(57)【要約】【課題】加熱された定着ローラに、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、異常発生時にも、定着ローラが熱損傷を受けるほど、高温度になることを防止する。【解決手段】定着ローラ２を、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱させるように構成すると共に、その励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部材９に接触させてサーモスタット１０を設け、発熱部材９の温度が過度に上昇したとき、サーモスタット１０によって励磁部材６への通電を遮断する。【選択図】　図１
2004045467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材を加熱するための励磁部材と、前記定着部材の温度を検知し、その検知結果に基づいて前記励磁部材への通電を制御して該定着部材を所定の温度に制御するための温度制御手段と、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部材と、該発熱部材に接触状態で配置されていると共に、前記定着部材に対して非接触状態で配置され、前記定着部材の温度が過度に上昇して異常温度となり、これに伴って前記発熱部材の温度が上昇することにより、前記励磁部材への通電を遮断するサーモスタットとを具備する定着装置。
【請求項２】
前記励磁部材によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部が誘導発熱するように構成され、該加熱部と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部材と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材を有し、該加熱部材によって前記定着部材を加熱するように構成され、該加熱部材と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部材と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記発熱部材が、前記サーモスタットを支持する支持部材を兼ねている請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱部材とサーモスタットを、前記励磁部材を挟んで、前記定着部材が設けられた側と反対側に設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着部材が対向した励磁部材の面と同じ側の励磁部材の面に前記発熱部材とサーモスタットが対向して位置している請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材を加熱するための励磁部材と、前記定着部材の温度を検知し、その検知結果に基づいて前記励磁部材への通電を制御して該定着部材を所定の温度に制御するための温度制御手段と、前記定着部材の温度が過度に上昇して異常温度となったとき、前記励磁部材への通電を遮断するサーモスタットを具備し、該サーモスタットのケースの少なくとも一部が、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部として構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記励磁部材によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部が誘導発熱するように構成され、該加熱部と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されている請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材を有し、該加熱部材によって前記定着部材を加熱するように構成され、該加熱部材と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されている請求項７に記載の定着装置。
【請求項１０】
記録媒体にトナー像を形成する作像手段と、請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置とを具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置と、該定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される画像形成装置に上記形式の定着装置を採用することは従来より周知である。定着部材は、その定着部材の温度を検知する温度検知素子を含む温度制御手段によって所定の温度となるように制御される。また、この温度制御手段が故障したような場合には、定着部材の温度が異常に上昇し、定着部材が熱によって損傷する恐れがあるので、温度制御手段とは別にサーモスタットを設け、定着部材の温度が異常温度となったとき、サーモスタットによって、定着部材への加熱動作を停止させている。このサーモスタットは定着部材に傷をつけないようにするため、定着部材に対して非接触状態で配置されている。
