特許 7594738 定着装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】定着装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021067050

(22)【出願日】2021-04-12

(65)【公開番号】P2022162296

(43)【公開日】2022-10-24

【審査請求日】2024-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100182453

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 英明

(72)【発明者】

【氏名】和井田 匠

(72)【発明者】

【氏名】瀬下 卓弥

(72)【発明者】

【氏名】正路 圭太郎

(72)【発明者】

【氏名】古市 祐介

【審査官】藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５６８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０３９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１５８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０９５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０２４４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接触し定着ニップを形成する回転可能な加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
前記加熱源の温度を検知して前記加熱源の温度が所定温度を超えた場合に前記加熱源の発熱を停止させる温度検知部材と、
前記加熱源と前記温度検知部材との間に介在する金属製の伝熱部材と、
を備え、
前記加熱源の温度が前記所定温度を超えた場合に、前記伝熱部材が変形して前記温度検知部材及び前記加熱源の両方に対する前記伝熱部材の接触面積が増加することを特徴とする定着装置。

【請求項2】

回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接触し定着ニップを形成する回転可能な加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
前記加熱源の温度を検知して前記加熱源の温度が所定温度を超えた場合に前記加熱源の発熱を停止させる温度検知部材と、
前記加熱源と前記温度検知部材との間に介在する金属製の伝熱部材と、
を備え、
前記伝熱部材は、前記温度検知部材又は前記加熱源に向かって中央部が凸となる凸面と、前記凸面とは反対の面であって中央部が凹となる凹面とを有し、
前記加熱源の温度が前記所定温度を超えた場合に、前記伝熱部材が前記凸面と前記凹面の凹凸が反転するように変形して前記温度検知部材に対する前記伝熱部材の接触面積が増加することを特徴とする定着装置。

【請求項3】

前記温度検知部材は、前記加熱源の温度が前記所定温度を超えた場合に、前記伝熱部材の凸面に接触する凹部、又は、前記伝熱部材の凹面に接触する凸部を有する請求項２に記載の定着装置。

【請求項4】

前記加熱源は、前記加熱源の温度が前記所定温度を超えた場合に前記伝熱部材の凸面に接触する凹部、又は、前記伝熱部材の凹面に接触する凸部を有する請求項２又は３に記載の定着装置。

【請求項5】

前記伝熱部材は、前記加熱源の温度が前記所定温度以下の場合に、前記温度検知部材に対して前記凹面が対向するように配置され、
前記伝熱部材は、前記温度検知部材の直径よりも小さい直径の円形に形成される請求項２から４のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

前記伝熱部材の前記加熱源側の面と前記温度検知部材側の面との間の厚さは、前記加熱源の前記伝熱部材側の面と前記定着ベルト側の面との間の厚さよりも薄い請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項7】

前記伝熱部材の前記温度検知部材に接触する面、前記伝熱部材の前記加熱源に接触する面の少なくとも一方に、熱伝導性を有するグリスが付着している請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複写機又はプリンタなどの画像形成装置においては、用紙にトナー画像を定着させる定着装置が搭載されている。

【0003】

一般的に、定着装置は、互いに接触する一対の回転体を備えており、回転体同士の間（定着ニップ）に用紙を通過させることにより、用紙が加熱及び加圧され、用紙上のトナー画像が定着される。

【0004】

近年、省エネルギー化又はウォームアップ時間短縮などのために、回転体として、ローラよりも熱容量の小さい定着ベルトを用いた定着装置が開発されている。また、この種の定着装置においては、安全性の観点から、定着ベルトを加熱する加熱源の温度検知を行うヒューズ又はサーモスタットなどの温度検知部材が設けられている。万が一、故障などの異常により加熱源が過剰に温度上昇した場合は、その温度上昇を温度検知部材が検知することにより、加熱源への通電を遮断し、加熱源の発熱を停止させる。

【0005】

温度検知部材が加熱源の温度を応答性良く検知するためには、温度検知部材が加熱源の近くに配置されていることが好ましい。特に、温度検知部材を加熱源に直接接触させて配置した場合は、温度検知部材の応答性が良くなる。しかしながら一方で、温度検知部材が加熱源に直接接触していると、温度検知部材が接触する箇所において加熱源の熱が温度検知部材に奪われることにより、加熱源の温度が部分的に低下し、画像の定着品質にムラが発生する虞がある。

