(57)【要約】【課題】  被検知対象である可動体の表面の温度上昇が急激であっても、温度変化に対するレスポンスが十分に速く、可動体自体の熱損傷を防止することができる温度過昇防止素子、並びに、これを用いた温度過昇防止装置および温度制御素子を提供する。【解決手段】  一対の電極１４ａ，１４ｂ間を、所定温度で溶融する可溶合金からなるヒューズエレメント１２によって電気的に橋絡してなり、前記所定温度以上となったときにヒューズエレメント１２が溶融し、一対の電極１４ａ，１４ｂ間の電気的接続を遮断する温度ヒューズ２と、端部ないしその周辺に、一対の電極１４ａ，１４ｂがリード４ａ，４ｂを介してそれぞれ電気的に接続され、かつ両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように配された長尺状の一対の板状弾性体６ａ，６ｂと、からなることを特徴とする可動体表面の温度過昇防止素子、並びに、これを用いた温度過昇防止装置および温度制御素子である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間を、所定温度で溶融する可溶合金からなるヒューズエレメントによって電気的に橋絡してなり、前記所定温度以上の温度となったときに前記ヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続を遮断する温度ヒューズと、
端部ないしその周辺に、前記一対の電極がリードを介してそれぞれ電気的に接続され、かつ両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように配された長尺状の一対の板状弾性体と、
からなることを特徴とする可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項２】
前記温度ヒューズが、前記一対の電極が絶縁性基板表面に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項３】
前記絶縁性基板における前記一対の電極が設けられた面の裏面が、接触面として、被検知対象である可動体の表面に、前記一対の板状弾性体のたわみ反力を利用して圧接されることを特徴とする請求項２に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項４】
被検知対象である前記可動体が加熱回転体であり、該加熱回転体の内周面または外周面に、前記絶縁性基板における前記接触面が圧接されることを特徴とする請求項３に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項５】
前記絶縁性基板における前記接触面に、薄膜フィルムが被覆されてなることを特徴とする請求項２に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項６】
前記薄膜フィルムが、フッ素樹脂フィルムまたはポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項５に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項７】
前記絶縁性基板における前記接触面の、前記加熱回転体の回転方向両端と、前記加熱回転体の中心点とを結ぶ２つの直線が成す角が、１０゜以下であることを特徴とする請求項４に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項８】
前記温度ヒューズが、絶縁性筒状体の周内に前記ヒューズエレメントが挿通され、該ヒューズエレメントが電気的に橋絡する前記一対の電極が前記絶縁性筒状体の両端に配され、かつリードと一体化しており、前記絶縁性筒状体の両端が前記リードと共に絶縁封止材で封止され、前記リードが対になって前記絶縁性筒状体の両端から外方にそれぞれ突出してなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項９】
前記絶縁性筒状体の外周面が、被検知対象である可動体表面に、前記一対の板状弾性体のたわみ反力を利用して圧接されることを特徴とする請求項８に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１０】
被検知対象である前記可動体が加熱回転体であり、該加熱回転体の内周面または外周面に、前記絶縁性筒状体の外周面が圧接されることを特徴とする請求項９に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１１】
前記絶縁性筒状体の外周面に、薄膜フィルムが被覆されてなることを特徴とする請求項８に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１２】
前記薄膜フィルムが、フッ素樹脂フィルムまたはポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項１１に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１３】
前記絶縁性筒状体の外周の、前記加熱回転体の回転方向両端と、前記加熱回転体の中心点とを結ぶ２つの直線が成す角が、１０゜以下であることを特徴とする請求項１０に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１４】
前記一対の板状弾性体が、金属製バネ板であることを特徴とする請求項１に記載の可動体表面の温度過昇防止素子。
【請求項１５】
可動体表面の加熱装置における電源回路に設けられる温度過昇防止装置であって、
請求項１に記載の温度過昇防止素子を含み、該温度過昇防止素子における温度ヒューズの一部が前記可動体表面に圧接するように配され、
前記可動体表面が所定温度以上の温度となったときに前記温度過昇防止素子におけるヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続が遮断されることで、前記電源回路を断線し得るように配線されてなることを特徴とする可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項１６】
前記温度過昇防止素子が配線される電気回路が、前記加熱装置における電源回路とは異なる電源系統からなる独立した断線制御回路を構成することを特徴とする請求項１５に記載の可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項１７】
前記温度過昇防止素子におけるヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続が遮断されたとき、前記断線制御回路に含まれるリレー素子が起動して、前記電源回路を断線するように配線されてなることを特徴とする請求項１６に記載の可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項１８】
前記電源回路に流れる電流に比して、前記断線制御回路に流れる電流が小さいことを特徴とする請求項１６に記載の可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項１９】
前記電源回路に流れる電力に比して、前記断線制御回路に流れる電力が小さいことを特徴とする請求項１６に記載の可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項２０】
前記断線制御回路において、前記温度過昇防止素子と直列に補正用の抵抗器が接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の可動体表面の温度過昇防止装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の温度過昇防止素子と、両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように配された長尺状の一対の板状弾性体、およびその一端の端部近傍を電気的に橋絡する温度センサーからなる温度検出素子と、これら両素子を保持する保持部材と、からなり、
前記温度過昇防止素子における一対の板状弾性体と、前記温度検出素子における一対の板状弾性体とが平行で、両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように、かつ、
前記温度過昇防止素子における温度センサーおよび前記温度検出素子における温度ヒューズが、前記保持部材から略等距離に位置するように、