【０００３】
ところで、定着装置の立ち上げ時に、定着部材が予め決められた温度に上昇するまでの立ち上がり時間として、従来、１分以上の長い時間が必要であったため、定着装置の立ち上げに際して定着部材が異常温度となったときも、定着部材に対して非接触のサーモスタットによってその異常を検知して定着部材に対する加熱動作を停止させ、定着部材が熱損傷を受けるほど高温となることを阻止することができた。ところが、最近は、立ち上がり時間を数秒から数１０秒という短い時間に短縮できる定着装置が望まれるようになった。このような定着装置において、定着部材に対して非接触のサーモスタットを用い、そのサーモスタットの周囲の雰囲気温度を検知して定着部材の温度が異常な高温度となったことを検出するように構成すると、定着装置の立ち上げ時に異常が発生した場合、サーモスタットが定着部材の加熱動作を停止させるように作動するまでの応答時間が長くなり、この応答遅れによって定着部材の温度が過度に上昇し、熱によって定着部材が損傷する恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の欠点を回避できる定着装置と、該定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材を加熱するための励磁部材と、前記定着部材の温度を検知し、その検知結果に基づいて前記励磁部材への通電を制御して該定着部材を所定の温度に制御するための温度制御手段と、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部材と、該発熱部材に接触状態で配置されていると共に、前記定着部材に対して非接触状態で配置され、前記定着部材の温度が過度に上昇して異常温度となり、これに伴って前記発熱部材の温度が上昇することにより、前記励磁部材への通電を遮断するサーモスタットとを具備する定着装置を提案する（請求項１）。
【０００６】
その際、前記励磁部材によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部が誘導発熱するように構成され、該加熱部と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部材と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されていると有利である（請求項２）。
【０００７】
また、上記請求項１に記載の定着装置において、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材を有し、該加熱部材によって前記定着部材を加熱するように構成され、該加熱部材と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部材と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されていると有利である（請求項３）。
【０００８】
さらに、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置において、前記発熱部材が、前記サーモスタットを支持する支持部材を兼ねていると有利である（請求項４）。
【０００９】
また、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置において、前記発熱部材とサーモスタットを、前記励磁部材を挟んで、前記定着部材が設けられた側と反対側に設けると有利である（請求項５）。
【００１０】
さらに、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材が対向した励磁部材の面と同じ側の励磁部材の面に前記発熱部材とサーモスタットが対向して位置していると有利である（請求項６）。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材を加熱するための励磁部材と、前記定着部材の温度を検知し、その検知結果に基づいて前記励磁部材への通電を制御して該定着部材を所定の温度に制御するための温度制御手段と、前記定着部材の温度が過度に上昇して異常温度となったとき、前記励磁部材への通電を遮断するサーモスタットを具備し、該サーモスタットのケースの少なくとも一部が、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部として構成されていることを特徴とする定着装置を提案する（請求項７）。
【００１２】
その際、前記励磁部材によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部が誘導発熱するように構成され、該加熱部と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されていると有利である（請求項８）。
