JPH08110723A - 定着用加熱ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面に抵抗発熱体層を備えた定着用加熱ロー
ラにおいて、作製が容易で、耐久性に優れ、信頼性が高
い定着用加熱ローラを提供することを目的とする。 【構成】ポリイミドフィルム１２上に抵抗発熱体パター
ン１４が形成された発熱体シート１８が、円筒状の芯体
１０に巻き付けられ接着されることで表面に発熱部が形
成される。ポリイミドフィルム１２上の抵抗発熱体は、
面方向に複数回屈曲した帯状抵抗発熱体パターン１４で
あり、加熱ローラ１両端に設けられた給電用電極１６と
電気的に接続されている。また、給電用電極１６は、帯
状抵抗発熱体パターン１４と同材料で、ポリイミドフィ
ルム１２上に帯状抵抗発熱体パターンを作製する工程に
おいて抵抗発熱体パターン１４の一部として、同時に作
製される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ、フ
ァクシミリ等の画像形成装置における加熱定着装置に用
いる加熱ローラに関するものであり、特に外周面に抵抗
発熱体層を設けた表面発熱方式の加熱ローラに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真技術を用いた画像形成装
置の定着装置には、所定の温度に加熱された加熱ローラ
と、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、
トナー画像を支持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する
ことにより、トナー画像を記録材に定着する熱ローラ方
式が多用されている。加熱ローラの熱源としては、ハロ
ゲンランプが主に使用されているが、熱効率が悪く、加
熱ローラが所定温度に達するまでに長時間を要するとい
う問題点があった。

【０００３】この問題点を補うため、加熱ローラ表面に
抵抗発熱体を形成し、その抵抗発熱体に電流を流して発
熱させ、直接表面を加熱する方式が多数提案されてい
る。この方式を仮に表面加熱方式と呼ぶ。加熱ローラ表
面に抵抗発熱体を構成する方法としては、特開昭５６−
１２３５８０号公報に記載されているような方法が考え
られる。

【０００４】この方法によれば、加熱ローラの芯体には
金属を用い、その表面に絶縁性の膜を形成し、その外側
に抵抗発熱体を形成するのである。絶縁性の膜は、シリ
コンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性樹脂のコーティング、
あるいはアルミナ等の絶縁性金属酸化物のコーティング
等により形成し、抵抗発熱体は、例えば、面方向にコの
字状に屈曲した周期的なパターンを有する帯状抵抗発熱
体によって形成される。この帯状抵抗発熱体は、蒸着や
印刷等によって作製される。また、別の方法として、シ
リコーンゴム等の耐熱性の薄いシートに帯状の抵抗発熱
体を印刷し、それを芯体に巻き付け接着することで形成
する方法も開示されている。

【０００５】また、抵抗発熱体の両端部には電力を供給
するための電極が設けられている。この電極の形成手段
としては、金属リングを焼きばめする方法、金属をアー
ク放電を利用してコーティングする方法、金属ペースト
を塗布して焼成する方法等が考えられる。そして、加熱
ローラは、用紙及び用紙上トナーの剥離性を良くする目
的で、抵抗発熱体の表面に剥離層が形成されている。こ
の剥離層には、主にフッ素樹脂が用いられており、通常
はスプレーによるコーティングによって形成される。そ
の他、フッ素樹脂の熱収縮チューブを用いて加熱収縮に
より形成する方法もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、円筒形の芯体の表面に絶縁性の膜を形成し、さ
らにその上面に抵抗発熱体のパターンを印刷または蒸着
することは工程が複雑であり、しかも抵抗値を設定する
上で精度が不十分であるという問題点があった。一方、
シリコンゴム等の耐熱性の薄いシートに帯状の抵抗発熱
体を印刷して、芯体に巻き付け接着する方法は工程が簡
単で抵抗値を高精度に制御できるが、シリコンゴムは耐
熱性が不十分であり、定着温度での連続使用により劣化
し、絶縁性が損なわれる恐れがあるという問題点もあっ
た。さらに、電極の形成において、金属リングを焼きば
めする方法は加熱ローラ本体の外径と金属リングの内径
にきびしい公差が要求され、またはめ込み時は電極リン
グを数百度の高温に保持した状態で行わなければならな
いため、作業効率が悪く危険でもあった。また、アーク
放電を利用して金属をコーティングする方法は、高電圧
を用いるため特別の設備が必要となる。また、金属ペー
ストで作製した電極は耐久性に問題があり、長期間での
摺動には耐えられない。

【０００７】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るためになされたものであり、作製が容易で、耐久性に
優れ、信頼性が高い定着用加熱ローラを提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の定着用加熱ローラは、円筒形状の芯体の周面
に抵抗発熱体を設けたもので、ポリイミドフィルム上に
抵抗発熱体が形成された発熱体シートが芯体に巻き付け
られ接着されていることを特徴とする。

