JPH11119575A - 加熱定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内面に面状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、かつ面状発熱体の受電
部と受電体との間で火花放電が生じない加熱定着ローラ
を提供する。 【解決手段】 内面に面状発熱体を設けた耐熱絶縁層２
５の内部に外方に弾発付勢された螺旋ばね２４を挿入し
て耐熱絶縁層２５を金属パイプ２２内周面に押圧すると
ともに、面状発熱体の受電部２６ｂに円筒状のキャップ
５０を挿入し、キャップ５０の円筒部５３の外面を受電
部２６ｂに接触させ、円筒部５３の内面に銀接点を介し
て接触する２枚のピンセット状の集電片５６を有する給
電体５５から電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
１３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、その内面側に面状発熱体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
電体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、離形層７が設けられていることも
ある。

【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、両側に受電部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１４（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１４（２）に示すように溝ができる。加熱定着
ローラ１は回転し、給電体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、給電体６は、前記段
差または溝を必ず１回通過する。このとき給電体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
給電体６が損耗する。また保守点検の際に、加熱定着ロ
ーラ１が図１４（１）に示される矢符の方向と逆に回転
されることがある。このときは機械的に受電部５および
給電体６が破損される。給電体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、内面に面状発熱体を設け
た耐熱絶縁層が金属パイプの内周面に完全に接着され、
かつ給電体と面状発熱体の受電部との間で火花放電や無
理な力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、面状発熱体を
耐熱樹脂層を介して内面に貼付け、両端部に前記面状発
熱体に電力を付与する受電体を有し、駆動手段で回転駆
動される金属パイプと、前記受電体に電力を供給する一
対の給電体とを有する加熱定着ローラにおいて、面状発
熱体は、外方に弾発付勢された弾性体によって、前記金
属パイプ内面に押圧貼付けられ、受電体は、面状発熱体
に接続する受電部と、前記受電部の内面に接触する円筒
状のキャップとから構成されることを特徴とする加熱定
着ローラである。

【０００８】本発明に従えば、面状発熱体は、耐熱樹脂
層を介して金属パイプ内面に弾性体によって押圧固定さ
れ、金属パイプと耐熱樹脂層との間に膨れが生じること
はない。

【０００９】弾性体は、たとえば合成樹脂製またはスプ
リング鋼などの金属製である。合成樹脂は、肉厚とな
り、面ヒータの加熱・冷却の繰り返しによって劣化し、
次第に弾性力が弱まってくるおそれがある。スプリング
鋼を用いるときは、スプリング鋼が導電体であるので、
面状発熱体との間および受電体との間に絶縁膜または絶
縁板を設けて、電流が短絡しないようにしなければなら
ない。

【００１０】また受電体が円筒状に形成されたキャップ
を介して面状発熱体の受電部と給電部とが接触するの
で、両者は常に接触し、火花放電が防がれる。また保守
点検時などに加熱定着ローラが逆回転されても、給電体
と受信体との間に無理な力が作用せず、これらが破損す
ることがない。

【００１１】また本発明は、前記弾発付勢された弾性体
が、板状の弾性体を螺旋状に巻いた螺旋ばねであること
を特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、板状の弾性体を螺旋状に
巻いた螺旋ばねが好適に用いられる。螺旋ばねは、円周
方向に均等な力で押圧する。そして両端に半径方向内方
に曲げられた巻曲げ部が設けられることが簡単な治具を
曲げ部に作用させることで縮径でき、面状発熱体の内部
に容易に挿入できて好ましい。

【００１３】また本発明は、前記弾発付勢された弾性体
が、板状の弾性体を肋骨状に加工したばね体を２個隙間
がないように組合せたものであることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、板状の弾性体を肋骨状に
加工したばね体は、肋骨部分の先端以外に円周方向に均
等な力で押圧する。そしてこのばね体を２個組合せるこ
とによって、お互いに円周方向に力の作用しない部分を
補い、全体として円周方向に均等な力で押圧する。また
長さの調節が容易にできる。各肋骨部分の先端に内方に
曲げられた巻曲げ部が設けられるものが簡単な治具を曲
げ部に作用させることで縮径でき、面状発熱体の内部に
容易に挿入できて好ましい。

