JP3731363B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録シート上に形成された未定着画像を加熱定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの画像形成装置においては、トナー画像が転写された記録シートを定着装置の定着ローラと加圧ローラのニップ部で挟持して送り出すことにより、当該トナー画像を記録シート上に加熱定着するようになっている。
この定着ローラには、従来から、中空のアルミ製のローラ本体内部に、棒状のハロゲンヒータを内挿し、当該ハロゲンヒータに通電して発熱させることによりローラ全体を加熱するようにしている。
【０００３】
ところが、このような構成では、ハロゲンヒータとローラ本体の内周面との間に空気層が介在し、これによりハロゲンヒータの熱がローラ本体に伝導しにくく、定着ローラ外周面の温度が定着に必要な温度（定着温度）に昇温するまでのウォーミングアップタイムが長くなる。
そこで、ローラ本体の内周面に沿って直接抵抗発熱体を敷設した構成を有する定着ローラが提案されている。図１０は、当該定着ローラを使用した定着装置の要部の断面図である。同図に示すように、定着ローラ１００は、中空の芯ローラ１０２の内周面に絶縁層１０３、抵抗発熱層１０４がこの順に形成されており、またその外周面には、ポリテトラフルオロエチレンなどの離型層１０１が形成されている。
【０００４】
芯ローラ１０２の両端部には、外面が導電性部材で覆われた受電部材１０７が内挿されている。当該受電部材１０７は導電性接着剤を介してその外周面が抵抗発熱層１０４の表面に固着されており、芯ローラ１０２と一体的に回転するようになっている。
受電部材１０７の端面１０８には、軸方向外側から圧縮バネ１０９で付勢された給電部材１１０が圧接され面接触している。各給電部材１１０は、リード線１１２、端子板１１３、電源線１１４を介して図示しない電源に接続されており、これにより抵抗発熱層１０４に電力が供給される。
【０００５】
このように、抵抗発熱層１０４が芯ローラ１０２を空気層を介さずに直接加熱することにより、抵抗発熱層１０４への通電開始後、速やかに定着ローラ１００の表面温度を定着温度まで昇温でき、ウォーミングアップタイムを大幅に短縮できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の定着ローラ１００は、径の大きな受電部１０７を芯ローラ１０２の両端開口部から挿入し、これを抵抗発熱層１０４に導電性接着剤のみで固定するようにしているので、両端部に軸受け部を形成できないという問題がある。
【０００７】
その理由は、導電性接着剤を介して接着されることにより受電部材１０７の正確な芯出しが難しく、さらには、その接合部、特に接着剤自体や抵抗発熱層１０４の接合表面部がこれを回転する駆動トルクに十分耐えることができないからである。
そこで、上記従来技術では、芯ローラ１０２の外周面に軸受１０５を設け、フレーム１２０により当該芯ローラ１０２を回転可能に支持するようにし、また、芯ローラ１０２の右側の軸受け部のすぐ横にリングギヤ１０６を嵌着し、このギヤ１０６に、図示しない駆動モータに連結されたギヤを歯合させて回転駆動するようにしている。
【０００８】
しかし、このような構成にしたことにより、軸受１０５もリングギヤ１０６も芯ローラ１０２の径より大きなものとならざるを得ず、結果として軸受１０５を支持するフレーム１２０も径方向に大きくならざるを得ない。このことは、図１１に示す定着ローラ１００の右側軸受け部の斜視図を見ればより明らかとなる。これでは、定着装置の小型化を図ることはできず、最近の画像形成装置の小型化の要請にも応えることができない。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、抵抗発熱体が設けられた定着ローラであって、当該定着ローラを支持する軸受や駆動用ギヤなどの外径を定着ローラの外径よりも小さくすることができて、省スペース化を可能とする定着装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数以上の接触片からなり、当該抵抗発熱部１つについて少なくとも１つの接触片を接触させるようにしたことを特徴とする。
また、前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部よりも少ない数の接触片からなり、１つの接触片を複数の抵抗発熱部に共通に接触させることによって、各抵抗発熱部にいずれかの接触片が接触しているようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記導電性部材は、少なくとも前記軸芯部で保持されている部分より内側の一部が、温度に応じて形状が変化する素材から形成され、所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体との接触状態が解除される方向に変形して通電を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記導電性部材は、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着装置の実施の形態を、モノクロのレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）の定着器に適用した場合を例にとって説明する。
図１は、当該プリンタ全体の概略構成を示す図である。
【００１６】
本プリンタは、パーソナルコンピュータなどの外部機器から入力される画像データに基づいて、画像を記録シート上に再現するものである。外部機器から画像データが入力されると、制御部１は、これをレーザダイオードの駆動信号に変換し、プリンタヘッド１０内部のレーザダイオード（不図示）を駆動する。当該レーザダイオードから出射されたレーザビームＬは、折り返しミラー２で偏向された後、感光体ドラム４の表面を主走査方向に露光する。
【００１７】
感光体ドラム４の周囲には、ドラムクリーナ５、イレーサランプ６、帯電チャージャ７、現像器８及び転写チャージャ９が配されている。
感光体ドラム４は、上記レーザビームＬによる露光前にドラムクリーナ５で残留トナーを除去され、イレーサランプ６で照射された後、帯電チャージャ７により一様に帯電される。帯電された感光体ドラム４の表面がレーザビームＬにより露光されると、静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像器８によってトナー像として顕像化される。
【００１８】
一方、給紙カセット２０からは、ピックアップローラ２１、タイミングローラ２２によって、記録シートが給紙される。この記録シートは、転写ベルト２３によって、感光体ドラム４直下の転写位置に搬送される。当該転写位置において、転写チャージャ９の作用により、感光体ドラム４上のトナー像が記録シートへと転写される。トナー像が転写された記録シートは、さらに、転写ベルト２３、搬送ベルト２４により定着器３に搬送される。定着器３は、内周面に抵抗発熱層３５（図２参照）が設けられた定着ローラ３１とこれに圧接される加圧ローラ３６とを備え、記録シートは、両ローラの圧接部（ニップ部）を通過することにより、未定着のトナー画像が定着されて、排出トレイ２６へと排出される。
【００１９】
図２は、本発明に係る定着器３の要部の断面図である。
同図に示すように、定着ローラ３１は、芯ローラ３３の両端部にフランジ３７、４０が取着された構成になっている。芯ローラ３３には、ここでは、中空のアルミニウム合金製のものが用いられ、芯ローラ３３の内周面には、絶縁層３４、抵抗発熱層３５がこの順に形成されており、また、外周面には、離型層３２が形成されている。
【００２０】
絶縁層３４は、抵抗発熱層３５と芯ローラ３３との間の電気絶縁性を保つために、両者の間に設けられており、ＰＩ（ポリイミド）などの耐熱絶縁性樹脂で形成されている。
