(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面を回転移動させる無端状回転体と、
前記無端状回転体の周面に対し設けられ、通電により発熱する抵抗発熱体と、
前記無端状回転体に設けられ、前記抵抗発熱体に電気的に接続された、導電性金属材料からなる受電部材と、
前記受電部材に接触し、電源に電気的に接続される、カーボンを含む導電性材料からなる給電部材とを備え、
前記受電部材の前記給電部材との接触面は該給電部材の該受電部材との接触面より硬質の材料で形成され、
前記受電部材の前記給電部材との接触面の表面粗さと、該給電部材の該受電部材との接触面の表面粗さとは、該受電部材の表面粗さ≦該給電部材の表面粗さの関係を満たしており、該受電部材の表面粗さＲａは０．３μｍ以上５．５μｍ以下であり、該給電部材の表面粗さＲａは５．５μｍ以下であることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記受電部材は前記無端状回転体の内部構造部材を兼ねている請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記受電部材は前記無端状回転体の内部仕切り壁状に設けられていて該無端状回転体の回転軸線方向の外側に向け露出しており、前記給電部材は該無端状回転体の回転軸線方向の外側から該受電部材に接触する請求項１又は２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記無端状回転体は中空円筒状のローラであり、前記受電部材は該ローラと一体的に回転する請求項１、２又は３記載の加熱装置。
【請求項５】
前記給電部材を前記受電部材に押圧する押圧装置が設けられている請求項１から４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記押圧装置は前記給電部材を前記受電部材へ向けて押す弾性体を含んでいる請求項５記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載され、トナー像等の未定着画像を保持した記録材に該画像を定着させる定着装置において、該画像を加熱すること等に利用できる加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機等の画像形成装置における定着装置は、一般的には、加熱ローラを含む加熱装置を備えており、トナー像等の未定着画像を保持した記録材を該加熱ローラとバックアップ部材（一般的には加圧ローラ）との間に挟持しつつ通過させることで該未定着画像を記録材上に加熱加圧して定着させる。
【０００３】
かかる加熱ローラにはこれまでハロゲンランプヒータ等の発熱ヒータを内蔵して、該ヒータからの輻射熱でローラを加熱するものが多用されてきた。
しかしハロゲンランプヒータ等の内蔵発熱ヒータを熱源とする加熱ローラを含む加熱装置においては、該ヒータの通電開始時から加熱ローラ表面の所定定着温度までの昇温速度が遅く、そのため画像形成装置の電源スイッチをオンしてから加熱ローラが所定温度に到達するまでの予熱時間（いわゆるウォーミングアップ時間）が長くなり、それだけ装置が使い難くなっていた。
【０００４】
そこで所定温度に到達するまでの昇温時間が短く済む加熱ローラとして、芯ローラに通電により発熱する物質よりなる抵抗発熱体を該芯ローラとともに回転するように形成した加熱ローラが提案されている。このタイプの加熱ローラは電気・熱変換効率が良く、該抵抗発熱体への通電開始後速やかに加熱ローラ表面温度を所定温度まで上昇させることができ、これにより加熱ローラの予熱時間を短縮することができる。
【０００５】
このタイプの加熱ローラを含む加熱装置においては、抵抗発熱体に通電するために、一般的には、抵抗発熱体に電気的に接続形成され、加熱ローラと共に回転する受電部材と受電部材に接触せしめられる給電部材とが設けられ、これら受電部材及び給電部材を介して抵抗発熱体に通電される。かかる受電部材は、加熱ローラが回転すると給電部材に対して摺動する。
【０００６】
