特開 2024-86719 感熱スイッチを有する加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086719

(43)【公開日】2024-06-28

(54)【発明の名称】感熱スイッチを有する加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20240621BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 310E

G03G15/20 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169835

(22)【出願日】2022-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】511076424

【氏名又は名称】ヒューレット－パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】古谷 理

【テーマコード（参考）】

2H033

3K058

【Ｆターム（参考）】

2H033AA03

2H033BA11

2H033BA31

2H033BA32

2H033BB01

2H033BB12

2H033BB18

2H033BB21

2H033BB22

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB33

2H033BB34

2H033CA07

2H033CA30

2H033CA45

3K058BA18

3K058CA22

3K058CA46

3K058CA54

3K058CA92

3K058CB02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】感熱スイッチを有する加熱装置を提供する。
【解決手段】一態様の加熱装置は、基板７１と、基板上に設けられ、一対の電極間で長手方向に延びる発熱体７２と、長手方向において一対の電極の間に位置する感熱スイッチ７５と、を備え、感熱スイッチは、温度が閾値温度未満であるときに発熱体から離間し、温度が閾値温度に達したときに発熱体に接触するように変形する変形可能導体を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に設けられ、一対の電極間で長手方向に延びる発熱体と、
前記長手方向において前記一対の電極の間に位置する感熱スイッチと、
を備え、
前記感熱スイッチは、温度が閾値温度未満であるときに前記発熱体から離間し、前記温度が前記閾値温度に達したときに前記発熱体に接触するように変形する変形可能導体を含む、加熱装置。

【請求項2】

前記感熱スイッチは、予め定められた用紙サイズに応じた位置に前記長手方向に互いに離間して配置された複数の感熱スイッチのうちの１つである、請求項１に記載の加熱装置。

【請求項3】

前記一対の電極は、前記発熱体の第１端部に接続された第１電極と、前記発熱体の第２端部に接続された第２電極とを含み、
前記複数の感熱スイッチは、前記発熱体の前記第１端部に対向して配置された第１感熱スイッチと、前記発熱体の前記第２端部に対向して配置された第２感熱スイッチと、を含む、請求項２に記載の加熱装置。

【請求項4】

前記第１感熱スイッチは、前記第１電極に電気的に接続され、
前記第２感熱スイッチは、前記第２電極に電気的に接続されている、請求項３に記載の加熱装置。

【請求項5】

前記第１電極は、前記発熱体に電力を供給する電源に電気的に接続され、
前記第２電極は、電気的に接地されている、請求項４に記載の加熱装置。

【請求項6】

前記第１感熱スイッチ及び前記第２感熱スイッチは、前記発熱体の第１接点及び第２接点にそれぞれ接触可能であり、
前記第１感熱スイッチは、前記発熱体の前記第１接点と接触したときに、前記第１接点を前記第１電極と電気的に接続し、
前記第２感熱スイッチは、前記発熱体の前記第２接点と接触したときに、前記第２接点を前記第２電極と電気的に接続する、請求項３に記載の加熱装置。

【請求項7】

前記感熱スイッチは、
前記変形可能導体を支持する支持体であり、前記基板に接触する脚部と、前記発熱体から離間したブリッジとを含む、該支持体と、
前記ブリッジから延在し、前記支持体を介して伝達される温度上昇に応じて前記発熱体に向けて湾曲するバイメタルプレートと、
を有する、請求項１に記載の加熱装置。

【請求項8】

前記変形可能導体は、前記バイメタルプレートに設けられ、前記バイメタルプレートの湾曲に応じて前記発熱体に接触する接点部を含み、前記接点部の表面は炭化ケイ素又は窒化チタンを含む保護層で覆われている、請求項７に記載の加熱装置。

【請求項9】

回転可能な回転体と、
前記回転体に圧接する回転可能な加圧ローラと、
前記回転体を加熱する加熱装置であり、基板と、前記基板上に設けられ、一対の電極間で長手方向に延びる発熱体と、前記長手方向において前記一対の電極の間に位置する感熱スイッチとを含む、該加熱装置と、
を備え、
前記感熱スイッチは、温度が閾値温度未満であるときに前記発熱体から離間し、前記温度が前記閾値温度に達したときに前記発熱体に接触するように変形する変形可能導体を含む、定着装置。

