JPH10189216A - 加熱定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体を設けた耐熱絶縁層が金属パイプ内周
面に完全に接着され、かつ給電部と発熱体の受電部との
間で火花放電が発生しない加熱定着ローラを提供する。 【解決手段】 給電パイプ２３内に挿入され、内面に発
熱体２６が設けられた耐熱絶縁層２５内に、金属パイプ
２３の端部を導電性材料で構成されるキャップ３２で塞
いだ状態で、発泡弾性体２７を充填し、耐熱絶縁層２５
を金属パイプ２３の内周面に押付け固定する。また、発
熱体２６の受電部２６ｂには給電部３８からキャップ３
２を介して電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、加熱定着ローラに
関する。さらに詳しくは、本発明はプリンタ、複写機、
ファクシミリ等の電子写真装置においてトナー画像の熱
定着部に使用する加熱定着ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置のトナー熱定着部には、ト
ナー支持体のトナーを加熱および加圧してトナー支持体
に定着する加熱定着ローラと、これに対向する加圧ロー
ラとが備えられる。トナー支持体を両ローラの間を通過
させ、トナーを加熱定着させる。

【０００３】従来技術の典型的な加熱定着ローラ１を図
１１に示す。加熱定着ローラ１は、アルミニウムやステ
ンレス鋼などの薄肉の金属パイプ２の内周面に耐熱絶縁
層３を配置し、その内面側に発熱体４を設け、発熱体４
の両端側に受電部５が来るようにし、受電部５に給電部
６から電力を供給して加熱している。また、金属パイプ
２の外周面には、一般に離形層７が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の加熱定着ロ
ーラ１を製造する工程は、耐熱絶縁層３の一方の面に、
ニッケル−クロム合金、銅−クロム合金などの金属線を
所定形状に形成し、両側に集電部５を設けた発熱体４を
印刷し、発熱体４を内側にして円筒状に丸めて、外周面
に接着剤を塗布し、金属パイプ２内に挿入し、金属パイ
プ２の両端を塞いで、耐熱絶縁層３内を加圧し、耐熱絶
縁層３を金属パイプ２の内周面に接着させている。耐熱
絶縁層３を金属パイプ２に接着させる工程は、金属パイ
プ２が細長いので接着を完全に行うのは困難である。接
着が不完全な箇所があると、発熱体４で発生した熱が金
属パイプ２に伝わらず、耐熱絶縁層３に蓄熱され、この
ため耐熱絶縁層３が膨張し、周囲の耐熱絶縁層３を金属
パイプ２から剥離し、膨れ８を生じる。膨れ８の部分で
金属パイプ２が加熱されずトナーがトナー支持体に定着
できないばかりでなく、耐熱絶縁層３にさらに蓄熱さ
れ、その耐熱温度以上になって溶融し、場合によっては
火炎が発生するおそれがある。

【０００５】また発熱体４の両側に設けられた受電部５
は、これを丸めた場合、金属パイプ２の内周の長さと一
致せず、受電部５が長い場合は図１２（１）に示すよう
に集電部５が重なり、段差が生じ、また受電部５が短い
場合は図１２（２）に示すように溝ができる。加熱定着
ローラ１は回転し、給電部６は固定されているので、加
熱定着ローラ１が１回転する間に、給電部６は、前記段
差または溝を必ず１回通過する。このとき給電部６が受
電部５から離れ、、火花が発生する。この火花によって
余分な電気エネルギが消費されるとともに受電部５およ
び給電部６が損耗する。給電部６の取替えは容易に行え
るが受電部５が損耗したときは加熱定着ローラ１全体の
取替えが必要となる。

【０００６】本発明の目的は、発熱体を設けた耐熱絶縁
層が金属パイプの内周面に完全に接着され、かつ給電部
と発熱体の受電部との間で火花放電が発生しない加熱定
着ローラを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周面に離形
層を有してもよい金属パイプと、該金属パイプの内周面
に配置される耐熱絶縁層と、耐熱絶縁層層の内面に設け
られ、該金属パイプの少なくとも一方端部寄りに受電部
を有する発熱体と、耐熱絶縁層の内部に充填され、発熱
体を内面に設けた耐熱絶縁層を該金属パイプ内周面に押
付け固定する圧接体と、該金属パイプの端部で、発熱体
の受電部に接触し、金属パイプ内部に絶縁体を介して嵌
合され、発熱体に接触する部分と給電体に接触する部分
とが一体の導電性材料で構成されている少なくとも１つ
のキャップとを含み、発熱体の受電部への電力の供給が
給電体からキャップを介して行われることを特徴とする
加熱定着ローラである。本発明に従えば、端部をキャッ
プによって閉じられた耐熱絶縁層内に圧接体が充填され
る。圧接体内に気体を圧入することによって耐熱絶縁層
を金属パイプ内周面に圧着固定する。これによって内面
に発熱体を設けた耐熱絶縁層は、完全に金属パイプ内周
面に接着される。また発熱体の加熱時には、圧接体はキ
ャップによって金属パイプ内に閉込められ、金属パイプ
の両端部からはみ出すことがなく、圧接体内に閉込めら
れている空気が膨張し、耐熱絶縁層と金属パイプの内周
面とがより完全に接着される。またキャップと発熱体の
受電部とは、固定して接触しているので、受電部に段差
や溝があっても接触不良が起こらない。給電体はキャッ
プの段差のない外面でキャップと接触し、火花放電によ
るエネルギ損失と、給電部および受電部の損耗とを防
ぐ。これによって耐久性の優れた加熱定着ローラが提供
される。

