JPH09134088A - 加熱定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受や駆動ギヤ等のためのスペースを必要と
しローラ長が限られた条件下で、通紙範囲の両側付近で
の温度落ち込みによる定着性の低下を極力抑制し得る直
接加熱型の加熱定着ローラを提供する。 【解決手段】 一対の軸受４により両端部が回転自在に
支持される円筒状の絶縁ローラ２の内周面に対して、軸
受４の位置よりも軸方向外側の領域に渡って発熱抵抗体
層５を形成するとともに、軸受４の位置よりも軸方向外
側の領域で発熱抵抗体層５に接触する発熱領域形成部６
ｂを有してこの発熱抵抗体層５に給電する給電用電極部
材６を設け、軸受４の位置よりも軸方向外側の領域まで
発熱領域となるように発熱領域を実質的に広げること
で、軸受４付近の定着温度の落ち込みを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ装置、プリンタ等の画像形成装置において、記録紙
上に転写されたトナー像を定着させるために用いられる
直接加熱型の加熱定着ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の画像形成装置では、記
録紙上に転写されたトナー像を、そのトナー粒子を記録
紙の繊維に絡ませることにより記録紙に熱定着させる必
要がある。このため、定着装置の定着ローラはヒートロ
ーラとして構成されることが多い。

【０００３】このようなヒートローラ（加熱定着ロー
ラ）としては、赤外線ランプやハロゲンランプ等の熱源
を熱伝導性のよい金属製スリーブの軸心位置に内装させ
た間接加熱型が一般的である。しかし、間接加熱型の加
熱定着ローラの場合、高価な細管状ランプが必要な上、
間接加熱によるため迅速に昇温させることができない、
等の問題がある。

【０００４】このようなことから、最近では、間接加熱
型に代わって、直接加熱型の加熱定着ローラが普及し始
めている。その一例を図４に示す。パイレックスガラス
等による円筒状の絶縁ローラ１１の外周面上に厚膜抵抗
が塗布されて発熱抵抗体層１２が形成され、この発熱抵
抗体層１２の表面にテフロン樹脂が２０μｍ程度の膜厚
で積層されて離型層１３が形成されることにより加熱定
着ローラ１４が構成されている。ここに、絶縁ローラ１
１の両端部は一対の軸受１５ａ，１５ｂにより回転自在
に支持されるが、発熱抵抗体層１２部分で受けると、軸
受１５ａ，１５ｂと発熱抵抗体層１２との摺動による摩
耗が生じて発熱抵抗体層１２の抵抗値が上昇するとその
部分が局部的に発熱して危険なため、金属製リングより
なり発熱抵抗体層に電気的に導通させた給電用電極部材
１６部分に軸受１５ａ，１５ｂが配置される。この給電
用電極部材１６は給電用ブラシ１７の摺動接触を受ける
ことにより電源（図示せず）からの電力を発熱抵抗体層
１２の両端間に供給するためのものである。また、絶縁
ローラ１１の一方の端部には、給電用電極部材１６上に
位置させて駆動ギヤ１８が連結されている。

【０００５】構造は異なるが同様の趣旨により構成され
た直接加熱型の加熱定着ローラが、例えば、特開平２−
１９８７９号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すような構造
の加熱定着ローラ１４の場合、絶縁ローラ１１の両端部
に軸受１５ａ，１５ｂや給電用ブラシ１７や駆動ギヤ１
８を装着するためのスペースを必要とし、この部分は非
発熱領域となる。即ち、軸受１５ａ，１５ｂの内側間が
発熱領域となり、通紙範囲はこの発熱領域内に設定され
る。このときの加熱定着ローラ１４の長手方向（軸方
向）位置による表面温度分布は図５のような特性を示
す。即ち、発熱領域中であっても非発熱領域に近い領域
では、非発熱領域の熱容量が大きくこの非発熱領域側へ
熱が逃げるため、中心部よりも温度が低下しやすい。こ
の結果、通紙範囲の両側付近での定着性が悪化する。特
に、駆動ギヤ１８を設けた端部側では温度の落ち込みが
大きい。

【０００７】この点、絶縁ローラ１１（加熱定着ローラ
１４）自体を長めとすることで、発熱領域を長くすれ
ば、通紙範囲内での定着性の悪化は防止できるものの、
加熱定着ローラ１４、従って、定着装置が大きくなって
しまう。