【請求項10】

前記加熱装置の前記感熱スイッチは、予め定められた用紙サイズに応じた位置に前記長手方向に互いに離間して配置された複数の感熱スイッチのうちの１つである、請求項９に記載の定着装置。

【請求項11】

前記加熱装置の前記一対の電極は、前記発熱体の第１端部に接続された第１電極と、前記発熱体の第２端部に接続された第２電極とを含み、
前記複数の感熱スイッチは、前記発熱体の前記第１端部に対向して配置された第１感熱スイッチと、前記発熱体の前記第２端部に対向して配置された第２感熱スイッチと、を含む、請求項１０に記載の定着装置。

【請求項12】

前記第１感熱スイッチは、前記第１電極に電気的に接続され、
前記第２感熱スイッチは、前記第２電極に電気的に接続されている、請求項１１に記載の定着装置。

【請求項13】

前記感熱スイッチは、
前記変形可能導体を支持する支持体であり、前記基板に接触する脚部と、前記発熱体から離間したブリッジとを含む、該支持体と、
前記ブリッジから延在し、前記支持体を介して伝達される温度上昇に応じて前記発熱体に向けて湾曲するバイメタルプレートと、
を有する、請求項９に記載の定着装置。

【請求項14】

トナー像を印刷媒体に転写する転写装置と、
前記トナー像を前記印刷媒体に定着させる定着装置と、
を備え、
前記定着装置は、
回転可能な回転体と、
前記回転体に圧接する回転可能な加圧ローラと、
前記回転体を加熱する加熱装置であり、基板と、前記基板上に設けられ、一対の電極間で長手方向に延びる発熱体と、前記長手方向において前記一対の電極の間に位置する感熱スイッチとを含む、該加熱装置と、
を備え、
前記感熱スイッチは、温度が閾値温度未満であるときに前記発熱体から離間し、前記温度が前記閾値温度に達したときに前記発熱体に接触するように変形する変形可能導体を含む、画像形成装置。

【請求項15】

前記感熱スイッチは、予め定められた用紙サイズに応じた位置に前記長手方向に互いに離間して配置された複数の感熱スイッチのうちの１つである、請求項１４に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

画像形成システムは、印刷媒体を搬送する搬送装置と、静電潜像が形成される感光体と、静電潜像を現像する現像装置と、トナー像を印刷媒体に転写する転写装置と、トナー像を印刷媒体に定着させる定着させる定着装置と、印刷媒体を排出する排出装置と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0002】

【図1】本明細書に開示された種々の例を実施するために使用することができる例示的な画像形成装置の概略図である。

【図2】例示的な定着装置の斜視図である。

【図3】定着装置の断面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った定着装置の断面図である。

【図5】例示的な加熱装置の斜視図である。

【図6】（ａ）は第１温度であるときの感熱スイッチの例示的な上面図であり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はその正面図である。

【図7】（ａ）は第２温度であるときの感熱スイッチの例示的な側面図であり、（ｂ）はその正面図である。

【図8】（ａ）は第３温度であるときの感熱スイッチの例示的な側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。

【図9】加熱装置の動作を示す断面図である。

【図10】複数の感熱スイッチと発熱体との電気的な接続関係を模式的に示す図である。

【図11】加熱装置の変形例を示す断面図である。

【図12】感熱スイッチの変形例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0003】

以下では、図面を参照して、感熱スイッチを有する加熱装置、当該加熱装置を備える定着装置、及び、当該定着装置を備える画像形成装置について説明する。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。

【0004】

本開示に係る画像形成装置は、例えばプリンタ等の画像形成装置である。この画像形成装置は、トナー像を印刷媒体に定着させる定着装置を備える。後述するように、定着装置は、印刷媒体を加熱する加熱装置を備える。定着装置は、トナー像が転写された用紙が回転体と加圧ローラとの間に形成される定着ニップ領域を通過するときに、用紙を加熱しながら加圧して用紙にトナー像を定着させる。

