JP5740330B2 - 定着装置および印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーなどの現像剤を媒体に定着する定着装置、および、これを用いた印刷装置に関する。

印刷装置で用いられる定着装置は、発熱体の熱をベルトに伝達し、このベルトと加圧部材とにより形成されるニップ部において、現像剤が転写された媒体（印刷用紙）を加熱および加圧することにより、現像剤を媒体に定着する。

特開２００７−１４０５６２号公報（要約）

発熱体は、電流が流れることによりジュール熱を発生するが、何らかの原因で発熱体に過電流が流れると、発熱体が必要以上に発熱する、いわゆる過加熱が生じる。このような場合には、発熱体の温度上昇によって断線が生じ、回路が遮断されて、発熱が停止する。

しかしながら、従来は、発熱体のどの部分が断線するかを特定することができなかった。そのため、断線が生じる温度条件を正確に規定することができず、速やかに回路を遮断することが難しいという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱体の過加熱に際して断線が生じる部分を特定し、速やかな回路の遮断を可能にする定着装置および印刷装置を提供することにある。

本発明に係る定着装置は、現像剤を媒体に定着するための定着部材と、熱を発する発熱体と、発熱体と接するように設けられ、発熱体の熱を定着部材に伝達する熱伝達部とを有し、熱伝達部に、当該熱伝達部の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設け、低熱伝達領域が、熱伝達部に形成された凹部であり、凹部の内側に絶縁性の樹脂層が形成されていることを特徴とする。
本発明に係る定着装置は、現像剤を媒体に定着するための定着部材と、熱を発する発熱体と、発熱体と接するように設けられ、発熱体の熱を定着部材に伝達する熱伝達部と、発熱体を、熱伝達部に対して付勢する付勢部材と、発熱体と付勢部材との間に設けられた付勢補助部材とを有し、熱伝達部に、当該熱伝達部の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設け、付勢補助部材に、当該付勢補助部材の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る印刷装置は、上記の定着装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、発熱体の過加熱に際しては、発熱体のうち、熱伝達部の低伝達領域に対向する部分が最も高温となって断線するため、速やかに回路を遮断することができる。

本発明の第１の実施の形態における定着装置を備えた印刷装置の基本構成を示す図である。 第１の実施の形態における定着装置の基本構成を示す側面図である。 第１の実施の形態における定着装置の主要な構成要素を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態における抵抗線発熱体の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態における抵抗線発熱体の構成を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態における熱伝達部材を上方（Ａ）および下方（Ｂ）から見た斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態における定着装置の構成を示す上面図である。 第１の実施の形態における定着装置の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の熱伝達部材を上方（Ａ）および下方（Ｂ）から見た斜視図である。 第２の実施の形態における定着装置の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における定着装置の基本構成を示す図である。 第３の実施の形態における抵抗線発熱体、熱伝達部材および付勢補助部材を下方から見た分解斜視図である。 第３の実施の形態における定着装置の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態における定着装置の抵抗線発熱体の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第５の実施の形態における定着装置のベルトの構成を示す斜視図である。 第５の実施の形態における定着装置の基本構成を示す図である。

第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における定着装置１０を備えた印刷装置１の構成例を示す図である。印刷装置（画像形成装置とも称する）１は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリおよびＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｒａｌ）などである。但し、定着装置１０を備えたものであれば、上記以外の印刷装置であってもよい。図１に示す印刷装置１は、カラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであってもよい。

印刷装置１は、現像剤像が形成される媒体（例えば印刷用紙）２を積載して保持する給紙カセット７１を備えている。印刷装置１は、また、給紙カセット７１の媒体２を給紙するフィードローラ７２と、このフィードローラ７２によって給紙された媒体２を所定のタイミングで画像形成ユニット（後述）に搬送するレジストローラ対７３とを備えている。給紙カセット７１、フィードローラ７２とレジストローラ対７３は、媒体供給手段を構成している。印刷装置１内には、媒体供給手段により供給された媒体２が搬送される、媒体搬送路が設けられている。

媒体搬送路に沿って、ここでは図中右から左に、画像形成ユニット（画像形成部）６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃが配列されている。画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、画像情報に応じて、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの現像剤像をそれぞれ形成するものであり、印刷装置１の本体に着脱可能に取り付けられている。画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、現像剤を除いて共通の構成を有しているため、画像形成ユニット６Ｃ（シアン）の構成について説明する。

画像形成ユニット６Ｃは、静電潜像担持体としての感光体ドラム６１を備えている。感光体ドラム６１は、図１において時計回り（ａ方向）に回転する。感光体ドラム６１の回転方向（ａ方向）に沿って、帯電装置６２と、露光装置６３と、現像装置６４と、クリーニング装置６５とが順に配置されている。

