(57)【要約】【課題】円筒の内面に発熱パターン形成した安価な加熱ローラを提供する。【解決手段】円筒の内面に金属メッキを施して発熱パターンを形成する。円筒の内面にカテーテルによって遮光マスクを密着させ、選択的に露光することで、円筒の内面にメッキにより形成した金属層をエッチング、または、円筒の内面を部分的にメッキすることで、発熱パターンを形成してもよく、円筒に挿入した筒状のブラストマスクを挿入して、円筒の内面にメッキにより形成した金属層を研磨砂で削り取ってもよい。【選択図】図４
2007173059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒内面に、金属メッキにより発熱パターンが形成されていることを特徴とする加熱ローラ。
【請求項２】
円筒の内面に金属メッキをして発熱パターンを形成することを特徴とする加熱ローラの製造方法。
【請求項３】
前記円筒の内面に絶縁層を形成した上に金属メッキにより金属層を形成し、
前記金属層の上に感光性レジストを塗布し、
遮光マスクを配置して、前記感光性レジストを選択的に露光することでレジストマスクを形成し、
エッチングによって前記金属層を選択的に除去することで、前記発熱パターンを形成することを特徴とする請求項２に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項４】
前記レジストマスクの形成は、前記感光性レジストを塗布して乾燥した後、前記遮光マスクを密着させて露光させることを特徴とする請求項３に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項５】
前記円筒の内面に絶縁層を形成し、
前記絶縁層の上に感光性触媒を塗布して、
遮光マスクを配置して、前記感光性触媒を選択的に露光することで触媒マスクを形成し、
前記絶縁層の前記触媒マスクが形成されている部分を選択的に金属メッキすることで、前記発熱パターンを形成することを特徴とする請求項２に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項６】
前記金属メッキは、形成している前記発熱パターンの抵抗値をモニタしながら、前記抵抗値が所定の値に達するまで行うことを特徴とする請求項５に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項７】
前記遮光性マスクの配置は、風船状のカテーテルを前記円筒の内部に挿入してから膨らませて前記円筒の内面に密着させることによって行い、
前記遮光マスクは、前記カテーテルの表面に印刷した印刷層、または、前記カテーテルの周囲に巻き付けたシートで構成することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項８】
前記カテーテルは、外管と内管とからなる２重構造を有し、
前記外管と前記内管との間に空気を入れて膨らませることができ、
前記内管の内部に発光体を挿入して、前記露光を行うことを特徴とする請求項７に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項９】
前記円筒の内面に絶縁層を形成した上に金属メッキにより金属層を形成し、
前記円筒の内径とほぼ同じ外径を有する筒状に形成され、前記発熱パターンに合致する形状を残すように開口したブラストマスクを挿入し、
前記ブラストマスクの内側から研磨砂を吹き付けることで、前記金属層を選択的に削り取ることを特徴とする請求項２に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記金属層は、銅または銅合金のメッキ層の表面に、さらに、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈをメッキして２層に形成することを特徴とする請求項９に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記発熱パターンの回路端部に貴金属メッキを行うことを特徴とする請求項９に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項１２】
前記貴金属メッキは、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈであることを特徴とする請求項１１に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記ブラストマスクは、前記金属層より柔らかい樹脂で形成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の加熱ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱ローラおよび加熱ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタのトナー定着用の加熱ローラとして、従来、内部にハロゲンランプなどの熱源を配置した金属円筒が使用されている。従来の加熱ローラは、起動時間が長く、常時予熱しておくために無駄なエネルギーを消費するという問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載されているように、円筒の内面に抵抗発熱体（金属）の層からなる発熱パターンを形成することで、起動時間が短く、エネルギー効率の高い加熱ローラが提案されている。
