(57)【要約】【課題】画像形成装置の定着器において、面状発熱体と伝熱筒の熱膨張量の違いに基づくしわの発生を解消して、面状発熱体の異常発熱や断線などを解消する。【解決手段】定着器３の加熱ローラ１１は、面状発熱体１９を備えた伝熱筒２０と、面状発熱体１９を断熱筒１８を介して支持する金属製の内管１７と、加熱ローラ１１のローラ端に配置されて、面状発熱体１９に駆動電流を供給する給電軸３８とを含む。給電軸３８を、内管１７の管端に固定した絶縁ブロック２２でローラ軸心方向へスライド可能に支持する。面状発熱体１９の電極端子部２６を給電軸３８に固定する。給電軸３８と絶縁ブロック２２との間に弾性体６０を配置して、面状発熱体１９にローラ軸心方向の外側へ向かう引っ張り力を作用させる。これにより、面状発熱体１９の熱膨張変形を給電軸３８のスライド動作で吸収してしわの発生を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状発熱体を熱源とする加熱ローラを備えている定着器であって、
前記加熱ローラは、内面に前記面状発熱体が配置してある伝熱筒と、
前記面状発熱体の内面を断熱筒を介して支持する金属製の内管と、
前記加熱ローラのローラ端に配置されて、前記面状発熱体に駆動電流を供給する給電軸とを含み、
前記給電軸は、前記内管の管端に固定した絶縁ブロックでローラ軸心方向へスライド可能に支持されており、
前記面状発熱体の電極端子部を前記給電軸に固定して、前記面状発熱体の熱膨張変形を前記給電軸のスライド動作で吸収するようにしてあることを特徴とする画像形成装置の定着器。
【請求項２】
前記給電軸が弾性体で付勢されており、該弾性体の付勢力により、前記面状発熱体にローラ軸心方向の外側へ向かう引っ張り力が作用するようにしてある請求項１に記載の画像形成装置の定着器。
【請求項３】
前記給電軸と前記絶縁ブロックとの間に前記弾性体が配置されている請求項２に記載の画像形成装置の定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコピー機、ファクシミリ機、あるいはプリンター装置等の画像形成装置の定着器に関し、とくに加熱ローラの熱源が面状発熱体で構成してある定着器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱ローラの熱源として面状発熱体を用いることは、例えば特許文献１に公知である。そこでは、アルミニウム製の筒体からなるローラ本体（伝熱筒）の内面に、抵抗発熱部材（面状発熱体）が配置されている。抵抗発熱部材は、ポリイミド樹脂製のベースフィルムと、その内面に固定される抵抗部材（発熱体）と、その外面に固定される熱伝導体とで可撓性のシートとして構成されており、筒状に丸められたシートの筒端がローラ本体に対してかしめ体（リベット）で固定されている。抵抗部材および熱伝導体は、それぞれ箔状の銅またはステンレス鋼で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３０５１９７号公報（段落番号００４０〜００４４、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、面状発熱体を熱源とする加熱ローラを備えた定着器によれば、ローラ本体をより短い時間で加熱でき、しかも発熱体の配置パターンを調整することでローラ本体の周面における温度分布を自由に設定できる。しかし、面状発熱体がローラ本体に対してリベットで固定されているため、面状発熱体とローラ本体の熱膨張量の違いによって面状発熱体にしわ（皺）ができ、しわ部分で異常発熱を生じるおそれがあった。具体的には、しわ部分が過熱状態に陥ってローラ本体の周面において温度むらを生じることがあった。さらに、しわの発生に伴って、面状発熱体に設けたヒーターエレメントに亀裂が生じ、あるいは断線するなどの致命的な故障に陥るおそれがあり、最悪の場合には発火するおそれがあった。
【０００５】
本発明の目的は、面状発熱体と伝熱筒の熱膨張量の違いに基づくしわの発生を解消して、面状発熱体の異常発熱や断線などを解消できる画像形成装置の定着器を提供することにある。