摺動接触する給電部材と受電部材とにより、抵抗発熱体に通電する加熱装置においては、給電部材と受電部材との相互接触面における電気的な接触抵抗が問題になることがある。接触面における接触抵抗は、給電部材、受電部材それぞれの接触面における表面粗さが大きく、相互接触面積が小さくなるときに大きくなる。相互接触面における接触抵抗が大きくなると、かかる接触面における電圧降下が大きくなり、抵抗発熱体の両端電圧が低下する。
【０００７】
そのため、かかる給電部材及び受電部材のうち一方をカーボン材料で形成し、他方をそれより硬い金属材料等で形成することが提案されている。通常は、メンテナンス性等を考慮して、給電部材がカーボン製のものとされる。給電部材をカーボン製のものとするときには、受電部材が給電部材に対して摺動することによって、受電部材表面にカーボン皮膜が形成され、接触面が滑らかになり、それだけ接触抵抗は小さくなるため、抵抗発熱体に安定した通電を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
かかるカーボン皮膜は、主にカーボン製給電部材の削れにより形成される。給電部材の削れは、給電部材及び受電部材それぞれの接触面の表面粗さや、各部材の接触面の表面粗さの差等に影響されるものであるが、従来の加熱ローラを含む加熱装置においては、これらのことについて特に考慮されていない。
【０００９】
そこで本発明は、未定着画像を保持した記録材に該画像を加熱定着させる定着装置等において利用できる加熱装置であり、ローラ等の無端状回転体の周面に対し設けられる抵抗発熱体に通電するために、無端状回転体と一体的に回転する受電部材とこれに接触する給電部材とを備える加熱装置であって、給電部材と受電部材との相互接触面における電気的な接触抵抗を低減して、抵抗発熱体に所望の電圧を印加することができる加熱装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、周面を回転移動させる無端状回転体と、前記無端状回転体の周面に対し設けられ、通電により発熱する抵抗発熱体と、前記無端状回転体に設けられ、前記抵抗発熱体に電気的に接続された受電部材と、前記受電部材に接触し、電源に電気的に接続される給電部材とを備え、前記受電部材の前記給電部材との接触面は該給電部材の該受電部材との接触面より硬質の材料で形成され、前記受電部材の前記給電部材との接触面の表面粗さと、該給電部材の該受電部材との接触面の表面粗さとは、該受電部材の表面粗さ≦該給電部材の表面粗さの関係を満たしており、該受電部材の表面粗さＲａは０．３μｍ以上５．５μｍ以下であり、該給電部材の表面粗さＲａは５．５μｍ以下である加熱装置を提供する。
【００１１】
本発明に係る加熱装置は、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置において、未定着画像を保持した紙等の記録材に該画像を加熱して定着させる加熱装置として利用することができる。
前記無端状回転体としては、例えば円柱状のローラを挙げることができる。熱容量を下げるためや、重量を軽減するなどのために一部を中空にしたり、全体を中空にしてもよい。無端状回転体としては、ローラの他、可撓性のフィルム、シート、薄板などを無端状にしたものを挙げることができる。
【００１２】
無端状回転体の周面に対しては、通電により発熱する抵抗発熱体が形成されている。抵抗発熱体は、無端状回転体の外周面又は内周面、或いはこれらの双方に形成すればよい。抵抗発熱体は、無端状回転体の周面に直接形成しても、無端状回転体と抵抗発熱体との間の電気的な絶縁性を保つための絶縁体などを介して間接的に無端状回転体の周面に形成してもよい。周面を回転移動させる無端状回転体の周面に対し形成される抵抗発熱体は、無端状回転体の周面移動に伴い一体的に回転移動する。無端状回転体の最も外側の外周面には、溶融トナーの付着を防止するための離型層を形成してもよい。
【００１３】
抵抗発熱体には受電部材が電気的に接続している。受電部材は導電性材料からなる。受電部材は、無端状回転体の周面が回転移動するように無端状回転体を回すと、無端状回転体とともに一体的に回転する。