前記温度過昇防止素子における一対の板状弾性体の温度ヒューズと接続していない側の端部、および、前記温度検出素子における一対の板状弾性体の温度センサーと接続していない側の端部が、前記保持部材に固定して、両素子が一体構成されていることを特徴とする可動体表面の温度制御素子。
【請求項２２】
前記温度過昇防止素子における前記温度検出素子側の板状弾性体と、前記温度検出素子における前記温度過昇防止素子側の板状弾性体とが、１つの板状弾性体を共用して構成されることを特徴とする請求項２１に記載の可動体表面の温度制御素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置により表面が温度制御されつつ加熱される可動体に対して、その表面温度が異常に過加熱されるのを防止するべく用いられる温度過昇防止素子および温度過昇防止装置、並びに、かかる温度過昇防止とともに、前記温度制御をするための温度検出素子としての機能をも兼ね備えた温度制御素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば電子機器、電熱器、熱交換器（例えば、給湯暖房器等）などにおいて、温度制御のために所定箇所の温度を温度センサーで検出するように構成された物がある。これらは、その検出温度が目的の温度を超えたときに、それ以上の通電や燃焼を停止する温度制御装置が設けられている。しかしこのような温度制御装置においても、内蔵される制御回路の回路部品の故障や断線などにより、異常動作する危険性も有るため、異常過熱を避けるべき箇所には、予め温度過昇防止用の保護装置（温度過昇防止装置）が前記温度制御装置とは別に設置されている。該保護装置を設置することで、これが作動した際に加熱装置の電源回路が断線されるようにして、重大な事故に繋がらないように安全対策が講じられている。
【０００３】
かかる保護装置には、バイメタルスイッチのような可復帰型のものと、特定温度で溶融する絶縁性化学物質よりなる感温ペレットや可溶合金を用いた非復帰型の温度ヒューズとがある。後者の温度ヒューズのうち、可溶合金を用いたものは、一般に構造が簡単で安価である。
図１７は、可溶合金を用いた温度ヒューズ（以下、「可溶合金型温度ヒューズ」と称する場合がある。）の一例を示す平面図であり、図１８は、そのＫ−Ｋ断面図である。ただし、図１７においては、一部の部材を切り開いた状態で示しており、切り開かなければ存在していた部位、あるいは隠れた場所に存在している部位は、点線、破線または鎖線を用いて示している。
【０００４】
図１７および図１８において、１１０はアルミナ等のセラミックよりなる矩形状の絶縁性基板で、その両端部にＡｇペースト、ＡｇＰｄペースト，ＡｇＰｔペースト等のＡｇ系導電ペーストを塗布焼成してなる一対の電極１０４ａ，１０４ｂが形成されている。一対の電極１０４ａ，１０４ｂ間には、周囲温度に応答して溶融する可溶合金製のヒューズエレメント１０２が、溶接等により両電極に跨った状態で、これら電極と一体に接続されている。このヒューズエレメント１０２の表面は、フラックス１０６で被覆されており、このフラックス１０６全体を覆うようにアルミナセラミックや樹脂等の成形体からなる絶縁キャップ１０８が被せられ、その周囲が封止樹脂等により固着封止されている。一対の電極１０４ａ，１０４ｂに、必要に応じてリードをはんだ付け等により接続固着させて、温度ヒューズとして供される。
【０００５】
また、図１９は、いわゆるアキシャル型（円筒型）の可溶合金型温度ヒューズの一例を示す縦方向断面図である。本例の可溶合金型温度ヒューズは、先ず、先端部および断面が円形の一対のリード１１４ａ，１１４ｂが、電極の機能を有する先端部が対向する状態で配置されている。この一対のリード１１４ａ，１１４ｂの対向する先端に、両端部および断面が円形の低融点合金からなるヒューズエレメント１１２の両端が溶接等により固着され、その上からフラックス１１６で被覆されている。さらに、これがアルミナセラミック等からなる円筒型の絶縁ケース１２０に挿通され、絶縁ケース１２０の両端の開口部をエポキシ樹脂等の絶縁封止材１１８で封止した構造となっている。
【０００６】
以上のような可溶合金型温度ヒューズは、被検知体からの熱伝導・対流・輻射を受けて、温度ヒューズ自体の温度が、異常温度とされる所定の温度を超えた場合に、可溶合金からなるヒューズエレメント１０２あるいは１１２が溶融して、一対の電極１０４ａ，１０４ｂ間あるいはリード１１４ａ，１１４ｂの対向する先端部相互間が、電気的に絶縁され、加熱装置の電源回路が断線されるようにして、重大な事故に繋がらないようになっている。
【０００７】
ところが、被検知体の温度上昇が急激な場合に、これまで温度ヒューズの温度と被検知体の温度との間に大きな温度差が生じてしまい、使用者や周辺への影響は抑止し得るものの、被検知体については、熱的に保護して、十分な安全を確保するという機能が発揮されなくなる恐れがある。また、被検知体が回転体のような可動体の場合には、温度ヒューズを直接被検知体に接触させることは一般にできないので、被検知体と隙間をもって設置することとなり、被検知体からの熱伝導による伝熱がないため温度ヒューズの熱応答が良好ではない。このため温度ヒューズが作動する時には、すでに被検知体の温度が熱的損傷を生じる温度に到達してしまうことも有った。
【０００８】
具体的には、複写機やプリンター等の電子写真装置に内蔵されている定着装置の加熱回転体（加熱ロール、加熱ベルト等）が挙げられる。かかる定着装置においては、未定着のトナー画像に熱および圧力を加えることでトナーを溶融定着させるが、それを担うのが当該装置内の加熱回転体である。近年、電子写真装置においては、スイッチを入れてから定着が可能となるまでの加熱時間（ウォームアップタイム）の一層の短縮化（インスタントスタート性の向上）が望まれており、加熱回転体の熱容量に比して、より大きな加熱エネルギーでスタート時の加熱を行おうとする傾向も見られる。その場合には、特に被検知体である加熱回転体と温度ヒューズとの温度差が大きくなりやすく、温度ヒューズのレスポンスの問題が顕著となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１４４６８５号公報
【特許文献２】特開平９−７４８１号公報
【特許文献３】特開２００１−３３４３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、被検知対象である可動体の表面の温度上昇が急激であっても、温度変化に対するレスポンスが十分に速く、異常時に可動体表面との温度差をできる限り少なくすることによって、異常温度上昇による一般的な事故を未然に防止するとともに、可動体自体の熱損傷をも防止することを可能とする温度過昇防止素子および温度過昇防止装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、温度過昇防止素子が用いられる被検知対象には、その前提として温度制御を伴う加熱装置が備えられるのが一般的であり、その温度制御に際しては、被検知対象の温度をリアルタイムで検知し得る温度検出素子が備えられる。したがって、本発明の他の目的としては、既述のような温度過昇防止の機能とともに、前記温度制御をするための温度検出素子としての機能をも兼ね備えた温度制御素子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】
【００１２】
上記目的は、以下の本発明により達成される。
すなわち本発明の可動体表面の温度過昇防止素子（以下、単に「本発明の温度過昇防止素子」という場合がある。）は、一対の電極間を、所定温度で溶融する可溶合金からなるヒューズエレメントによって電気的に橋絡してなり、前記所定温度以上の温度となったときに前記ヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続を遮断する温度ヒューズと、
端部ないしその周辺に、前記一対の電極がリードを介してそれぞれ電気的に接続され、かつ両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように配された長尺状の一対の板状弾性体と、
からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の温度過昇防止素子は、一対の板状弾性体（いわゆる「バネ板」）の端部ないしその周辺に温度ヒューズ（可溶合金型温度ヒューズ）が取り付けられた状態となっているため、被検知対象である表面が動く可動体に対して、温度ヒューズを前記一対の板状弾性体のたわみ反力を利用して圧接させて確実に接触させることができるようにしている。
【００１４】
そのため、可動体表面の温度を直に温度ヒューズに伝えることができ、また、温度ヒューズ自体が前記一対の板状弾性体に直接接触していない構造となっていることから、前記一対の板状弾性体から熱が逃げることもなく熱容量を小さくすることができ、温度ヒューズと可動体表面との温度差を最小限とすることができる。したがって、本発明の温度過昇防止素子によれば、異常温度上昇による一般的な事故を未然に防止することは勿論、可動体自体の熱損傷をも防止することができる。
