JP2022178826A - 抵抗発熱部品及びその製造方法並びに定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を簡単に構築する抵抗発熱部品を提供する。【解決手段】耐熱材からなる定着ベルト１１に接触して加熱し、かつ、定着ベルト１１との間で記録材１６を挟持搬送する定着域ｍから離れた部位に設けられる抵抗発熱部品１であって、熱容量の小さい金属製の基材２と、基材２の表面又は裏面に絶縁層４を介して積層される抵抗発熱層３と、を備えたものである。また、この抵抗発熱部品１によって定着ベルト１１を加熱する定着装置、更には、画像形成装置をも対象とする。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗発熱部品及びその製造方法並びに定着装置、画像形成装置に関する。

従来における定着装置としては例えば特許文献１に記載のものが既に知られている。
特許文献１には、固定支持される加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムと、このフィルムに記録材を圧接する加圧手段とを有し、加熱体は基板上に設けられた発熱層と、この発熱層に通電する電極と、基板上に設けられ所定温度で溶融し発熱層への通電を阻止する熱溶融性部位とを有する定着装置が開示されている。

特開平２－１３４６６７号公報（発明の実施例，第２図（ａ））

本発明が解決しようとする技術的課題は、熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を簡単に構築する抵抗発熱部品を提供することにある。

請求項１に係る発明は、耐熱材からなる定着ベルトに接触して加熱し、かつ、前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域から離れた部位に設けられる抵抗発熱部品であって、熱容量の小さい金属製の基材と、前記基材の表面又は裏面に絶縁層を介して積層される抵抗発熱層と、を備えたことを特徴とする抵抗発熱部品である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る抵抗発熱部品において、前記基材は金属製の円筒体からなる金属ロールであることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る抵抗発熱部品において、前記金属ロールは引張強度が４９０ＭＰ以上の高張力鋼で構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る抵抗発熱部品において、前記金属ロールは０．２乃至１．０ｍｍの厚さに構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項５に係る発明は、請求項２乃至４のいずれかに係る抵抗発熱部品において、前記抵抗発熱層は前記金属ロールの外面に絶縁層を介して積層されていることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項６に係る発明は、請求項１に係る抵抗発熱部品において、前記抵抗発熱層が前記基材の表面に設けられる場合、保護層で被覆されていることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項７に係る発明は、請求項１に係る抵抗発熱部品において、前記絶縁層は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ジアリルフラレータ（ＰＤＡＰ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかを用いて構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品である。
請求項８に係る発明は、請求項１に係る抵抗発熱部品において、前記絶縁層の表面粗さは前記基材の表面粗さよりも平滑であることを特徴とする抵抗発熱部品である。

請求項９に係る発明は、耐熱材からなる定着ベルトに接触して加熱し、かつ、前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域から離れた部位に設けられる抵抗発熱部品であって、熱容量の小さい金属製の基材として円筒体からなる金属ロールと、前記金属ロールの外面又は内面に絶縁層を介して積層される抵抗発熱層と、を備えた抵抗発熱部品を製造するに際し、前記金属ロールの外周部又は内周部に絶縁層及び抵抗発熱層を含む積層を順次形成する層形成工程を備え、各層形成工程のうち少なくとも絶縁層形成工程は、前記金属ロールを位置決めし、前記金属ロールの外周部又は内周部との間に形成すべき層の厚さに対応する空洞部を区画する型を用い、前記空洞部に形成すべき層の塗布材料を流し込み、焼成することで形成すべき層を塗布する型流し込み塗布法を採用することを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法である。

請求項１０に係る発明は、請求項９に係る抵抗発熱部品の製造方法において、前記金属ロールは高張力鋼であり、前記絶縁層の塗布材料はポリイミドを使用したことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法である。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る抵抗発熱部品の製造方法において、前記絶縁層の外周面の円筒度は、前記金属ロールの円筒度よりも円筒に近いことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法である。
請求項１２に係る発明は、請求項９に係る抵抗発熱部品の製造方法において、各層形成工程のうち抵抗発熱層形成工程も前記型流し込み塗布法を用いて前記抵抗発熱層を形成したことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法である。

請求項１３に係る発明は、循環移動する耐熱材からなる定着ベルトと、前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域にて当該記録材の未定着画像を定着する定着域形成手段と、前記定着ベルトの前記定着域から離れた部位にて当該定着ベルトに接触して加熱する請求項１乃至８のいずれかに係る抵抗発熱部品と、を備えたことを特徴とする定着装置である。

