(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面を加熱面とする円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体をその内周位置において加熱する鋳込みヒータとからなり、
前記鋳込みヒータは、その基体が高熱伝導材よりなるとともに前記ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であり、前記基体の全体にわたってシーズヒータが鋳込まれて形成され、
前記鋳込みヒータの外周面が前記ローラ本体の内周面の全体にわたって接触配置されて構成されたことを特徴とする加熱用ローラ。
【請求項２】
前記鋳込みヒータに循環冷却機構を備える請求項１記載の加熱用ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、加熱用ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】  各種の加工機器や複写機において加熱用ローラが広く使用されている。この加熱用ローラは、例えば、円筒状のローラ本体の内部空間に線状のヒータが組み込まれて構成されている。この種の加熱用ローラの場合、加熱用ローラ本体が鋼製であって熱伝導性があまり高くないので、軸受け側への放熱のため両端側部分の温度が中央部分に比して低くなり、すなわち、ローラ表面の均温性が保たれにくいという問題があった。また、内部空間の空気が断熱機能を果たすので熱応答性もあまり良好ではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  この発明は上記の点に鑑みて行ったもので、均温性、熱応答性に優れる加熱用ローラを提供することを目的とする。【０００４】  この発明では、外周面を加熱面とする円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体をその内周位置において加熱する鋳込みヒータとからなり、前記鋳込みヒータは、その基体が高熱伝導材よりなるとともに前記ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であり、前記基体の全体にわたってシーズヒータが鋳込まれて形成され、前記鋳込みヒータの外周面が前記ローラ本体の内周面の全体にわたって接触配置されて構成されたことを特徴とする加熱用ローラを提供する。【０００５】  上記構成によれば、ローラ本体の内周面の全体に接触するように鋳込みヒータが配置されていることで、鋳込みヒータから接触面を介してローラ本体に熱が無駄なく与えられ熱応答性に優れる。さらに、鋳込みヒータが高熱伝導材よりなり鋳込みヒータ自身が均温状態を保ち、その鋳込みヒータにローラ本体が直接に接触していることでローラ本体も均一に加温され、これによりその表面の均温性が保たれる。【０００６】  とくに、鋳込みヒータの基体が、ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であることで、加熱時には径方向に膨張した鋳込みヒータの外周面がローラ本体の内周面の全体に密着して熱伝導がより促進され、これに伴い上記熱応答性、均温性がより促進される。くわえて、鋳込みヒータがスリットを持つ円筒形態とされることで、上記の膨張時の変形がローラ本体に完全に拘束されることがなくスリットで吸収されて鋳込みヒータに塑性変形が生じず、任意の使用温度において一定の内周面への密着性が維持される。【０００７】  鋳込みヒータにおいてシーズヒータが中央部分において疎に両端部分それぞれにおいて密に配置されることで、中央部分よりも両端部分の方に大きな熱量が与えられ加熱されることで、ローラ本体が均一に加温されてその表面の均温性がより良好に保たれる。【０００８】  鋳込みヒータを形成する高熱伝導材としては各種アルミニウム合金よりなるアルミニウム材、真鍮等の銅合金よりなる銅材が好適に用いられる。【０００９】  ローラ本体が長尺で鋳込みヒータが複数個並設されて構成されることで、長尺のローラ本体面の温度制御が綿密になされてその均温性が良好となる。【００１０】  鋳込みヒータに循環冷却機構が備えられる構成とされることで、循環冷却機構による冷却動作もローラ本体の内周面に接触するように熱伝導性に優れる鋳込みヒータが配置されていることで、ローラ本体の熱が冷却された鋳込みヒータ側に効率良く移動することで迅速に行われる。
【発明の効果】
【００１１】  この発明によれば、ローラ本体の加熱が良好に行われて熱応答性に優れるとともに、ローラ本体表面の均温性も優れる加熱用ローラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の加熱用ローラの実施形態の断面構成図
【図２】この発明の加熱用ローラの実施形態で使用する鋳込みヒータの側面図
【図３】この発明の加熱用ローラの実施形態で使用する鋳込みヒータの展開図
【図４】この発明の加熱用ローラの他の実施形態の断面構成図
【図５】この発明の加熱用ローラのさらに他の実施形態の断面構成図
【図６】この発明の加熱用ローラのさらに他の実施形態で使用する鋳込みヒータの側面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】  図１はこの発明の加熱用ローラの断面構成図である。加熱用ローラ１は外周面を加熱面とする炭素鋼よりなる円筒状のローラ本体２の内周面に、アルミニウム合金よりなる基体３にシーズヒータ５が鋳込まれて形成された円筒状の鋳込みヒータ６が接触配置されて構成されている。鋳込みヒータ６はローラ本体２に両側において固定部材７のそれぞれにより固定され、鋳込みヒータ６がローラ本体２より短いことで形成される両端の凹部８、８それぞれに固定部材７、７の環状凸部９、９が嵌め込まれ、かつ、回り止めボルト１０が装着されることで固定されている。
