JP2004246138A - 定着ローラ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の発熱体のそれぞれに独立して給電し、加熱ローラの発熱領域を任意に切り換えできる定着ローラと、その製造方法を提供する。
【解決手段】定着ローラ１０は内側筒体１１の上に内側絶縁フイルム１２が形成され、その上に発熱体１３及び１４が配置され、その上に外側絶縁フイルム１５が形成されて構成された内側筒体組立体１８の外側に、円筒状の外側筒体１６を被せて構成される。内側筒体１１の延長部に延びた発熱体１３及び１４のリード線１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂに接触して給電リング２１、２３、２５を取付ける。給電リング２１の内面には発熱体１４のリード線１４ａと交差する位置に絶縁被膜を備える。内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せ、内側筒体組立体１８及び外側筒体１６を半径方向に拡管して発熱体と給電リングを内側筒体と外側筒体とに密着させて固定する。
【選択図】 図１
【解決手段】定着ローラ１０は内側筒体１１の上に内側絶縁フイルム１２が形成され、その上に発熱体１３及び１４が配置され、その上に外側絶縁フイルム１５が形成されて構成された内側筒体組立体１８の外側に、円筒状の外側筒体１６を被せて構成される。内側筒体１１の延長部に延びた発熱体１３及び１４のリード線１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂに接触して給電リング２１、２３、２５を取付ける。給電リング２１の内面には発熱体１４のリード線１４ａと交差する位置に絶縁被膜を備える。内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せ、内側筒体組立体１８及び外側筒体１６を半径方向に拡管して発熱体と給電リングを内側筒体と外側筒体とに密着させて固定する。
【選択図】 図１
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使用する定着ローラ及びその製造方法に関する。
【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発熱体層を形成するものであり、電気・熱変換効率が高く、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２０００−１０４２９号公報。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−１４７９３８号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の発熱体を設けた加熱ローラでは、発熱体が１つであったため、給電手段として加熱ローラの両端にそれぞれ給電リングを設けるだけで済んでいたが、加熱ローラの発熱領域を切り換え可能にするため、２個の発熱体を設けようとすると、少なくとも加熱ローラのいずれかの端に２個の給電リングを設ける必要が生じるほか、２個の発熱体のうちの１つの発熱体と２個の給電リングのうちの１つとを接続するとき、他の発熱体と給電リングとを、上記接続された発熱体と給電リングから電気的に絶縁する必要が生じる。
【０００９】
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、１方の発熱体に対しては導電性を備え、他方の発熱体に対しては電気的に絶縁された給電リングを備えた定着ローラ、及びその定着ローラの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、筒体と、前記筒体の発熱領域に密着配置された複数の発熱体と、前記筒体端部において前記複数の発熱体のそれぞれから延長されたリード線と電気的に接触する前記複数の発熱体に対応する複数の給電リングとを備え、前記複数の給電リングのそれぞれは、対応する発熱体から延長されたリード線以外の発熱体から延長されたリード線と交差する位置において絶縁被膜で絶縁されていることを特徴とする定着ローラである。
【００１１】
請求項２の発明は、筒体と、前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングとを備え、前記第１の給電リングは、少なくとも前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と交差する位置に絶縁被膜を備えることを特徴とする定着ローラである。
【００１２】
請求項３の発明は、筒体と、前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングと、前記第１及び第２の発熱体を前記円筒状の筒体に封止する絶縁被膜とを備え、前記絶縁被膜は、少なくとも前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と前記第１の給電リングとの間、及び前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と前記第２の給電リングとの間で絶縁被膜が切り欠かれていることを特徴とする定着ローラである。
【００１３】
そして、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラでは、前記発熱体は、前記筒体と前記発熱体の上に配置された前記筒体とは異なる筒体との間に挟持され、前記２つの筒体を拡管することにより筒体に密着固定される。
【００１４】
請求項５の発明は、絶縁被膜で被覆された第１及び第２の発熱体を内側筒体とこれよりも軸方向長さが短い外側筒体との間に配置する第１工程と、前記第１及び第２の発熱体から延長され、少なくとも前記絶縁被膜が部分的に切り欠かれて内側筒体の表面に露出した正極側リード線、及び負極側リード線の上に給電リングを配置する第２工程と、前記第１及び第２工程を経て積層され、給電リングが配置された内側筒体と外側筒体とを拡管する第３工程とを有することを特徴とする定着ローラの製造方法である。