請求項１４に係る発明は、請求項１３に係る定着装置において、前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトの裏面に接触して配置されることを特徴とする定着装置である。
請求項１５に係る発明は、請求項１４に係る定着装置において、前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトを張架する張架ロールとして機能することを特徴とする定着装置である。
請求項１６に係る発明は、請求項１４に係る定着装置において、前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトを張架する張架ロールとして機能し、かつ、前記定着ベルトを駆動する駆動ロールとして機能することを特徴とする定着装置である。
請求項１７に係る発明は、請求項１４乃至１６のいずれかに係る定着装置において、前記抵抗発熱部品の前記定着ベルトとの接触中心位置から前記定着ベルトの循環移動方向に向かって前記定着域の中心位置に至るまでの距離Ｌ１は、前記定着域の中心位置から前記定着ベルトの循環移動方向に向かって前記接触中心位置に至るまでの距離Ｌ２よりも長いことを特徴とする定着装置である。
請求項１８に係る発明は、請求項１４乃至１７のいずれかに係る定着装置において、前記定着域形成手段は、前記抵抗発熱部品にて加熱された前記定着ベルトが前記定着域を通過するときの熱損失を抑制する補助加熱要素を備えていることを特徴とする定着装置である。

請求項１９に係る発明は、記録材に画像を作製する作像手段と、前記作像手段にて作像された未定着画像を定着する請求項１３乃至１８のいずれかに係る定着装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を簡単に構築する抵抗発熱部品を提供することができる。
請求項２に係る発明によれば、基材を薄肉にしたとしても、定着ベルトの張架や定着域での荷重印加に対する強度を確保することができ、また、抵抗発熱層による温度差が生じても破損する懸念はない。
請求項３に係る発明によれば、金属ロールを高張力鋼以外で構成する場合に比べて、定着ベルトの張架や定着域での荷重印加に対する強度を確実に確保することができる。
請求項４に係る発明によれば、金属ロールを高張力鋼で構成するに当たって、基材を０．２乃至１．０ｍｍの厚さの薄肉にすることができる。
請求項５に係る発明によれば、金属ロールの内面に抵抗発熱層を設けた場合に比べて、定着ベルトへの熱伝導を効率的に行うことができる。
請求項６に係る発明によれば、基材の表面に抵抗発熱層を設けたとしても、定着ベルトと抵抗発熱層とが直接摺擦することを回避することができる。
請求項７に係る発明によれば、基材に対して絶縁層を介して抵抗発熱層を積層するに当たって、絶縁層を容易に選択することができる。
請求項８に係る発明によれば、基材が加工しにくい材料で表面粗さが粗いものであっても、絶縁層によってその表面粗さを平滑にすることができる。
請求項９に係る発明によれば、熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を簡単に構築する抵抗発熱部品を容易に製造することができる。
請求項１０に係る発明によれば、金属ロールとして高張力鋼を使用すると、加工性が悪いが、型流し込み塗布法でポリイミド製の絶縁層の表面特性を良好に確保することができ、抵抗発熱層の膜厚を均一にし易くすることができる。
請求項１１に係る発明によれば、高張力鋼の加工性が悪く、金属ロールの振れや円筒度が悪化しても、絶縁層を形成する段階で、金属ロールの振れや円筒度の影響を緩和することができる。
請求項１２に係る発明によれば、発熱層の形成に際しても、均一な膜厚を確保し易くすることができる。
請求項１３に係る発明によれば、熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を構築することができる。
請求項１４に係る発明によれば、定着域に向かう循環移動する定着ベルトの裏面を加熱することができる。
請求項１５に係る発明によれば、抵抗発熱部品として、定着ベルトの張架ロールを兼用した形で、定着ベルトを加熱することができる。
請求項１６に係る発明によれば、抵抗発熱部品として、定着ベルトの駆動ロールとして機能する張架ロールを兼用した形で、定着ベルトを加熱することができる。
請求項１７に係る発明によれば、定着ベルトに対する抵抗発熱部品のレイアウトを工夫することで、定着ベルトの定着域に至るまでの間に定着ベルトの表面側を充分に加熱することができる。
請求項１８に係る発明によれば、定着域に補助加熱要素を備えていない場合に比べて、定着ベルトが定着域を通過するときの熱損失をより少なく抑制することができる。
請求項１９に係る発明によれば、熱容量を大きくせずに立上げ時間を短くし、かつ、定着域を広くした高速生産性に対応可能な定着装置を含む画像形成装置を構築することができる。