【００１４】  固定部材７、７のそれぞれは軸受１２、１２で受けられる回転軸部１１、１１を有するとともに内部に鋳込みヒータ６の内部空間１４に連通する連通穴１３、１３を備え、一方の固定部材７の端部には多極ロータリーコネクタ１５が取り付けられている。
【００１５】  図２は上記鋳込みヒータ６の側面図、図３は同展開図である。鋳込みヒータ６はスリット１６を備え、その内面の両端に近い位置にシーズヒータ５の接続端子１８、１８それぞれが突出して位置し、シーズヒータ５は基体３内の全体を蛇行するように配置されている。その際、シーズヒータ５は鋳込みヒータ６の中央部分６ａにおける間隔Ｌ１に比して両端部分６ｂそれぞれにおける間隔Ｌ２方が狭くなるように配置されており、すなわち、中央部分６ａにおいて疎に両端部分６ｂそれぞれにおいて密に配置されている。これにより中央部分６ａよりも両端部分６ｂの方に大きな熱量が与えられるようになっている。
【００１６】  接続端子１８、１８それぞれは上記多極ロータリーコネクタ１５に内部空間１４、連通穴１３を通してリード線２０、２０それぞれにより接続されている。鋳込みヒータ６は成形型により筒状に鋳込み成形され、その後スリット１６部分が切除されることで作成される。
【００１７】  上記加熱用ローラ１は、シーズヒータ５に電源が与えられて鋳込みヒータ６が加熱され、その熱がローラ本体２に与えられて加熱動作を行うもので、実験においてその加熱動作に際し従来品に比して熱応答性、均温性に優れることが確認された。
【００１８】  これは、ローラ本体２の外周面の加熱作用部位Ａに対応する内周面位置の全体に接触するように鋳込みヒータ６が配置されていることで、鋳込みヒータ６から接触面を介してローラ本体２の加熱作用部位Ａに熱が無駄なく与えられることで熱応答性が良好となったものである。
【００１９】  また、従来品においては熱の逃げやすい加熱用ローラの両端部分においてどうしても温度が低くなったが、鋳込みヒータ６の基体３が熱伝導性に優れるアルミニウム合金よりなり鋳込みヒータ６自身が均温状態を保ち、その鋳込みヒータ６にローラ本体２が直接に連続して接触していること、さらに、シーズヒータ５が鋳込みヒータ６の中央部分６ａにおいて疎に両端部分６ｂそれぞれにおいて密に配置されて中央部分６ａよりも両端部分６ｂそれぞれの方に大きな熱量が与えられ加熱されることで、ローラ本体２が均一に加温されてその表面の均温性が保たれるものである。
【００２０】  さらに、加熱時においては鋳込みヒータ６の基体３がアルミニウム合金よりなりその線張率がローラ本体２より十分に大きいので、膨張した鋳込みヒータ６の外周面がローラ本体２の内周面に密着して熱伝導がより促進され、これに伴いローラ本体２表面の均温性もより促進される。上記膨張時の変形が過大となった場合にもスリット１６で吸収されて鋳込みヒータ６に塑性変形が生じることはなく、これにより密着性が損なわれることがない。
【００２１】  図４はこの発明の加熱用ローラの他の実施形態の断面構成図である。図番において上記実施形態のものと同一のものには同一のものを使用している。この加熱用ローラ３０においては長尺のローラ本体３１に対し３個の鋳込みヒータ６、６、６を並設して使用している。この実施形態においても上記実施形態のものと同様に良好な熱応答性、均温性が発揮され、とくにこの実施形態においては鋳込みヒータ６、６、６のそれぞれの温度制御を行うことで長尺のローラ本体３１表面の温度制御が綿密になされる。
【００２２】  図５はこの発明の加熱用ローラのさらに他の実施形態の断面構成図、図６はそこに使用される鋳込みヒータ６の側面図である。図番において上記実施形態のものと同一のものには同一のものを使用している。この加熱用ローラ４０では鋳込みヒータ６に循環冷却機構４１が一体に備えられている。多極ロータリーコネクタ１５が取り付けられていない側の固定部材７の連通穴１３内に循環冷却機構４１の二重管部４２が配置され、冷却水循環パイプ４３は鋳込みヒータ６の基体３内のシーズヒータ５の内側位置に同様に蛇行して配置され、その冷却水循環パイプ４３の両端が二重管部４２の内側管、外側管にそれぞれ接続されている。そして、二重管部４２の内側管からの冷却水が冷却水循環パイプ４３内に送り込まれて外側管内に戻ることで鋳込みヒータ６の基体３内を循環して鋳込みヒータ６の冷却が行われ、これにより、加熱終了時等における加熱用ローラ４０の冷却が迅速に行われるようになっている。
【００２３】  この実施形態の加熱用ローラ４０によれば、その加熱作動時には上記それぞれの実施形態のものと同様に良好な熱応答性、均温性が発揮される。さらに、循環冷却機構４１による冷却動作も、ローラ本体２の内周面位置の全体に接触するように熱伝導性に優れる鋳込みヒータ６が配置されていることで、ローラ本体２の熱が冷却された鋳込みヒータ６側に効率良く移動することで迅速に行われる。
【符号の説明】
【００２４】１    加熱用ローラ
２    ローラ本体
５    シーズヒータ
６    鋳込みヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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