【0005】

画像形成装置は、異なるサイズの用紙に画像を形成することが可能な場合がある。定着ニップ領域にサイズの小さな用紙を通過させると、回転体には、用紙に接触する通紙部と、用紙に接触しない非通紙部とが形成される。非通紙部では定着ベルトの熱が用紙に奪われないため、長手方向において回転体を一様に加熱すると非通紙部の温度が過剰に高くなることがる。このような部分的な温度上昇は、定着装置の部品に不具合を生じさせる原因となる。本開示の加熱装置は、用紙のサイズに応じて回転体の加熱領域を自動的に制御する機能を有する。

【0006】

図１は、例示的な画像形成装置を概略的に示す図である。図１に示す画像形成装置１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、印刷媒体である用紙５を搬送する搬送装置１０と、静電潜像を現像する複数の現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋ（以下、個々の構成要素を区別する必要がない場合には、「現像装置２０」と称する。）と、各色のトナー像を用紙５に二次転写する転写装置３０と、表面に静電潜像が形成される複数の感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋ（以下、個々の構成要素を区別する必要がない場合には、「感光体４０」と称する。）と、積層トナー像を用紙５に定着させる定着装置５０と、用紙５を排出する排出装置６０とを備える。搬送装置１０、現像装置２０、転写装置３０、感光体４０、定着装置５０及び排出装置６０は、画像形成装置１の筐体１５内に収容される。

【0007】

搬送装置１０は、画像が形成される印刷媒体である用紙５を搬送経路１２上で搬送する。用紙５は、カセット７に積層されて収容され、給紙ローラ１１によりピックアップされて搬送される。搬送装置１０は、用紙５に転写されるトナー像が転写領域１３に到達するタイミングで、搬送経路１２を介して転写領域１３に用紙５を到達させる。

【0008】

現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋは、色ごとに設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体４０に担持させる現像ローラ４５を備えている。現像装置２０では、現像剤として、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる。つまり、現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ４５に担持させる。そして、現像ローラ４５の回転により現像剤が感光体４０と対向する現像領域まで搬送されると、現像ローラ４５に担持された現像剤に含まれるトナーが感光体４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。

【0009】

転写装置３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙５に二次転写する転写領域１３に搬送する。転写装置３０は、感光体４０からトナー像が一次転写される中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を張架する張架ローラ３４と、アイドラローラ３５，３６と、中間転写ベルト３１を駆動する駆動ローラ３７と、感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋと共に中間転写ベルト３１をそれぞれ挟持する一次転写ローラ３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙ，３２Ｋと、駆動ローラ３７と共に中間転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。

【0010】

感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、静電潜像担持体、感光体ドラム等とも呼ばれる。感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、色ごとに設けられている。各感光体４０は、中間転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体４０の周上には、現像装置２０と、帯電装置４１と、露光ユニット４２と、クリーニング装置４３とが設けられている。

【0011】

帯電装置４１は、例えば感光体４０に対して当接する帯電ローラであり、感光体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット４２は、帯電装置４１によって帯電した感光体４０の表面を、用紙５に形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋは、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンク１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋから供給されたトナーによって感光体４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンク１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋ内には、それぞれ、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが充填されている。クリーニング装置４３は、感光体４０上に形成されたトナー像が中間転写ベルト３１に一次転写された後に感光体４０上に残存するトナーを回収する。

【0012】

定着装置５０は、定着ニップ領域１４に用紙５を通過させることで、中間転写ベルト３１から用紙５に二次転写されたトナー像を用紙５に定着させる。定着装置５０は、回転可能な回転体である定着ベルト５１と、定着ベルト５１の外周面に圧接された加圧ローラ５２とを備えている。定着ベルト５１及び加圧ローラ５２は、ケーシング５３内に収容されている。定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間には定着ニップ領域１４が形成される。定着ベルト５１は、用紙５を加熱する加熱装置７０を備えている。加熱装置７０は、当該定着ニップ領域１４を通過する用紙５を加熱する。用紙５を定着ニップ領域１４で加熱しながら加圧することで、トナー像が用紙５に溶融定着される。