（ａ）は本発明が適用された抵抗発熱部品を含む定着装置が用いられた画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す抵抗発熱部品の構成例を示す説明図、（ｃ）は抵抗発熱部品の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる定着装置を示す説明図である。 （ａ）は定着装置の一構成要素である抵抗発熱部品の構成例を示す説明図、（ｂ）は抵抗発熱部品の一端部側で駆動ギアを取り除いた状態を示す説明図である。 実施の形態１で用いられる抵抗発熱部品の抵抗発熱層への給電構成例を示す説明図である。 （ａ）は抵抗発熱部品の製造方法で用いられる型流し込み塗布法を示す説明図、（ｂ）は抵抗発熱部品の断面説明図である。 （ａ）は本実施の形態に係る定着装置の動作原理を模式的に示す説明図、（ｂ）は定着ベルトのうち抵抗発熱部品の位置Ｐ１から定着域に位置Ｐ２に至るまでの間の定着ベルトの表面温度分布の変化状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）は変形の形態１に係る定着装置を示す説明図、（ｂ）は変形の形態２に係る抵抗発熱部品を示す説明図、（ｃ）は変形の形態３に係る抵抗発熱部品を示す説明図である。

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された抵抗発熱部品を含む定着装置が用いられた画像形成装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、画像形成装置は、記録材１６に画像を作製する作像手段１５と、作像手段１５にて作像された未定着画像を定着する定着装置１０とを備えている。
ここで、作像手段１５としては、記録材１６に未定着な画像を作製するものであれば、電子写真方式を始め、イオン流書込み方式等適宜選定して差し支えない。
また、定着装置１０は、循環移動する耐熱材からなる定着ベルト１１と、定着ベルト１１との間で記録材１６を挟持搬送する定着域ｍにて当該記録材１６の未定着画像を定着する定着域形成手段１２と、定着ベルト１１の定着域ｍから離れた部位にて当該定着ベルト１１に接触して加熱する抵抗発熱部品１と、定着域形成手段１２と抵抗発熱部品１との間で定着ベルト１１を張架する張架部材１３を備えたものである。

ここで、定着ベルト１１としてはポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の耐熱材からなるものを広く含む。また、定着域形成手段１２としては、定着ベルト１１の定着域ｍで記録材１６を挟持搬送する構成を備えていればよく、通常は定着ベルト１１の裏面側に受け部材１２ｂを備え、定着ベルト１１の表面側に加圧部材１２ａを配置し、加圧部材１２ａと受け部材１２ｂとの間に定着ベルト１１及び記録材１６を挟持する定着域ｍを確保するようにしたものが挙げられる。
特に、本例では、定着ベルト１１の定着域ｍから離れた部位に定着ベルト１１を加熱する抵抗発熱部品１が設けられることから、定着域形成手段１２には基本的には加熱手段を具備する必要はないが、補助的に加熱手段を設けてもよいことは勿論である。
このように、本例によれば、定着ベルト１１の定着域に加熱域を設ける場合に比べて、定着ベルト１１に対する加熱域と定着域ｍとを機能分離することで、定着域ｍにおいて充分に加熱された定着ベルト１１を通過させることが可能になる。

また、本実施の形態において、抵抗発熱部品１は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、定着ベルト１１の定着域ｍから離れた部位に設けられるものを適用対象にしており、熱容量の小さい金属製の基材２と、基材２の表面又は裏面に絶縁層４を介して積層される抵抗発熱層３と、を備えたものである。
基材２は金属製であればよく、その形態はロール状に限らず、平板状のものも含むものとする。また、抵抗発熱層３は基材２の表面又は裏面のいずれでもよい。但し、抵抗発熱層３の立上げ時間短縮と省エネルギを考慮すると、抵抗発熱層３への通電が金属製の基材２側にリークしないよう抵抗発熱層３と基材２との間には絶縁層４を介在させる構成が必要である。

次に、本実施の形態に係る抵抗発熱部品１の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、基材２の好ましい態様としては金属製の円筒体からなる金属ロール２ａである態様が挙げられる。
本例において、金属ロール２ａは引張強度が４９０ＭＰ以上の高張力鋼で構成されている態様が好ましく、金属ロール２ａの厚みは剛性、加工性を踏まえて選定するようにすればよい。
また、金属ロール２ａを使用する場合にあっては、抵抗発熱層３は金属ロール２ａの表面に絶縁層４を介して積層されていればよい。
更に、基材２の表面に抵抗発熱層３が形成される場合には、基材２の形態に拘わらず、基材２の抵抗発熱層３の上には定着ベルト１１との間で潤滑剤の濡れ性や駆動のタック力を上げるために、離型性の低い材料（例えばポリイミドやＰＥＥＫ材）にて保護層５を形成することが好ましい。
更にまた、絶縁層４としては適宜選定して差し支えないが、製造性を考慮し、表面性に優れたものを用いて構成するのが好ましい。
特に、抵抗発熱層３の表面性を良好に保つという観点からすれば、絶縁層４の表面粗さは基材２の表面粗さよりも平滑であることが好ましい。