【０００９】また、抵抗発熱体はポリイミドフィルム表
面上で芯体の周面方向に複数回屈曲した帯状の抵抗発熱
体パターンであり、帯状抵抗発熱体パターンはポリイミ
ドフィルム表面上に少なくとも１本以上形成されている
ことが望ましい。

【００１０】更に、芯体両端の周面上には給電用電極が
配置されており、この給電用電極はポリイミドフィルム
上に、抵抗発熱体の一部として抵抗発熱体と同時に形成
されると効果的である。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の定着用加熱ローラ
によれば、抵抗発熱体材料で形成された電極を介して、
ポリイミドフィルム上に形成された帯状抵抗発熱体に電
力が供給され、加熱ローラの表面が発熱して加熱定着を
行う。また、抵抗発熱体がポリイミドフィルム表面上で
芯体の周面方向に複数回屈曲した帯状の抵抗発熱体パタ
ーンであると、ポリイミドフィルムが曲がり易いので、
芯体表面に巻き付け易い。更に給電用電極がポリイミド
フィルム上に、抵抗発熱体の一部として抵抗発熱体と同
時に形成されると、加熱ローラの製造が容易になるとと
もに、耐久性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。最初に図１を参照して本実施例の定
着用加熱ローラの構造について説明する。図１は本実施
例の定着用加熱ローラの斜視図である。

【００１３】この定着用加熱ローラ１はアルミニウム等
の金属からなる芯体１０の表面に絶縁層としてポリイミ
ドフィルム１２が巻き付けられ、耐熱性の接着剤で固定
されている。このポリイミドフィルム１２上にはステン
レス鋼等の抵抗発熱体薄膜により、所望の抵抗値分布に
応じた発熱体パターン１４が配置されている。ステンレ
ス鋼の発熱体パターン１４の両端は円周方向に一巡した
リング形状をした、リング状電極部１６を構成してい
る。リング状電極部１６間の発熱体パターン１４は、複
数回屈曲した帯状のパターンを繰り返しながら一端のリ
ング状電極部１６から他端まで連なっている。この帯状
の発熱体パターン１４は、１本のみで加熱ローラ１の表
面全体を覆うように構成してもよいし、２本以上の帯状
パターンを並列に形成してもよい。

【００１４】次に、図１乃至図２を参照してポリイミド
フィルム１２上にステンレス鋼のパターンを形成する手
順を説明する。

【００１５】まず、ステンレス鋼薄膜上にポリイミド薄
膜を形成したフィルムを用意する。このステンレス鋼薄
膜及びポリイミド薄膜の膜厚はそれぞれ１０〜１００μ
ｍ程度であり、柔軟性があって取り扱い易い。このフィ
ルムのステンレス鋼薄膜側に、図２に示すような発熱体
パターン１４及びリング状電極部１６に対応した形状の
レジストをスクリーン印刷等で塗布する。この場合、ス
クリーン印刷でなくとも、レジストがフィルムのステン
レス鋼薄膜側に、発熱体パターン１４及びリング状電極
部１６に対応した形状に形成されるのであればどのよう
な方法であってもよい。

【００１６】そして不要箇所（レジストの塗布されてい
ない箇所）のステンレス鋼をエッチング等により除去し
た後、残りのレジストを除去する。すると、ステンレス
鋼薄膜の発熱体パターン１４及びリング状電極部１６が
形成された発熱体シート１８が形成される。このように
作製された発熱体シート１８を図２に示す。

【００１７】発熱体シート１８に形成された発熱体パタ
ーン１４の両端は、リング状電極部１６を形成するため
の直線の帯状パターンであり、芯体に巻き付ければリン
グ形状をなす。さらに複数回屈曲した発熱体パターン１
４が、両端の直線のリング状電極部１６間を結んでい
る。なお、発熱体シート１８が円周方向に曲げ易い構造
となるには、発熱体パターン１４は円周方向にはなるべ
く直線部分を作らないように、即ち軸方向に直線部分が
形成されるようなパターンが好ましい。これは、ステン
レス薄膜がポリイミドフィルム１２上に配置されている
部分はポリイミドフィルム１２だけの部分に比べて曲げ
にくいためである。

【００１８】以上の手順で作製された発熱体シート１８
はポリイミドフィルム１２を内側に、ステンレス鋼の発
熱体パターン１４を外側にして芯体１０に巻き付けられ
ている。ここで、ポリイミドフィルム１２は芯体１０と
発熱体パターン１４との間の絶縁を確保するためのもの
であり、良好な絶縁特性を持っている。また、ポリイミ
ドは樹脂材料としては耐熱性に優れ、２５０℃以上での
連続使用に耐えることができる。したがって、シリコン
ゴムやエポキシ材料を使用することに比べ、高温使用に
対する信頼性が高く、しかも薄膜フィルムとして使用で
きるため、絶縁層自体の熱容量を小さくできる。

