JP3534964B2 - 加熱ローラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ、ファクシミリなどに利用される加熱定着
装置やサーモクロミズムによる用紙の加熱消去装置の加
熱ローラ、その他の加熱ローラ型熱処理機器に利用され
る加熱ローラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式の複写機、プリン
タ、ファクシミリなどでは、現像された画像の定着に、
加熱ローラと加圧ローラとからなる加熱定着装置を用い
ている。この加熱定着装置では、トナーが転写されて現
像された印刷用紙が加熱ローラと加圧ローラとの間のロ
ーラ間に挿通されるものである。これにより、画像を形
成するトナーが加熱溶融されて印刷用紙上に融着して定
着される。

【０００３】近年において、これらの加熱定着装置では
消費電力を低減させる目的で不使用時には加熱ローラへ
の通電が遮断されている。一方使用時には待ち時間がな
く、瞬時立ち上がりが求められ、加熱ローラの表面温度
は即座に所定温度まで達することが要求される。この場
合、印刷用紙が定着部に移動するに要する時間が通常７
秒程度であるので、加熱ローラが所定温度に達するに必
要な時間は１０秒程度が目安となる。

【０００４】このような要求を満足させる加熱ローラを
備えた加熱定着装置として、例えば図１、図２に示すも
のが特開平６−３３２３３号に開示されている。この加
熱定着装置の加熱ローラ１は、アルミナパイプからなる
基体２から構成される。この基体２の外周面には抵抗発
熱物質からなる発熱層（通電発熱層）３がパターン状に
形成される。発熱層３の外周面には発熱層３の保護と絶
縁性付与の為の保護層（絶縁層）４が積層され、加熱ロ
ーラ１の最外表面は離型層５で覆われている。

【０００５】この加熱ローラ１では、図１に示すよう
に、基体２の両端に一対の電極リング６が形成されてい
る。また、図示されていない枠体に一対の電極ブラシ７
が固定されている。この電極ブラシ７は外部電源（図示
せず）と電気的に接続されており、電極リング６と電極
ブラシ７とを接触させることにより発熱層３が通電され
ている。この加熱ローラ１では発熱層３が基体２に直接
接触しているので、例えば従来一般に広く用いられてい
たハロゲンヒーターでローラを輻射加熱する方式に比較
して短時間に表面温度を所定温度まで上昇させることが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、加熱ローラ
１の表面温度を所定温度に制御するために、従来はサー
ミスタの温度検知に基づく電源の制御を行なっている。
これが正常に働かない場合のバックアップとして温度ヒ
ューズなどを併用し、異常昇温によるユニットの発煙発
火、紙の発煙発火を防止している。直接加熱方式の定着
装置においては、瞬時に昇温が行なわれるため、温度ヒ
ューズが作動するまでに従来に比べ、非常に高い温度に
到達してしまう危険が高まる。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、表面昇温速度の早い直
接加熱方式のローラにおける異常昇温に即座に感応して
電源切断できる加熱ローラ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】本発明の請求項１に係わ
る加熱ローラ装置は、円筒状基体に通電発熱層を設けた
加熱ローラと、前記加熱ローラに配置されたローラ側摺
動電極と、前記ローラ側摺動電極に向かって付勢するこ
とにより該ローラ側摺動電極に接触して前記通電発熱層
に給電する給電側摺動電極と、前記加熱ローラの温度が
所定温度よりも高い時に熱膨張により前記両摺動電極間
を離反させる熱膨張部材とを備え、前記熱膨張部材は絶
縁性材料であることを特徴とする。

【０００９】このように構成することにより、表面昇温
速度の速い直接加熱方式の加熱ローラの温度が異常に高
くなった時、その異常昇温時の加熱ローラの熱により絶
縁性材料である熱膨張部材がすばやく膨張して確実に電
源切断を行なうことができる。

【００１０】このローラ側摺動電極は加熱ローラに同軸
に固定され、熱膨張部材はローラ側摺動電極に同軸に嵌
合され、加熱ローラの温度が所定温度よりも高い時に熱
膨張部材が熱膨張してローラ側摺動電極に固定されると
共に、給電側電極が熱膨張部材に保持されることが望ま
しい。