また、抵抗発熱部品１の製造方法については適宜選定して差し支えないが、例えば金属ロール２ａが高張力鋼で構成されているような場合に以下のような製造方法が好ましい。
つまり、耐熱材からなる定着ベルト１１に接触して加熱し、かつ、定着ベルト１１との間で記録材１６を挟持搬送する定着域ｍから離れた部位に設けられる抵抗発熱部品１であって、熱容量の小さい金属製の基材２として円筒体からなる金属ロール２ａと、金属ロール２ａの外面又は内面に絶縁層４を介して積層される抵抗発熱層３と、を備えた抵抗発熱部品１を製造するに際し、金属ロール２ａの外周部又は内周部に絶縁層４及び抵抗発熱層３を含む積層を順次形成する層形成工程を備え、各層形成工程のうち少なくとも絶縁層形成工程は、図１（ｃ）に示すように、金属ロール２ａを位置決めし、金属ロール２ａの外周部又は内周部との間に形成すべき層の厚さに対応する空洞部７ｂを区画する型７を用い、空洞部７ｂに形成すべき層の塗布材料Ｍを空洞部７ｂに連通する注入口７ａから流し込み、焼成することで形成すべき層を塗布する型流し込み塗布法を採用する手法が挙げられる。

このような製造方法においては、金属ロール２ａは高張力鋼であり、絶縁層４の塗布材料Ｍはポリイミドを使用することが可能である。
更に、このような製造方法によれば、絶縁層４の外表面の円筒度は型７の空洞部７ｂ内面の面精度に依存することから、絶縁層４の外周面の円筒度を、金属ロール２ａの円筒度よりも円筒に近いものに形成することが可能である。
更に、この種の抵抗発熱部品１の製造方法においては、各層形成工程のうち抵抗発熱層形成工程も型流し込み塗布法を用いて抵抗発熱層３を形成すると、抵抗発熱層３の表面も絶縁層４の表面性と同様に平滑に形成することが可能である。

また、本実施の形態に係る定着装置の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、抵抗発熱部品１の代表的な態様としては、定着ベルト１１の裏面に接触して配置される態様が挙げられる。
更に、抵抗発熱部品１は、定着ベルト１１との間の摺動抵抗を低減するという観点からすれば、定着ベルト１１を張架する張架部材として機能するようにすることが好ましい。更に、抵抗発熱部品１は、定着ベルト１１を張架する張架部材として機能し、かつ、定着ベルト１１を駆動する駆動部材として機能するようにすることがより好ましい。
また、定着ベルト１１の裏面を抵抗発熱部品１で加熱する態様においては、定着ベルト１１の表面に裏面の熱が伝導するには時間を要することから、抵抗発熱部品１の定着ベルト１１との接触中心位置から定着ベルト１１の循環移動方向に向かって定着域ｍの中心位置に至るまでの距離をＬ１（図１では図示せず）、定着域ｍの中心位置から定着ベルトの循環移動方向に向かって接触中心位置に至るまでの距離をＬ２（図１では図示せず）とすれば、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たす方が好ましい。
更に、抵抗発熱部品１にて加熱された定着ベルト１１が定着域ｍを通過するときの熱損失を抑制する補助加熱要素を備えていてもよい。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
－画像形成装置の全体構成－
図２は実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置２０は、所謂タンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であり、電子写真方式により各色成分（本例ではイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の四色）のトナー像が形成される複数の画像形成部２２（２２ａ～２２ｄ）を有し、各画像形成部２２に対応した箇所にはベルト状の中間転写体２３を配設すると共に、各画像形成部２２に対応した中間転写体２３の背面には一次転写器２４（例えば一次転写ロール）を配設し、更に、中間転写体２３の一部には、各画像形成部２２から中間転写体２３に一次転写器２４にて一次転写された各色成分トナー像が用紙等の記録材Ｓに二次転写される二次転写器（例えば二次転写ロール）２５を配設し、各色成分トナー像が転写された記録材Ｓの搬送方向下流側には定着装置６０を配設し、記録材Ｓ上の未定着トナー像を定着させるものである。

ここで、各画像形成部２２は、予め決められた方向に回転するドラム状の感光体３０を有し、この感光体３０の周囲には、感光体３０を帯電する帯電器３１と、この帯電器３１にて帯電された感光体３０上に静電潜像を書き込むレーザ走査装置などの露光器３２と、この露光器３２にて感光体３０上に書き込まれた静電潜像を対応する色トナーにて現像する現像器３３と、この現像器３３にて現像されたトナー像が前記一次転写器２４にて中間転写体２３上に一次転写された後の感光体３０上の残留物を清掃する清掃器３４とを備えたものである。
また、中間転写体２３は、複数の張架ロール４１～４５に掛け渡されており、例えば張架ロール４１を駆動ロールとして予め決められた方向に沿って循環回転するようになっている。また、張架ロール４４は二次転写器２５としての二次転写ロールの対向ロールを兼用し、二次転写ロールと対向ロールとの間に二次転写に必要な二次転写電界を生成するようになっている。更に、張架ロール４５に対応する中間転写体２３の表面には中間転写清掃器４６が配設されている。
更に、中間転写体２３の下方には記録材供給装置５０が設けられ、この記録材供給装置５０から供給された記録材Ｓは二次転写器２５を経て定着装置６０に至る搬送経路５１に沿って搬送されるようになっている。尚、搬送経路５１には、適宜数の搬送ロール５２や、二次転写器２５から定着装置６０へ搬送する搬送ベルト５３、更には、二次転写器２５による二次転写部位、定着装置６０の定着部位へ記録材Ｓを案内する案内板５４，５５や、図示外の記録材排出部に記録材Ｓを排出するための排出ロール５６等が設けられている。

