定着装置
【課題】面状発熱体を加熱ローラの発熱要素とする定着装置において、加熱ローラを構成する外管の肉厚寸法を小さくして加熱ローラの熱容量の低減化を図りながら、定着動作に必要な加熱ローラの曲げ強度が損なわれることを防ぐ。
【解決手段】加熱ローラ１５は、該加熱ローラ１５の剛性支持要素となる金属製の内管２０と、前記内管２０のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられた面状発熱体２２とを備える。外管２１のパイプ肉厚は０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定し、内管２０のパイプ肉厚は０．５ｍｍ以上に設定する。
【解決手段】加熱ローラ１５は、該加熱ローラ１５の剛性支持要素となる金属製の内管２０と、前記内管２０のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられた面状発熱体２２とを備える。外管２１のパイプ肉厚は０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定し、内管２０のパイプ肉厚は０．５ｍｍ以上に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の温度に加熱される加熱ローラと、当該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備え、上記加熱ローラ及び上記加圧ローラの間にトナーが転写された記録紙を通過させることにより、上記トナーを記録紙に定着させるための定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ又は複写機などの画像形成装置として、感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、当該トナー像を記録紙に転写することにより画像を形成する構成が知られている。トナー像が転写された記録紙は、所定の温度に加熱される加熱ローラと、当該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備えた定着装置へと搬送される。これらの加熱ローラと加圧ローラの間を記録紙が通過することにより、記録紙上のトナーが定着されるようになっている。
【０００３】
本願発明に係る定着装置は、加熱ローラのヒータとして面状発熱体を備えるが、このように面状発熱体をヒータとする加熱ローラは、例えば特許文献１から５に公知である。これら特許文献に記載の加熱ローラは、内管と外管と、両管の間に設けられた円筒状の面状発熱体とを備える。そのうえで、特許文献１においては、加熱ローラの熱ムラが小さくなるように、外管を内管よりも長く形成し、また、外管の熱膨張率を内管の熱膨張率よりも大きくしている。特許文献２に係る加熱ローラでは、面状発熱体の内面に、外管である芯金よりも熱膨張率の高い金属箔肉パイプ（内管）を挿入することで、面状発熱体等の膨れ現象を防止している。
【０００４】
特許文献３に係る加熱ローラでは、内管を変形しやすいように比較的に軟らかいアルミ系の材料で形成し、外管を加熱ローラが円筒形を維持するように比較的に硬いアルミ系の材料で形成している。特許文献４には、芯金（内管）と離型層基体（外管）とを備える加熱ローラが開示されている。この特許文献４に係る加熱ローラでは、芯金の肉厚寸法をローラの長さ方向の両端部に行くに従って、漸次大きくなるように設定し、離型層基体の肉厚寸法をローラの長さの両端部に行くに従って、漸次小さくなるように設定している。特許文献５に係る加熱ローラでは、消費電力を抑えつつ、短時間に加熱ローラの温度に定着温度に偏りなく調整するために、外管と内管とをアルミニウムで形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表２００３−１０２６９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４１２４号公報
【特許文献３】特許第３７７０２７０号公報（段落番号００２０参照）
【特許文献４】特開２００２−１６９３９８号公報
【特許文献５】特開２００４−１６３９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に係る加熱ローラでは、該ローラの全体剛性を外管のみ、或いは外管と内管とで担っている。このように、ローラの全体剛性を担う必要から、外管のパイプ肉厚は、内管のパイプ肉厚よりも大きく設定されている。
【０００７】
しかし、外管のパイプ肉厚を大きくすると、外管の熱容量が大きくなるため、加熱ヒータの外表面温度を定着温度とするための面状発熱体の発熱量や加熱時間が大きくなることが避けられない。このことは、加熱ローラの消費電力量が多大となることを意味し、結果として、定着装置を含む画像形成装置のランニングコストの増加を招く。
【０００８】
一方、上記各特許文献に記載の加熱ローラのように、外管のみ、或いは内外の両管で全体剛性を担う形態では、外管のパイプ肉厚を小さくすると、加熱ローラの全体剛性が低下することが避けられない。このため、定着動作に必要な曲げ強度を確保することが困難になるという、新たな不都合を招く。
加えて、上記各特許文献に記載の加熱ローラにおいては、軸受は加熱ローラの外管と接するように構成されているため、加熱ローラから発せられる熱が外管に接する軸受に奪われることが避けられない。このため、軸受に近い外管の両端部（加熱ローラの長手方向の両端部）と、外管の中央部における温度状態を均一化することが困難であり、加熱ローラの両端部において、定着不良が発生するおそれがある。また、軸受に熱を奪われる分だけ、加熱ローラの両端部を定着温度まで昇温させるためには余計な熱量が必要となり、加熱ローラの消費電力量が増加する不利もある。
【０００９】
本発明は、面状発熱体を加熱ローラの発熱要素とする定着装置において、加熱ローラを構成する外管の肉厚寸法を小さくして加熱ローラの熱容量の低減化を図りながら、定着動作に必要な加熱ローラの曲げ強度が損なわれることを防ぐことにある。
本発明のもう一つの目的は、軸受への熱伝導を抑えて、加熱ローラの長手方向の両端部における温度不足に起因する定着不良の発生を確実に防ぎ、以って信頼性に優れた定着装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、所定の温度に加熱される加熱ローラ１５と、該加熱ローラ１５に対して所定の圧力で接する加圧ローラ１６とを備え、上記加熱ローラ１５及び上記加圧ローラ１６の間にトナーが転写された記録紙４を通過させることにより、上記トナーを記録紙４に定着させるための定着装置を対象とする。前記加熱ローラ１５は、該加熱ローラ１５の剛性支持要素となる中空円筒状の金属製の内管２０と、前記内管２０のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する、中空円筒状の金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２とを備える。前記加熱ローラ１５は、内管２０の両端部に装着された端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する軸受４５により、定着装置に対して回転可能に支持されている。前記端部ブロック４００と前記外管２１とは非接触となっている。