受電部材には給電部材が接触している。給電部材は導電性材料からなり、受電部材と給電部材との間の電気的な接続が図られている。給電部材には、電源が接続される。給電部材は直接電源に接続しても、スイッチ、リレーの接点等を介して間接的に電源に接続してもよい。
【００１４】
加熱装置は、上記受電部材と給電部材とを少なくとも一つずつ備えている。加熱装置には、上記受電部材と給電部材とを一対ずつ設けてもよい。加熱装置には、上記受電部材と給電部材とを一つずつと、従来から知られた受電部材と給電部材とを一つずつとを設けてもよい。
受電部材には、給電部材との電気的な接続機能の他、無端状回転体の剛性を高めたり、その形状を保持するためなどの内部構造部材としての機能を持たせてもよい。例えば、無端状回転体を中空円筒状のローラとする場合において、熱容量を下げるなどのために該ローラを薄肉にして該ローラの剛性が低くなるときには、ローラの中空内部に受電部材を設けて、受電部材に該ローラの形状、剛性を保持、維持させる機能を持たせてもよい。無端状回転体を無端状のフィルム等で構成するときには、受電部材を該フィルム等による回転体の中空内部に設けて、受電部材に該フィルム等を所定の形状に保持する機能を持たせてもよい。
【００１５】
無端状回転体の少なくとも一部に中空部分を設ける場合には、受電部材は例えばその中空内部を仕切る壁状に、換言すれば内部仕切り壁状に設けてもよい。このようにすると、かかる受電部材には無端状回転体の剛性などを高めるためなどの前述の内部構造部材の機能を持たせることができる。この場合、受電部材は無端状回転体の回転軸線方向に外側に向け露出させておき、給電部材は受電部材の露出している部分に無端状回転体の回転軸線方向の外側から接触させればよい。
【００１６】
無端状回転体の少なくとも一部に中空部分を設ける場合には、受電部材は無端状回転体の中空内周面にリング状に設けてもよい。この場合には、給電部材は受電部材に無端状回転体の内部において接触させればよい。給電部材は、例えば無端状回転体の回転軸線方向を横切る方向（代表的には、該回転軸線方向とほぼ直交する方向）から受電部材に接触させればよい。給電部材は、無端状回転体の回転軸線方向外側から受電部材に接触させてもよい。
【００１７】
受電部材は無端状回転体の外周面にリング状に設けてもよい。この場合には、給電部材は例えば無端状回転体の回転軸線方向を横切る方向（代表的には、該回転軸線方向とほぼ直交する方向）から受電部材に接触させればよい。
前述のように無端状回転体を円柱状又は少なくとも一部が中空の円筒状のローラとする場合には、本発明に係る加熱装置は、例えば次に示す形態とすることができる。
【００１８】
すなわち、周面を回転移動させるローラ（芯ローラ）と、ローラの外周面又は（及び）内周面に設けられ、通電により発熱する抵抗発熱体と、ローラに設けられ、抵抗発熱体に電気的に接続された受電部材と、受電部材に接触し、電源に電気的に接続される給電部材とを備えた加熱装置（加熱ローラ装置）である。
かかる加熱ローラ装置においては、受電部材は、例えばローラの回転中心軸線方向の端部においてローラの中空部分に装着することができる。この場合、受電部材はローラの回転軸線方向に外側に向け露出させておき、給電部材は受電部材の露出している部分にローラの回転軸線方向の外側から接触させればよい。
【００１９】
また、かかる加熱ローラ装置においては、受電部材は、ローラの外周面側（又は内周面側）にリング状に形成してもよい。この場合、給電部材は受電部材に、その外周側（又は内周側）から接触させればよい。
本発明の加熱装置においては、給電部材及び受電部材を介して抵抗発熱体に電源から電力供給がなされると、抵抗発熱体は発熱して、無端状回転体を昇温させる。無端状回転体の周面が回転移動するように、無端状回転体を回転させて、受電部材が無端状回転体と一体的に回転すると、受電部材は給電部材に対して摺動する。
【００２０】
給電部材を受電部材に向けて押圧する押圧装置を設けると、回転する受電部材に対して給電部材を安定して接触させることができる。かかる押圧装置としては、給電部材を受電部材へ向けて押すコイルバネ等の弾性体を含んでいるものを例示できる。