【００１５】
【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定着ローラ１０の構成を説明する概念図、図２は定着ローラ１０の断面図である。
【００１６】
定着ローラ１０は、円筒状の内側筒体１１の上の全面に内側絶縁フイルム１２が形成され、その上に発熱体１３及び１４が配置され、その上に、外側絶縁フイルム１５（図１ではハッチングで示した）が形成されて構成された内側筒体組立体１８に対し、その外側に円筒状の外側筒体１６が被せられた多層積層体構造を備えている。なお、図１及び図２では図示を省略したが、外側筒体１６の外周面には離型層が形成されている。
【００１７】
また、２１、２３、２５は発熱体１３及び１４に給電する給電リング、２２、２４、２６は給電リング２１、２３、２５に接触する給電ブラシである。給電構造については後で詳細に説明する。
【００１８】
定着ローラ１０の製作工程を説明する。まず、発熱体１３及び１４の素材である厚さ２０〜３２μｍのステンレススチール（ＳＵＳ）箔の片面にポリイミド（ＰＩ）樹脂を均一に塗布して焼成し、厚さ２５〜５０μｍのポリイミド（ＰＩ）樹脂からなる内側絶縁フイルム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構成する。
【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ヒートパターンを形成し、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４を形成する。なお発熱体１３及び発熱体１４の配置される位置は、定着ローラ１０のどの部分を加熱するかにより決定される設計事項であるから、図１に示す位置に限定されるものではない。なお、発熱体１３及び発熱体１４はステンレススチール（ＳＵＳ）の電気抵抗を利用して発熱する抵抗発熱体である。
【００２０】
アルミニウム合金の円筒体からなる内側筒体１１の外表面の全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と発熱体１３及び発熱体１４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１５を形成し、内側筒体組立体１８が完成する。
【００２１】
なお、上記した製作工程は一例であり、内側筒体１１の外表面の全面に内側絶縁フイルム１２を形成し、その上にステンレススチール（ＳＵＳ）箔からなる発熱体１３及び１４を貼り付けて、その上に外側絶縁フイルム１５を形成する等の手法によることもできる。
【００２２】
外側筒体１６はアルミニウム合金からなる。その内径は、前記した内側筒体１１の外表面の全面に形成された内側絶縁フイルム１２、発熱体１３及１４、外側絶縁フイルム１５が積層されて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。
【００２３】
内側筒体組立体１８に外側筒体１６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１６を半径方向に拡管することにより、発熱体１３及び１４と内側筒体１１及び外側筒体１６とを強固に密着させて固定して、定着ローラ１０が完成する。
【００２４】
この固定方法によれば、従来の構成のものよりも強固に発熱体１３及び１４を内側筒体組立体１８及び外側筒体１６とに密着させることができ、また、ウォームアップ直後においても発熱体のパターン形状による発熱むらなどが発生することがなく、熱効率もよい。
【００２５】
次に、図１、図３及び図４を参照して定着ローラへの給電構造を説明する。図３は図１に示した定着ローラ１０の左部分を拡大した給電構造を説明する図であり、図４は給電リング２１の構成を説明する断面図である。
【００２６】
まず、内側筒体１１の一方の端部の延長部には、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４のリード線１３ａ及び１４ａが延びており、内側筒体１１の他方の端部の延長部には、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４のリード線１３ｂ及び１４ｂが延びている。
【００２７】
また、リード線１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂに接触して給電する給電リング２１、２３、２５は導電性の材料で構成されている。
【００２８】
図４の（ａ）は、給電リング２１の構成を説明する断面図で、給電リング２１は、内面に絶縁被膜２１ａが形成されているが、その一部には絶縁被膜が形成されていない部分２１ｂがある。また、給電リング２３及び２５は、内面に絶縁被膜は形成されていない。給電リング２１と絶縁被膜２１ａとは接着剤等により接着固定することができる。
【００２９】
図４の（ｂ）は、給電リング２１を定着ローラ１０に取り付けたときの状態を示す断面図で、給電リング２１はリード線１３ａの上から内側筒体１１に固定される。このとき、給電リング２１の絶縁被膜２１ａが形成されていない部分２１ｂがリード線１３ａの上にくるように配置して固定すると、給電リング２１の部分２１ｂはリード線１３ａと電気的に接続される。このとき、リード線１４ａは給電リング２１の絶縁被膜２１ａにより電気的に絶縁されているから、給電リング２１は発熱体１３の端子としてのみ機能する。
【００３０】
給電リング２３をリード線１４ａの上から内側筒体１１に固定する。給電リング２３は内面に絶縁被膜が形成されていないので、給電リング２３とリード線１４ａとは電気的に接続されるから、給電リング２３は発熱体１４の端子として機能する。
【００３１】
