(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の内面に絶縁層を介して発熱層を形成し、かつ両端部を絞り加工してジャーナルを形成してなる複写機等用の発熱型定着ローラ用電極において、ブラシを介して外部の電源から電力供給を受ける受電部及び該受電部から放射状に伸びる２以上の板ばね部を有し、該板ばね部の先端に上記発熱層と接して電力を供給する給電部を備え、上記板ばね部を、上記定着ローラの芯金内部に挿入する際に外径が小さくなる方向に弾性変形可能としてなることを特徴とする発熱型定着ローラ用電極。
【請求項２】
上記板ばね部を拘束して外径が小さくなる方向に弾性変形させる着脱可能な円形状のリングを含むことを特徴とする請求項１の発熱型定着ローラ用電極。
【請求項３】
上記受電部が平坦形状を有し、上記定着ローラ内に装着した際に該受電部が上記ブラシから受ける押圧力により上記板ばね部が外周方向へ広がるように弾性変形することを特徴とする請求項１または２の発熱型定着ローラ用電極。
【請求項４】
上記給電部を上記板ばね部ごとに分断して備え、上記給電部が全体として環状をなすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの発熱型定着ローラ用電極。
【請求項５】
上記給電部がなす環状形状の径よりも上記受電部の径を小径とし、全体として截頭円錐形の外形をなすことを特徴とする請求項４の発熱型定着ローラ用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯金内面に絶縁層を介して直接に発熱体を貼りつけた発熱型の定着ローラに対して電力を供給するために用いる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在、複写機等に用いられる定着ローラは省エネ化の傾向にあり、従来のハロゲンヒータの代わりに、芯金内面に絶縁層を介して発熱体を直接に貼りつけた発熱型の定着ローラが提案されている。このような定着ローラで課題となるのは、どのように発熱体に電力を供給するかということである。即ち電極部をどのような機構にするかである。ハロゲンヒータはローラが回転してもそれ自身は回転しないので、電力供給は容易であったが、既述のようにローラの芯金の内側に発熱体が貼り付いているような構造の場合、ローラの回転に合わせて発熱体も回転させる必要があるため、外部電極との間に必ず摺動部を持つ構造になる。従って回転の影響を受けず安定した電力供給を実現することが不可避となる。
【０００３】
また、一般的に高速のコピー機の定着ローラは、加圧ローラとのニップをかせぐためにローラ直径を大きくする場合がある。ローラ直径が大きくなると、その軸受周りが大きくなるためにコストやスペースの関係から両端に絞り加工を施したジャーナル形状のローラが用いられる。今日では上記の発熱型ローラはストレート形状の芯金について考えている場合が大半を占めており、両端部を塑性加工（スピニングやスウェージング）により絞りジャーナル形状をした定着ローラについてはほとんど考えられていない。その理由としては、両端の開口部の直径が胴部の直径より小さいため、芯金内面に発熱体や絶縁体、電極などを加工するのが難しいためであろう。この課題を解決するには、加工の工程を工夫し、ジャーナル部の絞り加工を行う前に芯金内部の発熱体、絶縁体の加工や電極の加工を行ってしまうことが必要となる。しかしながら、ジャーナルを塑性加工により形成する場合、加工部近傍には金属を塑性変形させる程度の大きさの力が加わることになり、その加工の際に発生する力により開口部近くにある電極等がずれてしまうことがある。
【０００４】
そこで本発明は、ジャーナル加工の影響を受けないようにジャーナル加工後にローラに挿入することができる電極を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の発熱型定着ローラ用電極のうち請求項１に係るものは、上記目的を達成するために、芯金の内面に絶縁層を介して発熱層を形成し、かつ両端部を絞り加工してジャーナルを形成してなる複写機等用の発熱型定着ローラ用電極において、ブラシを介して外部の電源から電力供給を受ける受電部及び該受電部から放射状に伸びる２以上の板ばね部を有し、該板ばね部の先端に上記発熱層と接して電力を供給する給電部を備え、上記板ばね部を、上記定着ローラの芯金内部に挿入する際に外径が小さくなる方向に弾性変形可能としてなることを特徴とする。
【０００６】
同請求項２に係るものは、上記板ばね部を拘束して外径が小さくなる方向に弾性変形させる着脱可能な円形状のリングを含むことを特徴とする。
【０００７】
同請求項３に係るものは、上記受電部が平坦形状を有し、上記定着ローラ内に装着した際に該受電部が上記ブラシから受ける押圧力により上記板ばね部が外周方向へ広がるように弾性変形することを特徴とする。