受電部材の給電部材との接触面は、給電部材の受電部材との接触面より硬質の材料で形成されている。
【００２１】
このような給電部材材料及び受電部材材料としては、例えば次のものを挙げることができる。給電部材としてはカーボンを含む導電性材料からなるものであり、受電部材としては、真鍮、銅、鉄等の導電性金属材料からなるものである。カーボンを含む導電性材料としては、例えば銅を含有するカーボン（銅系カーボン）や、銀を含有するカーボン（銀系カーボン）を挙げることができる。
【００２２】
受電部材と給電部材との相互接触面における受電部材の表面粗さと給電部材の表面粗さとは、（受電部材の表面粗さ）≦（給電部材の表面粗さ）という関係を満たすとともに、各部材の表面粗さは次の範囲にある。受電部材の表面粗さＲａは０．３μｍ以上５．５μｍ以下であり、給電部材の表面粗さＲａは５．５μｍ以下である。受電部材の表面粗さと給電部材の表面粗さとをこのような関係にしたのは、後述する実験からの知見に基づくものである。前述のように給電部材がカーボン含有導電性材料であり、受電部材が導電性金属材料である場合において、（受電部材の表面粗さ）≦（給電部材の表面粗さ）という関係を満し、給電部材の表面粗さＲａが５．５μｍ以下であるときには、受電部材の給電部材との接触面にこれら部材の摺動によって凹凸の少ない滑らかなカーボン皮膜が形成され、相互接触面における電気的な接触抵抗を低減することができる。これにより、かかる相互接触面における電圧降下を低減でき、抵抗発熱体に所望の電圧を印加することができる。受電部材の表面粗さがＲａ３μｍより大きくなってくると、給電部材の削れ量が多くなってくるので、受電部材の給電部材との接触面の表面粗さは、Ｒａ３μｍ以下とすることがより好ましい。また、受電部材の表面粗さはＲａ０．３μｍ以上であることが好ましい。受電部材の表面粗さがＲａ０．３μｍより小さいとカーボン皮膜が形成されにくく、相互接触面における接触抵抗を低減しにくい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の加熱ローラ装置（加熱装置）を備える定着装置の一例の概略断面図を図１に示す。この定着装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置などにおいて、未定着のトナー像を保持するシート状記録材に、該トナー像を加熱定着させることに利用できる。
【００２４】
この定着装置は、加熱ローラ１等を含む加熱ローラ装置及び加熱ローラ１に対向する加圧ローラ２を備えている。
加熱ローラ１は、その両端部において軸受け３１、３１により回転可能に支持されている。図中左側の軸受け３１は定着装置ハウジングＨに支持されている。図中右側の軸受け３１もハウジングＨに支持されている。加熱ローラ１の一方の端部（図１においては右側の端部）の外周面上にはリングギア１４が設けられている。ギア１４はギア列（図示省略）を介してモータ（図示省略）に連結されており、該モータによって加熱ローラ１を回転駆動することができる。
【００２５】
加圧ローラ２は、その両端部に設けられた軸２１が支持部材３２により回転可能に支持されており、また、支持部材３２に一方向から接するバネ３２１により加熱ローラ１に向けて押圧されている。加圧ローラ２は、加熱ローラ１の回転に従動して、或いは、両ローラの間に通される記録材の移動に従動して回転する。加熱ローラ１は無端状回転体として、中空円筒状の芯ローラ１０を有している。本例においては、芯ローラ１０はアルミニウム合金材料からなる。芯ローラ１０の内周面には、絶縁層１１、層状の抵抗発熱体（以下、抵抗発熱層という。）１２が順に形成されており、また、外周面には離型層１３が形成されている。
【００２６】
絶縁層１１は、抵抗発熱層１２と芯ローラ１０との間の電気絶縁性を保つために、両者の間に形成されており、本例では耐熱絶縁性樹脂のポリイミドからなる。
抵抗発熱層１２は、通電により自らジュール発熱をし、本例ではチタン酸バリウム系セラミックからなる。
【００２７】