なお、本発明において「中空円筒状の金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２」とは、面状発熱体２２が、内外管２０・２１に接触或いは非接触の状態で設けられている形態を意味する。尤も、面状発熱体２２は外管２１の内面に接触している形態を採ることが好ましい。また、面状発熱体２２と内管２０との間に、断熱体２３が設けられている形態を採ることができる。
【００１１】
前記面状発熱体２２は、絶縁材からなるシート体３０と、該シート体３０の表面に所定パターンに形成された抵抗体３１とを有し、前記抵抗体３１と前記外管２１とが同素材で構成されている形態を採ることができる。
【００１２】
前記シート体３０の表面に形成される前記抵抗体３１が、加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成されている形態を採ることができる。
【００１３】
前記外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定し、前記内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００１４】
前記内管２０がアルミ合金を素材として構成されており、前記面状発熱体２２の抵抗体３１と前記外管２１とがステンレス鋼を素材として構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る定着装置においては、加熱ローラ１５の外周側寄りに位置する外管２１のパイプ肉厚を内管２０のパイプ肉厚よりも小さなものとして、その薄肉化を図ったので、外管２１の熱容量を小さくすることができる。これにて、より効率的に面状発熱体２２の発熱を加熱ローラ１５の外表面に伝えることができるので、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上を図ることができる。従って、面状発熱体２２の発熱量や加熱時間（通電時間）の短縮化が可能となり、加熱ローラ１５の消費電力量を減らすことができるので、定着装置６を含む画像形成装置のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００１６】
加えて、本発明においては、内管２０のパイプ肉厚を大きなものとして、該内管２０で加熱ローラ１５の全体剛性を担うものとした。これによれば、外管２１のパイプ肉厚の薄肉化を図った場合にも、加熱ローラ１５の剛性が低下する不都合は生じず、定着動作に必要な十分な曲げ強度を加熱ローラ１５に与えることができる。また、加熱ローラ１５の剛性とは無関係に外管２１のパイプ肉厚を自由に設定することができるので、面状発熱体２２の発熱能力や厚み寸法等に応じて、最適な肉厚寸法を有する外管２１を選択することが可能となる。
【００１７】
加熱ローラ１５は、内管２０の両端部に装着された端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する軸受４５により、定着装置に対して回転可能に支持する。そのうえで、端部ブロック４００と外管２１とは非接触とする。このように、軸受４５で支持される端部ブロック４００を外管２１と非接触としていると、外管２１から軸受け４５への熱伝導を確実に抑えることができる。これにて、加熱ローラ１５の両端部の昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、定着装置の信頼性向上を図ることができる。すなわち、加熱ローラ１５の外表面温度が、その長手方向の両端部において不均一となることを防ぐことができるので、該両端部における定着不良の発生を確実に防ぐことができる。加熱ローラ１５の消費電力量を減らすことができるので、定着装置６を含む画像形成装置のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００１８】
面状発熱体２２の抵抗体３１の熱膨張係数と、外管２１の熱膨張係数が異なるものであると、面状発熱体２２の膨張量と外管２１の膨張量との差異により、両者の間に機械的なストレスが生じ、最悪の場合には面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線するおそれがある。これに対して、本願発明のように、面状発熱体２２の抵抗体３１と外管２１とが同素材で構成されていると、両者３１・２１の熱膨張係数を同一とできるので、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを減らすことができる。従って、面状発熱体２２に皺又は亀裂が入るといった不都合が生じることを確実に防ぐことができ、定着装置の信頼性向上に貢献できる。
【００１９】
特に、抵抗体３１が加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成することが好ましい。これによれば、面状発熱体２２は、温度変化に伴って長ライン部３４の伸び方向である加熱ローラ１５の軸心方向に熱膨張する。従って、当該面状発熱体２２の熱膨張方向と、外管２１の熱膨張方向とを、同一方向（加熱ローラ１５の軸心方向）とすることができる。これにて、抵抗体３１と外管２１とを同素材で構成して、両者３１・２１の熱膨張率を同一としたことと相俟って、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを軽減できる。
【００２０】
外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。本発明者の知見によれば、外管２１のパイプ肉厚が０．１ｍｍを下回ると、面状発熱体２２の抵抗体３１のパターンが外管２１の表面に現出して、結果として加熱ローラ１５に加熱ムラが生じるおそれがある。また、０．２ｍｍを超えると、外管２１の熱容量が大きくなりすぎて、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上効果が損なわれるおそれがある。
また、内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定されていることが好ましい。これは、０、５ｍｍ厚を下回ると、内管２０の強度が不足することに拠る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る定着装置の要部の縦断側面図である。
【図２】本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置の概念図である。
【図３】本発明に係る定着装置の平面図である。
【図４】本発明に係る定着装置の加熱ローラを構成する面状発熱体を説明するための図である。
【図５】本発明に係る定着装置を構成する加熱ローラの縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施例） 図１から図５に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図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。
【００２３】
図２において、複合機１は、給紙カセット２と、該給紙カセット２から用紙給送路３を経て送られてきた記録用紙４に対してトナー像を転写して画像形成を行う画像記録装置５と、画像記録装置５を経た記録用紙４に対して加熱・加圧処理を施してトナー像を記録用紙４に定着させる定着装置６と、これら画像記録装置５および定着装置６の上方に配置された画像読取装置７とを含む。画像読取装置７の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル８と、自動原稿搬送装置９（ＡＤＦ）が設けられている。画像記録装置５は、帯電ドラム１０を含む感光体ユニット１１と、感光体ユニット１１にトナーを供給するトナーカートリッジ１２とを含む。