【０００４】
特許文献１では、金属円筒の内面に絶縁層を形成し、絶縁層の上に導電性の塗液を塗布して焼成することで発熱層を形成している。さらに、発熱層をレーザ加工によって部分的に除去することで、所望の形状の発熱パターンを形成している。
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法は、特殊なレーザ加工機を必要とし、製造コストが高いという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−２４４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明は、円筒の内面に発熱パターン形成した安価な加熱ローラ、および、加熱ローラの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明による加熱ローラは、円筒内面に、金属メッキにより発熱パターンが形成されているものとする。
【０００８】
この構成によれば、加熱ローラを安価に提供できる。
【０００９】
また、本発明による加熱ローラの製造方法は、円筒の内面に金属メッキをして発熱パターンを形成するものとする。
【００１０】
この方法によれば、加熱ローラを安価に製造できる。
【００１１】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記円筒の内面に絶縁層を形成した上に金属メッキにより金属層を形成し、前記金属層の上に感光性レジストを塗布し、遮光マスクを配置して前記感光性レジストを選択的に露光することでレジストマスクを形成し、エッチングによって前記金属層を選択的に除去することで、前記発熱パターンを形成してもよく、前記レジストマスクの形成は、前記感光性レジストを塗布して乾燥した後に、前記遮光マスクを配置して露光させることで行ってもよい。
【００１２】
この方法によれば、所望の形状の発熱パターンを形成できる。
【００１３】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記円筒の内面に絶縁層を形成した上に感光性触媒を塗布し、遮光マスクを配置して前記感光性触媒を選択的に露光することで触媒マスクを形成し、前記絶縁層の前記触媒マスクが形成されている部分を選択的に金属メッキすることで、前記発熱パターンを形成してもよく、前記金属メッキは、形成している前記発熱パターンの抵抗値をモニタしながら、前記抵抗値が所定の値に達するまで行ってもよい。
【００１４】
この方法によっても、所望の発熱パターンを形成できる。
【００１５】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記遮光性マスクの配置は、風船状のカテーテルを前記円筒の内部に挿入してから膨らませて前記円筒の内面に密着させることによって行い、前記遮光マスクは、前記カテーテルの表面に印刷した印刷層、または、前記カテーテルの周囲に巻き付けたシートで構成してもよい。
【００１６】
この方法によれば、円筒の内面に、所望の形状の遮光マスクを容易に密着させることができ、レジストマスクや触媒マスクを安価に形成することができる。
【００１７】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記カテーテルは、外管と内管とからなる２重構造を有し、前記外管と前記内管との間に空気を入れて膨らませることができ、前記内管の内部に発光体を挿入して、前記露光を行ってもよい。
【００１８】
この方法によれば、カテーテルにより遮光マスクを円筒内面に密着させた状態で露光できるので、レジストマスクや触媒マスクを所定の形状に正確に形成することができる。
【００１９】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記円筒の内面に絶縁層を形成した上に金属メッキにより金属層を形成し、前記円筒の内径とほぼ同じ外径を有する筒状に形成され、前記発熱パターンに合致する形状を残すように開口したブラストマスクを挿入し、前記ブラストマスクの内側から研磨砂を吹き付けることで、前記金属層を選択的に削り取ってもよい。
【００２０】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記金属層は、銅または銅合金のメッキ層の表面に、さらに、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈをメッキして２層に形成してもよい。
【００２１】
この方法によれば、発熱パターンが錆び難く、信頼性が向上する。
【００２２】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記発熱パターンの回路端部に貴金属メッキを行ってもよく、前記貴金属メッキは、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈであってもよい。