【００１３】
また、上記請求項７に記載の定着装置において、前記励磁部材によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材を有し、該加熱部材によって前記定着部材を加熱するように構成され、該加熱部材と前記励磁部材との間の距離と、前記発熱部と励磁部材との間の距離がほぼ等しく設定されていると有利である（請求項９）。
【００１４】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、記録媒体にトナー像を形成する作像手段と、請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置とを具備する画像形成装置を提案する（請求項１０）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図１は、図示していない画像形成装置の筐体内に配置された定着装置の一例を示す部分断面図であり、ここに示した定着装置１は、定着ローラ２として構成された定着部材と、加圧ローラ３として構成された加圧部材とを有し、これらのローラ２，３はそれぞれ矢印方向に回転駆動される。定着ローラ２は、剛体より成る円筒状の芯部材４と、その芯部材４のまわりに固定された弾性体層５とから構成されている。画像形成装置の筐体内には、例えば紙又は樹脂シートなどから成る記録媒体Ｐ上にトナー像を形成する作像手段（図示せず）が設けられ、この作像手段によりトナー像Ｔが形成された記録媒体Ｐは、矢印Ａで示すように、回転する定着ローラ２と加圧ローラ３との間を通過し、このときトナー像Ｔが定着ローラ２の周面に接触し、該トナー像に熱と圧力が加えられることにより、そのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。このように、定着装置１は、加熱された定着部材に、記録媒体に担持されたトナー像を接触させることにより、該トナー像を記録媒体に定着するように構成されている。
【００１６】
また、定着ローラ２の周面に対向して、該定着ローラより成る定着部材を加熱するための励磁部材６が設けられている。この励磁部材６には、励磁回路７により高周波（例えば３０ＫＨｚ）の電流が印加され、これによって励磁部材６の周囲に磁束が発生する。図１に示した例では定着ローラ２の芯部材４が交番磁束の作用による渦電流でジュール熱を発生する材質から成る。このため、励磁部材６によって発生する磁束により芯部材４が誘導発熱し、これにより定着ローラ２の弾性体層５も加熱される。このように芯部材４は、定着ローラを加熱する加熱部としての用をなす。励磁部材によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部（図示した例では芯部材４）が誘導発熱するように構成されているのである。
【００１７】
一方、図１に示した定着装置１においては、サーミスタより成る温度検知素子８が定着ローラ２の周面に接触し、これによって定着ローラ２の周面の温度が検知され、その検知結果に基づいて励磁部材６への通電のオン，オフが制御され、定着ローラ２の温度が所定の温度となるように制御される。これにより定着ローラ２がトナー像の定着に適した温度範囲に保たれ、トナー像を確実に定着することができる。定着装置は、定着部材の温度を検知し、その検知結果に基づいて励磁部材への通電を制御して定着部材を所定の温度に制御するための温度制御手段を有しているのである。かかる制御手段の温度検知素子８として、サーミスタのほかに熱電対などを用いることもできるが、サーモスタット以外の素子が使用される。定着部材の温度検知素子としてサーモスタットを用いた場合、オン／オフのヒスティシスがあり、定着部材の温度は大きなリップルを生じる不具合があり、当該素子としてサーモスタットを用いることは不適当である。サーモスタット以外の素子、例えばサーミスタを用いることにより、温度リップルの小さい温度制御を行うことができる。
【００１８】
定着ローラ２の温度は上述のように制御されるが、その際、温度制御手段の要素、例えばその温度検知素子８が故障すると、定着ローラ２の温度が異常に上昇して当該定着ローラ２が熱で損傷するおそれがある。そこで、本例の定着装置１には、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部材９と、この発熱部材９に接触した状態で配置されていると共に、定着ローラ２より成る定着部材の温度が過度に上昇してその定着部材が異常温度となり、これに伴って発熱部材９の温度が上昇することにより、励磁部材６への通電を遮断するサーモスタット１０が設けられている。発熱部材９は交番磁束の作用による渦電流でジュール熱を発生する材質から成る。また、図示した例では、発熱部材９は励磁部材６に対して非接触状態で配置され、さらにサーモスタット１０と発熱部材９は共に定着ローラ２に対して非接触状態で配置されている。このため、サーモスタット１０と発熱部材９によって定着ローラ２の周面に傷が付けられる不具合を阻止できる。