【００１５】また本発明は、前記給電体が、互いに外側
に弾発付勢され、前記キャップの内面に接触するピンセ
ット状の集電片を含むことを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、ピンセット状の集電片は
キャップの内面に相反する半径方向に均等な力で接触す
るので、給電体と受電体との接触をより円滑にする。

【００１７】また本発明は、前記キャップが、有底円筒
状に構成され、前記給電体が、キャップの底板のズレを
阻止するストッパを有することを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、キャップが有底円筒状で
あり、キャップがずれて給電体に接触不良が生じること
があるが、ストッパがあるのでキャップの動きが抑制さ
れ、給電体に接触不良が生じない。

【００１９】また本発明は、前記給電体が、銀接点を介
して前記キャップの内部に接触することを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、給電体とキャップとが銀
接点を介して接触するので、給電体とキャップとの接触
抵抗を少なくできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態の
加熱定着ローラ２１を用いた定着ユニット１１の全体構
成を示す１部拡大図を含む断面図である。なお、一部拡
大図を除いて図面を見やすくするため断面を示す記号は
省略してある。定着ユニット１１は、加熱定着ローラ２
１と、加圧ローラ１２とから構成され、２つのローラ１
２，２１の間に紙などのトナー支持体を通過させ、トナ
ーによって形成された像を加熱定着する。２つのローラ
１２，２１は、絶縁性の上ケース１３ａおよび下ケース
１３ｂによって覆われている。加圧ローラ１２は、軸１
４によって図示しない駆動手段によって回転される。軸
は、その両端を軸受け１５，１６によって支持されてい
る。

【００２２】加熱定着ローラ２１は、金属パイプ２２
と、その内周面に貼付けられた耐熱絶縁層２５とを含
み、その内部には、たとえば螺旋ばね２４が設けられ、
耐熱絶縁層２５が金属パイプ２２の内面に密着される。
また加熱定着ローラ２１は、両端部が外面から軸受１
５，１６によって支持される。軸受１５，１６は、加圧
ローラ１１の軸受と兼用される。一方の軸受１５の外方
には、駆動歯車１７が設けられ、図示しない駆動手段か
ら伝達歯車１８を介して加圧定着ローラ２１が回転駆動
される。

【００２３】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２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２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。スプリング鋼などの
導電性の螺旋ばね２４が用いられるときは、抵抗体２６
ａにさらに厚さ９〜２５μｍのポリイミドから成る絶縁
フィルム２７が設けられる。これらの耐熱絶縁層２５
は、図２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２２内に挿入される。

【００２４】図３は、耐熱絶縁層２５内に挿入される弾
性体の一例である螺旋ばね２４の斜視図である。この螺
旋ばね２４は、力を加えない状態でその外径が金属パイ
プ２２の内径より若干大きめにされ、図４に示す治具３
１によって縮径されて金属パイプ２２内に挿入される。
螺旋ばね２４は、ばね本体２４ａとその両端に半径方向
内方に曲げられた巻曲げ部２４ｂ，２４ｃとから構成さ
れ、材質はスプリング鋼板である。

【００２５】図４は、治具３１の縦断面図であり、図５
（ａ）〜（ｇ）は図４の切断線ａ−ａ〜ｇ−ｇによる横
断面図である。治具３１は、芯棒部材３２および巻上げ
部材３３から構成される。

【００２６】芯棒部材３２の切断線ｇ−ｇで示す一方の
端部は、バイスなどの支持工具で挟むことができるよう
に形成される。切断線ｆ−ｆで示される部分は、螺旋ば
ね２４の一方の巻曲げ部４２ｂが係合する係止溝３４が
設けられ、外径が螺旋ばね２４の収縮された内径に略等
しい円柱である。切断線ｅ−ｅで示される部分は、芯棒
部材３４の本体３２ａであり、前記外径よりもさらに小
径の円柱である。芯棒部材３２の切断線ｄ−ｄで示す他
方の端部は、係止突起３５のある円柱である。

