(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ローラと協働して未定着トナー像を記録紙に定着する加熱ローラを有し、該加熱ローラが円筒状金属基体から構成され、該円筒状金属基体の内周面には円筒状耐熱絶縁層体を介して円筒状発熱層体が設けられ、該円筒状発熱層体の内周面には円筒状耐熱絶縁層体を介して円筒状バネ体が設けられた定着装置において、
前記円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に円筒状断熱層体が設けられ、前記円筒状金属基体の内周面に接触する円筒状耐熱絶縁層体の軸方向全長は前記円筒状発熱層体の軸方向全長よりも長くてかつ前記円筒状金属基体の軸方向全長よりも短く、前記円筒状発熱層体と当該円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に存在する円筒状耐熱絶縁層体との軸方向全長は前記円筒状バネ体の軸方向全長よりも短くされて前記円筒状発熱層体の両端部に給電接触部が設けられ、前記円筒状金属基体の両端部には前記給電接触部に接触される給電キャップ部材が設けられ、前記円筒状バネ体の両端には切片部が設けられていると共に前記円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に存在する円筒状耐熱絶縁層体の両端と前記円筒状耐熱断熱層体の両端とに切片部が設けられ、円筒状バネ体の切片部は円筒状金属基体の内周端面部まで延長されて該内周端面部に固定手段によって固定され、前記円筒状耐熱絶縁層体の切片部と前記円筒状断熱層体の切片部とは前記円筒状バネ体の切片部が前記円筒状発熱層体の給電接触部に接触するのを防止することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記断熱層体の厚さが２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状金属基体（円筒状芯金）の内周面に円筒状絶縁層体を介して円筒状発熱層体が設けられ、この円筒状発熱層体の内周面に円筒状絶縁層体を介してこの円筒状絶縁層体と共に円筒状発熱層体を円筒状金属基体に圧接する円筒状バネ体が設けられた加熱ローラを有する定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、定着装置には、図１に示すように、加圧ローラ（図示を略す）と協働して未定着トナー像を記録紙に定着する加熱ローラ１が円筒状金属基体２から構成され、この円筒状金属基体２の内周面には円筒状絶縁層体３を介して円筒状発熱層体４が設けられ、この円筒状発熱層体４の内周面には円筒状絶縁層体５を介して円筒状バネ体６が設けられ、その円筒状金属基体２の外周面には離型層７が設けられたものが知られている。
【０００３】
その円筒状発熱層体４は例えば発熱抵抗パターンから構成されている。その円筒状発熱層体４への通電構造は例えば以下のようになっている。
【０００４】
すなわち、定着装置には非導電性の中空状樹脂製ブラシホルダが設けられている。円筒状金属基体２にはその側端開口部に給電キャップ部材が設けられている。その中空状樹脂製ブラシホルダ内には摺動可能の給電ブラシが設けられ、この給電ブラシはバネ部材によってその給電キャップ部材に圧接され、中空状樹脂製ブラシホルダ内に配設された導線を介して給電キャップ部材に通電するようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の加熱ローラ１では、円筒状発熱層体４の内周面側に絶縁層体５を介して円筒状バネ体６が接触する構成であるので、円筒状発熱層体４の熱が絶縁層体５を介して円筒状バネ体６に向かって逃げ、その結果、定着装置の立ち上がり時間が遅いという問題がある。
【０００６】
図２は円筒状発熱層体４を接着剤によって円筒状金属基体２の内周面に固着する構成の加熱ローラの立ち上がり時間と円筒状発熱層体４を円筒状バネ体６によって円筒状金属基体２の内周面に圧接する構成の加圧ローラ１の立ち上がり時間とを比較したグラフ図であり、この図２に示すように、円筒状発熱層体４を円筒状バネ体６によって円筒状金属基体２の内周面に圧接する構成の加圧ローラ１の外周面が１８０度Cに達するまでの立ち上がり時間T１は円筒状発熱層体４を接着剤によって円筒状金属基体２の内周面に固着する構成の加熱ローラの立ち上がり時間T2よりも遅く、従来の円筒状発熱層体４を円筒状バネ体６によって円筒状金属基体２の内周面に圧接する構成の加圧ローラ１では、立ち上がりに時間がかかり過ぎると共に電力量もかかり過ぎるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、円筒状発熱層体を円筒状バネ体によって円筒状金属基体の内周面に圧接する構成の加熱ローラを有する定着装置であっても、その立ち上がり時間を短縮することのできる定着装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の定着装置は、加圧ローラと協働して未定着トナー像を記録紙に定着する加熱ローラを有し、該加熱ローラが円筒状金属基体から構成され、該円筒状金属基体の内周面には円筒状耐熱絶縁層体を介して円筒状発熱層体が設けられ、該円筒状発熱層体の内周面には円筒状耐熱絶縁層体を介して円筒状バネ体が設けられた定着装置において、