－定着装置－
次に、本実施の形態で用いられる定着装置６０について図３を用いて説明する。
同図において、定着装置６０は、循環移動する耐熱材からなる定着ベルト６１と、定着ベルト６１との間で記録材Ｓを挟持搬送する定着域ｍにて当該記録材Ｓの未定着画像を定着する定着域形成部６２と、定着ベルト６１の定着域ｍから当該定着ベルトの移動方向上流側に離れた部位にて当該定着ベルト６１を循環移動可能に張架する張架ロール６３と、定着ベルト６１の定着域ｍから当該定着ベルト６１の移動方向下流側に離れた部位にて当該定着ベルト６１を循環移動可能に張架し、かつ、当該定着ベルト６１に接触して加熱する抵抗発熱部品としての抵抗発熱ロール６４と、定着ベルト６１の裏面のうち張架ロール６３及び抵抗発熱ロール６４の間に位置する部位に接触して潤滑剤を塗布するウィック６５と、を備えている。

先ず、定着装置６０のうち、抵抗発熱ロール６４を除いた他の構成要素から先に説明し、その後、抵抗発熱ロール６４について詳述する。
＜定着ベルト＞
本例において、定着ベルト６１は、耐熱性を有する樹脂材、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂を基材とし、その基材の表面にはシリコンゴム等の弾性層を積層すると共に、フッ素系樹脂による離型層を積層したものとして構成されており、厚さ方向及び面方向に沿っての熱伝導率は一般的には低い。
＜定着域形成部＞
本例において、定着域形成部６２は、定着ベルト６１の裏面に接触して配置される板状の受け部材としての板状の押圧パッド７０（例えばＳＵＳ、液晶ポリマーにて構成）をパッドホルダ７１に保持し、定着ベルト６１の表面には押圧パッド７０に対向して加圧部材としての加圧ロール７２を加圧して配置したものである。本例において、加圧ロール７２は、金属ロールの周囲にウレタンゴム等の弾性材を積層したものが用いられ、押圧パッド７０側に定着ベルト６１を加圧し、予め決められた定着域ｍを確保し、定着ベルト６１の移動に伴って定着域ｍで記録材Ｓを挟持搬送するようになっている。
＜張架ロール＞
張架ロール６３は、抵抗発熱ロール６４に対し定着ベルト６１の移動方向下流側に設置されているため、抵抗発熱ロール６４によって加熱された定着ベルト６１の熱エネルギが張架ロール６３との接触部にて損失する可能性がある。このため、張架ロール６３からの熱損失を抑制する上で張架ロール６３の表面には熱を遮蔽する上で有効な遮熱用保護層（図示せず）等を設けることが好ましい。
＜ウィック＞
本例において、ウィック６５は、潤滑剤を含有したウィック材８０をウィックホルダ８１に固定し、ウィック材８０先端部を定着ベルト６１の裏面に接触配置するようにしたものである。

－抵抗発熱ロール－
本例において、抵抗発熱ロール６４は、図５及び図６（ｂ）に示すように、基材としての金属製の円筒管からなる金属ロール９０と、この金属ロール９０の周面の略全域に亘って予め決められた厚さで積層される絶縁層９１と、この絶縁層９１の表面のうち金属ロール９０の周面の両端付近の一部を除いた領域に亘って積層される抵抗発熱層９２と、この抵抗発熱層９２の上に積層されるポリイミドやＰＥＥＫ材からなる保護層９３と、を備えたものになっている。
＜金属ロール＞
本例において、金属ロール９０は、例えば高張力鋼にて構成された円筒管からなり、その肉厚ｔは０．２～１．０ｍｍの薄肉に構成されている。このとき、０．２ｍｍ未満の厚さの場合には剛性が不足し易く、また、１．０ｍｍを超えると、立上げ性能の効果が薄れる。
＜絶縁層＞
本例において、絶縁層９１は適宜選定して差し支えないが、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ジアリルフラレータ（ＰＤＡＰ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかを用いて構成することが好ましい。特に、ポリイミド（ＰＩ）を使用する場合には、後述する型流し込み塗布法を用いて絶縁層９１を精度良く形成することが可能である。
＜抵抗発熱層＞
本例において、抵抗発熱層９２は、金属ロール９０の表面に積層した絶縁層９１の表面のうち、両端付近の一部を除いた領域に対し、抵抗発熱材料（例えば銀パラジウム、金パラジウム、カーボン金属フィラー混合物）を用いて略均一な厚さで積層したものである。尚、抵抗発熱層９２については、パターン化した模様で絶縁層９１の表面に形成してもよい。
＜保護層＞
本例では、抵抗発熱層９２の略全域にはポリイミドやＰＥＥＫ材からなる保護層９３が形成されており、抵抗発熱ロール６４が定着ベルト６１の裏面に張架されたとき、抵抗発熱層９２が直接定着ベルト６１の裏面に接触することはなく、保護層９３が定着ベルト６１の裏面に接触するようになっている。この保護層９３は離型性が低く、潤滑剤の濡れ性や駆動のためのタック力を上げる上で有効である。