【００２７】巻上げ部３３の切断線ｃ−ｃで示す一方の
端部は、螺旋ばね２４の他方の巻曲げ部２４ｃが係合す
る係止溝３６が設けられ、外径が螺旋ばね２４の収縮さ
れた内径に略等しく、内径が芯棒部材３２の本体３２ａ
が挿入できる円筒である。切断線ｂ−ｂで示される部分
は、巻上げつまみ３７を図４の上下方向に有する円筒で
ある。巻上げ部材３３の切断線ａ−ａで示す他方の端部
は、円筒の内部に芯棒部材３２の係止突起３５が係止す
る係止片３８が設けられる。

【００２８】面状発熱体２６および絶縁フィルム２７を
内面に設けた耐熱樹脂層２５の内面に、螺旋ばね２４を
挿入する方法を説明する。螺旋ばね２４の内部に芯棒部
材３２を入れ、さらに芯棒部材３２の他方端部を巻上げ
部材３３の一方の端部内に挿入する。この状態で螺旋ば
ね２４の一方の巻曲げ部２４ｂを係止溝３４に係止し、
他方の巻曲げ部２４ｃを係止溝３６に係止する。次に芯
棒部材３２の一方の端部をバイスなどで固定し、巻上げ
部材３３のつまみ３７を螺旋ばね２４が縮径する方向に
廻し、充分に螺旋ばね２４が縮径した状態で、芯棒部材
３２の係止突起３５を巻上げ部材３３の係止片３８に係
止する。これで螺旋ばね２４は充分縮径された状態で固
定される。次に充分縮径された螺旋ばねを芯棒部材３２
の一方の端部側から耐熱樹脂層２５内に挿入する。図６
は挿入途中の状態を示す断面図である。螺旋ばね２４が
所定の位置に達すれば、芯棒部材３２の係止突起３５と
巻上げ部材３３の係止片３８の係止を外し、螺旋ばね２
４の巻曲げ部２４ｂ，２４ｃを係止溝３４，３６から外
す。これによって螺旋ばね２４は拡径されて内側から耐
熱樹脂層２５を金属パイプ２２に押圧する。

【００２９】図７は、耐熱絶縁層２５内に挿入される弾
性体の他の例である肋骨状のばね体４１の側面図、図８
は平面図である。ばね体４１は背骨部分４２で連なり、
同一箇所で左右に対となって突出する肋骨部分４３が一
定の間隔で設けられている。そして間隙部分にはもう一
方のばね体４４が噛合っている。その状態は図７に示さ
れる。図９（１）は、一方のばね体４１の正面図であ
り、図９（２）は他方のばね体４４の正面図であり、図
９（３）は２つのばね体４１，４４を組合せた状態の正
面図である。２つのばね体４１，４４は、力を加えない
状態で、その外径が金属パイプ２２の内径よりも若干大
きめにされ、肋骨部分４３の先端には内方に曲げられた
巻曲げ部４３ａが設けられる。ばね体４１，４４を縮径
するときは、図１０に示す治具４５を２個用いて各ばね
体の巻曲げ部４３ａを挟む。これによってばね体４１，
４４は縮径されて耐熱樹脂層２５内に挿入され、治具４
５を外すことによって拡径されて、耐熱樹脂層２５を金
属パイプ２２内面に押圧する。

【００３０】図１１は、加熱定着ローラ２１の端部の拡
大断面図である。弾性体、たとえば螺旋ばね２４で耐熱
樹脂層２５を金属パイプ２２内面に押圧固定した後、絶
縁材料たとえばベークライトの絶縁板４６が挿入され、
次にキャップ５０が挿入される。絶縁板４６およびキャ
ップ５０の底板５１には、その中心部に孔４７，５２が
穿設される。これによって受電体５０内の空気がこの孔
４７，５２を通って出入する。キャップ５０の円筒部５
３の外面は面状発熱体２６の受電部２６ｂに接し、内面
は後記の２つの集電片５６の銀接点５７に接触する。

