JP2001148278A - 加熱ローラ及びトナー定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立工程及び検査工程を簡単にして低コスト
化を図るようにする。 【構成】 加熱ローラ１は、金属素管１０の周面に沿っ
て抵抗ヒートシート２０が形成されるとともに、金属素
管１０の両端部にはリング状部材である一対の絶縁スペ
ーサ３０、３０を介して一対の軸状受電端子４０、４０
が配設された基本構造となっている。最も特徴的である
のは、軸状受電端子４０がローラ用の軸芯としての機能
と、抵抗ヒートシート２０への電力供給経路としての機
能とを併せ持つという点である。即ち、軸状受電端子４
０の外面中央にはローラ用の軸心部４１が形成されてい
る一方、軸状受電端子４０を通じて抵抗ヒートシート２
０に電力供給を行うために、抵抗ヒートシート２０の電
極部２１が金属素管１０の両端から外に出されており、
ネジ止めにより軸状受電端子４０の外面上に接続されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ローラ本体の周面
方向に沿って抵抗ヒートシートが形成された加熱ローラ
及び当該加熱ローラを有したトナー定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等の電子写真システム
におけるトナー定着装置は、加熱ローラと加圧ローラと
の間にトナー画像が転写された記録紙を通過させ、加熱
と同時に加圧してトナー画像を記録紙に熱定着させる基
本構成となっている。加熱ローラとしては、金属素管で
あるローラ本体の内部にハロゲンランプ等の発光加熱管
が設けられた構造のものが一般的であったが、近年の電
子写真システムの高速化及び低消費電力化の要請によ
り、ローラ本体の周面方向に沿って抵抗ヒートシートが
形成された構造のものが使用されることが多くなってい
る。この種の加熱ローラの一例として特開平10-186918
号公報( 第１の従来例とする）、特開平10-186918 号公
報( 第２の従来例とする）に開示されているものがあ
る。

【０００３】図５は第１の従来例による加熱ローラの部
分断面図である。ローラ本体１００は軸受１４０により
軸支されている。ローラ本体１００の内周面には絶縁層
１０１、抵抗発熱層１０２が順に形成されている一方、
外周面には離型層１０３が形成されている。ローラ本体
１００の両側には受電部材１１０が装着されている。受
電部材１１０は導電性接着材により抵抗発熱層１０２と
接着固定されるとともに電気接続されている。受電部材
１１０の平坦頂面にはバネ１２０により押圧された給電
部材１３０が面接触している。即ち、抵抗発熱層１０２
への給電は、給電部材１２０、受電部材１１０を順次的
に介して行われるようになっている。

【０００４】図６は第２の従来例による加熱ローラの部
分断面図である。ローラ本体２００は軸受２６０により
軸支されている。ローラ本体２００の内周面には絶縁層
２０１、抵抗発熱層２０２が順に形成されており、抵抗
発熱層２０２の両端部に電極層２０３が形成されてい
る。一方、ローラ本体２００の外周面には離型層２０４
が形成されている。

【０００５】ローラ本体２００の両端部にはキャップ状
電極２１０が装着されている。キャップ状電極２１０の
中央部に形成された穴にはリング状電極２２０が電極片
２３０とともに装着されている。電極板２３の端部は電
極片２３０に付勢接触している。リング状電極２２０の
中央部には棒状電極２４０が装着されている。棒状電極
２４０の端部は電極ホルダ２５０で支持されている。即
ち、抵抗発熱層２０２への給電は、棒状電極２４０、リ
ング状電極２２０、電極片２３０、電極層２０３を順次
的に介して行われるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例による場合、受電部材１１０と抵抗発熱層１０２
との間が導電性接着材により機械的及び電気的に接続さ
れた構成となっていることから、接着ムラ等があると、
機械的強度が著しく低下するだけでなく、部分的に導電
不良となり、電流の一部集中により局部発熱が生じて加
熱ローラが焼損するおそれがある。

【０００７】そのため、受電部材１１０と抵抗発熱層１
０２との間の接着が確実に行われているか否かを厳重に
検査することが必要不可欠となるものの、受電部材１１
０がローラ本体１００内の奥まった位置にあることか
ら、検査工程が非常に煩雑になり、加熱ローラ、ひいて
はトナー定着装置の低コスト化を図る上で大きな障害と
なっている。