【0013】

排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙５を装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備えている。

【0014】

画像形成装置１は、制御装置８０を更に備える。制御装置８０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、画像形成装置１の全体の動作を制御する機能を有している。制御装置８０の記憶部には、画像形成装置１で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムが格納されている。

【0015】

図２は例示的な定着装置５０の斜視図であり、図３は定着装置５０の断面図である。上記のように、定着装置５０は、回転体である定着ベルト５１と、定着ベルト５１に圧接する加圧ローラ５２と、定着ベルト５１を加熱する加熱装置７０とを備える。定着ベルト５１は、樹脂等の弾性材料によって構成された略円筒形状のベルトである。定着ベルト５１は、軸線１６に沿って延在し、軸線１６周りに回転可能にようにケーシング５３に支持されている（図１参照）。

【0016】

加圧ローラ５２は、略円筒形状又は略円柱形状を有し、定着ベルト５１に隣接して軸線１６に平行に延在している。加圧ローラ５２は、例えば芯金６５、弾性層６６及び離型層６７を有している。芯金６５は、軸線１６に平行に延在し、その両端部はケーシング５３に回転可能に支持されている。弾性層６６は、弾性材料によって構成され、芯金６５の外周面を覆っている。離型層６７は、樹脂組成物によって構成され、弾性層６６の外周面を覆っている。加圧ローラ５２は、定着ベルト５１に圧接して、定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間に定着ニップ領域１４を形成する。

【0017】

加圧ローラ５２は、駆動モータに接続されている。駆動モータの駆動力は、加圧ローラ５２に伝達され、当該加圧ローラ５２を回転させる。定着ベルト５１に圧接された状態で加圧ローラ５２が回転することにより、定着ベルト５１は従動回転する。加圧ローラ５２の回転速度は、制御装置８０が駆動モータの動作を制御することにより、制御される。

【0018】

図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った定着装置５０の断面図である。図３及び図４に示すように、定着ベルト５１の内部には定着ベルト５１を加熱する加熱装置７０が設けられている。加熱装置７０は、基板７１、発熱体７２、ヒータホルダ７３、支持部材７４及び複数の感熱スイッチ７５を備えている。

【0019】

図５は、加熱装置７０の斜視図である。なお説明の便宜上、図５ではヒータホルダ７３及び支持部材７４を省略して加熱装置７０を図示している。基板７１は、例えば、高い熱伝導性を有するアルミナ等のセラミック基板であり、発熱体７２において発生した熱を定着ベルト５１に伝達する。図４及び図５に示すように、基板７１は、軸線１６に平行な方向に延在する略矩形状を有している。以下の説明では、軸線１６に平行な方向を「長手方向」といい、基板７１の表面に沿う長手方向に垂直な方向を「幅方向」ということがある。

【0020】

発熱体７２は、電力供給によって発熱する抵抗発熱体である。発熱体７２は、例えば、銀及びパラジウムを含む合金、又はＳｉＣ等のセラミックによって構成されている。発熱体７２は、基板７１上に設けられ、長手方向に延在している。図５に示すように、幅方向における発熱体７２の幅は、幅方向における基板７１の幅よりも小さい。

【0021】

図４に示すように、発熱体７２は、第１端部８１と、当該第１端部の反対側の第２端部８２と、長手方向において第１端部８１と第２端部８２との間に配置された中央部８３とを含む。第１端部８１の長手方向の端部には、第１電極７６が接続されている。第２端部８２の長手方向の端部には、第２電極７７が接続されている。第１電極７６及び第２電極７７は、例えば金属等の導体によって構成され、発熱体７２の一対の電極を構成する。すなわち、発熱体７２は、第１電極７６と第２電極７７との間で長手方向に延在する。発熱体７２の上面は、後述する複数の接点２００（感熱スイッチ７５の接点部９２に対向する領域）を除き絶縁膜で被覆されていてもよい。

