感光体に静電潜像を形成して現像することができる画像形成部と、前記画像形成部によって現像されたトナー像を記録媒体に転写することができる転写部と、請求項１、２、３、４、５乃至請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、ベルト方式で定着を行う定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置としては、ヒータを内蔵したヒートローラと加圧ローラによって転写装置で記録媒体に転写されたトナーを定着するヒートローラ式の定着装置が一般的であった。複写機、プリンタ、複合機等の電子写真装置などにおいてこの方式の定着装置が多く採用されている。この定着装置は、内部にハロゲンヒータ等が設けられたヒートローラを備え、ハロゲンランプによってこのヒートローラを所定の温度にまで加熱し、加圧ローラの圧力を加えて熱と圧力とによって記録媒体に担持されたトナーを溶融させ定着させる。
【０００３】
しかし、ヒートローラ式の定着装置はニップ幅が狭く、短時間で定着が可能なモノクロ画像に対してはこれでも十分であったが、最近のフルカラーのカラー画像に対しては十分なニップ幅を提供できず定着不良を招く可能性があった。また、ヒートローラは芯金の外側を厚く熱伝導率の低いシリコンゴムで覆った形状であるため熱容量が大きく、ヒートローラ式ではウォーミングアップに時間を要し、クイックスタートすることができない。すなわち、定着に必要なエネルギーは大半がニップでトナーを溶融することに費やされるが、ヒートローラ式では加圧ローラの加圧力を大きくしたり、ヒートローラと加圧ローラの径を大きくしたりしたとしても、カラー画像を定着するために十分なニップ幅を確保するのに限界があった。
【０００４】
そこで、従来のヒートローラ式に代わってベルト式の定着装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。この（特許文献１）のベルト式の定着装置は、発熱体がヒートローラを加熱することにより、ヒートローラと定着ローラ間に張架された定着ベルトへ熱が伝達される。定着ベルトの表面温度は温度検知器と温度制御器により一定温度に制御される。この定着ベルトは、ヒートローラと接触している時にのみ熱の伝達を受ける構造となっており、定着ベルトを高温に加熱した後、トナー画像の転写された記録媒体を定着ベルトと加圧ローラとの圧接部へ通過させて定着を行う。
【０００５】
また、このほかに、ベルト式でも電磁誘導によって定着する定着装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この（特許文献２）のベルト式の定着装置は、支持ローラと定着ローラとに定着ベルトを回動可能に張架し、その定着ベルトを介して定着ローラに圧接する加圧ローラを設け、その加圧ローラと定着ベルトとの接触部にニップ部を形成する。そして、この定着ベルトは、電磁誘導加熱装置の電磁誘導により加熱される発熱層を備えており、その発熱層は少なくとも鉄、ステンレス、銀、白金、金等の金属を含む繊維状部材で網目状に形成するものである。なお、クイックスタートのために局所的にベルトを加熱しニップ幅を確保するという点では、（特許文献１，２）の何れのベルト方式でも変わりはない。
【０００６】
このようなベルト方式の定着装置は、発熱体が何らかの原因で暴走して異常高温になる現象が起こると、立ち上がり速度が速いことに加え、とくに反応速度の遅い温度ヒューズを用いたときには、定着ベルトの温度は短時間で極高温に至ってしまう。そこで、このような問題に対処するベルト定着装置及びこのベルト定着装置を有する画像形成装置が提案された（参考例として特許文献３参照）。
【０００７】
この（特許文献３）のベルト定着装置は、ヒートローラの中央部にサーミスタが設けられ、これからヒートローラの軸方向に１００ｍｍ離れた最小紙通紙領域外に過昇温防止手段としてのサーモスタットが設けられたものである。サーモスタットの確実な作動により、ヒートローラの端部の温度が限度以上に上昇するのを防止するものである。
【特許文献１】特開２００２−２１４９６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８９４０４号公報
【特許文献３】特開２００２−２９６９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したように、ヒートローラ式の定着装置はニップ幅が狭く、カラー画像に対しては十分なニップ幅を確保することができず、定着不良を招いたり、熱容量の大きさが大きいためクイックスタートさせたりすることができなかった。
