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JP2003076211A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number
JP2003076211A
JP2003076211A JP2001268387A JP2001268387A JP2003076211A JP 2003076211 A JP2003076211 A JP 2003076211A JP 2001268387 A JP2001268387 A JP 2001268387A JP 2001268387 A JP2001268387 A JP 2001268387A JP 2003076211 A JP2003076211 A JP 2003076211A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
conduction
heating body
temperature
heating device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001268387A
Other languages
English (en)
Inventor
Hikari Osada
光 長田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001268387A priority Critical patent/JP2003076211A/ja
Publication of JP2003076211A publication Critical patent/JP2003076211A/ja
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  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度検知回路の異常をいち早く検知して発熱
体への電力の供給を遮断することができる加熱装置及び
画像形成装置を提供すること。 【構成】 絶縁性耐熱基板上に少なくとも発熱抵抗体
と、検温素子と、該検温素子に接続された温度検知回路
を有する加熱体と、該加熱体に圧接する加圧部材との間
のニップ部に未定着画像を担持した記録材を通過させる
ことにより記録材に加熱体の熱エネルギーを付与して熱
定着させる加熱装置において、前記加熱体の温度検知回
路上に回路の導通を遮断する導通遮断手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に電子写真にお
ける未定着画像を熱定着させるための加熱装置及び該加
熱装置を具備する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】加熱定着装置としては、消費電力が少な
く、プリント信号を受けてから最初の1枚が排紙される
までに要する時間であるファーストプリントタイムが短
いという特徴を持つ特開昭63−313182等号公報
に開示のフィルム加熱方式の加熱定着装置がある。
【0003】この加熱定着装置は、加熱体と、この加熱
体を支持する加熱体支持体と、この加熱体に密着するフ
ィルムと、このフィルムを介して紙を加熱体側に圧接さ
せる加圧ローラとを有している。
【0004】加熱体の加圧ローラに対峙する面には抵抗
発熱体が形成されており、この抵抗発熱体に通電するこ
とにより定着動作時に必要な熱を供給する。もう一方の
面には検温素子が実装されており、常に加熱体の温度を
検知している。この温度検知素子の検知温度(検知電
圧)を画像形成装置の制御部でA/D変換し、予め決め
られた温度設定値と比較され、所定温度になるよう該制
御部はソリッドステートリレー(以下、SSRと称す
る)、トライアック等により発熱体への供給電力の制御
を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記定着装置の安全保
護装置として、従来は定着装置の発熱体と直列に温度ヒ
ューズを接続したものがある。温度ヒューズは加熱体の
検温素子が実装されている面から加熱体方向に付勢され
て設置されており、何らかの理由で加熱体が異常に昇温
した際には温度ヒューズの溶断により抵抗発熱体への電
力供給を止めるようにしていた。
【0006】しかし、この場合、温度ヒューズが溶断す
るまで時間が掛かり、周辺の部材が損傷を受ける可能性
があった。
【0007】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、温度検知回路の異常をいち早
く検知して発熱体への電力の供給を遮断することができ