【００２４】
図２および図３において、定着装置６は、記録用紙４を加熱する加熱ローラ（加熱ローラ）１５と、該加熱ローラ１５に対して用紙給送路Ｒを挟んで配設された加圧ローラ１６と、加圧ローラ１６に加熱ローラ１５に向かう向きの付勢力を与える前後一対の圧縮コイルばね１７・１７とを含む。図３に示すように、これら加熱ローラ１５、加圧ローラ１６等は、ケース２５内に組み付けられてユニット部品化されている。
【００２５】
図１および図５に示すように、加熱ローラ１５は、前後水平方向に走る中空円筒状の内管２０と、該内管２０よりも外径寸法の大きな中空円筒状の外管２１と、内外管２０・２１の間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２とを備える。内管２０には、シリコン発泡体などからなる中空円筒状の断熱体２３が外嵌状に装着されており、外管２１の外表面には、記録紙４との剥離性を向上するための剥離層２４が形成されている。
【００２６】
内管２０は、加熱ローラ１５の剛性支持要素となるものであり、換言すれば、内管２０は加熱ローラ１５の全体剛性を担っている。かかる観点から、本実施形態においては、内管２０を０．５ｍｍのパイプ肉厚を有するアルミ合金製の金属管で構成した。
【００２７】
図４に示すように、面状発熱体２２は、可撓性および耐熱性を有する絶縁材からなるシート体３０の表面に、所定パターンに抵抗体３１を形成してなるものである。シート体３０はポリイミド製の耐熱樹脂からなり、抵抗体３１はステンレス鋼で構成されている。抵抗体３１に通電すると、ジュール熱により発熱し、これにより加熱ローラ１５の外表面が定着温度まで加熱されるようになっている。
【００２８】
図４に示すように、シート体３０は、加熱ローラ１５の軸心方向である前後方向に伸びる長方形状のパターン形成領域３２と、該パターン形成領域３２の四周縁を構成する前後の短辺から前後外方向に張り出し形成された長方形状の電極形成領域３３とを備える。シート体３０は、図４において仮想線で示すように、抵抗体３１が内面側に位置する姿勢状態で円筒状に丸めて使用に供される。つまり、シート体３０は、円筒状に丸められた状態で、外管２１の内面に配置される。パターン形成領域３２の前後方向の長さ寸法は、定着処理可能な記録用紙４の最大幅寸法（１００）と略同寸法に設定されている。
【００２９】
シート体３０のパターン形成領域３２には、抵抗体３１が、加熱ローラ１５の軸心方向（前後方向）に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、隣り合う長ライン部３４の前後方向の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成されている。すなわち、パターン形成領域３２には、複数本の線条の抵抗体３１（図示例では７本）を一群の単位列とするヒータエレメントが、前後方向に伸張する長ライン部３４と、長ライン部３４の前後方向の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有する蛇行状に形成されている。各線状の抵抗体３１の端部は、シート体３０の電極形成領域３３に形成された四角面状の電極体３６に至っており、該電極体３６が後述の給電ブロック４２（図１参照）と接触することで、給電ブラシ３７との間で通電状態が確立されるようになっている。
【００３０】
外管２１は、パイプ肉厚が０．１ｍｍの薄肉の中空円筒体であり、面状発熱体２２からの発熱を均等に加熱ローラ１５の表面に伝導するために設けられる。本実施形態では、面状発熱体２２の抵抗体３１と同じステンレス鋼を素材とする、中空円筒状の深絞り成形品を外管２１とした。外管２１の前後方向の長さ寸法は、面状発熱体２２のパターン形成領域３２の前後方向の長さ寸法よりも大きく、且つ内管２０の前後方向の長さ寸法よりも小さく設定した。加熱ローラ１５を組み立てた状態において、中空円筒状に丸められた面状発熱体２２は、外管２１の内面に沿うように配設される。外管２１の表面には、予め剥離層２４が形成されている。
【００３１】
図１において、符号４０は、内外管２０・２１、面状発熱体２２、および断熱体２３を支持する支持構造を示す。支持構造４０は、内管２０の両端部に装着される端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する定着装置６側の軸受４５とで構成される。端部ブロック４００は、外管２１と非接触となっている。
【００３２】
端部ブロック４００は、内管２０に装着される絶縁ブロック４１と、面状発熱体２２への給電を担う給電ブロック４２と、外管２１と面状発熱体２２の端部を保護するカバーブロック４３とを含み、該端部ブロック４００の端部に軸心ブロック４４が装着されている。絶縁ブロック４１は、凹部５０を有する有底円筒状のベース５１と、ベース５１の前後端から外方向に張り出し形成された円柱状の連結片５２とを備え、これらベース５１と連結片５２を一体に成形してなる樹脂成形品である。給電ブロック４２は、銅やステンレス鋼などを素材とする扁平状の金属成形品である。給電ブロック４２は、内側面に連結片５２に外嵌状に装着される第１の連結穴５３を備え、外側面に軸心ブロック４４の挿入を許す第２の連結穴５４を備える。
【００３３】
カバーブロック４３は、貫通孔５５を有する中空円筒状の樹脂成形品であり、その外面に取り付けられた軸受４５を介して加熱ローラ１５の全体を回転自在に支持する目的で給電ブロック４２に後述のビス４６により締結固定される。外管２１および剥離層２４との接触を防ぐため、外管２１に臨むカバーブロック４３の筒端面（加熱ローラ１５の中央側を指向する筒端面）には、凹部６０が陥没状に形成されている。換言すれば、カバーブロック４３を給電ブロック４２に組み付けたとき、該カバーブロック４３は、外管２１および剥離層２４と非接触となるように構成されている。
【００３４】
軸心ブロック４４は、有底円筒状のベース５８と、ベースの前後方向の中央部から張り出し形成されたフランジ５９とを備え、これらベース５８とフランジ５９とを一体に成形してなる金属成形品である。ベース５８は給電ブロック４２の連結穴５４に差込装着可能に構成されており、かかる装着状態において、フランジ５９は、給電ブロック４２と面状発熱体２２の外端面を覆うようになっている。
図１において符号４６は、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定するためのビスを示す。ビス４６を、カバーブロック４３の外面より面状発熱体２２の電極体３６に形成された孔３８を介して、電導ブロック４２に形成された雌ねじ部に捩じ込むことにより、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定することができる。
【００３５】
