JP2004239958A

JP2004239958A - 定着装置の加熱ローラ

Info

Publication number: JP2004239958A
Application number: JP2003026042A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okabayashi; 英二岡林
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】発熱むらの生じることがない抵抗発熱体を使用した、組み立て容易な定着装置の加熱ローラを提供する。
【解決手段】内側絶縁フイルム１２の上に金属（ＳＵＳ）箔をエッチング処理して抵抗発熱体１３を形成し、アルミニウム合金の内側筒体１１の外表面に巻き付け、外表面に外側絶縁フイルム１４を形成して構成した内側筒体組立体１８を構成し、その外側にアルミニウム合金の外側筒体１５を被せ、内側筒体１１に高圧液体を注入して内側筒体及び外側筒体を半径方向に拡管して、抵抗発熱体１３と内側筒体１１及び外側筒体１５とを強固に固定する。ホルダー２１ａと２１ｂとは加熱ローラ１０の端部付近を半径方向の上下から挟み込み、固定部材２１ｃで固定する。抵抗発熱体１３の給電端子２２ａは取付部材２３ａを介してホルダー２１ａに取付けられ、給電用スリップ環２４ａを介して給電される。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置では、感光体を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像して画像のトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し或いは中間転写体に転写した上でさらに記録媒体に転写し、転写されたトナー像を定着装置により加熱定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
定着装置には、各種の方式の定着装置があるが、一般的には定着ローラ方式の定着装置が広く使用されている。定着ローラ方式の定着装置は、内部に熱源を備えた加熱ローラと加圧ローラとを対向して接触配置し、加熱ローラと加圧ローラとの間の定着ニップ部にトナー像の転写された記録媒体を通過させてトナー像を加熱加圧して定着処理する構成を備えている。
【０００４】
定着ローラ方式の定着装置では、加熱ローラの熱源としてハロゲンランプヒータ等の発熱ヒータを加熱ローラの内部に配置するものが広く使用されてきた。しかし、ハロゲンランプヒータを使用するものでは、通電開始から加熱ローラの表面温度が所定の定着温度に達するまでの温度上昇速度が遅く、予熱時間が長くかかるので、画像形成装置の電源スイッチの投入から使用可能になるまで待たされるという欠点が指摘されてきた。
【０００５】
この対策として、加熱ローラの熱源としてシート状の発熱体を加熱ローラの内部に配置するものが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。これは、加熱ローラの芯金の外面或いは内面に直接絶縁層と抵抗発熱体層を形成するものであり、電気・熱変換効率が高く、抵抗発熱体への通電開始後、迅速に加熱ローラの表面温度を所定の定着温度にまで上昇させることができ、定着装置の予熱時間を短縮することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０９−１２０２２３号公報。
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−１８６９２２号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した加熱ローラの芯金の外面或いは内面に直接絶縁層と抵抗発熱体層を形成するものは、加熱ローラの芯金の外面或いは内面に薄くて均一な絶縁層と抵抗発熱体層とを形成する必要があるが、特に均一な抵抗値の抵抗発熱体層を形成することは困難で、発熱むらが生じるという不都合があった。