【００１１】この様に構成すれば、異常発熱時に熱膨張
部材は加熱ローラに固定されたローラ側摺動電極に回転
中心を共通にして固定される。また、給電側電極の中心
は熱膨張部材の中心と合致して対称に給電側電極を付勢
する。従って、熱膨張部材は均一に加熱され、片当りと
なることが少ない。

【００１２】また、このローラ側摺動電極は加熱ローラ
の外周に環状に設けられ、熱膨張部材は加熱ローラにロ
ーラ側摺動電極を挟んで環状に一対設けられ、加熱ロー
ラの温度が所定温度よりも高い時に一対の熱膨張部材は
熱膨張により固定される共に、給電側電極が熱膨張部材
に保持されることが望ましい。

【００１３】この様に構成すれば、異常発熱時に一対の
環状の熱膨張部材は加熱ローラに固定される。また、給
電側電極は一対の熱膨張部材に熱膨張により対称に付勢
される。従って、熱膨張部材は均一に加熱され、片当り
となることが少ない。

【００１４】また、この熱膨張部材の線膨張率に異方性
があれば、熱膨張部材が小さくても、効率的方向に膨張
させて電源の切断を行なうことができる。

【００１５】この熱膨張部材はポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）であることが望ましい。ＰＴＦＥは線
膨張率が大きく、電気絶縁性に優れ、かつ耐熱性に優れ
ている。また、摩擦係数も小さいので、摺動部材として
適している。

【００１６】

【発明の実施の形態１】以下、本発明に係わる加熱ロー
ラ装置の実施の形態を図を参照しつつ説明する。なお、
従来技術の説明と同一のものについては同一符号を付し
て詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明す
ることとする。

【００１７】図３に示すように、符号１は加熱ローラで
その両端部は一対の加熱ローラ軸受８で回転自在に支持
されている。また、加熱ローラ軸受８の一側には駆動ギ
ア９が配設されている。その駆動ギア９は図示を略すモ
ータで駆動されて、加熱ローラ１が回転する。

【００１８】この加熱ローラ１に平行に加圧ローラ１０
が配置されている。加圧ローラ１０は、その両端部が加
圧ローラ軸受１１により回転自在に支持されている。そ
して、加圧ローラ１０は、加熱ローラ１と共に回転しな
がら印刷用紙を挟持する。この印刷用紙はトナーが転写
されているが、この両ローラ１，１０間を通過すること
により、トナーが加熱溶融されて印刷用紙に融着して定
着される。

【００１９】図４に示すように、加熱ローラ１は中空円
筒状のアルミニウム基体２からなる。この基体２の内面
は陽極酸化されて電気絶縁性の酸化被膜とされたアルマ
イト層（電気絶縁層）４を有する。この電気絶縁層４の
内周面には抵抗発熱物質からなる発熱層３が形成されて
いる。また基体２の外周面にはフッ素樹脂などの離型性
材料から離型層５が形成されている。

【００２０】発熱層３は、例えば、抵抗発熱物質として
の炭素繊維にポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フ
ェノール樹脂などの耐熱性樹脂を所定の割合で含浸させ
た厚さ０．０１〜０．５ｍｍのプリプレグシートから加
熱成形などにより形成されている。

【００２１】図３に示すように、加熱ローラの両端に
は、発熱層３の内周面に円盤状（キャップ状）の一対の
ローラ側摺動電極１２が導電性接着剤などにより通電可
能に固着されている。

【００２２】このローラ側摺動電極１２は、図５
（ａ）、図５（ｂ）に示すように、円盤部１２ａと周壁
部１２ｂとを備えている。この円盤部１２ａの所望位置
に空気孔１２ｃが穿設され、中心位置には電気的に導電
性の表面を有する円形の摺動電極接触面１２ｄが形成さ
れている。また、周壁部１２ｂには弾性を付与するため
割り溝１２ｅが切り込まれている。この弾性により加熱
ロー^ラ１の内壁１ａにローラ側摺動電極１２を装着した
際に周壁部１２ｂが内壁１ａに密着される。この円盤状
のローラ側摺動電極１２は加熱ローラ１内部に一端側か
ら挿入され、周壁部１２ｂと内壁１ａとは例えば耐熱性
の導電性接着剤によって固着されている。