【０００９】
この点、（特許文献１，２）のベルト方式の定着装置はニップ幅を大きくとることができ、カラー画像であっても定着不良を招くことが少なく、クイックスタートさせることができる。さらに、（特許文献３）のベルト方式の定着装置は、過昇温防止手段としてサーモスタットが設けられており、このサーモスタットの作動によって、発熱体が何らかの原因で暴走して異常高温になるのを防止する。
【００１０】
しかし、（特許文献３）の定着装置は、ヒートローラの中央部にサーミスタを設け、これからヒートローラの軸方向に１００ｍｍ離れた最小紙通紙領域外にサーモスタットを設けなければならない。これは無端のベルトの内部で定着ローラとヒートローラの間にサーミスタ、サーモスタットを配置しなければならず、これらを収容する空間確保のために更に補助ローラを設けることが避けられない。これは、製造コストの点でも、定着装置のコンパクト化を図る点でも、課題を残すものであった。
【００１１】
これを避けるため、サーモスタットを無端の定着ベルトの外周側にヒートローラと接近した状態（非接触）で設置すると、上述した問題点は解消できるが、温度暴走で異常高温になったとき軸受が変形（軟化）すると、ベルトの張力によってヒートローラが定着ローラ側に引き寄せられ、サーモスタットがヒートローラの表面から離れてしまい、感度が鈍って、温度暴走していることを短時間で検出できなくなる可能性があった。
【００１２】
そこで本発明は、このような問題を解決するために、定着ベルトが異常高温になるのを回避することができ、経済性、定着品質に優れ、コンパクトでフェイルセーフ構造の定着装置と、それを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の定着装置は、発熱体を有するヒートローラと、加圧ローラに対向し、表層が弾性層でなる定着ローラと、定着ローラとヒートローラとに張架され、ヒートローラの熱によって加熱される無端状の定着ベルトと、ヒートローラの近傍に配置され、張架された定着ベルトが異常高温になると発熱体の電源を遮断する過昇防止手段と、ヒートローラの端部が挿入される穴を有するフレームと、ヒートローラの外周に設けられヒートローラをフレーム内の穴の中の所定位置に保持する軸受と、フレームの穴の内周側であって定着ローラが配置される側に形成される突起部と、を備え、突起部は、軸受がヒートローラの熱によって軟化した軸受がヒートローラを保持できずに、ヒートローラが張架された定着ベルトの張力により定着ローラ側に引っ張られたとき、ヒートローラの外周面と当接してヒートローラと過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成して現像することができる画像形成部と、画像形成部によって現像されたトナー像を記録媒体に転写することができる転写部と、上記定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の定着装置及びこれを備えた画像形成装置によれば、定着ベルトを加熱するヒートローラが温度暴走したとしても確実に温度検知して異常高温になるのを回避することができ、経済性、定着品質に優れ、コンパクトで高い信頼性を有するフェイルセーフ構造にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の請求項１の発明は、発熱体を有するヒートローラと、加圧ローラに対向し、表層が弾性層でなる定着ローラと、定着ローラとヒートローラとに張架され、ヒートローラの熱によって加熱される無端状の定着ベルトと、ヒートローラの近傍に配置され、張架された定着ベルトが異常高温になると発熱体の電源を遮断する過昇防止手段と、ヒートローラの端部が挿入される穴を有するフレームと、ヒートローラの外周に設けられヒートローラをフレーム内の穴の中の所定位置に保持する軸受と、フレームの穴の内周側であって定着ローラが配置される側に形成される突起部と、を備え、突起部は、軸受がヒートローラの熱によって軟化した軸受がヒートローラを保持できずに、ヒートローラが張架された定着ベルトの張力により定着ローラ側に引っ張られたとき、ヒートローラの外周面と当接してヒートローラと過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする定着装置である。この構成によって、ヒートローラの熱によって軟化した軸受がヒートローラを保持できずにヒートローラが張架された定着ベルトの張力に引っ張られたときに、過熱されて溶けた軸受によってヒートローラが定着ベルトの収縮方向に移動したとき、その移動方向側に設けられた突起部がヒートローラの外周面と当接してその移動を阻止する。このため、ヒートローラの外周面と当接してヒートローラと過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することができ、何らかの原因によりヒートローラが高温となり軸受が軟化するような場合であっても、サーモスタットがヒートローラの温度に対して常に正常に動作することができ、経済性、定着品質に優れ、コンパクトで高い信頼性を有するフェイルセーフ構造の定着装置にすることができる。