【００１９】
図２は、サーモスタット１０の断面図であり、ここに例示したサーモスタット１０は、温度の変化により変形するバイメタル１１と、その変形に伴って軸線方向に作動するピン１２と、そのピン１２に固定された可動接点１３と、固定接点１４とを有し、これらの要素はケース１５に収容されている。ケース１５はケース本体１６と、カバー１７とから成る。
【００２０】
発熱部材９は、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱し、これによってサーモスタット１０のバイメタル１１が熱せられる。一方、定着ローラ２の芯部材４より成る加熱部も同様に誘導発熱し、定着ローラ２が加熱されるのであるが、その温度が異常なほど高温となっていないときは、発熱部材９の温度上昇も過度となることはない。発熱部材９の熱はサーモスタット１０に伝えられるが、このとき両接点１３，１４は互いに接触し続け、これによって励磁部材６への通電が許容される。これに対し、温度制御手段が故障するなどして定着ローラ２の温度が過度に上昇して異常温度となり、発熱部材９の温度も高温度に上昇し、その熱がサーモスタット１０に直に伝えられると、バイメタル１１が大きく変形して、両接点１３，１４が離れ、励磁部材６への通電がオフされる。サーモスタット１０が作動して、励磁部材６への通電が遮断されるのである。これにより、定着ローラ２が熱損傷を起こすほど高温度となることを阻止できる。
【００２１】
上述のように、定着ローラ２から離間して配置されたサーモスタット１０が、そのまわりの雰囲気温度の上昇により作動して励磁部材への通電を遮断するのではなく、発熱部材９を誘導発熱させ、その発熱部材９に接触したサーモスタット１０を加熱するように構成し、定着ローラ２が過熱状態となると共に、発熱部材９が過熱状態となったとき、その発熱部材９によって加熱されたサーモスタット１０を作動させて励磁部材６への通電を遮断するのである。このため、定着装置１の立ち上がり時に、温度制御手段の異常が発生しても、サーモスタット１０がこれを即座に検知して励磁部材６への通電をオフすることができ、定着ローラ２が熱による損傷を受ける不具合を阻止できる。本例の定着装置においては、定着ローラ２が薄肉に形成され、その熱容量が小さいため、異常時の定着ローラ２の昇温速度が速くなるが、上述のサーモスタット１０を用いることにより異常に対する応答が速くなるので、定着ローラ２の温度が熱損傷を起こすほど上昇することを防止できる。
【００２２】
その際、定着ローラ２の芯部材４より成る加熱部と励磁部材６との間の距離が、発熱部材９と励磁部材６との間の距離にほぼ等しく設定されていると、定着ローラ２とサーモスタット１０の昇温速度をほぼ同じにすることができるので、上述した作用をより確実なものにすることができる。
【００２３】
図３は本例の定着装置１と従来の定着装置の立ち上がり時の温度変化の一例を示す説明図であり、実線Ｘと破線Ｘ１は、本例と従来の定着装置における定着ローラ２の正常時と異常時の温度変化をそれぞれ示し、実線Ｙと破線Ｙ１は、本例の定着装置における正常時と異常時のサーモスタット１０の温度変化を示す。また、一点鎖線Ｚは従来の定着装置のサーモスタットの正常時の温度変化を示し、二点鎖線Ｚ１は、従来の定着装置のサーモスタットの異常時の温度変化を示している。また、Ｗは本例のサーモスタット１０が作動して励磁部材６への通電を遮断するときの温度を示し、Ｗ１は従来の定着装置のサーモスタットが作動して定着ローラへの加熱動作を停止するときの温度を示している。この図から判るように、本例の定着装置においては、定着ローラとサーモスタットの昇温速度がほぼ等しくなり、異常発生時でも、定着ローラ２をサーモスタット１０の作動温度Ｗとほぼ同じ温度に収めることができ、定着ローラの熱損傷を防止できる。これに対し、雰囲気温度を検知して作動する従来のサーモスタットは、定着ローラの昇温に比べて応答速度が遅く、これが温度Ｗ１で作動したときの定着ローラの温度が過度に上昇して、定着ローラが熱損傷を受けるおそれがある。
【００２４】
図４は、定着部材が無端状の定着ベルト２Ａより成り、この定着ベルト２Ａは、当該定着ベルト２Ａを介して加圧ローラ３に圧接した支持ローラ１９と加熱ローラ２０に巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される。この加熱ローラ２０は、交番磁束の作用により渦電流でジュール熱を発生する材質より成り、その加熱ローラ２０の熱によって定着ベルト２Ａが加熱される。加熱ローラ２０は、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材の一例を構成しているのである。
【００２５】
