JP2000075711A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直接加熱型定着ローラにおける絶縁層の破壊
によるリークや火災を起こすことのない定着装置を提供
する。 【解決手段】 穴部３ａを打ち抜いて所要のパターンを
形成した金属平板の端部を溶接して中空円筒を構成し、
抵抗発熱体３とする。この抵抗発熱体３を電気絶縁シー
ト（図示せず）と共に定着ローラ芯金（図示せず）の内
面に装着する。抵抗発熱体３及び電気絶縁シートは芯金
に接着せず、抵抗発熱体３の円筒の剛性により芯金内面
に密着させるので、材質による線膨張係数の違いによる
抵抗発熱体３の剥離が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に
関し、さらに詳しく言えば直接加熱型の定着ローラを有
する定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・
ＯＨＰフィルム等の記録材上に転写された未定着画像
（トナー像）を記録材に定着させる定着装置として熱定
着装置が広く利用されている。従来、熱定着装置として
は、熱源により加熱される定着ローラに加圧ローラを圧
接させ、記録材を両ローラで挟持搬送しながら熱と圧力
とにより未定着トナー像の定着を行なうヒートローラ方
式のものが多用されている。

【０００３】また、近年の環境規制・環境保護意識の高
まりから、各種画像形成装置においては消費電力の低減
が求められており、その一つの方策として、定着動作を
実行する通紙時のみ定着装置のヒータに通電し、それ以
外のときには通電しない（予熱を行なわない）ようにす
るオンデマンド方式が提案されている。

【０００４】このような省電力型の画像形成装置では、
画像形成時に定着ローラの表面温度が即座に設定温度
（制御温度）まで達する必要があり、定着装置の高速な
（短時間での）立ち上がりが要求される。この定着装置
の高速立ち上がりという要求を満たす一つの方策とし
て、ローラの内周面に電気抵抗体等の発熱層を設け、こ
れを発熱させるようにした直接加熱型（表面発熱型）の
定着ローラがある。この直接加熱型定着ローラは加熱効
率が高く、ハロゲンランプ等のヒータ内蔵方式に比べて
約２０〜３０％の立ち上がり時間の短縮が可能である。
直接加熱型定着ローラの場合も、金属基体の薄肉化技術
と組み合わせることで、さらに迅速な昇温の達成を図っ
ている。

【０００５】一般に、直接加熱型定着ローラはアルミニ
ウム（Ａｌ）や鉄（Ｆｅ）などの芯金金属基体上に絶縁
層（電気絶縁シート）と発熱層（抵抗発熱体）とを積層
している。この抵抗発熱体で発生した熱を効率よく芯金
金属基体へ伝達するためには、抵抗発熱体、電気絶縁シ
ート及び芯金金属基体が密着していなければならない。

【０００６】直接加熱型定着ローラの一例としては、特
開平８−１９４４０１号公報に記載されたものがある。
その構成は、平板状の抵抗発熱体をシート状の電気絶縁
層に貼着した状態で円筒状に丸め、定着ローラ芯金内に
装着して芯金、絶縁層及び抵抗発熱体を接着している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に定
着ローラ芯金と電気絶縁層の線膨張係数が異なるとき、
上記公報に記載されたような構成の定着ローラでは、温
度の上昇と加工により接着剥がれが起き、元々平板状で
ある抵抗発熱体が自身の剛性により定着ローラ芯金と離
れてしまう。図３はそのような抵抗発熱体の剥離が生じ
た定着ローラの一例を示すもので、定着ローラの芯金２
１の内面に接着した電気絶縁シート２２と抵抗発熱体２
３とにおいて、抵抗発熱体２３は自身の剛性により部分
的に浮き上がっている。このような抵抗発熱体の剥離が
起こると、定着ローラ表面の温度ムラが生じるという問
題があった。

【０００８】また、抵抗発熱体の剥離が起こると、芯金
への熱伝導がなくなるため抵抗発熱体が局部加熱を起こ
し、異常高温となって絶縁層を破壊してリークを発生さ
せ感電の原因となるという問題もある。

【０００９】なお、抵抗発熱体を接着しない場合でも、
元々平板状である抵抗発熱体が芯金から浮き上がった場
合には、芯金への熱伝導が行われず、同じように温度ム
ラや絶縁層破壊が発生する恐れがある。

【００１０】本発明は、従来の定着装置における上述の
問題を解決し、抵抗発熱体の熱を効率よく定着ローラ芯
金に伝達することができるとともに、絶縁層の破壊によ
るリークや火災を起こすことのない定着装置を提供する
ことを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題は本発明によ
り、回転駆動される定着ローラと、該定着ローラに所定
の圧力により当接され回転自在な加圧ローラとを備え、
両ローラ間に未定着画像を担持した記録材を通過させて
未定着画像を記録材に定着させる熱定着装置において、
前期定着ローラは中空円筒状金属基体からなり、該金属
基体の内面に電気絶縁層と抵抗発熱層とが形成され、少
なくとも前記金属基体と電気絶縁層が互いに独立に構成
され、前記抵抗発熱層は、所要のパターンを形成した金
属材により中空円筒として構成されることにより解決さ
れる。