【００１５】
本発明で用いられる可溶合金型温度ヒューズとしては、以下の（１）および（２）の態様を挙げることができ、どちらも好適に使用することができる。
（１）前記一対の電極が絶縁性基板表面に設けられてなる態様（基板タイプ）。
この態様においては、前記絶縁性基板における前記一対の電極が設けられた面の裏面を、接触面として、被検知対象である可動体の表面に、前記一対の板状弾性体のたわみ反力を利用して圧接させることができる。
【００１６】
（２）絶縁性筒状体の周内に前記ヒューズエレメントが挿通され、該ヒューズエレメントが電気的に橋絡する前記一対の電極が前記絶縁性筒状体の両端に配され、かつリードと一体化しており、前記絶縁性筒状体の両端が前記リードと共に絶縁封止材で封止され、前記リードが対になって前記絶縁性筒状体の両端から外方にそれぞれ突出してなるように構成される態様（円筒タイプ）。
この態様においては、前記絶縁性筒状体の外周面を、被検知対象である可動体表面に、前記一対の板状弾性体のたわみ反力を利用して圧接させることができる。
【００１７】
いずれの態様においても、被検知対象である前記可動体が加熱回転体である場合に好適に適用することができ、該加熱回転体の内周面または外周面に、態様（１）においては前記絶縁性基板における前記接触面を、態様（２）においては前記絶縁性筒状体の外周面を、それぞれ圧接させればよい。
温度ヒューズにおける前記可動体表面との接触面に、薄膜フィルムが被覆されているのも、好ましい態様である。
【００１８】
温度ヒューズにおける前記可動体表面との接触面（すなわち、上記態様（１）の場合には、前記絶縁性基板における前記一対の電極が設けられた面の裏面、上記態様（２）の場合には、前記絶縁性筒状体の外周面）は、可動体が動くことで擦れるため、傷付くのを防止するために、薄膜フィルムにより被覆されていることが好ましい。薄膜フィルムの好ましい材質としては、フッ素樹脂フィルムやポリイミドフィルムが挙げられる。
【００１９】
ところで、被検知対象である前記可動体が加熱回転体である場合には、その表面はある曲率を有している。温度ヒューズを加熱回転体表面に圧接した場合に、通常接触部は線接触となり、加熱回転体表面から温度ヒューズへの伝熱は、被検知対象が平面の場合より減少する。この場合の熱応答を改善するには、温度ヒューズの幅（圧接している加熱回転体の周方向の幅）を小さくして、全体的に被検知体からの距離を減少させるのが効果的である。
【００２０】
したがって、上記態様（１）の場合には、前記絶縁性基板における前記接触面の、前記加熱回転体の回転方向両端と、前記加熱回転体の中心点とを結ぶ２つの直線が成す角を、上記態様（２）の場合には、前記絶縁性筒状体の外周の、前記加熱回転体の回転方向両端と、前記加熱回転体の中心点とを結ぶ２つの直線が成す角（以下、「中心角」という場合がある。）を、より小さくすることが好ましく、具体的には１０゜以下とすることが好ましい。当該中心角を小さくすることによって、被検知対象である前記可動体の表面が平面である場合に近似した熱応答が得られるようになり、特に１０゜以下とすることでほぼ同等の熱応答を得ることが可能となる。
【００２１】
本発明において、前記一対の板状弾性体としては、金属製バネ板であることが好ましい。金属製バネ板は、金属特有の良好な弾性を有し、目的に応じて所望の反発弾性のものを選択することができる。また、金属製バネ板自身に電気伝導性があるため、前記一対の電極とのリードを介しての電気的な接続のための配線を、板状弾性体自身に持たせる必要がない。
【００２２】
また、本発明の可動体表面の温度過昇防止装置（以下、単に「本発明の温度過昇防止装置」という場合がある。）は、可動体表面の加熱装置における電源回路に設けられる温度過昇防止装置であって、
上述した本発明の温度過昇防止素子を含み、該温度過昇防止素子における温度ヒューズの一部が前記可動体表面に圧接するように配され、
前記可動体表面が所定温度以上の温度となったときに前記温度過昇防止素子におけるヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続が遮断されることで、前記電源回路を断線し得るように配線されてなることを特徴とする。
【００２３】
本発明の温度過昇防止装置によれば、上記本発明の温度過昇防止素子における温度ヒューズの一部が前記可動体表面に圧接するように配されているため、前記可動体表面が所定温度以上の温度となったときに、前記温度過昇防止素子におけるヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続が遮断される。この電気的接続の遮断信号を直接あるいは間接的に利用して、前記加熱装置における電源回路が断線されるように配線されている。
【００２４】
既述のとおり、上記本発明の温度過昇防止素子は、被検知対象である可動体表面に確実に接触させることができるため、可動体表面の温度を直に温度ヒューズに伝えることができ、温度ヒューズと可動体表面との温度差を最小限とすることができる。したがって、これを用いた本発明の温度過昇防止装置は、熱応答性が極めて良好なものとなり、異常温度上昇による一般的な事故を未然に防止することは勿論、可動体自体の熱損傷をも防止することができる。
【００２５】
本発明の温度過昇防止装置において、前記温度過昇防止素子が配線される電気回路としては、前記加熱装置における電源回路とは異なる電源系統からなる独立した断線制御回路を構成することができる。具体的な構成としては、前記温度過昇防止素子におけるヒューズエレメントが溶融し、前記一対の電極間の電気的接続が遮断されたとき、前記断線制御回路に含まれるリレー素子が起動して、前記電源回路を断線するように配線されてなるものが挙げられる。
【００２６】
一般に加熱装置における電源回路は、加熱に供すべき大電流（大電力）が流れており、それを直接、前記温度過昇防止素子内の温度ヒューズに流すのは、場合によっては好ましくない。特に、熱応答を良好なものとするためには、前記温度ヒューズを小型化することが望まれ、小型であればあるほど、流すことができる電流（電力）が小さくなる。したがって、このような場合、前記加熱装置における電源回路とは異なる電源系統からなる独立した断線制御回路を構成として、前記電源回路に流れる電流（電力）に比して、前記断線制御回路に流れる電流（電力）を小さくすることが好ましい。また、前記断線制御回路に流れる電流（電力）を適切な電流値（電力量）とするために、当該断線制御回路において、前記温度過昇防止素子と直列に補正用の抵抗器を接続することもできる。
【００２７】
一方、本発明の可動体表面の温度制御素子（以下、単に「本発明の温度制御素子」という場合がある。）は、上述した本発明の温度過昇防止素子と、両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように配された長尺状の一対の板状弾性体、およびその一端の端部近傍を電気的に橋絡する温度センサーからなる温度検出素子と、これら両素子を保持する保持部材と、からなり、
前記温度過昇防止素子における一対の板状弾性体と、前記温度検出素子における一対の板状弾性体とが平行で、両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように、かつ、
前記温度過昇防止素子における温度センサーおよび前記温度検出素子における温度ヒューズが、前記保持部材から略等距離に位置するように、
前記温度過昇防止素子における一対の板状弾性体の温度ヒューズと接続していない側の端部、および、前記温度検出素子における一対の板状弾性体の温度センサーと接続していない側の端部が、前記保持部材に固定して、両素子が一体構成されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明の温度制御素子は、上述した本発明の温度過昇防止素子とともに、可動体表面の温度の検出機能を有する温度検出素子を含み、しかも該温度検出素子の構成が本発明の温度過昇防止素子と近似している。そのため、両者の一対の板状弾性体の一端に位置する、前記温度過昇防止素子における温度ヒューズと、前記温度検出素子における温度センサーとが同じような位置になるように、両者の一対の板状弾性体が平行かつ面一になるように並べられ、他端を前記保持部材に固定することで、両素子を一体化することができる。
【００２９】
すなわち、本発明の温度制御素子によれば、上記優れた特性を有する本発明の温度過昇防止素子の機能とともに、前記温度制御をするための温度検出素子としての機能をも兼ね備えた温度制御素子を提供することができる。両者が一体化されていることで、総合的に見て、省スペース化を図ることができる。