【００２３】一方、加熱ローラ装置１の枠体側壁（図示
を略す）に電極固定台１３が固定され、この電極固定台
１３に導電性材料よりなる板バネ１４が固定されてい
る。この板バネ１４の基部１４ａは外部電源１５に電気
的に接続されている。板バネ１４はローラ側摺動電極１
２の回転に基づく回転方向の変形に強く、熱膨張部材１
７の接触離反方向の熱膨張に基づく変形を容易にするた
めにＳ字形となっている。

【００２４】図６に示すように、板バネ１４の先端面の
中央の固着面１４ｂには導電性接着剤などにより導電性
ブラシ（給電側電極）１６が固着されている。この導電
性ブラシ１６は円柱形状をしており、その中心は加熱ロ
ーラの回転中心軸と一致されている。導電性ブラシ１６
の周囲にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）か
らなる環状の熱膨張部材１７が嵌合され、この導電性ブ
ラシ１６によって熱膨張部材１７が保持されている。こ
のＰＴＦＥは、線膨張率が１０×１０^-5／°Ｃと大き
く、また電気絶縁性にも優れている材料である。また、
摩擦係数も小さい。この熱膨張部材１７の長さｈｐは常
温では導電性ブラシ１６の長さｈｅより僅かに短いが、
加熱ローラ１が所定温度よりも高くなるとこの熱膨張部
材１７は熱膨張して導電性ブラシ１６の長さｈｅより長
くなるように設定されている。

【００２５】図７（ａ）に示すように、この導電性ブラ
シ１６は板バネ１４の付勢力によりローラ側摺動電極１
２に向けて押圧されている。この状態で、先端の摺動電
極接触面１６ａは摺動電極接触面１２ｄに電気的に接続
されて、導電性ブラシ１６から供給される電力が両摺動
電極接触面１６ａ，１２ｄを介して発熱層３に供給され
る。加熱ローラ１の回転に従い、ローラ側摺動電極１２
は回転する。この回転により、ローラ側摺動電極１２の
摺動電極接触面１２ｄと導電性ブラシ１６の摺動電極接
触面１６ａとは電気的に接続された状態で摺動される。

【００２６】熱膨張部材１７はローラ側摺動電極１２の
面１２ｆ、板バネ１４の面１４ｃとの間に介在される。
また、熱膨張部材１７の長さｈｐは導電性ブラシ１６の
長さｈｅより短いので、熱膨張部材１７は面１２ｆ又は
面１４ｃから僅かに離間している。

【００２７】外部電源１５を含む電気回路には温度制御
回路１８が閉路中に組み込まれている。この温度制御回
路１８によって温度センサー（図示を略す）からの温度
情報を基に外部電源１５のオン・オフ制御が行なわれて
いる。

【００２８】この加熱ローラ１によれば、基体２が直接
発熱層３により加熱されるので、従来一般に広く用いら
れていたハロゲンヒーターの輻射熱により加熱する方式
に比較して短時間に表面温度を所定温度まで上昇させる
ことができる。

【００２９】通常運転時には摺動電極接触部（摺動電極
接触面）１２ｄと摺動電極接触部（摺動電極接触面）１
６ａとが板バネ１４の付勢力により互いに押圧されて接
触状態を保つことにより通電される。加熱ローラ１の温
度は温度調節回路１８によりオン・オフ制御されて所定
温度に保持される。

【００３０】なんらかの原因により温度制御回路１８が
暴走して通電されたままとなると、発熱層３の発熱が継
続されて加熱ローラ１は回転しながらその温度は異常に
上昇する。直接発熱層３に通電する方式であるので、異
常昇温の速度が速い。しかしながら、この異常温度上昇
に連れてローラ側電極１２を伝った熱や輻射による熱に
より、熱膨張部材１７も速やかに昇温される。ＰＴＦＥ
は、鉄や銅などの金属材料よりも線膨張率が３〜１０倍
も大きいので、導電性ブラシ１６よりも大きく膨張す
る。