【0006】

斯かる課題に対して、下記特許文献１（特許第４５４６２３３号公報）においては、加熱源と温度検知部材との間に樹脂製のスペーサを介在させる構成が提案されている。この構成においては、スペーサが加熱源と温度検知部材の間に介在していることにより、温度検知部材が加熱源に対して非接触に保持されるため、温度検知部材が直接接触することによる加熱源の温度低下を防止できる。一方、異常により加熱源お温度が過剰に上昇した場合は、樹脂製のスペーサが溶融することにより、溶融した樹脂が温度検知部材と加熱源との間の空隙を満たすと共に、温度検知部材が加熱源に接近する。これにより、加熱源の熱が溶融した樹脂を介して温度検知部材へ伝わりやすくなるため、異常加熱時における温度検知部材の応答性を確保できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記のような樹脂製のスペーサを用いた構成においては、熱伝導性又は溶融温度のばらつきなどにより、樹脂の溶融状態が一様にはなりにくいため、加熱源の温度が所定の温度を超えた場合に、スペーサが確実に溶融して加熱源の発熱を停止させることができない虞がある。従って、温度検知部材の応答の精度及び確実性を向上させるためには、樹脂製のスペーサに代わる構成が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接触し定着ニップを形成する回転可能な加圧部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記加熱源の温度を検知して前記加熱源の温度が所定温度を超えた場合に前記加熱源の発熱を停止させる温度検知部材と、前記加熱源と前記温度検知部材との間に介在する金属製の伝熱部材と、を備え、前記加熱源の温度が前記所定温度を超えた場合に、前記伝熱部材が変形して前記温度検知部材及び前記加熱源の両方に対する前記伝熱部材の接触面積が増加することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、温度検知部材の応答の精度及び確実性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【図9】本発明の第４実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【図11】本発明の第５実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図12】本発明の第５実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【図13】本発明の第６実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、通常時における安全装置の状態を示す図である。

【図14】本発明の第６実施形態に係る安全装置の構成を示す図であって、異常加熱時における安全装置の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材及び構成部品などの構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

【0012】

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0013】

図１に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１は、画像形成部２と、記録媒体供給部３と、転写部４と、定着部５と、記録媒体排出部６と、を備える、電子写真方式のプリンタである。なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか２つ又は３つの機能を備える複合機などであってもよい。

【0014】

画像形成部２においては、画像を形成する４つの作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋと、各作像ユニット７Ｙ、７Ｍ，７Ｃ，７Ｋが備える感光体１０の表面に静電潜像を形成する露光装置８と、が設けられている。４つの作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、像担持体としての感光体１０のほか、感光体１０の表面を帯電させる帯電部材１１と、感光体１０の表面に現像剤を供給する現像装置１２と、感光体１０の表面をクリーニングするクリーニング部材１３と、を備えている。各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外、同様の構成である。露光装置８は、光源、ポリゴンミラー、ｆ－θレンズ、反射ミラーなどを備えている。

【0015】

記録媒体供給部３においては、記録媒体としての用紙Ｐを収容する給紙トレイ１８と、給紙トレイ１８から用紙Ｐを１枚ずつ送り出す給紙ローラ１９と、が設けられている。給紙トレイ１８に収容される用紙Ｐには、普通紙のほか、厚紙、薄紙、はがき、封筒、塗工紙（コート紙又はアート紙など）、又は、トレーシングペーパなどが含まれる。また、記録媒体として、用紙以外に、ＯＨＰシートなどの樹脂製シートが用いられてもよい。

【0016】

転写部４においては、給紙トレイ１８から供給された用紙Ｐに画像を転写する転写装置１４が設けられている。転写装置１４は、中間転写ベルト１５と、一次転写ローラ１６と、二次転写ローラ１７を備えている。中間転写ベルト１５は、無端状のベルト部材であり、複数の支持ローラによって張架されている。一次転写ローラ１６は、各感光体１０に対応して中間転写ベルト１５の内側に４つ設けられている。各一次転写ローラ１６が中間転写ベルト１５を介して各感光体１０に接触することにより、中間転写ベルト１５と各感光体１０との間に一次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１５の外周面に接触し、二次転写ニップを形成している。

【0017】

定着部５においては、用紙Ｐに画像を定着させる定着装置２０が設けられている。定着装置２０は、無端状の定着ベルト２１と、加圧部材としての加圧ローラ２２などを備えている。定着ベルト２１と加圧ローラ２２は互いに圧接されており、これらの間に定着ニップが形成されている。

【0018】

記録媒体排出部６においては、用紙Ｐを装置外に排出する一対の排紙ローラ２３が設けられている。

【0019】

続いて、図１を参照して画像形成装置の印刷動作について説明する。

【0020】

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにおいて、感光体１０が回転を開始し、帯電部材１１によって感光体１０の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置８が各感光体１０の表面へレーザ光を照射する。これにより、レーザ光が照射された部分の電位が低下し、各感光体１０の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置１２からトナーが供給され、各感光体１０上にトナー画像が形成される。