離型層１３は、未定着のトナー像を保持する記録材が加熱ローラ１とこれに対向する加圧ローラ２との間に挟持されつつ通過するときに、加熱されるトナー像が加熱ローラ１から剥がれやすくするために形成されており、本例ではポリテトラフルオロエチレンからなる。
これら絶縁層１１、抵抗発熱層１２及び離型層１３は芯ローラ１０と一体的に回転する。
【００２８】
加熱ローラ１の回転中心軸線方向の両端部には、それぞれ受電部材１５が装着されている。それには限定されないが、ここでは芯ローラ１０の内周面側に嵌装されている。各受電部材１５は、ローラ１の回転中心軸線と中心線を一致させた平坦円形頂面１５２を有するハット形状のものである。各受電部材１５は、芯ローラ１０の中空内部を仕切る壁状に設けられている。これにより、各受電部材１５は芯ローラ１０の剛性を高めるなどのための内部構造部材としての機能を果たしている。受電部材１５により、芯ローラ１０の剛性が高められている。各受電部材１５は、導電性金属材料（本例では、真鍮）からなる。各受電部材１５は抵抗発熱層１２に導電性接着剤で接続固定され、該発熱層１２に電気的に接続されている。各受電部材１５は、芯ローラ１０と一体的に回転する。
【００２９】
各受電部材１５の平坦頂面１５２には、加熱ローラ１の回転中心軸線方向外側から給電部材１６がそれぞれ面接触している。各給電部材１６は、カーボンを含有する導電性材料（本例では、銅を含有するカーボン材料（銅系カーボン材料））からなる。図１中左側の給電部材１６は、ホルダー４１に設けた凹所４１１に嵌入されて、該凹所４１１のローラ１側に設けた孔４１１ａから一部突出して受電部材１５に臨み、前記凹所４１１に嵌装したバネ１６１にて受電部材１５に適圧下に接触している。また、右側の給電部材１６も右側ホルダー４２の凹所４２１に嵌入されて、ホルダー孔４２１ａから一部突出して右側受電部材１５に臨み、該凹所４２１に嵌められたバネ１６１にて右側受電部材１５に適圧下に接触している。各バネ１６１はホルダー外端部にネジ留めした端子板３３、３３にて外端を支持されている。かくして、受電部材１５が芯ローラ１０と一体的に回転しても受電部材１５と給電部材１６との電気的接続が保たれるようになっている。各給電部材１６はリード線１６２によりそれぞれ導電性材料からなる端子板３３に電気的に接続されている。なお、ホルダー４１、４２は、ハウジングＨに支持されている。
【００３０】
一方の端子板３３（図１において左側）には、電源８（図２参照）の一端に接続された電線３４が圧着端子３４１により接続されており、他方の端子板３３（図１において右側）には、ソリッド・ステート・リレーＳＳＲの接点（図２参照）を介して電源８の他端に接続された電線３４が圧着端子３４１により接続されている。
【００３１】
ここで、前記受電部材１５及び給電部材１６についてさらに説明すると、各受電部材１５の給電部材１６との接触面（本例では、平坦頂面１５２）は、表面粗さが約Ｒａ０．３〜３．０μｍに加工形成されている。また、各給電部材１６の受電部材１５との接触面は、表面粗さが当初約Ｒａ５．０μｍに加工形成されている。これらにより、該接触面においては、（受電部材の表面粗さ）≦（給電部材の表面粗さ）の関係にある。このようにした理由については後述する。
【００３２】
図２に抵抗発熱層１２への通電回路の概略図を、その通電制御を行う制御部とともに示す。なお、図２においては、受電部材１５、給電部材１６、リード線１６２等は図示を省略してある。
抵抗発熱層１２には、リレーＳＳＲの接点を閉じることにより電源８から通電することができる。リレーＳＳＲの接点には、定着装置全体の動作制御を行う中央演算装置（ＣＰＵ）を含む制御部ＣＴＲが接続されており、制御部ＣＴＲによりリレーＳＳＲの接点は開閉される。制御部ＣＴＲは、加熱ローラ１の離型層１３の外周面上に当接された温度検出素子であるサーミスタＴＨ（図１においては、図示を省略）の検出する加熱ローラ１の温度に基づいて、リレーＳＳＲの接点の開閉を行う。本例においては、サーミスタＴＨの検出する加熱ローラ１の温度に基づき、制御部ＣＴＲは抵抗発熱層１２への通電制御を行い、加熱ローラ１を所定の温度に制御する。
【００３３】