帯電装置６２は、例えば帯電ローラであり、感光体ドラム６１の表面を一様に帯電させる。露光装置６３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）ヘッドであり、一様に帯電された感光体ドラム６１の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置６４は、所定の色の現像剤（トナー）を用いて、感光体ドラム６１の表面の静電潜像を現像し、現像剤像（トナー像）を形成する。クリーニング装置６５は、現像剤像の転写（後述）後に感光体ドラム６１の表面に残った現像剤を除去する。なお、静電潜像担持体は、感光体ドラム６１の代わりに、例えばベルト形状のものを用いても良い。

画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに対向するように、転写ユニット（転写部）８が配置されている。転写ユニット８は、無端状の転写ベルト８１と、この転写ベルト８１が張架されたローラ８２，８３と、転写ベルト８１を介して各画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの感光体ドラム６１に対向する４つの転写器８４とを備える。

ローラ８２は、転写ベルト８１を駆動する駆動ローラであり、ローラ８３は、転写ベルト８１に一定の張力を付与する従動ローラである。ローラ８２の回転により、転写ベルト８１は、その表面に媒体２を保持して、矢印ｂで示す方向に移動する。転写器８４は、例えば転写ローラであり、各感光体ドラム６１の表面に形成された現像剤像を媒体２に転写するための転写電圧が付与されている。

画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの下流側（図１における左側）には、現像剤像を媒体２に定着する定着装置１０が配置されている。定着装置１０の具体的な構成については、後述する。

定着装置１０の下流側には、現像剤像の定着が完了した媒体２を排出口７５に向けて搬送する排出ローラ群７４が配置されている。また、印刷装置１０の上部には、排出口７５から排出された媒体２を積載する積載部７６が設けられている。

次に、本実施の形態における定着装置１０について説明する。図２は、定着装置１０の基本構成を示す図である。図３は、定着装置１０の主要な構成要素を示す分解斜視図である。

定着装置１０は、定着ローラ１６と、この定着ローラ１６から離間して配置された熱伝達部材（熱伝達部）１２と、これら定着ローラ１６および熱伝達部材１２に張架されたベルト１５（定着部材）とを備えている。定着装置１０は、さらに、定着ローラ１６に対して熱伝達部材１２とは反対の側に、加圧ローラ１７（加圧部材）を備えている。加圧ローラ１７は、ベルト１５を介して定着ローラ１６に押圧されている。

以下の説明では、定着ローラ１６の軸方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺとする。Ｙ方向およびＺ方向に直交する方向をＸ方向とする。ＸＹ面は水平面であり、また、Ｘ方向は、媒体２が定着装置１０を通過する際の進行方向である。

Ｚ方向において、上方を＋Ｚ方向とし、下方を−Ｚ方向とする。また、定着装置１０を媒体２が通過する際の媒体２の進行方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。また、＋Ｘ方向を向いて左手方向を＋Ｙ方向とし、右手方向を−Ｙ方向とする。

熱伝達部材１２は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属により形成され、定着ローラ１６側（下側）に凹となる略円弧状の断面を有し、定着ローラ１６の軸方向に延在している。熱伝達部材１２は、定着ローラ１６と反対側の面（上面）が曲面部１２０をなしており、この曲面部１２０がベルト１５の内周面に接している。熱伝達部材１２の定着ローラ１６側の面（下面）には、所定の幅を有し、定着ローラ１６の軸方向に延在する平面部１２３（図６（Ｂ））が形成されている。

熱伝達部材１２の平面部１２３には、抵抗線発熱体１１が固着されている。また、熱伝達部材１２の平面部１２３と抵抗線発熱体１１との間には、熱伝達グリス１９が塗布されている。熱伝達グリス１９は、半固体状であり、抵抗線発熱体１１と熱伝達部材１２の平面部１２３との間の微小な空隙を埋めることにより、両者の熱伝達効率を高めている。

図４および図５は、抵抗線発熱体１１の構成を示す斜視図および分解斜視図である。図３に示したように、抵抗線発熱体１１は、定着ローラ１６（図３）の軸方向（Ｙ方向）に長く形成されている。また、抵抗線発熱体１１は、図５に示すように、例えば金属製の平板部材である基板１１５に、その長手方向に延在する抵抗線１１０を設けたものである。抵抗線１１０に電流が流れることにより発熱する。

また、抵抗線１１０は、ガラスなどの絶縁体からなる上下一対の保護層１１２によって挟み込まれて保持されており、抵抗線１１０の電流が基板１１５や他の部材に流れないように構成されている。また、抵抗線１１０は、抵抗線発熱体１１の長手方向端部に形成されたコンタクト部１１１に、配線部１１３を介して接続されている。コンタクト部１１１は、コネクタ（図示せず）を介して、制御部から電流の供給を受ける。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、熱伝達部材１２を上方および下方から見た斜視図である。図６（Ａ）に示すように、熱伝達部材１２は、上述したように、ベルト１５と接触する曲面部１２０を有し、その反対面に平面部１２３を有している。また、熱伝達部材１２の長手方向の一端には、熱伝達部材１２の表裏を貫通する孔１２２（低熱伝達領域）が形成されている。