抵抗発熱層３５は、通電により自らジュール熱を発生するもので、ここでは溶液状のチタン酸バリウム系セラミックを内周面に塗布した後、焼成して形成される。
【００２１】
離型層３２は、未定着のトナー像が保持された記録シートを定着ローラ３１と加圧ローラ３６のニップ部で挟持して送り出すときに、トナーが定着ローラ３１から剥がれやすくするために設けられたものであり、ここではポリテトラフルオロエチレンからなる。これら絶縁層３４、抵抗発熱層３５、離型層３２は、芯ローラ３３と一体的に回転する。
【００２２】
同図右側のフランジ３７は、フランジ本体３７１とこの軸穴に接触片保持部材３７２を挿嵌して構成される。フランジ本体３７１は、ステンレス鋼などの剛性の高い素材で形成される。また、フランジ本体３７１の小径部３７１１は、軸受５８を介して、定着器３のハウジングＨに保持される。また、小径部３７１１の外周面には、リングギヤ３９が嵌着されており、このリングギヤ３９は図示しないモータに連結されたギヤに歯合している。
【００２３】
接触片保持部材３７２は、耐熱性及び電気的に絶縁性の高い樹脂、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）などの素材から形成された円筒状の部材である。
フランジ３７の軸穴３７３には、通電部材３８が嵌挿されており、この通電部材３８は、受電部材３８１と発熱体接触片３８２とから構成される。
【００２４】
受電部材３８１は、真鍮等の導電性材料からなる円柱状の部材である。
発熱体接触片３８２は、リン青銅などの導電性材料から形成された細長の板ばね状のものであり、その一端部は導電性接着剤や溶接により受電部材３８１に固定されている。他端部は、芯ローラ３３の内方に延出されて、自身の弾性復元力により抵抗発熱層３５の軸方向端部の位置でその表面に押圧されて接触している。これにより、抵抗発熱層３５と受電部材３８１間に電路が形成されることになる。
【００２５】
図３は、フランジ３７と通電部材３８の分解斜視図である。
同図に示すように、接触片保持部材３７２の円筒部外周面には、キー３７２１が設けられており、このキー３７２１がフランジ本体３７１の小径部３７１１の内周面に設けられたキー溝３７１２に填め込まれることによって、接触片保持部材３７２がフランジ本体３７１と一体的に回転する。
【００２６】
接触片保持部材３７２のボス部３７２３及び受電部材３８１の外周面には、平行ピン３８１２の径とほぼ同じ大きさの孔３７２２、３８１１が、それぞれ径方向に貫通させて設けられている。
通電部材３８の受電部材３８１は、フランジ３７の軸穴３７３に内側から、孔３８１１と３７２２とが対向する位置まで填め込まれる。そして、平行ピン３８１２が孔３７２２、３８１１に嵌入されて、通電部材３８がフランジ３７に固定され、これらは一体となって回転するようになる。
【００２７】
フランジ本体３７１の大径部３７１３の外径は、芯ローラ３３の内径とほぼ同じであって、当該大径部３７１３の外周面には突起３７１４が設けられている。突起３７１４は、芯ローラ３３の端部に設けられた切欠き３１２に填め込まれ、この切欠き３１２の奥の位置３１４に当接するまで押し込まれる。そして、芯ローラ３３の周囲に設けられた溝３１１にＣリング３１３が填め込まれることによって、突起３７１４が当該位置３１４で保持されて、フランジ３７が芯ローラ３３に固定される。
【００２８】
なお、図２及び図３では、図面が複雑になるのを避けるために発熱体接触片３８２を２つしか示していないが、実際には６個の発熱体接触片３８２が周方向に６０°ずつの角度で放射状に受電部材３８１に固定されるようになっている。
図２に戻って、左側のフランジ４０は、フランジ本体４０１と接触片保持部材４０２とから構成され、フランジ４０の小径部４０１１は、軸受５９を介して、定着器３のハウジングＨに軸支される。フランジ４０の軸穴４０３には、通電部材４１が配されている。
【００２９】
フランジ４０はフランジ本体４０１と接触片保持部材４０２から、通電部材４１は受電部材４１１と発熱体接触片４１２から構成され、各部材の材質及び取着方法については、上記フランジ３７、通電部材３８の各部材の材質及び取着方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。異なる点は、小径部４０１１に駆動用のギヤが嵌着されていないために、各部材の軸方向の長さがその分短くなっているところである。
【００３０】
加圧ローラ３６は、その両端部に設けられた軸３６１が、支持部材３６２により回転可能に支持されており、該支持部材３６２は、圧着ばね３６３により定着ローラ３１に向けて押圧される。これにより、加圧ローラ３６が定着ローラ３１に圧接されて、ニップ部が形成される。
また、各受電部材３８１、４１１の外側端面には、定着ローラ３１の軸方向の外側から銅系カーボンなどの導電性材料からなる給電部材５０の面５０１がそれぞれ接触している。
【００３１】
給電部材５０は、ハウジングＨに固定された樹脂性のホルダ５７の凹所５６に圧着ばね５１と共に嵌入されており、当該圧着ばね５１によって定着ローラ３１側に付勢されることにより、その面５０１が受電部材３８１、４１１の外側端面に適圧下で接触するようになっている。なお、給電部材５０は、受電部材３８１、４１１に従動して回転することがないように、図示しない規制部材により回転規制される。
【００３２】
両ホルダ５７の外側端面には、端子板５２が取着され、各給電部材５０は、リード線５３、端子板５２を介して電源６０（図５参照）に接続された電線５４に接続され、電源の供給を受ける。
図４は、本発明に係る定着ローラ３１の右側のフランジ３７に軸受５８とリングギヤ３９を装着した場合の斜視図である。図１１で示した従来技術の定着ローラ１００に軸受１０５とリングギヤ１０６を装着した場合と比べて、本発明に係る定着ローラ３１の軸受５８の径が従来の軸受１０５の径よりも明らかに小さくなってコンパクトに形成されていることがわかる。
【００３３】
以上説明してきたように、本実施の形態における定着ローラ３１は、小径部３７１１、４０１１を有するフランジ３７、４０が芯ローラ３３の両端部に取着されて構成され、この小径部３７１１、４０１１に軸受５８、５９を挿嵌させて、当該軸受５８、５９をハウジングＨで保持するようにしたので、従来技術のように抵抗発熱層１０４に通電するための通電部材１０７を芯ローラ１０２に内挿した構成にしたことにより、芯ローラ１０２の端部に軸部が設けられないといった問題をなくすことができると共に、小径部３７１１、４０１１の径を芯ローラ３３の径よりも小さくすることにより、従来よりも径の小さな軸受５８、５９を用いることができ、これらを保持するハウジングＨを径方向において小さくすることができる。また、フランジ３７、４０の軸穴３７３、４０３に通電部材３８、４１を配して、抵抗発熱層３５への給電経路を形成するようにしている。この給電経路は、板ばね状の発熱体接触片３８２、４１２が抵抗発熱層３５の表面に圧接触することにより形成されるので、従来のように抵抗発熱層１０４に受電部材１０７を接着固定しなくても済むようになり、フランジ３７、４０を芯ローラ３３から簡単に着脱することができる。また、メンテナンスなどで芯ローラ３３を交換する際に、フランジ３７、４０を取り外して、これらを新たな芯ローラに取着して継続的に使用することもできるようになり、コスト低減も図れる。
【００３４】
なお、図５は、抵抗発熱層３５への通電回路を示す概略図であって、本図では通電部材３８、４１、給電部材５０、リード線５３などについては図示を省略してある。