【0022】

第１電極７６は、第１導線路７８を通じて電源６８に接続されている。第２電極７７は、第２導線路７９を通じて電気的に接地されている。第１導線路７８と第２導線路７９とは、電気的に非接続である。したがって、電源６８から第１電極７６に電圧が印加されると、発熱体７２の全長に亘って電流が流れ、第１電極７６と第２電極７７との間で発熱体７２が発熱する。発熱体７２で発生した熱は、基板７１、定着ベルト５１を介して定着ニップ領域１４に配置された用紙５に伝達され、用紙５のトナー像が定着される。

【0023】

ヒータホルダ７３は、発熱体７２上に設けられている。ヒータホルダ７３は、例えば高い耐熱性及び電気的絶縁性を有する樹脂によって構成され、複数の感熱スイッチ７５を挟持して保持する。

【0024】

支持部材７４は、定着ベルト５１の内部で長手方向に延在し、ヒータホルダ７３を支持している。支持部材７４は、例えば断面Ｕ字状の金属部材であり、その両端はケーシング５３に固定されている。基板７１は、ヒータホルダ７３を介して支持部材７４に支持されることで、定着ベルト５１の内部で固定される。したがって、トナー像を用紙５に定着させるときに、定着ベルト５１は基板７１に対して摺動しながら回転する。

【0025】

図４及び図５に示すように、複数の感熱スイッチ７５は、第１電極７６及び第２電極７７の間で長手方向に互いに離間して配列されている。複数の感熱スイッチ７５は、発熱体７２に電流が流れる範囲を制御する機能を有する。複数の感熱スイッチ７５は、発熱体７２の第１端部８１に対向して配置された複数の第１感熱スイッチ８４と、発熱体７２の第２端部８２に対向して配置された複数の第２感熱スイッチ８５とを含んでいる。

【0026】

複数の第１感熱スイッチ８４は、感熱スイッチ１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６を含んでいる。感熱スイッチ１０１～１０６は、発熱体７２の中央部８３から第１電極７６側に向かってこの順に互いに間隔を空けて配列されている。複数の第２感熱スイッチ８５は、感熱スイッチ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６を含んでいる。感熱スイッチ１１１～１１６は、発熱体７２の中央部８３から第２電極７７側に向かってこの順に互いに間隔を空けて配列されている。複数の第１感熱スイッチ８４及び複数の第２感熱スイッチ８５は、予め定められた用紙サイズに応じた位置に配置されている。

【0027】

例えば、長手方向における感熱スイッチ１０１と感熱スイッチ１１１との間の距離Ｗ１は、画像形成装置１で印刷可能な複数のサイズの用紙５のうち、最小サイズである第１サイズの用紙５の幅に対応している。長手方向における感熱スイッチ１０２と感熱スイッチ１１２との間の距離Ｗ２は、第１サイズよりも大きな第２サイズの用紙５の幅に対応している。同様に、感熱スイッチ１０３と感熱スイッチ１１３との間の距離Ｗ３、感熱スイッチ１０４と感熱スイッチ１１４との間の距離Ｗ４、感熱スイッチ１０５と感熱スイッチ１１５との間の距離Ｗ５、及び、感熱スイッチ１０６と感熱スイッチ１１６との間の距離Ｗ６は、第２サイズよりも大きな第３サイズ、第３サイズよりも大きな第４サイズ、第４サイズよりも大きな第５サイズ、及び、第５サイズよりも大きな第６サイズの用紙の幅にそれぞれ対応している。例えば、第１サイズ、第２サイズ、第３サイズ、第４サイズ、第５サイズ及び第６サイズは、Ａ６Ｓサイズ、Ａ５Ｓサイズ、Ｂ５Ｓサイズ、Ａ４Ｓサイズ、Ｂ４Ｓサイズ及びＡ４Ｌサイズにそれぞれ対応する。

【0028】

複数の第１感熱スイッチ８４は、第１導線路７８を通じて発熱体７２の第１電極７６及び電源６８に電気的に接続されている。第２感熱スイッチ８５は、第２導線路７９を通じて電気的に接地されている。言い換えれば、第１導線路７８は、第１電極７６及び複数の第１感熱スイッチ８４に接続され、第２導線路７９は、第２電極７７及び複数の第２感熱スイッチ８５に接続されている。

