JP3453232B2 - 加熱定着ローラ及び定着装置 - Google Patents

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及び定着装置に関する。 【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。その一例が、例えば、特開平５−１４２９６
０号公報に開示されている。図１０はその概要を示し、
平板状に形成されたシート状発熱抵抗体５１をロール状
に丸めて、円筒状のローラ本体５２の内部に挿入するこ
とで、シート状発熱抵抗体５１を外方に広がろうとする
自己の弾性でローラ本体５２の内周面５３に密着させ、
このようなシート状発熱抵抗体５１に通電することによ
りローラ本体５２を直接加熱するように構成されてい
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、シート状発
熱抵抗体５１は必ずしもローラ本体５２の内周面５３に
密着せず、例えば、図１１に示すように、端部付近に内
周面５３からの浮き５４を生ずることがある。このよう
な浮き５４を生じた部分ではシート状発熱抵抗体５１か
らローラ本体５２への熱伝達が悪く、ローラ本体５２に
温度むらを生ずる。この結果、定着性が悪化し、定着不
良となるトナー像部分を生じ、このようなトナーがユー
ザの手や衣類に付着して汚してしまうおそれがあり、好
ましくない。 【０００６】そこで、本発明は、弾性を有するシート状
発熱抵抗体をロール状に丸めてローラ本体内に挿入しそ
の弾性を利用してローラ本体の内周面に密着させてロー
ラ本体を直接加熱する方式の加熱定着ローラに関して、
シート状発熱抵抗体のローラ本体の内周面に対する密着
性を向上させることを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の加
熱定着ローラでは、外周面に離型層が形成された円筒状
のローラ本体と、弾性を有してロール状に丸められて前
記ローラ本体内部に挿入されこのローラ本体の内周面に
電気的絶縁状態で密着させたシート状発熱抵抗体とを備
え、このシート状発熱抵抗体により前記ローラ本体を直
接加熱する加熱定着ローラにおいて、前記シート状発熱
抵抗体が、ロール状の丸め方向の端部の弾性力を弱める
構造を有し、この弾性力を弱める構造は、前記ロール状
の丸め方向の端部に形成された断続穴構造であり、この
断続穴構造は、各穴が端部になるに従い広がる形状を有
している。 【０００８】従って、シート状発熱抵抗体はその端部の
弾性力が弱められているので、その端部がローラ本体の
内周面に沿って伸びやすくなり、端部付近で内周面から
の浮きを生じにくくなる。これにより、シート状発熱抵
抗体のローラ本体の内周面への密着性が向上する。 【０００９】このように、シート状発熱抵抗体の端部の
弾性力を弱める構造としては、ロール状の丸め方向の端
部に形成された断続穴構造等のような簡単な構造で実現
できる。 【００１０】特に、ロール状の丸め方向の端部に形成さ
れた断続穴構造に関しては、各穴が端部になるに従い広
がる形状を有するものとすることで、より端部の弾性力
が弱まり、ローラ本体の内周面への密着性が一層向上す
る。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【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。本実施の形態は、直接加
熱型の加熱定着ローラ１に関するものである。この加熱
定着ローラ１は、円筒状のローラ本体２をベースとして
構成されている。このローラ本体２は、例えば、内周面
３が絶縁された熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属