この回路は、電源６０と抵抗発熱層３５とＳＳＲ（ソリッドステートリレー）６１とが直列に接続されて構成され、ＳＳＲ６１が制御部１からの制御信号６３に応じてオン（導通）することにより抵抗発熱層３５に電力が供給されるようになっている。定着ローラ３１の外周面に当接され、当該外周面の温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ６２（図１参照）からの信号に基づいて、制御部１は制御信号６３を出力し、定着ローラ３１の表面温度制御を行なう。具体的には、制御部１は、サーミスタ６２からの信号によって、定着ローラ３１の表面温度が定着温度以下と判断した場合には、ＳＳＲ６１をオンさせる制御信号６３を出力する。これにより、抵抗発熱層３５が発熱し定着ローラ３１の表面温度は上昇する。一方、定着温度を越えると判断した場合には、ＳＳＲ６１をオフにして、抵抗発熱層３５への電力供給を停止させる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記実施の形態では、抵抗発熱層３５が芯ローラ３３の内周面に設けられた場合の例について説明したが、図６に示すように、抵抗発熱層３５が内周面と外周面の両方に形成された場合についても、本発明は適用できる。
【００３６】
同図より、芯ローラ３３の内周面および外周面には、それぞれ絶縁層３４、抵抗発熱層３５がこの順に形成されており、抵抗発熱層３５の軸方向端部の位置には、内周面に絶縁層３３２が形成された貫通孔３３１が穿設されている。外周面側と内周面側の抵抗発熱層３５は、貫通孔３３１に差し込まれ、両端部がかしめられた導電性の素材からなるリベット９５を介して電気的に接続される。
【００３７】
芯ローラ３３の端部には、上記のフランジ４０と通電部材４１が取着されており、発熱体接触片４１２の端部が、リベット９５の頭部９５１に接触することにより受電部材４１１と両抵抗発熱層３５間に電路が形成される。
このような構成にすることにより、抵抗発熱層３５が内周面と外周面に設けられた場合であっても、上記と同様に定着器３を小型化できるという効果を得ることができる。なお、この構成であれば、抵抗発熱層３５を外周面にのみ形成することもできる。また、発熱体接触片４１２と抵抗発熱層３５との間にリベット９５などの接続部材が配される構成であれば、貫通孔３３１を芯ローラ３３とフランジ４０のいずれの部材に設けるようにしてもよい。
【００３８】
（２）上記実施の形態では、発熱体接触片３８２、４１２は、リン青銅などの電気抵抗の非常に小さな導電性材料で形成されていたが、これに限定されることはなく、図７に示すように、電気抵抗の小さな導電性部材７１と電気抵抗の大きな抵抗発熱体７２とを溶接等により直列に接続した構成にすることもできる。
同図に示す発熱体接触片７０は、フランジ４０の軸穴４０３内に抵抗発熱体７２が、軸穴４０３を出たところから抵抗発熱層３５までの部分に導電性部材７１がそれぞれ位置するように構成されている。
【００３９】
このような構成において、発熱体接触片７０に電流が流れると、抵抗発熱体７２が発熱して、その熱は導電性部材７１を介して、抵抗発熱層３５に伝導されることになる。すなわち、定着ローラ３１の端部は、抵抗発熱層３５と抵抗発熱体７２により加熱されることになる。これにより、定着ローラ３１端部の熱がフランジ３７、４０に吸収されて周囲に放熱されることになっても、その分の熱が抵抗発熱体７２から補充されるので、定着ローラ３１の軸方向における温度分布を均一化することができるのである。
【００４０】
なお、定着ローラ３１端部における熱容量の不足分を補充できればよいので、発熱体接触片７０の一部分にだけ抵抗発熱体７２を設けるようにしてもよいし、全部が抵抗発熱体７２であってもよい。
（３）また、発熱体接触片３８２、４１２を温度に応じて変形する部材、例えばバイメタルや形状記憶合金などで形成することもできる。
【００４１】
図８は、形状記憶合金で形成された発熱体接触片８０が変形した様子を示した図である。
ここでの発熱体接触片８０は、定着温度以下であれば実線に示すように抵抗発熱層３５に接触しているが、何らかの異常が発生して、サーミスタ６２による温度制御が正常に行われなくなり、定着ローラ３１の内部温度が定着温度を越えて上昇した場合に、徐々に変形して破線の形状８１のようになり抵抗発熱層３５から離れるようになっている。これにより抵抗発熱層３５への通電が停止されるので、定着ローラ３１の温度が、定着温度を越えて上昇し続けるといったことがなくなり、定着ローラ３１周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【００４２】
なお、定着ローラ３１の内部温度が所定温度を越えた際に、抵抗発熱層３５との接触状態が解除されればよいので、発熱体接触片８０全体が形状記憶合金で形成されていなくても、受電部材４１１との固着部分よりも、軸方向に内側の一部分が温度に応じて変形する素材から形成されてさえいれば、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、定着ローラ３１の内部温度が定着温度以下であれば抵抗発熱層３５に接触し、定着温度を越えると抵抗発熱層３５から離れるような温度特性を有する部材を用いれば、サーミスタ６２による温度制御を行なわなくても、定着ローラ３１の内部温度をほぼ定着温度で維持することも可能となる。
さらに、温度に応じて変形する部材に限らず、所定温度を越えると溶融する素材、例えば温度ヒューズなどの素材である可融合金で発熱体接触片を形成するようにしても、同様の効果を得ることができる。なお、所定温度を越えたときに抵抗発熱層３５への通電が停止されればよいので、発熱体接触片全体が可融合金であってもよいし、一部分だけを可融合金で形成するようにしてもよい。
【００４４】
（４）上記実施の形態では、溶液状の抵抗発熱体を芯ローラ３３の内周面に塗布、焼成して抵抗発熱層３５を形成したが、シート状や線状の抵抗発熱体を芯ローラ３３の内周面に貼着して抵抗発熱層を形成するようにしてもよい。
図９（ａ）〜（ｃ）は、芯ローラの内周面に軸方向に貼着された、複数の細長シート状の抵抗発熱体の端部に発熱体接触片が接触している様子を示す図であって、図の左右方向が軸方向となる。なお、図示していない他端部も同様の構成になっている。
【００４５】
図９（ａ）では、１つの抵抗発熱体９０に当該抵抗発熱体９０とほぼ同じ幅の発熱体接触片９１を接触させて、給電するようにしている。また、図９（ｂ）では、発熱体接触片９１よりも幅を小さくした２つの発熱体接触片９２を間隔を空けて抵抗発熱体９０に接触させている。
また、図９（ｃ）は、幅が極めて狭い抵抗発熱体９３を用いたときの例であって、隣り合う２つの抵抗発熱体９３に１つの発熱体接触片９４を接触させるようにしている。このようにすれば、図９（ａ）のように１つの抵抗発熱体９０に対して１つの発熱体接触片９１を設けなくてもよくなり、少ない数の発熱体接触片９４により抵抗発熱体９３への給電がより確実に行われるようになる。
。なお、発熱体接触片９４の幅を広くとれば、隣り合う２つの抵抗発熱体９３に限らず、例えば並設された３以上の抵抗発熱体９３に１つの発熱体接触片を接触させるようにすることもできる。この接続方法は、線状の抵抗発熱体を使用する場合にも適用できる。
【００４６】
なお、発熱体接触片の抵抗発熱体９３との接触面を当該抵抗発熱体９３の内周面と同じ曲率になるように加工しておけば、より確実に接触できるようになることは言うまでもない。
（５）上記実施の形態では、本発明の定着装置をモノカラープリンタに用いた場合の例について説明したが、本発明はこれに限らず、内周面もしくは外周面に抵抗発熱体が設けられた定着ローラによって記録シート上のトナー画像を定着させる方式のフルカラープリンタやデジタル複写機などを含む電子写真式の画像形成装置一般に適用可能である。
【００４７】
さらに、本発明は画像形成装置への利用に限定されず、記録シート上の未定着画像を定着する定着装置であって、当該定着装置の小型化が要求される分野においても適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、定着ローラは、円筒状のローラ本体の両端部に、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジが取着された構成になっているので、前記軸部を支持するための軸受の外径をローラ本体の外径よりも小さくすることができ、その結果として当該軸受を保持する定着装置のフレームを従来に比べて径方向に小さくすることができる。これにより、定着装置の小型化を図れるようになる。そして、ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体への給電経路として、定着ローラには、フランジの軸芯部で保持され、一端部が内側に向けて延出されて、抵抗発熱体と接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材が備えられており、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体へ給電するようにしている。