加熱ローラ１５は、以下のような手順で組み立てることができる。まず、断熱体２３に内管２０を差し込み装着したうえで、絶縁ブロック４１の凹部５０に内管２０を差し込む。次いで、絶縁ブロック４１の連結片５２に給電ブロック４２の連結穴５３を嵌め込む。断熱体２３と絶縁ブロック４１と給電ブロック４２の外径寸法は等しく設定されており、図１に示すように、三者の外周面は段差の無いフラット状となるように構成されている。次に、面状発熱体２２を断熱体２３の外表面に巻き付ける。このとき、面状発熱体２２の電極形成領域３３の前後方向の端面が、給電ブロック４２から食み出さないようにする。次に、面状発熱体２２の外面に、剥離層２４を有する外管２１を装着したうえで、カバーブロック４３を面状発熱体２２および外管２１の端部を覆うように装着する。かかる装着状態から。ビス４６をカバーブロック４３の外面より面状発熱体２２の電極体３６に形成された孔３８を介して、電導ブロック４２に形成された雌ねじ部に捩じ込み、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定する。図１に示すように、カバーブロック４３を電導ブロック４２に締結固定した状態では、凹部６０の存在により、該カバーブロック４３と外管２１および剥離層２４とは非接触となるようになっている。最後に、給電ブロック４２の連結穴５４に軸心ブロック４４のベース５８を差し込み装着する。
【００３６】
加熱ローラ１５は、図３に示すように、定着装置３のケース２５に内管２０の外装部であるカバーブロック４３を軸受４５とともに装着することで、定着装置６に対して回転可能に組み付けることができる。かかる組み付け状態において、図１に示すように、給電ブラシ３７が軸心ブロック４４に接触し、該軸心ブロック４４と給電ブロック４２を介して、面状発熱体２２の抵抗体３１に電力が供給されるようになっている。
【００３７】
以上のような構成からなる加熱ローラ１５を備える定着装置６では、外管２１を０．１ｍｍのパイプ肉厚を有するものとしたので、外管２１の熱容量を極小化することができる。これにて、パイプ肉厚の大きな外管２１を有する従来の加熱ローラ１５に比べて効率良く、面状発熱体２２からの発熱を加熱ローラ１５の外表面に伝えることが可能となる。従って、加熱ローラ１５を含む定着装置６の消費電力量を抑えて、複合機１のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００３８】
このように外管２１のパイプ肉厚の薄肉化を図った場合には、加熱ローラ１５の剛性が不足する不都合が生じる。かかる不都合を解消するため本実施形態においては、内管２０のパイプ肉厚を大きくして、該内管２０に加熱ローラ１５の全体剛性を担わせることとした。これにて、定着動作に必要な十分な曲げ強度を加熱ローラ１５に付与することができる。また、加熱ローラ１５の剛性とは無関係に外管２１のパイプ肉厚を自由に設定することができるので、面状発熱体２２の発熱能力や厚み寸法等に応じて、最適な肉厚寸法を有する外管２１を選択することができる。
【００３９】
また本実施形態においては、軸受４５で支持される端部ブロック４００を、外管２１および剥離層２４と非接触となるようにしたので、外管２１から軸受け４５への熱伝導を確実に抑えることができる。これにて、加熱ローラ１５の両端部の昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、信頼性に優れた定着装置６を得ることができる。すなわち、加熱ローラ１５の外表面温度、より具体的には剥離層２４の外表面温度を、加熱ローラ１５の長手方向の全体に亘って、より確実に均一化することができる。従って、加熱ローラ１５の長手方向の長端部において、昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、信頼性に優れた定着装置６を得ることができる。
【００４０】
面状発熱体２２の抵抗体３１と外管２１とが同素材（ステンレス鋼）で構成したので、両者２２・２１の熱膨張係数を同一とすることができる。これにて、両者２２・２１の温度変化に伴う機械的なストレスを減らすことができるので、面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線するなどの不都合が生じることを確実に防ぐことができる。
【００４１】
また、本実施形態では、抵抗体３１を、加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成した。これにて、面状発熱体２２を、温度変化に伴って長ライン部３４の伸び方向である軸心方向に熱膨張させることができる。従って、当該面状発熱体２２の熱膨張方向と、外管２１の熱膨張方向とを、同一方向（加熱ローラ１５の軸心方向）とすることができる。以上より、抵抗体３１と外管２１とを同一部材として、両者３１・２１の熱膨張率を同一としたことと相俟って、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを確実に減らすことができる。従って、面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線することなどを確実に防ぐことができる。
【００４２】
外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。本発明者の知見によれば、外管２１のパイプ肉厚が０．１ｍｍを下回ると、面状発熱体２２の抵抗体３１の抵抗パターンが外管２１の表面に現出して、結果として加熱ローラ１５に加熱ムラが生じるおそれがある。また、０．２ｍｍを超えると、外管２１の熱容量が大きくなりすぎて、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上効果が損なわれるおそれがある。また、内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定されていることが好ましい。これは、０、５ｍｍ厚を下回ると、内管２０の強度が不足することに拠る。
【００４３】
支持構造４０は、上記実施形態に示したものに限られない。面状発熱体２２の抵抗パターンも上記実施形態に示したものに限られず、要は、加熱ローラ１５の軸心方向に長ライン部３４が形成されていればよい。
【符号の説明】
【００４４】
６ 定着装置
１５ 加熱ローラ
１６ 加圧ローラ
２０ 内管
２１ 外管
２２ 面状発熱体
３０ シート体
３１ 抵抗体
３４ 長ライン部
３５ 短ライン部
４５ 軸受
４００ 端部ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の温度に加熱される加熱ローラと、当該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備え、上記加熱ローラ及び上記加圧ローラの間にトナーが転写された記録紙を通過させることにより、上記トナーを記録紙に定着させるための定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ又は複写機などの画像形成装置として、感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、当該トナー像を記録紙に転写することにより画像を形成する構成が知られている。トナー像が転写された記録紙は、所定の温度に加熱される加熱ローラと、当該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備えた定着装置へと搬送される。これらの加熱ローラと加圧ローラの間を記録紙が通過することにより、記録紙上のトナーが定着されるようになっている。
【０００３】
本願発明に係る定着装置は、加熱ローラのヒータとして面状発熱体を備えるが、このように面状発熱体をヒータとする加熱ローラは、例えば特許文献１から５に公知である。これら特許文献に記載の加熱ローラは、内管と外管と、両管の間に設けられた円筒状の面状発熱体とを備える。そのうえで、特許文献１においては、加熱ローラの熱ムラが小さくなるように、外管を内管よりも長く形成し、また、外管の熱膨張率を内管の熱膨張率よりも大きくしている。特許文献２に係る加熱ローラでは、面状発熱体の内面に、外管である芯金よりも熱膨張率の高い金属箔肉パイプ（内管）を挿入することで、面状発熱体等の膨れ現象を防止している。