【０００８】また、特開平５−１４２９６０号公報によ
れば、直接加熱型の加熱定着ローラに関して、平板状に
形成されたシート状発熱抵抗体をロール状に丸めて、円
筒状の絶縁ローラ内部に挿入することで、シート状発熱
抵抗体を外方に広がろうとする自己の弾性で絶縁ローラ
の内周面に密着させ、このようなシート状発熱抵抗体に
通電することにより絶縁ローラを直接加熱する構成が示
されている。しかし、「給電方法については、種々の方
法が一般的に用いられている」と記載されているだけで
あり、電極（給電用電極部材）周りの具体的な構成には
言及されておらず、軸受、駆動ギヤ等との関係で必ずし
も通紙範囲の両側付近の定着性が良好とはいえない。

【０００９】そこで、本発明は、軸受や駆動ギヤ等のた
めのスペースを必要としローラ長が限られた条件下で、
通紙範囲の両側付近の定着性の低下を極力抑制し得る直
接加熱型の加熱定着ローラ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】請求項１記載の発明で
は、一対の軸受により両端部が回転自在に支持される円
筒状の絶縁ローラと、これらの軸受の位置よりも軸方向
外側の領域に渡って前記絶縁ローラの内周面に形成され
た発熱抵抗体層と、前記軸受の位置よりも軸方向外側の
領域で前記発熱抵抗体層に接触する発熱領域形成部を有
してこの発熱抵抗体層に給電する給電用電極部材とを備
えている。

【００１１】従って、軸受の位置よりも軸方向外側の領
域まで発熱領域となるように発熱領域が実質的に広げら
れて非発熱領域の熱容量が減少するので、軸受付近の定
着温度の落ち込み、従って、通紙範囲の両側の定着温度
の落ち込みが抑制される。

【００１２】請求項２記載の発明では、一対の軸受によ
り両端部が回転自在に支持されるとともに一方の端部に
駆動ギヤが連結された円筒状の絶縁ローラと、前記駆動
ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領域に渡って前
記絶縁ローラの内周面に形成された発熱抵抗体層と、前
記駆動ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領域で前
記発熱抵抗体層に接触する発熱領域形成部を有してこの
発熱抵抗体層に給電する給電用電極部材とを備えてい
る。

【００１３】従って、駆動ギヤの位置よりも軸方向外側
の領域まで発熱領域となるように発熱領域が実質的に広
げられて非発熱領域の熱容量が減少するので、駆動ギヤ
側の定着温度の落ち込み、従って、通紙範囲の両側の定
着温度の落ち込みが抑制される。

【００１４】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の加熱定着ローラにおいて、給電用電極部材が、絶
縁ローラの端部内周面側に装着されて発熱抵抗体層に弾
性的に密着して電気的に導通する発熱領域形成部と、前
記絶縁ローラの端部外周面側に装着されて給電用ブラシ
の摺動接触を受けるブラシ摺動部と、を一体としたリン
グ状に形成されている。

【００１５】従って、円筒状の絶縁ローラの両端部に装
着される簡単な構造の給電用電極部材によって、通紙範
囲の両側の定着温度の落ち込みを抑制できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態の加熱定着
ローラ１は、円筒状の絶縁ローラ２をベースとして構成
されている。この絶縁ローラ２は、例えば、肉厚１ｍ
ｍ、直径２０ｍｍのパイレックスガラス製のもので、外
周面にはＰＴＦＥを２０μｍの厚さに塗布した離型層３
が形成されている。また、前記絶縁ローラ２の両端部付
近には通紙範囲より外側に位置させて一対の軸受４が装
着されている。一方、前記絶縁ローラ２の内周面には厚
膜抵抗を塗布することにより発熱抵抗体層５が形成され
ている。この発熱抵抗体層５は前記絶縁ローラ２の端部
付近、具体的には、前記軸受４の位置よりも軸方向外側
の領域まで形成されている。