【０００８】一方、第２の従来例による場合、電極片２
３０の弾性力を利用して、電極片２３０と電極層２０３
との間を電気接続するようになっているので、耐久性に
劣り、信頼性が低いという本質的な欠点がある。しかも
電極片２３０がローラ内に位置している以上、これを検
査することが困難であり、結果として、組立作業を慎重
に行わざるを得ない。そのため、組立工程が煩雑とな
り、この点で加熱ローラ、ひいてはトナー定着装置の低
コスト化を図る上で大きな障害となっている。

【０００９】本発明は上記した背景の下で創作されたも
のであり、その目的とするところは、組立工程及び検査
工程を簡単にして低コスト化を図ることができる加熱ロ
ーラ及びこれを用いたトナー定着装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解消するための手段】本発明に係る加熱ローラ
は、ローラ本体の周面方向に沿って抵抗ヒートシートが
形成された加熱ローラであって、ローラ本体の両端部に
各々配設され且つ外面中央にローラ用の軸心部が各々形
成された一対の軸状受電端子を備えており、一対の軸状
受電端子を通じて抵抗ヒートシートに電力供給を行うた
めに、抵抗ヒートシートの各電極部がローラ本体から外
に出されており、一対の軸状受電端子の外面上にネジ止
め又は各種溶接により各々接続された構成となっている
ことを特徴としている。また、前記ローラ本体の両端部
に各々装着されるリング状部材であり且つ前記抵抗ヒー
トシートの各電極部が通される穴又は切り欠きが軸芯方
向に各々形成された一対の絶縁スペーサを備え、前記一
対の軸状受電端子を当該一対の絶縁スペーサに内側に各
々装着するような構成にしても良い。

【００１１】このような構成による場合、ローラ本体か
ら外に出された抵抗ヒートシートの電極部と軸状受電端
子との間の接続部分が組み立て後に露出状態となる。抵
抗ヒートシートへの電力供給は軸状受電端子を介して行
われる。

【００１２】本発明のトナー定着装置は、記録紙に転写
されたトナー画像を当該記録紙に熱定着させる装置であ
って、熱定着に必要な熱を発生する前記加熱ローラと、
加熱ローラの両側に配設されたフレームに取り付けられ
ており且つ前記一対の軸状受電端子の軸心部を各々軸支
する一対の軸受と、前記加熱ローラに供給すべき電力を
前記軸心部に各々給電する一対の給電機構とを具備した
ことを特徴としている。給電機構としては、前記加熱ロ
ーラ用電源に電気接続された給電体と、給電体を前記軸
状受電端子の軸心部の端面に付勢接触させる押圧バネ
と、前記給電体を前記押圧バネとともに前記フレームに
支持する給電体ホルダとを備えた構成のものを用いると
良い。

【００１３】このような構成による場合、加熱ローラ用
電源にて生成された電力は、給電機構の一部及び軸状受
電端子を順次的に介して加熱ローラの抵抗ヒートシート
に供給される。軸状受電端子は、加熱ローラへの電力供
給経路となるだけでなく、ローラ本体の軸心としての機
能も併せ持つことになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１はトナー定着装置の部分断面
図、図２は同装置の加熱ローラの分解斜視図、図３は加
熱ローラの別の実施形態を説明するための加熱ローラの
部分断面図、図４は同加熱ローラの分解斜視図である。

【００１５】ここに掲げるトナー定着装置は、複写機、
プリンタ等の電子写真システムに備えられるもので、図
１に示すように加熱ローラ１と加圧ローラ２との間にト
ナー画像が転写された記録紙Ｐを通過させ、加熱と同時
に加圧してトナー画像を記録紙に熱定着させる基本構成
となっている。加熱ローラ１の両端部付近の構造は同一
であることから、図１においては加熱ローラ１の一端部
付近のみが図示されている。

【００１６】まず、同装置で使用されている加熱ローラ
１の構成について説明する。加熱ローラ１は、アルミ管
又は鉄管等の金属素管１０（ローラ本体に相当する）の
周面に沿って抵抗ヒートシート２０が形成されるととも
に、金属素管１０の両端部にはリング状部材である一対
の絶縁スペーサ３０、３０を介して一対の軸状受電端子
４０、４０が配設された基本構造となっている。

【００１７】加熱ローラ１において最も特徴的であるの
は、軸状受電端子４０がローラ用の軸芯としての機能
と、抵抗ヒートシート２０への電力供給経路としての機
能とを併せ持つという点である。即ち、軸状受電端子４
０の外面中央にはローラ用の軸心部４１が形成されてい
る一方、軸状受電端子４０、４０を通じて抵抗ヒートシ
ート２０に電力供給を行うために、抵抗ヒートシート２
０の電極部２１、２１が金属素管１０の両端から外に出
されており、ネジ止め（ネジ５０を用いる）により軸状
受電端子４０、４０の外面上に各々接続されている。