【０００４】
特許文献３に係る加熱ローラでは、内管を変形しやすいように比較的に軟らかいアルミ系の材料で形成し、外管を加熱ローラが円筒形を維持するように比較的に硬いアルミ系の材料で形成している。特許文献４には、芯金（内管）と離型層基体（外管）とを備える加熱ローラが開示されている。この特許文献４に係る加熱ローラでは、芯金の肉厚寸法をローラの長さ方向の両端部に行くに従って、漸次大きくなるように設定し、離型層基体の肉厚寸法をローラの長さの両端部に行くに従って、漸次小さくなるように設定している。特許文献５に係る加熱ローラでは、消費電力を抑えつつ、短時間に加熱ローラの温度に定着温度に偏りなく調整するために、外管と内管とをアルミニウムで形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表２００３−１０２６９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４１２４号公報
【特許文献３】特許第３７７０２７０号公報（段落番号００２０参照）
【特許文献４】特開２００２−１６９３９８号公報
【特許文献５】特開２００４−１６３９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に係る加熱ローラでは、該ローラの全体剛性を外管のみ、或いは外管と内管とで担っている。このように、ローラの全体剛性を担う必要から、外管のパイプ肉厚は、内管のパイプ肉厚よりも大きく設定されている。
【０００７】
しかし、外管のパイプ肉厚を大きくすると、外管の熱容量が大きくなるため、加熱ヒータの外表面温度を定着温度とするための面状発熱体の発熱量や加熱時間が大きくなることが避けられない。このことは、加熱ローラの消費電力量が多大となることを意味し、結果として、定着装置を含む画像形成装置のランニングコストの増加を招く。
【０００８】
一方、上記各特許文献に記載の加熱ローラのように、外管のみ、或いは内外の両管で全体剛性を担う形態では、外管のパイプ肉厚を小さくすると、加熱ローラの全体剛性が低下することが避けられない。このため、定着動作に必要な曲げ強度を確保することが困難になるという、新たな不都合を招く。
加えて、上記各特許文献に記載の加熱ローラにおいては、軸受は加熱ローラの外管と接するように構成されているため、加熱ローラから発せられる熱が外管に接する軸受に奪われることが避けられない。このため、軸受に近い外管の両端部（加熱ローラの長手方向の両端部）と、外管の中央部における温度状態を均一化することが困難であり、加熱ローラの両端部において、定着不良が発生するおそれがある。また、軸受に熱を奪われる分だけ、加熱ローラの両端部を定着温度まで昇温させるためには余計な熱量が必要となり、加熱ローラの消費電力量が増加する不利もある。
【０００９】
本発明は、面状発熱体を加熱ローラの発熱要素とする定着装置において、加熱ローラを構成する外管の肉厚寸法を小さくして加熱ローラの熱容量の低減化を図りながら、定着動作に必要な加熱ローラの曲げ強度が損なわれることを防ぐことにある。
本発明のもう一つの目的は、軸受への熱伝導を抑えて、加熱ローラの長手方向の両端部における温度不足に起因する定着不良の発生を確実に防ぎ、以って信頼性に優れた定着装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、所定の温度に加熱される加熱ローラ１５と、該加熱ローラ１５に対して所定の圧力で接する加圧ローラ１６とを備え、上記加熱ローラ１５及び上記加圧ローラ１６の間にトナーが転写された記録紙４を通過させることにより、上記トナーを記録紙４に定着させるための定着装置を対象とする。前記加熱ローラ１５は、該加熱ローラ１５の剛性支持要素となる中空円筒状の金属製の内管２０と、前記内管２０のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する、中空円筒状の金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２とを備える。前記加熱ローラ１５は、内管２０の両端部に装着された端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する軸受４５により、定着装置に対して回転可能に支持されている。前記端部ブロック４００と前記外管２１とは非接触となっている。
なお、本発明において「中空円筒状の金属製の外管２１と、前記内管２０と前記外管２１との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２」とは、面状発熱体２２が、内外管２０・２１に接触或いは非接触の状態で設けられている形態を意味する。尤も、面状発熱体２２は外管２１の内面に接触している形態を採ることが好ましい。また、面状発熱体２２と内管２０との間に、断熱体２３が設けられている形態を採ることができる。
【００１１】
前記面状発熱体２２は、絶縁材からなるシート体３０と、該シート体３０の表面に所定パターンに形成された抵抗体３１とを有し、前記抵抗体３１と前記外管２１とが同素材で構成されている形態を採ることができる。
【００１２】
前記シート体３０の表面に形成される前記抵抗体３１が、加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成されている形態を採ることができる。
【００１３】
前記外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定し、前記内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００１４】
前記内管２０がアルミ合金を素材として構成されており、前記面状発熱体２２の抵抗体３１と前記外管２１とがステンレス鋼を素材として構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る定着装置においては、加熱ローラ１５の外周側寄りに位置する外管２１のパイプ肉厚を内管２０のパイプ肉厚よりも小さなものとして、その薄肉化を図ったので、外管２１の熱容量を小さくすることができる。これにて、より効率的に面状発熱体２２の発熱を加熱ローラ１５の外表面に伝えることができるので、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上を図ることができる。従って、面状発熱体２２の発熱量や加熱時間（通電時間）の短縮化が可能となり、加熱ローラ１５の消費電力量を減らすことができるので、定着装置６を含む画像形成装置のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００１６】
加えて、本発明においては、内管２０のパイプ肉厚を大きなものとして、該内管２０で加熱ローラ１５の全体剛性を担うものとした。これによれば、外管２１のパイプ肉厚の薄肉化を図った場合にも、加熱ローラ１５の剛性が低下する不都合は生じず、定着動作に必要な十分な曲げ強度を加熱ローラ１５に与えることができる。また、加熱ローラ１５の剛性とは無関係に外管２１のパイプ肉厚を自由に設定することができるので、面状発熱体２２の発熱能力や厚み寸法等に応じて、最適な肉厚寸法を有する外管２１を選択することが可能となる。
【００１７】