【００１７】このような絶縁ローラ２の両端部には、給
電金具（給電用電極部材）６が装着されている。この給
電金具６は厚さ０．１５ｍｍのリン青銅製のもので、図
２に示すように、リング状のブラシ摺動部６ａとこのブ
ラシ摺動部６ａの一部を内側に折り曲げ形成した４片の
発熱領域形成部６ｂとを一体で形成したものである。前
記ブラシ摺動部６ａは前記絶縁ローラ２の端部外周面側
に装着されるもので、絶縁ローラ２の外径に相当する内
径を有し、かつ、給電用ブラシ７の摺動接触を受ける。
従って、前記ブラシ摺動部６ａは少なくとも給電用ブラ
シ７分の幅を有する。一方、前記発熱領域形成部６ｂは
前記絶縁ローラ２の端部内周面側に装着されるが、その
装着状態を維持しつつ前記発熱抵抗体層５に確実に密着
して安定した電気的導通状態が得られるように弾性を持
たせる弾性部６ｃが形成されており、実際に前記発熱抵
抗体層５に接する先端部が発熱領域形成部６ｂとして機
能する。この発熱領域形成部６ｂの位置は、前記軸受４
の位置よりも軸方向外側の位置に設定されている。この
ため、給電金具６においては、ブラシ摺動部６ａ側の幅
（長さ）に比べて発熱領域形成部６ｂ側の長さが短く設
定されている。

【００１８】このような構成において、加熱定着ローラ
１は一対の軸受４により支持されながら回転駆動され
る。そして、電源（図示せず）からの電力が、給電用ブ
ラシ７、ブラシ摺動部６ａ、発熱領域形成部６ｂを経て
発熱抵抗体層５に供給されることにより、発熱抵抗体層
５が発熱する。これにより、絶縁ローラ２が直接的に加
熱される。ここに、両端の発熱領域形成部６ｂ間の発熱
抵抗体層５部分が発熱領域となる。即ち、発熱領域が軸
受４の位置よりも端部側に広がっているので、軸受４付
近においても絶縁ローラ２の内周面側からの発熱がある
ため、軸受４の位置よりも内側に位置する通紙範囲の両
側付近での温度低下は抑制される。これは、従来例に比
して、絶縁ローラ２の両端部における非発熱領域の熱容
量が減少するためと考えられ、少なくとも通紙範囲内で
は定着温度が均一化される。

【００１９】本発明の実施の第二の形態を図３に基づい
て説明する。図１及び図２に示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示し、その説明も省略する。本実施の形
態では、絶縁ローラ２の一方の端部側に駆動ギヤ８が連
結された加熱定着ローラ９に適用されている。この駆動
ギヤ８は給電用ブラシ７よりも外側（内側でもよい）位
置にて給電金具６のブラシ摺動部６ａ上に装着されてい
る。このため、ブラシ摺動部６ａの幅は、駆動ギヤ８と
給電用ブラシ７との幅以上に長く設定されている。ま
た、絶縁ローラ２の内周面の発熱抵抗体層５は、前記駆
動ギヤ８の位置よりも軸方向外側の領域に渡って形成さ
れている。そして、前記給電金具６における発熱領域形
成部６ｂの位置は、前記駆動ギヤ８の位置付近に設定さ
れている。このため、給電金具６においては、ブラシ摺
動部６ａ側の幅（長さ）に比べて発熱領域形成部６ｂ側
の長さが極端に短く設定されている。即ち、駆動ギヤ８
を有しない他方の端部側（図１に示した構成に相当す
る）に比べて、この駆動ギヤ８を有する端部側では、発
熱領域が通紙範囲外に長く設定されている。

【００２０】このような構成において、加熱定着ローラ
１は一対の軸受４により支持されながら駆動ギヤ８への
駆動力の伝達を受けて回転駆動される。そして、電源
（図示せず）からの電力が、給電用ブラシ７、ブラシ摺
動部６ａ、発熱領域形成部６ｂを経て発熱抵抗体層５に
供給されることにより、発熱抵抗体層５が発熱する。こ
れにより、絶縁ローラ２が直接的に加熱される。ここ
に、両端の発熱領域形成部６ｂ間の発熱抵抗体層５部分
が発熱領域となる。即ち、駆動ギヤ８側では、この駆動
ギヤ８付近まで発熱領域が広がっているので、駆動ギヤ
８や軸受４付近においても絶縁ローラ２の内周面側から
の発熱があるため、軸受４の位置よりも内側に位置する
通紙範囲の両側付近での温度低下は抑制される。駆動ギ
ヤ８を有しない端部側では、発熱領域が軸受４の位置よ
りも端部側に広がっているので、軸受４付近においても
絶縁ローラ２の内周面側からの発熱があるため、軸受４
の位置よりも内側に位置する通紙範囲の両側付近での温
度低下は抑制される。このようにして、少なくとも通紙
範囲内では定着温度が均一化される。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、一対の軸
受により両端部が回転自在に支持される円筒状の絶縁ロ
ーラと、これらの軸受の位置よりも軸方向外側の領域に
渡って前記絶縁ローラの内周面に形成された発熱抵抗体
層と、前記軸受の位置よりも軸方向外側の領域で前記発
熱抵抗体層に接触する発熱領域形成部を有してこの発熱
抵抗体層に給電する給電用電極部材とを備えており、軸
受の位置よりも軸方向外側の領域まで発熱領域となるよ
うに発熱領域が実質的に広げられて非発熱領域の熱容量
を減少させることができるので、軸受付近の定着温度の
落ち込み、従って、通紙範囲の両側の定着温度の落ち込
みを抑制することができ、通紙範囲全幅に渡って安定し
た定着性を発揮させることができる。