【００３１】図１２は、給電体５５の斜視図である。給
電体５５は、互いに外側（図１２では上下方向）に弾発
付勢されたピンセット状の２枚の集電片５６ａ，５６ｂ
（総称するときは符号５６）と、接続端子５７とを含
み、導電体たとえば銅合金製である。特に集電片５６
は、燐青銅製とされ、キャップ５０と接する部分に銀接
点５９が設けられる。キャップ５０は、受電部２６ｂに
押圧接触している訳ではないので、その位置がずれるこ
とがあり、これを防ぐために、給電体５５には、たとえ
ばステンレス鋼製のストッパ５８が設けられる。接続端
子５７は、図１に示すように下ケース１３ｂの外部に突
出し、ここに電源が接続される。接続端子５７に連なる
接続板５７ａは、折曲げ加工され一方の集電片５６ａと
一体成形され、ストッパ５８に連なるストッパ支持板５
８ａと他方の接続端子５６ｂとを挟込む。これらは１本
のねじ５９で密着させられる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、面状発熱
体が弾性体によって耐熱樹脂層を介して、金属パイプに
押圧されているので、面状発熱体で発生した熱が、金属
パイプに均一に伝わり、加熱定着ローラの外面が均一に
加熱される。また本発明によれば、簡単な構成の給電体
から円筒状のキャップを介して面状発熱体の受電部に電
力が供給されるので、これらの間に無理な力が作用せ
ず、また火花放電が防がれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着ローラ２１を用いた定着ユニ
ット１１の全体構成を示す断面図である。

【図２】発熱体の平面図である。

【図３】耐熱絶縁層２５内に挿入される弾性体の一例で
ある螺旋ばね２４の斜視図である。

【図４】螺旋ばね２４を耐熱絶縁層２５内に挿入する治
具３１の縦断面図である。

【図５】治具３１の横断面図である。

【図６】螺旋ばね２４を治具３１を使って耐熱絶縁層２
５内に挿入する状態を説明する断面図である。

【図７】耐熱絶縁層２５内に挿入される弾性体の他の例
である肋骨状ばね体４１の側面図である。

【図８】ばね体４１の平面図である。

【図９】ばね体４１，４４の正面図である。

【図１０】ばね体４１，４４を耐熱絶縁層２５内に挿入
する治具４５の平面図である。

【図１１】本発明の一実施の形態の加熱定着ローラ２１
の端部の拡大断面図である。

【図１２】給電体５５の斜視図である。

【図１３】従来技術の加熱定着ローラ１の断面図であ
る。

【図１４】従来技術の受電部５と給電体６との接触状態
の説明図である。

【符号の説明】

１１ 定着ユニット １２ 加圧ローラ ２１ 加圧定着ローラ ２２ 金属パイプ ２４ 螺旋ばね ２４ａ ばね本体 ２４ｂ，２４ｃ 巻曲げ部 ２５ 耐熱樹脂層 ２６ 面状発熱体 ２６ａ 抵抗体 ２６ｂ 受電部 ２７ 絶縁膜 ４１，４４ 肋骨状ばね体 ４３ａ 巻曲げ部 ４６ 絶縁板 ５０ キャップ ５５ 給電体 ５６ 集電片 ５７ 接続端子 ５８ ストッパ ５９ 銀接点

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状発熱体を耐熱樹脂層を介して内面に
   貼付け、両端部に前記面状発熱体に電力を付与する受電
   体を有し、駆動手段で回転駆動される金属パイプと、前
   記受電体に電力を供給する一対の給電体とを有する加熱
   定着ローラにおいて、 面状発熱体は、外方に弾発付勢された弾性体によって、
   前記金属パイプ内面に押圧貼付けられ、 受電体は、面状発熱体に接続する受電部と、前記受電部
   の内面に接触する円筒状のキャップとから構成されるこ
   とを特徴とする加熱定着ローラ。
2. 【請求項２】 前記弾発付勢された弾性体が、板状の弾
   性体を螺旋状に巻いた螺旋ばねであ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】 前記弾発付勢された弾性体が、板状の弾
   性体を肋骨状に加工したばね体を２個隙間がないように
   組合せたものであることを特徴とする請求項１記載の加
   熱定着ローラ。
4. 【請求項４】 前記給電体が、互いに外側に弾発付勢さ
   れ、前記キャップの内面に接触するピンセット状の集電
   片を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の加熱定着ローラ。
5. 【請求項５】 前記キャップが、有底円筒状に構成さ
   れ、 前記給電体が、キャップの底板のズレを阻止するストッ
   パを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の加熱定着ローラ。
6. 【請求項６】 前記給電体が、銀接点を介して前記キャ
   ップの内部に接触することを特徴とする請求項１〜５の
   いずれかに記載の加熱定着ローラ。