【００３１】加熱ローラ１の温度が所定温度以上に上昇
する（異常昇温時）と（図７（ｂ）参照）、熱膨張部材
１７は膨張して、その長さｈｐは導電性ブラシ１６の長
さｈｅより長くなる。この熱膨張部材１７の膨張力によ
り、板バネ１４の付勢力に抗して板バネ１４が付勢力と
は反対の矢印方向に変形する。これにより、当接、摺動
していた両摺動電極接触面１６ａ，１２ｄは互いに離間
する。この両摺動電極接触面１６ａ，１２ｄの離間によ
り電熱層３は電気的に切断され、発熱層３への電力供給
のオフと共に加熱が停止される。

【００３２】ＰＴＦＥはその融点を越えた例えば３２０
°Ｃでも流動性が極めて悪い材料である。従って、ＰＴ
ＦＥは高温度にさらされた場合でも、膨張時の形態を保
持するので、両摺動電極接触部１２ｄ，１６ａは離間さ
れた状態を保つことができる。

【００３３】また、この加熱ローラ装置では、摺動電極
接触部が加熱ローラ１の内部にあるので、加熱ローラ１
の表面に摩耗、傷、ゴミなどの悪影響を与えることなく
長期に安定して使用可能である。

【００３４】以下に、実施の形態１のローラ側摺動電極
１２と給電側摺動電極との接触部位の構造を種々変形し
た変形例１〜５を説明する。

【００３５】

【変形例１〜３】変形例１では、図９（ａ）に示すよう
に、ローラ側電極１２として、円盤部１２ａの中央に環
状の摺動電極接触面１２ｄが位置されたものが用いられ
ている。一方、給電側電極としては、環状の導電性ブラ
シ１６がその中心を加熱ローラの回転中心軸と一致させ
て板バネ１４の環状の固着面１４ｂに接合されている。
また、円柱状の熱膨張部材１７が導電性ブラシ１６の環
内壁に保持された状態で面１２ｆ、面１４ｃとの間に介
在されている。

【００３６】変形例２では、図１０（ａ）に示すよう
に、実施の形態１の摺動電極接触面１２ｄは、平面に換
えて凹部として形成されている。この場合には、凹部の
摺動電極接触面１２ｄに給電側摺動電極（導電性ブラ
シ）１６の摺動電極接触面１６ａが嵌合されている。

【００３７】変形例３では、図１１（ａ）に示すよう
に、変形例１の面１２ｆは、円形凹部に換えて円形凸部
として形成されている。

【００３８】以上のように構成された変形例１〜３の場
合、対応する図（ａ）に示すように、両摺動電極接触面
１６ａ，１２ｄは、板バネの付勢力により通常時には互
いに電気的に接触している。異常昇温時には、対応する
図（ｂ）に示すように、熱膨張部材１７は膨張して板バ
ネ１４の付勢力に抗して付勢力とは反対方向の膨張力が
両摺動電極接触面１６ａ，１２ｄに対して離反力として
作用する。これにより、板バネ１４が矢印方向に変形
し、当接していた両摺動電極接触面１６ａ，１２ｄは互
いに離間する。

【００３９】その他の点は実施の形態１で述べた作用と
大略同一であるので詳細な説明は省略する。

【００４０】

【変形例４、５】実施の形態１、変形例１〜３では、図
８に示すように熱膨張部材１７の膨張が不均一になる
と、熱膨張部材１７の面１２ｆ，面１４ｃ間方向の長さ
は等しくなくなる（図８（ａ）ではｈｐ１＞ｈｐ２）。
この状態では、面１４ｃの一部１４ｃ´が片当り状態と
なり、図８（ｂ）に想像線により示すように、ローラ側
摺動電極１２の回転にしたがい板バネ１４が矢印方向に
摩擦力を受ける。板バネ１４は弾性部材から構成されて
いるので、給電側電極（導電性ブラシ１６、板バネ１
４）は図面の実線から点線方向に移動する。これによ
り、導電性ブラシ１６の中心は加熱ローラ１の回転軸か
らずれる。この場合には、異音を発生したり、振動が発
生する。これは、装置が大型化したり、回転速度が高速
になればなるほど顕著となる。この変形例４、５では、
これらの異音の発生の少ない改良された態様を示してい
る。