【００１８】抵抗ヒートシート２０は、図２に示すよう
にポリイミド等の樹脂フィルムである絶縁層２２上に金
属箔パターンである金属シート２３が形成された構造と
なっており、金属素管１０の内周面に貼り付けられてい
る。

【００１９】絶縁層２２の長手方向の両端には長さｍの
短片２２１、２２１が各々形成されている。短片２２１
を除いた絶縁層２２の長さＭは金属素管１０の全長と同
じあるいはそれに近い値に設定されている。

【００２０】金属シート２３は、アルミニウム、ニッケ
ル、ステンレス、銅又は鉄（亜鉛メッキした鉄を含む）
等を絶縁層２２上に蒸着や箔の貼り付け等により形成し
た後、エッチング、リソグラフィ等により図中示すよう
な形状のパターンに形成されたものである。金属シート
２３の長手方向の両側には、短冊状電極２３１、２３１
が各々設けられており、その一部が絶縁層２２の短片２
２１上に位置している。

【００２１】即ち、抵抗ヒートシート２０の電極部２１
は、絶縁層２２の短片２２１上に形成された金属シート
２３の短冊状電極２３１の一部であり、その中央部には
ネジ５０を通すための穴２１１が形成されている。

【００２２】絶縁スペーサ３０は、金属素管１０内に挿
入される円筒部３１と、円筒部３１の外縁部に形成され
たフランジ部３２から構成された樹脂製の成型品であ
り、円筒部３１及びフランジ部３２には、抵抗ヒートシ
ート２０の電極部２１、２１が通されるスリット３３、
３３（穴に相当する）が軸芯方向に各々形成されてい
る。このような絶縁スペーサ３０、３０が金属素管１０
の両端側に装着されている。

【００２３】軸状受電端子４０は、図１に示すように有
底略円筒状に形成された銅等の成型品であり、絶縁スペ
ーサ３０内に装着されている。軸状受電端子４０の頭部
はローラ用の軸心部４１となっており、その周りにはネ
ジ５０のネジ穴４２、４２が各々形成されている。

【００２４】以上のように構成された加熱ローラ１の組
み立て方法について図２を参照してして説明する。ま
ず、抵抗ヒートシート２０を金属シート２２を内側にし
てロール状に曲げ、金属素管１０内に挿入する。この
際、抵抗ヒートシート２０の電極部２１を金属素管１０
の外に引き出しておく。そして抵抗ヒートシート２０を
接着材等を用いて金属素管１０内に取り付ける。

【００２５】次に、金属素管１０の両側に絶縁スペーサ
３０、３０を挿入する。この際、抵抗ヒートシート２０
の電極部２１を絶縁スペーサ３０のスリット３３を通し
て外に取り出すようにしておく。そして絶縁スペーサ３
０、３０を接着材等を用いて金属素管１０の両側に取り
付ける。その後、絶縁スペーサ３０、３０の内側に軸状
受電端子４０、４０を挿入し、圧入や接着材等を用いて
各々取り付ける。また、切り欠き等を形成して回転止め
や抜け止め構造とするのも良い。

【００２６】最後に、絶縁スペーサ３０のスリット３３
から外に取り出された抵抗ヒートシート２０の電極部２
１の全てについてネジ５０を用いて軸状受電端子４０の
外面にネジ止めする。これで加熱ローラ１の組み立ては
完了する。

【００２７】このように加熱ローラ１の組立工程は非常
に簡単である。しかも抵抗ヒートシート２０の電極部２
１と軸状受電端子４０との間の機械的及び電気的接続は
確実に行われ、高い信頼性が得られる。機械的強度が低
下したり、導電不良による局部発熱が生じるおそれもな
い。また、組み立て後に、金属素管１０から外に引き出
された抵抗ヒートシート２０の電極部２１と軸状受電端
子４０との接続部分が露出されることから、接続状態を
目視により確認することかでき、検査工程を簡単にする
ことが可能である。要するに、組立工程と検査工程との
双方が簡単であることから、大量生産に適し、生産の歩
留りが向上して、低コスト化を図ることができる。

