JP3191672B2 - 加熱ローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は加熱ローラに関し、
更に詳しくは、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファ
クシミリ等においてトナー像の定着に用いるヒートロー
ラ方式の加熱定着装置の加熱ローラ、シート体表面被覆
装置の加熱ローラ、その他各種加熱装置のヒータとして
用いる加熱ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等において、記録材上に
形成されたトナー像を加熱定着させるための方式とし
て、従来より、加熱ローラとこれに対接配置された加圧
ローラとの間に、未定着トナー像が形成された記録材を
通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材に
定着させるヒートローラ方式が広く知られている。

【０００３】近年、特開昭５６−１０９３８１号、特開
昭６３−１８２６８４号、特開平６−１８６８７７号に
示されるているように、加熱ローラ自体が自己発熱機能
を有するものが採用されている。このような従来の加熱
ローラを図面を用いて説明する。

【０００４】図５は、従来の加熱ローラの構成説明図で
ある。加熱ローラ１０は、円筒状の伝熱基材１１と、こ
の伝熱基材１１の外表面上に形成された絶縁膜１２と、
この絶縁膜１２上に形成された発熱抵抗体１３と、この
発熱抵抗体１３を被覆するように形成された保護膜１４
と、この保護膜１４上に形成された離型層１５と、発熱
抵抗体１３に電流を流すための給電リング３１，３２と
を備えてなる。また、図６の発熱抵抗体の展開模式図に
示されるように、１３１、１３２は発熱抵抗体１３の一
端部に設けられた終端電極である。

【０００５】そして、発熱抵抗体１３の終端電極１３
１，１３２と給電リング３１，３２の接合は、接着剤Ｓ
１を用いて成されており、接着剤として、シリコーン樹
脂（バインダ成分）中に銀（フィラー）が充填含有され
てなる導電性接着剤などが用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような加熱ローラは、給電リング３１，３２が接着剤Ｓ
１によって発熱抵抗体１３の終端電極１３１，１３２に
接合さており、使用中、１５０℃〜２００℃と高温にな
るため、接着剤Ｓ１自体の熱応力によって以下のような
問題が発生する。給電リング３１，３２の内表面と接触
しているところの接着剤Ｓ１、及び、終端電極１３１，
１３２と接触しているところの接着剤Ｓ１は、繰り返し
熱応力が発生すると接着面の一部が剥がれ、有効接着面
積が小さくなる。そして、この有効接着面積が小さくな
ったところに電流が集中して流れる結果、接着剤Ｓ１の
抵抗値が大きくなり、接着剤Ｓ１が発熱して焼き切れ
て、最終的に給電リング３１，３２と終端電極１３１，
１３２とが不導通になってしまう。

【０００７】接着剤Ｓ１の内部においても、繰り返し熱
応力が発生すると、接着剤Ｓ１の内部にクラックが入
り、接着剤Ｓ１内部の有効通電面積が小さくなる。そし
て、有効通電面積が小さくなったところに電流が集中し
て流れる結果、接着剤Ｓ１の抵抗値が大きくなり、接着
剤Ｓ１が発熱して焼き切れて、最終的に給電リング３
１，３２と終端電極１３１，１３２とが不導通になって
しまう。

【０００８】また、給電リング３１，３２と導電性の接
着剤Ｓ１とが接着力の低下によって離間している部分
は、印加される電圧により、火花放電が発生することが
あり、この火花放電の電磁ノイズによる装置の誤操作な
どの故障を生じさせる可能性が出てくる。

【０００９】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、給電リングが伝熱基
材に確実に固定されるとともに、給電リングと発熱抵抗
体との接合が良好な加熱ローラを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の加熱ローラは、略円筒状の伝熱基
材の外表面上に形成された絶縁膜上に発熱抵抗体が積層
され、その発熱抵抗体の表面上に絶縁性の保護膜が被覆
されるとともに、前記発熱抵抗体への給電リングを備え
た加熱ローラであって、前記加熱ローラの端部におい
て、前記発熱抵抗体の一部が上記保護膜から露出してお
り、前記給電リングは、その内周面が前記保護膜に接着
固定されるとともに、前記発熱抵抗体の露出部分と給電
部材を介して接続されていることを特徴とする。