【００１２】また、本発明は、前記の課題を解決するた
め、前記抵抗発熱層は、所要のパターンを形成した金属
平板の端部を溶接して円筒形状に構成されることを提案
する。

【００１３】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、前記抵抗発熱層である金属中空円筒は、該金属中
空円筒を前記定着ローラ金属基体の内面に電気絶縁層と
共に装着した後に所要のパターンが形成されることを提
案する。

【００１４】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、前記抵抗発熱層である金属中空円筒は、金属製シ
ームレスベルトにエッチング工法で所要のパターンが形
成されることを提案する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の定
着装置要部の構成を示す断面図である。この図に示すよ
うに、定着ローラ１００は断熱ブッシュ１１ａ，ｂ及び
軸受1２ａ，ｂを介して定着側板１０ａ，ｂに取り付け
られている。定着ローラ１００の一方側の端部には歯車
９が固定され、該歯車９に図示しない駆動系が係合さ
れ、駆動源によって定着ローラ１００が回転駆動され
る。この定着ローラ１００には加圧ローラ２００が図示
しない付勢手段によって一定の加圧力で押し付けられて
いる。定着ローラ１００はアルミニウム（Ａｌ）もしく
は鉄（Ｆｅ）の薄肉金属パイプを基体（芯金）としてお
り、その肉厚は０．２〜０．８mm程度である。

【００１６】中空のパイプ状定着ローラ１００は、部分
拡大図に示すように、芯金１の内周面に電気絶縁シート
（絶縁層）２とその内側に抵抗発熱体（発熱層）３が積
層され、外周面にはテフロン等の耐熱性および離型性を
有する離型層４が形成されている。

【００１７】定着ローラ１００の内周面において、抵抗
発熱体３の両端部にはリング状の受電電極５ａ，ｂが固
設されている。その受電電極５ａ，ｂには、支持板６
ａ，ｂに取り付けられた板バネ７ａ，ｂによって給電ブ
ラシ８ａ，ｂが一定の圧力で押しあてられ、受電電極５
ａ，ｂと給電ブラシ８ａ，ｂとが摺動しながら抵抗発熱
体３へ電力が供給される。受電電極５ａ，ｂを円盤形状
とすることによって、摺動部を回転中心に位置させるこ
とができ、摺動部の相対速度を小さくして受電電極５
ａ，ｂと給電ブラシ８ａ，ｂの摺動摩擦を低減すること
ができる。

【００１８】そして、定着ローラ１００の外周面には温
度センサ１３が当接されている。その温度センサ１３の
検出信号は図示しない制御部（定着装置が装着される画
像形成装置に設けることができる）に入力され、検出し
た定着ローラ１００の温度に基づいて抵抗発熱体３への
通電が制御される。

【００１９】抵抗発熱体３はＳＵＳ系金属箔からなる薄
肉円筒形状に構成され、肉厚は２０〜８０μｍである。
抵抗発熱体３には、図２に示すような穴部３ａが複数個
設けられ、抵抗発熱体の所要の抵抗率となるようにパタ
ーンが形成されている。抵抗発熱体３の抵抗率は、供給
される電力や、要求される発熱量等によって決定され、
その所定の抵抗率となるように穴部３ａの大きさや個数
が適宜設定される。

【００２０】なお、図２に示す抵抗発熱体３の穴部３ａ
の形状、大きさ及び個数は一例であり、これに限定され
るものではない。ただし、穴部３ａの形状としては、本
実施形態におけるように、円筒の周方向に長く形成した
ほうが（穴部を円筒の軸方向に延設するよりも）、定着
ローラの周方向の温度分布を均一化させる点で有利であ
り、また、抵抗発熱体としての円筒の強度の面でも有利
である。

【００２１】円筒形抵抗発熱体３の成形方法は、ＳＵＳ
（ステンレス）等の金属平板をプレス加工等により穴部
３ａを打ち抜いて所要のパターンを形成し、円筒形状に
溶接して図２に示すような形状とする。そして、電気絶
縁層２と共に（電気絶縁層２を抵抗発熱体３の外側にし
て）、両者を定着ローラ１００の芯金１内面に装着す
る。

【００２２】あるいは、ＳＵＳ等の金属平板で円筒を形
成し、電気絶縁層２と共に（電気絶縁層２を金属円筒の
外側にして）定着ローラ１００の芯金１内面に装着し、
その後、穴部３ａをレーザにより所定の形状にカットす
る方法でもよい。

【００２３】さらには、金属円筒形のシームレスベルト
を作成し、エッチング加工によりパターンを形成し、こ
れを電気絶縁層２と共に定着ローラ１００の芯金１内面
に装着することも可能である。

【００２４】上記のような方法で加工した抵抗発熱体３
と電気絶縁シート２は、接着剤で接着することにより強
度を向上させることができる。その場合でも、接着され
た抵抗発熱体３と電気絶縁シート２は、芯金内面に接着
されず、芯金内に挿入密着させるものである。また、抵
抗発熱体３と電気絶縁シート２を接着することなく、抵
抗発熱体３の円筒の剛性だけで電気絶縁層２と共に定着
ローラ芯金１の内面に押し付けることにより密着させる
こともできる。いずれにしても、少なくとも電気絶縁層
２と芯金１とは接着せずに互いに独立している。すなわ
ち、両者は接着等により固定的に一体化されていない。