【００２８】次に、トナー定着装置の加熱ローラ１の周
辺の詳しい構造について図１を参照して説明する。同装
置は、熱定着に必要な熱を発生する加熱ローラ１と、加
熱ローラ１等の両側に配設されたフレーム３に取り付け
られており且つ加熱ローラ１の軸心部４１、４１を各々
軸支する一対の軸受４、４と、加熱ローラ１に供給すべ
き電力を軸心部４１、４１に各々給電する給電機構５、
５とを備えている。

【００２９】給電機構５は、図外の加熱ローラ用電源に
給電線を介して電気接続された給電体５１と、給電体５
１を軸状受電端子４０の軸心部４１の端面に付勢接触さ
せる押圧バネ５２と、有底略円筒状に形成された樹脂製
の成型品であって給電体５１を押圧バネ５２とともにフ
レーム３に支持する絶縁性の給電体ホルダ５３とを備え
た構成となっている。

【００３０】即ち、加熱ローラ１は、フレーム３に取り
付けられた軸受４、４により軸支されており、図外のモ
ータにテンションベルトを介して機械的に連結されて回
転するようになっている。この点は加圧ローラ２につい
ても同様である。また、加熱ローラ１の抵抗ヒートシー
ト２０への電力供給は、給電体５１、５１、軸状受電端
子４０、４０、電極部２１、２１を順次的に介して行わ
れる。

【００３１】この際、給電体５１が加熱ローラ１の軸芯
部４１、４１の側面ではなく、軸線上の端面に接触して
いることから、両接触面の磨耗は非常に小さい。

【００３２】図外のモータの駆動力により加熱ローラ１
及び加圧ローラ２が回転し、両ローラの間を記録紙Ｐが
通過すると、テンションベルト等の引っ張り力により加
圧されつつ加熱ローラ１の発熱により熱定着されるよう
になっている。

【００３３】以上のように構成されたトナー定着装置に
おいては、加熱ローラ１の低コスト化に伴って装置全体
の低コスト化を図ることができる。特に、加熱ローラ１
の軸状受電端子４０が抵抗ヒートシート２０への電力供
給経路だけでなく、ローラ本体１０の軸心としての機能
も併せ持っていることから、加熱ローラ１の周辺の構造
が簡単になり、この点でも低コスト化を図ることが可能
になる。また、加熱ローラ１の信頼性が高いことから、
トナー定着装置、ひいては電子写真システムの信頼性の
向上を図る上でも大きなメリットがある。

【００３４】ここでは、抵抗ヒートシート２０が金属素
管１０の内周面に形成された内挿入タイプの加熱ローラ
１を用いたが、図３及び図４に示すような外装タイプの
加熱ローラ１’を用いてもかまわない。

【００３５】加熱ローラ１’は、抵抗ヒートシート２０
を金属シート１２を外側にしてロール状に曲げ、金属素
管１０の外面に貼り付けられた構造となっている。抵抗
ヒートシート２０の電極部２１は絶縁スペーサ３０' の
フランジ部３２’の外縁に形成された切り欠き３３’に
通されている。ただ、金属素管１０の外周面に予めポリ
イミドフィルム等を巻き付け、あるいはコーティングに
より絶縁処理を施している場合には、抵抗ヒートシート
２０を金属シート１２を内側にしてロール状に曲げ、金
属素管１０の外面に貼り付けるようにしてもかまわな
い。

【００３６】なお、本発明の加熱ローラはトナー定着装
置だけに止まらず、オフセット印刷装置等にも適用可能
である。抵抗ヒートシートについては、ローラ本体の周
面方向に沿って形成されており、電力が供給されると自
己発熱する限り、その種類（例えば、抵抗体印刷等で形
成されたもの）、形状、配置位置等は問われない。軸状
受電端子については、ローラ用の軸芯としての機能と、
抵抗ヒートシートへの電力供給経路としての機能とを併
せ持つ限り、どのような構造であってもかまわない。ロ
ーラ本体が絶縁性のものであれば、絶縁スペーサが不要
となるので、軸状受電端子をローラ本体の両端部に直接
に配設するようにしても良い。

【００３７】ローラ本体から外に出された抵抗ヒートシ
ートの電極部の数等については電流の大きさに応じて適
宜選定すれば良い。軸状受電端子の外面上に接続する方
法については、ネジ止め（タップネジも含む）だけでな
く、ろう付け、抵抗溶接等の各種溶接により行うように
しても良い。