【0029】

各感熱スイッチ７５の構成について説明する。図６（ａ）は第１温度であるときの感熱スイッチ７５の上面図であり、図６（ｂ）は感熱スイッチ７５の側面図であり、図６（ｃ）は長手方向から見た感熱スイッチ７５の正面図である。第１温度は、例えば常温（２０℃）である。図６（ａ）～図６（ｃ）に示すように、複数の感熱スイッチ７５の各々は、温度に応じて可逆的に変形可能な変形可能導体８６と、当該変形可能導体８６を支持する支持体８７とを含んでいる。

【0030】

図６（ｃ）に示すように、支持体８７は、基板７１に接触する一対の脚部９３と、当該一対の脚部に支持されたブリッジ９４とを含む。一対の脚部９３は、基板７１の幅方向において発熱体７２を隔てて基板７１に立設されている。図３に示すように、一対の脚部９３の少なくとも一部は、基板７１とヒータホルダ７３との間で挟持されていてもよい。ブリッジ９４は、発熱体７２に接触しないように発熱体７２の上方で一対の脚部９３の間に架け渡されている。支持体８７は、基板７１の熱を変形可能導体８６に伝達する。したがって、支持体８７は熱伝導率の高い金属等によって構成される。

【0031】

変形可能導体８６は、バイメタルプレート９１及び接点部９２を含んでいる。バイメタルプレート９１は、支持体８７のブリッジ９４から長手方向に延在している。すなわち、バイメタルプレート９１の一端は支持体８７のブリッジ９４に結合され、バイメタルプレート９１の他端は自由端である。接点部９２は、バイメタルプレート９１の自由端に設けられている。

【0032】

図６（ｂ）に示すように、バイメタルプレート９１は、相対的に熱膨張率の高い第１プレート１２１と、相対的に熱膨張率の低い第２プレート１２２とが貼り合わされて形成されている。熱膨張率の異なる第１プレート１２１及び第２プレート１２２が貼り合わされることで、バイメタルプレート９１は、温度上昇に応じて湾曲する。バイメタルプレート９１の温度が第１温度である場合には、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、変形可能導体８６の接点部９２は、発熱体７２に対して離間して配置される。

【0033】

基板７１の熱が支持体８７を通してバイメタルプレート９１に伝達され、バイメタルプレート９１の温度が第２温度になると、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１プレート１２１及び第２プレート１２２の熱膨張率の差異により、バイメタルプレート９１が発熱体７２に向けて湾曲する。第２温度は、第１温度よりも高く、閾値温度未満の温度である。閾値温度は、設計者によって決定される温度であり、例えば２２０℃である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２の温度では、変形可能導体８６の接点部９２は、発熱体７２に対して離間して配置される。

【0034】

一方、バイメタルプレート９１の温度が第３温度になると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、バイメタルプレート９１が発熱体７２に向けて更に湾曲して、変形可能導体８６の接点部９２が発熱体７２に接触する。第３温度は、閾値温度以上の温度である。変形可能導体８６が発熱体７２に接触することで、感熱スイッチ７５と発熱体７２とが電気的に接続される。

【0035】

上記のように、変形可能導体８６は、その温度が閾値温度未満であるときに発熱体７２に対して離間し、その温度が閾値温度に達したときに発熱体７２に接触するように変形する。すなわち、発熱体７２は、複数の感熱スイッチ７５の変形可能導体８６がそれぞれ接触する複数の接点２００を有する。図４に示すように、発熱体７２の複数の接点２００は、複数の感熱スイッチ７５の位置に対応して長手方向に配列されている。より具体的には、感熱スイッチ１０１～１０６の変形可能導体８６は、発熱体７２の複数の接点２００のうち、接点２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６にそれぞれ接触可能である。感熱スイッチ１１１～１１６の変形可能導体８６は、発熱体７２の複数の接点２００のうち、接点２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６にそれぞれ接触可能である。