＜抵抗発熱ロールの駆動ロール機能＞
本例において、抵抗発熱ロール６４は、定着ベルト６１を駆動する駆動ロールとしても機能する。
つまり、抵抗発熱ロール６４は、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すように、その両端付近の絶縁層９１が露呈した部分を軸受ベアリング１０１，１０２によって回動可能に保持されている。そして、金属ロール９０の一端側には複数箇所（本例では二箇所）にキー溝１０３が形成され、また、金属ロール９０の一端付近の絶縁層９１が露呈した部分のうち軸受ベアリング１０１の外側には駆動ギア１０４が嵌め込まれ、駆動ギア１０４の内周部に形成された回り止め突起１０５が金属ロール９０のキー溝１０３に引っ掛けられ、クリップ１０６にて抜け止めされ、駆動ギア１０４が抵抗発熱ロール６４の一端に固定されている。そして、この駆動ギア１０４には駆動モータ１１０からの駆動力が伝達されるインプットギア１１１が噛合し、制御装置１２０からの制御信号に従って駆動モータ１１０が制御され、インプットギア１１１の回転に伴って抵抗発熱ロール６４が駆動ロールとして駆動するようになっている。

＜抵抗発熱ロールの給電構造＞
また、本例では、抵抗発熱ロール６４の給電構造は、例えば図５に示すように、抵抗発熱層９２の両端付近の保護層９３を除去し、当該除去した部分にリング状の電極１２１を形成し、この電極１２１に対して接触する給電用接点１２２を設け、制御装置１２０からの制御信号によって発熱開始スイッチ１２３をオンさせることで、給電用接点１２２から電極１２１を介して抵抗発熱層９２に給電用電源１２４からの電力を供給し、抵抗発熱層９２を発熱させるようにしたものである。
尚、抵抗発熱ロール６４の給電構造はこれに限定されるものではなく、金属ロール９０の両端軸部から給電するなど適宜選定して差し支えない。

＜抵抗発熱ロールの製造方法＞
次に、本実施の形態に係る抵抗発熱ロール６４の製造方法について説明する。
本例では、金属ロール９０が高張力鋼であり、絶縁層９１がポリイミド（ＰＩ）であることから、絶縁層形成工程につき、型流し込み塗布法を採用するようにしたものである。
より具体的に説明すると、本例では、抵抗発熱ロール６４の製造方法は、金属ロール９０の外周部に絶縁層９１、抵抗発熱層９２及び保護層９３を順次形成する層形成工程を備え、各層形成工程のうち少なくとも絶縁層形成工程については、図６（ａ）に示すように、金属ロール９０を両端位置決め部１３１，１３２にて位置決めし、金属ロール９０の外周部との間に形成すべき絶縁層９１の厚さに対応する空洞部１３３を区画する型１３０を用い、空洞部１３３に形成すべき絶縁層９１の塗布材料Ｍを空洞部１３３に連通する注入口１３４から流し込み、焼成することで形成すべき絶縁層９１を塗布する型流し込み塗布法を採用するようにしたものである。
本例の場合、金属ロール９０は高張力鋼であることから、その加工精度の影響で円筒度が円に比べて悪い可能性がある。しかしながら、型流し込み塗布法によれば、型１３０の外周面を精度よく作り込んでおけば、型成形後の絶縁層９１の真円度は金属ロール９０の真円度に比べて円形に近いものになっている。このため、絶縁層９１の上に抵抗発熱層９２を形成する場合には、金属ロール９０の表面に抵抗発熱層９２を直接形成する場合に比べて、抵抗発熱層９２の層厚がより均一に保ち易くなる点で好ましい。
また、表面粗さについても、絶縁層９１の表面は金属ロール９０の表面に比べて平滑になり易い点で好ましい。