ローラ、又は、ガラス等の絶縁体による絶縁ローラ、又
は、耐熱性樹脂による樹脂ローラとして形成されてお
り、外周面４には定着時の紙巻き付き等を防止するテフ
ロン等の離型層が形成されている。 【００１９】また、このようなローラ本体２内にロール
状に丸められて挿入されるシート状発熱抵抗体５が設け
られている。このシート状発熱抵抗体５はモリブデン、
タングステン等の金属等を素材としてシート状に形成さ
れて弾性を有するものであり、前記ローラ本体２の長さ
と同等の長さを有するとともに、ロール状の丸め方向の
両端部６ａ，６ｂには、これらの端部６ａ，６ｂの弾性
力を弱める構造となる切込み構造７ａ，７ｂが形成され
ている。これらの切込み構造７ａ，７ｂは端部６ａ，６
ｂになる程、広がる三角形状の切込み８ａ，８ｂを連続
させた形状を有している。また、切込み構造７ａ，７ｂ
同士の関係としては、シート状発熱抵抗体５をロール状
に丸めたときに切込み８ａ，８ｂ同士が噛み合う形状・
位置関係とされている。これらの切込み８ａ，８ｂ同士
を噛み合わせた状態で、シート状発熱抵抗体５の丸め方
向の長さが前記ローラ本体２の内周面３の長さと同程度
となるように設定されている。なお、シート状発熱抵抗
体５に関して、９は通電パターン、１０は通電ブラシ
（図示せず）等の摺接を受ける電極パターンであり、ロ
ーラ軸方向の両端に形成されている。 【００２０】このような構成において、加熱定着ローラ
１はローラ本体２内にシート状発熱抵抗体５をロール状
に丸めて軸方向に挿入することにより作製される。ロー
ラ本体２内に挿入されたシート状発熱抵抗体５は弾性を
有するので、その弾性により内周面３に沿いつつ外方に
広がろうとする性質を示し、ローラ本体２の内周面３に
密着する。この密着過程において、丸め方向の両端部６
ａ，６ｂは切込み構造７ａ，７ｂを有しておりその部分
の弾性力が弱められているので、内周面３に対する端部
６ａ，６ｂの突っ張りがなくなって内周面３に沿って伸
びやすくなる。この結果、端部６ａ，６ｂ付近でのシー
ト状発熱抵抗体５の浮きが防止され、内周面３に密着す
ることになる。特に、切込み構造７ａ，７ｂにおいて、
切込み８ａ，８ｂが端部程広がる形状とされ、端部程弾
性力が弱められているので、端部６ａ，６ｂ付近での浮
き防止効果が高まる。 【００２１】また、シート状発熱抵抗体５に切込み構造
７ａ，７ｂを有する場合、切込み８ａ，８ｂ部分では発
熱しないため、丸め方向の両端部６ａ，６ｂ接合領域で
温度むらを生ずる可能性がある。この点、本実施の形態
では、切込み８ａ，８ｂ同士が噛み合う形状とされてい
るので、発熱しない部分を互いに補い合うことになり、
丸め方向の両端部６ａ，６ｂ接合領域での発熱状態も良
好となり、温度むらを生じない。 【００２２】なお、本実施の形態では、切込み構造７
ａ，７ｂを三角形状の切込み８ａ，８ｂにより形成した
が、このような形状に限らず、任意形状のものを採用し
得る。例えば、図３に示すような矩形状の切込み１１
ａ，１１ｂによる切込み構造７ａ，７ｂとしてもよい。
この切込み１１ａ，１１ｂも互いに噛合するように設定
されている。この他、例えば、半円状の切込みを連続さ
せた切込み構造としてもよい。この半円状の切込みによ
る場合も、端部になる程、弾性力が弱くなる構造とし得
る。 【００２３】本発明の実施の第二の形態を図４に基づい
て説明する。図１及び図２で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（後述する以
下の実施の形態でも同様とする）。 【００２４】本実施の形態では、ローラ本体２内にロー
ル状に丸められて挿入されるシート状発熱抵抗体５に関
して、そのロール状の丸め方向の両端部６ａ，６ｂ（図
面には、端部６ａ側のみを図示する）に弾性力を弱める