【００１１】上記課題を解決するために、請求項２に記
載の加熱ローラは、請求項１に記載の加熱ローラであっ
て、特に、前記給電部材は、高温ハンダよりなることを
特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明の加熱ローラ１の構成
を示す一部破断正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視
断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
図１および図２に示すように、本発明の加熱ローラ１
は、円筒状の伝熱基材１１と、この伝熱基材１１の外表
面に形成された絶縁膜１２と、この絶縁膜１２上に形成
された発熱抵抗体１３と、この発熱抵抗体１３を被覆す
るように形成された絶縁性の保護膜１４と、この絶縁性
保護膜１４の上に形成された離型層１５と、発熱抵抗体
１３に電流を流すための給電リング３１，３２とを備え
てなる。

【００１３】伝熱基材１１は、外径２０ｍｍ、肉厚１．
４ｍｍ、全長２９７ｍｍの中空パイプ状の部材である。
この伝熱基材１１は、加熱ローラ１表面における温度ム
ラを防止する観点から熱伝導率の大きい金属材料、特
に、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属材料よ
りなることが好ましく、具体的にはアルミニウム合金よ
りなることが好ましい。アルミニウム合金を円筒状の伝
熱基材として用いることにより、加熱ローラ１の表面温
度をより均一なものとすることができる。本実施例で
は、伝熱基材１１の材質はＪＩＳ記号Ａ５０５２のアル
ミニウム合金を使用した。

【００１４】伝熱基材１１上に形成された絶縁膜１２
は、アルミナあるいはシリカ等を主成分とする絶縁材料
より構成される。本実施例では、絶縁膜１２は厚さ約７
０μｍのアルミナである。

【００１５】発熱抵抗体１３は幅０．５ｍｍ〜５ｍｍ、
厚さ約１０μｍの帯状体よりなり、導電物質を含有す
る。本実施例においては、発熱抵抗体１３を構成する物
質として銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金が用いられ
る。発熱抵抗体１３の形成方法としては特に限定される
ものではないが、スクリーン印刷法等の周知の製造方法
が適用できる。

【００１６】図４は、本発明の加熱ローラを構成する発
熱抵抗体の展開模式図であり、発熱抵抗体１３の両端部
の点線で囲んでいる部分が終端電極１３Ａ，１３Ｂで、
給電部材１６に接続されるようになっている。そして、
終端電極１３Ａ，１３Ｂ間に電圧を印加して発熱抵抗体
１３に電流を流すものである。図１に示すように、加熱
ローラ１の端部で、この終端電極１３Ａが保護膜１４お
よび離型層１５より露出している。なお、図１において
図示されていないが、終端電極１３Ｂも同様に保護膜１
４および離型層１５より露出している。発熱抵抗体の終
端電極１３Ａ，１３Ｂの形状は特に限定されるものでは
なく、従来技術で説明した図６のような終端電極であっ
ても良い。要は、終端電極は、加熱ローラ１の端部で保
護膜１４および離型層１５より露出すれば良い。

【００１７】保護膜１４は厚さ５０〜１００μｍのアル
ミナあるいはシリカ等を主成分とする絶縁体よりなる膜
であり、発熱抵抗体１３の劣化防止、電気絶縁性の確
保、異物による発熱抵抗体１３の損傷防止などの観点か
ら設けられている。

【００１８】離型層１５は、加熱ローラ１の表面におけ
る離型性を向上するために設けられたフッ素樹脂層であ
る。離型層１５を設けることによって、特に電子写真複
写機などのトナー定着動作時におけるオフセット現象が
発生しにくくなり、良好な定着性能を得ることができ
る。

【００１９】給電リング３１，３２は、それぞれ、内径
２０．６ｍｍ，肉厚０．８ｍｍ，幅７．０ｍｍのＪＩＳ
記号Ｃ１０２０の銅合金よりなり円環状である。そし
て、給電リング３１，３２の内周面が接着剤Ｓによって
伝熱基材１１上に形成された保護膜１４に接着固定され
ている。接着剤Ｓは、絶縁性のシリコーン樹脂よりな
り、柔軟性を有するものであるので、加熱ローラ１の温
度変化に伴う伝熱基材１１及び給電リング３１，３２の
膨張力をこの接着剤Ｓで吸収することができる。

