WO2003102700A1

WO2003102700A1 - Rouleau chauffant et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO2003102700A1
Application number: PCT/JP2002/005444
Authority: WO
Inventors: Koichi Sanpei; Mitsuhiro Mori; Masatoshi Kimura; Masao Konishi
Original assignee: Fuji Xerox Co., Ltd.
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US6940045B2; JP3770270B2; US20040149710A1; EP1510884B1; DE60237045D1; EP1510884A4; JPWO2003102700A1; EP1510884A1

Description

明細書ヒートローラ及びヒートローラの製造方法

技術分野

本発明はヒートローラ及びヒートローラの製造方法に関する。特には、本発明は例えば電子写真装置で使用される定着装置で使用されるのに適したヒートローラに関する。背景技術

電子写真装置（複写機、ファクシミリ、及びプリンタ等) は、画像形成装置と、画像形成装置で形成され且つ用紙に転写された画像を定着させるための定着装置とを備えている。定着装置はヒート口一ラを含む。

ヒートローラは、金属の輪体と、金属の輪体を被覆するゴムと、金属の輪体の内側に配置されたハロゲンランプとからなる。しかし、ハロゲンランプは熱効率が低く、金属の輪体を被覆するゴムはさらに熱効率を低下させる。また、所定の温度に達するまでに数 10秒

〜数分かかり、待機中に予備加熱が必要である。

最近、抵抗部材が絶縁部材に埋設されている面状発熱体を含む直熱式ヒートローラが開発されている。このヒートローラでは、抵抗部材に電流を流すと抵抗部材が発熱し、熱が伝導するので、用紙を直接的に加熱することができ、熱効率が高い。面状発熱体は最初平坦な発熱体シートとして形成され、発熱体シー卜が円筒形状にまるめられて円筒状の面状発熱体とされる。面状発熱体は、そのままでは円筒形状を維持することができないので、金属製の円筒管の内面に貼って使用される。しかし、面状発熱体を円筒管の内面に貼りつけることは難しい作業である。

そこで、面状発熱体を内管と外管とからなる二重管の間にサンドイッチするヒートローラの製造方法が提案された。まず、面状発熱体の内面側に内管を配置し、面状発熱体の外面側に外管を配置する。それから、内管に加圧流体を供給して内管及び面状発熱体を外管に向かって膨張させると、面状発熱体は内管及び外管に密着するようになる。この製造方法では、最初に面状発熱体と内管とは密着していなくてよく、面状発熱体と外管とは密着していなくてよいので、組立作業は簡単である。このようにして、面状発熱体を含むヒートローラを製造した後、ヒートローラの表面を旋盤で所望の形状に仕上げていた。例えば、ヒートローラが定着装置で使用される場合には、ヒートローラの表面は逆クラゥン形状に仕上げることが望ましい。また、ヒートローラの端部に凸部ゃ凹部を設けて、ヒート口 —ラをシャフトに取り付けるようにしたり、歯車を取りつけたりするようにしていた。発明の開示

本発明の目的は、面状発熱体及び内管及び外管を含み、所望の形状に簡単に製造されることのできるヒートローラ及びヒートローラの製造方法を提供することである。

本発明によるヒートローラは、抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備え、該外管は軸線方向に見て非直線状の形状を有することを特徴とする。

本発明によるヒートローラは例えば定着装置で使用されることができ、熱効率が高く、比較的に簡単に製造できる。好ましくは、外管は軸線方向に見て逆クラゥン状に形成されている。本発明によるヒートローラの製造方法は、抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備えたヒートローラの製造方法において、面状発熱体の内面側に内管を配置し、該面状発熱体の外面側に外管を配置し、該内管、該面状発熱体、及び該外管を軸線方向に見て非直線状の内面形状を有する型に挿入し、該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該外管を該型の内面形状に一致するように成形することを特徴とする。

このようにして、例えば逆クラゥン形状を有するヒートローラを簡単に製造することができる。

また、本発明によるヒートローラの製造方法は、抵抗部材が絶縁' 部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備えたヒートローラの製造方法において、面状発熱体の内面側に内管を配置し、該面状発熱体の外面側に外管を配置し、該内管、該面状発熱体、及び該外管を端部に凸部又は凹部を有する型に挿入し、該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該内管の端部を該型の凸部又は凹部に対応する凹部又は凸部を有する形状に成形することを特徴とする。