【００３０】
本発明の温度制御素子においては、前記温度過昇防止素子における前記温度検出素子側の板状弾性体と、前記温度検出素子における前記温度過昇防止素子側の板状弾性体とを、１つの板状弾性体を共用するように構成することも好ましい態様である。１つの板状弾性体を共用することで、更なる小型化、並びに構造の簡素化が実現でき、省スペース化・省資源化に資することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の温度過昇防止素子ないし温度過昇防止装置によれば、被検知対象である可動体の表面の温度上昇が急激であっても、温度変化に対するレスポンスが十分に速く、異常時に可動体表面との温度差をできる限り少なくすることによって、異常温度上昇による一般的な事故を未然に防止するとともに、可動体自体の熱損傷をも防止することができる。
【００３２】
本発明の温度過昇防止素子において、用いられる温度ヒューズは微小な大きさを実現できるので、熱応答性に優れている。そのため、従来のインスタントスタート性の定着装置では、温度過昇防止装置が作動した時には、定着ユニットが熱損傷を受けて、その後使用不可の状態となっていたが、本発明によれば、定着装置における各種部材の耐熱温度以下で異常温度上昇を検知することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の温度制御素子によれば、本発明の温度過昇防止素子が用いられているため、それに由来する上記優れた特性を有する温度過昇防止素子の機能とともに、前記温度制御をするための温度検出素子としての機能をも兼ね備えた温度制御素子を提供することができる。両素子が一体化しているため、省スペース化、部品点数の減少、組立工程の簡略化、省資源化等を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を、好ましい実施形態を挙げて、詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
本発明の温度過昇防止素子の一例である第１の実施形態について説明する。本実施形態の温度過昇防止素子は、使用する温度ヒューズが基板タイプのものである。
【００３５】
図１は、本実施形態の温度過昇防止素子の主要部を示す平面図である。本実施形態の温度過昇防止素子は、図１に示されるように、可溶合金型温度ヒューズ（温度ヒューズ）２が、リード４ａ，４ｂを介して、長尺状の一対の金属製バネ板（板状弾性体）６ａ，６ｂを橋渡しするように、その端部周辺に電気的に接続されている。
【００３６】
図２に、本実施形態の温度過昇防止素子における可溶合金型温度ヒューズ２周辺の拡大平面図を、また、図３に図２のＡ−Ａ断面図を示す。ただし、図２においては、一部の部材を切り開いた状態で示しており、切り開かなければ存在していた部位、あるいは隠れた場所に存在している部位は、点線、破線または鎖線を用いて示している。
【００３７】
図２および図３において、２０は矩形状の絶縁性基板で、その両端部に一対の電極１４ａ，１４ｂが形成されている。一対の電極１４ａ，１４ｂ間には、周囲温度に応答して溶融するヒューズエレメント１２が、溶接等により両電極に跨った状態で、これら電極と一体に接続されている。このヒューズエレメント１２の表面は、フラックス１６で被覆されており、このフラックス１６全体を覆うように絶縁キャップ１８が被せられ、その周囲が封止樹脂等により固着封止されて可溶合金型温度ヒューズ２が構成される。
可溶合金型温度ヒューズ２の一対の電極１４ａ，１４ｂには、リード４ａ，４ｂがはんだ付けにより接続固着され、さらに該リードの他端は、それぞれ金属製バネ板６ａ，６ｂに溶接等の方法により接続されている。
【００３８】
絶縁性基板２０は、本発明において、その材質に特に制限はないが、温度ヒューズとしての耐熱性は勿論求められ、その観点から、アルミナ等のセラミックスよりなるものであることが好ましい。本実施形態では、アルミナよりなる矩形状の絶縁性基板で、サイズが、幅（図２における上下方向）１．５ｍｍ、長さ（図２における左右方向）３ｍｍ、厚み０．２ｍｍであり、従来一般的な可溶合金型温度ヒューズにおける基板のサイズに比較して、極めて小型なものである。
【００３９】
絶縁性基板２０は、ヒューズエレメント１２や一対の電極１４ａ，１４ｂが配置・形成される側と反対側の面が、被検知対象である可動体の表面に圧接される接触面であるため、当該接触面には、耐摩耗性、摺動性、耐熱性等の各種目的に応じた薄膜フィルムを被覆することが好ましい。該薄膜フィルムとしては、目的に応じて選択すればよいが、フッ素樹脂フィルムやポリイミドフィルムが好適なものとして挙げられる。本実施形態においては、粘着材塗布された厚さ５０μｍのポリイミドフィルムが、摺動性向上の目的で設けられている。
なお、この薄膜フィルムは、接触面とは反対側の面に対して設けられても構わない。さらに、後に詳述する金属製バネ板６ａ，６ｂの表面に設けられていても構わない。本実施形態においても、これらの位置に厚さ５０μｍのポリイミドフィルムが設けられている。
【００４０】
ヒューズエレメント１２は、可溶合金型温度ヒューズのエレメント材料として一般に使用される可溶合金製のものであればよく、所定の温度で溶融するように、適切な組成の材料を選択する。具体的な材料としては、錫、鉛等の金属の合金が挙げられ、これらの組成割合により、溶融温度を制御することができる。電子写真装置における定着装置の加熱回転体を被検知対象とする場合には、この溶融温度（本発明に言う「所定の温度」）としては、１８０〜２２０℃程度の範囲から選択される。
【００４１】
一対の電極１４ａ，１４ｂは、一般に薄膜状の電極として使用される金属製のものを用いればよく、例えば、Ａｇペースト、ＡｇＰｄペースト，ＡｇＰｔペースト等のＡｇ系導電ペーストを塗布焼成して形成すればよい。本実施形態において一対の電極１４ａ，１４ｂは、それぞれ、ＡｇＰｄペーストを長さ１ｍｍ、幅１ｍｍで塗布焼成して形成したものである。
【００４２】
フラックス１６は、温度ヒューズにとって重要である。フラックスは、ヒューズエレメントの再酸化防止による高温状態における信頼性確保や、溶融エレメントの表面張力低下、すなわちヒューズエレメントの溶融時に球状化を促進する目的で用いるものである。フラックスの種類としては、一般にロジン系と水溶性系の種類に大別される。
【００４３】
ロジン系フラックスは、その活性力の違いにより、Ｒタイプ（Ｒｏｓｉｎ  ｂａｓｅ）、ＲＭＡタイプ（Ｍｉｌｄｌｙ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｏｓｉｎ  ｂａｓｅ）、ＲＡタイプ（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｏｓｉｎ  ｂａｓｅ）の３つに分類される。より詳細には、Ｒタイプは非活性ロジンフラックスであり、非腐食性である。ＲＭＡタイプは、弱活性ロジンフラックスであり、Ｒタイプよりも、はんだ付け性に優れるという特徴を有している。ＲＡタイプは、弱活性ロジンフラックスであり、ＲタイプやＲＭＡタイプよりも、はんだ付け性に優れるが、腐食性が強いという特徴を有している。一般に、Ｒタイプがよく使用されるが、はんだペーストに含まれるフラックスはＲＭＡタイプが多く使われている。
【００４４】
水溶性のフラックスは、一般的に塩素含有量が多く、半導体デバイスの信頼性に影響を及ぼす虞があり、不向きである。ただし、ロジン系ワックスを使用した場合でも、はんだ付け後の残渣には多種の物質が含まれており、これらが高温・多湿時にパッケージのリードやプリント配線板の導体部の腐食や導体部間の絶縁性低下などの現象を引き起こす場合がある。
本実施形態においては、Ｒタイプロジン系フラックスをベースとしている。
【００４５】
絶縁キャップ１８は、ヒューズエレメント１２を保護するためのものであり、その材質に特に制限はないが、温度ヒューズとしての耐熱性は勿論求められ、その観点から、アルミナセラミックスや耐熱性の樹脂等の成形体からなるものであることが好ましい。本実施形態では、アルミナセラミックスのものを用いている。
【００４６】
ここで、可溶合金型温度ヒューズ２の動作について図４および図５を用いて説明する。
図４は、可溶合金型温度ヒューズ２の要部を模式的に表す模式平面図であり、ヒューズエレメント１２が溶融する前の状態を示している。絶縁性基板２０表面に設けられた一対の電極１４ａ，１４ｂは、ヒューズエレメント１２により、相互に電気的に接続（橋絡）されている。
動作中に被検知対象の温度が、何らかの原因で異常発熱して、ヒューズエレメント１２の温度が所定の温度（例えば１８７℃）になると、ヒューズエレメント１２が溶融し始める。
【００４７】