【００４９】
また、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分が、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数以上の接触片からなり、当該抵抗発熱部１つについて少なくとも１つの接触片を接触させるようにしたこと、もしくは前記導電性部材の内側に向けて延出される部分が、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数よりも少ない数の接触片からなり、１つの接触片を複数の抵抗発熱部に共通に接触させて、各抵抗発熱部にいずれかの端部が接触しているようにしたことにより、シート状もしくは線状の抵抗発熱部を前記ローラ本体に周方向に複数枚貼着する場合であっても、各抵抗発熱部への給電経路を形成できるようになった。
【００５０】
また、ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体への給電経路として、定着ローラには、前記フランジと、前記導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジの外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とが備えられており、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて当該抵抗発熱体へ給電するようにしている。
【００５１】
また、前記導電性部材の少なくとも前記軸芯部に保持されている部分を抵抗発熱部材で形成するようにしたので、当該抵抗発熱部材が発する熱が定着ローラの両端部に伝導されて当該両端部が加熱されるようになる。これにより、定着ローラの両端部の熱がフランジにより吸収されることがあっても、その分の熱容量が当該抵抗発熱部材からの熱により補充されることになり、結果として定着ローラの軸方向における温度分布を均一にすることができる。
【００５２】
また、前記導電性部材は、少なくとも前記軸芯部で保持されている部分より内側の一部が、温度に応じて形状が変化する素材から形成され、所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体との接触状態が解除される方向に変形して通電を停止するようにしたので、たとえ何らかの異常が生じても、抵抗発熱体の温度が上昇し続けるといったことがなくなる。これにより、定着ローラの周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【００５３】
また、前記導電性部材は、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたので、たとえ何らかの異常が生じても、抵抗発熱体の温度が上昇し続けるといったことがなくなる。これにより、定着ローラの周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置をモノクロプリンタの定着器に用いた場合の当該プリンタの全体の構成を示す図である。
【図２】上記定着器の要部の断面図である。
【図３】フランジと通電部材の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る定着ローラの右側のフランジに軸受とリングギヤを装着した場合の斜視図である。
【図５】定着ローラの内周面に設けられた抵抗発熱層への通電回路を示す概略図である。
【図６】抵抗発熱層が芯ローラの内周面及び外周面に設けられた場合の定着ローラの構成例を示す図である。
【図７】発熱体接触片の変形例を示す図である。
【図８】形状記憶合金で形成された発熱体接触片が変形した様子を示した図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、芯ローラの内周面に貼着された、複数の細長シート状の抵抗発熱体の端部に発熱体接触片が接触している様子を示す図である。
【図１０】従来の定着装置の要部の断面図である。
【図１１】図１０の定着装置の定着ローラの軸受部を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ 定着器
３１ 定着ローラ
３２ 離型層
３３ 芯ローラ
３４ 絶縁層
３５ 抵抗発熱層
３６ 加圧ローラ
３７、４０ フランジ
３８、４１ 通電部材
３９ リングギヤ
５８、５９ 軸受
７０、８０、９１、９２、９４、３８２、４１２ 発熱体接触片
７１ 導電性部材
７２、９０、９３ 抵抗発熱体
９５ リベット
３７１、４０１ フランジ本体
３７２、４０２ 接触片保持部材
３７３、４０３ 軸穴
３８１、４１１ 受電部材
３７１１、４０１１ 小径部
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録シート上に形成された未定着画像を加熱定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの画像形成装置においては、トナー画像が転写された記録シートを定着装置の定着ローラと加圧ローラのニップ部で挟持して送り出すことにより、当該トナー画像を記録シート上に加熱定着するようになっている。
この定着ローラには、従来から、中空のアルミ製のローラ本体内部に、棒状のハロゲンヒータを内挿し、当該ハロゲンヒータに通電して発熱させることによりローラ全体を加熱するようにしている。
【０００３】
ところが、このような構成では、ハロゲンヒータとローラ本体の内周面との間に空気層が介在し、これによりハロゲンヒータの熱がローラ本体に伝導しにくく、定着ローラ外周面の温度が定着に必要な温度（定着温度）に昇温するまでのウォーミングアップタイムが長くなる。
そこで、ローラ本体の内周面に沿って直接抵抗発熱体を敷設した構成を有する定着ローラが提案されている。図１０は、当該定着ローラを使用した定着装置の要部の断面図である。同図に示すように、定着ローラ１００は、中空の芯ローラ１０２の内周面に絶縁層１０３、抵抗発熱層１０４がこの順に形成されており、またその外周面には、ポリテトラフルオロエチレンなどの離型層１０１が形成されている。
【０００４】
芯ローラ１０２の両端部には、外面が導電性部材で覆われた受電部材１０７が内挿されている。当該受電部材１０７は導電性接着剤を介してその外周面が抵抗発熱層１０４の表面に固着されており、芯ローラ１０２と一体的に回転するようになっている。
受電部材１０７の端面１０８には、軸方向外側から圧縮バネ１０９で付勢された給電部材１１０が圧接され面接触している。各給電部材１１０は、リード線１１２、端子板１１３、電源線１１４を介して図示しない電源に接続されており、これにより抵抗発熱層１０４に電力が供給される。
【０００５】
このように、抵抗発熱層１０４が芯ローラ１０２を空気層を介さずに直接加熱することにより、抵抗発熱層１０４への通電開始後、速やかに定着ローラ１００の表面温度を定着温度まで昇温でき、ウォーミングアップタイムを大幅に短縮できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の定着ローラ１００は、径の大きな受電部１０７を芯ローラ１０２の両端開口部から挿入し、これを抵抗発熱層１０４に導電性接着剤のみで固定するようにしているので、両端部に軸受け部を形成できないという問題がある。
【０００７】
その理由は、導電性接着剤を介して接着されることにより受電部材１０７の正確な芯出しが難しく、さらには、その接合部、特に接着剤自体や抵抗発熱層１０４の接合表面部がこれを回転する駆動トルクに十分耐えることができないからである。
