(57)【要約】【課題】定着器が急激に温度上昇する時は、比較的高い温度で作動し、定着器が緩慢に温度上昇する時は、比較的低い温度で作動するサーモスタットおよび電子写真装置の定着装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１のバイメタルと第２のバイメタルとの間に低熱伝導率の物質を挟む構造をし、前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルは温度変化に応じて、同一方向に曲がるように配置されることを特徴とすることによって、温度の異常検出による誤作動を防止することができる。【選択図】　　　　図１
2004077345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のバイメタルと、
低熱伝導率の物質と、
第２のバイメタルとを有し、
前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルとの間に前記低熱伝導率の物質を挟み、前記第１のバイメタルと前記第２のバイメタルは温度変化に応じて、同一方向に曲がるように配置されることを特徴とするサーモスタット。
【請求項２】
請求項１記載のサーモスタットと、
加熱と加圧によりトナーを転写紙上に定着する手段と、
前記定着手段を加熱する手段とを有することを特徴とする電子写真装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度の過上昇を防止するサーモスタットおよび電子写真装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における複写機などの電子写真装置では、トナーを紙に定着させるために、定着ヒータによる発熱を利用した熱定着器を有しており、スキャナランプの場合と同じように、例えばＣＰＵの暴走で定着ヒータが発熱し続け、熱定着器の温度が異常に上昇し、発熱し続けることによる発煙や発火などの重大な問題が起こるが、電源に直列につながれているサーモスタットが作動して給電を停止できる。
【０００３】
また、複写機等の電子写真装置では電源を入れると、すぐに複写を可能にするために定着器に最大電力を投入し、急速に暖める。そして、記録紙にトナーを定着させるための目標温度に達するように、連続して最大電力を投入すると、目標温度に達した後に電源を切っても温度が上がり続ける、いわゆるオーバーシュートが発生する。通常、熱定着器は目標温度に近づいてくると、徐々に電力を少なくするような商用電源の位相制御により電力制御され、通常は目標温度が管理されているため、サーモスタットが作動するような温度まで上昇することはあり得ない。
【０００４】
そして、上記のような従来のサーモスタットは、単純に熱定着器の温度の上昇を管理し、作動温度に達すれば、電源を制御するという性質であった。
【０００５】
また、本発明に類似する技術分野では、バイメタル・サーモスタットやサーマル・リード・スイッチ等を用いて、気温が感熱スイッチのオン温度以下でもオン／オフを繰り返すとともに、ある温度以下まで下がるとオン状態を維持し、さらにオン／オフ時間および周期を変化させ、しかも高精度でオン／オフ作動することを特徴とする温度スイッチがある（例えば、特許文献１参照）。また、シーズヒータを用いた家庭用電熱器具において、該家庭用電熱器具のコントローラ部が、スローアクション型バイメタルを用いた感熱部およびスイッチ機構部からなるサーモスタットと、スナップアクション型バイメタルを用いたサーモスタットとの両方を有する家庭用電熱器具の過熱防止装置がある（例えば、特許文献２参照）。また、温度管理の対象となる物体に接触および近接して配置される受熱部と、該受熱部に対向して配置されるバイメタルとの間にシリコーングリース等の高熱電動物質を充填することを特徴とするサーモスタットもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実開平６−１５１１１号公報（１−３頁、図１）
【特許文献２】
実登３０２３０４７号公報（１−２頁、図３）
【特許文献３】
特開平９−１１４３１７号公報（１−２頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、昨今の省エネ要望により、複写機等の電子写真装置では省エネモードが使用され、電源投入時に省エネモードからの復帰時間を短縮するために、定着器になるべく長い時間最大電力を与える傾向がある一方で、省エネのため、定着目標温度はなるべく低い設定に抑える傾向もある。よって、目標温度の設定は非常に難しく、周囲温度の変化も要因となるためにオーバーシュートが発生し、上述の従来サーモスタットは誤作動する場合があった。そして、オーバーシュートによりサーモスタットが作動すると、電源が切れて異常終了することになってしまう。このような定着器関連の異常によるサーモスタット交換等の復帰作業はサービスマンしか行えず、ユーザにとっては不可能であり、大変危険である。
【０００８】