【0036】

複数の第１感熱スイッチ８４の各々は、複数の接点２０１～２０６のうち対応する接点と接触したときに、当該接点を第１電極７６と電気的に接続する。すなわち、複数の第１感熱スイッチ８４の１つが、複数の接点２０１～２０６のうち対応する接点に接触すると、当該接点が第１導線路７８に短絡される。複数の第２感熱スイッチ８５の各々は、複数の接点２１１～２１６のうち対応する接点と接触したときに、当該接点を第２電極７７と電気的に接続する。すなわち、複数の第２感熱スイッチ８５の１つが、複数の接点２１１～２１６のうち対応する接点に接触すると、当該接点が第２導線路７９に短絡される。

【0037】

図４及び図９を参照して、定着装置５０の定着ニップ領域１４に用紙５が通過するときの加熱装置７０の動作について説明する。定着ニップ領域１４に用紙５が通過する場合には、電源６８から発熱体７２に電力が供給される。このとき、定着ニップ領域１４を通過する用紙５のサイズが、画像形成装置１で印刷可能な複数のサイズの用紙５のうち最大サイズである場合には、図４に示すように、複数の感熱スイッチ７５の変形可能導体８６は発熱体７２に離間する。その結果、第１電極７６と第２電極７７との間で発熱体７２に電流が流れ、発熱体７２が長手方向の全域で発熱する。

【0038】

一方、定着ニップ領域１４を通過する用紙５の幅が、発熱体７２の全長よりも小さい場合には、発熱体７２から基板７１に伝達された熱が用紙５に奪われないため、用紙５に接触しない非通紙部において定着ベルト５１の温度が上昇する。例えば、定着ニップ領域１４を通過する用紙のサイズが距離Ｗ３に対応する第３サイズである場合には、発熱体７２の接点２０３と接点２１３との間の領域の外側で基板７１の温度が過剰に高くなる。基板７１の温度が過剰に高くなると、発熱体７２やヒータホルダ７３等の部品に損傷が生じる恐れがある。

【0039】

これに対して、加熱装置７０では、非通紙部に相当する接点２０３と接点２１３との間の領域の外側で基板７１の温度が上昇し、例えば複数の第１感熱スイッチ８４のうち感熱スイッチ１０４，１０５、及び、第２感熱スイッチ８５のうち感熱スイッチ１１４，１１５の温度が閾値温度に達した場合には、図９に示すように、感熱スイッチ１０４，１０５，１１４，１１５の変形可能導体８６が変形して発熱体７２の接点２０４，２０５，２１４，２１５にそれぞれ接触する。

【0040】

図１０は、複数の感熱スイッチ７５と発熱体７２との電気的な接続関係を模式的に示している。図１０に示すように、感熱スイッチ１０４，１０５が発熱体７２の接点２０４，２０５に接触した場合には、発熱体７２の接点２０４，２０５が感熱スイッチ１０４，１０５を介して第１導線路７８に電気的に接続され、電気的短絡が発生する。同様に、感熱スイッチ１１４，１１５が発熱体７２の接点２１４，２１５に接触した場合には、発熱体７２の接点２１４，２１５が感熱スイッチ１１４，１１５を介して第２導線路７９に電気的に接続され、電気的短絡が発生する。

【0041】

電流は電気抵抗の小さな経路を選択的に流れるため、発熱体７２に電気的短絡が発生すると、図１０に矢印で示すように、電源６８からの電流は、第１導線路７８から感熱スイッチ１０４を通って発熱体７２の接点２０４に導入され、接点２０４と接点２１４との間の領域１３０で発熱体７２を通過する。発熱体７２を通過した電流は、接点２１４から感熱スイッチ１１４を通って第２導線路７９に出力される。すなわち、電源６８から供給された電流は、第１電極７６と接点２０４との間の領域１３１、及び、接点２１４と第２電極７７との間の領域１３２を迂回して、接点２０４と接点２１４との間の領域１３０のみを流れる。したがって、非通紙部に相当する領域１３１及び領域１３２の加熱が停止され、通紙部に相当する領域１３０を選択的に加熱することができる。よって、定着ベルト５１の非通紙部が過剰に加熱されることが防止される。