なお、加熱ローラ１の温度制御のための上記サーミスタＴＨとは別に、加熱ローラ１の異常昇温防止のための温度検出素子を設けてもよい。該温度検出素子が検出する温度に基づき開閉する安全スイッチを、図２に示す抵抗発熱層１２への通電回路に電源８やリレーＳＳＲと直列に接続すれば、何らかの原因により制御部ＣＴＲによる通電制御が正常に動作せず、加熱ローラ１が異常昇温するようなときにも、該安全スイッチにより加熱ローラ１やその周辺部品が熱的損傷を受ける前に通電回路を遮断することができる。該温度検出素子も、加熱ローラ１の外周面上に当接して設ければよい。該温度検出素子としては、例えばサーミスタや熱電対を採用することができ、また、温度検出機能を備える安全スイッチとして、例えば温度ヒューズを採用することができる。
【００３４】
以上説明した定着装置によると、未定着のトナー像を保持した記録材上へのトナー像の定着は次のようにして行われる。すなわち、制御部ＣＴＲによりリレーＳＳＲの接点が閉じられて、給電部材１６や受電部材１５等を介して抵抗発熱層１２に電源８から通電され、これにより抵抗発熱層１２はジュール発熱して、加熱ローラ１がその内周面側から加熱される。加熱ローラ１の加熱源として抵抗発熱体を採用したことにより、加熱ローラ１は速やかに昇温する。このとき、サーミスタＴＨの検出する加熱ローラ１の温度に基づいて制御部ＣＴＲによって通電制御が行われ、加熱ローラ１は所定の定着温度に保たれる。そして、図示しないモータにより該モータに連結されたギア列を介して加熱ローラ１が回転駆動され、定着温度の加熱ローラ１とこれに押圧下に接する加圧ローラ２との間を、記録材が通されることにより、該記録材上の未定着トナー像が加熱、加圧下に定着される。
【００３５】
加熱ローラ１が回転駆動されると、ローラ１と一体的に受電部材１５は回転し、受電部材１５とこれに向けて押圧される給電部材１６との接触面においては、受電部材１５は給電部材１６に対して摺動する。このとき、真鍮からなる受電部材１５は銅系カーボンからなる給電部材１６より硬いため、主として給電部材１６の接触面が削られていく。この摺動による給電部材１６の削れによって受電部材１５の表面にはカーボン皮膜が形成される。このカーボン皮膜により受電部材１５と給電部材１６間の相互接触面での電気的接触抵抗が低減され、これにより、かかる相互接触面での電圧降下を抑制して、抵抗発熱層１２に所望の電圧を印加し、加熱ローラ装置に所期の能力を発揮させることができる。
【００３６】
前記カーボン皮膜や、給電部材の削れ量（摩耗量）等は、接触面における受電部材の表面粗さ、給電部材の表面粗さ及びこれら表面粗さの差の関係に影響される。
そこで、受電部材と給電部材との相互接触面における受電部材の表面粗さ及び給電部材の摺動前の表面粗さを変えて、カーボン皮膜の形成状態や、給電部材の削れ量等を調べる実験を行ったので、その実験結果を次表１及び図３に示す。
【００３７】
この実験は、図１に示すタイプの加熱ローラ装置を用いて、加熱ローラをトナー像の記録材への定着時と同じ回転速度にて１００時間連続回転駆動した後に、カーボン皮膜の形成状態等を調べたものであり、本例の加熱ローラ装置と同様に、給電部材は銅系カーボン製、受電部材は真鍮製とした。図３は、相互接触面における受電部材の表面粗さと給電部材の削れ量との関係を示すものである。なお、図３において、給電部材の接触面の当初の表面粗さは代表例としてＲａ５．０μｍとした。
0003716576.tif 000002
なお、表１中、「○」はカーボン皮膜が受電部材表面に凹凸少なく滑らかに形成されたことを示すとともに、給電部材の削れ量が少なかったことを示している。「×」は、受電部材表面にカーボン皮膜は形成されるものの、給電部材より硬い受電部材表面の凹凸が大きすぎて、滑らかなカーボン皮膜が形成されなかったことを示す。すなわち、給電部材と受電部材との接触面における接触抵抗は低減されず、抵抗発熱層に所定の電圧印加ができなかったことを示す。「△」は、カーボン皮膜は受電部材表面に凹凸少なく滑らかに形成されたが、次の現象が見られたことを示す。すなわち受電部材表面粗さＲａが０．３μｍ、給電部材表面粗さＲａが０．５μｍの場合には、受電部材の表面粗さが平滑に近いため、給電部材が削れにくく、受電部材の給電部材との接触面にカーボン皮膜が形成されるのに時間がかかった。受電部材表面粗さと給電部材の表面粗さとが同じ場合には、給電部材の削れ量が多かった。かかる削れ量は各部材の表面粗さが大きくなるにつれ多くなった。但し、△印についても、実用上は支障ないものであり、許容できるものである。「×´」は（受電部材表面粗さ）≦（給電部材表面粗さ）の関係が満たされていても、給電部材表面粗さＲａが５．５μｍを超えてくると滑らかなカーボン皮膜の形成が困難であったことを示している。ただし、給電部材表面粗さＲａが５．５μｍでは未だ実用に供し得る。