【0021】

各感光体１０上に形成されたトナー画像は、各感光体１０の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１６の位置）に至り、回転する中間転写ベルト１５上に順次重なり合うように転写される。また、トナー画像の転写後、各感光体１０上に残留するトナーは、各クリーニング部材１３によって除去される。そして、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１５の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１７の位置）に至り、用紙Ｐに転写される。

【0022】

この用紙Ｐは、記録媒体供給部３から供給されたものである。記録媒体供給部３においては、印刷動作開始の指示があった後、給紙ローラ１９が回転することにより、給紙トレイ１８から用紙Ｐが１枚ずつ送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ２４によって一旦停止された後、中間転写ベルト１５上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が転写される。

【0023】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着部５へと搬送される。そして、定着部５において、定着ベルト２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐが挟持されながら搬送されることにより、用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは、記録媒体排出部６へ搬送され、排紙ローラ２３によって装置外に排出される。これにより、一連の印刷動作が完了する。

【0024】

以下、図２に基づき、本実施形態に係る定着装置２０の基本構成について説明する。

【0025】

図２に示されるように、本実施形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のほか、ヒータ２５と、ヒータホルダ２６と、ステー２７と、を備えている。

【0026】

定着ベルト２１は、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置され、用紙Ｐ上の未定着画像を定着させる定着部材である。定着ベルト２１は、無端状のベルト部材によって構成され、その長手方向両端に挿入される一対のベルト保持部材によって回転可能に保持されている。すなわち、定着ベルト２１は、一対のベルト保持部材によって、非回転時においては基本的に張力が作用しない、いわゆるフリーベルト状態で保持されている。また、定着ベルト２１の内側には、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのヒータ２５が配置されている。

【0027】

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１の外周面に接触して定着ニップ１００を形成する回転体である。具体的に、加圧ローラ２２は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥなどから成る離型層によって構成されている。加圧ローラ２２は、バネなどの付勢部材によって定着ベルト２１側へ押圧され、定着ベルト２１の外周面に圧接されている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（接触箇所）に、定着ニップ１００が形成されている。

【0028】

また、加圧ローラ２２は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ベルト２１に伝達されることにより、定着ベルト２１が従動回転する。そして、定着ベルト２１がヒータ２５によって加熱され、定着ベルト２１の温度が所定の温度（定着温度）となると、図２に示されるように、未定着画像を担持する用紙Ｐが、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（定着ニップ１００）に搬送される。これにより、用紙Ｐが定着ニップ１００を通過する際に加圧及び加熱され、未定着画像が用紙Ｐに定着される。

【0029】

ヒータ２５は、基材３０と、第１絶縁層３１と、抵抗発熱体３２と、第２絶縁層３３と、を有する板状のヒータである。ヒータ２５は、定着ベルト２１の長手方向（用紙搬送方向に交差する用紙幅方向）に渡って伸びるように配置されている。基材３０は、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄又はアルミニウムなどの金属材料によって構成される。また、基材３０の材料として、金属材料のほか、セラミック又はガラスなどを用いることも可能である。第１絶縁層３１及び第２絶縁層３３は、耐熱性ガラス、セラミック又はポリイミドなどの材料で構成される。第１絶縁層３１は、基材３０の定着ニップ１００側の面に積層され、第２絶縁層３３は、第１絶縁層３１よりもさらに定着ニップ１００側に積層されている。なお、基材３０がセラミックなどの絶縁材料から成る場合は、第１絶縁層３１を省略することが可能である。抵抗発熱体３２は、第１絶縁層３１と第２絶縁層３３との間に介在する発熱体である。抵抗発熱体３２は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）及びガラス粉末などを調合したペーストを基材３０の表面にスクリーン印刷などにより塗工し、その後、基材３０を焼成することによって形成される。また、抵抗発熱体３２の材料として、銀合金（ＡｇＰｔ）又は酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）などの抵抗材料を用いることも可能である。

【0030】

また、ヒータ２５は、定着ニップ１００の位置において定着ベルト２１の内周面に接触するように配置されている。このため、定着ベルト２１が回転すると、定着ベルト２１はヒータ２５に対して摺動する。このとき、ヒータ２５に対する定着ベルト２１の摺動性を高めるために、ヒータ２５と定着ベルト２１との間に低摩擦シート、又はグリスなどの潤滑剤を介在させてもよい。

【0031】

ヒータホルダ２６は、定着ベルト２１の内側でヒータ２５を保持する加熱源保持部材である。ヒータホルダ２６は、ヒータ２５の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料によって構成されることが好ましい。特に、ヒータホルダ２６が、ＬＣＰ又はＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂によって構成される場合は、ヒータホルダ２６の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２５からヒータホルダ２６への伝熱が抑制されるので、効率的に定着ベルト２１を加熱できる。