構造として、端部６ａ，６ｂになるに従い肉厚が薄くな
る薄肉構造１２ａ，１２ｂ（図面には、薄肉構造１２ａ
のみを図示する）。 【００２５】このような薄肉構造１２ａ，１２ｂを端部
６ａ，６ｂに有するシート状発熱抵抗体５を用いた場合
も、ローラ本体２内に挿入されたとき、自身の弾性によ
り内周面３に沿いつつ外方に広がろうとする性質を示
し、ローラ本体２の内周面３に密着する。この密着過程
において、丸め方向の両端部６ａ，６ｂは薄肉構造１２
ａ，１２ｂを有しておりその部分の弾性力が弱められて
いるので、内周面３に対する端部６ａ，６ｂの突っ張り
がなくなって内周面３に沿って伸びやすくなる。この結
果、端部６ａ，６ｂ付近でのシート状発熱抵抗体５の浮
きが防止され、内周面３に密着することになる。 【００２６】なお、薄肉構造１２ａ，１２ｂとしては、
図４（ａ）に示したような段階的なものに限らず、例え
ば、図４（ｂ）に示すようにテーパ状先細形状なる連続
的なものであってもよい。連続的に薄くなる薄肉構造１
２ａ，１２ｂによれば、端部６ａ，６ｂ付近の弾性力も
端部側になるに従い徐々に弱くなることになり、より効
果的に端部６ａ，６ｂ付近のシート状発熱抵抗体５の浮
きを防止できる。 【００２７】本発明の実施の第三の形態を図５に基づい
て説明する。本実施の形態では、ローラ本体２内にロー
ル状に丸められて挿入されるシート状発熱抵抗体５に関
して、ロール状の丸め方向の両端部６ａ，６ｂに弾性力
を弱める構造として、カール構造１３ａ，１３ｂを有す
る。ここに、これらのカール構造１３ａ，１３ｂの曲率
はローラ本体２の内周面３よりも大きく設定されてい
る。 【００２８】このようなカール構造１３ａ，１３ｂを端
部６ａ，６ｂに有するシート状発熱抵抗体５を用いた場
合も、ローラ本体２内に挿入されたとき、自身の弾性に
より内周面３に沿いつつ外方に広がろうとする性質を示
し、ローラ本体２の内周面３に密着する。この密着過程
において、丸め方向の両端部６ａ，６ｂは内周面３から
離れる向きのカール構造１３ａ，１３ｂを有しておりそ
の部分の弾性力（内周面３に対する押し付け力）が弱め
られているので、内周面３に対する端部６ａ，６ｂの突
っ張りがなくなって内周面３に沿って伸びやすくなる。
この結果、端部６ａ，６ｂ付近でのシート状発熱抵抗体
５の浮きが防止され、内周面３に密着することになる。
これは、端部６ａ，６ｂにおけるカール構造１３ａ，１
３ｂの曲率半径が小さい程、効果的となる。 【００２９】本発明の実施の第四の形態を図６に基づい
て説明する。本実施の形態では、ローラ本体２内にロー
ル状に丸められて挿入されるシート状発熱抵抗体５に関
して、ロール状の丸め方向の両端部６ａ，６ｂに弾性力
を弱める構造として、断続穴構造１４ａ，１４ｂを有す
る。これらの断続穴構造１４ａ，１４ｂは、端部６ａ，
６ｂ側程、広がる三角形状の穴１５をローラ軸方向に断
続的に並べたものである。 【００３０】このような断続穴構造１４ａ，１４ｂを端
部６ａ，６ｂに有するシート状発熱抵抗体５を用いた場
合も、ローラ本体２内に挿入されたとき、自身の弾性に
より内周面３に沿いつつ外方に広がろうとする性質を示
し、ローラ本体２の内周面３に密着する。この密着過程
において、丸め方向の両端部６ａ，６ｂ近傍には断続穴
構造１４ａ，１４ｂを有しており端部６ａ，６ｂ付近の
弾性力が弱められているので、内周面３に対する端部６
ａ，６ｂの突っ張りがなくなって内周面３に沿って伸び
やすくなる。この結果、端部６ａ，６ｂ付近でのシート
状発熱抵抗体５の浮きが防止され、内周面３に密着する
ことになる。これは、端部６ａ，６ｂにおける断続穴構
造１４ａ，１４ｂが端部６ａ，６ｂの端縁に近い程、効
果的となる。 【００３１】なお、本実施の形態では、断続穴構造１４
ａ，１４ｂを三角形状の穴１５により形成したが、この