【００２０】また、図３に示すように、給電リング３１
は、その外側面の一部で、給電部材１６を介して保護膜
１４より露出している発熱抵抗体１３の終端電極１３Ａ
に接続されている。なお、他方の給電リング３２も同様
な構造であるので、説明を省略する。本実施例では、給
電リング３１，３２と終端電極１３Ａ，１３Ｂの接続箇
所はそれぞれ１ヶ所である。

【００２１】給電部材１６は、加熱ローラ１が使用中１
５０℃〜２００℃と高温になるため、固相線温度が３０
０℃以上の高温ハンダである。このような高温ハンダを
使用することにより、使用中加熱ローラ１の温度が上昇
しても、高温ハンダが溶けることがないので、安定した
給電が可能となる。

【００２２】給電リング３１，３２が絶縁性の接着剤Ｓ
によって伝熱基材１１に固定されているので、使用中加
熱ローラ１が昇温したり、使用後加熱ローラ１が室温に
戻ったりして給電リング３１，３２と伝熱基材１１の膨
張力に起因する熱応力が接着剤Ｓに発生したとしても、
接着面の一部が剥がれる程度でおさまり、さらに発熱抵
抗体１３への給電手段は、給電部材１６によって接着剤
Ｓとは独立した通電経路が確保されているので、従来技
術のように接着剤が通電経路であり接着面の一部が剥が
れることが原因で接着剤自体が発熱して焼き切れるとい
う問題が起こることがない。この結果、給電リング３
１，３２が伝熱基材１１に確実に固定されるとともに、
発熱抵抗体１３に安定した給電を行うことができる。

【００２３】また、使用中加熱ローラ１が昇温すると、
給電リング３１，３２と伝熱基材１１は径方向外向きに
膨張する。しかし、図１及び図３に示すように、給電部
材１６によって給電リング３１，３２と伝熱基材１１の
接合部分が１ヶ所と極限られた狭い範囲であるので、給
電リング３１，３２と伝熱基材１１の膨張力に起因する
複雑な力が給電部材１６にかかりにくくなる。よって、
給電部材１６が、発熱抵抗体１３から剥がれたり、給電
部材３１，３２の外側面から剥がれたりする問題が発生
しない。従って、給電リング３１，３２と発熱抵抗体１
３との接続が良好になり、発熱抵抗体１３へ安定した給
電が可能になる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の加熱ローラによれば、給電リン
グが接着剤によって伝熱基材に固定されるとともに、給
電部材によって伝熱基材上の発熱抵抗体に給電されるの
で、給電リングが伝熱基材に確実に固定され、給電リン
グと発熱抵抗体との接合が良好になる。さらに、給電部
材が高温ハンダであるので、加熱ローラが昇温しても、
給電部材が溶けることがないので、安定した給電が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱ローラを示す一部破断正面図であ
る。

【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図４】本発明の加熱ローラを構成する発熱抵抗体の展
開模式図である。

【図５】従来の加熱ローラを示す一部破断正面図であ
る。

【図６】従来の加熱ローラを構成する発熱抵抗体の展開
模式図である。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ １１ 伝熱基材 １２ 絶縁膜 １３ 発熱抵抗体 １３Ａ 終端電極 １３Ｂ 終端電極 １３１ 終端電極 １３２ 終端電極 １４ 保護膜 １５ 離型層 １６ 給電部材 ３１ 給電リング ３２ 給電リング Ｓ 接着剤 Ｓ１ 接着剤

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒状の伝熱基材の外表面上に形成さ
   れた絶縁膜上に発熱抵抗体が積層され、その発熱抵抗体
   の表面上に絶縁性の保護膜が被覆されるとともに、前記
   発熱抵抗体への給電リングを備えた加熱ローラであっ
   て、 前記加熱ローラの端部において、前記発熱抵抗体の一部
   が上記保護膜から露出しており、 前記給電リングは、その内周面が前記保護膜に接着固定
   されるとともに、前記発熱抵抗体の露出部分と給電部材
   を介して接続されていることを特徴とする加熱ローラ。
2. 【請求項２】 前記給電部材は、高温ハンダよりなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の加熱ローラ。