熱伝達部材１２の幅方向の一端には、支軸１２１が形成されている。支軸１２１は、熱伝達部材１２の長手方向両端から外側に突出している。この支軸１２１は、後述するサイドプレート２０Ｌ，２０Ｒ（図８）の孔２６Ｌ，２６Ｒに保持されるものである。

図７および図８は、定着装置１０の構成を示す斜視図および分解斜視図である。図８に示すように、定着装置１０は、定着ローラ１６の軸方向（Ｙ方向）両側に位置する左右一対のサイドプレート２０Ｌ，２０Ｒを有している。サイドプレート２０Ｌ，２０Ｒには、熱伝達部材１２の支軸１２１に係合する孔２６Ｌ，２６Ｒが形成されており、これにより熱伝達部材１２は支軸１２１を中心として揺動可能に支持される。

また、サイドプレート２０Ｒには、抵抗線発熱体１１のコンタクト部１１１側の端部を挿通する穴２７が形成されている。抵抗線発熱体１１のコンタクト部１１１は、穴２７を介して、サイドプレート２０Ｒの外側に突出する。

サイドプレート２０Ｌ，２０Ｒの間には、支持板１４が取り付けられている。支持板１４は、その長手方向の両端を、サイドプレート２０Ｌ，２０Ｒの取り付け孔２８Ｌ，２８Ｒに係合させることで固定されている。

支持板１４上には、複数の付勢部材１３が均等に配設されている。付勢部材１３は、例えばコイルばねであり、抵抗線発熱体１１を上方（＋Ｚ方向）に付勢している。付勢部材１３の付勢により、抵抗線発熱体１１が、熱伝達部材１２の平面部１２３に圧接される。加えて、この付勢部材１３の付勢により、熱伝達部材１２が支軸１２１を中心として揺動し、熱伝達部材１２の曲面部１２０がベルト１５の内周面を押圧し、ベルト１５に張力を付与する。

ベルト１５は、ポリイミドの基材の外周にシリコーンゴムの弾性層を形成し、さらにその表層をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブで被覆したものである。ベルト１５は、上述したように、熱伝達部材１２と定着ローラ１６とに張架され、図示しない保持部材によって長手方向の位置が規制されている。

図９は、定着装置１０の構成を示す断面図である。なお、この断面図は、後述する図１０に示す線分Ａ−Ａにおける断面図に相当する。定着ローラ１６は、芯金部１６１と、その外周面に形成された弾性層１６２とを有している。芯金部１６１の両端部（軸部）は、定着ローラ回転軸受２３Ｌ，２３Ｒを介して、サイドプレート２０Ｌ，２０Ｒに取り付けられている。芯金部１６１の長手方向の一端には、定着ギア２５が取り付けられている。定着ギア２５には、図示しない駆動機構から動力が伝達され、定着ローラ１６が回転する。

加圧ローラ１７は、芯金部１７１と、その外周面に形成された弾性層１７２とを有し、その表層はＰＦＡチューブ（図示せず）で被覆されている。芯金部１７１の両端部（軸部）は、加圧ローラ回転軸受２４Ｌ，２４Ｒを介して、加圧ローラ軸受支持部材２１Ｌ，２１Ｒに取り付けられている。加圧ローラ軸受支持部材２１Ｌ，２１Ｒは、Ｙ方向に変位可能に、サイドプレート２０Ｌ，２０Ｒに組み付け付けられている。

また、加圧ローラ軸受支持部材２１Ｌ，２１Ｒは、例えばコイルばねからなる押圧部材２２Ｌ，２２Ｒにより、＋Ｚ方向に押圧される。この押圧により、加圧ローラ１７の弾性層１７２が、ベルト１５を介して定着ローラ１６の弾性層１６２に圧接され、ニップ部１８（図２）が形成される。

図１０は、定着装置１０の構成を示す上面図である。図１０に示すように、ベルト１５の幅（Ｙ方向寸法）Ｌ１は、熱伝達部材１２の長さＬ２よりも短く、熱伝達部材１２の長手方向の一端部（孔１２２を含む部分）が露出するようになっている。

また、図２および図１０に示すように、ベルト１５の内周面に接するように、温度センサ１５１が設けられている。温度センサ１５１は、媒体２の走行範囲、より具体的には、ベルト１５の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に配置されている（図１０）。

温度センサ１５１は、ベルト１５の温度を検出し、定着装置１０の制御部（図示せず）に温度情報を送信する。定着装置１０の制御部は、温度センサ１５１の温度情報に基づき、抵抗線発熱体１１に流れる電流を制御し、ベルト１５の温度を所定の温度に保つ。

次に、本実施の形態の印刷装置１および定着装置１０の動作について、図１，２を参照して説明する。
オペレータが印刷装置１の電源を投入して、画像形成を開始する操作を行うと、フィードローラ７２が給紙カセット７１内の媒体２を一枚ずつ給紙し、その媒体２をレジストローラ対７３が転写ユニット８に搬送する。媒体２は、転写ベルト８１に吸着保持されて搬送され、画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃを順に通過する。