【００２３】
この方法によれば、回路端部の端子を錆止めして接触不良を防止できる。
【００２４】
また、本発明の加熱ローラの製造方法において、前記ブラストマスクは、前記金属層より柔らかい樹脂で形成されてもよい。
【００２５】
この方法によれば、ブラストマスクの摩耗が少なく、繰り返し使用できるので、加熱ローラの製造コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、円筒の内面にメッキによって容易に発熱パターンを形成でき、安価な加熱ローラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２に、本発明の一実施形態の加熱ローラ１を示す。加熱ローラ１は、画像形成装置の定着器に用いられるものである。加熱ローラ１は、金属製の円筒管２の表面に絶縁層３が設けられ、外周の用紙が通過する範囲にゴム被覆４が取り付けられている。加熱ローラ１は、内面に、金属メッキで形成した抵抗発熱体の回路である発熱パターン５が形成され、発熱パターンの回路端部が円筒管２の端部近傍に配置され、外部回路に接続するための端子６を構成している。図３に示すように、端子６は、円筒管２の内面に径方向に対向して設けられている。また、端子６は表面がさらに貴金属メッキされている。
【００２８】
続いて、図４に、加熱ローラ１の製造方法の第１実施形態を示し、その特徴を説明する。尚、本実施形態は、サブトラクト法と呼ばれるメッキ技術を円筒内面に適用可能としたものである。
【００２９】
本実施形態では、先ず、ステップＳ０１において、所定の寸法の金属円筒管２を形成し、ステップＳ０２で円筒管２の表面にフッ素樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂で絶縁層３を形成する。そして、ステップＳ０３において、円筒管２の内面全体に金属メッキを施して金属層５を形成する。
【００３０】
ここで、円筒管２にメッキする金属は、抵抗発熱体を形成するために、銅または銅合金が用いられる。メッキは、電解メッキでも無電解メッキでもよく、その厚みは、金属の種類などに応じて１〜３０μｍに設定される。
【００３１】
このうち、無電解メッキで金属層５を形成する場合には、まず、内面に絶縁層３を形成した円筒管２を、パラジウムなどの金属を含んだ触媒液に浸漬して、絶縁層３の樹脂表面に触媒層を形成する。その後、銅および銅合金等のメッキ液に浸漬して、この触媒層との金属置換により金属メッキ層を形成する。
【００３２】
また、無電解メッキで形成した金属層の上に、さらに電解メッキで金属層を形成してもよい。これにより、厚い金属層を短時間で形成することができる。
【００３３】
続いて、ステップＳ０４で、円筒管２の内面の金属層３の表面に感光性レジストを塗布し、ステップＳ０５で、感光性レジストを乾燥させる。
【００３４】
そして、ステップＳ０６において、図５に示すように、カテーテル６の外周にシート状の遮光マスク７を巻き付けて、円筒管２の内部に挿入する。
【００３５】
図６に示すように、カテーテル６は、筒状の外管８および内管９とかからなる２重構造をしており、外管８と内管９との間が密閉空間になっており、挿気管１０を通じて空気を導入して膨らませ、拡径させることができる。カテーテル６は、透光性のシリコン樹脂等で形成され、医療用に用いられるものと略同じものである。
【００３６】
遮光マスク７は、透光性のフィルムに、形成しようとする発熱パターン５に対応する形状を、遮光性の塗料で描いたものである。図５に示すように、遮光マスク７は、両端が重なりあうように、カテーテル６に巻き付けた状態で、円筒管２の内部に挿入される。
【００３７】
ステップＳ０７で、挿気管１０から空気を送り込み、円筒管２の中でカテーテル６を膨らませる。これによって、遮光マスク７は、円筒管２の内面の感光性レジストの上に密着する。
【００３８】
続いて、ステップＳ０８で、図７に示すように、カテーテル６の内管９に挿入した露光ランプ１１を発光させることで、遮光マスク７の遮光性の塗料で覆われていない部分の感光性レジストだけを露光して感光させる。ステップＳ０９で、感光性レジストの非硬化部分を溶かして洗い流すことで現像し、発熱パターン５を形成すべき領域を開口したレジストマスクを形成して定着させる。
【００３９】
露光ランプ１１は、カテーテル６を円筒管２の中で膨らませてから内管９に挿入してもよく、ステップＳ０６で、露光ランプ１１にカテーテル６を被せ、その外側に遮光マスク７を巻き付けて円筒管２に挿入してもよい。
【００４０】
そして、ステップＳ１０で、エッチングして、レジストマスクが開口している部分の金属層を除去することで、所望の発熱パターン５を形成する。
【００４１】
ステップＳ１１で、発熱パターン５の端子６の表面をＮｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈで貴金属メッキし、外部の回路と確実に接続できるようにする。代案として、ロウ付けやハンダ付けで配線材を接続して引き出してもよい。また、端子６は、円筒管２の径方向に対向するように設けることで、複数の端子６にそれぞれ当接する外部回路の電極片の圧接力を相殺することができる。
【００４２】