る加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、絶縁性耐熱基板上に少なくとも発熱抵抗
体と、検温素子と、該検温素子に接続された温度検知回
路を有する加熱体と、該加熱体に圧接する加圧部材との
間のニップ部に未定着画像を担持した記録材を通過させ
ることにより記録材に加熱体の熱エネルギーを付与して
熱定着させる加熱装置において、前記加熱体の温度検知
回路上に回路の導通を遮断する導通遮断手段を設けたこ
とを特徴とする。
【0009】又、本発明は、上記加熱装置を画像形成装
置の画像定着装置として用いることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】図7に示す加熱定着装置は、加熱
体1と、この加熱体1を支持する加熱体支持体4と、加
熱体1と加熱体支持体4に外嵌されたエンドレスの耐熱
性フィルム3と、加熱体1との間で耐熱性フィルム3を
挟んでニップを形成する加圧ローラ5とを有している。
ここで、耐熱性フィルム3は内周長が加熱体1及び加熱
体支持体4の外周に対して余裕を持って外嵌されてい
る。従って、耐熱性フィルム3は加熱体1と加熱体支持
体4とにガイドされて回転する。耐熱性フィルム3は、
厚さ20〜100μmのポリイミド樹脂から成る基体と
この基体の上に設けられたPTFE、PFA等のフッ素
樹脂から成る離型層とで構成されている。
【0011】5は加熱体1との間でフィルム3を挟んで
ニップを形成し、耐熱性フィルム3を駆動する回転体と
しての加圧ローラであり、この加圧ローラ5は芯金5a
とこの芯金5aの周囲に設けられた耐熱性の弾性層5b
により構成されている。この加圧ローラ5は不図示の駆
動装置により駆動され、加熱体1との間で耐熱性フィル
ム3を挟んでニップにトナー像Tを担持した記録紙Pを
熱と圧力を付与しつつ挟持搬送して定着画像を得る。
【0012】図1は加熱体1の破断表面図である。
【0013】加熱体1はアルミナ(Al23 )製の横
長薄板状の絶縁性の耐熱セラミック基板10を基体と
し、この表面に、スクリーン印刷等により塗工された例
えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気抵抗材料から
成る厚み約10μm、幅1〜3mmの抵抗発熱体11
と、この抵抗発熱体11に加熱体外部から給電するため
の電極12a,12b及び通電パターン13が配設され
ている。抵抗発熱体11、通電パターン13上には表面
保護のためにガラスやフッ素樹脂等から成る耐圧保護層
14が形成されている。
【0014】一方、図2(a)は本発明に用いた加熱体
1の裏面図であり、図2(b)は同図(a)のA−A’
線断面図である。加熱体1の裏面には長手方向に亘って
電極31a,31b、通電パターン32a,32b,3
2cが形成されており、温度検知のためのサーミスタ2
が設置されている。前記電極31a,31bと通電パタ
ーン32a,32b,32cはAgペーストを基板上に
スクリーン印刷することにより形成されている。電極3
1bからサーミスタ2へ至る通電パターン上には、導電
性の弾性部材(以下、板バネ)34と或る所定の温度で
溶融する合金35とで構成した導通遮断手段33が設け
られている。以下にその導通遮断手段33の形成過程を
説明する。
【0015】先ず、板バネ34の一方の端部と通電パタ
ーン32bとは導通を確保した上で固定する。この板バ
ネ34の一部は加熱体1から反る方向に曲げが入ってお
り、通電パターン32bのみで支持固定されている場合
には板バネ34と通電パターン32aとは接触しない。
この状態で通電パターン32aに近接する板バネ端部を
下向きに付勢し、その状態を保持したまま板バネ34
と、通電パターン32aとを溶融した合金35によりハ
ンダ付けを行う。
【0016】合金35は或る所定の温度で溶融するよう
その組成比が調整されており、本実施の形態に用いた合
金35は230℃で溶融するものを用いた。これにより
加熱体1が230℃に達した場合にはこの合金35が溶
融して板バネ34の弾性力により通電パターン32aと
板バネ34は再び離れ、温度検知回路の導通を遮断する
ものとなっている。
【0017】図3は本実施の形態における加熱体1の温
度制御に関する回路の接続を示したものである。
【0018】加熱体1の表面上に形成した抵抗発熱体1
1は、CPU21の制御信号に基づいて通電を制御する
SSR22と、加熱体1近傍に設置された温度ヒューズ
23とが直列に接続されAC電源に接続されている。
【0019】一方、温度検知に関するサーミスタ2を含
む2次回路系は、直列に接続されたサーミスタ2と導通
遮断手段33、抵抗(10kΩ)37に3.3Vの電圧
が印加されており、サーミスタ2と導通遮断手段33の