給電リング２５をリード線１３ｂ及びリード線１４ｂの上から内側筒体１１に固定する。給電リング２５は内面に絶縁被膜が形成されていないので、給電リング２３とリード線１３ｂ及び１４ｂとは電気的に接続されるから、給電リング２５は発熱体１３及び発熱体１４の共通端子として機能する。
【００３２】
給電リング２１、２３、２５にはそれぞれ給電ブラシ２２、２４、２６が接触し、発熱体１３及び発熱体１４への給電回路が完成する。
【００３３】
なお、給電リング２１、２３、２５は、内側筒体組立体１８及び外側筒体１６を半径方向に拡管する前に内側筒体組立体１８に装着しておくことにより、拡管と同時に固定することができる。
【００３４】
なお、給電リング２３、２５についても内面に絶縁被膜を形成し、特定のリード線、即ち給電リング２３についてはリード線１４ａに接続させたい部分だけ、給電リング２５についてはリード線１３ｂ及び１４ｂに接続させたい部分だけ絶縁被膜２５ａを削り取るなどしてもよい。図５は、給電リング２５について２本のリード線１３ｂ及び１４ｂに同時に接続させたい部分２５ｂ、２５ｃだけ絶縁被膜を削り取った構成の一例を示す断面図である。
【００３５】
図６及び図７は、定着ローラへの給電構造の他の構成例を説明する図である。図３に示す構成と共通する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点を説明する。
【００３６】
図６の（ａ）は、定着ローラ１０の左部分を拡大した図である。内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００３７】
図６の（ａ）に示す構成では、外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ外側絶縁フイルムのない部分１５ａ及び１５ｂを設けている。この場合、給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００３８】
この構成では、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体組立体１８に形成する外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで延長し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ孔を開ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００３９】
図６の（ｂ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、上記した図６の（ａ）の外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで延長せず、外側絶縁フイルム１５の端部をリード線１３ａと給電リング２１とが接触する部分の直前まで、及びリード線１４ａと給電リング２３とが接触する部分の直前まで延長したものであって、給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００４０】
この構成でも、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体組立体１８に形成する外側絶縁フイルム１５を、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３とが接触する部分の直前まで延長するだけでよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４１】
図７の（ａ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００４２】
図７の（ａ）に示す構成では、外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部にまで延長せず、内側筒体１１の端部附近に独立した絶縁フイルム３１を形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ外側絶縁フイルムのない部分３１ａ及び３１ｂを設けたものである。給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００４３】
この構成では、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体１１の端部附近に独立した絶縁フイルム３１を形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ孔を開ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４４】
図７の（ｂ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、図７の（ａ）に示す構成と同じであるが、給電リング２１は、内面にリード線１４ａと絶縁を保つ必要がある部分にだけ絶縁被膜３２を設けたものである。
【００４５】
この構成では、内側筒体１１の端部附近に絶縁フイルム（絶縁フイルム１５、又は絶縁フイルム３１）を形成する必要がなく、給電リング２１の内面にリード線１４ａと絶縁を保つ必要がある部分だけ被膜を設ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４６】
図８は、定着ローラへの給電構造のその他の例を説明する概念図で、図６及び図７に示す構成では、内側筒体組立体１８と給電リング２１、２３との間に絶縁フイルムを配置したが、図８に示す構成は、厚みのあるリング状の絶縁部材、或いは断面円弧状のセグメントからなる絶縁部材で構成したものである。図３に示す構成と共通する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点を説明する。
【００４７】