また、上述の従来例１から３の装置においても、いずれも従来型のサーモスタットを有し、該サーモスタットにより管理・検知される物質の上昇温度が、許容範囲を越えた時に給電の制御を行うが、急激な温度上昇でも、緩慢な温度上昇でも、温度上昇の仕方にかかわらず作動温度に達すれば、単純に給電の制御を行うため、異常ではない温度上昇時にも誤作動する可能性がある。
【０００９】
以上のことから、定着器の温度上昇が電源投入時のように急激な場合と、電源投入後の緩慢な場合とによって、作動温度が変化することによって誤作動を防ぐサーモスタットが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電源投入により最大電力を与えられる時のような定着器が急激に温度上昇する時は、比較的高い温度で作動でき、省エネにより定着目標温度が低い設定の時のような定着器が緩慢に温度上昇する時は、比較的低い温度で作動できるサーモスタットを提供することによって、電源投入時の熱定着器の温度異常検出誤動作を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載のサーモスタットは、第１のバイメタルと第２のバイメタルの間に低熱伝導率の物質を挟みこむ構造部分を有し、第１のバイメタルと第２のバイメタルは、温度変化に対して同一方向に曲がることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２記載のサーモスタットは、請求項１記載のサーモスタットと、加熱と加圧によりトナーを転写紙上に定着する手段と、該定着手段を加熱する手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１から図９は、本発明のサーモスタットおよび電子写真装置の定着装置にかかる実施例について示している。
【００１４】
図３は、電子写真装置の定着装置におけるサーモスタットの位置を示している。図４は、電子写真装置の定着装置の内部構成を示しており、サーモスタット１は、取付ブラケット５により、定着器である定着ローラ２に近接して保持されており、定着ローラ２の温度を管理する。そして、定着ローラ２の温度が何らかの原因により上昇し過ぎると、異常を検知し、定着ヒータ２の電源を遮断する。定着ヒータ２は、定着装置の熱源であり、定着ローラ３を加熱する。定着ローラ３と加圧ローラ４の間を転写紙が通過し、トナーを熱定着する。また、定着ローラ３に接して、塗布ローラ６と定着クリーニングローラ７が配置されている。
【００１５】
図５は、本発明のサーモスタット１の内部構成を示した断面図である。サーモスタット１は、キャップ８、アルミのなかぶた９、バイメタル１０、ガイドピン１１、バネ１２、可動接点１３、固定接点金具１４、ベース１５、端子１６、リベット１７から構成されている。図２の定着ローラ３の温度上昇によりバイメタル１０が下方向に曲がると、ガイドピン１１を押し下げることで、可動接点１３と固定接点金具１４とを切り離し、電源回路を遮断することができる。
【００１６】
次に、上述のサーモスタット１におけるバイメタル１０の構成部分について、図１および図２を使って説明する。図２（ａ）は、従来から知られているバイメタルであり、熱膨張率の異なった２枚の金属を張り合わせた構造をしている。そして、温度が上昇すると、２枚の金属の熱膨張率が異なるために、一方向へ曲がる性質を持っている。例えば、図２（ａ）のバイメタルにおいて、金属Ａ１８よりも金属Ｂ１９の熱膨張率が大きい場合、温度上昇時には、金属Ｂ１９の方が金属Ａ１８よりも大きく変形するため、図２（ｂ）に示すように、全体として下方向に曲がる結果となる。
【００１７】
次に、図１を参照にしながら、本発明のサーモスタットに使用されるバイメタル１０の構造部分について説明する。図１（ａ）は、図２で説明したバイメタル２０と、同一のバイメタル２２の間に低熱伝導率物質２１を挟みこむ構造をしている。なお、バイメタル２０とバイメタル２２は、曲がる方向が同じになるように、同一方向に配置する。
【００１８】
図１（ｂ）は、図５に示したサーモスタット１のバイメタル１０の部分を構造的に抜き出したものであり、図１（ａ）で説明したものと同一のものである。このバイメタル１０の構造部分は、バイメタル１０の上側と下側における空気の流通および熱の伝導を遮断するバイメタル保持部材２３によって保持されている。
【００１９】
次に、上述の図１（ｂ）に示すバイメタル１０の構造部分の、急激に温度が上昇する場合とゆっくり温度が上昇する場合とにおける異なった動作について説明する。
【００２０】
例えば、複写機等の電源投入時において、定着ローラ３の温度が急激に上昇した場合、バイメタル２０は下方向へ曲がろうとする力（図１（ｂ）の上の矢印）が発生するが、低熱伝導物質２１で遮断されているバイメタル２２は、温度が上がらず曲がる力が発生しないばかりか、逆にバイメタル２０の曲がろうとする力を妨げるような反発力（図１（ｂ）の下の矢印）を発生する。結果として、図１（ｂ）に示されるように、バイメタル２０とバイメタル２２のそれぞれ逆方向の力が、互いに反発しあい、バイメタル１０が十分に曲がらないため、定着ヒータ２の電源は遮断されない。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ゆっくり温度が上昇した場合は、バイメタル２０は下方向へ曲がる力を発生する。低熱伝導物質２１は、熱伝導率は低いが、長い時間の間にはバイメタル２２に熱を伝え、結果としてバイメタル２０とバイメタル２２は同じ温度になる。その場合には、図１（ｃ）に示されるように、バイメタル２０の下方向へ曲がろうとする力（図１（ｃ）の上の矢印）に、バイメタル２２の下方向へ曲がろうとする力（図１（ｃ）の下の矢印）が加わり、バイメタル１０は全体として下方向に曲がるため、図５のガイドピン１１を押し下げ、定着ヒータ２の電源を遮断する。