各画像形成ユニット６では、感光ドラム６１がａ方向に回転し、帯電装置６２が感光体ドラム６１の表面を一様に帯電する。さらに、露光装置６３が感光体ドラム６１の表面を露光して、画像情報に応じた静電潜像を形成する。次いで、現像装置６４が、感光体ドラム６１の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像し、現像剤像を形成する。感光ドラム６１の表面に形成された現像剤像は、転写器８４により、転写ベルト８１上の媒体２の表面に転写される。転写後に感光ドラム６１の表面に残留している現像剤は、クリーニング装置６５によって除去される。

媒体２が画像形成ユニット６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃを通過することにより、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの現像剤像が媒体２に順次転写される。その後、媒体２は、転写ユニット８から定着装置１０に搬送される。

定着装置１０の制御部は、媒体２上に転写された現像剤像を定着するのに十分な熱量を発生するように、抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０に電流を流し、ジュール熱により抵抗線１１０が発熱する。

また、抵抗線１１０への通電開始と同時に、図示しない駆動機構から定着ギア２５に動力を伝達し、定着ローラ１６の回転を開始する。定着ローラ１６の回転開始に伴い、定着ローラ１６に接しているベルト１５および加圧ローラ１７も回転を開始する。

抵抗線発熱体１１が発生した熱は、熱伝達グリス１９を介して熱伝達部材１２に効率よく伝達され、熱伝達部材１２の曲面部１２０からベルト１５に伝達される。このとき、ベルト１５には、現像剤像を定着するのに十分な熱量が熱伝達部材１２から伝達される。定着ローラ１６と共に回転するベルト１５は、ニップ部１８において、加圧ローラ１７との間で媒体２を加熱・加圧する。これにより、媒体２に転写された現像剤像が、媒体２に定着される。

定着装置１０において現像剤像が定着された媒体２は、排出ローラ群７４により搬送され、排出口７５から排出されて積載部７６に積載される。これにより、定着装置１０を有する印刷装置１による画像形成（印刷）が完了する。

次に、抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０に過電流が流れた場合について説明する。図１１（Ａ）は、定着装置１０の一部を拡大して示す断面図である。抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０に過電流が流れると、この抵抗線１１０により発生した熱は、熱伝達部材１２に伝達されて拡散する。

しかしながら、抵抗線１１０のうち、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する部分（抵抗線部分１１０Ｈ）は、熱伝達部材１２と接していないため、熱伝達部材１２への熱の伝達（拡散）が少ない。そのため、この抵抗線部分１１０Ｈは、抵抗線発熱体１１の中で最も高温となる。同様に、抵抗線１１０を保持する保護層１１２のうち、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する部分（保護層部分１１２Ｈ）は、保護層１１２の中で最も高温となる。

そのため、抵抗線１１０を流れる過電流により、抵抗線部分１１０Ｈの温度が抵抗線１１０および保護層１１２の気化温度に達すると、図１１（Ｂ）に模式的に示すように、孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈが気化して消失し、回路が遮断される。これにより、抵抗線１１０には電流が流れない状態となり、抵抗線発熱体１１の発熱が停止する。

このように、抵抗線１１０の過加熱時には、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈが断線するため、速やかに回路を遮断することができる。そのため、定着装置１０の温度を想定温度範囲内に収めることができる。

特に、抵抗線１１０のうち、過加熱時に断線する部分（抵抗線部分１１０Ｈ）が特定されているため、断線が生じる温度などを設計により正確に決定することができる。

また、抵抗線１１０において気化して消失する部分（抵抗線部分１１０Ｈ）は、ベルト１５の幅方向外側にあるため、ベルト１５を取り外すことなく、目視により簡単に回路の遮断を視認することができる。

なお、ここでは、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈが、加熱時に液化の状態を経ずに気化するが、このような構成には限定されない。例えば、抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈが、液化の状態を経て気化してもよいし、あるいは、液化した状態で表面張力の作用で２つに分断されることにより回路を遮断してもよい。

また、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈの全体が一気に気化してもよいし、孔１２２の中心に位置する部分が気化してもよい。すなわち、回路を遮断する（抵抗線１１０に電流が流れない状態にする）ことができればよい。

以下、本実施の形態における具体的な構成例について説明する。
抵抗線発熱体１１は、長さ３５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのステンレス製の基板１１５上に、ガラス製の保護層１１２を形成し、その上に銀とパラジウムの合金で線幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの抵抗線１１０を形成し、さらにガラス製の保護層１１２で覆ったものである。抵抗線１１０の出力は、１０００Ｗである。

熱伝達グリス１９は、シリコーンオイルに酸化亜鉛の粉末を混合し、熱伝達性を向上させたものを用いる。熱伝達部材１２は、アルミニウムの押し出し材であるＡ６０６３を用い、厚さは１ｍｍとし、曲面部１２０の曲率半径は２５ｍｍとし、幅（Ｘ方向寸法）は３０ｍｍとする。平面部１２３の幅は１０．２ｍｍとし、孔１２２の内径は１０ｍｍとする。