ような形状に限らず、任意形状のものを採用し得る。例
えば、図７に示すような矩形状の穴１６による断続穴構
造１４ａ，１４ｂであってもよい。 【００３２】また、前述した各実施の形態では、シート
状発熱抵抗体５のロール状の丸め方向の両端部６ａ，６
ｂに弾性力を弱める構造７，１２，１３，１４を持つよ
うにしたが、一方の端部６ａ又は６ｂのみにこれらの構
造７，１２，１３，１４を持たせるようにしてもよい。
これらの場合、シート状発熱抵抗体５は構造７，１２，
１３，１４を持たせた方の端部６ａ又は６ｂが内側とな
って端部６ａ，６ｂ同士がオーバラップする長さ（即
ち、内周面３よりも長めの長さ）を有するように構成す
るのがよい。一方の端部６ａ又は６ｂのみに弾性力を弱
める構造７，１２，１３，１４を持たせた場合、両端部
６ａ，６ｂに持たせた場合よりも効果的ではなくなるも
のの、単なるシート状発熱抵抗体５だけの場合よりも効
果的に内周面３に密着させることができる。 【００３３】本発明の実施の第五の形態を図８に基づい
て説明する。本実施の形態では、ローラ本体２内にロー
ル状に丸められて挿入されるシート状発熱抵抗体１７に
関しては、図１０に示した従来のシート状発熱抵抗体５
１と同様な単なるシート状で弾性を有するものが用いら
れている。ローラ本体２内に挿入されたシート状発熱抵
抗体１７内には、コイルスプリング１８が密嵌されてい
る。このコイルスプリング１８は、前記シート状発熱抵
抗体１７のローラ軸方向の全長程度の長さ（ここでは、
若干短い長さとされ、シート状発熱抵抗体１７のローラ
軸方向の端部が露出するように設定されている）を有す
るとともに、前記ローラ本体２の内周面３（挿入された
シート状発熱抵抗体１７の内周面１９）の径より大きい
外径（巻き径）を有するものが用いられている。また、
このコイルスプリング１８は絶縁性樹脂等の絶縁性材質
により形成されている。 【００３４】このようなコイルスプリング１８は、巻き
径を縮める方向にねじりながらローラ本体２内のシート
状発熱抵抗体１７の内周面１９内に軸方向に挿入させる
ことにより密嵌される。よって、縮径させた状態でロー
ル状のシート状発熱抵抗体１７の内周面１９に密嵌され
たコイルスプリング１８がねじりが解かれるようにほぼ
均一に径が拡がる性質を有するので、シート状発熱抵抗
体１７はローラ本体２の内周面３に強制的に押し付けら
れる状態となって浮きを生ずることなく全面的に均一に
密着する。 【００３５】ここに、コイルスプリング１８が導電性材
質による場合、シート状発熱抵抗体１７との絶縁が難し
く、特に、シート状発熱抵抗体１７のロール状の巻き方
向の端部からコイルスプリング１８にリークしたり、シ
ョートしたりする可能性がある。この点、本実施の形態
では、コイルスプリング１８が絶縁性材質よりなるの
で、このような不都合、即ち、シート状発熱抵抗体１７
のロール状の巻き方向の端部からコイルスプリング１８
にリークしたり、ショートしたりする可能性が無くな
り、安全性を確保することができる。 【００３６】なお、これらの実施の形態では、少なくと
もローラ本体２の内周面３側を絶縁性とすることによ
り、内周面３とシート状発熱抵抗体５，１７とを電気的
絶縁状態で密着させたが、相対的な関係であり、シート
状発熱抵抗体１５，１７の表面（ロール状に丸めた状態
で外周面となる面）を絶縁被覆することにより内周面３
との電気的絶縁性を確保するようにしてもよい。 【００３７】本発明の実施の第六の形態を図９に基づい
て説明する。本実施の形態は、定着装置２０に関するも
のである。この定着装置２０は、前述した各実施の形態
に例示されるような構成とした直接加熱型の加熱定着ロ
ーラ１と、この加熱定着ローラ１に押圧接触させた加圧
ローラ２１とのローラ対を主として構成されており、こ
れらのローラ１，２１のニップ部に記録紙２２を通紙さ