本発明の目的は、面状発熱体に引っ張り力を作用させて熱膨張変形を強制的に吸収でき、したがってしわの発生をさらに確実に防止して、加熱ローラによる定着処理を的確に行なうことができる画像形成装置の定着器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る画像形成装置の定着器３は、面状発熱体１９を熱源とする加熱ローラ１１を備えている。加熱ローラ１１は、内面に面状発熱体１９が配置してある伝熱筒２０と、面状発熱体１９の内面を断熱筒１８を介して支持する金属製の内管１７と、加熱ローラ１１のローラ端に配置されて、面状発熱体１９に駆動電流を供給する給電軸３８とを含む。図１に示すように、給電軸３８は、内管１７の管端に固定した絶縁ブロック２２でローラ軸心方向へスライド可能に支持されている。面状発熱体１９の電極端子部２６を給電軸３８に固定して、面状発熱体１９の熱膨張変形を給電軸３８のスライド動作で吸収する。
【０００７】
給電軸３８が弾性体６０で付勢されており、該弾性体６０の付勢力により、面状発熱体１９にローラ軸心方向の外側へ向かう引っ張り力を作用させる。給電軸３８と絶縁ブロック２２との間に弾性体６０を配置する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、面状発熱体１９に駆動電流を供給する給電軸３８を、内管１７の管端に固定した絶縁ブロック２２でローラ軸心方向へスライド可能に支持して、面状発熱体１９の熱膨張変形を給電軸３８のスライド動作で吸収できるようにした。このように、面状発熱体１９の熱膨張変形を給電軸３８のスライド動作で吸収すると、面状発熱体１９と伝熱筒２０の熱膨張量の違いに基づくしわの発生を解消でき、したがって、面状発熱体１９の異常発熱や断線などを解消できる。また、しわの発生がないので、面状発熱体１９のヒーターエレメント２５に亀裂が生じ、あるいは断線するなどの致命的な事故を一掃して、定着器３の信頼性を向上できる。
【０００９】
給電軸３８を弾性体６０で付勢して、面状発熱体１９にローラ軸心方向の外側へ向かう引っ張り力を作用させると、熱膨張変形するのと同時に面状発熱体１９を給電軸３８でローラ軸心方向の外側へ移動させて、熱膨張変形を強制的に吸収することができる。したがって、しわの発生をさらに確実に防止して、加熱ローラ１１による定着処理を常に的確に行なうことができる定着器３を提供できる。
【００１０】
給電軸３８と絶縁ブロック２２との間に弾性体６０を配置して、面状発熱体１９に引っ張り力を作用させるようにすると、給電軸３８、絶縁ブロック２２、弾性体６０の三者を集約した状態で配置して、加熱ローラ１１を小形化できる。したがって、加熱ローラ１１および加圧ローラ１２を含む定着器３の全体構造をコンパクト化して、画像形成装置の小形化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る加熱ローラを示す図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の概略構造を示す概念図である。
【図３】本発明に係る定着器の平面図である。
【図４】本発明に係る面状発熱体の斜視図である。
【図５】本発明に係る加熱ローラの端部構造を示す一部を破断した分解正面図である。
【図６】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例）  図１から図７に、本発明に係る画像形成装置をコピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機に適用した実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図１から図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００１３】