付勢部材１３としては、５つのコイルばねを用い、４ｋｇｆの押圧力で抵抗線発熱体１１を＋Ｚ方向に押圧する。

ベルト１５は、厚さ０．１ｍｍのポリイミドの基材の外周に、厚さ０．２ｍｍのシリコーンゴムの弾性層を形成し、さらにＰＦＡチューブで被覆したものとする。定着ローラ１６等に張架する前の状態で、ベルト１５の内径は４０ｍｍである。

定着ローラ１６の外径は２５ｍｍとし、シリコーンスポンジからなる弾性層１６２の厚さは２ｍｍとする。また、加圧ローラ１７の外径は２５ｍｍとし、シリコーンゴムからなる弾性層１７２の厚さは２ｍｍとし、その表層はＰＦＡチューブで被覆する。

加圧ローラ１７の芯金部１７１の両端（軸部）は、上述したように加圧ローラ軸受支持部材２１Ｌ，２１Ｒによって支持されており、押圧部材２２Ｌ，２２Ｒにより＋Ｚ方向に２０ｋｇｆの押圧力で押圧されている。

なお、定着装置１０は、図示しないＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の樹脂カバーにより、上記の各構成要素を囲んでおり、ユーザが定着装置１０を安全に把持できるように構成されている。

このような構成において、抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０に電流を流すと同時に、定着ローラ１６を６５ｒｐｍで回転させる。抵抗線発熱体１１で発生した熱は、熱伝達部材１２を介して効果的にベルト１５に伝達され、さらにニップ部１８に伝達される。抵抗線１１０への通電開始から、ニップ部１８の温度が１７０℃（良好な定着が可能な温度）まで上昇するまでの時間は、１５秒程度である。

これにより、Ａ４横送り印刷時（Ａ４サイズの媒体を短手方向に搬送する）において、印刷速度３０ＰＰＭ（Ｐａｇｅ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅｓ）程度の良好な定着が可能となる。正常な運転動作（ニップ部１８の温度が約１７０℃）では、抵抗線発熱体１１の温度は２００℃程度であり、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈの温度は２８０℃程度である。

この状態で、抵抗線発熱体１１に過電流が流れた場合には、過電流の流れた時間を３０秒間とすると、抵抗線発熱体１１の温度は５００℃程度に上昇し、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈの温度は８００℃程度まで上昇する。

熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈの温度が８００℃程度まで上昇すると、抵抗線部分１１０Ｈ上にあるガラス製の保護層１１２（保護層部分１１２Ｈ）が化学反応と共に気化して消失し、抵抗線部分１１０Ｈも気化して消失する。これにより、回路が遮断され、抵抗線発熱体１１の発熱が停止する。

また、熱伝達部材１２の孔１２２の内径が１０ｍｍであるため、抵抗線部分１１０Ｈが気化して消滅することにより、少なくとも４ｍｍ程度以上の空隙部が生じる。これにより、抵抗線部分１１０Ｈの回路切断の目視確認が容易になる。

また、孔１２２の縁の近傍では、熱伝達部材１２からの放熱のため、抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈの温度が（孔１２２の中心と比較して）上昇しにくいため、孔１２２の縁の近傍の抵抗線部分１１０Ｈと保護層部分１１２Ｈを消失させずに残すことにより、抵抗線１１０と熱伝達部材１２（アルミニウム製）との絶縁性の確保が容易になる。

加えて、回路の遮断までの加熱時間が３０秒程度と短いため、定着装置１０のカバー部材（ＰＥＴ）の温度は８０℃程度までしか上昇していない。そのため、定着装置１０のカバー部材の溶解や熱変形を生じることはない。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、抵抗線発熱体１１に接触する熱伝達部材１２に孔１２２（他の領域よりも熱伝導効率の低い低熱伝達領域）を設けたことにより、抵抗線１１０に過電流が流れた際に、孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈを断線させ、速やかに発熱を停止することができる。そのため、定着装置１０のカバー部材を始めとする周辺部材を、熱による損傷から保護することができる。

なお、この第１の実施の形態では、熱伝達部材１２に孔１２２を設けたが、孔１２２に相当する部分に、熱伝達効率が低下するような部材（熱伝達部材１２とは異なる材質で形成された部材）を配置してもよい。

第２の実施の形態．
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１２（Ａ）および（Ｂ）は、第２の実施の形態における定着装置で用いる熱伝達部材２０１を、上方および下方から見た斜視図である。第２の実施の形態は、熱伝達部材２０１の構成において、第１の実施の形態と異なるものである。図において、第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