さらに、ステップＳ１２で発熱パターン５の抵抗値を調整すれば、所定の発熱パターン５を形成した加熱ローラ１が得られる。
【００４３】
続いて、図８に、加熱ローラの製造方法の第２実施形態を示す。
本実施形態は、アディティブ法と呼ばれるメッキ技術を円筒内面に適用可能としたものである。
【００４４】
本実施形態では、先ず、ステップＳ２１において、所定の寸法の金属円筒管２を形成し、ステップＳ２２で円筒管２の表面に絶縁層３を形成する。そして、ステップＳ２３において、円筒管２の内面に感光性触媒を塗布し、ステップＳ２４で、感光性レジストを乾燥させる。
【００４５】
そして、ステップＳ２５において、図９に示すように、遮光性の塗料による遮光マスク７’が外管８に直接描かれたカテーテル６’を、円筒管２の内部に挿入する。
【００４６】
ステップＳ２６で、挿気管１０から空気を送り込み、円筒管２の中でカテーテル６を膨らませ、遮光マスク７’を円筒管２の内面に密着させる。
【００４７】
続いて、ステップＳ２７で、カテーテル６の内管９の中で露光ランプ１１を発光させることで、遮光マスク７の遮光性の塗料で覆われていない部分の感光性触媒だけを露光して感光させる。ステップＳ２８で、感光性触媒の非硬化部分を溶かして洗い流すことで現像し、発熱パターン５を形成すべき領域を覆う触媒マスクを形成して定着させる。
【００４８】
そして、ステップＳ２９で、メッキすることで、触媒を金属に置換する。こうして、触媒マスクが形成されていた部分だけに選択的に金属層をメッキし、所望の発熱パターン５を形成する。また、このとき、成長過程の金属層の抵抗値をモニタし、所定の抵抗値に達したところでメッキを終了するようにすることで、形成される発熱パターン５の出力を正確に調整することができる。
【００４９】
さらに、図１０に、加熱ローラの製造方法の第３実施形態を示す。
本実施形態は、第１実施形態のエッチングに代えて、サンドブラスト工法によって金属層を選択的に除去するものである。
【００５０】
本実施形態では、先ず、ステップＳ３１において、所定の寸法の金属円筒管２を形成し、ステップＳ３２で円筒管２の表面に絶縁層３を形成する。そして、ステップＳ３３において、円筒管２の内面全体に金属メッキを施して金属層を形成する。
【００５１】
さらに、本実施形態では、ステップＳ３４において円筒管２の内面全体にＮｉ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−ＲｈまたはＲｈで貴金属メッキを施し、金属層を銅合金と貴金属との２層構造にする。２層構造の金属層から形成する発熱パターン５は、表面が貴金属で覆われているので錆びが発生しない。
【００５２】
続いて、ステップＳ３５において、図１０に示すように、円筒管２の中に、ブラストマスク１２を挿入する。
【００５３】
ブラストマスク１２は、円筒管２に挿入可能なように、円筒管２の内径よりも僅かに小さい外径を有しており、金属層よりも柔らかい樹脂で形成されている。ブラストマスク１２は、発熱パターン５を覆う部分を残すように開口が設けられている。
【００５４】
そして、ステップＳ３６において、ブラストマスク１２内に研磨砂を吹き付けることで、ブラストマスク１２に覆われていない部分の金属層を削り取ることで、所望の形状の発熱パターン５を形成することができる。
【００５５】
研磨砂は、ブラストマスク１２に挿入され、ブラストマスク１２の径方向開口したノズルから吹き付けるとよい。代案として、ブラストマスク１２内を螺旋状に旋回しながら通過する旋回気流を形成し、研磨砂をこの螺旋気流に乗せてブラストマスク１２内に供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態の加熱ローラの斜視図。
【図２】図１の加熱ローラの部分断面斜視図。
【図３】図１の加熱ローラの側面図。
【図４】図１の加熱ローラの製造工程を示す流れ図
【図５】図４のカテーテルと遮光マスクの挿入工程を示す斜視図。
【図６】図５のカテーテルの斜視図。
【図７】図５のカテーテルの断面図。
【図８】本発明の第２実施形態の加熱ローラの製造工程を示す流れ図。
【図９】図８のカテーテルの挿入工程を示す斜視図。
【図１０】本発明の第３実施形態の加熱ローラの製造工程を示す流れ図。
【図１１】図１０のブラストマスクの挿入工程を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５７】
１  加熱ローラ
２  円筒管
３  絶縁層
５  発熱パターン
６，６’  カテーテル
７，７’  遮光マスク
８  外管
９  内管
１０挿気管
１１  露光ランプ
１２  ブラストマスク
【図１】
2007173059.tif 000003
【図２】
2007173059.tif 000004
【図３】
2007173059.tif 000005
【図４】
2007173059.tif 000006
【図５】
2007173059.tif 000007
【図６】
2007173059.tif 000008
【図７】
2007173059.tif 000009
【図８】
2007173059.tif 000010
【図９】
2007173059.tif 000011
【図１０】
2007173059.tif 000012
【図１１】
2007173059.tif 000013