加熱ローラ１５は、内管２０の両端部に装着された端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する軸受４５により、定着装置に対して回転可能に支持する。そのうえで、端部ブロック４００と外管２１とは非接触とする。このように、軸受４５で支持される端部ブロック４００を外管２１と非接触としていると、外管２１から軸受け４５への熱伝導を確実に抑えることができる。これにて、加熱ローラ１５の両端部の昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、定着装置の信頼性向上を図ることができる。すなわち、加熱ローラ１５の外表面温度が、その長手方向の両端部において不均一となることを防ぐことができるので、該両端部における定着不良の発生を確実に防ぐことができる。加熱ローラ１５の消費電力量を減らすことができるので、定着装置６を含む画像形成装置のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００１８】
面状発熱体２２の抵抗体３１の熱膨張係数と、外管２１の熱膨張係数が異なるものであると、面状発熱体２２の膨張量と外管２１の膨張量との差異により、両者の間に機械的なストレスが生じ、最悪の場合には面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線するおそれがある。これに対して、本願発明のように、面状発熱体２２の抵抗体３１と外管２１とが同素材で構成されていると、両者３１・２１の熱膨張係数を同一とできるので、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを減らすことができる。従って、面状発熱体２２に皺又は亀裂が入るといった不都合が生じることを確実に防ぐことができ、定着装置の信頼性向上に貢献できる。
【００１９】
特に、抵抗体３１が加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成することが好ましい。これによれば、面状発熱体２２は、温度変化に伴って長ライン部３４の伸び方向である加熱ローラ１５の軸心方向に熱膨張する。従って、当該面状発熱体２２の熱膨張方向と、外管２１の熱膨張方向とを、同一方向（加熱ローラ１５の軸心方向）とすることができる。これにて、抵抗体３１と外管２１とを同素材で構成して、両者３１・２１の熱膨張率を同一としたことと相俟って、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを軽減できる。
【００２０】
外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。本発明者の知見によれば、外管２１のパイプ肉厚が０．１ｍｍを下回ると、面状発熱体２２の抵抗体３１のパターンが外管２１の表面に現出して、結果として加熱ローラ１５に加熱ムラが生じるおそれがある。また、０．２ｍｍを超えると、外管２１の熱容量が大きくなりすぎて、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上効果が損なわれるおそれがある。
また、内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定されていることが好ましい。これは、０、５ｍｍ厚を下回ると、内管２０の強度が不足することに拠る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る定着装置の要部の縦断側面図である。
【図２】本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置の概念図である。
【図３】本発明に係る定着装置の平面図である。
【図４】本発明に係る定着装置の加熱ローラを構成する面状発熱体を説明するための図である。
【図５】本発明に係る定着装置を構成する加熱ローラの縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施例） 図１から図５に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図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。
【００２３】
図２において、複合機１は、給紙カセット２と、該給紙カセット２から用紙給送路３を経て送られてきた記録用紙４に対してトナー像を転写して画像形成を行う画像記録装置５と、画像記録装置５を経た記録用紙４に対して加熱・加圧処理を施してトナー像を記録用紙４に定着させる定着装置６と、これら画像記録装置５および定着装置６の上方に配置された画像読取装置７とを含む。画像読取装置７の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル８と、自動原稿搬送装置９（ＡＤＦ）が設けられている。画像記録装置５は、帯電ドラム１０を含む感光体ユニット１１と、感光体ユニット１１にトナーを供給するトナーカートリッジ１２とを含む。
【００２４】
図２および図３において、定着装置６は、記録用紙４を加熱する加熱ローラ（加熱ローラ）１５と、該加熱ローラ１５に対して用紙給送路Ｒを挟んで配設された加圧ローラ１６と、加圧ローラ１６に加熱ローラ１５に向かう向きの付勢力を与える前後一対の圧縮コイルばね１７・１７とを含む。図３に示すように、これら加熱ローラ１５、加圧ローラ１６等は、ケース２５内に組み付けられてユニット部品化されている。
【００２５】
図１および図５に示すように、加熱ローラ１５は、前後水平方向に走る中空円筒状の内管２０と、該内管２０よりも外径寸法の大きな中空円筒状の外管２１と、内外管２０・２１の間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体２２とを備える。内管２０には、シリコン発泡体などからなる中空円筒状の断熱体２３が外嵌状に装着されており、外管２１の外表面には、記録紙４との剥離性を向上するための剥離層２４が形成されている。
【００２６】
内管２０は、加熱ローラ１５の剛性支持要素となるものであり、換言すれば、内管２０は加熱ローラ１５の全体剛性を担っている。かかる観点から、本実施形態においては、内管２０を０．５ｍｍのパイプ肉厚を有するアルミ合金製の金属管で構成した。
【００２７】
図４に示すように、面状発熱体２２は、可撓性および耐熱性を有する絶縁材からなるシート体３０の表面に、所定パターンに抵抗体３１を形成してなるものである。シート体３０はポリイミド製の耐熱樹脂からなり、抵抗体３１はステンレス鋼で構成されている。抵抗体３１に通電すると、ジュール熱により発熱し、これにより加熱ローラ１５の外表面が定着温度まで加熱されるようになっている。
【００２８】
図４に示すように、シート体３０は、加熱ローラ１５の軸心方向である前後方向に伸びる長方形状のパターン形成領域３２と、該パターン形成領域３２の四周縁を構成する前後の短辺から前後外方向に張り出し形成された長方形状の電極形成領域３３とを備える。シート体３０は、図４において仮想線で示すように、抵抗体３１が内面側に位置する姿勢状態で円筒状に丸めて使用に供される。つまり、シート体３０は、円筒状に丸められた状態で、外管２１の内面に配置される。パターン形成領域３２の前後方向の長さ寸法は、定着処理可能な記録用紙４の最大幅寸法（１００）と略同寸法に設定されている。
【００２９】