第２の実施の形態の熱伝達部材２０１は、第１の実施の形態で説明した熱伝達部材１２と同様、ベルト１５の内周面に当接する曲面部１２０を有し、その反対側に平面部１２３を有している。また、熱伝達部材２０１の幅方向の一端部には、熱伝達部材２０１を揺動可能に支持する支軸１２１を有している。

但し、第２の実施の形態の熱伝達部材２０１は、第１の実施の形態の孔１２２に対応する位置に、凹部２０２（低熱伝達領域）を有している。この凹部２０２には、樹脂層（例えば、フッ素系のコーティング層）２０３が形成されている。

図１３は、第２の実施の形態における定着装置２００の一部を拡大して示す断面図である。第２の実施の形態では、抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０のうち、熱伝達部材２０１の凹部２０２に対向する抵抗線部分１１０Ｈが、熱伝達部材２０１に接していないため、最も熱の拡散が少ない。そのため、抵抗線発熱体１１に過電流が流れると、凹部２０２に対向する抵抗線部分１１０Ｈの温度が最も高温となり、例えば８００℃程度まで上昇する。そして、この抵抗線部分１１０Ｈが、凹部２０２内の樹脂層２０３の一部と共に気化して消失し、回路を遮断する。

このとき、凹部２０２に形成された樹脂層（例えばフッ素系コーティング層）２０３のため、抵抗線１１０Ｈが気化する際に、樹脂層２０３の気化せずに残った部分により、熱伝達部材２０１（アルミニウム製）への電流のリークを防止することができる。そのため、凹部２０２を、第１の実施の形態で説明した孔１２２（例えば１０ｍｍ）よりも小さく構成することができる。その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

なお、凹部２０２に形成する樹脂層２０３は、フッ素系コーティング層に限らず、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂など、耐熱性を有する樹脂を用いることができる。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、熱伝達部材２０１に凹部２０２（他の領域よりも熱伝導効率の低い低熱伝達領域）を設けることにより、抵抗線１１０に過電流が流れた際に、当該凹部２０２に対向する抵抗線部分１１０Ｈを断線させ、速やかに発熱を停止することができる。そのため、定着装置１０のカバー部材を始めとする周辺部材を、熱による損傷から保護することができる。

第３の実施の形態．
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１４は、第３の実施の形態における定着装置３００の基本構成を示す図である。図１５は、定着装置３００の抵抗線発熱体１１、熱伝達部材１２および付勢補助部材３０１を、下方から見た分解斜視図である。図１６は、定着装置３００の一部分を拡大して示す断面図である。各図において、第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

図１４に示すように、この第３の実施の形態では、抵抗線発熱体１１の付勢部材１３（コイルばね）側に、付勢補助部材３０１を設けている。付勢補助部材３０１は、長尺の板状部材であり、抵抗線発熱体１１への付勢力を長手方向に亘って均一化する作用を有する。付勢補助部材３０１は、また、熱伝達部材１２の孔１２２と対向する位置に、孔１２２と同形状の孔３０２（低熱伝達領域）を有している。

また、熱伝達部材１２の孔１２２と付勢補助部材３０１の孔３０２とは、図１６に示すように、ベルト１５の幅方向の内側に位置している。但し、孔１２２，３０２の位置は、通紙範囲（媒体２が通過する範囲）よりも外側にあることが好ましい。

抵抗線発熱体１１は、熱伝達部材１２および付勢補助部材３０１の両方に接しており、抵抗線発熱体１１の発生した熱は、熱伝達部材１２および付勢補助部材３０１に伝達される。但し、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する抵抗線部分１１０Ｈは、付勢補助部材３０１の孔３０２にも対向しているため、熱伝達部材１２にも付勢補助部材３０１にも熱が伝達されない。

このように構成されているため、抵抗線発熱体１１に過電流が流れた際には、抵抗線部分１１０Ｈの温度は、第１の実施の形態よりも早く上昇し、保護層１１２と共に気化して消失し、回路が遮断される。すなわち、より速やかに回路を遮断することができる。他の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

また、熱伝達部材１２の孔１２２と、付勢補助部材３０１の孔３０２は、図１６に示すようにベルト１５の幅方向内側に位置しているため、抵抗線部分１１０Ｈが外気にさらされず、従って、通常動作時の温度の維持が容易である。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、熱伝達部材１２の孔１２２と、付勢補助部材３０１の孔３０２とを、抵抗線発熱体１１を介して互いに対向する位置に設けたことにより、抵抗線発熱体１１に過電流が流れた際に、第１の実施の形態よりも速やかに、回路を遮断することができる。

この第３の実施の形態は、第２の実施の形態と組み合わせても良い。この場合には、熱伝達部材１２の代わりに、図１２の熱伝達部材２０１を用いることができる。

また、図１６には、熱伝達部材１２の孔１２２と付勢補助部材３０１の孔３０２をベルト１５の幅方向内側に配置した構成を示したが、上述したように抵抗線部分１１０Ｈの温度上昇を促進する効果が得られる構成であれば、熱伝達部材１２の孔１２２と付勢補助部材３０１の孔３０２を、第１の実施の形態と同様に、ベルト１５の幅方向外側に配置することも可能である。