そこで、上記従来技術では、芯ローラ１０２の外周面に軸受１０５を設け、フレーム１２０により当該芯ローラ１０２を回転可能に支持するようにし、また、芯ローラ１０２の右側の軸受け部のすぐ横にリングギヤ１０６を嵌着し、このギヤ１０６に、図示しない駆動モータに連結されたギヤを歯合させて回転駆動するようにしている。
【０００８】
しかし、このような構成にしたことにより、軸受１０５もリングギヤ１０６も芯ローラ１０２の径より大きなものとならざるを得ず、結果として軸受１０５を支持するフレーム１２０も径方向に大きくならざるを得ない。このことは、図１１に示す定着ローラ１００の右側軸受け部の斜視図を見ればより明らかとなる。これでは、定着装置の小型化を図ることはできず、最近の画像形成装置の小型化の要請にも応えることができない。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、抵抗発熱体が設けられた定着ローラであって、当該定着ローラを支持する軸受や駆動用ギヤなどの外径を定着ローラの外径よりも小さくすることができて、省スペース化を可能とする定着装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数以上の接触片からなり、当該抵抗発熱部１つについて少なくとも１つの接触片を接触させるようにしたことを特徴とする。
また、前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部よりも少ない数の接触片からなり、１つの接触片を複数の抵抗発熱部に共通に接触させることによって、各抵抗発熱部にいずれかの接触片が接触しているようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記導電性部材は、少なくとも前記軸芯部で保持されている部分より内側の一部が、温度に応じて形状が変化する素材から形成され、所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体との接触状態が解除される方向に変形して通電を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記導電性部材は、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、前記定着ローラは、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る定着装置の実施の形態を、モノクロのレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）の定着器に適用した場合を例にとって説明する。
図１は、当該プリンタ全体の概略構成を示す図である。
【００１６】
本プリンタは、パーソナルコンピュータなどの外部機器から入力される画像データに基づいて、画像を記録シート上に再現するものである。外部機器から画像データが入力されると、制御部１は、これをレーザダイオードの駆動信号に変換し、プリンタヘッド１０内部のレーザダイオード（不図示）を駆動する。当該レーザダイオードから出射されたレーザビームＬは、折り返しミラー２で偏向された後、感光体ドラム４の表面を主走査方向に露光する。
【００１７】
感光体ドラム４の周囲には、ドラムクリーナ５、イレーサランプ６、帯電チャージャ７、現像器８及び転写チャージャ９が配されている。
感光体ドラム４は、上記レーザビームＬによる露光前にドラムクリーナ５で残留トナーを除去され、イレーサランプ６で照射された後、帯電チャージャ７により一様に帯電される。帯電された感光体ドラム４の表面がレーザビームＬにより露光されると、静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像器８によってトナー像として顕像化される。
【００１８】
一方、給紙カセット２０からは、ピックアップローラ２１、タイミングローラ２２によって、記録シートが給紙される。この記録シートは、転写ベルト２３によって、感光体ドラム４直下の転写位置に搬送される。当該転写位置において、転写チャージャ９の作用により、感光体ドラム４上のトナー像が記録シートへと転写される。トナー像が転写された記録シートは、さらに、転写ベルト２３、搬送ベルト２４により定着器３に搬送される。定着器３は、内周面に抵抗発熱層３５（図２参照）が設けられた定着ローラ３１とこれに圧接される加圧ローラ３６とを備え、記録シートは、両ローラの圧接部（ニップ部）を通過することにより、未定着のトナー画像が定着されて、排出トレイ２６へと排出される。
【００１９】
図２は、本発明に係る定着器３の要部の断面図である。
同図に示すように、定着ローラ３１は、芯ローラ３３の両端部にフランジ３７、４０が取着された構成になっている。芯ローラ３３には、ここでは、中空のアルミニウム合金製のものが用いられ、芯ローラ３３の内周面には、絶縁層３４、抵抗発熱層３５がこの順に形成されており、また、外周面には、離型層３２が形成されている。
【００２０】
絶縁層３４は、抵抗発熱層３５と芯ローラ３３との間の電気絶縁性を保つために、両者の間に設けられており、ＰＩ（ポリイミド）などの耐熱絶縁性樹脂で形成されている。
抵抗発熱層３５は、通電により自らジュール熱を発生するもので、ここでは溶液状のチタン酸バリウム系セラミックを内周面に塗布した後、焼成して形成される。
【００２１】
離型層３２は、未定着のトナー像が保持された記録シートを定着ローラ３１と加圧ローラ３６のニップ部で挟持して送り出すときに、トナーが定着ローラ３１から剥がれやすくするために設けられたものであり、ここではポリテトラフルオロエチレンからなる。これら絶縁層３４、抵抗発熱層３５、離型層３２は、芯ローラ３３と一体的に回転する。
【００２２】
同図右側のフランジ３７は、フランジ本体３７１とこの軸穴に接触片保持部材３７２を挿嵌して構成される。フランジ本体３７１は、ステンレス鋼などの剛性の高い素材で形成される。また、フランジ本体３７１の小径部３７１１は、軸受５８を介して、定着器３のハウジングＨに保持される。また、小径部３７１１の外周面には、リングギヤ３９が嵌着されており、このリングギヤ３９は図示しないモータに連結されたギヤに歯合している。
【００２３】
接触片保持部材３７２は、耐熱性及び電気的に絶縁性の高い樹脂、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）などの素材から形成された円筒状の部材である。
フランジ３７の軸穴３７３には、通電部材３８が嵌挿されており、この通電部材３８は、受電部材３８１と発熱体接触片３８２とから構成される。
【００２４】
受電部材３８１は、真鍮等の導電性材料からなる円柱状の部材である。
発熱体接触片３８２は、リン青銅などの導電性材料から形成された細長の板ばね状のものであり、その一端部は導電性接着剤や溶接により受電部材３８１に固定されている。他端部は、芯ローラ３３の内方に延出されて、自身の弾性復元力により抵抗発熱層３５の軸方向端部の位置でその表面に押圧されて接触している。これにより、抵抗発熱層３５と受電部材３８１間に電路が形成されることになる。
【００２５】
図３は、フランジ３７と通電部材３８の分解斜視図である。
同図に示すように、接触片保持部材３７２の円筒部外周面には、キー３７２１が設けられており、このキー３７２１がフランジ本体３７１の小径部３７１１の内周面に設けられたキー溝３７１２に填め込まれることによって、接触片保持部材３７２がフランジ本体３７１と一体的に回転する。
【００２６】
接触片保持部材３７２のボス部３７２３及び受電部材３８１の外周面には、平行ピン３８１２の径とほぼ同じ大きさの孔３７２２、３８１１が、それぞれ径方向に貫通させて設けられている。
通電部材３８の受電部材３８１は、フランジ３７の軸穴３７３に内側から、孔３８１１と３７２２とが対向する位置まで填め込まれる。そして、平行ピン３８１２が孔３７２２、３８１１に嵌入されて、通電部材３８がフランジ３７に固定され、これらは一体となって回転するようになる。