【００２５】従来の定着ローラでは、図３に示すよう
に、平板状の抵抗発熱体２３の端部は溶接等により一体
化されておらず、離れた状態で丸めて、電気絶縁層２２
と共に芯金２１内に装着して芯金２１、絶縁層２２、抵
抗発熱体２３が接着されている。そのため、特に芯金２
１と電気絶縁層２２の線膨張係数が異なる場合、温度の
上昇・下降により接着剥がれが生じ、もともと平板状で
ある抵抗発熱体２３が自身の剛性により芯金１から離れ
るため、定着ローラ表面の温度ムラが生じたり、抵抗発
熱体２３が局部加熱を起こして異常高温となり、絶縁層
２２を破壊してリークを発生させ感電の原因となること
があった。また、各部材を接着しない場合でも、もとも
と平板状である抵抗発熱体２３が自身の剛性により芯金
１から離れるため、抵抗発熱体２３が芯金内面に密着す
ることができず、温度ムラ、絶縁層の破壊が生じる原因
となっていた。

【００２６】しかし、本実施形態においては、定着ロー
ラ芯金１の内面に、所要のパターンを形成した薄肉の抵
抗発熱体により構成した中空円筒３を電気絶縁層２と共
に装着するので、常に図２に示すように円筒の法線方向
に働く剛性力Ｆにより、芯金１内面に電気絶縁層２及び
抵抗発熱体３を密着させることができる。このため、芯
金１と絶縁層２とを接着することなく抵抗発熱体３を芯
金１内面に密着させて、電気抵抗発熱層と金属基体（芯
金）の材質による線膨張係数の差に影響されることな
く、抵抗発熱体の局部加熱による絶縁層破壊を未然に防
いだ安全な定着装置とすることができる。また、経時に
より定着ローラ表面の温度ムラの生じない、耐久性に優
れた定着装置とすることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、芯金と絶縁層とを接着することなく抵抗発熱
体を芯金内面に密着させて、電気抵抗発熱層と金属基体
（芯金）の材質による線膨張係数の差に影響されること
なく、抵抗発熱体の局部加熱による絶縁層破壊を未然に
防いだ安全な定着装置とすることができる。また、経時
により定着ローラ表面の温度ムラの生じない、耐久性に
優れた定着装置とすることもできる。

【００２８】請求項２の構成により、所要のパターンを
形成した金属平板の端部を溶接して円筒形状を構成する
ことができるので、低コストで抵抗発熱体を作成するこ
とができる。

【００２９】請求項３の構成により、抵抗発熱体を芯金
内面に装着した後で所要のパターンを形成することによ
り、例えばレーザを使用して所要のパターンを高精度に
加工することが可能となり、微細なパターンを形成して
温度ムラの少ない定着ローラとすることができる。

【００３０】請求項４の構成により、金属製シームレス
ベルトにより円筒を作成してエッチングにより所要のパ
ターンを形成することにより、抵抗発熱体をさらに薄肉
化することができ、抵抗発熱体自身の熱容量を小さくし
て定着ローラの昇温時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の定着装置要部の構成を示
す断面図である。

【図２】その定着装置の定着ローラ内に装着される抵抗
発熱体を示す斜視図である。

【図３】従来の定着装置における抵抗発熱体の剥離の様
子を説明するための定着ローラ断面図である。

【符号の説明】

１、２１ 定着ローラ芯金（金属基体） ２、２２ 電気絶縁シート（電気絶縁層） ３、２３ 抵抗発熱体（抵抗発熱層） ３ａ 穴部 ４ 離型層 ５ａ，ｂ リング状受電電極 ８ａ，ｂ 給電電極 １００ 定着ローラ ２００ 加圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由良 純 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H033 AA23 AA42 BB19 BB21 3K058 AA14 AA16 AA73 AA86 AA87 BA18 DA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される定着ローラと、該定着ロ
   ーラに所定の圧力により当接され回転自在な加圧ローラ
   とを備え、両ローラ間に未定着画像を担持した記録材を
   通過させて未定着画像を記録材に定着させる熱定着装置
   において、 前期定着ローラは中空円筒状金属基体からなり、該金属
   基体の内面に電気絶縁層と抵抗発熱層とが形成され、 少なくとも前記金属基体と電気絶縁層が互いに独立に構
   成され、 前記抵抗発熱層は、所要のパターンを形成した金属材に
   より中空円筒として構成されることを特徴とする定着装
   置。
2. 【請求項２】 前記抵抗発熱層は、所要のパターンを形
   成した金属平板の端部を溶接して円筒形状に構成される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記抵抗発熱層である金属中空円筒は、
   該金属中空円筒を前記定着ローラ金属基体の内面に電気
   絶縁層と共に装着した後に所要のパターンが形成される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記抵抗発熱層である金属中空円筒は、
   金属製シームレスベルトにエッチング工法で所要のパタ
   ーンが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の
   定着装置。