図５は、図４の状態から、ヒューズエレメント１２が溶融して、電極間の電気的接続が遮断された状態を模式的に表す模式平面図である。図５に示されるように、ヒューズエレメント１２は、両端の電極１４ａ，１４ｂ側（矢印ＢおよびＢ’方向）に流動し、球径化する。するとヒューズエレメントが中間部で切断されるので、電極１４ａ，１４ｂが電気的に遮断される。
【００４８】
以上のような構成の可溶合金型温度ヒューズ２は、既述のように、リード４ａ，４ｂを介して、一対の金属製バネ板６ａ，６ｂを橋渡しするように、その端部周辺に電気的に接続されている。
リード４ａ，４ｂは、その材質に特に制限はなく、リードとして一般的な材質のものが用いられ、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等から選択され、銅製やニッケルが特に好適に使用される。本実施形態においては、銅製のリードを用いている。
【００４９】
金属製バネ板６ａ，６ｂは、その材質に特に制限はなく、一般にバネ板として用いられる各種金属材料から選択され、具体的には、ステンレス、黄銅などのバネ材等が好適に使用される。本実施形態において、金属製バネ板６ａ，６ｂは、厚さ１００μｍのステンレス板を用いエッチング加工することで形成している。
金属製バネ板６ａ，６ｂは、たわみ反力を与える機能と不図示の断線制御回路を形成する導体としての機能も有している。
【００５０】
なお、本発明において、この金属製バネ板６ａ，６ｂに当たる板状弾性体としては、特に金属製であることが要求されるものではなく、例えば各種エラストマーも使用可能であるが、その場合、リード４ａ，４ｂとの電気的接続を取るための構成（例えば、内部に配線をする等）が必要となるため、成型が容易で導通性の良好な金属製バネ板を用いることが好ましい。
【００５１】
また、本発明において、板状弾性体は一対であることは必須の構成であるが、温度ヒューズとリードを介して接続する一対の板状部分があれば足り、電気的にショートしないように配線や絶縁等の公知の手段による対応を施すことを前提として、途中で両者が一体となっていても（すなわち、後述する保持部材２２に固定される部分において、１本となっていても）構わない。
【００５２】
金属製バネ板６ａ，６ｂは、長尺で薄板状であり、一対の金属製バネ板６ａ，６ｂが相互に平行に配置されている。また、一対の金属製バネ板６ａ，６ｂは、その両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように、すなわち、いわゆる面一で配されている。
以上のようにして構成される本実施形態の温度過昇防止素子は、金属製バネ板６ａ，６ｂにおける可溶合金型温度ヒューズ２が接続された側と反対側の端部が、適当な保持部材により固定される。
【００５３】
図６に、本実施形態の温度過昇防止素子の使用状況を説明するための斜視図を示す。図６に示されるように、可溶合金型温度ヒューズ２、一対のリード４ａ，４ｂおよび一対の金属製バネ板６ａ，６ｂからなる温度過昇防止素子３０は、その金属製バネ板６ａ，６ｂにおける可溶合金型温度ヒューズ２の接続された側と反対側の端部が、保持部材２２に固定される。そして、保持部材２２の後端から、金属製バネ板６ａ，６ｂと電気的に接続された外部引出線２４が引き出され、不図示の断線制御回路に接続されている。
【００５４】
図６において、２点鎖線で示される領域２６は、被検知対象である可動体表面を仮想的に示すものであり、可動体表面は、矢印Ｃ方向に移動する。温度過昇防止素子３０は、可溶合金型温度ヒューズ２が接続された側の端部が、可動体表面の進行方向（矢印Ｃ方向）に向くような方向に配置される。
【００５５】
また、温度過昇防止素子３０は、その一対の電極１４ａ，１４ｂが設けられた面の裏面が、接触面となって、金属製バネ板６ａ，６ｂのたわみ反力を利用して可動体表面に圧接されている。すなわち、金属製バネ板６ａ，６ｂの可動体表面（領域２６）側の表面に対して、温度過昇防止素子３０における前記接触面が突出した状態となって（不図示）、金属製バネ板６ａ，６ｂの前記表面は可動体表面に当接せず、当該接触面のみが当接して圧接されるようになっている。
既述の如く、可溶合金型温度ヒューズ２の前記接触面に薄膜フィルムが被覆されている場合に、可溶合金型温度ヒューズ２の可動体表面（領域２６）への接触荷重としては、接触幅１ｍｍ当たり０．０１Ｎ〜０．１Ｎの範囲内とすることが適当である。
【００５６】
本実施形態の温度過昇防止素子は、このように金属製バネ板６ａ，６ｂの端部の間隙に、リード４ａ，４ｂを介して可溶合金型温度ヒューズ２が配設され、両電極間を橋絡しているので、可溶合金型温度ヒューズ２自体が金属製バネ板６ａ，６ｂに接触していない構造となっており、さらに、金属製バネ板６ａ，６ｂのたわみ反力によって、被検知対象である可動体表面への安定した圧接力が得られることから、可動体表面の温度を直に温度ヒューズに伝えることができ、熱容量が小さく熱応答性に優れる。その他、金属製バネ板６ａ，６ｂをリードフレームで構成し、さらに保持部材２２をリードフレームの状態で成形することができるので、その寸法精度の優れた温度過昇防止素子とすることが可能であるという利点もある。
【００５７】
次に本実施形態の温度過昇防止素子を、電子写真方式の画像形成装置における定着装置に適用した場合について説明する。
電子写真方式を利用した複写機等の画像形成装置においては、用紙等の記録シート表面に転写された未定着トナー画像を定着して、永久画像にする。この定着方法として、一般には加熱ローラ方式のものが利用されている。図７は、この種の定着装置に本実施形態の温度過昇防止素子を適用した状態を示す概略構成図である。図７に示されるように、本例の定着装置は、加熱ローラ（加熱回転体）３２と加圧ローラ４０とを備えている。
【００５８】
加熱ローラ３２は、直径２５ｍｍで金属製の円筒状のコア３４と、この内部に設けられた赤外線ランプ等のヒーター３６と、コア３４の外周面を被覆する離型層３８とで主要部が構成されている。コア３４は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、鋼合金、銅もしくは銅合金等によって形成される。離型層３８は、コア３４の外周面に、用紙Ｐ表面に形成された未定着トナー画像Ｔにおけるトナーが付着しないように設けられているものであって、その材料としては、フッ素樹脂、ＨＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｏｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ）シリコーンゴム、あるいは、ＲＴＶ（Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｏｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ）シリコーンゴムなどの耐熱性材料が用いられる。
【００５９】
また、加熱ローラ３２の表面に対向して、加熱ローラ３２の表面温度を検知する温度センサー４６が設けられ、検知された温度に基づき、温度制御装置４８によりスイッチＳＷ１が開閉して、ヒーター３６と電源装置５０とからなる電源回路のＯＮ／ＯＦＦが制御されるようになっている。これにより、加熱ローラ３２の表面が所定の温度に制御される。
【００６０】
一方、加圧ローラ４０は、加熱ローラ３２と圧接することができるように、双方の軸がほぼ平行となるように配置されており、金属製の円筒状のコア４２と、その外周に被覆された耐熱性弾性体層４４とを備えている。そして、加熱ローラ３２と加圧ローラ４０とが圧接されて、双方の間にニップ部が形成され、少なくともいずれか一方が回転駆動され、他方が従動駆動し、加熱ローラ３２は矢印Ｄ方向に、加圧ローラ４０は矢印Ｅ方向にそれぞれ回転する。未定着トナー画像Ｔを担持した用紙Ｐは、矢印Ｆ方向に進行して加熱ローラ３２と加圧ローラ４０との間に形成されたニップ部に挿通され、搬送される。このとき、加熱ローラ３２表面から伝達される熱でトナーが溶解し、圧接力によって用紙Ｐ表面に圧着される。
【００６１】
かかる構成の加熱ローラ方式は、他の定着方式と比べて熱効率が高く、使用電力が少なくて済むとともに、高速で定着を行うことができるというメリットを有する。また、紙詰まりが生じたときでも、加熱ローラ３２の温度よりも用紙Ｐが高温になることはなく、火災の危険性が少ないという利点があり、現在では最も広く利用されている。
【００６２】
以上のような構成の定着装置では、加熱ローラ３２の表面温度を室温から定着に必要な温度にまで上昇させる必要があるために、例えば複写機の場合、その電源を入れても直ちには複写の作業ができず、所定のウォーミングアップタイムを必要としている。この時間は比較的に長く、一般的には１〜１０分程度必要である。