【００１７】
本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明において、突起部は、定着ベルトのヒートローラと接する面と過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することを特徴とする定着装置である。この構成によって、過昇防止手段が常に適正な間隔をおいて定着ベルトの熱を受けることができるので、ヒートローラが高温となり軸受が軟化するような場合であっても、過昇防止手段が定着ベルトの温度に対して常に正常に動作することができる。
【００１８】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、突起部はフレームの内周側に所定の間隔をおいて少なくとも２つ形成されることを特徴とする定着装置である。この構成によって、軸受が軟化してヒートローラが動くような場合であっても、ヒートローラの外周面を２つ以上の突起部、即ち２ヶ所以上の位置でと受け止めるので、移動して動いてきたヒートローラを所定範囲内に確実に位置させることができる。
【００１９】
本発明の請求項４の発明は、請求項１、２乃至請求項３のいずれかの発明において、突起部の高さは、ヒートローラの直径と穴の直径との差に対応していることを特徴とする定着装置である。この構成によって、ヒートローラの外周側から穴の内周側までに対応する高さ、つまりヒートローラの外周面と穴の内周側との間に存在する径方向距離に対応する高さとしているので、軸受が軟化した場合であっても、突起部がヒートローラの外周面に当たることにより、ヒートローラがその空間内を移動することはないので、ヒートローラの位置を所定範囲内に固定することができる。
【００２０】
本発明の請求項５の発明は、請求項１、２、３乃至請求項４のいずれかの発明において、突起部は軸受によって覆われていることを特徴とする定着装置である。この構成によって、ヒートローラの温度が正常に保たれている間は、軸受が軟化せずに突起部を覆っているので、突起部の先端とヒートローラとが接触することがなくヒートローラに傷がつくことを防止するこができる。
【００２１】
本発明の請求項６の発明は、請求項１、２、３、４乃至請求項５のいずれかの発明において、フレームが支軸を中心に揺動可能であって、該フレームには定着ベルトに適度の張力を加えるための付勢部材が設けられたことを特徴とする定着装置である。この構成によって、揺動自在のフレームと付勢部材とで定着ベルトの張力を自動調整することができ、定着ローラに加える張力が一定で安定しているため、定着不良を起こすことがない。
【００２２】
本発明の請求項７の発明は、感光体に静電潜像を形成して現像することができる画像形成部と、画像形成部によって現像されたトナー像を記録媒体に転写することができる転写部と、請求項１、２、３、４、５乃至請求項６のいずれかの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。この構成によって、ヒートローラの熱によって軟化した軸受がヒートローラを保持できずにヒートローラが張架された定着ベルトの張力に引っ張られたときに、過熱されて溶けた軸受によってヒートローラが定着ベルトの収縮方向に移動したとき、その移動方向側に設けられた突起部がヒートローラの外周面と当接してその移動を阻止する。このため、ヒートローラの外周面と当接してヒートローラと過昇防止手段との間隔を所定範囲内に維持することができ、何らかの原因によりヒートローラが高温となり軸受が軟化するような場合であっても、サーモスタットがヒートローラの温度に対して常に正常に動作することができ、経済性、定着品質に優れ、コンパクトで高い信頼性を有するフェイルセーフ構造の画像形成装置にすることができる。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１における定着ベルト式の定着装置と、これを備えた複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置について説明する。