【０００８】また本発明は、前記圧接体が発泡弾性体に
よって構成されることを特徴とする。本発明に従えば、
発泡弾性体は気体を小区画内に閉込め、発泡圧力が長時
間維持できる。また加熱時の圧力上昇も徐々に行われ、
金属パイプに急激な圧力がかかることがない。

【０００９】また本発明は、前記キャップが導電性材料
からなる有底中空円筒形であり、円筒部の外部に絶縁性
材料で構成される絶縁リングが一体成形され、金属パイ
プの軸線方向内側に底部が来るように絶縁リングを金属
パイプに嵌合し、円筒部外面を発熱体の受電部に接触さ
せることを特徴とする。本発明に従えば、絶縁リングが
金属パイプの内面に嵌合し、キャップが金属パイプ２内
に容易に固定できる。

【００１０】また本発明は、前記キャップが、導電性材
料から成る円錐台形であることを特徴とする。本発明に
従えば、キャップが簡単な構成であり、旋盤で容易に製
造できる。また給電部がキャップの内部に入込むことか
ないので小径の加熱定着ローラに利用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態によっ
てより詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態の
加熱定着ローラ２１を用いたトナー定着部１１の断面図
であり、図２は図１の切断線ＩＩ−ＩＩによる断面図、
図３は同じく切断線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図であ
る。トナー定着部１１は、電熱などの発熱体で内部から
加熱される加熱定着ローラ２１と加圧ローラ１２とから
構成され、２つのローラ２１，１２の間を紙などのトナ
ー支持体１０を通過させ、トナーによって形成された像
を加熱定着する。加圧ローラ１２は、外周面に離形層１
４を有する金属パイプ１３から構成され軸１５によって
矢符１６方向に図示しない駆動手段によって回転され
る。軸１５は、その両端を軸受１７によって支持されて
いる。

【００１２】加熱定着ローラ２１は、外周面に離形層２
４を有する金属パイプ２３と、金属パイプ２３の内周面
に設けられた耐熱絶縁層２５と、さらにその内面に設け
られた発熱体２６とがあり、その内部には弾性発泡体２
７が円筒状に充填されている。加熱定着ローラ２１は、
金属パイプ２３の両側部が軸受２８，２９によって支持
され、さらに一方の軸受２８の外端部には、金属パイプ
２３の外周面に駆動歯車３０が設けられ、図示しない駆
動手段から伝達歯車３１を介して、金属パイプ２３が回
転される。なお、金属パイプ２３の軸受２８，２９に接
する部分には離形層２４は設けられていない。

【００１３】金属パイプ２３の両端部内側には、キャッ
プ３２が嵌合されている。図４（１）は、キャップ３２
の断面図である。キャップ３２は、導電性材料、たとえ
ば金属で構成され、中空円筒状の筒部３３と円板状の底
板３４とから成り、底板３４の中央部には小孔３５が穿
設されている。筒部３３の底板３４がある側と反対側外
部には、電気絶縁性材料で構成された絶縁リング３６が
鉢巻状に接着されている。金属パイプ２３の内周面にあ
る耐熱絶縁層２５および発熱体２６は、端部には配置さ
れていないので、金属パイプ２３の内周面に絶縁リング
３６を嵌合させれば、筒部３３の外周面は、後述する発
熱体２６の受電部２６ｂに接触し、キャップ３２は金属
パイプ２３、したがって発熱体２６と一体となって回転
する。また筒部３３の内周面は、後述する給電部３８に
接触する。これによって電力が給電部３８からキャップ
３２を介して発熱体２６に供給される。