【００１９】また最後に、芯体に固定された発熱体シー
ト１８の外側にフッ素樹脂層２０を形成する。このフッ
素樹脂層２０は、抵抗発熱体の保護と紙の離型性向上の
機能を有している。フッ素樹脂層２０は、スプレーコー
ティングによって作製してもよいし、熱収縮性を持つフ
ッ素樹脂チューブを加熱ローラ１の周面上にかぶせた
後、加熱収縮によって固定する方式で作製してもよい。
また、熱収縮性を持たないフッ素樹脂チューブを加熱ロ
ーラ１にかぶせた後、加熱ローラ１とフッ素樹脂チュー
ブ間にフッ素樹脂を流し込み、充填し固定する方式も可
能である。

【００２０】また、加熱ローラ１は回転しながら電力を
供給されなければならないため、ステンレス鋼で形成さ
れたリング状電極部１６に、常に摺動接触するように導
電ブラシ２２が設置されている。本実施例のようにステ
ンレス鋼薄膜を用いたリング状電極部１６は、金属ペー
ストや金属コーティングで形成したものと比べると非常
に強固であるため、耐久性は全く問題にならない。しか
も、発熱体パターン１４と同時に発熱体シート１８上に
作製されるため、特別に電極リングをはめ込む工程を省
略できる。さらに、リング状電極部１６と発熱体パター
ン１４との接続性も良好となる。

【００２１】なお、本発明の定着用加熱ローラはリング
状電極部１６から給電することで、発熱体パターン１４
が発熱するのであるが、芯体の熱伝導率が大きいため、
発熱体パターン１４を構成するステンレス鋼薄膜が存在
していない部分でも、直接ステンレス鋼薄膜と接してい
る部分と同様に温度上昇が生じる。但し、発熱パターン
１４が粗い場合、ステンレス鋼薄膜が存在する場所とそ
うでない場所で温度差が生じ、これが局所的な定着ムラ
を生じる可能性がある。

【００２２】我々は発熱体パターン１４の形状と温度差
について検討を行った結果、隣合う発熱パターン１４の
間隔が１０ｍｍ以下であれば定着性に問題を生じないこ
とが分かった。また、通常加熱ローラは中央部よりも端
部の方が放熱量が大きいため、表面が均等に発熱した場
合、軸方向に温度差が生じる。この温度差を補正するた
めに、あらかじめ発熱量に分布をもたせた発熱体パター
ン１４を設定することも可能である。すなわち、発熱体
パターン１４自体の幅を場所によって変化させたり、発
熱体パターン１４の形状を変化させたりすることでは容
易に発熱量の調整できる。

【００２３】なお、本実施例においては抵抗発熱体の材
料にステンレス鋼を用いて説明した。ステンレス鋼は機
械強度、耐熱性、耐酸化性において優れた材料であるた
め、本発明の加熱ローラに使用する材料として適してい
る。ただし、ステンレス鋼に限らず、加工性に優れ、上
記の条件を満たすものであれば他の金属発熱体材料やセ
ラミックス、樹脂等の発熱体材料を用いてもかまわな
い。また、本実施例において、芯体の材料にはアルミを
用いたが、銅、鉄等の他の金属やセラミックス材料を用
いることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の定着用加熱ローラは絶縁性及び耐熱性に優れたポ
リイミドフィルムが絶縁層に用いられ、ポリイミドフィ
ルム上に発熱体パターンが形成された発熱体シートが芯
体に巻き付けれている構成であるため、作製が容易で、
耐久性に優れている。また、発熱体パターンの幅、密度
を所望の発熱量に応じて設定することにより、温度分布
の制御が容易であり、定着ムラを削減することができ
る。さらに、発熱体パターンの両端がリング状電極を形
成しているため、非常に強固であり、耐久性に優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着用加熱ローラの斜視図である。

【図２】本発明の定着用加熱ローラに用いる発熱体シー
トの図である。

【符号の説明】

１０ 芯体 １２ ポリイミドフィルム １４ 発熱体パターン １６ リング状電極部 １８ 発熱体シート ２０ フッ素樹脂層 ２２ 摺動電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形状の芯体の周面に抵抗発熱体を設
   けた定着用加熱ローラにおいて、ポリイミドフィルム上
   に抵抗発熱体が形成された発熱体シートが芯体に巻き付
   けられ接着されていることを特徴とする定着用加熱ロー
   ラ。
2. 【請求項２】 前記抵抗発熱体はポリイミドフィルム表
   面上で前記周面方向に複数回屈曲した帯状の抵抗発熱体
   パターンであり、該帯状抵抗発熱体パターンはポリイミ
   ドフィルム表面上に少なくとも１本以上形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着用加熱ローラ。
3. 【請求項３】 前記芯体両端の周面上には給電用電極が
   配置されており、該給電用電極は前記ポリイミドフィル
   ム上に、前記抵抗発熱体の一部として前記抵抗発熱体と
   同時に形成されることを特徴とする請求項１に記載の定
   着用加熱ローラ。