本発明の定着装置と画像形成装置は、トナーを使って画像形成を行う電子写真プロセスで画像を形成し、定着ベルトを使って定着するものであればよい。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態１における画像形成装置の構成図、図２は本発明の実施の形態１における定着装置の構成図、図３は本発明の実施の形態１における定着装置のヒートローラを露出させたときの全体斜視図、図４は本発明の実施の形態１における定着装置を分解したときの全体斜視図、図５は本発明の実施の形態１における定着装置の定着ベルトの断面図、図６は本発明の実施の形態１における定着装置の異常温度時の構成図、図７は本発明の実施の形態１における定着装置を分解したときの詳細斜視図である。
【００２５】
また、図８は本発明の実施の形態１における定着装置の屈曲フレーム片の外観図、図９は本発明の実施の形態１における定着装置の軸受の全体斜視図、図１０は本発明の実施の形態１における画像形成装置の定着装置を組み立てたときの軸受の斜視図、図１１は本発明の実施の形態１における定着装置の細部を示す断面図、図１２は本発明の実施の形態１における定着装置の通常運転時の突起部とヒートローラの関係を示す説明図、図１３は本発明の実施の形態１における定着装置の温度暴走時の突起部とヒートローラの関係を示す説明図である。実施の形態１の画像形成装置は電子写真プロセスでカラー画像を形成する画像形成装置である。
【００２６】
先ず、図１に示す１はタンデム型のカラーの画像形成装置であり、用紙やＯＨＰ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）用シート等の搬送路Ａを送られる記録媒体にカラー画像を形成する。図１において、２はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂ）の各色ごとに感光体２１にそれぞれの静電潜像を形成させて、各色の現像ローラ２４から供給されたトナーでそれぞれトナー画像を形成し順に中間転写ベルト３１に一次転写する画像形成部である。そして、３は一次転写されてＹＭＣＢの順で積み重なったトナー画像を二次転写ローラ５１によって記録媒体に二次転写させるための中間転写ベルトユニット、４は画像形成部２に対して各感光体２１に静電潜像を形成させるためのＬＳＵ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、５は中間転写ベルト３１に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する二次転写部、６は記録媒体に転写されたトナー画像を定着させる実施の形態１の定着部である。そして、７は用紙やＯＨＰ等の記録媒体を収容する記録媒体カセット、８はカラー画像形成後の記録媒体を排出する排出部である。これらの詳細は後述する。
【００２７】
なお、ＬＳＵ４はスキャナ等で読取った画像信号、あるいはプリンタとして外部のコンピュータから出力された画像信号等によって変調されたレーザー光で各色の感光体２１のドラム上を走査し、ＹＭＣＢ各色の静電潜像を各感光体２１上にそれぞれ形成する。
【００２８】
さて、さらに図１の説明を続けると、９はカセット７から１枚ずつ記録媒体を取り出して搬送路Ａに送出することができるピックアップローラ、１０はレジストセンサ（図示しない）によって位置ずれを検出し搬送される記録媒体に抵抗を与えて先端位置を補正するレジストローラである。そして１１は、カラー画像を形成された後の記録媒体を排出部８に排出するための排出ローラ、１２は両面印刷などの場合に一面を印刷した後に手差しなどで記録媒体を反転させて再度レジストローラ１０の入口側に戻すための搬送ローラである。
【００２９】
続いて、画像形成部２の詳細について説明する。２１はＹＭＣＢ各色の感光体である。感光体２１は円筒形のドラムの外周に有機感光体（ＯＰＣ；Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の層が設けられており、この表面を上述したようにレーザー光で走査し、帯電器２３（後述する）によって帯電された感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。２２はＹＭＣＢ各色のトナーを収容したボトルである。ボトル２２の内部にはそれぞれトナーを攪拌するための攪拌パネルが設けられている。
【００３０】