【００４１】変形例４では、図１２（ａ）に示すよう
に、実施の形態１の摺動電極接触面１２ｄは、平面に換
えて円形突起（凸部）として形成されている。この凸部
の外周１２ｇに環状の熱膨張部材１７の内壁がはめ合い
となって遊嵌されている。この熱膨張部材１７の環の内
径は、常温では凸部外周１２ｇの直径よりも僅かに大き
いが、加熱ローラ１が所定温度よりも高くなるとこの熱
膨張部材１７は熱膨張して凸部外周１２ｇの直径よりも
小さくなるように設定されている。

【００４２】以上のように構成された変形例４では、熱
膨張部材１７は遊嵌されているので、通常時にはローラ
側摺動電極１２の回転や両摺動面１２ｄ，１６ａの電気
的接触を邪魔することなくスムース（回転自由状態）に
保持されている。温度の上昇に従い熱膨張部材１７は均
一に膨張し、ローラ側摺動電極１２の嵌合部（凸部外周
１２ｇ）に圧接され、しっかりと固定される。環状の熱
膨張部材１７はローラ側電極１２の回転に従い加熱ロー
ラ１と回転軸を同じくして回転される。導電性ブラシ１
６は、この環状の熱膨張部材１７の環内壁に保持される
ので、導電性ブラシ１６の円柱中心は加熱ローラ１の回
転軸と一致された状態で保持される。従って、この変形
例４では熱膨張部材１７の膨張が不均一となったり、片
当りすることがなく、異音を発生したり、振動を発生す
ることがない。

【００４３】異常昇温時には、図１２（ｂ）に示すよう
に、熱膨張部材１７は膨張して板バネ１４の付勢力に抗
して付勢力とは反対方向の膨張力が両摺動電極接触面１
６ａ，１２ｄに対して離反力として作用する。これによ
り、板バネ１４が矢印方向に変形し、当接していた両摺
動電極接触面１６ａ，１２ｄは互いに離間する。

【００４４】その他の点は実施の形態１で述べた作用と
大略同一であるので詳細な説明は省略する。

【００４５】変形例５では、図１３（ａ）に示すよう
に、変形例４の面１２ｆは、凸部に換えて円形凹部とし
て形成されている。この場合には凹部を形成する面１２
ｆに円筒状の熱膨張部材１７が凹凸のはめ合いとなって
遊嵌され、両面１２ｆ，１４ｃ間に介在されている。こ
の熱膨張部材１７の円柱の直径は、常温では凹部内周１
２ｈの直径よりも僅かに小さいが、加熱ローラ１が所定
温度よりも高くなるとこの熱膨張部材１７は熱膨張して
凹部内周１２ｈの直径よりも大きくなるように設定され
ている。また、熱膨張部材１７は面１２ｆ又は面１４ｃ
及びローラ側摺動電極１２の凹部内周１２ｈから僅かに
離間している。

【００４６】以上のように構成された変形例５では、熱
膨張部材１７は遊嵌されているので、通常時にはローラ
側摺動電極１２の回転や両摺動面１２ｄ，１６ａの電気
的接触を邪魔することなくスムースに摺動され保持され
ている。

【００４７】温度の上昇に従い熱膨張部材１７は均一に
膨張し、ローラ側摺動電極１２の嵌合部（凹部内周１２
ｈ）に圧接され、しっかりと固定される。円柱状の熱膨
張部材１７はローラ側電極１２の回転に従い加熱ローラ
１と回転軸を同じくして回転される。導電性ブラシ１６
は、この熱膨張部材１７の円柱外壁に保持されるので、
導電性ブラシ１６の環状中心は加熱ローラ１の回転軸と
一致された状態で保持される。従って、この変形例５で
も熱膨張部材１７の膨張が不均一となったり、片当りす
ることがなく、異音を発生したり、振動を発生すること
がない。

【００４８】その他の点は変形例４で述べた作用と大略
同一であるので詳細な説明は省略する。

【００４９】

【発明の実施の形態２】以下、本発明に係わる加熱ロー
ラ装置の実施の形態２を図を参照しつつ説明する。な
お、実施の形態１、従来技術の説明と同一のものについ
ては同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分
についてのみ説明することとする。