【０００８】
同請求項４に係るものは、上記給電部を上記板ばね部ごとに分断して備え、上記給電部が全体として環状をなすことを特徴とする。
【０００９】
同請求項５に係るものは、上記給電部がなす環状形状の径よりも上記受電部の径を小径とし、全体として截頭円錐形の外形をなすことを特徴とする。
【００１０】
【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。
図１は本発明に係る発熱型定着ローラ用電極の一実施形態を採用したジャーナル付き定着ローラの断面図である。ジャーナル付き定着ローラの芯金１の胴部には、テフロン系（ＰＦＡやＰＴＦＥ）の離型層２が形成されており、同じく芯金１の内側には絶縁層３が形成されている。絶縁層３の形成方法は従来から提案されているようなセラミック系の材料、例えばアルミナなどを溶射して形成する方法や、耐熱、絶縁性のあるセラミックペーパなどを接着する方法が考えられる。さらに絶縁層３の内側には、発熱層４が形成されている。発熱層４の形成方法も従来と同様の方法でよく、例えばニクロムやＳＵＳなどの金属を溶射ガンで溶射し発熱抵抗体を形成する方法や、金属箔をエッチングやレーザ加工などで任意の発熱体のパターンにカッティングした物を接着する方法などが挙げられる。また芯金１は回転するので、ジャーナル部には軸受９と駆動力を伝達するためのギヤ１０が取り付けられている。
【００１１】
次に発熱層４に対する電力供給について説明する。発熱層４の端部に本発明の一実施形態に係る電極５が接触している。図２に電極５のみの正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）を示す。この電極５は、電極止め６とブラシ７により決まった位置に固定される。電極止め６の材質は耐熱性が必要で、熱膨張率を等しくするために、芯金１と同じ材質の金属を用いるのが良い。またこの電極止め６はジャーナル部を加工する前に絶縁層３、発熱層４を形成し、その後に取り付けておく。
【００１２】
この電極５には、電極棒８からブラシ７を介して電力が供給される。電極棒８は当然導電性のある物質からなるもので、とりわけ電気伝導性が良くて安価なアルミや、より電気伝導性を求めるならば多少高価でも真鍮等の銅系の合金がよい。またこの電極棒８の先端部に取り付けるブラシ７は電極５に接触し、電極５は芯金１とともに回転し、ブラシ７は回転しないため、この部分で摺動することになる。そのためブラシ７の部分は電極より摩耗しやすい柔らかい材料が望ましく、カーボン等を利用する。電極５が摩耗しやすいと交換するのが難しいので、電極５のブラシ７と摺動する部分は金属製とし、摩耗しにくくする。ブラシ７は摩耗しやすいが交換は容易なカーボンを用いる。当然ブラシ７の摩耗量が多くなったときは交換することにより、安定した電力の供給を確保する。
【００１３】
次に電極５について詳細に説明する。電極５は受電部１１、適宜の弾性を備える４本の板ばね部１２、及び４個の給電部１３の３つの部分に分けられ、全体として截頭円錐形の外形を有している。受電部１１は、電極５の中央部に位置し、絶えずブラシ７と接触することにより外部電源との導通を図る部分である。図２ではこの受電部１１を円形に描いているが、特に形状に制約はないが、定着ローラが回転している間ブラシ７と摺動するので、ブラシ７よりも耐摩耗性のある材質でなければならない。またブラシ７との摺動面（図中右側の面）は平坦面であることが好ましい。
【００１４】
板ばね部１２は、受電部１１から外周方向へ伸びており、軸線方向との間に任意の角度θをなしている。この角度θは、板ばね部１２の剛性に起因して決まる角度であり、板ばね部１２の材質、寸法（幅、厚み、長さ）やブラシ７の押し付け力により決定される。なお板ばね部１２は４個としてあるが、最低２個以上あればよく、また２個以上であれば個数に限定はない。
【００１５】
給電部１３は板ばね部１２の先端ごとに位置しており、分断されているが全体として環状をなし、この部分が絶えず発熱体４に接触し電流を供給する。またこの給電部１３が電極止め６に突き当たることにより、ブラシ７による押圧力を受けても電極５が所定の位置より芯金１の内部に入り込まないようになっている。
【００１６】
本実施形態の電極５を以下のように利用することにより、ジャーナル付きの定着ローラのように開口部の直径が実際に電極が取り付けられる位置の直径より小さい場合でも電極５を芯金１の内部に挿入することが可能となる。
【００１７】