分圧(事実上は、導通遮断手段33の抵抗値は通常使用
時にはほぼ0Ωと見なせるにはサーミスタ2の分圧)が
検知温度情報としてCPU21に送られている。
【0020】CPU21は、定着動作中は5[mse
c]毎に検知温度情報を監視しており、20[mse
c]以上連続して検知温度情報である電圧が或る閾値よ
り低い(例えば0Vの場合)或は或る閾値より高い(例
えば3.3V)場合にはそれぞれサーミスタ2が短絡し
ているサーミスタ2が接続されていないと見なし、正確
な温度情報でないと判断して抵抗発熱体11への通電を
即座に停止する制御となっている。
【0021】次に、上記加熱装置を具備する画像形成装
置の一連の動作を図8に基づいて説明する。
【0022】図示の画像形成装置100は、積載された
記録紙を1枚ずつ分離して搬送する給紙部102、外部
装置より提供された画像データに基づきレーザ光を変調
して発光するレーザ光学系103、上述のレーザ光照射
により画像形成を行う画像形成部104、熱の供給及び
圧力の付与により記録紙への定着を行う加熱定着装置1
05、上述の各部、各装置のシーケンスを制御する制御
装置106を有している。
【0023】上記給紙部106は、外部装置より画像情
報が転送されると、給紙トレイ107より記録紙を1枚
ずつ分離し、画像形成部104に搬送する役割を担って
いる。
【0024】一方、画像形成部への搬送経路にはレジス
トレーションセンサ118が設けられており、記録紙の
通過により倒れることにより記録紙の先端及び記録紙の
長さを検知している。
【0025】画像形成部104内に回動可能に軸支され
た感光ドラム110は、同じく回動可能に軸支された帯
電ローラ108により一様に帯電され、更に上記画像情
報に基づきレーザ光学系103より照射されたレーザ光
により潜像が形成される。
【0026】引き続き、潜像が形成された感光ドラム1
10は、トナーを担持した現像スリーブ109に対峙す
る位置を通過する際に、感光ドラム110と現像スリー
ブ109間に印加されたバイアスによって感光ドラム1
10表面上の帯電域にトナーが付与され、トナー像が形
成される。形成されたトナー像は、感光ドラム110と
転写ローラ111の当接部を通過する際に、感光ドラム
110と転写ローラの間に印加された転写バイアスによ
り記録紙へと転写される。トナー像を担持した記録紙
は、加熱定着装置105にて熱の供給と圧力の付与によ
り定着画像となり、更に排紙ローラ119にて排紙され
ることにより一連の画像形成過程が終了する。
【0027】実際に上述した本実施の形態に係る加熱装
置と従来の加熱装置を用いた画像形成装置について、サ
ーミスタ2が接続不良により半導通状態(レアオープ
ン)の時を想定し、通常サーミスタ2が接続されている
部分を10kΩの抵抗に置き換えて暴走テストを行った
際のAC電力遮断に至るまでの時間の比較を行った。
【0028】図4は加熱体裏面にサーミスタ2と通電パ
ターンのみが形成された従来の加熱体を示したものであ
り、図5はその回路接読図である。共にヒータの抵抗値
21Ω、140Vの入力電圧で比較実験を行った結果を
表1に示す。
【0029】 従来の画像形成装置の場合、電力供給から6.0[s]
で温度ヒューズが作動し、電力の供給が遮断された。
【0030】これに対して本実施の形態に係る画像形成
装置では、電力供給から2.1[s]で、加熱体1への
電力の供給が遮断することができた。加熱体1が昇温し
た際に加熱体1裏面の板バネ34と通電パターン32a
とを接続していた合金35が溶け、サーミスタ2を含む
温度検知回路が遮断されることによりCPU21がいち
早く温度検知回路の故障と判断して電力の供給を断った
ためである。
【0031】以上のように、異常昇温を検知する手段を
抵抗発熱体と同一の基板上に形成したことにより、加熱
体1の異常昇温を温度ヒューズ23よりも早く検知して
抵抗発熱体への電力供給を停止することができる。
【0032】本実施の形態では、加熱体1の基板として
アルミナ(熱伝導率:約20[W/m・K]を用いた
が、更に熱伝導率の高い窒化アルミニウム(熱伝導率:
約100[W/m・K]等を用いることも可能である。
ここでは、或る所定の温度により溶融する合金と導電性
の弾性部材を用いて導通遮断手段を形成したが、バイメ
タル、形状記憶合金等を用いても同様の導通遮断手段と
しての効果が得られ、温度検知回路の故障をいち早く検
知して速やかに抵抗発熱体への電力供給を停止させるこ
とができる。
【0033】図6(a)はバイメタル36を用いた加熱
体の導通遮断部分の拡大裏面図であり、図6(b)は図
6(a)のC−C’線断面図である。
【0034】絶縁性の耐熱セラミック基板10上に形成
された電極31bからサーミスタ2へ至る通電パターン
32a,32bの間に導通遮断手段としての細板状のバ