第４の実施の形態．
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１７は、第４の実施の形態における定着装置で用いる抵抗線発熱体４０１の構成を示す分解斜視図である。図において、第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一の符号を付す。第４の実施の形態は、抵抗線発熱体４０１の構成において、第１の実施の形態と異なるものである。

第４の実施の形態の抵抗線発熱体４０１は、抵抗線４０２の端部近傍に、他の領域よりも断面積の小さい領域（小断面領域）４０３を有している。この小断面領域４０３は、熱伝達部材１２の孔１２２に対向する位置に設置される。小断面領域４０３の周囲の空気は、同じ体積の金属よりも熱容量が小さいため、抵抗線４０２は、熱容量が小さくなる形状を有することになる。抵抗線発熱体４０１の他の構成は、第１の実施の形態で説明した抵抗線発熱体１１と同様である。

抵抗線４０２の抵抗は断面積に反比例するため、抵抗線発熱体４０１の抵抗線４０２に過電流が流れると、抵抗線４０２の小断面領域４０３での発熱が最も多く、従って最も高温になる。さらに、この小断面領域４０３は、熱伝達部材１２の孔１２２に対向しているため、第１の実施の形態でも説明したように熱の拡散が少なく、従ってさらに高温になる。そのため、第１の実施の形態よりも速やかに回路を遮断することができる。他の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、熱伝達部材１２の孔１２２に対向するように、抵抗線発熱体４０１の抵抗線４０２に小断面領域４０３を設けることにより、過電流が流れた際に、より速やかに回路を遮断することができる。

また、この第４の実施の形態は、第２または第３の実施の形態と組み合わせても良い。第２の実施の形態と組み合わせる場合には、熱伝達部材１２の代わりに、図１２の熱伝達部材２０１を用い、第３の実施の形態と組み合わせる場合には、図１５の付勢補助部材３０１を用いることができる。

第５の実施の形態．
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１８は、第５の実施の形態における定着装置５００のベルト５０１の構成を示す斜視図である。図１９は、第５の実施の形態における定着装置５００の基本構成を示す図である。各図において、第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一の符号を付す。第５の実施の形態は、ベルト５０１の構成において、第１の実施の形態と異なるものである。

第５の実施の形態のベルト５０１は、第１の実施の形態で説明した熱伝達部材１２の作用も有するように構成されている。すなわち、ベルト５０１は、ポリイミドの基材の内周面に、熱伝達性の高い金属層５０３を有している。なお、ポリイミドの基材の外周面にシリコーンゴムの弾性層を有し、その表層をＰＦＡチューブで被覆している点は、第１の実施の形態のベルト１５と同様である。

ベルト５０１の軸方向端部近傍の内周面には、金属層５０３のない環状の領域（すなわち、内周面にポリイミド層が露出している領域）５０２が形成されている。この領域５０２は、ベルト５０１の内周面において、他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域に相当する。

図１９に示すように、定着装置５００は、熱伝達部材１２を有さないため、定着ローラ１６と抵抗線発熱体１１との間にベルト５０１を張架した構成となる。抵抗線発熱体１１は、付勢部材１３（コイルばね）の付勢力により、ベルト５０１の内周面（金属層５０３）に押し当てられる。

抵抗線発熱体１１の抵抗線１１０に過電流が流れると、抵抗線発熱体１１の熱はベルト５０１に伝達されて拡散するが、ベルト５０１の熱伝達効率の低い領域５０２に対向する部分（抵抗線部分１１０Ｈ）は、熱拡散が少ないため最も高温となる。抵抗線部分１１０Ｈが所定の温度に達して気化により消失すると、回路が遮断される。他の構成および動作は、第１の実施の形態で説明したとおりである。

以上のように、本発明の第５の実施の形態によれば、ベルト５０１が、熱伝達部材１２の作用を有するように構成されているため、第１の実施の形態と同様の回路遮断を、より少ない構成部品で実現することができる。

なお、この第５の実施の形態は、第３または第４の実施の形態と組み合わせてもよい。第３の実施の形態と組み合わせる場合には、図１５の付勢補助部材３０１を用い、第４の実施の形態と組み合わせる場合には、図１７の抵抗線発熱体４０１を用いることができる。

上述した第１〜第５の実施の形態では、ニップ部１８を形成するための加圧部材として加圧ローラ１７を用いたが、加圧ローラ１７の代わりに、例えば摺動性の加圧部材を用いてニップ部１８を形成してもよい。また、第１〜５の実施の形態では、ベルト１５（５０１）の内側に定着ローラ１６を配置してニップ部１８を形成していたが、さらに他の加圧部材を設置し、複数の部材でニップ部１８を形成してもよい。