このようにして、例えば軸受ゃ歯車を設けることができるヒートローラを簡単に製造することができる。

また、本発明によるヒートローラの製造方法は、抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備えたヒート口ーラの製造方法において、面状発熱体の内面側に内管を配置し、該面状発熱体の外面側に外管を配置し、該内管、該面状発熱体、及び該外管を型に挿入し、該内管の端部に環状の部材を配置し、該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該内管の端部を該型の内面形状に一致するように成形するとともに、該環状の部材を該内管の端部に固定することを特徴とする。

このようにして、環状の部材が設けられたヒートローラを簡単に製造することができる。図面の簡単な説明

以下添付の図面に示される実施例を参照して本発明を説明する。図面において、

図 1 は本発明のヒートローラを含む定着装置の一例を示す側面図である。

図 2は本発明のヒートローラを含む定着装置の他の一例を示す側面図である。

図 3は本発明のヒ一トローラを含む定着装置の他の一例を示す側面図である。

図 4は拡管前のヒートローラを示す断面図である。

図 5は拡管後のヒートローラを示す断面図である。

図 6は図 7 の線 VI— VIに沿つてとつたヒートローラを示す断面図である。

図 7は発熱体シートの抵抗部材のパターンを示す平面図である。図 8はヒートローラの製造方法の拡管前のステツプを示す断面図である。

図 9はヒートローラの製造方法の拡管ステップを示す断面図である。

図 10は図 8及び図 9のヒートローラの製造方法で製造されたヒ一トローラを示す正面図である。

図 11は本発明のヒートローラの他の実施例を示す正面図である。図 12は図 11のヒートローラの変形例を示す正面図である。

図 13は図 11のヒートローラの変形例を示す正面図である。

図 14は本発明のヒートローラの製造方法の他の例の拡管前のステップを示す断面図である。

図 15はヒートローラの製造方法の拡管ステップを示す断面図である。

図 16は図 14及び図 15のヒートローラの製造方法で製造されたヒートローラを示す正面図である。発明を実施するための最良の形態

図 1 は本発明のヒートローラを含む定着装置の一実施例を示す側面図である。定着装置 10は、ヒートローラ 12と、ヒートローラ 12に圧接されたゴム被覆の加圧ローラ 14とからなる。用紙 16はヒート口ーラ 12と加圧ローラ 14との間を搬送され、用紙 16に担持されるトナ一がヒートローラ 12の発生する熱によって溶融され、且つヒート口ーラ 12と加圧ローラ 14との間で加圧されて、定着される。

図 2は本発明のヒートローラを含む定着装置の他の一実施例を示す側面図である。定着装置 10は、ヒートローラ 12と、ヒートローラ 12に圧接された加圧ローラとしてのヒートローラ 18とからなる。ヒートローラ 18はヒートローラ 12と同様の構成とすることができる。この場合には、用紙 16に担持されるトナーがヒートローラ 12， 18の発生する熱によって溶融され、且つ加圧されて、定着される。

図 3は本発明のヒートローラを含む定着装置の他の一実施例を示す側面図である。定着装置 10は、ヒートローラ 12と、定着ローラ 20 と、ヒートローラ 12と定着ローラ 20に掛け渡されたベルト 22と、ベルト 22を介して定着ローラ 20に圧接された加圧ローラ 24とを備える。この場合には、ヒートローラ 12の発生する熱がベルト 22を介して用紙 16に伝達され、用紙 16に担持されるトナーがヒートローラ 12の発生する熱によって溶融され、且つ加圧されて、定着される。加圧口ーラ 24の代わりにヒートローラを使用することもできる。

図 4及び図 5は図 1から図 3のヒート口ーラ 12を示す断面図である。図 4は拡管前（製造工程中）のヒートローラ 12を示し、図 5は拡管後のヒートローラ 12を示す。図 5において、ヒートローラ 12は、円筒状の面状発熱体 26と、面状発熱体 26の内面に密着する内管 28 と、面状発熱体 26の外面に密着する外管 30とからなる。図 4においては、面状発熱体 26と内管 28との間には隙間があり、面状発熱体 26 と外管 30との間には隙間がある。

図 6は図 7 の線 VI— VIに沿ってとったヒートローラ 12を示す断面図である。面状発熱体 26は抵抗部材 32が絶縁部材 34 , 36に埋設されている発熱体シート 26 aからなる。抵抗部材 32は絶縁部材 34の上に形成され、絶縁部材 36によって覆われている。例えば、絶緣部材 34 ， 36はポリイミド系の耐熱樹脂で作られ、抵抗部材 32はステンレス鋼で作られる。発熱体シート 26 aは平坦なシートとして作られ、丸められ且つシートの両端が接合されて円筒状の面状発熱体 26となる。内管 28は変形しゃすいように比較的に軟らかいアルミ系の材料で作られ、外管 30はヒートローラ 12が円筒形を維持するように比較的に硬いアルミ系の材料で作られる。