【０００９】
そこで、予め均一な厚みのステンレススチール（ＳＵＳ）の箔を抵抗発熱体として使用することで、均一な抵抗値の抵抗発熱体層を形成するという課題は解決されるが、加熱ローラへの密着性を高める手法として、芯金を２本のパイプを重ねた２重構造とし、２本のパイプの間に絶縁層を介在させて抵抗発熱体層を挟む構造を検討したが、この構造の場合は、抵抗発熱体層と芯金とが接着等の手段により固定されていないため、抵抗発熱体層に給電するための端子部を保持したホルダーを芯金端部に装着するとき、絶縁層や抵抗発熱体層がめくれてしまう場合があることが明らかになった。
【００１０】
この他、加熱ローラの芯金を２本のパイプを重ねた２重構造とした場合は、２本のパイプ相互の結合力が弱いため、加熱ローラを加圧ローラ圧接して回転させると、内側のパイプと外側のパイプとが互いにずれてしまうという不都合が発生することも明らかになった。この発明は、上記課題を解決することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、抵抗発熱体を絶縁被膜を介在させて内側筒体と外側筒体との間に挟持させた定着装置の加熱ローラであって、前記抵抗発熱体は金属箔から構成され、該金属箔から延長された接続端子が前記内側筒体の軸方向端部の外周面に露出するように配置され、前記外側筒体の軸方向端部には、前記接続端子に接触する給電端子が設けられた保持部材が前記外側筒体の外周面に取り付けられることを特徴とする定着装置の加熱ローラである。
【００１２】
そして、前記保持部材は、前記外側筒体の外径に一致する内径を有する筒状体を、その軸方向中心軸を含む平面で２分割された２個の部材から構成される。
【００１３】
また、前記２分割された保持部材は、それぞれが前記外側筒体の外周面に当接して取り付けられ、一方の部材から前記内側筒体及び外側筒体、並びに他方の保持部材を径方向に貫通する固定部材により、内側筒体及び外側筒体と共に一体に固定されている。
【００１４】
また、前記保持部材は、その２個の部材の合せ目と前記内側筒体に捲回された前記抵抗発熱体の合せ目とが一致しない位置に固定するとよい。
【００１５】
また、前記保持部材は、その２個の部材の合せ目と前記接続端子に接触する給電端子とが一致しない位置に固定するとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態の定着装置の加熱ローラ１０の構成を説明する軸方向に沿った部分断面図、図２はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１７】
加熱ローラ１０は、内側筒体１１の上に内側絶縁フイルム１２が形成され、その上に抵抗発熱体１３が配置される。さらにその上に、外側絶縁フイルム１４が形成され、その外側に離型層１６が形成された外側筒体１５が被せられた多層積層体構造を備えている。
【００１８】
加熱ローラ１０の製作行程を説明する。まず、抵抗発熱体１３の素材である厚さ２０〜４０μｍのステンレススチール（ＳＵＳ）箔の片面に、ポリイミド（ＰＩ）合成樹脂を均一に塗布して焼成し、厚さ２０〜４０μｍの内側絶縁フイルム１２の上にステンレススチール（ＳＵＳ）箔が貼着された積層体を形成する。
【００１９】
次に、この積層体のステンレススチール（ＳＵＳ）箔をエッチング処理して例えば図３に示すようなヒートパターンを形成し、内側絶縁フイルム１２の上に抵抗発熱体１３を形成する。
【００２０】
アルミニウム合金の円筒体からなる内側筒体１１の外表面に前記した内側絶縁フイルム１２が接触するように、内側絶縁フイルム１２と抵抗発熱体１３との積層体を巻き付け、さらにその外表面にポリイミド（ＰＩ）合成樹脂を均一に塗布して外側絶縁フイルム１４を形成し、内側筒体組立体１８が完成する。
【００２１】
外側筒体１５はアルミニウム合金からなり、外側に離型層１６が形成されている。その内径は、前記した内側筒体１１の外表面に内側絶縁フイルム１２と抵抗発熱体１３、及び外側絶縁フイルム１４が形成された内側筒体組立体１８の外径よりも若干大きな内径を有する。