【００２７】
フランジ本体３７１の大径部３７１３の外径は、芯ローラ３３の内径とほぼ同じであって、当該大径部３７１３の外周面には突起３７１４が設けられている。突起３７１４は、芯ローラ３３の端部に設けられた切欠き３１２に填め込まれ、この切欠き３１２の奥の位置３１４に当接するまで押し込まれる。そして、芯ローラ３３の周囲に設けられた溝３１１にＣリング３１３が填め込まれることによって、突起３７１４が当該位置３１４で保持されて、フランジ３７が芯ローラ３３に固定される。
【００２８】
なお、図２及び図３では、図面が複雑になるのを避けるために発熱体接触片３８２を２つしか示していないが、実際には６個の発熱体接触片３８２が周方向に６０°ずつの角度で放射状に受電部材３８１に固定されるようになっている。
図２に戻って、左側のフランジ４０は、フランジ本体４０１と接触片保持部材４０２とから構成され、フランジ４０の小径部４０１１は、軸受５９を介して、定着器３のハウジングＨに軸支される。フランジ４０の軸穴４０３には、通電部材４１が配されている。
【００２９】
フランジ４０はフランジ本体４０１と接触片保持部材４０２から、通電部材４１は受電部材４１１と発熱体接触片４１２から構成され、各部材の材質及び取着方法については、上記フランジ３７、通電部材３８の各部材の材質及び取着方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。異なる点は、小径部４０１１に駆動用のギヤが嵌着されていないために、各部材の軸方向の長さがその分短くなっているところである。
【００３０】
加圧ローラ３６は、その両端部に設けられた軸３６１が、支持部材３６２により回転可能に支持されており、該支持部材３６２は、圧着ばね３６３により定着ローラ３１に向けて押圧される。これにより、加圧ローラ３６が定着ローラ３１に圧接されて、ニップ部が形成される。
また、各受電部材３８１、４１１の外側端面には、定着ローラ３１の軸方向の外側から銅系カーボンなどの導電性材料からなる給電部材５０の面５０１がそれぞれ接触している。
【００３１】
給電部材５０は、ハウジングＨに固定された樹脂性のホルダ５７の凹所５６に圧着ばね５１と共に嵌入されており、当該圧着ばね５１によって定着ローラ３１側に付勢されることにより、その面５０１が受電部材３８１、４１１の外側端面に適圧下で接触するようになっている。なお、給電部材５０は、受電部材３８１、４１１に従動して回転することがないように、図示しない規制部材により回転規制される。
【００３２】
両ホルダ５７の外側端面には、端子板５２が取着され、各給電部材５０は、リード線５３、端子板５２を介して電源６０（図５参照）に接続された電線５４に接続され、電源の供給を受ける。
図４は、本発明に係る定着ローラ３１の右側のフランジ３７に軸受５８とリングギヤ３９を装着した場合の斜視図である。図１１で示した従来技術の定着ローラ１００に軸受１０５とリングギヤ１０６を装着した場合と比べて、本発明に係る定着ローラ３１の軸受５８の径が従来の軸受１０５の径よりも明らかに小さくなってコンパクトに形成されていることがわかる。
【００３３】
以上説明してきたように、本実施の形態における定着ローラ３１は、小径部３７１１、４０１１を有するフランジ３７、４０が芯ローラ３３の両端部に取着されて構成され、この小径部３７１１、４０１１に軸受５８、５９を挿嵌させて、当該軸受５８、５９をハウジングＨで保持するようにしたので、従来技術のように抵抗発熱層１０４に通電するための通電部材１０７を芯ローラ１０２に内挿した構成にしたことにより、芯ローラ１０２の端部に軸部が設けられないといった問題をなくすことができると共に、小径部３７１１、４０１１の径を芯ローラ３３の径よりも小さくすることにより、従来よりも径の小さな軸受５８、５９を用いることができ、これらを保持するハウジングＨを径方向において小さくすることができる。また、フランジ３７、４０の軸穴３７３、４０３に通電部材３８、４１を配して、抵抗発熱層３５への給電経路を形成するようにしている。この給電経路は、板ばね状の発熱体接触片３８２、４１２が抵抗発熱層３５の表面に圧接触することにより形成されるので、従来のように抵抗発熱層１０４に受電部材１０７を接着固定しなくても済むようになり、フランジ３７、４０を芯ローラ３３から簡単に着脱することができる。また、メンテナンスなどで芯ローラ３３を交換する際に、フランジ３７、４０を取り外して、これらを新たな芯ローラに取着して継続的に使用することもできるようになり、コスト低減も図れる。
【００３４】
なお、図５は、抵抗発熱層３５への通電回路を示す概略図であって、本図では通電部材３８、４１、給電部材５０、リード線５３などについては図示を省略してある。
この回路は、電源６０と抵抗発熱層３５とＳＳＲ（ソリッドステートリレー）６１とが直列に接続されて構成され、ＳＳＲ６１が制御部１からの制御信号６３に応じてオン（導通）することにより抵抗発熱層３５に電力が供給されるようになっている。定着ローラ３１の外周面に当接され、当該外周面の温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ６２（図１参照）からの信号に基づいて、制御部１は制御信号６３を出力し、定着ローラ３１の表面温度制御を行なう。具体的には、制御部１は、サーミスタ６２からの信号によって、定着ローラ３１の表面温度が定着温度以下と判断した場合には、ＳＳＲ６１をオンさせる制御信号６３を出力する。これにより、抵抗発熱層３５が発熱し定着ローラ３１の表面温度は上昇する。一方、定着温度を越えると判断した場合には、ＳＳＲ６１をオフにして、抵抗発熱層３５への電力供給を停止させる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記実施の形態では、抵抗発熱層３５が芯ローラ３３の内周面に設けられた場合の例について説明したが、図６に示すように、抵抗発熱層３５が内周面と外周面の両方に形成された場合についても、本発明は適用できる。
【００３６】
同図より、芯ローラ３３の内周面および外周面には、それぞれ絶縁層３４、抵抗発熱層３５がこの順に形成されており、抵抗発熱層３５の軸方向端部の位置には、内周面に絶縁層３３２が形成された貫通孔３３１が穿設されている。外周面側と内周面側の抵抗発熱層３５は、貫通孔３３１に差し込まれ、両端部がかしめられた導電性の素材からなるリベット９５を介して電気的に接続される。
【００３７】
芯ローラ３３の端部には、上記のフランジ４０と通電部材４１が取着されており、発熱体接触片４１２の端部が、リベット９５の頭部９５１に接触することにより受電部材４１１と両抵抗発熱層３５間に電路が形成される。
このような構成にすることにより、抵抗発熱層３５が内周面と外周面に設けられた場合であっても、上記と同様に定着器３を小型化できるという効果を得ることができる。なお、この構成であれば、抵抗発熱層３５を外周面にのみ形成することもできる。また、発熱体接触片４１２と抵抗発熱層３５との間にリベット９５などの接続部材が配される構成であれば、貫通孔３３１を芯ローラ３３とフランジ４０のいずれの部材に設けるようにしてもよい。
【００３８】
（２）上記実施の形態では、発熱体接触片３８２、４１２は、リン青銅などの電気抵抗の非常に小さな導電性材料で形成されていたが、これに限定されることはなく、図７に示すように、電気抵抗の小さな導電性部材７１と電気抵抗の大きな抵抗発熱体７２とを溶接等により直列に接続した構成にすることもできる。
同図に示す発熱体接触片７０は、フランジ４０の軸穴４０３内に抵抗発熱体７２が、軸穴４０３を出たところから抵抗発熱層３５までの部分に導電性部材７１がそれぞれ位置するように構成されている。
【００３９】
このような構成において、発熱体接触片７０に電流が流れると、抵抗発熱体７２が発熱して、その熱は導電性部材７１を介して、抵抗発熱層３５に伝導されることになる。すなわち、定着ローラ３１の端部は、抵抗発熱層３５と抵抗発熱体７２により加熱されることになる。これにより、定着ローラ３１端部の熱がフランジ３７、４０に吸収されて周囲に放熱されることになっても、その分の熱が抵抗発熱体７２から補充されるので、定着ローラ３１の軸方向における温度分布を均一化することができるのである。