図 7は発熱体シート 26 a の絶縁部材 34上の抵抗部材 32のパターンを示す平面図である。抵抗部材 32は絶縁部材 34の上に蛇行するように形成される。この抵抗部材 32が形成された絶緣部材 34の上に絶縁部材 36が積層される。抵抗部材 32の両端に電流を流すことにより、抵抗部材 32が発熱し、発生した熱が外管 30を介して用紙 16に伝達される。

図 8及び図 9はヒート口ーラ 12の製造方法を示す断面図である。図 8は拡管前のステップを示し、図 9は拡管ステップを示す。図 8 において、上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型を準備する。上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型は非直線状の内面形状 38 a， 40 aを有する。さらに、加圧流体供給管 42及び加圧流体排出管 44を準備する。

円筒状の面状発熱体 26と、内管 28と、外管 30とからなるヒート口ーラアセンブリを上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型に挿入する。図 4に示されるように、内管 28は面状発熱体 26の内面側に配置され、外管 30は面状発熱体 26の外面側に配置されている。この場合、面状発熱体 26と内管 28との間には隙間があり、面状発熱体 26と外管 30との間には隙間があるので、ヒートローラアセンブリの組立を容易に行うことができる。ただし、面状発熱体 26と內管 28及び外管 30とが部分的に接触していてもよい。

図 9において、加圧流体供給管 42及び加圧流体排出管 44を内管 28 の端部に接続し、上型 38と下型 40とを互いに近づけて拡管用外形型を閉じる。

加圧流体供給管 42から内管 28に加圧流体（例えば水）を SOKg/ cm ² の圧力で供給する。すると、内管 28が膨張し、内管 28は面状発熱体 26に密着して面状発熱体 26を膨張させ、面状発熱体 26は外管 30に密着して外管 30を膨張させる。外管 30の膨張は上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型によって制限される。このようにして、面状発熱体 26、内管 28、及び外管 30からなるヒートローラアセンブリを拡管用外形型に向かって膨張させ、よって、内管 28を面状発熱体 26に密着させ、面状発熱体 26を外管 30に密着させるとともに、外管 30を拡管用外形型の内面形状に一致するように成形する。図 8に示されるように、上型 38と下型 40の内面形状 38 a， 40 aは長手断面で見た中央部が突出したクラゥン形状に形成されている。

図 10は図 9及び図 10のヒートローラの製造方法で製造されたヒートローラ 12を示す正面図である。クラウン形状のキヤビティを有する拡管用外形型で成形されたヒートローラ 12の外管 30は、逆クラウン形状に形成されている。外管 30は、中央の小径部分 30 a と、中央の小径部分 30 aから端部に向かって直径が拡大するテーパー部分 30 b とを有する。すなわち、外管 30は、軸線方向に見て非直線状の形状を有する。本発明においては、外管 30の外面が旋盤で切削された場合のように外管 30の外面のみが逆クラゥン形状に形成されているのではなくて、外管 30の内面も同様に逆クラゥン形状に形成されている

破線は外管 30の両端部を結ぶ円筒面を示す。ヒートローラ 12の外管 30の中央の小径部分 30 aの直径と、ヒートローラ 12の外管 30の両端部の直径との差は、それほど大きくなくてもよい。例えば、ヒートローラ 12の長さが 350mm程度の場合には、小径部分 30 aの直径と両端部の直径との差は 0. 1mm程度でよい。ヒートローラ 12が逆クラゥン形状に形成されていると、用紙 16にしわがはいるのを防止することができ、あるいは軸線方向の圧力分布が不均一になるのを防止することができる。このようにして、面状発熱体 26を含み且つ逆クラゥン形状を有する直熱式ヒート口ーラ 12を簡単に製造することができる。特に、直熱式ヒートローラ 12の組立及び拡管と、外形の成形を同時に行うことができ、大幅なコストダウンを達成できる。

図 11は本発明のヒートローラの他の実施例を示す正面図である。ヒートローラ 12は、図 4から図 7を参照して説明したように、面状発熱体 26と、内管 28と、外管 30とからなる。ヒートローラ 12は、図 8及び図 9 を参照して説明したように、上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型を使用して同様の手順で製造される。図 11においては、上型 38及び下型 40は部分的に示されている。