【００２２】
内側筒体組立体１８に外側筒体１５を被せ、図示しない金型にセットして内側筒体１１に高圧液体を注入して内側筒体組立体１８及び外側筒体１５を半径方向に拡管することにより、抵抗発熱体１３と内側筒体１１及び外側筒体１５とを強固に固定して、加熱ローラ１０が完成する。
【００２３】
以上説明したように、加熱ローラ１０は、内側筒体組立体１８と外側筒体１５とを半径方向に拡管することにより製作するため、図１に示すように、内側筒体１１の軸方向長さが最も長く、順次、絶縁フイルム１２、抵抗発熱体１３、外側絶縁フイルム１４、外側筒体１５の順に短く形成され、それぞれの端部が内側にずれている。
【００２４】
図３は、抵抗発熱体１３の正面図で、先に説明したとおり、抵抗発熱体１３の素材である厚さ２０〜４０μｍのステンレススチール（ＳＵＳ）箔の片面にポリイミド（ＰＩ）合成樹脂を均一に塗布して焼成し、ステンレススチール（ＳＵＳ）箔をエッチング処理して構成したものである。
【００２５】
厚さ２０〜４０μｍのポリイミド（ＰＩ）合成樹脂の内側絶縁フイルム１２の上に、折返し線からなるヒートパターンからなる抵抗発熱体１３が形成されており、両端部に接続端子１３ａ、１３ｂが形成されている。
【００２６】
図４は、加熱ローラ１０への給電構造と保持部材を構成するホルダー部分の構成を説明する軸方向に沿った部分断面図、図５はその縦断面図である。図４及び図５において、保持部材を構成するホルダーは、外側筒体１５の外径に一致する内径を有する筒状体を、その軸方向中心軸を含む平面で２分割された２個の部材から構成される。この２個の部材をホルダー２１ａ及びホルダー２１ｂとする。ホルダー２１ａ及びホルダー２１ｂは、加熱ローラ１０の抵抗発熱体１３へ給電する給電端子２２を保持すると共に、後述するように、内側筒体組立体１８と外側筒体１５とのずれを二重に防止する機能を有する。また、２５は加熱ローラ１０を回転自在に支承する軸受で、その外側レースは図示しない定着装置のフレームに固定される。
【００２７】
ホルダー２１ａとホルダー２１ｂとは、加熱ローラ１０の端部付近を半径方向の上下又は左右から挟み込み、加熱ローラ１０を貫通する固定部材２１ｃと固定ねじ２１ｄで加熱ローラ１０に固定される。先に説明したとおり、内側筒体組立体１８と外側筒体１５とは半径方向に拡管処理されているが、さらに、内側筒体組立体１８と外側筒体１５とを貫通する固定部材２１ｃと固定ねじ２１ｄにより固定され、両者のずれを二重に防止することができる。
【００２８】
抵抗発熱体１３の接続端子１３ａに接続された給電端子２２ａは、取付部材２３ａを介してホルダー２１ａに取付けられ、給電端子２２ａは取付部材２３ａに取付けられている給電用スリップ環２４ａと電気的に接続されている。給電用スリップ環２４ａは、図示しない定着装置のフレームに固定されている給電ブラシに接触して給電される。
【００２９】
図４では、加熱ローラ１０の一方の端部（左端部）の構成のみを示しているから、給電端子２２ａ、取付部材２３ａ、及び給電用スリップ環２４ａなども１つしか示されていないが、加熱ローラ１０の他方の端部（右端部）にも、これと同様の構成が設けられており、抵抗発熱体１３の接続端子１３ｂが取付部材２３ｂに取付けられている給電端子２２ｂに接続され、さらに給電用スリップ環２４ｂと電気的に接続され、給電回路が構成されている。これらの給電用スリップ環と給電ブラシからなる給電手段や構成材料等は、慣用されている手段、材料等を使用することができる。
【００３０】
給電端子２２ａと２２ｂを２分割したホルダー２１ａ又は２１ｂのいずれか一方、又は給電端子２２ａをホルダー２１ａに、給電端子２２ｂをホルダー２１ｂに取り付け、２分割したホルダー２１ａと２１ｂとで加熱ローラを上下から挟み込み、加熱ローラ端部の抵抗発熱体の接続端子に給電端子を接続する構成であるから、抵抗発熱体の接続端子に給電端子を接続するとき、抵抗発熱体や絶縁層がめくれるおそれはない。
【００３１】
このとき、保持部材であるホルダーの２個の部材の合せ目と、内側筒体組立体１８に捲回された抵抗発熱体の合せ目とが一致しない位置に固定すると、抵抗発熱体や絶縁層のめくれを完全に抑えることができる。