イメタル36が設置されている。バイメタル36は高温
になると基板10から反る方向に設置され、通電パター
ン32aとバイメタル36の一端は導通を確保したまま
固定されている。このとき、通電パターン32bに近接
する側のバイメタル36の端部にはプレスにより凸形状
が形成されており、常温においてはバイメタル36の凸
部と通電パターン32bは常に接している。バイメタル
36は約230℃になった時点でバイメタル36の凸部
と通電パターン32bの接点部が離れるものを用いた。
これにより加熱体1が230℃に達した場合にはバイメ
タル36の凸部と通電パターン32bの接点部が離れ、
温度検知回路の導通を遮断することによりCPU21が
温度検知回路の故障と判断して電力の供給を断つ構成と
なっている。
【0035】実際に上記構成の電力遮断手段において、
サーミスタ2が接続不良により半導通状態(レアオープ
ン)のときを想定し、通常、サーミスタ2が接続されて
いる部分を10kΩの抵抗に置き換えて暴走テストを行
ったところ、板ばねを用いた電力遮断手段の際と同様に
温度ヒューズよりも早く動作して加熱体1への電力供給
をいち早く停止させることができた。
【0036】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、絶縁性耐熱基板上に少なくとも発熱抵抗体と、
検温素子と、該検温素子に接続された温度検知回路を有
する加熱体と、該加熱体に圧接する加圧部材との間のニ
ップ部に未定着画像を担持した記録材を通過させること
により記録材に加熱体の熱エネルギーを付与して熱定着
させる加熱装置において、前記加熱体の温度検知回路上
に回路の導通を遮断する導通遮断手段を設けたため、温
度検知回路の異常をいち早く検知して発熱体への電力の
供給を遮断することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱装置の加熱体の破断表面図で
ある。
【図2】本発明に係る加熱装置の加熱体の裏面図及び断
面図である。
【図3】本発明に係る画像形成装置の温度制御回路の接
続図である。
【図4】従来の加熱体の裏面図及び断面図である。
【図5】従来の画像形成装置の温度制御回路の接続図で
ある。
【図6】バイメタルを用いた本発明の加熱体の裏面図及
び断面図である。
【図7】本発明に係る加熱装置の断面図である。
【図8】本発明に係る画像形成装置の断面図である。
【符号の説明】
1 加熱体 2 サーミスタ 3 耐熱性フィルム 4 加熱体支持体 5 加圧ローラ 10 絶縁性耐熱基板 11 抵抗発熱体 12a,12b 電極 13 通電パターン 21 CPU 22 温度ヒューズ 30 耐熱絶縁性基板 31a,31b 電極 32a〜32c 通電パターン 33 導通遮断手段 34 弾性部材 35 合金 36 バイメタル 37 抵抗 T トナー像 P 記録材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性耐熱基板上に少なくとも発熱抵抗
    体と、検温素子と、該検温素子に接続された温度検知回
    路を有する加熱体と、該加熱体に圧接する加圧部材との
    間のニップ部に未定着画像を担持した記録材を通過させ
    ることにより記録材に加熱体の熱エネルギーを付与して
    熱定着させる加熱装置において、 前記加熱体の温度検知回路上に回路の導通を遮断する導
    通遮断手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項2】 前記導通遮断手段は、或る所定の温度に
    より溶融する金属と導電性の弾性部材により構成されて
    いることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記導通遮断手段は、バイメタル又は形
    状記憶合金を用いたことを特徴とする請求項1記載の加
    熱装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載の加熱装置を画
    像定着装置として用いることを特徴とする画像形成装
    置。
JP2001268387A 2001-09-05 2001-09-05 加熱装置及び画像形成装置 Withdrawn JP2003076211A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009163134A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Canon Inc 定着装置

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