【００６３】
この対策として、加熱ローラ３２の熱容量を小さくするとともに、最初にできる限りの大電流を投入することが行われており、これにより、ウォーミングアップタイムを１０〜３０秒程度まで短縮することが可能となっている。ところが、このようにウォーミングアップタイムを短縮すると、加熱ローラ３２の温度が急激に上昇し、その温度上昇速度が５〜１５℃／ｓｅｃと非常に急激なものとなる。
【００６４】
上記のような定着装置において、温度制御装置４８の動作不良や、温度センサー４６の断線・短絡・設定位置不良等により、加熱ローラ３２の表面が前記所定温度以上に加熱される異常な事態も想定される。かかる場合に、周辺装置が高温で損壊したり、火災が発生したりするといった事態を回避するため、加熱ローラ３２の温度が許容範囲を超えて上昇するのを防止する必要がある。
【００６５】
従来より、この種の装置として、ヒーター３６と直列に加熱ローラ３２に非接触のサーモスタットや温度ヒューズ等の温度過昇防止装置を接続しているのが一般的である。これらは被検知対象である加熱ローラ３２の表面と非接触であるが故に、熱応答速度にはどうしても限界がある。
ところが、前記したように加熱ローラ３２の温度上昇が急激であると、温度過昇防止装置の応答性等が影響して正確にその動作が行われないことがある。すなわち、加熱ローラ３２が異常に高温になっていても、異常過昇防止装置がその温度に追従できず、加熱ローラ３２自体がダメージを受けてしまう温度まで上昇した後にはじめて、温度過昇防止装置が作動するという問題が発生することも考えられる。
【００６６】
この場合、勿論、たとえ過昇したとしても火災などの問題が生じることのないように、温度過昇防止装置の設定温度を低めにしたり、昇温速度を控えめにしたり等の対策を講じているが、そのためウォームアップタイムが十分に短縮できなかったり、過昇装置の誤作動により復元に時間がかかったりする等の問題が生じる。
【００６７】
これに対して、本例では、本実施形態の温度過昇防止素子（さらには温度過昇防止装置）を採用することで、上記のような問題点を解決している。まず、図７に示されるように、保持部材２２に固定された温度過昇防止素子３０は、既述の如く、その一対の電極１４ａ，１４ｂが設けられた面の裏面が、接触面となって、金属製バネ板６ａ，６ｂのたわみ反力を利用して可動体、すなわち本例においては加熱ローラ３２表面に圧接されている。そして、加熱ローラ３２表面が所定温度以上の温度となったときに温度過昇防止素子３０におけるヒューズエレメント１２が溶融し、一対の電極１４ａ，１４ｂ間の電気的接続が遮断されることでスイッチＳＷ２が開閉して、ヒーター３６および電源装置５０を含む電源回路を断線し得るように配線されている。つまり、温度過昇防止素子３０、保持部材２２およびスイッチＳＷ２で、本発明に言う温度過昇防止装置を構成する。
【００６８】
本例において、可溶合金型温度ヒューズ２における加熱ローラ３２表面との接触面を構成する絶縁性基板２０が平面であるため、回転体であり曲面状となっている加熱ローラ３２表面に圧接されても、面で当接することは無く、線でしか当接できない。
図８に、本例における加熱ローラ３２と可溶合金型温度ヒューズ２との関係を模式的に表す模式断面図を示す。加熱ローラ３２表面と絶縁性基板２０との接触面は、図８に示されるように線接触となる。
【００６９】
しかし、絶縁性基板２０の矢印Ｄ方向（加熱ローラ３２の回転方向）の長さが十分に短ければ、接触面の面積は線接触の場合と実質的に変わらなくなってくる。また、可溶合金型温度ヒューズ２が、被検知対象である加熱ローラ３２に比して十分に小さければ、熱容量が小さく、熱応答性が極めて高いものとなる。これら観点から、絶縁性基板２０における前記接触面の、加熱ローラ３２の回転方向（矢印Ｄ方向）両端と、加熱ローラ３２の中心点（軸）Ｏとを結ぶ２つの直線が成す角（中心角）θが、１０゜以下であることが好ましい。
【００７０】
本実施形態を用いた本例においては、この中心角θは６．９°に設定されている。すなわち、好ましい範囲の上限値である１０°に比較して小さいため、加熱回転体が円筒状であることによる熱応答の遅れは、ほとんど生じることがない。因みに、従来のサーモスタットの場合には中心角θは３０〜７０°程度であり、また従来の温度ヒューズの場合は、１５〜２５°であり、これらの値に比較しても極めて小さく、熱応答性が良好となっていることがわかる。
【００７１】
また、本例の装置で、用いた可溶合金型温度ヒューズ２の絶縁性基板２０の幅（図２における上下方向）を変えて中心角θを振ったときの、可溶合金型温度ヒューズの応答性を調べる実験をした。その結果得られた、中心角θと可溶合金型温度ヒューズの応答性との関係を図９にグラフで示す。ここで言う応答性の尺度とは、可溶合金型温度ヒューズが溶断した時の被検知体の温度であり、図９においては縦軸にプロットされている。こ図９に示すグラフからわかるように、中心角θが１０゜以下であれば、可溶合金型温度ヒューズ２を平面に密着させた場合とほぼ同等の応答性が得られることがわかる。
【００７２】
ヒーター３６および電源装置５０を含む電源回路と、温度過昇防止素子３０が配線される電気回路（断線制御回路）とは、電源系統が異なる独立した回路とすることが好ましい。
図１０は、本例において好適な電源回路および断線制御回路の例を示す回路図である。図１０に示されるように、温度過昇防止素子３０が配線される電気回路は、ヒーター（加熱装置）３６（および電源装置５０を含む）における電源回路とは異なる電源系統からなる独立した断線制御回路を構成している。
【００７３】
各回路ごとに説明する。
断線制御回路は、温度過昇防止素子３０と、温度ヒューズ駆動用の低電圧（例えば２４Ｖ）の直流電源５４と、パワーリレー（リレー素子）５６の制御端子と、補正抵抗５２とが直列に繋がれて配線されている。ただし、補正抵抗５２は、分圧をパワーリレー５６の定格電流値に合わせるために設けてあるが、これらが一致していれば特に必要ない。当該断線制御回路において、温度過昇防止素子３０が断線していないときには、回路は閉じた状態で、パワーリレー５６も作動した状態となる。
【００７４】
一方、電源回路は、ヒーター３６と、電源装置５０と、図７に示される温度制御装置４８によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチＳＷ１と、パワーリレー５６のＯＮ／ＯＦＦ端子とが直列に繋がれて配線されている。本例においては、ヒーター３６として１０００Ｗの出力の加熱ランプを用いた。
【００７５】
断線制御回路で、温度過昇防止素子３０が断線していない正常時では、直流電源５４の分圧でパワーリレー５６が作動し、パワーリレー５６のＯＮ／ＯＦＦ端子もクローズ状態となっているが、前記所定の温度を超えた異常温度時には、温度過昇防止素子３０がすばやく温度を検知して、内部のヒューズエレメント１２が溶断し、パワーリレー５６への分圧信号が絶たれパワーリレー５６のＯＮ／ＯＦＦ端子がオープンになり、ヒーター３６への電力の供給が遮断される。
【００７６】
上記電源回路では、加熱に供すべき大電流（大電力、本例で言えば１０００Ｗ）が流れており、それを直接、温度過昇防止素子３０内の微小な可溶合金型温度ヒューズ２に流すのは好ましくない。したがって、本例のように、上記電源回路とは異なる電源系統からなる独立した断線制御回路を構成として、上記電源回路に流れる電流（電力）に比して、前記断線制御回路に流れる電流（電力）を、パワーリレー５６の作動に十分な程度（本例で言えば１５００Ｗ）まで抑制することができている。本例のように、電源回路と断線制御回路とで、電源系統を別系統とすることで、両回路に必要とされる電流値（電力量）の違いから適切に電気回路を駆動させることができる。
【００７７】
既述のように、温度過昇防止素子３０は、その接触面が被検知対象である加熱ローラ３２表面に接触するように、金属製バネ板６ａ，６ｂのたわみ反力により圧接しているが、その接触荷重としては、本例においては０．２Ｎ、接触長さ３ｍｍなので１ｍｍ当たり０．０６５Ｎ（＝０．２Ｎ／３ｍｍ）である。
【００７８】
また、既述のように、温度過昇防止素子３０においては、絶縁性基板２０の接触面の表面に、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムが被覆されており、これが滑りシートとして機能するので、加熱ローラ３２の回転によって可溶合金型温度ヒューズ２の絶縁性基板２０の接触面が、加熱ローラ３２表面と摺動しても、当該ポリイミドフィルム面で良好に摺動し、加熱ローラ３２表面を傷つけることが抑制される。
【００７９】