【００１４】耐熱絶縁層２５は、ポリイミド、フェー
ル、シリコン、ボロキサンなどの耐熱性に優れた合成樹
脂で長方形状に構成され、たとえば１０〜４０μｍの厚
さである。耐熱絶縁層２５の一方の面には、図５に示す
ようにニッケル−クロム合金、ニッケル−銅合金などか
らなる線状の抵抗体２６ａがスクリーン印刷、スパッタ
リングなどによって形成され、その両端部（図５の左右
端部）には、板状の受電部２６ｂが形成される。抵抗体
２６ａは、加熱定着ローラ２１の大きさや作動状況によ
って適宜のパターンで設けられる。耐熱絶縁層２５は、
図５の上下の辺を合わせる形で、発熱体２６を内側にし
て円筒状に丸められ、外側に接着剤を塗布して金属パイ
プ２３内に挿入され、さらにその内側に円筒状の発泡弾
性体２７を充填し金属パイプ２３の両端にキャップ３２
を嵌合する。

【００１５】発泡弾性体２７として、発泡性シリコン樹
脂が好適に用いられる。円筒状に成型した発泡性シリコ
ン樹脂に、白金を主成分とする発泡触媒を添加し、両端
をキャップ３２で塞いだ耐熱絶縁層２５内に挿入する。
発泡性シリコン樹脂は、発泡触媒の作用で数分後に発泡
硬化する。このとき円筒状に成型した発泡性シリコン樹
脂の内部を加圧しておくと、発泡性シリコン樹脂が外側
に膨張し、耐熱絶縁層２５が金属パイプ２３内周面に均
一に接着する。弾性発泡体２７は、気体が小さい区画に
閉込められている。通電時に発熱体２６の熱が内部に伝
わるのを防ぐとともに、区画内の気体の膨張によってさ
らに耐熱絶縁層２５が金属パイプ２３内周面に密着され
る。金属パイプ２３の内部圧力の一部は、区画内からキ
ャップ３２の底板３４に穿設された小孔３５から徐々に
排出され、金属パイプ２３の内部圧力が異常に上昇する
のを防ぐ。また金属パイプ２３の内部圧力が低下したと
きはこの小孔３５から外気が侵入する。

【００１６】発泡弾性体２７の代わりに、耐熱絶縁層２
５の内部にゴムチューブなどを挿入し、キャップ３２の
小孔３５から空気を送り込んで膨らませ、耐熱絶縁層２
５を金属パイプ２３の内周面に接着させるものでもよい
が、発泡弾性体２７を用いるものが好ましい。

【００１７】図４（２）は、前記キャップ３２の一変形
例のキャップ３２ａの断面図である。本変形例のキャッ
プ３２ａは、筒部３３の中央部が樽状に膨らんでいる。
この膨らんだ部分３３ａで集電部２６ｂと接触している
ので、集電部２６ｂとキャップ３２ａとの接触はより完
全となる。また底板３４には、小孔３５は穿設されてい
ない。

【００１８】図６は、給電部３８の斜視図である。給電
部３８は、絶縁層材料から成り、円筒状の支持体３９
と、銅合金など導電材料から成る導電体４１とから構成
される。

【００１９】図７は、導電体４１の斜視図である。導電
体４１は、電源が接続される接続端子４３と、支持体３
９で覆われている板状の胴体部４２と、胴体部４２の先
端で、胴体部４２と垂直方向にＳ字状またはＺ字状に延
びる一対の接触子４４と、接触子の先端にあり、キャッ
プ３２内周面に接触する銀接点４５とから成る。接触子
４４は、弾発力を有するたとえば燐青銅板で構成され、
銀接点４５を一定圧力でキャップ３２内周面に押付けて
いる。支持体３９には、一対の本体取付部４０があり、
加熱定着ローラ２１の駆動歯車３０の外側に設けられた
ケース４６，４７に固定される。

【００２０】図８は、本発明の加熱定着ローラ２１ａに
用いるキャップ５１の第２の実施の形態の断面図であ
る。本実施の形態では、キャップ５１は、導電性材料で
構成され、円錐台形であり、面積の大きい底面５２が金
属パイプ２３の端部側であって耐熱絶縁層２５の内側に
嵌合される。金属パイプ２３の端部では、耐熱絶縁層２
５が比較的簡単に金属パイプの内周面に接着できるの
で、その耐熱絶縁層２５内にキャップ５１を嵌合でき
る。また傾斜面で発熱体２６の受電部２６ｂと接触する
ので、キャップ５１と受電部２６ｂとの接触抵抗を少な
くできる。また底面５２には給電部３８ａが接触する。
したがって金属パイプ２３の内径が小さい加熱定着ロー
ラ２１ａに用いることができる。

【００２１】図９は、本発明の加熱定着ローラ２１ｂに
用いられるキャップ６１の第３の実施の形態の断面図で
ある。本実施の形態では、キャップ６１は、導電材料で
構成され段付円筒状に形成される。大径部６２は、発熱
体２６の受電部２６ｂに接触するように設けられる。小
径部６３には給電部３８ｂが外側から接触する。したが
って金属パイプの内径が小さい加熱定着ローラ２１ａに
用いることができる。