【0032】

ステー２７は、定着ベルト２１の内側に配置される補強部材である。ステー２７によってヒータホルダ２６の定着ニップ１００側の面とは反対の面が支持されることにより、ヒータホルダ２６が加圧ローラ２２の加圧力によって撓むのが抑制される。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に均一な幅の定着ニップ１００が形成される。また、ステー２７は、その剛性を確保するため、ＳＵＳ又はＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

【0033】

ところで、上記のような定着装置においては、定着ベルトの温度を画像定着に適した所定の温度（定着温度）に維持するために、サーミスタなどの制御用の温度検知部材が設けられている。制御用の温度検知部材によってヒータの温度が検知され、その検知された温度に基づいてヒータの出力が制御されることにより、定着ベルトの温度が所定の温度となるように維持される。

【0034】

また、定着装置においては、上記制御用の温度検知部材とは別に、ヒータの過剰な温度上昇を防止する安全装置としての温度検知部材が設けられている。例えば、制御用の温度検知部材が故障してヒータの温度が過剰に上昇した場合は、安全装置としての温度検知部材がヒータの温度上昇を検知することにより、ヒータへの通電を遮断し、ヒータの発熱を停止させる。

【0035】

このような安全装置においては、温度検知部材の応答性を良くするため、温度検知部材をヒータに対して近い位置に配置することが好ましい。しかしながら、良好な応答性を確保するために温度検知部材をヒータに対して直接接触させると、上述のように、温度検知部材が接触する箇所においてヒータの温度が部分的に低下する問題がある。

【0036】

また、この問題に対して、従来においては、ヒータ（加熱源）と温度検知部材との間に樹脂製のスペーサを介在させる方法が提案されているが、樹脂の溶融状態が一様ではないため、ヒータの温度が所定の温度を超えた場合に確実に樹脂が溶融してヒータの発熱を停止させることができない虞がある。そのため、本実施形態に係る定着装置においては、安全装置の応答の精度及び確実性の向上を図るため、次のような構成を採用している。以下、本実施形態に係る安全装置の構成について詳しく説明する。

【0037】

図３は、本実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0038】

図３に示されるように、安全装置４０は、温度検知部材としてのサーモスタット４１と、弾性部材としてのバネ４２と、金属製の伝熱部材４３と、を備えている。

【0039】

サーモスタット４１は、ヒータ２５の過剰な温度上昇を検知した場合に、ヒータ２５への通電を遮断する温度検知部材である。具体的に、サーモスタット４１は、バイメタルと、可動ピンと、スイッチと、これらを内部に収容するケースなどによって構成されている。図３においては、サーモスタット４１のケースのみが図示されている。バイメタルは、熱膨張係数の異なる２つの金属板を貼り合わせて形成されており、ヒータ２５の温度上昇に伴ってバイメタルの温度が所定の作動温度以上になると、バイメタルが各金属板の熱膨張差によって変形する。この変形に伴って、可動ピンが作動することにより、スイッチの接点同士の接続が解除され、ヒータ２５への通電が遮断される。

【0040】

サーモスタット４１と伝熱部材４３は、ヒータホルダ２６に設けられた貫通孔２６ａ内に収容され、バネ４２によってヒータ２５側へ弾発付勢されている。本実施形態においては、サーモスタット４１と伝熱部材４３が、バネ４２の付勢方向から見て円形に形成されているため、貫通孔２６ａも円形（円柱状）に形成されている。なお、サーモスタット４１、伝熱部材４３、貫通孔２６ａの各形状は、円形に限らず、矩形などの他の形状であってもよい。

【0041】

伝熱部材４３は、サーモスタット４１内のバイメタルと同様、熱膨張係数の異なる２つの金属板を貼り合わせて形成されている。このため、ヒータ２５の温度上昇に伴って伝熱部材４３の温度が所定の動作温度以上になると、伝熱部材４３を構成する各金属板の熱膨張差により伝熱部材４３が変形する。伝熱部材４３を構成する各金属板は、サーモスタット４１内のバイメタルと同じ種類の金属材料であってもよいし、異なる種類の金属材料であってもよい。