そして、図１の２３は感光体２１を一様に帯電させるための帯電器であり、ＹＭＣＢの各色ごとに感光体２１に接近して設けられる。２４は各色のトナーを感光体２１表面に供給するＹＭＣＢの各色ごとに設けられた現像ローラ、２５は転写のためバイアス電圧が印加された一次転写ローラである。また、２６は感光体２１の周りに設けられたクリーニングブレードと回収ボトルからなるクリーニング部である。クリーニングブレードは一次転写が行われた後、感光体２１上に残った残留トナーを掻き取ってトナー回収ボトルにトナーを回収する。
【００３１】
ここで画像形成部２の動作の詳細な説明をすると、画像形成部２では帯電器２３が感光体２１上に電荷を一様に帯電させ、ＬＳＵ４からのレーザー光の走査によってこの一様に帯電している電荷のうちトナー画像形成に必要な電荷だけを残留させ、形成された静電潜像に現像ローラ２４から供給されたトナー（通常は負に帯電）を付着させる。また、一次転写ローラ２５にはそれぞれトナーと逆極性（通常は正）のバイアス電圧が印加されており、この電界の作用によって回転してきた感光体２１上のトナー画像は中間転写ベルト３１に一次転写される。バイアス電圧はＹＭＣＢの順でそれぞれ転写可能に電圧制御される。
【００３２】
そこで、この一次転写されたトナー画像を記録媒体に二次転写する中間転写ベルトユニット３について説明する。図１において、３１は中間転写ベルト、３２は駆動ローラ、３３は従動ローラ、３４はクリーニング部２６と同様の構成を有するベルトクリーニング部である。中間転写ベルトユニット３は、無端の中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１を張架する駆動ローラ３２と従動ローラ３３の２つのローラ、さらに中間転写ベルト３１を感光体２１との間で挟持するＹＭＣＢの４つの一次転写ローラ２５とから構成される。なお、駆動ローラ３２と従動ローラ３３のほかに、別途、中間転写ベルト３１の張力を調整するため張力調整ローラ（図示しない）を設けてもよい。
【００３３】
さて、ＹＭＣＢの順で４色あるいは４色以下のトナーが像を形成して層状になって付着した中間転写ベルト３１は駆動ローラ３２によって牽引、駆動され、従動ローラ３３と駆動ローラ３２の周りを周回される。この周回動作を行っている間に、画像形成部２によって形成されたトナー画像が二次転写部５において記録媒体に転写され、二次転写後、残留したトナーがベルトクリーニング部３４によって掻き取られ、除電され、再びこのプロセスの繰り返しで一次転写、二次転写が行われる。
【００３４】
次に、トナー画像を記録媒体に二次転写するための二次転写部５について説明する。図１に示す５１は二次転写部５を構成する二次転写ローラである。この二次転写には従動ローラ３３も関与する。レジストローラ１０によって先端位置の位置ずれを補正された記録媒体はこの二次転写ローラ５１と従動ローラ３３の間に送り込まれ、中間転写ベルト３１のトナー画像が二次転写される。なお、本発明の転写部は、中間転写ベルトユニット３と二次転写部５とから構成されるものである。
【００３５】
二次転写部５の二次転写ローラ５１は、ステンレス等の芯金の外周にシリコンゴム等の導電性弾性発泡体層が成形された構成を有している。そして、二次転写ローラ５１の芯金には、トナーとは逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト３１に帯電したトナーが記録媒体に転写される。トナー画像はＹＭＣＢの４色あるいは４色以下のトナーがそれぞれ順に付着した未定着の状態のものである。このためこのトナーを定着部６において溶融して定着させる。
【００３６】
そこで、本実施の形態１における定着ベルト式の定着部６について説明する。先ず定着部６の全体構成について説明する。図２は実施の形態１における定着装置の構成を示し、図３は定着装置のヒートローラを露出させたときの外観、図４は定着装置を分解したときの外観を示す。さらに図５は定着ベルトの断面、図６は定着装置の異常温度時の構成、図７は定着装置を分解したときの詳細な構成を示している。
【００３７】
図１〜図７において、６１は無端状の定着ベルトである。定着ベルト６１は図５に示すように基本的に次に説明する３層から構成される。６１ａは記録媒体上へのトナーの付着で形成されるトナーの凹凸に応じて柔軟にその形を変えながらトナー表面に密着し、しかもトナーに対して難着性の性質をもつ表層のフッ素樹脂等、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型層、６１ｂは離型層６１ａの内側に設けられ記録媒体上に形成されたトナーの凹凸変化を弾力で吸収するシリコンゴム等の弾性層、６１ｃは弾性層６１ｂを支持するポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる支持層である。なお、支持層６１ｃに熱硬化性樹脂が使われるのは、高温で使用される定着ベルト６１が弛緩しないように熱硬化による引張力を利用してテンション（張力）をかけるためである。