【００３８】
なお、給電部材を銅系カーボン製のものに代えて銀系カーボン製等の導電性カーボン製としたり、受電部材を真鍮製のものに代えて、銅、鉄等の金属製としても、表１や図３と同様の結果が得られた。
表１から、給電部材と受電部材との接触面における各部材の表面粗さが、（受電部材の表面粗さ）≦（給電部材の表面粗さ）の関係を満たすとともに、接触面における給電部材の表面粗さがＲａ５．５μｍ以下（より好ましくはＲａ５．５μｍ未満、さらに好ましくはＲａ５．０μｍ以下）のときに、カーボン皮膜が受電部材表面に実用に供し得る程度に凹凸少なく滑らかに形成されることが判る。すなわち、かかる二つの関係を満たしていれば、給電部材と受電部材との接触面積が十分確保されて、該接触面における接触抵抗を低減できる。これにより、該接触面における接触抵抗の増大に伴う抵抗発熱層１２両端電圧の低下が抑制できて、抵抗発熱層１２へそれだけ所望の電圧を印加することができ、抵抗発熱層１２へ安定した給電を行うことができる。
【００３９】
また、表１からすると、受電部材の表面粗さはＲａ５．５μｍ以下で採用でき、より好ましくはＲａ５．５μｍ未満、さらに好ましくはＲａ５．０μｍ以下である。
一方、図３から、接触面における受電部材の表面粗さがＲａ３μｍ以下のときに、給電部材の削れ量（摩耗量）が低減されていることが判る。なお、給電部材の削れ量が約０．３ｍｇを越えると、削れ粉が目視にて確認できた。したがって、接触面における受電部材の表面粗さＲａは、３μｍ以下であることがより一層好ましい。また、接触面における受電部材の表面粗さＲａが０．３μｍより小さくなると、給電部材がほとんど削れなくなることが判る。給電部材が削られないと、受電部材表面にカーボン皮膜が形成されない。このため、接触面における受電部材の表面粗さは、Ｒａ０．３μｍ以上とすることが好ましい。
【００４０】
上記の知見に基づいて前記加熱ローラ装置は構成されており、前述のように加熱ローラ装置における受電部材１５は、真鍮製で給電部材１６との接触面の表面粗さが約Ｒａ０．３〜３．０μｍに形成され、また、給電部材１６は銅系カーボン製で受電部材１５との接触面の表面粗さが約Ｒａ５．０μｍに形成されている。すなわち、接触面における両部材の表面粗さが、（受電部材の表面粗さ）≦（給電部材の表面粗さ）の関係を満たし、接触面における給電部材の表面粗さがＲａ５．５μｍ以下であるとともに、接触面における受電部材の表面粗さは、Ｒａ０．３μｍ以上Ｒａ３μｍ以下（Ｒａ５．５μｍ以下）である。これらにより、受電部材１５と給電部材１６との摺動によって、上記のようにカーボン皮膜が受電部材１５表面に実用に供し得る程度に凹凸少なく滑らかに形成され、給電部材１６と受電部材１５との接触面積を十分確保することができ、該接触面における接触抵抗を低減できる。これによりそれだけ抵抗発熱層１２へ所望の電圧を印加することができ、抵抗発熱層１２へ安定した給電を行うことができる。また、給電部材１６の削れ量（摩耗量）が抑制されるため、それだけ給電部材１６の寿命を長くすることができる。
【００４１】
なお、以上の説明においては、給電部材を銅系カーボン製、受電部材を真鍮製としたが、これらの材質は上記のものに限定されるものではなく、例えば給電部材を銀系カーボン等の導電性カーボン材料等により構成したり、受電部材を銅、鉄等の金属材料等により構成してもよい。
以上説明した加熱ローラ１においては、抵抗発熱層を芯ローラの内周面に設けたが、芯ローラの外周面、或いは内外周面に設けてもよい。
【００４２】