【0042】

図３は、ヒータ２５の温度が通常の温度状態である場合の伝熱部材４３の状態を示す。この状態においては、伝熱部材４３がヒータ２５に向かって凸となるように湾曲しており、凸面であるヒータ２５側の面４３ａ（以下、「下面」という。）がヒータ２５に対して接触している。本実施形態においては、伝熱部材４３が円形に形成されているため、伝熱部材４３の下面４３ａのうち、特にヒータ２５に向かって突出する中央部（円形を成す伝熱部材４３の中心部）４３ａ１及びその近傍部分がヒータ２５に接触する。一方、伝熱部材４３のサーモスタット４１側の面４３ｂ（以下、「上面」という。）は、中央部が凹となる凹面に形成されている。このため、サーモスタット４１に対しては、伝熱部材４３の上面４３ｂのうち、特に円環状の縁部４３ｂ２が接触する。また、本実施形態においては、伝熱部材４３の縁部４３ｂ２がサーモスタット４１に対して接触するように、伝熱部材４３の直径（幅）ｄ１がサーモスタット４１の直径（幅）ｄ２よりも小さく設定されている。

【0043】

上記のような通常の状態に対し、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えた場合は、図４に示されるように、伝熱部材４３が熱膨張差により変形し、伝熱部材４３の凹凸が反転する。すなわち、伝熱部材４３の下面４３ａが凹面となり、反対に、伝熱部材４３の上面４３ｂが凸面となる。

【0044】

この場合、図４に示されるように、伝熱部材４３の凹面である下面４３ａのうち、特に円環状の縁部４３ａ２がヒータ２５に対して接触し、伝熱部材４３の凸面である上面４３ｂのうち、中央部（伝熱部材４３の中心部）４３ｂ１及びその近傍部分がサーモスタット４１に対して接触する。

【0045】

ここで、本実施形態においては、サーモスタット４１が、伝熱部材４３の凸形状に倣って凹状に形成された凹部４１ａを有している。このため、図４に示される状態においては、伝熱部材４３の凸形状を成す上面４３ｂが、サーモスタット４１の凹部４１ａに対して接触する。

【0046】

このように、本実施形態においては、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えた場合は、伝熱部材４３の凸形状を成す上面４３ｂが、サーモスタット４１の凹部４１ａに対して接触するため、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積が増大する。すなわち、図３に示される通常の温度状態においては、伝熱部材４３の上面（凹面）４３ｂの縁部４３ｂ２のみがサーモスタット４１に対して接触するのに対し、図４に示される異常加熱時においては、伝熱部材４３の凸形状を成す上面４３ｂがサーモスタット４１の凹部４１ａに対し広い範囲に渡って接触する。

【0047】

これにより、異常加熱時においては、伝熱部材４３を介してヒータ２５からサーモスタット４１へ伝達される熱量が増大する。このため、サーモスタット４１がヒータ２５の温度に追従して急速に温度上昇し、ヒータ２５への通電が即座に遮断される。一方、通常時においては、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積が小さく、伝熱部材４３を介してヒータ２５からサーモスタット４１へ伝達される熱量も少ないので、サーモスタット４１は作動せず、ヒータ２５への通電は維持される。

【0048】

以上のように、本実施形態においては、熱膨張率の違いによって変形する金属製の伝熱部材４３を用いることにより、サーモスタット４１をヒータ２５に対して直接接触しないように保持しつつ、通常時と異常加熱時におけるサーモスタット４１への伝熱量を調整できる。これにより、サーモスタット４１がヒータ２５に直接接触することによるヒータの２５の温度低下を防止できると共に、異常加熱時においてはサーモスタット４１への伝熱量を増加させて、サーモスタット４１を応答性良く作動させることができる。また、金属製の伝熱部材４３は、樹脂製のスペーサに比べて、温度上昇に伴う変形の正確性及び確実性に優れる。このため、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性を従来よりも向上させることができ、信頼性が向上する。

【0049】

特に、サーモスタット４１の凹部４１ａが、伝熱部材４３の凸形状と同じ形状又は同じ曲率に形成されている場合は、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積をより確実に増大させることができ、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性がより一層向上する。ただし、サーモスタット４１の凹部４１ａと伝熱部材４３の凸形状は、一致している場合に限らず、異常加熱時における接触面積を大きく確保できれば互いに異なる形状であってもよい。また、伝熱部材４３のサーモスタット４１に接触する面（上面４３ｂ）、伝熱部材４３のヒータ２５に接触する面（下面４３ａ）の少なくとも一方に、熱伝導性を有するグリスを付着させてもよい。これにより、ヒータ２５からサーモスタット４１への熱伝達をより一層向上させることができる。

【0050】

また、伝熱部材４３は、熱容量が大きいと、ヒータ２５温度が部分的に低下する要因となるため、薄く形成されることが好ましい。具体的には、図３に示されるように、伝熱部材４３のヒータ２５側の面（下面４３ａ）とサーモスタット４１側の面（上面４３ｂ）との間の厚さｔ１が、ヒータ２５の伝熱部材４３側の面（上面）と定着ベルト２１側の面（下面）との間の厚さｔ２よりも薄く設定されていることが好ましい。このように、伝熱部材４３の厚さｔ１がヒータ２５の厚さｔ２よりも薄いことにより、伝熱部材４３の熱容量が小さくなるため、ヒータ２５に対して伝熱部材４３が接触することによるヒータ２５の温度低下を低減できるようになる。