この装置は、加熱電源として、１０００Ｗの電力を投入した場合に、室温から設定温度の１６０℃までウォームアップするときに必要な時間が約１５秒であった。この条件で、試験的に温度制御装置４８を取り除いて異常温度上昇試験を行ったところ、本実施形態の温度過昇防止素子３０の可溶合金型温度ヒューズ２（作動温度（前記所定の温度）が１８７℃）が作動したときの加熱ローラ３２の表面温度は２５０℃であり、加熱ローラ３２および周辺部品への熱損傷は皆無であった。
【００８０】
これに対して、従来の保護装置として１８５℃で作動するサーモスタットを、加熱ローラ３２から０．７ｍｍ離した場所にセットし、当該サーモスタットの作動により加熱用の電源回路を遮断するように配線した場合、前記サーモスタットが作動したときの加熱ローラ３２の表面温度は３５０℃に達しており、そのとき加熱ローラ３２とその周辺部品が熱損傷を受けて再使用不可の状態となり、部品の交換を要する状態だった（勿論、画像形成装置の外部に被害が及ぶ事故になるような程度までは行かない）。
以上の結果を図１１にグラフにて示す。
【００８１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の温度過昇防止素子の他の一例である第２の実施形態について説明する。本実施形態の温度過昇防止素子は、使用する温度ヒューズが円筒タイプのものである。
図１２は、本実施形態の温度過昇防止素子の主要部を示す平面図であり、図１３は図１２のＧ−Ｇ断面図である。本実施形態の温度過昇防止素子は、図１２および図１３に示されるように、可溶合金型温度ヒューズ（温度ヒューズ）７２が、リード（一対の電極を兼ねる）６４ａ，６４ｂを介して、長尺状の一対の金属製バネ板（板状弾性体）６ａ，６ｂを橋渡しするように、その端部周辺に電気的に接続されている。
【００８２】
可溶合金型温度ヒューズ７２は、先端部および断面が円形の一対のリード６４ａ，６４ｂが、電極の機能を有する先端部が対向する状態で配置されている。この一対のリード６４ａ，６４ｂの対向する先端に、両端部および断面が円形の低融点合金からなるヒューズエレメント６２の両端が溶接等により固着され、その上からフラックス６６で被覆されている。さらに、これが円筒型の絶縁ケース７０に挿通され、絶縁ケース７０の両端の開口部を絶縁封止材６８で封止した構造となっている。
【００８３】
絶縁ケース７０は、アルミナセラミック等からなるものであるが、これに限定されるものではなく、第１の実施形態で絶縁キャップ１８として適用可能な材料と同様である。形状は、本例においては円筒型であるが、本発明においては、機能上単なる筒型であれば構わない。ただし、後述する被検知対象が加熱回転体の場合における当該加熱回転体表面との接触面積確保の観点からは、円筒型であることが好ましい。
【００８４】
絶縁ケース７０の外周は、被検知対象である可動体の表面に圧接される接触面であるため、当該接触面には、耐摩耗性、摺動性、耐熱性等の各種目的に応じた薄膜フィルムを被覆することが好ましい。該薄膜フィルムの好ましい態様は、第１の実施形態の説明における絶縁性基板２０への薄膜フィルムと同様である。絶縁ケース７０の外周全面に被覆してもよいし、前記接触面となり得る領域のみ被覆しても構わない。
【００８５】
ヒューズエレメント６２は、両端部および断面の形状が円形であることを除き、好ましい態様等について、第１の実施形態におけるヒューズエレメント１２と同様である。
リード６４ａ，６４ｂは、本実施形態においては可溶合金型温度ヒューズ７２の電極の機能を兼ねるものである。そのため端部が円形になっており、ヒューズエレメント６２の両端が溶接等により固着されている。リード６４ａ，６４ｂの材質については、第１の実施形態におけるリード４ａ，４ｂと同様である。
【００８６】
フラックス６６の好ましい態様や材料は、第１の実施形態におけるフラックス１６と同様である。
絶縁封止材６８は、絶縁ケース７０の両端の開口部を封止するとこが可能な絶縁体であればその材質に特に制限はないが、温度ヒューズとしての耐熱性は勿論求められ、その観点から、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂等を例示することができる。本実施形態においては、エポキシ樹脂を用いている。
【００８７】
上記構成の可溶合金型温度ヒューズ７２は、第１の実施形態の可溶合金型温度ヒューズ２の構造が平面状であるのに対して、全体として円筒形であるところが異なる。それ以外は、基本的には第１の実施形態の可溶合金型温度ヒューズ２と近似した構造となっている。そして、第１の実施形態において、図４および図５を用いて説明した動作と、基本的には同様にして動作して、温度ヒューズとして機能する。
なお、金属製バネ板６ａ，６ｂについては、第１の実施形態で説明したものと同様の構成、機能であり、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略している。
【００８８】
以上のようにして構成される本実施形態の温度過昇防止素子は、金属製バネ板６ａ，６ｂにおける可溶合金型温度ヒューズ２が接続された側と反対側の端部が、適当な保持部材により固定される。その構成は、図６における可溶合金型温度ヒューズ２およびリード４ａ，４ｂのところに、本実施形態の可溶合金型温度ヒューズ７２およびリード６４ａ，６４ｂを差し替えただけのものなので、図面による明示を省略する。
【００８９】
本実施形態の温度過昇防止素子は、このように金属製バネ板６ａ，６ｂの端部の間隙に、リード６４ａ，６４ｂを介して可溶合金型温度ヒューズ７２が配設され、両電極間を橋絡しているので、可溶合金型温度ヒューズ７２自体が金属製バネ板６ａ，６ｂに接触していない構造となっており、さらに、金属製バネ板６ａ，６ｂのたわみ反力によって、被検知対象である可動体表面への安定した圧接力が得られることから、可動体表面の温度を直に温度ヒューズに伝えることができ、熱容量が小さく熱応答性に優れる。その他、金属製バネ板６ａ，６ｂをリードフレームで構成し、さらに保持部材２２をリードフレームの状態で成形することができるので、その寸法精度の優れた温度過昇防止素子とすることが可能であるという利点もある。
【００９０】
本実施形態の温度過昇防止素子は、第１の実施形態の温度過昇防止素子と同様、電子写真方式の画像形成装置における定着装置に適用することができる。第１の実施形態と、基本的に全く同様にして適用することができるため、説明は割愛する。ただし、図８を用いて説明した中心角θについては、同一には解釈できないため、簡単に説明する。
【００９１】
図１４は、本実施形態の温度過昇防止素子を第１の実施形態の説明で例示した定着装置に適用した際の、加熱ローラ３２と可溶合金型温度ヒューズ７２との関係を模式的に表す模式断面図である。加熱ローラ３２表面と絶縁ケース７０との接触面は、図１３に示されるように線接触となる。
【００９２】
しかし、絶縁ケース７０の矢印Ｈ方向（加熱ローラ３２の回転方向）の長さ、すなわち絶縁ケース７０の直径が十分に短ければ、絶縁ケース７０の外周の面積が小さくなり、線接触でも比較的に高い接触面積と言える状態となる。また、可溶合金型温度ヒューズ７２が、被検知対象である加熱ローラ３２に比して十分に小さければ、熱容量が小さく、熱応答性が極めて高いものとなる。これら観点から、絶縁ケース７０の、加熱ローラ３２の回転方向（矢印Ｈ方向）両端と、加熱ローラ３２の中心点Ｏとを結ぶ２つの直線が成す角θが、１０゜以下であることが好ましい。その他中心角θに関する考え方等は、第１の実施形態において説明したとおりである。
【００９３】
＜第３の実施形態＞
最後に、本発明の温度制御素子の一例である第３の実施形態について説明する。本実施形態の温度制御素子は、第１の実施形態の温度過昇防止素子を使用して構成されるものである。
図１５は、本実施形態の温度制御素子を示す斜視図である。図１５において、第１の実施形態の温度過昇防止素子と同一の構成、機能の部分については、図６と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
【００９４】
図１５において、温度過昇防止素子３０は、第１の実施形態と同様、金属製バネ板６ａ，６ｂにおける可溶合金型温度ヒューズ２の接続された側と反対側の端部が、保持部材９２に固定され、金属製バネ板６ａ，６ｂと電気的に接続された外部引出線２４が、不図示の断線制御回路に接続されている。
そして、本実施形態の特徴としては、この保持部材９２に、さらに温度検出素子８０が固定されていることにある。
【００９５】
温度検出素子８０は、両面がそれぞれ空間上の同一平面に位置するように、すなわちいわゆる「面一」となるように配された長尺状の一対の金属製バネ板（板状弾性体）８６ａ，８６ｂと、その一端の端部近傍をリード８４ａ，８４ｂを介して、電気的に橋絡する温度センサー８２と、から構成される。
【００９６】