図８の（ａ）は、定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００４８】
図８の（ａ）に示す構成では、内側筒体１１の端部附近にリード線１３ａ、１４ａに対応する部分に孔４１ａ、４１ｂを設けた電気絶縁性のリング状保持部材４１を被せ、孔４１ａ、４１ｂからリード線１３ａ、１４ａを引き出し、リング状保持部材４１に保持された給電リング２１及び２３と接続させたもので、図８の（ｂ）はリング状保持部材４１の上に保持された給電リング２１（２３）とリード線１３ａ、１４ａが接続されている部分の断面図である。
【００４９】
図８の（ｃ）は、リング状保持部材４１を断面円弧状の電気絶縁性の円弧状保持部材４２で置き換えた構成の断面図である。また、図８の（ｄ）は、円弧状保持部材４２を電気絶縁性の複数個のセグメント部材４３ａで置き換えた構成の断面図である。
【００５０】
リング状保持部材４１、円弧状保持部材４２、或いは複数個のセグメント部材４３ａには、予め給電リング２１、２３を固定（特に、複数のセグメント部材４３ａは給電リング２１、２３でセグメント部材相互を固定）しておき、これを内側筒体組立体１８の端部の内側筒体１１に挿入して固定する給電リングを後付けする場合にも適した構成である。
【００５１】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、実施の形態の外側筒体を省いて表面に発熱体が配置された構成とし、これに定着ベルトを巻き掛けて定着ベルトを加熱する構成としてもよい。
【００５２】
また、内側筒体を省き、外側筒体の内面に発熱体が配置された構成としてもよい。この場合、給電リングも外側筒体の内面に設けるものとする。
【００５３】
また、上記実施の形態では、内側筒体組立体と外側筒体とを拡管して固定しているが、その他の固定手段、例えば切欠きと突起との結合、ピン結合などの固定手段によることもできる。
【００５４】
さらに、上記した実施の形態では、発熱体の材料にステンレススチール、絶縁フイルムの材料にポリイミド（ＰＩ）を使用しているが、その他の適当な材料を選択できることは言うまでもない。
【００５５】
さらに、給電リングと内側筒体との固定手段も、上記実施の形態では筒体の拡管による固定で説明したが、圧力嵌め、ネジによる固定、溶接、接着剤による固定など、各種の固定手段も利用できることは言うまでもない。
【００５６】
なお、上記した実施の形態では、２個の発熱体を設けた例で説明したが、２個以上の複数の発熱体を設ける場合も、同様の手段を採用することにより個々の発熱体に独立して給電することができる。
【００５７】
上記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。
【００５８】
（１）請求項１又は請求項２に記載の定着ローラにおいて、発熱体から延長されたリード線と給電リングとを絶縁する絶縁被膜は、予め給電リングに接着固定されていることを特徴とする定着ローラ。
【００５９】
（２）請求項１又は請求項２に記載の定着ローラにおいて、発熱体から延長されたリード線と給電リングとを絶縁する絶縁被膜は、定着ローラ側に設けられることを特徴とする定着ローラ。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明によれば、定着ローラに複数の発熱体を設けた場合、個々の発熱体に独立して給電することができるから、加熱ローラの発熱領域を任意に切り換えることができる。
【００６１】
そして、この発明によれば、それぞれの給電リングは、給電しようとする発熱体以外の発熱体から延長されたリード線と交差する位置に、絶縁被膜を備えるという簡単な構成で、個々の発熱体に独立して給電することができ、簡単な構成で製作が容易であり、製造コストを低減することができる。
【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定着ローラの構成を説明する概念図。
【図２】図１に示す定着ローラの断面図。
【図３】定着ローラへの給電構造部分を説明する図。
【図４】給電リングの構成の一例を説明する断面図。
【図５】給電リングの構成の他の例を説明する断面図。
【図６】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その１）。
【図７】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その２）。
【図８】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その３）。
【符号の説明】
１０ 定着ローラ
１１ 内側筒体
１２ 内側絶縁フイルム
１３、１４ 発熱体
１５ 外側絶縁フイルム
１６ 外側筒体
１８ 内側筒体組立体
２１、２３、２５ 給電リング
２２、２４、２６ 給電ブラシ
３１ 絶縁フイルム
３２ 絶縁被膜
４１ リング状保持部材
４２ 円弧状保持部材
４３ａ セグメント部材
【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使用する定着ローラ及びその製造方法に関する。
【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発熱体層を形成するものであり、電気・熱変換効率が高く、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２０００−１０４２９号公報。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−１４７９３８号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の発熱体を設けた加熱ローラでは、発熱体が１つであったため、給電手段として加熱ローラの両端にそれぞれ給電リングを設けるだけで済んでいたが、加熱ローラの発熱領域を切り換え可能にするため、２個の発熱体を設けようとすると、少なくとも加熱ローラのいずれかの端に２個の給電リングを設ける必要が生じるほか、２個の発熱体のうちの１つの発熱体と２個の給電リングのうちの１つとを接続するとき、他の発熱体と給電リングとを、上記接続された発熱体と給電リングから電気的に絶縁する必要が生じる。