【0051】

続いて、上述の実施形態（第１実施形態）とは異なる実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、主に異なる部分について説明し、それ以外の部分については基本的に上述の実施形態と同様であるので適宜説明を省略する。

【0052】

図５及び図６は、本発明の第２実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0053】

図５及び図６に示されように、第２実施形態に係る安全装置４０においては、伝熱部材４３の凹凸が、上述の実施形態（第１実施形態）とは逆になっている。すなわち、図５に示される通常時においては、伝熱部材４３がサーモスタット４１に向かって凸となるように湾曲し、図６に示される異常加熱時においては、伝熱部材４３がヒータ２５に向かって凸となるように湾曲する。また、本実施形態においては、上述の実施形態とは異なり、サーモスタット４１の伝熱部材４３に対向する面に、凸部４１ｂが形成されている。

【0054】

このように構成された第２実施形態においては、図５に示される通常時、伝熱部材４３の凸形状を成す上面４３ｂとサーモスタット４１の凸部４１ｂとが接触する。すなわち、この場合、伝熱部材４３とサーモスタット４１のそれぞれの凸面同士が接触するので、互いの接触面積が小さくなる。

【0055】

一方、ヒータ２５の温度が所定温度を超えた異常加熱時においては、図６に示されるように、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、伝熱部材４３の凹形状を成す上面４３ｂが、サーモスタット４１の凸部４１ｂに対して接触する。従って、この場合は、伝熱部材４３とサーモスタット４１の接触面積が大きくなる。

【0056】

このように、第２実施形態においても、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えた場合は、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積を増大させることができる。これにより、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱量が増大するため、異常加熱時においては、ヒータ２５への通電が即座に遮断される。一方、通常時においては、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積が小さく、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱量も少ないので、サーモスタット４１は作動せず、ヒータ２５への通電が維持される。

【0057】

また、本実施形態においても、上述の実施形態と同様、金属製の伝熱部材４３が用いられているため、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性が向上する。また、本実施形態において、サーモスタット４１の凸部４１ｂを、伝熱部材４３の凹形状と同じ形状又は同じ曲率に形成した場合は、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積がより確実に増大するため、サーモスタット４１の応答性がより一層向上する。なお、サーモスタット４１の凸部４１ｂと伝熱部材４３の凹形状は、一致している場合に限らず、異常加熱時における接触面積を大きく確保できれば互いに異なる形状であってもよい。

【0058】

図７及び図８は、本発明の第３実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0059】

図７及び図８に示される第３本実施形態に係る安全装置４０においては、上述の図５及び図６に示される第２実施形態の構成に加え、ヒータ２５の伝熱部材４３に対向する面に凹部２５ａが形成されている。

【0060】

このように、第３実施形態においては、ヒータ２５の伝熱部材４３に対向する面に凹部２５ａが形成されているため、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えると、図８に示されるように、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、伝熱部材４３の凸形状を成す下面４３ａがヒータ２５の凹部２５ａに対して接触する。これにより、ヒータ２５に対する伝熱部材４３の接触面積が増大する。さらに、この状態において、サーモスタット４１の凸部４１ｂが、上述の第２実施形態と同様に、伝熱部材４３の凹形状を成す上面４３ｂに接触する。このため、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積も大きくなる。

【0061】

このように、第３実施形態においては、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積に加え、ヒータ２５に対する伝熱部材４３の接触面積も増加するため、異常加熱時におけるヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱量がより一層増大する。これにより、サーモスタット４１の応答性をより効果的に向上させることができる。また、本実施形態において、ヒータ２５の凹部２５ａを伝熱部材４３の凸形状と同じ形状又は同じ曲率に形成した場合は、ヒータ２５に対する伝熱部材４３の接触面積がより確実に増大するため、サーモスタット４１の応答性がより一層向上する。なお、ヒータ２５の凹部２５ａと伝熱部材４３の凸形状は、異常加熱時における接触面積を大きく確保できれば、互いに一致しない場合であってもよい。