尚、図６（ａ）において、符号１３５は金属ロール９０の外周部に対して積層する領域が絶縁層９１、抵抗発熱層９２、保護層９３でまちまちであり、夫々の層を形成する型１３０において、空洞部１３３のうち塗布材料Ｍが行き渡る領域を規制するためのシール部材を示す。本例では、絶縁層形成工程を実施する例を説明したので、金属ロール９０の外周部のうち略全域に絶縁層９１を形成するということであればシール部材１３５は不要ということになる。
また、本例では、絶縁層形成工程を例に挙げて型流し込み塗布法を説明したが、抵抗発熱層形成工程、あるいは、保護層形成工程に対して、型流し込み塗布法を採用するということであれば、空洞部１３３の外周面位置や、内周面位置の選定、あるいは、シール部材１３５の設定位置など、形成すべき抵抗発熱層９２、保護層９３の厚さなどに合わせて予め型を用意しておくようにすればよい。

＜抵抗発熱ロールのレイアウト＞
本例では、抵抗発熱ロール６４のレイアウトは、図３に示すようになっている。
先ず、抵抗発熱ロール６４は、図３に示すように、外径の大きい金属ロール９０を用いたことから、定着ベルト６１に張架されている領域ＨＴが広く確保され、その分、抵抗発熱ロール６４から定着ベルト６１への熱伝導量が多く確保される。
また、抵抗発熱ロール６４の定着ベルト６１との接触中心位置Ｐ１から定着ベルト６１の循環移動方向に向かって定着域ｍの中心位置Ｐ２に至るまでの距離をＬ１、定着域ｍの中心位置Ｂから定着ベルト６１の循環移動方向に向かって接触中心位置Ｐ２に至るまでの距離をＬ２とすると、本例では、Ｌ１＞Ｌ２を満たすように選定されている。
このように選定した理由は以下のようである。
つまり、定着ベルト６１は、図７（ａ）に示すように、抵抗発熱ロール６４によって裏面側が熱量Ｑで加熱されるが、定着ベルト６１の熱伝導率が低いことから、直ちに定着ベルト６１の表面側が温度Ｔ上昇することにはならない。このため、本例では、抵抗発熱ロール６４で加熱された定着ベルト６１が定着域ｍに至るまでの定着ベルト６１の距離Ｌ２を大きくすることで、図７（ｂ）に示すように、定着ベルト６１の裏面を加熱した熱が表面側に伝導される時間を稼ぐことにより、Ｐ１での定着ベルト６１の表面温度がＰ２に至る段階で充分に上昇することになり、定着域ｍに至った定着ベルト６１はその表面側が充分に加熱された状態に至り、定着ベルト６１による定着域ｍでの加熱エネルギが充分に確保される。

－抵抗発熱部品の変形の形態－
◎変形の形態１
図８（ａ）は変形の形態１に係る定着装置６０を示す。
同図において、定着装置６０の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、定着域ｍの裏面のパッドホルダ７１内にハロゲンランプ等の補助加熱源１４０を別途追加したものである。
本例において、補助加熱源１４０は、定着域ｍに位置する定着ベルト６１を積極的に加熱するというよりも、定着域ｍで記録材Ｓを挟持搬送するときに、記録材Ｓや定着域形成部６２の各要素からの熱損失は避けられないことから、この熱損失を補填することで、定着域ｍにおいて定着ベルト６１からの熱損失が増加することを回避するものである。

◎変形の形態２
図８（ｂ）は変形の形態２に係る抵抗発熱ロールを示す。
同図において、抵抗発熱ロール６４は、金属ロール９０の外面に絶縁層９１、抵抗発熱層９２及び保護層９３を備えているが、更に、金属ロール９０の内面に絶縁層９５を介して抵抗発熱層９６を形成するようにしたものである。
これにより、抵抗発熱ロール６４による発熱効率が実施の形態１のものよりも高くなる点で好ましい。
◎変形の形態３
図８（ｃ）は定着ベルト６１内の抵抗発熱部品１５０として、金属ロール９０ではなく、平板状の基材１５１を用意し、この基材１５１の表面に絶縁層１５２、抵抗発熱層１５３及びポリイミドやＰＥＥＫ材からなる保護層１５４を積層し、定着ベルト６１の裏面に抵抗発熱部品１５０を接触させるようにしたものである。

１…抵抗発熱部品，２…基材，２ａ…金属ロール，３…抵抗発熱層，４…絶縁層，５…保護層，７…型，７ａ…注入口，７ｂ…空洞部，１０…定着装置，１１…定着ベルト，１２…定着域形成手段，１２ａ…加圧部材，１２ｂ…受け部材，１３…張架部材，１５…作像手段，１６…記録材，ｍ…定着域，Ｍ…塗布材料

Claims (19)