【００４０】
なお、定着ローラ３１端部における熱容量の不足分を補充できればよいので、発熱体接触片７０の一部分にだけ抵抗発熱体７２を設けるようにしてもよいし、全部が抵抗発熱体７２であってもよい。
（３）また、発熱体接触片３８２、４１２を温度に応じて変形する部材、例えばバイメタルや形状記憶合金などで形成することもできる。
【００４１】
図８は、形状記憶合金で形成された発熱体接触片８０が変形した様子を示した図である。
ここでの発熱体接触片８０は、定着温度以下であれば実線に示すように抵抗発熱層３５に接触しているが、何らかの異常が発生して、サーミスタ６２による温度制御が正常に行われなくなり、定着ローラ３１の内部温度が定着温度を越えて上昇した場合に、徐々に変形して破線の形状８１のようになり抵抗発熱層３５から離れるようになっている。これにより抵抗発熱層３５への通電が停止されるので、定着ローラ３１の温度が、定着温度を越えて上昇し続けるといったことがなくなり、定着ローラ３１周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【００４２】
なお、定着ローラ３１の内部温度が所定温度を越えた際に、抵抗発熱層３５との接触状態が解除されればよいので、発熱体接触片８０全体が形状記憶合金で形成されていなくても、受電部材４１１との固着部分よりも、軸方向に内側の一部分が温度に応じて変形する素材から形成されてさえいれば、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、定着ローラ３１の内部温度が定着温度以下であれば抵抗発熱層３５に接触し、定着温度を越えると抵抗発熱層３５から離れるような温度特性を有する部材を用いれば、サーミスタ６２による温度制御を行なわなくても、定着ローラ３１の内部温度をほぼ定着温度で維持することも可能となる。
さらに、温度に応じて変形する部材に限らず、所定温度を越えると溶融する素材、例えば温度ヒューズなどの素材である可融合金で発熱体接触片を形成するようにしても、同様の効果を得ることができる。なお、所定温度を越えたときに抵抗発熱層３５への通電が停止されればよいので、発熱体接触片全体が可融合金であってもよいし、一部分だけを可融合金で形成するようにしてもよい。
【００４４】
（４）上記実施の形態では、溶液状の抵抗発熱体を芯ローラ３３の内周面に塗布、焼成して抵抗発熱層３５を形成したが、シート状や線状の抵抗発熱体を芯ローラ３３の内周面に貼着して抵抗発熱層を形成するようにしてもよい。
図９（ａ）〜（ｃ）は、芯ローラの内周面に軸方向に貼着された、複数の細長シート状の抵抗発熱体の端部に発熱体接触片が接触している様子を示す図であって、図の左右方向が軸方向となる。なお、図示していない他端部も同様の構成になっている。
【００４５】
図９（ａ）では、１つの抵抗発熱体９０に当該抵抗発熱体９０とほぼ同じ幅の発熱体接触片９１を接触させて、給電するようにしている。また、図９（ｂ）では、発熱体接触片９１よりも幅を小さくした２つの発熱体接触片９２を間隔を空けて抵抗発熱体９０に接触させている。
また、図９（ｃ）は、幅が極めて狭い抵抗発熱体９３を用いたときの例であって、隣り合う２つの抵抗発熱体９３に１つの発熱体接触片９４を接触させるようにしている。このようにすれば、図９（ａ）のように１つの抵抗発熱体９０に対して１つの発熱体接触片９１を設けなくてもよくなり、少ない数の発熱体接触片９４により抵抗発熱体９３への給電がより確実に行われるようになる。
。なお、発熱体接触片９４の幅を広くとれば、隣り合う２つの抵抗発熱体９３に限らず、例えば並設された３以上の抵抗発熱体９３に１つの発熱体接触片を接触させるようにすることもできる。この接続方法は、線状の抵抗発熱体を使用する場合にも適用できる。
【００４６】
なお、発熱体接触片の抵抗発熱体９３との接触面を当該抵抗発熱体９３の内周面と同じ曲率になるように加工しておけば、より確実に接触できるようになることは言うまでもない。
（５）上記実施の形態では、本発明の定着装置をモノカラープリンタに用いた場合の例について説明したが、本発明はこれに限らず、内周面もしくは外周面に抵抗発熱体が設けられた定着ローラによって記録シート上のトナー画像を定着させる方式のフルカラープリンタやデジタル複写機などを含む電子写真式の画像形成装置一般に適用可能である。
【００４７】
さらに、本発明は画像形成装置への利用に限定されず、記録シート上の未定着画像を定着する定着装置であって、当該定着装置の小型化が要求される分野においても適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、定着ローラは、円筒状のローラ本体の両端部に、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジが取着された構成になっているので、前記軸部を支持するための軸受の外径をローラ本体の外径よりも小さくすることができ、その結果として当該軸受を保持する定着装置のフレームを従来に比べて径方向に小さくすることができる。これにより、定着装置の小型化を図れるようになる。そして、ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体への給電経路として、定着ローラには、フランジの軸芯部で保持され、一端部が内側に向けて延出されて、抵抗発熱体と接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材が備えられており、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体へ給電するようにしている。
【００４９】
また、前記導電性部材の内側に向けて延出される部分が、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数以上の接触片からなり、当該抵抗発熱部１つについて少なくとも１つの接触片を接触させるようにしたこと、もしくは前記導電性部材の内側に向けて延出される部分が、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数よりも少ない数の接触片からなり、１つの接触片を複数の抵抗発熱部に共通に接触させて、各抵抗発熱部にいずれかの端部が接触しているようにしたことにより、シート状もしくは線状の抵抗発熱部を前記ローラ本体に周方向に複数枚貼着する場合であっても、各抵抗発熱部への給電経路を形成できるようになった。
【００５０】
また、ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体への給電経路として、定着ローラには、前記フランジと、前記導電性部材と、前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジの外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とが備えられており、電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて当該抵抗発熱体へ給電するようにしている。
【００５１】
また、前記導電性部材の少なくとも前記軸芯部に保持されている部分を抵抗発熱部材で形成するようにしたので、当該抵抗発熱部材が発する熱が定着ローラの両端部に伝導されて当該両端部が加熱されるようになる。これにより、定着ローラの両端部の熱がフランジにより吸収されることがあっても、その分の熱容量が当該抵抗発熱部材からの熱により補充されることになり、結果として定着ローラの軸方向における温度分布を均一にすることができる。
【００５２】