【0062】

図９及び図１０は、本発明の第４実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0063】

図９及び図１０に示されるように、第４本実施形態に係る安全装置４０においては、ヒータ２５の伝熱部材４３に対向する面に、凸部２５ｂが形成されている。また、本実施形態においては、伝熱部材４３の形状が、上述の各実施形態のような曲線状の断面形状ではなく、平面部を有する折れ線状の断面形状となっている。詳しくは、伝熱部材４３は、その中央部を含む平面部４４と、平面部４４の周囲に設けられた傾斜部４５と、を有している。平面部４４は、サーモスタット４１の伝熱部材４３に対向する面（平面）と平行に配置され、傾斜部４５は、平面部４４に対して傾斜するように配置されている。

【0064】

このような構成の第４実施形態においては、ヒータ２５の温度が通常の温度状態である場合、図９に示されるように、伝熱部材４３の傾斜部４５がサーモスタット４１側を向くように配置される。すなわち、伝熱部材４３は、ヒータ２５に向かって凸となるように配置される。また、この状態において、伝熱部材４３の平面部４４は、ヒータ２５の凸部２５ｂ（平面）に接触し、伝熱部材４３の傾斜部４５の先端、言い換えれば、伝熱部材４３の上面４３ｂの縁部４３ｂ２は、サーモスタット４１に対して接触する。

【0065】

これに対して、ヒータ２５の温度が所定の温度を超えた場合は、図１０に示されように、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、伝熱部材４３の平面部４４がサーモスタット４１に対して接触する。これにより、図９に示されるような傾斜部４５の先端がサーモスタット４１に接触する場合（通常時）に比べて、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積が増大する。なお、この状態において、ヒータ２５に対しては、伝熱部材４３の変形前と同様に、伝熱部材４３の平面部４４が接触するため、ヒータ２５に対する伝熱部材４３の接触面積は基本的に変わらない。

【0066】

このように、第４実施形態においても、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積を増大させることができるので、異常加熱時におけるヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱量が増大し、ヒータ２５への通電を即座に遮断できる。一方、通常時においては、サーモスタット４１に対する伝熱部材４３の接触面積が小さく、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱量も少ないので、サーモスタット４１は作動せず、ヒータ２５への通電が維持される。

【0067】

また、本実施形態においては、上述の実施形態と同様、金属製の伝熱部材４３が用いられているため、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性が向上する。なお、伝熱部材４３は、平面部４４を有する形状ではなく、上述の各実施形態に挙げられるような曲線状の断面形状とすることも可能である。その場合、異常加熱時においてサーモスタット４１と伝熱部材４３との接触面積を大きく確保できるように、サーモスタット４１の伝熱部材４３に対向する面に、伝熱部材４３の凸形状に倣って形成される凹部を設けることが好ましい。

【0068】

図１１及び図１２は、本発明の第５実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0069】

図１１及び図１２に示されるように、第５実施形態に係る安全装置４０においては、ヒータ２５の伝熱部材４３に対向する面に、凹部２５ｃが形成されている。この凹部２５ｃは、伝熱部材４３を全体的に収容可能な深さ及び広さに形成されている。

【0070】

本実施形態において、図１１に示される通常時は、伝熱部材４３がサーモスタット４１側へ凸となるように配置されることにより、サーモスタット４１が伝熱部材４３によって支持される。このため、サーモスタット４１は、ヒータ２５に対して非接触状態で保持されている。

【0071】

一方、図１２に示される異常加熱時は、伝熱部材４３の凹凸が反転することにより、伝熱部材４３がヒータ２５の凹部２５ｃ内に進入する。詳しくは、伝熱部材４３の凹凸が反転すると、バネ４２の付勢力を受けてサーモスタット４１が伝熱部材４３をヒータ２５側へ押圧することにより、伝熱部材４３が弾性変形を伴いながら凹部２５ｃ内へ押し込まれる。これにより、サーモスタット４１が、伝熱部材４３を介することなくヒータ２５に対して（直接）接触するようになる。

【0072】

このように、第５実施形態において、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えた場合は、サーモスタット４１がヒータ２５に対して（直接）接触するため、その接触箇所を介してヒータ２５からサーモスタット４１へ熱が良好に伝達されるようになる。これにより、異常加熱時においては、サーモスタット４１がヒータ２５の温度に追従して急速に温度上昇するため、サーモスタット４１が応答性良く作動し、ヒータ２５への通電が即座に遮断される。一方、通常時においては、伝熱部材４３によってサーモスタット４１がヒータ２５に対して非接触状態で保持されていることにより、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱が抑制され、ヒータ２５への通電が維持される。

【0073】

また、本実施形態においても、上述の実施形態と同様、金属製の伝熱部材４３が用いられているため、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性が向上する。なお、伝熱部材４３の形状は、図１１及び図１２に示されるような平面部を有する折れ線状の断面形状ではなく、曲線状の断面形状であってもよい。