【００３８】
続いて、図１〜図７において、６２は定着ローラである。６２ａは定着ローラ６２のシリコンゴム等の弾性層、６２ｂは定着ローラ６２の芯金である。そして、６３は定着ローラ６２と共に定着ベルト６１を張架し、定着ベルト６１を周回運動させるヒートローラである。このヒートローラ６３は後述する駆動歯車９４の作用でスリップ防止が行われる。さらに、６２ｂは芯金、６３ｂは係止溝である。また、６４は定着ローラ６２と共に記録媒体を加圧する加圧ローラであって、６４ａはシリコンゴム等の弾性層、６４ｂは加圧ローラ６４の芯金である。なお、定着ローラ６２は図示しないギヤ列によって駆動される加圧ローラ６４の回動によって従動される。ヒートローラ６３は弾性層がないため、伝熱速度が速く、ウォーミングアップに要する時間を短縮できる。
【００３９】
そして、図１〜図７において、６５はヒートローラ６３内に設けられ、芯金６３ａを介して定着ベルト６１を加熱することができるハロゲンランプ等の発熱体である。また、６６は定着ベルト６１が周回されたヒートローラ６３を回転自在に支持するフレームであり、６７はフレーム６６を揺動自在に支持する支軸である。そして、６８はフレーム６６の屈曲フレーム片（図３，図４参照）であり、６８ａは屈曲フレーム片６８に設けられた軸受９１（後述）を支持する軸受穴（本発明の穴）であり、６８ｂは屈曲フレーム片６８に設けられ丸棒状の支軸６７を挿通してフレーム６６を揺動可能に支持する支軸孔である。なお、屈曲フレーム片６８はフレーム６６の一部を屈曲した構成だけでなく、フレーム６６に設けられて軸受９１を支持できる構成のものであれば足りる。
【００４０】
さらに、６９は定着ベルト６１に張力をかけるためのスプリング等の付勢部材である。定着ローラ６２とヒートローラ６３間に張架されている定着ベルト６１は、付勢部材６９の作用で定着ベルト６１を常時ベストテンションにすることができる。なお、ニップ幅はさらに図示しない別の付勢部材によって加圧される。
【００４１】
ところで、定着部６の定着温度を維持するために、定着ベルト６１の温度は１７０℃近傍、これを温度範囲でいえば１６０℃〜１７０℃程度に温度制御される。図２において、８１はこの温度制御のためのサーミスタであり、サーミスタ８１で検出された温度がフィードバックされ、定着ベルト６１の温度が１７０℃近傍に保たれる。サーミスタ８１は定着ベルト６１の内周側に接触した状態で設けられ、検出精度の高い温度をフィードバックする。
【００４２】
しかし、機械である以上、何らかの原因で制御の安定性が崩れ、温度暴走する可能性が無いとは言い切れない。そこで、サーミスタ８１とは別に定着ベルト６１が異常過熱するのを防止する過昇防止手段が設けられている。図２，３，４に示す８２は、定着ベルト６１の外周側のヒートローラ６３近接位置に（例えば０．７ｍｍ程度の間隔を置いて）非接触で設けられ、仮に温度暴走を起こした場合に、直ちに電源を遮断するサーモスタット（本発明の過昇防止手段）である。サーモスタット８２は電源の一次回路に設けられ、直接電源を遮断する。これに対しサーミスタ８１は二次回路に設けられる。なお、サーモスタット８２が定着ベルト６１の外周に非接触で設けられる理由は、仮に接触させて温度検知を行った場合、定着ベルト６１の外表面（離型層６１ａ、弾性層６１ｂ）に傷が発生し、この傷が基でスジが入るなどの定着不良を招くからである。
【００４３】
さて、以上説明した実施の形態１において、何らかの原因で温度暴走が発生し異常高温、例えば２５０℃を越えるようになったとき、図６に示すように軸受が変形を起こし、フレーム６６が付勢部材６９の力によって支軸６７周りに定着ローラ６２と反対側に回転する。このときヒートローラ６３は定着ベルト６１のテンションによって定着ローラ６２側に引っ張られているので、フレーム６６上に固定されたサーモスタット８２がヒートローラ６３の表面から離れ、間隙の拡大で異常温度の検出に遅れを生じ、制御動作の開始、応答に遅れが生じてしまう。
【００４４】
なお、これは軸受が樹脂製というだけのものに限らず、熱の作用でヒートローラ６３の中心位置に変位が生じる軸受なら同様の問題を有する。そこで、本実施の形態１の定着装置はこのような場合のフェイルセーフ構造を提供するものである。
【００４５】