【0042】

第３サイズの用紙５が定着ニップ領域１４を通過した後に、第３サイズよりも大きな用紙５が定着ニップ領域１４を通過して、感熱スイッチ１０４，１０５，１１４，１１５の温度が閾値温度未満になった場合には、感熱スイッチ１０４，１０５，１１４，１１５の変形可能導体８６は、発熱体７２の発熱体７２の接点２０４，２０５，２１４，２１５から離れた位置に復帰する。その結果、発熱体７２の加熱範囲が広げられる。すなわち、複数の感熱スイッチ７５の変形可能導体８６は、温度に応じて可逆的に変形する。

【0043】

以上説明したように、加熱装置７０では、定着ニップ領域１４にサイズの小さな用紙を通過させたときに、基板７１の各位置の温度に対応して複数の感熱スイッチ７５の一部が発熱体７２と電気的に結合し、発熱体７２の非通紙部に相当する領域を迂回して通紙部に相当する領域に選択的に電流が流れるように電流の経路を自動的に制御する。これにより、発熱体７２の発熱範囲が通紙部に相当する領域に制限されるので、定着ベルト５１の非通紙部の温度が過剰に高くなることが抑制される。

【0044】

本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれかひとつの特定の例及び実施形態により達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例もその配置及び詳細について修正することができることは明らかであるべきだ。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。

【0045】

例えば、図４では、加熱装置７０が、発熱体７２の第１端部８１上に配置された複数の第１感熱スイッチ８４と、発熱体７２の第２端部８２上に配置された複数の第２感熱スイッチ８５とを備えているが、加熱装置７０は１つの第１感熱スイッチ８４と、１つの第２感熱スイッチ８５を備えていればよい。

【0046】

また、加熱装置７０は、第１感熱スイッチ８４及び第２感熱スイッチ８５の一方を備えていればよい。定着ニップ領域１４に小さなサイズの用紙５を通過させる手法としては、定着ベルト５１の長手方向の中心に用紙５の中心を揃える手法と、定着ベルト５１の長手方向の一方の端部に用紙５の端を揃える手法とが存在する。定着ベルト５１の一方の端部に用紙５の端を揃える場合には、定着ベルト５１の他方の端部にのみ非通紙部が形成される。この場合には、長手方向の他方の端部側のみに感熱スイッチを設置した場合であっても、非通紙部が過剰に加熱されることを抑制することができる。

【0047】

また、加熱装置７０は、１つの感熱スイッチ７５を備えていればよい。例えば図１１に示すように、加熱装置７０は感熱スイッチ７５を１つのみ備えていてもよい。定着ベルト５１の一方の端部に用紙５の端を揃える場合には、感熱スイッチ７５が１つのみ設けられた場合であっても、２つの異なる用紙５のサイズに応じて発熱体７２が発熱する範囲を制御することができる。

【0048】

また、図１２は感熱スイッチ７５の変形例を示す側面図である。図１２に示すように、変形可能導体８６の接点部９２の表面は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）を含む導電性の保護層１３５で覆われている。炭化ケイ素及び窒化チタンは、高い耐摩耗性を有しているので、変形可能導体８６の接点部９２が繰り返し発熱体７２の接点２００に接触した場合に接点部９２の摩耗を抑制することができる。

【0049】

変形可能導体８６は、その温度が閾値温度未満であるときに発熱体７２から離間し、その温度が閾値温度に達したときに発熱体７２に接触するように変形可能であれば、必ずしもバイメタルプレート９１を有していなくてもよい。例えば、変形可能導体８６は、バイメタルプレート９１に代えて感熱型の形状記憶合金、又は、導電性を有する形状記憶ポリマーを有していてもよい。

【0050】

図８（ａ）及び図８（ｂ）では、変形可能導体８６の接点部９２が発熱体７２に点接触しているが、接点部９２は幅方向に延在する線状又は面状を有し、対応する位置において発熱体７２の幅方向の全域と線接触又は面接触してもよい。なお、上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】