【0074】

図１３及び図１４は、本発明の第６実施形態に係る安全装置の構成を示す図である。

【0075】

図１３及び図１４に示されるように、第６実施形態に係る安全装置４０においては、上記のような金属製の伝熱部材は設けられておらず、代わりに、互いに反発し合う磁性体４６Ａ，４６Ｂが設けられている。一方の磁性体４６Ａは、サーモスタット４１に設けられ、他方の磁性体４６Ｂは、ヒータ２５に設けられている。

【0076】

図１３に示されるように、通常の状態においては、サーモスタット４１が各磁性体４６Ａ，４６Ｂ間の反発力によってヒータ２５に対して離間する方向へ付勢されていることにより、サーモスタット４１がヒータ２５に対して非接触状態で保持されている。すなわち、磁性体４６Ａ，４６Ｂの反発力とバネ４２の付勢力は、互いに釣り合った状態でサーモスタット４１とヒータ２５との間に隙間が生じるように設定されている。この状態においては、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱が抑制されるため、サーモスタット４１は作動せず、ヒータ２５への通電が維持される。

【0077】

一方、ヒータ２５の温度が異常により所定温度を超えた場合は、図１４に示されるように、磁性体４６Ａ，４６Ｂ間の反発力が消失することにより、サーモスタット４１がヒータ２５に対して（直接）接触する。詳しくは、ヒータ２５が過剰に温度上昇することにより、ヒータ２５側の磁性体４６Ｂの温度が、いわゆるキュリー点（磁性が失われる温度）を超えた結果、ヒータ２５側の磁性体４６Ｂの磁性が消失する。これに伴って、磁性体４６Ａ，４６Ｂ間の反発力（付勢力）も消失するため、バネ４２の付勢力によってサーモスタット４１が押されてヒータ２５に接触する。これにより、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱が良好に行われるようになるため、サーモスタット４１がヒータ２５の温度に追従して急速に温度上昇し、ヒータ２５への通電が即座に遮断される。

【0078】

このように、第５実施形態においては、温度上昇に伴って磁性が失われる磁性体４６Ａ，４６Ｂを用いることにより、通常時においては、サーモスタット４１をヒータ２５に対して直接接触しないように保持しつつ、異常加熱時においては、サーモスタット４１をヒータ２５に接触させて、サーモスタット４１への伝熱量を増大させることができる。これにより、通常時においては、サーモスタット４１がヒータ２５に直接接触することによるヒータの２５の温度低下を防止できると共に、異常加熱時においてはサーモスタット４１への伝熱量を増加させて、サーモスタット４１を応答性良く作動させることができる。また、このような磁性体４６Ａ，４６Ｂを用いた構成は、樹脂製のスペーサを用いた構成に比べて、サーモスタット４１の応答の精度及び確実性に優れるため、信頼性が向上する。

【0079】

磁性体４６Ａ，４６Ｂとしては、例えば、フェライト系の磁石などを適用可能である。フェライト系の磁石は、キュリー点が４５０℃程度であり、この温度はヒータの異常判定の基準となる温度領域に含まれるため、磁性体４６Ａ，４６Ｂとして適している。なお、各磁性体４６Ａ，４６Ｂは、永久磁石のほか、電磁石であってもよい。

【0080】

また、本実施形態においては、サーモスタット４１がヒータ２５に対して接触するように構成されているが、サーモスタット４１がヒータ２５に対して接触せず単に接近するだけでもよい。すなわち、ヒータ２５の過剰な温度上昇に伴って磁性体４６Ａ，４６Ｂ間の反発力（付勢力）が低下することにより、サーモスタット４１がヒータ２５に対して接近する場合でも、ヒータ２５からサーモスタット４１への伝熱が良好に行われるようになるので、サーモスタット４１がヒータ２５の温度に追従して温度上昇し、ヒータ２５への通電を遮断できる。

【0081】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【0082】

また、本発明は、図２に示されるような定着ベルトが一対のベルト保持部材によって回転可能に保持されるフリーベルト方式の構成に限らず、定着ベルトが複数のローラなどに掛け回されて張架される構成にも適用可能である。

【符号の説明】

【0083】

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（加圧部材）
２５ ヒータ（加熱源）
２５ａ 凹部
２５ｂ 凸部
２５ｃ 凹部
４０ 安全装置
４１ サーモスタット（温度検知部材）
４１ａ 凹部
４１ｂ 凸部
４３ 伝熱部材
４６Ａ 磁性体
４６Ｂ 磁性体
１００ 定着ニップ
ｄ１ 伝熱部材の直径
ｄ２ サーモスタットの直径
ｔ１ 伝熱部材の厚さ
ｔ２ ヒータの厚さ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0084】

【文献】特許第４５４６２３３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】