また、前記導電性部材は、少なくとも前記軸芯部で保持されている部分より内側の一部が、温度に応じて形状が変化する素材から形成され、所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体との接触状態が解除される方向に変形して通電を停止するようにしたので、たとえ何らかの異常が生じても、抵抗発熱体の温度が上昇し続けるといったことがなくなる。これにより、定着ローラの周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【００５３】
また、前記導電性部材は、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたので、たとえ何らかの異常が生じても、抵抗発熱体の温度が上昇し続けるといったことがなくなる。これにより、定着ローラの周辺部材の高熱による損傷や発煙などを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置をモノクロプリンタの定着器に用いた場合の当該プリンタの全体の構成を示す図である。
【図２】上記定着器の要部の断面図である。
【図３】フランジと通電部材の分解斜視図である。
【図４】本発明に係る定着ローラの右側のフランジに軸受とリングギヤを装着した場合の斜視図である。
【図５】定着ローラの内周面に設けられた抵抗発熱層への通電回路を示す概略図である。
【図６】抵抗発熱層が芯ローラの内周面及び外周面に設けられた場合の定着ローラの構成例を示す図である。
【図７】発熱体接触片の変形例を示す図である。
【図８】形状記憶合金で形成された発熱体接触片が変形した様子を示した図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、芯ローラの内周面に貼着された、複数の細長シート状の抵抗発熱体の端部に発熱体接触片が接触している様子を示す図である。
【図１０】従来の定着装置の要部の断面図である。
【図１１】図１０の定着装置の定着ローラの軸受部を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ 定着器
３１ 定着ローラ
３２ 離型層
３３ 芯ローラ
３４ 絶縁層
３５ 抵抗発熱層
３６ 加圧ローラ
３７、４０ フランジ
３８、４１ 通電部材
３９ リングギヤ
５８、５９ 軸受
７０、８０、９１、９２、９４、３８２、４１２ 発熱体接触片
７１ 導電性部材
７２、９０、９３ 抵抗発熱体
９５ リベット
３７１、４０１ フランジ本体
３７２、４０２ 接触片保持部材
３７３、４０３ 軸穴
３８１、４１１ 受電部材
３７１１、４０１１ 小径部
Claims (8)
- 未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、
前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、
前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、
前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、
電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、
前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする定着装置。 - 前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、
前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部の数以上の接触片からなり、当該抵抗発熱部１つについて少なくとも１つの接触片を接触させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 - 前記抵抗発熱体は、前記ローラ本体の周方向において複数の抵抗発熱部に分割されており、
前記導電性部材の内側に向けて延出される部分は、周方向に広がる当該抵抗発熱部よりも少ない数の接触片からなり、１つの接触片を複数の抵抗発熱部に共通に接触させることによって、各抵抗発熱部にいずれかの接触片が接触しているようにしたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 - 未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、
前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、
前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、
前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、
前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、
電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、
前記導電性部材の、少なくとも前記軸芯部に保持されている部分が、抵抗発熱部材で形成されていることを特徴とする定着装置。 - 前記導電性部材は、少なくとも前記軸芯部で保持されている部分より内側の一部が、温度に応じて形状が変化する素材から形成され、所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体との接触状態が解除される方向に変形して通電を停止するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置。
- 未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の内周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、
前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、
前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、
前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されて前記抵抗発熱体に接続すると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材とを備え、
電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、
前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする定着装置。 - 未定着画像を保持した記録シートを定着ローラで加熱して該未定着画像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラは、
円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の外周面に沿って設けられた抵抗発熱体と、
前記ローラ本体の両端部に取着され、軸径が前記ローラ本体の外径よりも小さな軸部を有するフランジ部材と、
前記軸部を回転自在に軸承する軸承部材と、
前記軸部の軸芯部で保持され、一端部が前記ローラ本体の内側に向けて延出されると共に、他端部が前記軸部から外部に露出されている導電性部材と、
前記ローラ本体内側において前記導電性部材の一端部と接続すると共に、前記ローラ本体もしくは前記フランジ部材の外周面に設けられた貫通孔を介して前記抵抗発熱体に接続する接続部材とを備え、
電源に接続された接触部材が前記導電性部材の露出部に摺接して、該摺接部を通じて前記抵抗発熱体に給電するように構成されていると共に、
前記導電性部材が、その通電経路の少なくとも１部において、所定温度を越えると溶融する素材から形成され、前記所定温度を越えた場合には、前記抵抗発熱体への通電を停止するようにしたことを特徴とする定着装置。
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