【００２２】請求項２記載の発明によれば、一対の軸受
により両端部が回転自在に支持されるとともに一方の端
部に駆動ギヤが連結された円筒状の絶縁ローラと、前記
駆動ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領域に渡っ
て前記絶縁ローラの内周面に形成された発熱抵抗体層
と、前記駆動ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領
域で前記発熱抵抗体層に接触する発熱領域形成部を有し
てこの発熱抵抗体層に給電する給電用電極部材とを備え
ており、軸受付近はもちろん、駆動ギヤの位置よりも軸
方向外側の領域まで発熱領域となるように発熱領域が実
質的に広げられて非発熱領域の熱容量を減少させること
ができるので、駆動ギヤ側の定着温度の落ち込み、従っ
て、通紙範囲の両側の定着温度の落ち込みを抑制するこ
とができ、通紙範囲全幅に渡って安定した定着性を発揮
させることができる。

【００２３】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の加熱定着ローラにおいて、給電用電極部材
が、絶縁ローラの端部内周面側に装着されて発熱抵抗体
層に弾性的に密着して電気的に導通する発熱領域形成部
と、前記絶縁ローラの端部外周面側に装着されて給電用
ブラシの摺動接触を受けるブラシ摺動部と、を一体とし
たリング状に形成されているので、円筒状の絶縁ローラ
の両端部に装着される簡単な構造の給電用電極部材によ
って、通紙範囲の両側の定着温度の落ち込みを抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第一の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図２】給電金具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はそ
の端面図である。

【図３】本発明の実施の第二の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図４】従来例を示す縦断側面図である。

【図５】その長手方向位置による表面温度分布を示す特
性図である。

【符号の説明】

２ 絶縁ローラ ４ 軸受 ５ 発熱抵抗体層 ６ 給電用電極部材 ６ａ ブラシ摺動部 ６ｂ 発熱領域形成部 ７ 給電用ブラシ ８ 駆動ギヤ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の軸受により両端部が回転自在に支
   持される円筒状の絶縁ローラと、 これらの軸受の位置よりも軸方向外側の領域に渡って前
   記絶縁ローラの内周面に形成された発熱抵抗体層と、 前記軸受の位置よりも軸方向外側の領域で前記発熱抵抗
   体層に接触する発熱領域形成部を有してこの発熱抵抗体
   層に給電する給電用電極部材と、を備えることを特徴と
   する加熱定着ローラ。
2. 【請求項２】 一対の軸受により両端部が回転自在に支
   持されるとともに一方の端部に駆動ギヤが連結された円
   筒状の絶縁ローラと、 前記駆動ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領域に
   渡って前記絶縁ローラの内周面に形成された発熱抵抗体
   層と、 前記駆動ギヤ及び軸受の位置よりも軸方向外側の領域で
   前記発熱抵抗体層に接触する発熱領域形成部を有してこ
   の発熱抵抗体層に給電する給電用電極部材と、を備える
   ことを特徴とする加熱定着ローラ。
3. 【請求項３】 給電用電極部材は、絶縁ローラの端部内
   周面側に装着されて発熱抵抗体層に弾性的に密着して電
   気的に導通する発熱領域形成部と、前記絶縁ローラの端
   部外周面側に装着されて給電用ブラシの摺動接触を受け
   るブラシ摺動部と、を一体としたリング状に形成されて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱定着ロ
   ーラ。