このように、図４に示した定着装置１は、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材を有し、その加熱部材によって定着部材を加熱するように構成されている。そして、定着ベルト２Ａより成る定着部材に対し、図１に示した定着装置の場合と同様に、発熱部材９、サーモスタット１０、温度検知素子８を有する温度制御手段が設けられており、これらの構成は図１に示した定着装置と変わりはない。加熱ローラ２０より成る加熱部材と励磁部材６との間の距離と、発熱部材９と励磁部材６との間の距離がほぼ等しく設定されている点も、図１に示した定着装置と同様である。これにより、図１に示した定着装置と同様な作用効果を奏することができる。定着ベルト２Ａは熱容量が小さく、異常発生時の昇温速度が速いが、この場合もサーモスタット１０を用いることにより、その定着ベルト２Ａの温度が熱損傷を起こすほど上昇することを防止できる。
【００２６】
また、図１及び図４に示した定着装置においては、発熱部材９が、サーモスタット１０を固定支持する支持部材を兼ねており、これによって定着装置１の部品点数を減少させることができる。
【００２７】
さらに、図１及び図４に示した例においては、発熱部材９とサーモスタット１０が、励磁部材６を挟んで、定着ローラ２又は定着ベルト２Ａより成る定着部材が設けられた側と反対側に設けられている。磁束が励磁部材６の両側に発生することを利用し、その各側に定着部材と、サーモスタット１０及び発熱部材９をそれぞれ設けたのである。この構成により、励磁部材６の長さを、記録媒体の搬送方向に直交する方向における定着部材の幅よりも大きくしなくともよく、励磁部材６を小型化できる利点が得られる。
【００２８】
これに対し、図５及び図６に示した例においては、定着ローラ２又は定着ベルト２Ａより成る定着部材が対向した励磁部材６の面と同じ側の励磁部材６の面に発熱部材９とサーモスタット１０が対向して位置している。この構成によると、励磁部材６の長さを定着部材の幅よりも長くする必要があるが、発熱部材９が定着部材と同じ側に位置しているので、その発熱部材９と定着部材の昇温速度が同じとなるように構成することがより一層容易となる。
【００２９】
以上説明した定着装置においては、磁束により誘導発熱する独立した発熱部材を用いたが、図２に示したサーモスタット１０のケース１５の少なくとも一部、たとえばそのカバー１７を、交番磁束の作用により渦電流でジュール熱を発生する材質とし、その熱でバイメタル１１を加熱するように構成することもできる。定着ローラ２又は定着ベルト２Ａとして構成される定着部材の温度が過度に上昇して異常温度となったとき、励磁部材６への通電を遮断するサーモスタット１０のケース１５の少なくとも一部を、励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する発熱部として構成するのである。この構成によると、発熱部材９からサーモスタット１０への熱伝導のロスがなくなり、より応答速度を速くすることができる。
【００３０】
また、この構成を採用した場合も、励磁部材６によって発生する磁束により、定着部材自体の加熱部（図の例では芯部材４）が誘導発熱するように構成されている場合、その加熱部と励磁部材６との間の距離と、サーモスタット１０のケース１５の少なくとも一部より成る発熱部と励磁部材６との間の距離をほぼ等しく設定することが好ましい。また励磁部材６によって発生する磁束により誘導発熱する加熱部材（図の例では加熱ローラ２０）を有し、その加熱部材によって定着部材を加熱するように構成されている場合、該加熱部材と励磁部材６との間の距離と、サーモスタット１０のケース１５の少なくとも一部より成る発熱部と励磁部材６との間の距離をほぼ等しく設定することが好ましい。
【００３１】
以上説明した定着装置と、記録媒体にトナー像を形成する作像手段とを有する画像形成装置としては、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその少なくとも２つの機能を備えた複合機などが挙げられる。
【発明の効果】
本発明によれば、定着装置の立ち上がり時間が短い場合にも、異常発生時に、定着部材が熱による損傷を受けるほど、当該定着部材の温度が上昇することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着装置の一例を示す部分断面図である。
【図２】サーモスタットの一例を示す断面図である。
【図３】定着部材とサーモスタットの温度変化の一例を示す図である。
【図４】定着装置の他の例を示す部分断面図である。
【図５】定着装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図６】定着装置のさらに別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１　定着装置
６　励磁部材
９　発熱部材
１０　サーモスタット
１５　ケース
Ｐ　記録媒体
Ｔ　トナー像
【図１】
2004045467.tif 000003
【図２】
2004045467.tif 000004
【図３】
2004045467.tif 000005
【図４】
2004045467.tif 000006
【図５】
2004045467.tif 000007
【図６】
2004045467.tif 000008