図２において、複合機１は、画像形成部２、および定着器３等が配置された本体部４と、本体部４の上部の画像読取部５などを備え、本体部４の下側に配置した給紙カセット６と本体部４の上側の排出部７との間に記録紙の搬送路８を備える。搬送路８の下部に画像形成部２が、上部に定着器３が配置されている。画像形成部２および定着器３に臨む本体部４の前壁および右側壁には、フロントカバーおよびサイドカバーが設けられている。これらのカバーを開放することにより、画像形成部２および定着器３のメンテナンスを行なうことができ、さらに定着器３やその周辺の搬送路８に詰まった記録紙を取り除くことができる。
【００１４】
画像読取部５の前面には、各種の操作ボタンを備えた操作パネル９が設けられており、上面側には自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１０が設けられている。本などの綴られた原稿の画像は、画像読取部５の上面のプラテンガラスに載置した状態で読み込むことができ、さらに枚葉状の原稿は自動原稿搬送装置１０を通すことにより連続して読み込むことができる。
【００１５】
図３に示すように定着器３は、加熱ローラ１１と、加熱ローラ１１の周面に外接する加圧ローラ１２と、加圧ローラ１２を加熱ローラ１１に向かって押し付け付勢する前後一対の加圧ばね１３などで構成する。加熱ローラ１１および加圧ローラ１２は、ケース１４に組み付けられてユニット化されている。
【００１６】
図３および図６に示すように加熱ローラ１１は、ローラ中央に配置される内管１７と、内管１７の外面に記載順に配置される断熱筒１８、面状発熱体１９、伝熱筒２０、剥離層２１と、内管１７の前後端に設けた受電構造などで構成する。内管１７はアルミニウム合金製の中空円筒体からなり、加熱ローラ１１の主たる剛性構造体として機能する。断熱筒１８は、シリコン発泡体からなる耐熱性を備えた中空円筒体であって、面状発熱体１９の内面を支持している。内管１７の前後の管端には、面状発熱体１９を介して伝熱筒２０を支持する絶縁ブロック２２が固定されている（図１参照）。
【００１７】
図４に示すように、面状発熱体１９は、ポリイミド樹脂製のベースフィルム２４の片面にヒーターエレメント２５を備える。ベースフィルム２４の長辺部の前後端に一対の電極端子部２６が形成して構成されている。ヒーターエレメント２５は、ステンレス鋼の箔体を所定のパターンでエッチングして形成してなるものであり、その殆どの部分はベースフィルム２４の長辺部と平行に形成されている。したがって、所定の温度状態に加熱されたヒーターエレメント２５は、主としてローラ軸心方向に沿って膨張変形する。電極端子部２６には締結穴２７が形成されている。図４に想像線で示すように、面状発熱体１９はヒーターエレメント２５が内面に位置する状態で伝熱筒２０の内面に配置されている。
【００１８】
伝熱筒２０は、ステンレス鋼製の薄肉（０．１ｍｍ）の中空円筒体で構成されており、その外面には剥離層２１が形成されている。剥離層２１はフッ素系樹脂を伝熱筒２０の外面にコーティングして形成する。丸めた面状発熱体１９を伝熱筒２０の内面に配置した状態において、電極端子部２６のみが伝熱筒２０の前後端から突出しており、該電極端子部２６が受電構造に対して電気的に接続されている。
【００１９】
図１および図５に示すように、絶縁ブロック２２は、絶縁性のプラスチック成形品からなり、内管１７の前後の管端に外嵌されてビス３０で固定される連結基部３１と、連結基部３１から筒外方へ向かって突出されるボス部３２とを一体に備えている。図７に示すように、ボス部３２の周面において互いに直交する対向４箇所のうち３個所には締結座３３が突設されており、残る１個所には逃げ溝３４が形成されている。また、ボス部３２の外端面にはばね受座３５が凹み形成されている。絶縁ブロック２２のボス部３２で、受電構造の給電軸３８と、加熱ローラ１１の前後のローラ端を覆うカバーブロック３９とを支持している。
【００２０】
給電軸３８は、加熱ローラ１１の前後のローラ端に配置されて、面状発熱体１９に駆動電流を供給するために設けられる。図１および図５に示すように、給電軸３８は、絶縁ブロック２２のボス部３２に外嵌する筒壁４１と、筒壁４１の外面の中央から突接される受電ボス４２とを一体に備えた銅合金（真鍮）製の旋削品からなる。受電ボス４２の基端内面にはばね受座４３が形成されている。筒壁４１の周方向の３個所には、締結座３３を受け入れる逃げ溝４４が形成されている。このように、筒壁４１の内面をボス部３２でスライド可能に支持し、締結座３３用の逃げ溝４４を筒壁４１に形成することにより、給電軸３８の全体は、ボス部３２の周面に沿ってローラ軸心方向へ移動できる。受電ボス４２の大半の部分は、カバーブロック３９の外端面から外方へ突出されて、そのボス周面に給電ブラシ４５が外接されている。