このため実施の形態１の定着装置には、ヒートローラ６３の変位を所定の範囲内に抑えるためのストッパが設けられている。図３，図４において、９１はＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリアミドイミド等の樹脂からなる軸受、９１ａは軸受フレーム内挿部である。なお、軸受９１は軸受穴６８ａ内に挿通可能な軸受フレーム内挿部９１ａを備えた形状に一体成形される。従って、定着装置の重量は軽く、経済性に優れ、製造も容易である。さらに９２は、定着ベルト６１が軸受９１の一方端側へずれて、斜めに片寄るのを防止する寄り止めフランジである。この寄り止めフランジ９２を設けることによって、定着ベルト６１がスキューし破損するのを防止する。
【００４６】
そして、９３はヒートローラ６３が軸方向に移動するのを防止する止め輪、９４はヒートローラ６３を軸受９１内で回動させてスリップを防止するための駆動歯車である。駆動歯車９４は、図示しない駆動モータの回転がギヤ列によって複数の出力先に複数の経路で伝達されて回転するものであり、ヒートローラ６３もこの出力先の中の１つであって、前記モータの回転により回動される。ヒートローラ６３はフレーム６６の２つの屈曲フレーム片６８にそれぞれ固定された軸受９１によって支持され、駆動歯車９４と反対側の端部が止め輪９３で係止溝６３ｂに係止され、抜け止めが行われる。２つの軸受９１はそれぞれの軸受フレーム内挿部９１ａが各屈曲フレーム片６８の軸受穴６８ａに挿入され、軸受９１の内側に配置された寄り止めフランジ９２が定着ベルト６１の長手方向に一定位置を保ち、ずれないように係止される。
【００４７】
また、図４，図７〜図１３において、９５は各屈曲フレーム片６８の軸受穴６８ａに穴の内側に設けられ、ヒートローラ６３のストッパとして機能する突起部である。従って、突起部９５は軸受穴６８ａの内周で定着ローラ６２が配置された側に設けられる。そして、ヒートローラ６３が熱で変形し、その中心が定着ローラ６２側に変位するのを防止する。なお、突起部９５は少なくとも２箇所以上設けるのがよく、できればこれを２箇所とし、一方を主たるストッパとして機能させ、他方をヒートローラ６３の安定のための従たるストッパとして機能させるのがよい。仮に２つの突起部９５をヒートローラ６３に対して主従をつけず、対等なストッパとして機能させると、ヒートローラ６３の外周が突起部９５の間隙に入り込み、どうしても変位量が大きくなってしまう。しかし、突起部９５に対してこのようなストッパとしての役割の違いを与えると、一方が早めにストッパとして機能し、ヒートローラ６３の過熱をより確実に且つ迅速に検出することができる。
【００４８】
なお、こうした主従のストッパ機能を付与するには、ベルトテンション側（牽引側）の突起部９５をヒートローラ６３と定着ローラ６２を結ぶ線上に近づければ（距離を変えれば）よい。すなわち、主たるストッパはこの線の近くに配置し、従のストッパはこれから離して置けばよい。言い換えれば、通常運転時のヒートローラ６３と定着ローラ６２を結ぶ線と各突起部９５との角度に差を設け、ベルトテンション側となる主のストッパに対しては小さい角度、従のストッパに対しては大きな角度を与えればよい。しかし、対等に配置した場合も制御目的以外の安定性という観点では優れた性質をもつ。
【００４９】
また、９６は軸受フレーム内挿部９１ａに形成された切欠き部であり、それぞれ突起部９５を受け入れることができる。突起部９５の高さは同軸に形成されたヒートローラ６３と軸受穴６８ａの直径の差に対応し、いわば軸受フレーム内挿部９１ａの肉厚に相当する。しかし、この肉厚と比較して突起部９５の高さの方が微小幅分小さく、通常運転時にヒートローラ６３が突起部９５と接触しないように図１１に示すような小さな逃げΔが設けられている。図８は突起部９５の外観を示し、図９は軸受９１の切欠き部９６の外観を示す。そして、この突起部９５を切欠き部９６に挿入した状態を図１０に示す。また、図１１は図２の詳細な断面を示し、図１２は通常運転時の突起部９５とヒートローラ６３の関係、図１３は温度暴走時の突起部９５とヒートローラ６３の関係を示している。
【００５０】
さて、図１２，図１３に基づいて突起部９５の機能の説明を行うと、図１２に示すように温度暴走のないときには、軸受９１と突起部９５の間には逃げΔが存在し、ヒートローラ６３が突起部９５と接触することはない。しかし、図１３に示すように、温度暴走が起こる（例えば２００℃をかなり超過する）と樹脂製の軸受９１が変形（軟化）し、フレーム６６が付勢部材６９の力によってフレーム６６が支軸６７周りに定着ローラ６２と反対側に回転して、ヒートローラ６３は定着ベルト６１のテンションによって定着ローラ６２側に引っ張られているので、相対的にフレーム６６上に固定されたサーモスタット８２からヒートローラ６３が遠ざかる方向に引き寄せられるが、実施の形態１の定着装置では軸受９１が変形して、これとほとんど同時に上記逃げΔが消滅し、突起部９５がストッパとして機能する。これによりサーモスタット８２がヒートローラ６３上の定着ベルト６１の表面から離れ、異常温度の検出に遅れを生じたり、制御動作の開始、応答に遅れがでたりするようなことはない。実施の形態１の定着装置はサーモスタット８２を設けた定着装置の更なるフェイルセーフ構造となるものである。