【００２２】図１０は、本発明の加熱定着ローラ２１ｃ
に用いられるキャップ７１の第４の実施の形態の断面図
である。本実施の形態のキャップ２１ｃは、有底円筒状
の金属板６２から構成される本体６２と、その上部に溶
接され、外部下方に円錐台形に延びる接触部６３と、本
体内部に充填される内樹脂部６４と、本体外周部および
本体６２と接触部６３との間に設けられる外樹脂部６５
とから成る。本体６２の底板６１が金属パイプ２１ｃの
端部側に来るようにして、金属パイプ２１ｃの内周面に
外樹脂部６５を嵌合する。これによって接触部６３が発
熱体２６の受電部２６ｂに接触する。また底板６６に
は、給電部３８ｃが接触する。したがって金属パイプ２
３の内径の小さい加熱定着ローラ２１ｃに用いることが
できる。またキャップの接触部６３が傾斜しており、か
つ加熱による内樹脂部６４の膨張によって接触部６３と
受電部２６ｂとの接触抵抗を少なくできる。

【００２３】前記第２〜第４の実施の形態における加熱
定着ローラのキャップ以外の構成は第１の実施の形態と
略同じであるので説明は省略してある。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、金属パイプの耐熱絶縁
層の内部は、キャップによって端が塞がれた状態で、発
泡弾性体などの圧接体で、耐熱絶縁体が金属パイプに押
付け固定されるので、耐熱絶縁体の内面に設けられた発
熱体からの熱が金属パイプに伝熱され、加熱定着ローラ
表面で均一にトナーの定着が行われる。

【００２５】また給電部からキャップを介して発熱体の
受電部に電力が供給され、キャップと受電部とは固定さ
れており、給電部とキャップとの間の接触が完全である
ので、火花放電がなく、エネルギ損失と、給電部および
受電部の損耗がなく、加熱定着ローラの耐久性が増大す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の加熱定着ローラ２１を
用いたトナー定着部１１の側面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩによる断面図であ
る。

【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図で
ある。

【図４】キャップ３２の断面図である。

【図５】発熱体２６の平面図である。

【図６】給電部３８の斜視図である。

【図７】導電体４１の斜視図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の加熱定着ローラ２
１ａに用いるキャップ５１の断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の加熱定着ローラ２
１ｂに用いるキャップ６１の断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の加熱定着ローラ
２１ｃに用いるキャップ７１の断面図である。

【図１１】従来技術の加熱定着ローラ１の断面図であ
る。

【図１２】従来技術の発熱体４の受電部５と給電部６の
接触状態の説明図である。

【符号の説明】

１１ トナー定着部 １２ 加圧ローラ ２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 加熱定着ローラ ２３ 金属パイプ ２４ 離形層 ２５ 耐熱絶縁層 ２６ 発熱体 ２６ａ 抵抗体 ２６ｂ 受電部 ２７ 発泡弾性体 ３２，３２ａ，５１，６１，７１ キャップ ３３ 筒部 ３４ 底板 ３５ 小孔 ３６ 絶縁リング ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 給電部 ３９ 支持体 ４１ 導電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 勝也 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に離形層を有してもよい金属パイ
   プと、 該金属パイプの内周面に配置される耐熱絶縁層と、 耐熱絶縁層層の内面に設けられ、該金属パイプの少なく
   とも一方端部寄りに受電部を有する発熱体と、 耐熱絶縁層の内部に充填され、発熱体を内面に設けた耐
   熱絶縁層を該金属パイプ内周面に押付け固定する圧接体
   と、 該金属パイプの端部で、発熱体の受電部に接触し、金属
   パイプ内部に絶縁体を介して嵌合され、発熱体に接触す
   る部分と給電体に接触する部分とが一体の導電性材料で
   構成されている少なくとも１つのキャップとを含み、 発熱体の受電部への電力の供給が給電体からキャップを
   介して行われることを特徴とする加熱定着ローラ。
2. 【請求項２】 前記圧接体が発泡弾性体によって構成さ
   れることを特徴とする請求項１記載の加熱定着ローラ。
3. 【請求項３】 前記キャップが導電性材料からなる有底
   中空円筒形であり、円筒部の外部に絶縁性材料で構成さ
   れる絶縁リングが一体成形され、 金属パイプの軸線方向内側に底部が来るように絶縁リン
   グを金属パイプに嵌合し、円筒部外面を発熱体の受電部
   に接触させることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の加熱定着ローラ。
4. 【請求項４】 前記キャップが、導電性材料から成る円
   錐台形であることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の加熱定着ローラ。