【００５０】この実施の形態２では、図１４に示す加熱
装置が用いられている。加熱ローラ１としては、図１に
示した基体２の外周面に発熱層３が設けられたものが用
いられている。電極固定台１３は加熱ローラ装置１の枠
体の上方（図示を略す）に固定されている。この電極固
定台１３には板バネ１４が固定されている。加熱ローラ
１の両端にはリング状のローラ側摺動電極１２が設けら
れている。このローラ側摺動電極１２は発熱層３と電気
的に導通状態を保つように接続されている。

【００５１】図１５に示すように、ローラ側摺動電極１
２の外周には摺動電極接触面１２ｄが形成されている。
また、ローラ側摺動電極１２の内側の加熱ローラ外周面
には熱膨張部材１７が当接する面１ｂが位置されてい
る。一方、板バネ１４の先端面の固着面１４ｂには導電
性接着剤などにより給電側摺動電極としての導電性ブラ
シ１６が固着されている。導電性ブラシ１６の先端に
は、摺動電極接触面１６ａが形成されている。その摺動
電極面１６ａに隣接して熱膨張部材１７が当接する面１
６ｂが設けられている。

【００５２】環状（リング状）のポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）からなる熱膨張部材１７がローラ側
摺動電極１２の内側に並設されることにより、面１ｂと
面１６ｂとの間にリング状の熱膨張部材１７が介在され
ている。この状態で熱膨張部材１７は面１６ｂとは僅か
に離間している。

【００５３】この様に構成された加熱ローラ装置におい
ては、給電側摺動電極（導電性ブラシ１６）とローラ側
摺動電極１２とは接触しており、発熱層３が制御回路１
８を通じて外部電源１５に接続されている。加熱ローラ
１の回転に従い、ローラ側摺動電極１２は回転する。こ
の回転により、ローラ側摺動電極１２の摺動電極接触面
１２ｄと導電性ブラシ１６の摺動電極接触面１６ａとは
当接して電気的に接続された状態で摺動する。

【００５４】図１６に示すように、異常昇温時には、熱
膨張部材１７が膨張して熱膨張部材１７の表面が面１６
ｂに当接し、板バネ１４の付勢力に抗して板バネ１４が
矢印方向に変形する。これにより、当接していた摺動電
極接触面１２ｄは導電性ブラシ１６先端の摺動電極接触
面１６ａと離間する。

【００５５】また、この加熱ローラ装置では、摺動電極
接触部が加熱ローラ１の表面とは熱膨張部材１７により
隔絶されることになるので、加熱ローラ１の表面に摩
耗、傷、ゴミなどの悪影響を与えることなく長期に安定
して使用可能である。

【００５６】その他の点は実施の形態１で述べた作用と
大略同一であるので詳細な説明は省略する。

【００５７】以下に、実施の形態２のローラ側摺動電極
１２と給電側摺動電極との接触部位の構造を種々変形し
た変形例６、７を説明する。

【００５８】

【変形例６】変形例６では、図１７（ａ）に示すよう
に、給電側摺動電極として、板バネ１４先端の両側の固
着面１４ｂに一対の導電性ブラシ１６を固着したものを
用いている。この場合のローラ側摺動電極１２はリング
状であり加熱ローラ１の外周に一端側から挿入されてい
る。導電性ブラシ１６先端の摺動電極接触面１６ａに対
向するローラ側摺動電極１２の外周面には一対の摺動電
極接触面１２ｄとなっている。両導電性ブラシ１６に挟
まれて熱膨張部材１７が板バネ１４の面１４ｃに固着さ
れている。熱膨張部材１７の先端は一対の摺動電極接触
面１２ｄの間の面１２ｆとはわずかに離間している。

【００５９】その他の点は実施の形態２で述べた作用と
大略同一であるので詳細な説明は省略する。

【００６０】

【変形例７】変形例７では、図１８（ａ）に示すよう
に、給電側摺動電極として、板バネ１４先端の中央の固
着面１４ｂに導電性ブラシ１６を固着したものを用いて
いる。両導電性ブラシ１６の両側の板バネ１４先端には
熱膨張部材１７が当接する一対の面１４ｃが設けられて
おり、その面積がほぼ等しく形成されている。一方、一
対の環状の熱膨張部材１７が、環状（リング状）のロー
ラ側摺動電極１２を挟んで加熱ローラ１の外周に設けら
れている。これらの熱膨張部材１７、ローラ側摺動電極
１２は加熱ローラ１の一端側から挿入されている。