【００５１】
このように実施の形態１の定着装置と画像形成装置によれば、定着ベルトを加熱するヒートローラが温度暴走したとしても確実に温度検知して異常高温になるのを回避することができ、ヒートローラの軸受に樹脂を使うため経済性に優れ、軽く、成形が容易であり、定着ベルト方式であるためニップ幅を大きくすることができる。また、定着部のサイズは十分小さくでき、コンパクトな定着装置、画像形成装置にすることができる。
【００５２】
また、揺動自在のフレームと付勢部材を使うことによって定着ベルトのテンションを自動調整することができ、定着ローラに加えるテンションが一定であるため、また、回動可能なフレームであっても、付勢部材と寄り止めフランジを設けているために定着ベルトがスキューすることがなく、部品破損を起こすことがない。
【００５３】
そして、これらの構成により、過昇防止手段を備えたフェイルセーフ構造の定着装置と画像形成装置の信頼性を高めることができ、更に高い信頼性を有するフェイルセーフ構造の定着装置と画像形成装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、トナーを使った電子写真プロセスで画像を形成する画像形成装置とその定着装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における定着装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態１における定着装置のヒートローラを露出させたときの全体斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における定着装置を分解したときの全体斜視図
【図５】本発明の実施の形態１における定着装置の定着ベルトの断面図
【図６】本発明の実施の形態１における定着装置の異常温度時の構成図
【図７】本発明の実施の形態１における定着装置を分解したときの詳細斜視図
【図８】本発明の実施の形態１における定着装置の屈曲フレーム片の外観図
【図９】本発明の実施の形態１における定着装置の軸受の全体斜視図
【図１０】本発明の実施の形態１における画像形成装置の定着装置を組み立てたときの軸受の斜視図
【図１１】本発明の実施の形態１における定着装置の細部を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態１における定着装置の通常運転時の突起部とヒートローラの関係を示す説明図
【図１３】本発明の実施の形態１における定着装置の温度暴走時の突起部とヒートローラの関係を示す説明図
【符号の説明】
【００５６】
１    画像形成装置
２    画像形成部
３    中間転写ベルトユニット
４    ＬＳＵ
５    二次転写部
６    定着部
７    記録媒体カセット
８    排出部
９    ピックアップローラ
１０    レジストローラ
１１    排出ローラ
１２    搬送ローラ
２１    感光体
２２    ボトル
２３    帯電器
２４    現像ローラ
２５    一次転写ローラ
２６    クリーニング部
３１    中間転写ベルト
３２    駆動ローラ
３３    従動ローラ
３４    ベルトクリーニング部
５１    二次転写ローラ
６１    定着ベルト
６１ａ    離型層
６１ｂ    弾性層
６１ｃ    支持層
６２    定着ローラ
６２ａ    弾性層
６２ｂ    芯金
６３    ヒートローラ
６３ａ    芯金
６３ｂ    係止溝
６４    加圧ローラ
６４ａ    弾性層
６４ｂ    芯金
６５    発熱体
６６    フレーム
６７    支軸
６８    屈曲フレーム片
６８ａ    軸受穴
６８ｂ    支軸孔
６９    付勢部材
８１    サーミスタ
８２    サーモスタット
９１    軸受
９１ａ    軸受フレーム内挿部
９２    寄り止めフランジ
９３    止め輪
９４    駆動歯車
９５    突起部
９６    切欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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