また、受電部材は芯ローラの回転中心軸線方向の両端部において該ローラに装着され、給電部材は該回転中心軸線方向外側から受電部材に当接するものとしたが、本発明は図４や図５に例示するような加熱ローラ装置にも適用することができる。図４や図５に示す加熱ローラ装置においては、各受電部材は、芯ローラの外周面（又は内周面）にリング状に形成され、各給電部材は該各受電部材に、その外周側（受電部材が芯ローラ内周面に形成されているときには、内周側）からそれぞれ当接している。図４及び図５は、このような加熱ローラ装置の概略断面図である。
【００４３】
図４に示す加熱ローラ１′は中空円筒状の芯ローラ１０を有し、芯ローラ１０の内周面には絶縁層１１、抵抗発熱層１２が順に形成されており、また、芯ローラ１０の外周面には離型層１３が形成されている。抵抗発熱層１２の両端部における内周面側には、リング状の受電部材１５′、１５′が設けられ、各受電部材１５′にはその内周面側から給電部材１６′が図示しない押圧手段により押圧されて当接している。
【００４４】
また、図５に示す加熱ローラ１″は中空円筒状の芯ローラ１０を有し、芯ローラ１０の外周面には絶縁層１１、抵抗発熱層１２、離型層１３が順に形成されている。抵抗発熱層１２の両端部における外周面側には、リング状の受電部材１５″、１５″が設けられ、各受電部材１５″にはその外周面側から給電部材１６″が図示しない押圧手段により押圧されて当接している。
【００４５】
図４及び図５に示す加熱ローラ装置においても、図１に示す加熱ローラ装置と同様に、受電部材と給電部材との接触面における両部材の表面粗さを、受電部材の表面粗さ≦給電部材の表面粗さの関係を満たすようにするとともに、接触面における給電部材の表面粗さをＲａ５．５μｍ以下とし、接触面における受電部材の表面粗さを、Ｒａ０．３μｍ以上Ｒａ５．５μｍ以下（好ましくは、Ｒａ０．３μｍ以上３μｍ以下）とすれば、前述のように抵抗発熱層１２へ所望の電圧を印加することができて、抵抗発熱層１２へ安定した給電を行うことができる。また、給電部材の削れ量（摩耗量）が抑制されるため、それだけ給電部材の寿命を長くすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によると、未定着画像を保持した記録材に該画像を加熱定着させる定着装置等において利用できる加熱装置であり、ローラ等の無端状回転体の周面に対し設けられる抵抗発熱体に通電するために、無端状回転体と一体的に回転する受電部材とこれに接触する給電部材とを備える加熱装置であって、給電部材と受電部材との相互接触面における電気的な接触抵抗を低減して、抵抗発熱体に所望の電圧を印加することができる加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置の一例を有する定着装置の一例の概略断面図である。
【図２】抵抗発熱層への通電回路及び通電制御を行う制御回路の概略図である。
【図３】受電部材と給電部材との接触面における受電部材の表面粗さと給電部材の削れ量との関係の一例を示す図である。
【図４】本発明の加熱装置の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の加熱装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１、１′、１″  加熱ローラ
１０  芯ローラ
１１  絶縁層
１２  抵抗発熱層
１３  離型層
１４  ギア
１５、１５′、１５″  受電部材
１６、１６′、１６″  給電部材
１６１  バネ
１６２  リード線
２  加圧ローラ
２１  加圧ローラ２の軸
３１  加熱ローラ１の軸受け
３２  加圧ローラ２の支持部材
３２１  バネ
３３  端子板
３４  電線
３４１  圧着端子
４１、４２  ホルダー
Ｈ  定着装置ハウジング
８  電源
【図１】
0003716576.tif 000003
【図２】
0003716576.tif 000004
【図３】
0003716576.tif 000005
【図４】
0003716576.tif 000006
【図５】
0003716576.tif 000007