上型 38及び下型 40の端部には凸部と凹部とからなる段差部 38 b， 40 bが設けられている。従って、図 8及び図 9を参照して説明したようにしてヒートローラ 12を製造するときに、ヒートローラ 12が上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型に従った形状に形成されるとともに、ヒートローラ 12の端部においては、内管 28の端部に凸部と凹部とからなる段差部 28 aが形成される。この段差部 28 aには例えば軸受を取り付けることができる。あるいは、この段差部 28 aには例えば外部電極を取り付けることができる。外管 30は図 10に示されるように逆テーパー形状に形成されるのが好ましいが、円筒状の形状であってもよい。

図 12は図 11のヒートローラの変形例を示す正面図である。この例においては、図 8及び図 9を参照して説明したように、上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型を使用するが、図 12においては、そのうちの上型 38のみが示されている。上型 38は端部に凸部 38 c を有する。従って、ヒートローラ 12が上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型に従った形状に形成されるとともに、ヒートローラ 12の端部においては、内管 28の端部に凹部 28 bが形成される。この凹部 28 bには例えば Oリングや、 E リングや、スナップリングを取りつけることができる。

図 13は図 11のヒートローラの変形例を示す正面図である。この例においては、図 8及び図 9を参照して説明したように、上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型を使用するが、図 13においては、そのうちの上型 38のみが示されている。上型 38は端部に凹部 38 dを有する。従って、ヒートローラ 12が上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型に従った形状に形成されるとともに、ヒートローラ 12の端部においては、内管 28の端部に凸部 28 cが形成される。この凸部 28 cは例えばスナップリングなどの環状部材を取りつけるときのストップとすることができる。

図 14は本発明のヒートローラの製造方法の他の例の拡管前のステップを示す断面図である。図 15はヒートローラの製造方法の拡管ステツプを示す断面図である。図 16は図 14及び図 15のヒートローラの製造方法で製造されたヒートローラを示す正面図である。ヒート口ーラ 12は、図 4から図 7を参照して説明したように、面状発熱体 26 と、内管 28と、外管 30とからなる。ヒートローラ 12は、図 8及び図 9を参照して説明したように、上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型を使用して同様の手順で製造される。

この例においては、フランジ（環状の部材） 46がヒートローラ 12 の面状発熱体 26の露出した端部に嵌められている。上型 38及び下型 40はフランジ 46と対応する位置に凹部 38 e， 40 e を有する。フランジ 46は樹脂や金属の材料でヒートローラ 12とは別に作られ、ヒートローラに取りつけられるものである。フランジ 46は内面に凹部 46 a を有する。

従って、内管 28に加圧流体を供給すると、内管 28及び面状発熱体 26の一部がフランジ 46の凹部 46 a に食い込み、フランジ 46がヒートローラ 12に固定される。すなわち、ヒートローラ 12が上型 38と下型 40とからなる拡管用外形型に従った形状に形成されるとともに、フランジ 46をヒート口ーラ 12に固定することができる。フランジ 46は種々の目的に使用できる。例えば、フランジ 46に歯車を取り付けることができる。あるいは、フランジ 46を面状発熱体 26の抵抗部材 32 と電源とを電気的に接続するための通電部材の一部とすることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、種々の外形仕様のヒートローラを安価に提供することができる。また、外部電極やべアリング、フランジ等を組付ける際の位置決めや固定等のための加工コストが低減可能なヒートローラを提供することができる。

Claims

求の範囲

1 . 抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備え、該外管は軸線方向に見て非直線状の形状を有することを特徴とするヒートローラ。

2 . 該外管は軸線方向に見て逆クラゥン状に形成されている請求項 1に記載のヒートローラ。

3 . 抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備えたヒートローラの製造方法において、

面状発熱体の内面側に内管を配置し、該面状発熱体の外面側に外管を配置し、

該内管、該面状発熱体、及び該外管を軸線方向に見て非直線状の内面形状を有する型に挿入し、

該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該外管を該型の内面形状に一致するように成形することを特徴とするヒートローラの製造方法。

4 . 抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する管とを備えたヒートローラの製造方法において、

該内管、該面状発熱体、及び該外管を端部に凸部又は凹部を有する型に挿入し、

該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該内管の端部を該型の凸部又は凹部に対応する凹部又は凸部を有する形状に成形することを特徴とするヒ一トローラの製造方法。

5 . 抵抗部材が絶縁部材に埋設されている円筒状の面状発熱体と、該面状発熱体の内面に密着する内管と、該面状発熱体の外面に密着する外管とを備えたヒートローラの製造方法において、

該内管、該面状発熱体、及び該外管を型に挿入し、

該内管の端部に環状の部材を配置し、

該内管に加圧流体を供給して該内管、該面状発熱体、及び該外管を該型に向かって膨張させ、該内管の端部を該型の内面形状に一致するように成形するとともに、該環状の部材を該内管の端部に固定することを特徴とするヒートローラの製造方法。