また、第１〜第５の実施の形態では、抵抗線発熱体に過電流が流れた際の回路を遮断する構成について説明したが、回路を遮断しない構成にも利用することができる。例えば、熱伝達部材の低熱伝達領域（例えば熱伝達部材１２の孔１２２）を、ベルトの通紙範囲（媒体２が通過する範囲）内に設定することで、ニップ部のベルト幅方向の温度分布を均一化するといった温度調整に利用することができる。

第１〜第５の実施の形態で説明した特徴は、適宜組み合わせることができる。例えば、第１の実施の形態における熱伝達部材１２の孔１２２は、ベルト１５の幅方向内側に設けているが、第３の実施の形態（図１６）で説明したようにベルト１５の幅方向外側に設けてもよい。

１ 印刷装置、 ２ 媒体、 ６ＢＫ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ 画像形成ユニット、 ８ 転写ユニット、 １０ 定着装置、 １１ 抵抗線発熱体（発熱体）、 １１０ 抵抗線、 １１０Ｈ 抵抗線部分、 １１１ コンタクト部、 １１２ 保護層、 １１３ 配線部、 １１５ 基板、 １２ 熱伝達部材（熱伝達部）、 １２０ 曲面部、 １２１ 支軸、 １２２ 孔（低熱伝達領域）、 １２３ 平面部、 １３ 付勢部材、 １４ 支持板、 １５ ベルト（定着部材）、 １６ 定着ローラ、 １７ 加圧ローラ（加圧部材）、 ２０１ 熱伝達部材、 ２０２ 凹部（低熱伝達領域）、 ２０３ 樹脂層、 ３００ 定着装置、 ３０１ 付勢補助部材、 ３０２ 孔（低熱伝達領域）、 ４０１ 抵抗線発熱体、 ４０２ 抵抗線、 ４０３ 小断面領域、 ５００ 定着装置、 ５０１ ベルト、 ５０２ 領域（低熱伝達領域）、 ５０３ 金属層。

Claims (15)

1. 現像剤を媒体に定着するための定着部材と、
   熱を発する発熱体と、
   前記発熱体と接するように設けられ、前記発熱体の熱を前記定着部材に伝達する熱伝達部とを有し、
   前記熱伝達部に、当該熱伝達部の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設け、
   前記低熱伝達領域が、前記熱伝達部に形成された凹部であり、前記凹部の内側に絶縁性の樹脂層が形成されていること
   を特徴とする定着装置。
2. 現像剤を媒体に定着するための定着部材と、
   熱を発する発熱体と、
   前記発熱体と接するように設けられ、前記発熱体の熱を前記定着部材に伝達する熱伝達部と、
   前記発熱体を、前記熱伝達部に対して付勢する付勢部材と、
   前記発熱体と前記付勢部材との間に設けられた付勢補助部材と
   を有し、
   前記熱伝達部に、当該熱伝達部の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設け、
   前記付勢補助部材に、当該付勢補助部材の他の領域よりも熱伝達効率の低い低熱伝達領域を設けた
   ことを特徴とする定着装置。
3. 前記熱伝達部の前記低熱伝達領域が、前記熱伝達部に形成された孔であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記熱伝達部の前記低熱伝達領域が、前記熱伝達部とは異なる絶縁性の材料により構成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記発熱体と前記熱伝達部との間に、熱伝導性を有する半固体状の部材を設けたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記発熱体が、通電により発熱する抵抗線を有し、
   前記抵抗線が、当該抵抗線の他の領域よりも断面積が小さい領域を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記発熱体が、通電により発熱する抵抗線を有し、
   前記発熱体が、前記抵抗線の周辺の熱容量が小さくなる形状を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記発熱体が平板形状を有しており、前記熱伝達部は、前記発熱体に接する平面部を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記定着部材が無端状のベルトであり、
   前記熱伝達部と前記ベルトが一体として構成されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記定着部材が無端状のベルトであり、
    前記熱伝達部の前記低熱伝達領域が、前記ベルトの幅方向の外側に位置していることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記定着部材が無端状のベルトであり、
    前記熱伝達部の前記低熱伝達領域が、前記ベルトの幅方向の内側に位置していることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の定着装置。
12. 前記熱伝達部の前記低熱伝達領域に対向する前記発熱体の一部が、温度上昇により消失することにより、発熱体を含む回路を遮断することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記定着部材が無端状のベルトであり、
    前記熱伝達部は、前記ベルトの内周面に接する第１の面を有すると共に、その反対側の第２の面に前記発熱体が接するよう構成されており、
    前記熱伝達部の少なくとも前記第２の面に、前記低熱伝達領域が形成されていること
    を特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の定着装置。
14. 前記発熱体は、一方向に長い部材であり、その長手方向の一端部に端子部を有し、
    前記発熱体の前記端子部よりも長手方向中心側の部分が、前記熱伝達部の前記低熱伝達領域に対向すること
    を特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の定着装置。
15. 現像剤による像を形成する画像形成部と、
    前記現像剤を媒体に転写する転写部と、
    前記現像剤を前記媒体に定着する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の定着装置と
    を備えたことを特徴とする印刷装置。

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