シート体３０のパターン形成領域３２には、抵抗体３１が、加熱ローラ１５の軸心方向（前後方向）に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、隣り合う長ライン部３４の前後方向の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成されている。すなわち、パターン形成領域３２には、複数本の線条の抵抗体３１（図示例では７本）を一群の単位列とするヒータエレメントが、前後方向に伸張する長ライン部３４と、長ライン部３４の前後方向の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有する蛇行状に形成されている。各線状の抵抗体３１の端部は、シート体３０の電極形成領域３３に形成された四角面状の電極体３６に至っており、該電極体３６が後述の給電ブロック４２（図１参照）と接触することで、給電ブラシ３７との間で通電状態が確立されるようになっている。
【００３０】
外管２１は、パイプ肉厚が０．１ｍｍの薄肉の中空円筒体であり、面状発熱体２２からの発熱を均等に加熱ローラ１５の表面に伝導するために設けられる。本実施形態では、面状発熱体２２の抵抗体３１と同じステンレス鋼を素材とする、中空円筒状の深絞り成形品を外管２１とした。外管２１の前後方向の長さ寸法は、面状発熱体２２のパターン形成領域３２の前後方向の長さ寸法よりも大きく、且つ内管２０の前後方向の長さ寸法よりも小さく設定した。加熱ローラ１５を組み立てた状態において、中空円筒状に丸められた面状発熱体２２は、外管２１の内面に沿うように配設される。外管２１の表面には、予め剥離層２４が形成されている。
【００３１】
図１において、符号４０は、内外管２０・２１、面状発熱体２２、および断熱体２３を支持する支持構造を示す。支持構造４０は、内管２０の両端部に装着される端部ブロック４００と、該端部ブロック４００を回転自在に支持する定着装置６側の軸受４５とで構成される。端部ブロック４００は、外管２１と非接触となっている。
【００３２】
端部ブロック４００は、内管２０に装着される絶縁ブロック４１と、面状発熱体２２への給電を担う給電ブロック４２と、外管２１と面状発熱体２２の端部を保護するカバーブロック４３とを含み、該端部ブロック４００の端部に軸心ブロック４４が装着されている。絶縁ブロック４１は、凹部５０を有する有底円筒状のベース５１と、ベース５１の前後端から外方向に張り出し形成された円柱状の連結片５２とを備え、これらベース５１と連結片５２を一体に成形してなる樹脂成形品である。給電ブロック４２は、銅やステンレス鋼などを素材とする扁平状の金属成形品である。給電ブロック４２は、内側面に連結片５２に外嵌状に装着される第１の連結穴５３を備え、外側面に軸心ブロック４４の挿入を許す第２の連結穴５４を備える。
【００３３】
カバーブロック４３は、貫通孔５５を有する中空円筒状の樹脂成形品であり、その外面に取り付けられた軸受４５を介して加熱ローラ１５の全体を回転自在に支持する目的で給電ブロック４２に後述のビス４６により締結固定される。外管２１および剥離層２４との接触を防ぐため、外管２１に臨むカバーブロック４３の筒端面（加熱ローラ１５の中央側を指向する筒端面）には、凹部６０が陥没状に形成されている。換言すれば、カバーブロック４３を給電ブロック４２に組み付けたとき、該カバーブロック４３は、外管２１および剥離層２４と非接触となるように構成されている。
【００３４】
軸心ブロック４４は、有底円筒状のベース５８と、ベースの前後方向の中央部から張り出し形成されたフランジ５９とを備え、これらベース５８とフランジ５９とを一体に成形してなる金属成形品である。ベース５８は給電ブロック４２の連結穴５４に差込装着可能に構成されており、かかる装着状態において、フランジ５９は、給電ブロック４２と面状発熱体２２の外端面を覆うようになっている。
図１において符号４６は、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定するためのビスを示す。ビス４６を、カバーブロック４３の外面より面状発熱体２２の電極体３６に形成された孔３８を介して、電導ブロック４２に形成された雌ねじ部に捩じ込むことにより、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定することができる。
【００３５】
加熱ローラ１５は、以下のような手順で組み立てることができる。まず、断熱体２３に内管２０を差し込み装着したうえで、絶縁ブロック４１の凹部５０に内管２０を差し込む。次いで、絶縁ブロック４１の連結片５２に給電ブロック４２の連結穴５３を嵌め込む。断熱体２３と絶縁ブロック４１と給電ブロック４２の外径寸法は等しく設定されており、図１に示すように、三者の外周面は段差の無いフラット状となるように構成されている。次に、面状発熱体２２を断熱体２３の外表面に巻き付ける。このとき、面状発熱体２２の電極形成領域３３の前後方向の端面が、給電ブロック４２から食み出さないようにする。次に、面状発熱体２２の外面に、剥離層２４を有する外管２１を装着したうえで、カバーブロック４３を面状発熱体２２および外管２１の端部を覆うように装着する。かかる装着状態から。ビス４６をカバーブロック４３の外面より面状発熱体２２の電極体３６に形成された孔３８を介して、電導ブロック４２に形成された雌ねじ部に捩じ込み、カバーブロック４３および面状発熱体２２を電導ブロック４２に締結固定する。図１に示すように、カバーブロック４３を電導ブロック４２に締結固定した状態では、凹部６０の存在により、該カバーブロック４３と外管２１および剥離層２４とは非接触となるようになっている。最後に、給電ブロック４２の連結穴５４に軸心ブロック４４のベース５８を差し込み装着する。
【００３６】
加熱ローラ１５は、図３に示すように、定着装置３のケース２５に内管２０の外装部であるカバーブロック４３を軸受４５とともに装着することで、定着装置６に対して回転可能に組み付けることができる。かかる組み付け状態において、図１に示すように、給電ブラシ３７が軸心ブロック４４に接触し、該軸心ブロック４４と給電ブロック４２を介して、面状発熱体２２の抵抗体３１に電力が供給されるようになっている。
【００３７】
以上のような構成からなる加熱ローラ１５を備える定着装置６では、外管２１を０．１ｍｍのパイプ肉厚を有するものとしたので、外管２１の熱容量を極小化することができる。これにて、パイプ肉厚の大きな外管２１を有する従来の加熱ローラ１５に比べて効率良く、面状発熱体２２からの発熱を加熱ローラ１５の外表面に伝えることが可能となる。従って、加熱ローラ１５を含む定着装置６の消費電力量を抑えて、複合機１のランニングコストの低減化に貢献できる。
【００３８】
このように外管２１のパイプ肉厚の薄肉化を図った場合には、加熱ローラ１５の剛性が不足する不都合が生じる。かかる不都合を解消するため本実施形態においては、内管２０のパイプ肉厚を大きくして、該内管２０に加熱ローラ１５の全体剛性を担わせることとした。これにて、定着動作に必要な十分な曲げ強度を加熱ローラ１５に付与することができる。また、加熱ローラ１５の剛性とは無関係に外管２１のパイプ肉厚を自由に設定することができるので、面状発熱体２２の発熱能力や厚み寸法等に応じて、最適な肉厚寸法を有する外管２１を選択することができる。
【００３９】
また本実施形態においては、軸受４５で支持される端部ブロック４００を、外管２１および剥離層２４と非接触となるようにしたので、外管２１から軸受け４５への熱伝導を確実に抑えることができる。これにて、加熱ローラ１５の両端部の昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、信頼性に優れた定着装置６を得ることができる。すなわち、加熱ローラ１５の外表面温度、より具体的には剥離層２４の外表面温度を、加熱ローラ１５の長手方向の全体に亘って、より確実に均一化することができる。従って、加熱ローラ１５の長手方向の長端部において、昇温が不十分となることに起因する定着不良の発生を抑えて、信頼性に優れた定着装置６を得ることができる。