【０００９】
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、１方の発熱体に対しては導電性を備え、他方の発熱体に対しては電気的に絶縁された給電リングを備えた定着ローラ、及びその定着ローラの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、筒体と、前記筒体の発熱領域に密着配置された複数の発熱体と、前記筒体端部において前記複数の発熱体のそれぞれから延長されたリード線と電気的に接触する前記複数の発熱体に対応する複数の給電リングとを備え、前記複数の給電リングのそれぞれは、対応する発熱体から延長されたリード線以外の発熱体から延長されたリード線と交差する位置において絶縁被膜で絶縁されていることを特徴とする定着ローラである。
【００１１】
請求項２の発明は、筒体と、前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングとを備え、前記第１の給電リングは、少なくとも前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と交差する位置に絶縁被膜を備えることを特徴とする定着ローラである。
【００１２】
請求項３の発明は、筒体と、前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングと、前記第１及び第２の発熱体を前記円筒状の筒体に封止する絶縁被膜とを備え、前記絶縁被膜は、少なくとも前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と前記第１の給電リングとの間、及び前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と前記第２の給電リングとの間で絶縁被膜が切り欠かれていることを特徴とする定着ローラである。
【００１３】
そして、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラでは、前記発熱体は、前記筒体と前記発熱体の上に配置された前記筒体とは異なる筒体との間に挟持され、前記２つの筒体を拡管することにより筒体に密着固定される。
【００１４】
請求項５の発明は、絶縁被膜で被覆された第１及び第２の発熱体を内側筒体とこれよりも軸方向長さが短い外側筒体との間に配置する第１工程と、前記第１及び第２の発熱体から延長され、少なくとも前記絶縁被膜が部分的に切り欠かれて内側筒体の表面に露出した正極側リード線、及び負極側リード線の上に給電リングを配置する第２工程と、前記第１及び第２工程を経て積層され、給電リングが配置された内側筒体と外側筒体とを拡管する第３工程とを有することを特徴とする定着ローラの製造方法である。
【００１５】
【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定着ローラ１０の構成を説明する概念図、図２は定着ローラ１０の断面図である。
【００１６】
定着ローラ１０は、円筒状の内側筒体１１の上の全面に内側絶縁フイルム１２が形成され、その上に発熱体１３及び１４が配置され、その上に、外側絶縁フイルム１５（図１ではハッチングで示した）が形成されて構成された内側筒体組立体１８に対し、その外側に円筒状の外側筒体１６が被せられた多層積層体構造を備えている。なお、図１及び図２では図示を省略したが、外側筒体１６の外周面には離型層が形成されている。
【００１７】
また、２１、２３、２５は発熱体１３及び１４に給電する給電リング、２２、２４、２６は給電リング２１、２３、２５に接触する給電ブラシである。給電構造については後で詳細に説明する。
【００１８】
定着ローラ１０の製作工程を説明する。まず、発熱体１３及び１４の素材である厚さ２０〜３２μｍのステンレススチール（ＳＵＳ）箔の片面にポリイミド（ＰＩ）樹脂を均一に塗布して焼成し、厚さ２５〜５０μｍのポリイミド（ＰＩ）樹脂からなる内側絶縁フイルム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構成する。
【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ヒートパターンを形成し、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４を形成する。なお発熱体１３及び発熱体１４の配置される位置は、定着ローラ１０のどの部分を加熱するかにより決定される設計事項であるから、図１に示す位置に限定されるものではない。なお、発熱体１３及び発熱体１４はステンレススチール（ＳＵＳ）の電気抵抗を利用して発熱する抵抗発熱体である。
【００２０】
アルミニウム合金の円筒体からなる内側筒体１１の外表面の全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と発熱体１３及び発熱体１４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１５を形成し、内側筒体組立体１８が完成する。
【００２１】
なお、上記した製作工程は一例であり、内側筒体１１の外表面の全面に内側絶縁フイルム１２を形成し、その上にステンレススチール（ＳＵＳ）箔からなる発熱体１３及び１４を貼り付けて、その上に外側絶縁フイルム１５を形成する等の手法によることもできる。
【００２２】
外側筒体１６はアルミニウム合金からなる。その内径は、前記した内側筒体１１の外表面の全面に形成された内側絶縁フイルム１２、発熱体１３及１４、外側絶縁フイルム１５が積層されて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。