【００３８】本発明のトナー定着装置については、上記
した加熱ローラを備える限り、どのような種類のもので
あってもかまわない。給電機構については、加熱ローラ
に供給すべき電力を加熱ローラの軸心部に給電する構成
である限りどのようなものでも良く、例えば、給電体を
軸芯部に周面に付勢接触させたり、軸心部を軸支する軸
受を給電体として利用する形態をとってもかまわない。
軸受については加熱ローラの両側に配置されたフレーム
の一部を利用した構成にしても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上、本発明の請求項１、２に係る加熱
ローラによる場合、抵抗ヒートシートの軸心方向の両側
に各々形成された電極部がローラ本体から外に引き出さ
れ、ネジ止め又は各種溶接により一対の軸状受電端子の
外面上に各々接続された構成となっていることから、機
械的及び電気的な接続が確実に行われ、機械的強度が低
下したり、導電不良による局部発熱が生じるおそれがな
い。このように機械的及び電気的な接続の信頼性が本来
的に高いことから、組立工程を簡単にすることが可能に
なる。また、ローラ本体から外に引き出された抵抗ヒー
トシートの電極部と軸状受電端子との接続部分が露出さ
れる以上、接続状態を目視により確認することかでき、
検査工程を簡単にすることも可能である。要するに、組
立工程と検査工程との双方が簡単になり、生産の歩留り
が向上することから、低コスト化を図ることができる。

【００４０】本発明の請求項３、４に係るトナー定着装
置による場合、請求項１又は２の加熱ローラを備えた構
成となっているので、加熱ローラの低コスト化に伴って
装置全体の低コスト化を図ることができる。特に、軸状
受電端子が加熱ローラへの電力供給経路だけでなく、ロ
ーラ本体の軸心としての機能も併せ持っていることか
ら、加熱ローラの周辺の構造も簡単になり、この点でも
低コスト化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明するためる図であっ
て、トナー定着装置の部分断面図である。

【図２】同装置の加熱ローラの分解斜視図である。

【図３】加熱ローラの別の実施形態を説明するための加
熱ローラの部分断面図である

【図４】同加熱ローラの分解斜視図である。

【図５】第１の従来例による加熱ローラの部分断面図で
ある。

【図６】第２の従来例による加熱ローラの部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ １０ 金属素管（ローラ本体に相当する） ２０ 抵抗ヒートシート ３０ 絶縁スペーサ ４０ 軸状受電端子 ４１ 軸芯部 ３ フレーム ４ 軸受 ５ 給電機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 徹 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA23 AA31 BB19 BB22 BB36 3K058 AA98 BA18 DA04 DA14 GA06 3K092 PP18 QA02 QA05 QB25 QB31 QC37 QC59 RA06 RD02 RD07 RD08 RF02 TT36 VV03 VV40

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ本体の周面方向に沿って抵抗ヒー
   トシートが形成された加熱ローラにおいて、ローラ本体
   の両端部に各々配設され且つ外面中央にローラ用の軸心
   部が各々形成された一対の軸状受電端子を備えており、
   一対の軸状受電端子を通じて抵抗ヒートシートに電力供
   給を行うために、抵抗ヒートシートの各電極部がローラ
   本体から外に出されており、一対の軸状受電端子の外面
   上にネジ止め又は各種溶接により各々接続された構成と
   なっていることを特徴とする加熱ローラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加熱ローラにおいて、前
   記ローラ本体の両端部に各々装着されるリング状部材で
   あり且つ前記抵抗ヒートシートの各電極部が通される穴
   又は切り欠きが軸芯方向に各々形成された一対の絶縁ス
   ペーサを備えており、前記一対の軸状受電端子が当該一
   対の絶縁スペーサに内側に各々装着された構成となって
   いることを特徴とする加熱ローラ。
3. 【請求項３】 記録紙に転写されたトナー画像を当該記
   録紙に熱定着させるトナー定着装置において、熱定着に
   必要な熱を発生する請求項１又は２の加熱ローラと、加
   熱ローラの両側に配設されたフレームに取り付けられて
   おり且つ前記一対の軸状受電端子の軸心部を各々軸支す
   る一対の軸受と、前記加熱ローラに供給すべき電力を前
   記軸心部に各々給電する一対の給電機構とを具備したこ
   とを特徴とするトナー定着装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のトナー定着装置におい
   て、前記給電機構は、前記加熱ローラ用電源に電気接続
   された給電体と、給電体を前記軸状受電端子の軸心部の
   端面に付勢接触させる押圧バネと、前記給電体を前記押
   圧バネとともに前記フレームに支持する給電体ホルダと
   を備えた構成となっていることを特徴とするトナー定着
   装置。