【００６１】この変形例７では、昇温による熱膨張によ
り熱膨張部材１７が膨張する。これにより一対の熱膨張
部材１７の内周は加熱ローラ１の外周面１ｂに圧接され
固定される。また、導電性ブラシ１６はこの固定された
一対の熱膨張部材１７の内壁間に保持される。これと共
に一対の熱膨張部材１７は一対の面１４ｃを等しく押し
上げて、摺動電極接触面１６ａを摺動電極接触面１２ｄ
から離間させる。このとき、導電性ブラシ１６を中心に
して一対の面１４ｃが対称に当接されるので、片当りに
よる異音の発生が抑制できる。

【００６２】その他の点は実施の形態２で述べた作用と
大略同一であるので詳細な説明は省略する。

【００６３】以上の説明では、熱膨張部材１７にはＰＴ
ＦＥを用いたが、これに限定されずに電極部材よりも熱
膨張率の高いものなら何でも用いられる。一般に樹脂材
料は金属材料よりも熱膨張率が大きいので望ましい。特
に熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂に較べて熱膨張率が大き
いので有利である。また、融点以上にさらされて溶融軟
化しても流動しない樹脂を用いるのがよい。この様な樹
脂を選択することにより、電源の切断後に加熱ローラ１
の温度が上昇するなどして高温状態が持続されても、樹
脂が軟化して再度通電してしまうことを防止できる。

【００６４】また、線膨張率が方向により異なる、いわ
ゆる線膨張率に異方性がある熱膨張部材が望ましい。こ
の様な熱膨張部材は、両摺動電極接触面１２ｄ，１６ａ
間が接触する平面と直交する方向に線膨張を大きくなる
ように配置される。内部に独立気泡の空気を含む発泡体
も有効である。この様な発泡体は線膨張率が高い。

【００６５】また、摺動電極接触部の押圧は板バネ以外
にコイルバネなどの弾性力は言うまでもなく、重力、磁
力、空気の圧力などを適宜利用できる。電極が弾性部材
により支持されることにより、長期間にわたる使用によ
っても、接触不良を起こすことが少ない。

【００６６】図１の様に基体の外面に発熱層が設けられ
た加熱ローラでも、任意の配線により接続すれば、ロー
ラ側摺動電極を加熱ローラ内部に配置することもでき
る。この場合、実施の形態、変形例１〜５において用い
られた円盤状（キャップ状）を用いることができる。

【００６７】以上の説明は、加熱定着装置について説明
したが、サーモクロミズムによる用紙の加熱消去装置の
加熱ローラ、その他の加熱ローラ型熱処理機器に利用さ
れる加熱ローラ装置にも利用できる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、異常昇温時の加熱ローラの熱により絶縁
性材料である熱膨張部材がすばやく膨張して確実に電源
切断を行なうことができる。従って、表面昇温速度の速
い直接加熱方式の加熱ローラでも確実に異常昇温時に電
源を即座に切断できる。

【００６９】請求項２、請求項３に記載の発明によれ
ば、熱膨張部材が固定されて給電側電極を保持するの
で、片当りによる異音が生じることがない。

【００７０】請求項５に記載の発明によれば、異常昇温
時にすばやく電源を切断することができる。また、加熱
が継続されても電源遮断状態を継続的に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の先行技術に係わる加熱装置の加熱ロ
ーラの構造を説明するための一部切欠側面図である。

【図２】 本発明の先行技術に係わる加熱ローラの断面
構造を説明するための断面図である。

【図３】 本発明に係わる実施の形態１の加熱装置の構
造を説明するため一部を切り欠いた説明図である。

【図４】 本発明に係わる実施の形態１の加熱ローラの
一例を示す断面図である。

【図５】 本発明に係わる実施の形態１のローラ側摺動
電極の構造を説明する図であり、図５（ａ）は平面図、
図５（ｂ）は側断面図である。

【図６】 本発明に係わる実施の形態１の給電側摺動電
極の構造と弾性部材との組立の状況を説明する組立図で
ある。

【図７】 本発明に係わる実施の形態１の電極の接続状
態を説明する断面模式図であり、図７（ａ）は使用時の
接続状態を示し、図７（ｂ）は異常昇温時の接続状態を
示す。