【００２１】
カバーブロック３９は、ベアリング４６で回転自在に支持されるジャーナル部４７と、ジャーナル部４７の外端面（前後端面）を塞ぐ端壁４８を一体に備えた、絶縁性のプラスチック成形品からなる。加熱ローラ１１の後側のローラ端を覆うカバーブロック３９には、受動ギヤ４９が一体に設けてあり、この受動ギヤ４９を図示していないギヤで駆動することにより、加熱ローラ１１を通紙方向へ回転できる。図７に示すように、ジャーナル部４７の内面の３個所は先に説明した締結座３３で受止められて、ジャーナル部４７の外面からねじ込んだビス５０で固定されている。これにより、カバーブロック３９は絶縁ブロック２２と一体化される。
【００２２】
先に説明したように面状発熱体１９の電極端子部２６は、伝熱筒２０の前後端から突出している。この電極端子部２６を給電軸３８の筒壁４１に固定するために、ジャーナル部４７に四角形状のガイド窓５３を貫通状に形成し、ガイド窓５３に嵌め込んだ伝動ブロック５４を、電極端子部２６と共にビス５５で筒壁４１に固定している。伝動ブロック５４は銅合金（真鍮）製のブロックからなり、その対向側面（図７参照）５６がガイド窓５３で受止められて、ローラ軸心方向へのみ移動可能に案内されている。伝動ブロック５４は、カバーブロック３９の回転動作を給電軸３８に伝えるための伝動体として機能する。先に説明した絶縁ブロック２２の逃げ溝３４は、ビス５５のねじ軸端を受け入れるために設けられている。
【００２３】
以上のように、電極端子部２６が接続される給電軸３８を、絶縁ブロック２２でローラ軸心方向へスライド可能に支持すると、給電軸３８がローラ軸心方向へスライドすることで面状発熱体１９の熱膨張変形を吸収できる。したがって、面状発熱体１９と伝熱筒２０の熱膨張量の違いに基づくしわの発生を解消して、面状発熱体１９の異常発熱を解消できる。
【００２４】
この実施例では、給電軸３８を弾性体６０で付勢して、面状発熱体１９にローラ軸心方向の外側へ向かう引っ張り力を作用させ、面状発熱体１９の熱膨張変形を強制的に吸収することで、しわの発生をさらに確実に防止できるようにした。具体的には、図１に示すように、絶縁ブロック２２のばね受座３５と給電軸３８に設けたばね受座４３との間に、圧縮コイルばねからなる弾性体６０を配置して、面状発熱体１９をローラ軸心方向の前後方向へ引っ張り付勢するようにした。なお、弾性体６０で付勢された給電軸３８は、ローラ軸心方向の外側へは、図１に符号Ｅ１で示す範囲内をスライド移動でき、ローラ軸心方向の内側へは、図１に符号Ｅ２で示す範囲内をスライド移動できる。弾性体６０は、内管１７の前後の管端に固定した絶縁ブロック２２と給電軸３８との間にそれぞれ配置されている。
【００２５】
上記の実施例では、弾性体６０を圧縮コイル形のばねで構成したが、その必要はなくゴム、引っ張りコイルばね、あるいは皿ばねなどで構成することができる。弾性体６０を引っ張りコイルばねで構成する場合には、引っ張りコイルばねを給電軸３８とカバーブロック３９との間に配置するとよい。必要があれば、一対の磁石で弾性体６０を構成することができる。面状発熱体１９は伝熱筒２０の内面に密着していることが好ましいが、ごく僅かな隙間を介して内外に対向する状態で配置してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
３  定着器
１７  内管
１８  断熱筒
１９  面状発熱体
２０  伝熱筒
２２  絶縁ブロック
３８  給電軸
３９  カバーブロック
６０  弾性体（ばね）
【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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