【００２３】
内側筒体組立体１８に外側筒体１６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１６を半径方向に拡管することにより、発熱体１３及び１４と内側筒体１１及び外側筒体１６とを強固に密着させて固定して、定着ローラ１０が完成する。
【００２４】
この固定方法によれば、従来の構成のものよりも強固に発熱体１３及び１４を内側筒体組立体１８及び外側筒体１６とに密着させることができ、また、ウォームアップ直後においても発熱体のパターン形状による発熱むらなどが発生することがなく、熱効率もよい。
【００２５】
次に、図１、図３及び図４を参照して定着ローラへの給電構造を説明する。図３は図１に示した定着ローラ１０の左部分を拡大した給電構造を説明する図であり、図４は給電リング２１の構成を説明する断面図である。
【００２６】
まず、内側筒体１１の一方の端部の延長部には、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４のリード線１３ａ及び１４ａが延びており、内側筒体１１の他方の端部の延長部には、内側絶縁フイルム１２の上に発熱体１３及び１４のリード線１３ｂ及び１４ｂが延びている。
【００２７】
また、リード線１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂに接触して給電する給電リング２１、２３、２５は導電性の材料で構成されている。
【００２８】
図４の（ａ）は、給電リング２１の構成を説明する断面図で、給電リング２１は、内面に絶縁被膜２１ａが形成されているが、その一部には絶縁被膜が形成されていない部分２１ｂがある。また、給電リング２３及び２５は、内面に絶縁被膜は形成されていない。給電リング２１と絶縁被膜２１ａとは接着剤等により接着固定することができる。
【００２９】
図４の（ｂ）は、給電リング２１を定着ローラ１０に取り付けたときの状態を示す断面図で、給電リング２１はリード線１３ａの上から内側筒体１１に固定される。このとき、給電リング２１の絶縁被膜２１ａが形成されていない部分２１ｂがリード線１３ａの上にくるように配置して固定すると、給電リング２１の部分２１ｂはリード線１３ａと電気的に接続される。このとき、リード線１４ａは給電リング２１の絶縁被膜２１ａにより電気的に絶縁されているから、給電リング２１は発熱体１３の端子としてのみ機能する。
【００３０】
給電リング２３をリード線１４ａの上から内側筒体１１に固定する。給電リング２３は内面に絶縁被膜が形成されていないので、給電リング２３とリード線１４ａとは電気的に接続されるから、給電リング２３は発熱体１４の端子として機能する。
【００３１】
給電リング２５をリード線１３ｂ及びリード線１４ｂの上から内側筒体１１に固定する。給電リング２５は内面に絶縁被膜が形成されていないので、給電リング２３とリード線１３ｂ及び１４ｂとは電気的に接続されるから、給電リング２５は発熱体１３及び発熱体１４の共通端子として機能する。
【００３２】
給電リング２１、２３、２５にはそれぞれ給電ブラシ２２、２４、２６が接触し、発熱体１３及び発熱体１４への給電回路が完成する。
【００３３】
なお、給電リング２１、２３、２５は、内側筒体組立体１８及び外側筒体１６を半径方向に拡管する前に内側筒体組立体１８に装着しておくことにより、拡管と同時に固定することができる。
【００３４】
なお、給電リング２３、２５についても内面に絶縁被膜を形成し、特定のリード線、即ち給電リング２３についてはリード線１４ａに接続させたい部分だけ、給電リング２５についてはリード線１３ｂ及び１４ｂに接続させたい部分だけ絶縁被膜２５ａを削り取るなどしてもよい。図５は、給電リング２５について２本のリード線１３ｂ及び１４ｂに同時に接続させたい部分２５ｂ、２５ｃだけ絶縁被膜を削り取った構成の一例を示す断面図である。
【００３５】
図６及び図７は、定着ローラへの給電構造の他の構成例を説明する図である。図３に示す構成と共通する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点を説明する。
【００３６】
図６の（ａ）は、定着ローラ１０の左部分を拡大した図である。内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００３７】
図６の（ａ）に示す構成では、外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ外側絶縁フイルムのない部分１５ａ及び１５ｂを設けている。この場合、給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００３８】
この構成では、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体組立体１８に形成する外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで延長し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ孔を開ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００３９】
図６の（ｂ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、上記した図６の（ａ）の外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部まで延長せず、外側絶縁フイルム１５の端部をリード線１３ａと給電リング２１とが接触する部分の直前まで、及びリード線１４ａと給電リング２３とが接触する部分の直前まで延長したものであって、給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００４０】