【００２２】
次に、図６を参照にして電源投入後の定着ローラ３の温度変化について説明する。電源投入後、定着ローラ３が目標温度に近づくに従って、位相制御によって投入電力を小さくしていく従来の制御では、図６の点線のように次第に傾きが緩やかになってくる。そのため定着ローラ３が目標温度に達するまでの時間はｔ２のようになる。
【００２３】
一方、従来において、省エネモードからの立ち上がり時間を短くしようという要求により、目標温度に達した後のオーバーシュートを気にせず、最大電力を定着ローラ３に投入すると、目標温度に達するまでの時間はｔ１となり、上述のｔ２より短くなるが、目標温度に達して定着ヒータ２への給電を停止した後にもかかわらず、図６の実線のように温度が急上昇し、保護用のサーモスタット作動温度のＴＨ１に達してしまい、図中Ａにおいてサーモスタットが作動し、電源を遮断してしまう。
【００２４】
ここで、本発明によるサーモスタット１を使用した場合、電源投入後の急激な温度上昇では，サーモスタット１の作動温度は、従来のＴＨ１ではなく、ＴＨ１より高いＴＨ２となるので、ＴＨ１に達した図中Ａにおいても作動しない。そのため、多少オーバーシュートするような電力投入でも、従来のようにサーモスタットが誤作動して電源を遮断することがない。
【００２５】
また、図６において、定着ローラ３が安定状態に入った後の温度は、位相制御により目標温度付近で上がったり下がったりしている。そして、目標温度付近からゆっくりと温度上昇する場合には、すでにサーモスタット１自体が十分暖まっているので、ＴＨ２より低い図中ＢにおけるＴＨ１で作動し、サーモスタット１が作動する本来の温度であるＴＨ１で電源が切れるため、安全に回路を遮断することができる。
【００２６】
以上のように、本発明のサーモスタットを定着ローラの温度異常検出に使用することによって、複写機の電源投入時に定着温度が急上昇する場合には、サーモスタットの作動温度を通常の作動温度より高めにして感度を鈍くし、電源立ち上げ時の立ち上げ時間をより短くすることができる。また、複写機の電源投入後に定着温度がゆっくり上昇する場合には、サーモスタットの作動温度は通常の作動温度にもどるので、安全に電源を遮断することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明のサーモスタットによれば、第１のバイメタルと第２のバイメタルの間に低熱伝導率の物質を挟みこむ構造をしているので、急激な温度上昇時と緩慢な温度上昇におけるサーモスタットの動作を変化させることができ、また第１のバイメタルと第２のバイメタルは、温度変化時の屈曲方向を同じにすることを特徴としているので、緩慢な温度変化の場合に対し、急激な温度変化の場合の方が動作温度を高くすることができる。よって、サーモスタットの誤作動を防止し、電源立ち上げ時間をより短くすることができる。
【００２８】
また、請求項２記載のサーモスタットによれば、請求項１記載の緩慢な温度変化の場合に対して、急激な温度変化の場合の方が動作温度を高くすることができるサーモスタットを使用することを特徴としているので、電源立ち上げ時の最大電力投入による急激な温度上昇で発生したオーバーシュートによるサーモスタットの誤作動を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーモスタットにかかるバイメタル構造部分および動作を示す図である。
【図２】一般的なバイメタルの構造および動作を示す図である。
【図３】本発明のサーモスタットを電子写真装置の定着装置に適用した実施例を示す図である。
【図４】図３に示される電子写真装置の定着装置の内部構成を示す図である。
【図５】本発明のサーモスタットの内部構成を示す断面図である。
【図６】本発明の電子写真装置の定着装置における定着ローラの温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１　サーモスタット
２　定着ヒータ
３　定着ローラ
４　加圧ローラ
５　取付ブラケット
６　塗布ローラ
７　定着クリーニングローラ
８　キャップ
９　アルミのなかぶた
１０　バイメタル
１１　ガイドピン
１２　バネ
１３　可動接点
１４　固定接点金具
１５　ベース
１６　端子
１７　リベット
１８　金属Ａ
１９　金属Ｂ
２０　図２（ａ）のバイメタル
２１　低熱伝導率物質
２２　図２（ａ）のバイメタル
２３　バイメタル保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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