【００３２】
また、保持部材であるホルダーの２個の部材の合せ目と、抵抗発熱体の接続端子に接触する給電端子とが一致しない位置に固定すると、抵抗発熱体の接続端子が剥がれたりめくれるおそれを完全に抑えることができる。
【００３３】
以上説明したこの発明の実施の形態には、以下に記載する発明も含まれる。
【００３４】
請求項１において、前記加熱ローラは、内側筒体の外表面に絶縁被膜を介在させて抵抗発熱体を捲回し、その外表面に絶縁被膜を介在させた内側筒体組立体の外側に外側筒体を嵌合させ、内側筒体に高圧液体を注入して内側筒体及び外側筒体を半径方向に拡管して構成されていること
を特徴とする定着装置の加熱ローラ。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明の定着装置の加熱ローラは、内側筒体と外側筒体との間に絶縁被膜を介して抵抗発熱体を挟み、内側筒体と外側筒体とを拡管することにより強固に固定した多層積層体構造を備えたものであるから、抵抗発熱体の抵抗値が均一となり、発熱むらが発生することがなく、また加熱ローラと加圧ローラを圧接して回転させても、内側筒体と外側筒体とがずれることがない。
【００３６】
また、抵抗発熱体に給電するための端子部を保持した保持部材を芯金端部に装着するとき、保持部材を芯金端部の半径方向の上下又は左右から挟み込むように取り付けるので絶縁層や抵抗発熱体層がめくれるおそれがないばかりでなく、組み立てが容易となる。
【００３７】
さらに、保持部材を芯金端部の半径方向の上下又は左右から挟み込むように取り付けるとき、保持部材と内側筒体及び外側筒体とを貫通する固定部材を使用して固定するから、内側筒体と外側筒体とのずれを二重に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の定着装置の加熱ローラの構成を説明する軸方向に沿った部分断面図。
【図２】図１に示す加熱ローラのＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】抵抗発熱体の正面図。
【図４】抵抗発熱体への給電構造とホルダー部分の構成を説明する軸方向に沿った部分断面図。
【図５】
図４に示す抵抗発熱体への給電構造とホルダー部分の縦断面図。
【符号の説明】
１０加熱ローラ
１１内側筒体
１２絶縁フイルム
１３抵抗発熱体
１３ａ、１３ｂ接続端子
１４外側絶縁フイルム
１５外側筒体
１６離型層
１８内側筒体組立体
２１ａ、２１ｂホルダー
２１ｃ固定部材
２１ｄ固定ねじ
２２ａ（２２ｂ）給電端子
２３ａ（２３ｂ）取付部材
２４ａ（２４ｂ）給電用スリップ環
２５軸受

Claims

抵抗発熱体を絶縁被膜を介在させて内側筒体と外側筒体との間に挟持させた定着装置の加熱ローラであって、
前記抵抗発熱体は金属箔から構成され、該金属箔から延長された接続端子が前記内側筒体の軸方向端部の外周面に露出するように配置され、
前記外側筒体の軸方向端部には、前記接続端子に接触する給電端子が設けられた保持部材が前記外側筒体の外周面に取り付けられること
を特徴とする定着装置の加熱ローラ。
前記保持部材は、前記外側筒体の外径に一致する内径を有する筒状体を、その軸方向中心軸を含む平面で２分割された２個の部材から構成されること
を特徴とする請求項１記載の定着装置の加熱ローラ。
前記２分割された保持部材は、それぞれが前記外側筒体の外周面に当接して取り付けられ、一方の部材から前記内側筒体及び外側筒体、並びに他方の保持部材を径方向に貫通する固定部材により、内側筒体及び外側筒体と共に一体に固定されていること
を特徴とする請求項２記載の定着装置の加熱ローラ。
前記保持部材は、その２個の部材の合せ目と前記内側筒体に捲回された前記抵抗発熱体の合せ目とが一致しない位置に固定されること
を特徴とする請求項２記載の定着装置の加熱ローラ。
前記保持部材は、その２個の部材の合せ目と前記接続端子に接触する給電端子とが一致しない位置に固定されること
を特徴とする請求項２記載の定着装置の加熱ローラ。