この構成でも、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体組立体１８に形成する外側絶縁フイルム１５を、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３とが接触する部分の直前まで延長するだけでよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４１】
図７の（ａ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００４２】
図７の（ａ）に示す構成では、外側絶縁フイルム１５を内側筒体１１の端部にまで延長せず、内側筒体１１の端部附近に独立した絶縁フイルム３１を形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ外側絶縁フイルムのない部分３１ａ及び３１ｂを設けたものである。給電リング２１及び２３は内面に絶縁被膜が形成されていないものを使用する。
【００４３】
この構成では、給電リング２１及び２３の内面に絶縁被膜を設ける必要がなく、内側筒体１１の端部附近に独立した絶縁フイルム３１を形成し、リード線１３ａ及び１４ａと給電リング２１及び２３との接触部だけ孔を開ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４４】
図７の（ｂ）も定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、図７の（ａ）に示す構成と同じであるが、給電リング２１は、内面にリード線１４ａと絶縁を保つ必要がある部分にだけ絶縁被膜３２を設けたものである。
【００４５】
この構成では、内側筒体１１の端部附近に絶縁フイルム（絶縁フイルム１５、又は絶縁フイルム３１）を形成する必要がなく、給電リング２１の内面にリード線１４ａと絶縁を保つ必要がある部分だけ被膜を設ければよいから、構成を簡単にすることができる。
【００４６】
図８は、定着ローラへの給電構造のその他の例を説明する概念図で、図６及び図７に示す構成では、内側筒体組立体１８と給電リング２１、２３との間に絶縁フイルムを配置したが、図８に示す構成は、厚みのあるリング状の絶縁部材、或いは断面円弧状のセグメントからなる絶縁部材で構成したものである。図３に示す構成と共通する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、相違点を説明する。
【００４７】
図８の（ａ）は、定着ローラ１０の左部分を拡大した図で、内側筒体組立体１８に外側筒体１６を被せて半径方向に拡管して固定した構成では、図３に示す構成と同じである。
【００４８】
図８の（ａ）に示す構成では、内側筒体１１の端部附近にリード線１３ａ、１４ａに対応する部分に孔４１ａ、４１ｂを設けた電気絶縁性のリング状保持部材４１を被せ、孔４１ａ、４１ｂからリード線１３ａ、１４ａを引き出し、リング状保持部材４１に保持された給電リング２１及び２３と接続させたもので、図８の（ｂ）はリング状保持部材４１の上に保持された給電リング２１（２３）とリード線１３ａ、１４ａが接続されている部分の断面図である。
【００４９】
図８の（ｃ）は、リング状保持部材４１を断面円弧状の電気絶縁性の円弧状保持部材４２で置き換えた構成の断面図である。また、図８の（ｄ）は、円弧状保持部材４２を電気絶縁性の複数個のセグメント部材４３ａで置き換えた構成の断面図である。
【００５０】
リング状保持部材４１、円弧状保持部材４２、或いは複数個のセグメント部材４３ａには、予め給電リング２１、２３を固定（特に、複数のセグメント部材４３ａは給電リング２１、２３でセグメント部材相互を固定）しておき、これを内側筒体組立体１８の端部の内側筒体１１に挿入して固定する給電リングを後付けする場合にも適した構成である。
【００５１】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、実施の形態の外側筒体を省いて表面に発熱体が配置された構成とし、これに定着ベルトを巻き掛けて定着ベルトを加熱する構成としてもよい。
【００５２】
また、内側筒体を省き、外側筒体の内面に発熱体が配置された構成としてもよい。この場合、給電リングも外側筒体の内面に設けるものとする。
【００５３】
また、上記実施の形態では、内側筒体組立体と外側筒体とを拡管して固定しているが、その他の固定手段、例えば切欠きと突起との結合、ピン結合などの固定手段によることもできる。
【００５４】
さらに、上記した実施の形態では、発熱体の材料にステンレススチール、絶縁フイルムの材料にポリイミド（ＰＩ）を使用しているが、その他の適当な材料を選択できることは言うまでもない。
【００５５】
さらに、給電リングと内側筒体との固定手段も、上記実施の形態では筒体の拡管による固定で説明したが、圧力嵌め、ネジによる固定、溶接、接着剤による固定など、各種の固定手段も利用できることは言うまでもない。
【００５６】
なお、上記した実施の形態では、２個の発熱体を設けた例で説明したが、２個以上の複数の発熱体を設ける場合も、同様の手段を採用することにより個々の発熱体に独立して給電することができる。
【００５７】
上記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。
【００５８】
（１）請求項１又は請求項２に記載の定着ローラにおいて、発熱体から延長されたリード線と給電リングとを絶縁する絶縁被膜は、予め給電リングに接着固定されていることを特徴とする定着ローラ。
【００５９】
（２）請求項１又は請求項２に記載の定着ローラにおいて、発熱体から延長されたリード線と給電リングとを絶縁する絶縁被膜は、定着ローラ側に設けられることを特徴とする定着ローラ。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明によれば、定着ローラに複数の発熱体を設けた場合、個々の発熱体に独立して給電することができるから、加熱ローラの発熱領域を任意に切り換えることができる。