図３に電極５をジャーナル付き定着ローラの芯金１内に挿入する過程を示す。図示のように電極５を挿入する際は、板ばね部１２を曲げて全体としての径を小さくして芯金１のジャーナル部内に挿入する。板ばね部１２を一時的に折り畳むように変形させる際に図３に示すような変形用リング１４を用いる。この変形リング１４を受電部１１側から板ばね部１２の外周に嵌めて板ばね部１２を押さえて弾性変形させる。そして、ジャーナル内に挿入して位置決め棒１５で押し込むように所定の位置まで持ってゆき、所定位置に来たときに位置決め棒１５を電極５の受電部１１につき当てながら変形リング１４についている引き抜き糸１６を引っ張る。すると板ばね部１２を変形させていた変形リング１４がジャーナル部の開口側に引かれ、板ばね部１２から外れる。この時点で板ばね部１２の変形が元に戻る。そしてさらに引き抜き糸１６を引っ張ることにより変形リング１４を定着ローラの芯金１の内部から取り出すことができる。位置決め棒１５を電極５の受電部１１につき当てながらさらに芯金１内に押し込み、ジャーナル部を通り抜けて芯金１の胴部に電極５が達すると、板ばね部１２は解放されてもとの形状に戻るために、再び図２に示す形状になり、発熱体４に給電部１３が接触する。また給電部１３が電極止め６に突き当たることによって電極５は所定の位置に固定される。
【００１８】
このような状態になると、使用中は常に受電部１１がブラシ７と接触し、ブラシ７から押圧力を与えられるため、板ばね部１２にその力が伝わって板ばね部１２が弾性変形し、給電部１３を芯金１内で外周方向へ押し、給電部１３を発熱体４に押し付ける。このため安定した通電が可能となり、発熱層４との導通が信頼性の高いものになる。定着ローラの回転時には、電極５の受電部１１とブラシ７は摺動することになるが、電極５が金属でブラシ７がカーボンであるので、耐摩耗性の低いカーボン製のブラシ７が摩耗して徐々に減っていくが、電極５では板ばね部１２の弾性変形を利用し、使用時にある程度の力を加えているので、ブラシ７が摩耗し減っていった場合でも電極５の受電部１１は板ばね部１２の力により常にブラシ７に押し当てられることになり、ブラシ７の摩耗に関係なく常に安定した接触が保たれ、導通も安定する。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に係る発熱型定着ローラ用電極は、以上説明してきたように、受電部の周りに板ばね部を放射状に配置し、円筒状の芯金内部にこの電極を挿入する際にそれら放射状に配置された板ばね部を一時的に折り畳み、内部でその拘束を解放し広げることにより、ジャーナル付きの定着ローラのように、開口部の直径が実際に電極を配置する場所の直径より小さくても内部に挿入することが可能となるという効果がある。
【００２０】
請求項２に係る発熱型定着ローラ用電極は、以上説明してきたように、板ばね部を一時的に変形させる際に円形のリングを用いることにより、上記共通の効果に加え、板ばね部を折り畳むことが容易になり、装着が簡単に行えるという効果がある。
【００２１】
請求項３に係る発熱型定着ローラ用電極は、以上説明してきたように、平坦形状を有する受電部が定着ローラ内に装着した際にブラシから受ける押圧力により板ばね部が外周方向へ広がるようにしたので、上記共通の効果に加え、その変形が戻ろうとする力を利用して板ばね端部に設けられた給電部と芯金内面に貼り付けた発熱体の接触がさらに良好に保て、また受電部を押しているブラシが摺動により摩耗しても受電部が必ずブラシに押しつけられ、より安定した電力供給を実現できるという効果がある。
【００２２】
請求項４に係る発熱型定着ローラ用電極は、以上説明してきたように、給電部を板ばね部ごとに分断して備え、給電部が全体として環状をなすようにしたので、上記共通の効果に加え、さらに良好な発熱体との接触状熊を維持することが可能となるという効果がある。
【００２３】
請求項５に係る発熱型定着ローラ用電極は、以上説明してきたように、給電部がなす環状形状の径よりも受電部の径を小径とし、全体として截頭円錐形の外形をなすようにしたので、上記共通の効果に加え、板ばね部の折り畳みを非常に容易に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱型定着ローラ用電極の一実施形態を採用したジャーナル付き定着ローラの断面図である。
【図２】本発明に係る発熱型定着ローラ用電極の一実施形態の正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図３】図２の電極を発熱型定着ローラ内へ装着している状態の断面図である。
【符号の説明】
１  ジャーナル付き定着ローラの芯金
２  離型層
３  絶縁層
４  発熱層
５  電極
６  電極止め
７  ブラシ
８  電極棒
１１  受電部
１２  板ばね部
１３  給電部
１４  変形用リング
１５  位置決め棒
１６  引き抜き糸
【図１】
0003639418.tif 000002
【図２】
0003639418.tif 000003
【図３】
0003639418.tif 000004