せることにより、記録紙２２上のトナー像を定着させ
る。ここに、加熱定着ローラ１内に挿入されたシート状
発熱抵抗体５（又は、１７）のローラ軸方向の両端間に
通電端子２３等を介して電圧を印加することにより通電
する通電手段２４も設けられている。シート状発熱抵抗
体５（又は、１７）に対する給電方法としては、種々の
一般的な方法を採用し得るので、その詳細は省略する。 【００３８】本実施の形態の定着装置２０によれば、前
述したように内周面３に対する密着性のよい状態で内挿
させたシート状発熱抵抗体５，１７を有する加熱定着ロ
ーラ１を備えているので、温度むらの少ない状態でロー
ラ本体２、従って、加熱定着ローラ１を直接加熱するこ
とができ、安定した定着性を得ることができる。よっ
て、記録紙２２上のトナー像に対する定着動作が安定し
て行われる。 【００３９】 【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ロール状
に丸められてローラ本体内に挿入されるシート状発熱抵
抗体が、ロール状の丸め方向の端部の弾性力が弱められ
ているので、その端部がローラ本体の内周面に沿って伸
びやすく、端部付近で内周面からの浮きを生じにくいた
め、シート状発熱抵抗体のローラ本体の内周面への密着
性を向上させることができる。特に、ロール状の丸め方
向の端部に形成された切込み構造に関しては、各穴が端
部になるに従い広がる形状を有するものとしているの
で、より端部の弾性力を弱め、ローラ本体の内周面への
密着性を一層向上させることができる。 【００４０】 【００４１】 【００４２】 【００４３】 【００４４】

【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シート状発熱
抵抗体の平面図である。 【図２】そのシート状発熱抵抗体の内挿状態を示す加熱
定着ローラの外観斜視図である。 【図３】変形例を示すシート状発熱抵抗体の平面図であ
る。 【図４】本発明の実施の第二の形態を示すシート状発熱
抵抗体の端部付近を拡大した断面図である。 【図５】本発明の実施の第三の形態を示すシート状発熱
抵抗体の側面図である。 【図６】本発明の実施の第四の形態を示すシート状発熱
抵抗体の平面図である。 【図７】変形例を示すシート状発熱抵抗体の平面図であ
る。 【図８】本発明の実施の第五の形態を示す加熱定着ロー
ラの断面図である。 【図９】本発明の実施の第六の形態を示す定着装置の概
略斜視図である。 【図１０】従来例を示す分解斜視図である。 【図１１】浮きが生ずる様子を示す正面図である。 【符号の説明】 １ 加熱定着ローラ ２ ローラ本体 ３ 内周面 ４ 離型層 ５ シート状発熱抵抗体 ６ａ，６ｂ 端部 ７ａ，７ｂ 切込み構造 ８ａ，８ｂ 切込み １２ａ 薄肉構造 １３ａ，１３ｂ カール構造 １４ａ，１４ｂ 断続穴構造 １５ 穴 １７ シート状発熱抵抗体 １８ コイルスプリング １９ シート状発熱抵抗体の内周面 ２１ 加圧ローラ ２４ 通電手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 外周面に離型層が形成された円筒状のロ
   ーラ本体と、弾性を有してロール状に丸められて前記ロ
   ーラ本体内部に挿入されこのローラ本体の内周面に電気
   的絶縁状態で密着させたシート状発熱抵抗体とを備え、
   このシート状発熱抵抗体により前記ローラ本体を直接加
   熱する加熱定着ローラにおいて、 前記シート状発熱抵抗体が、ロール状の丸め方向の端部
   の弾性力を弱める構造を有し、この弾性力を弱める構造
   は、前記ロール状の丸め方向の端部に形成された断続穴
   構造であり、この断続穴構造は、各穴が端部になるに従
   い広がる形状を有することを特徴とする加熱定着ロー
   ラ。