図１５を見てもわかるように、温度検出素子８０は、温度過昇防止素子３０と形状が近似しており、金属製バネ板６ａ，６ｂの一端に位置する温度ヒューズ２と、金属製バネ板８６ａ，８６ｂの一端に位置する温度センサー８２とが同じような位置（保持部材９２から略等距離となる位置）になるように、金属製バネ板６ａ，６ｂおよび金属製バネ板８６ａ，８６ｂが平行かつ面一となるように並べられ、他端を保持部材９２に固定することで、両素子（温度過昇防止素子３０および温度検出素子８０）を一体化することができる。
温度検出素子８０についても、保持部材９２の後端から、金属製バネ板８６ａ，８６ｂと電気的に接続された外部引出線７４が引き出され、不図示の温度制御装置（図７で言えば温度制御装置４８）に接続されている。
【００９７】
以上のような構成の本実施形態の温度制御素子によれば、上記優れた特性を有する第１の実施形態の温度過昇防止素子３０の機能とともに、前記温度制御をするための温度検出素子８０としての機能をも兼ね備えた温度制御素子を提供することができる。両者が一体化されていることで、総合的に見て、省スペース化を図ることができる。
【００９８】
温度センサー８２としては、特に制限を受けるものではなく、従来より感熱素子として用いられている耐熱性のある温度センサーを好適に用いることができる。代表例としては、サーミスタ、熱電対、サーモパイル等を挙げることができる。本実施形態においては、薄膜サーミスタを用いている。
その他、リード８４ａ，８４ｂはリード４ａ，４ｂと、金属製バネ板８６ａ，８６ｂは金属製バネ板６ａ，６ｂと、基本的に同一の機能を有するものであるため、詳細な説明は省略することとする。
また、温度センサー８２、リード８４ａ，８４ｂおよび金属製バネ板８６ａ，８６ｂから構成される温度検出素子８０は、それ自体は公知であり、従来から電子写真技術の当業者において、定着装置に使用されていたものをそのまま流用することができる。
【００９９】
図１６に、加熱ローラ方式の定着装置に本実施形態の温度制御素子を適用した状態を示す概略構成図を示す。この定着装置は、第１の実施形態の温度過昇防止素子を適用した例である図７の定着装置と、基本的構成は同一である。温度過昇防止素子３０と温度センサー４６とが別体であったのが、一体となった温度制御素子（３０，８０，９２）に置き換わり、それに応じて回路の取り回しが変わっている点のみが図７の定着装置と異なっている。したがって、図１６においては、図７と同一の構成、機能を有する部材について同一の符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
【０１００】
図１６に示されるように、本例では温度過昇防止素子３０と温度検出素子８０とが一体となった温度制御素子（３０，８０，９２）は、温度過昇防止素子３０の接触面および温度検出素子８０の温度センサー８２が、金属製バネ板６ａ，６ｂおよび金属製バネ板８６ａ，８６ｂのたわみ反力を利用して、加熱ローラ３２表面に圧接されている。そして、金属製バネ板６ａ，６ｂと電気的に接続された外部引出線２４は、図７と同様に配線されている。
【０１０１】
一方、金属製バネ板８６ａ，８６ｂと電気的に接続された外部引出線７４は、図７にける温度センサー４６と同様温度制御装置４８に接続され、検知された温度に基づき、温度制御装置４８によりスイッチＳＷ１が開閉して、ヒーター３６と電源装置５０とからなる電源回路のＯＮ／ＯＦＦが制御されるようになっている。これにより、加熱ローラ３２の表面が所定の温度に制御される。
【０１０２】
すなわち、本実施形態の温度制御素子（３０，８０，９２）によれば、上記優れた特性を有する第１の実施形態の温度過昇防止素子３０の機能とともに、前記温度制御をするための温度検出素子８０としての機能をも兼ね備えた温度制御素子を提供することができる。両者が一体化されていることで、総合的に見て、省スペース化を図ることができる。したがって、設置面積の削減、組立工程の簡略化、コストダウンを図ることができる。
【０１０３】
図１６に示す温度制御素子においては、温度過昇防止素子３０における温度検出素子８０側の金属製バネ板６ａと、温度検出素子８０における温度過昇防止素子３０側の金属製バネ板８６ｂとを、１つの金属製バネ板を共用するように構成する（すなわち、金属製バネ板は合計３本となり、真ん中の金属製バネ板が共用となる。）ことも好ましい態様である。１つの金属製バネ板を共用することで、更なる小型化、並びに構造の簡素化が実現でき、省スペース化・省資源化に資することができる。この場合、共用される金属製バネ板と電気的に接続される外部引き出し線は、装置のアースとして配線される。
【０１０４】
以上、本発明の可動体表面の温度過昇防止素子、並びに、これを用いた温度過昇防止装置および温度制御素子について、いくつかの例を挙げて説明したが、本発明はこれら構成に限定されるものではない。本発明は、必須の構成要件を具備するものであれば問題なく、当業者は、公知の知見により種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の温度過昇防止素子の一例である温度過昇防止素子の主要部を示す平面図である。
【図２】本発明の温度過昇防止素子の一例である温度過昇防止素子における可溶合金型温度ヒューズ周辺の拡大平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】可溶合金型温度ヒューズの要部を模式的に表す模式平面図であり、ヒューズエレメントが溶融する前の状態を示している。
【図５】図４の状態から、ヒューズエレメントが溶融して、電極間の電気的接続が遮断された状態を模式的に表す模式平面図である。
【図６】図１の温度過昇防止素子の使用状況を説明するための斜視図である。
【図７】図１の温度過昇防止素子を加熱ローラ方式の定着装置に適用した状態を示す概略構成図である。
【図８】図７の例における加熱ローラと可溶合金型温度ヒューズとの関係を模式的に表す模式断面図である。
【図９】中心角θと可溶合金型温度ヒューズの応答性との関係を示すグラフである。
【図１０】図７の例において好適な電源回路および断線制御回路の例を示す回路図である。
【図１１】図１の温度過昇防止素子を使用した場合と、従来の保護装置を使用した場合の熱応答性の差を確認した試験の結果を表すグラフである。
【図１２】本発明の温度過昇防止素子の他の一例である温度過昇防止素子の主要部を示す平面図である。
【図１３】図１２のＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】図１２の温度過昇防止素子を図７の例の定着装置に適用した際の、加熱ローラと可溶合金型温度ヒューズとの関係を模式的に表す模式断面図である。
【図１５】本発明の温度制御素子の一例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の温度制御素子を加熱ローラ方式の定着装置に適用した状態を示す概略構成図である。
【図１７】従来の可溶合金型温度ヒューズの一例を示す平面図である。
【図１８】図１７のＫ−Ｋ断面図である。
【図１９】従来のアキシャル型（円筒型）の可溶合金型温度ヒューズの一例を示す縦方向断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２，７２  可溶合金型温度ヒューズ（温度ヒューズ）、  ４ａ，４ｂ，６４ａ，６４ｂ，８４ａ，８４ｂ，１１４ａ，１１４ｂ  リード  、  ６ａ，６ｂ，８６ａ，８６ｂ  金属製バネ板（板状弾性体）、  １２，６２，１０２，１１２  ヒューズエレメント、  １４ａ，１４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ  電極、  １６，６６，１０６，１１６  フラックス、  １８，１０８  絶縁キャップ、  ２０  絶縁性基板、  ２２，９２  保持部材、  ２４，７４  外部引出線、  ２６  可動体の領域、  ３０  温度過昇防止素子、  ３２  加熱ローラ（加熱回転体）、  ３４  コア、  ３６  ヒーター（加熱装置）、  ３８  離型層、  ４０  加圧ローラ、  ４２  コア、  ４４  耐熱性弾性体層、  ４６，８２  温度センサー、  ４８  温度制御装置、  ５０  電源装置、  ５２  補正抵抗、  ５４  直流電源、
５６  パワーリレー（リレー素子）、  ６８，１１８  絶縁封止材、  ７０，１２０  絶縁ケース、  ８０  温度検出素子
【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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【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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