【００４０】
面状発熱体２２の抵抗体３１と外管２１とが同素材（ステンレス鋼）で構成したので、両者２２・２１の熱膨張係数を同一とすることができる。これにて、両者２２・２１の温度変化に伴う機械的なストレスを減らすことができるので、面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線するなどの不都合が生じることを確実に防ぐことができる。
【００４１】
また、本実施形態では、抵抗体３１を、加熱ローラ１５の軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部３４と、長ライン部３４の端部どうしを繋ぐ短ライン部３５とを有するラインパターンに形成した。これにて、面状発熱体２２を、温度変化に伴って長ライン部３４の伸び方向である軸心方向に熱膨張させることができる。従って、当該面状発熱体２２の熱膨張方向と、外管２１の熱膨張方向とを、同一方向（加熱ローラ１５の軸心方向）とすることができる。以上より、抵抗体３１と外管２１とを同一部材として、両者３１・２１の熱膨張率を同一としたことと相俟って、温度変化に伴って外管２１に加わる機械的なストレスを確実に減らすことができる。従って、面状発熱体２２に皺が発生して断線する、又はパターンに亀裂が生じて断線することなどを確実に防ぐことができる。
【００４２】
外管２１のパイプ肉厚は、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。本発明者の知見によれば、外管２１のパイプ肉厚が０．１ｍｍを下回ると、面状発熱体２２の抵抗体３１の抵抗パターンが外管２１の表面に現出して、結果として加熱ローラ１５に加熱ムラが生じるおそれがある。また、０．２ｍｍを超えると、外管２１の熱容量が大きくなりすぎて、加熱ローラ１５の温度上昇率の向上効果が損なわれるおそれがある。また、内管２０のパイプ肉厚は、０．５ｍｍ以上に設定されていることが好ましい。これは、０、５ｍｍ厚を下回ると、内管２０の強度が不足することに拠る。
【００４３】
支持構造４０は、上記実施形態に示したものに限られない。面状発熱体２２の抵抗パターンも上記実施形態に示したものに限られず、要は、加熱ローラ１５の軸心方向に長ライン部３４が形成されていればよい。
【符号の説明】
【００４４】
６ 定着装置
１５ 加熱ローラ
１６ 加圧ローラ
２０ 内管
２１ 外管
２２ 面状発熱体
３０ シート体
３１ 抵抗体
３４ 長ライン部
３５ 短ライン部
４５ 軸受
４００ 端部ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度に加熱される加熱ローラと、該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備え、上記加熱ローラ及び上記加圧ローラの間にトナーが転写された記録紙を通過させることにより、上記トナーを記録紙に定着させるための定着装置であって、
前記加熱ローラが、
該加熱ローラの剛性支持要素となる中空円筒状の金属製の内管と、
前記内管のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する、中空円筒状の金属製の外管と、
前記内管と前記外管との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体と、
を備えるものであり、
前記加熱ローラは、内管の端部に装着された端部ブロックと、該端部ブロックを回転自在に支持する軸受により、前記定着装置に対して回転可能に支持されており、
前記端部ブロックと前記外管とが非接触となっていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記面状発熱体は、絶縁材からなるシート体と、該シート体の表面に所定パターンに形成された抵抗体とを有し、
前記抵抗体と前記外管とが同素材で構成されている、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記シート体の表面に形成される前記抵抗体が、加熱ローラの軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部と、長ライン部の端部どうしを繋ぐ短ライン部とを有するラインパターンに形成されている、請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記外管のパイプ肉厚が、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されており、
前記内管のパイプ肉厚が、０．５ｍｍ以上に設定されている、請求項１又は２又は３記載の定着装置。
【請求項５】
前記内管がアルミ合金を素材として構成されており、
前記面状発熱体の抵抗体と、前記外管とがステンレス鋼を素材として構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１】
所定の温度に加熱される加熱ローラと、該加熱ローラに対して所定の圧力で接する加圧ローラとを備え、上記加熱ローラ及び上記加圧ローラの間にトナーが転写された記録紙を通過させることにより、上記トナーを記録紙に定着させるための定着装置であって、
前記加熱ローラが、
該加熱ローラの剛性支持要素となる中空円筒状の金属製の内管と、
前記内管のパイプ肉厚よりも小さなパイプ肉厚を有する、中空円筒状の金属製の外管と、
前記内管と前記外管との間に設けられて、中空円筒状に形成された面状発熱体と、
を備えるものであり、
前記加熱ローラは、内管の端部に装着された端部ブロックと、該端部ブロックを回転自在に支持する軸受により、前記定着装置に対して回転可能に支持されており、
前記端部ブロックと前記外管とが非接触となっていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記面状発熱体は、絶縁材からなるシート体と、該シート体の表面に所定パターンに形成された抵抗体とを有し、
前記抵抗体と前記外管とが同素材で構成されている、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記シート体の表面に形成される前記抵抗体が、加熱ローラの軸心方向に並行状に形成された複数本の長ライン部と、長ライン部の端部どうしを繋ぐ短ライン部とを有するラインパターンに形成されている、請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記外管のパイプ肉厚が、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に設定されており、
前記内管のパイプ肉厚が、０．５ｍｍ以上に設定されている、請求項１又は２又は３記載の定着装置。
【請求項５】
前記内管がアルミ合金を素材として構成されており、
前記面状発熱体の抵抗体と、前記外管とがステンレス鋼を素材として構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２７４１２（Ｐ２０１１−２２７４１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９４２０（Ｐ２０１０−９９４２０）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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