【図８】 図８（ａ）は図７の電極の片当り状態を説明
するための異常昇温時の電極の接続状態を説明する断面
模式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の給電側電極の
ローラ側電極からみた平面図である。

【図９】 本発明に係わる変形例１の電極の接続状態を
説明するための模式図であり、図９（ａ）は使用時の接
続状態を示し、図９（ｂ）は異常昇温時の接続状態を示
す。

【図１０】 本発明に係わる変形例２の電極の接続状態
を説明するための模式図であり、図１０（ａ）は使用時
の接続状態を示し、図１０（ｂ）は異常昇温時の接続状
態を示す。

【図１１】 本発明に係わる変形例３の電極の接続状態
を説明するための模式図であり、図１１（ａ）は使用時
の接続状態を示し、図１１（ｂ）は異常昇温時の接続状
態を示す。

【図１２】 本発明に係わる変形例４の電極の接続状態
を説明するための模式図であり、図１２（ａ）は使用時
の接続状態を示し、図１２（ｂ）は異常昇温時の接続状
態を示す。

【図１３】 本発明に係わる変形例５の電極の接続状態
を説明するための模式図であり、図１３（ａ）は使用時
の接続状態を示し、図１３（ｂ）は異常昇温時の接続状
態を示す。

【図１４】 本発明に係わる実施の形態２の加熱装置の
構造を説明するため一部を切り欠いた説明図である。

【図１５】 本発明に係わる実施の形態２の電極の接続
状態を説明する側面模式図である。

【図１６】 本発明に係わる実施の形態２の電極の異常
昇温時の接続状態を説明する側面模式図である。

【図１７】 本発明に係わる変形例６の電極の接続状態
を説明するための側面模式図であり、図１７（ａ）は使
用時の接続状態を示し、図１７（ｂ）は異常昇温時の接
続状態を示す。

【図１８】 本発明に係わる変形例７の電極の接続状態
を説明するための側面模式図であり、図１８（ａ）は使
用時の接続状態を示し、図１８（ｂ）は異常昇温時の接
続状態を示す。

【符号の説明】

１…加熱ローラ ２…基体 ３…通電発熱層 ５…離型層 １０…加圧ローラ １２…ローラ側摺動電極 １２ｄ…摺動電極接触面 １４…板バネ １５…外部電源 １６…導電性ブラシ（給電側摺動電極） １６ａ…摺動電極接触面 １７…熱膨張部材 １８…温度制御回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状基体に通電発熱層を設けた加熱ロ
   ーラと、前記加熱ローラに配置されたローラ側摺動電極
   と、前記ローラ側摺動電極に向かって付勢することによ
   り該ローラ側摺動電極に接触して前記通電発熱層に給電
   する給電側摺動電極と、前記加熱ローラの温度が所定温
   度よりも高い時に熱膨張により前記両摺動電極間を離反
   させる熱膨張部材とを備え、前記熱膨張部材は絶縁性材
   料であることを特徴とする加熱ローラ装置。
2. 【請求項２】 前記ローラ側摺動電極は前記加熱ローラ
   に同軸に固定され、前記熱膨張部材は前記ローラ側摺動
   電極に同軸に嵌合され、前記加熱ローラの温度が所定温
   度よりも高い時に前記熱膨張部材が熱膨張して前記ロー
   ラ側摺動電極に固定されると共に、前記給電側電極が前
   記熱膨張部材に保持されることを特徴とする請求項１に
   記載の加熱ローラ装置。
3. 【請求項３】 前記ローラ側摺動電極は前記加熱ローラ
   の外周に環状に設けられ、前記熱膨張部材は前記加熱ロ
   ーラに前記ローラ側摺動電極を挟んで環状に一対設けら
   れ、前記加熱ローラの温度が所定温度よりも高い時に前
   記一対の熱膨張部材は熱膨張により固定される共に、前
   記給電側電極が前記熱膨張部材に保持されることを特徴
   とする請求項１に記載の加熱ローラ装置。
4. 【請求項４】 前記熱膨張部材は線膨張率に異方性があ
   ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項
   に記載の加熱ローラ装置。
5. 【請求項５】 前記熱膨張部材はポリテトラフルオロエ
   チレンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   加熱ローラ装置。