【００６１】
そして、この発明によれば、それぞれの給電リングは、給電しようとする発熱体以外の発熱体から延長されたリード線と交差する位置に、絶縁被膜を備えるという簡単な構成で、個々の発熱体に独立して給電することができ、簡単な構成で製作が容易であり、製造コストを低減することができる。
【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定着ローラの構成を説明する概念図。
【図２】図１に示す定着ローラの断面図。
【図３】定着ローラへの給電構造部分を説明する図。
【図４】給電リングの構成の一例を説明する断面図。
【図５】給電リングの構成の他の例を説明する断面図。
【図６】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その１）。
【図７】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その２）。
【図８】定着ローラへの給電構造の他の例を説明する図（その３）。
【符号の説明】
１０ 定着ローラ
１１ 内側筒体
１２ 内側絶縁フイルム
１３、１４ 発熱体
１５ 外側絶縁フイルム
１６ 外側筒体
１８ 内側筒体組立体
２１、２３、２５ 給電リング
２２、２４、２６ 給電ブラシ
３１ 絶縁フイルム
３２ 絶縁被膜
４１ リング状保持部材
４２ 円弧状保持部材
４３ａ セグメント部材
Claims (5)
- 筒体と、
前記筒体の発熱領域に密着配置された複数の発熱体と、
前記筒体端部において前記複数の発熱体のそれぞれから延長されたリード線と電気的に接触する前記複数の発熱体に対応する複数の給電リングとを備え、
前記複数の給電リングのそれぞれは、対応する発熱体から延長されたリード線以外の発熱体から延長されたリード線と交差する位置において絶縁被膜で絶縁されていること
を特徴とする定着ローラ。 - 筒体と、
前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、
前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、
前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、
前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、
前記筒体端部において、前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングとを備え、
前記第１の給電リングは、少なくとも前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と交差する位置に絶縁被膜を備えること
を特徴とする定着ローラ。 - 筒体と、
前記筒体の第１の領域に密着配置された第１の発熱体と、
前記筒体の第１の領域とは異なる第２の領域に密着配置された第２の発熱体と、
前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第１の給電リングと、
前記筒体端部において前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と電気的に接触する第２の給電リングと、
前記筒体端部において前記第１の発熱体から延長された負極側リード線及び前記第２の発熱体から延長された負極側リード線と電気的に接触する第３の給電リングと、
前記第１及び第２の発熱体を前記円筒状の筒体に封止する絶縁被膜と
を備え、
前記絶縁被膜は、少なくとも前記第１の発熱体から延長された正極側リード線と前記第１の給電リングとの間、及び前記第２の発熱体から延長された正極側リード線と前記第２の給電リングとの間で絶縁被膜が切り欠かれていること
を特徴とする定着ローラ。 - 前記発熱体は、前記筒体と前記発熱体の上に配置された前記筒体とは異なる筒体との間に挟持され、前記２つの筒体を拡管することにより筒体に密着固定されること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラ。 - 絶縁被膜で被覆された第１及び第２の発熱体を内側筒体とこれよりも軸方向長さが短い外側筒体との間に配置する第１工程と、
前記第１及び第２の発熱体から延長され、少なくとも前記絶縁被膜が部分的に切り欠かれて内側筒体の表面に露出した正極側リード線、及び負極側リード線の上に給電リングを配置する第２工程と、
前記第１及び第２工程を経て積層され、給電リングが配置された内側筒体と外側筒体とを拡管する第３工程と
を有することを特徴とする定着ローラの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
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| KR101234077B1 (ko) * | 2006-01-17 | 2013-02-15 | 삼성전자주식회사 | 화상형성장치의 정착장치 |
| JP2016090987A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | キヤノン株式会社 | 定着装置 |
| CN111586908A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-08-25 | 杭州星战科技有限公司 | 一种加热喷嘴及热熔枪 |
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-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036631A patent/JP2004246138A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050614 |