1. 耐熱材からなる定着ベルトに接触して加熱し、かつ、前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域から離れた部位に設けられる抵抗発熱部品であって、
   熱容量の小さい金属製の基材と、
   前記基材の表面又は裏面に絶縁層を介して積層される抵抗発熱層と、を備えたことを特徴とする抵抗発熱部品。
2. 請求項１に記載の抵抗発熱部品において、
   前記基材は金属製の円筒体からなる金属ロールであることを特徴とする抵抗発熱部品。
3. 請求項２に記載の抵抗発熱部品において、
   前記金属ロールは引張強度が４９０ＭＰ以上の高張力鋼で構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品。
4. 請求項２又は３に記載の抵抗発熱部品において、
   前記金属ロールは０．２乃至１．０ｍｍの厚さに構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の抵抗発熱部品において、
   前記抵抗発熱層は前記金属ロールの外面に絶縁層を介して積層されていることを特徴とする抵抗発熱部品。
6. 請求項１に記載の抵抗発熱部品において、
   前記抵抗発熱層が前記基材の表面に設けられる場合、保護層で被覆されていることを特徴とする抵抗発熱部品。
7. 請求項１に記載の抵抗発熱部品において、
   前記絶縁層は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ジアリルフラレータ（ＰＤＡＰ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかを用いて構成されていることを特徴とする抵抗発熱部品。
8. 請求項１に記載の抵抗発熱部品において、
   前記絶縁層の表面粗さは前記基材の表面粗さよりも平滑であることを特徴とする抵抗発熱部品。
9. 耐熱材からなる定着ベルトに接触して加熱し、かつ、前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域から離れた部位に設けられる抵抗発熱部品であって、熱容量の小さい金属製の基材として円筒体からなる金属ロールと、前記金属ロールの外面又は内面に絶縁層を介して積層される抵抗発熱層と、を備えた抵抗発熱部品を製造するに際し、
   前記金属ロールの外周部又は内周部に絶縁層及び抵抗発熱層を含む積層を順次形成する層形成工程を備え、
   各層形成工程のうち少なくとも絶縁層形成工程は、前記金属ロールを位置決めし、前記金属ロールの外周部又は内周部との間に形成すべき層の厚さに対応する空洞部を区画する型を用い、前記空洞部に形成すべき層の塗布材料を流し込み、焼成することで形成すべき層を塗布する型流し込み塗布法を採用することを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法。
10. 請求項９に記載の抵抗発熱部品の製造方法において、
    前記金属ロールは高張力鋼であり、前記絶縁層の塗布材料はポリイミドを使用したことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法。
11. 請求項１０に記載の抵抗発熱部品の製造方法において、
    前記絶縁層の外周面の円筒度は、前記金属ロールの円筒度よりも円筒に近いことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法。
12. 請求項９に記載の抵抗発熱部品の製造方法において、
    各層形成工程のうち抵抗発熱層形成工程も前記型流し込み塗布法を用いて前記抵抗発熱層を形成したことを特徴とする抵抗発熱部品の製造方法。
13. 循環移動する耐熱材からなる定着ベルトと、
    前記定着ベルトとの間で記録材を挟持搬送する定着域にて当該記録材の未定着画像を定着する定着域形成手段と、
    前記定着ベルトの前記定着域から離れた部位にて当該定着ベルトに接触して加熱する請求項１乃至８のいずれかに記載の抵抗発熱部品と、を備えたことを特徴とする定着装置。
14. 請求項１３に記載の定着装置において、
    前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトの裏面に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
15. 請求項１４に記載の定着装置において、
    前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトを張架する張架ロールとして機能することを特徴とする定着装置。
16. 請求項１４に記載の定着装置において、
    前記抵抗発熱部品は、前記定着ベルトを張架する張架ロールとして機能し、かつ、前記定着ベルトを駆動する駆動ロールとして機能することを特徴とする定着装置。
17. 請求項１４乃至１６のいずれかに記載の定着装置において、
    前記抵抗発熱部品の前記定着ベルトとの接触中心位置から前記定着ベルトの循環移動方向に向かって前記定着域の中心位置に至るまでの距離Ｌ１は、前記定着域の中心位置から前記定着ベルトの循環移動方向に向かって前記接触中心位置に至るまでの距離Ｌ２よりも長いことを特徴とする定着装置。
18. 請求項１４乃至１７のいずれかに記載の定着装置において、
    前記定着域形成手段は、前記抵抗発熱部品にて加熱された前記定着ベルトが前記定着域を通過するときの熱損失を抑制する補助加熱要素を備えていることを特徴とする定着装置。
19. 記録材に画像を作製する作像手段と、
    前記作像手段にて作像された未定着画像を定着する請求項１３乃至１８のいずれかに記載の定着装置と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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