前記円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に円筒状断熱層体が設けられ、前記円筒状金属基体の内周面に接触する円筒状耐熱絶縁層体の軸方向全長は前記円筒状発熱層体の軸方向全長よりも長くてかつ前記円筒状金属基体の軸方向全長よりも短く、前記円筒状発熱層体と当該円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に存在する円筒状耐熱絶縁層体との軸方向全長は前記円筒状バネ体の軸方向全長よりも短くされて前記円筒状発熱層体の両端部に給電接触部が設けられ、前記円筒状金属基体の両端部には前記給電接触部に接触される給電キャップ部材が設けられ、前記円筒状バネ体の両端には切片部が設けられていると共に前記円筒状発熱層体と前記円筒状バネ体との間に存在する円筒状耐熱絶縁層体の両端と前記円筒状耐熱断熱層体の両端とに切片部が設けられ、円筒状バネ体の切片部は円筒状金属基体の内周端面部まで延長されて該内周端面部に固定手段によって固定され、前記円筒状耐熱絶縁層体の切片部と前記円筒状断熱層体の切片部とは前記円筒状バネ体の切片部が前記円筒状発熱層体の給電接触部に接触するのを防止することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、円筒状発熱層体と円筒状バネ体との間に円筒状断熱層体が設けられているので、円筒状発熱層体の熱が円筒状バネ体に伝わりにくくなり、もっぱら円筒状発熱層体の熱が円筒状金属基体の外周面に導かれるので、円筒状発熱層体を円筒状バネ体によって円筒状金属基体の内周面に圧接する構成の加熱ローラを有する定着装置であっても、その立ち上がり時間を短縮することができる。
また、加熱ローラの回転中に円筒状バネ体が円筒状金属基体のスラスト方向に移動して円筒状発熱層体又は給電キャップ部材に接触してショートするという現象を防止できる。
【００１０】
請求項２に記載の定着装置は、前記円筒状断熱層体の厚さが２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、円筒状断熱層体に要する材料費が必要以上に嵩むことなく効率よく定着装置の立ち上がり時間を早くすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図３において、１０は加熱ローラである。この加熱ローラ１０は、円筒状金属基体１１から構成されている。この円筒状金属基体１１は鉄、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料を用いて形成される。
【００１５】
この円筒状金属基体１１の外周面には離型層１２が設けられている。その離型層１２はその層厚が例えば１０μｍ乃至３０μｍであり、PFA又はPTFE材料を円筒状金属基体１１の外周面にコーティングすることによって形成される。
【００１６】
円筒状金属基体１１の内周面には円筒状耐熱絶縁層体１３を介して円筒状発熱層体１４が設けられている。その円筒状耐熱絶縁層体１３には例えばポリイミド等の樹脂材料が用いられている。その円筒状発熱層体１４の内周面には円筒状耐熱絶縁層体１５が設けられている。その円筒状発熱層体１４は例えばステンレス等の金属箔（発熱抵抗パターン）から構成され、その層厚は例えば２５μｍ乃至１００μｍである。
【００１７】
その円筒状耐熱絶縁層体１５の材料には円筒状耐熱絶縁層体１３と同じ材料が用いられ、これらの円筒状耐熱絶縁層体１３，１５の層厚は例えば２５μｍ乃至１００μｍである。これらの円筒状耐熱絶縁層体１３はシート又はコーティングを円筒状発熱層体１４の両面に施すことによって形成される。
【００１８】
円筒状発熱層体１４の内周面には円筒状耐熱絶縁層体１５を介して円筒状耐熱断熱層体１６が設けられている。この円筒状耐熱断熱層体１６は５００度C程度の高温でも発火しない材料からなるフェルト部材、例えば商品名ノーメックス、SCペーパーのような材料を用いて形成される。その円筒状耐熱断熱層体１６の層厚は２ｍｍ以下であることが望ましい。その理由については後述する。
【００１９】
その円筒状耐熱断熱層体１６の内周面には円筒状バネ体１７が設けられている。円筒状耐熱絶縁層体１３と円筒状発熱層体１４と円筒状耐熱絶縁層体１５と円筒状耐熱断熱層体１６とは円筒状バネ体１７によって円筒状金属基体１１の内周面に圧接される。その円筒状バネ体１７は長方形状のSUS板を丸めることによって形成される。その円筒状バネ体１７の層厚は例えば５０μｍないし２００μｍである。
【００２０】
図４に示すように、円筒状耐熱絶縁層体１３の軸方向全長は円筒状発熱層体１４の軸方向全長よりも長く、その円筒状発熱層体１４の端面よりも少なくとも２.５ｍｍ以上突出している。円筒状耐熱断熱層体１６の軸方向全長と円筒状耐熱絶縁層体１５の軸方向全長とはほぼ同じで円筒状発熱層体１４の軸方向全長よりも短く、円筒状発熱層体１４の両端部には給電接触部１４a、１４aが設けられている。円筒状金属基体１１の両端開口部には図示を略す給電キャップ部材が嵌合され、この給電キャップ部材がその給電接触部１４a、１４aに接触される。この給電接触部１４a、１４aの軸方向の幅は例えば２ｍｍ以上である。円筒状バネ体１７の軸方向全長は円筒状耐熱絶縁層体１５の軸方向全長よりも短く、その円筒状バネ体１７の端面から円筒状耐熱絶縁層体１５の端面までの長さを２.５ｍｍ以上とするのが絶縁を図るうえで望ましい。
【００２１】
この加熱ローラ１０は、図５に示すように、円筒状金属基体１１の内周面に円筒状耐熱絶縁層体１３、円筒状発熱層体１４、円筒状耐熱絶縁層体１５、円筒状耐熱断熱層体１６を配設した後、円筒状耐熱断熱層体１６の内径よりも縮径された円筒状バネ体１７を円筒状基体１１にその端面開口から差込み、円筒状バネ体１７に加えられている力を解放することによって形成される。円筒状バネ体１７はその力の解放によりそのバネ性によって外側に向かって膨らみ、これによって、円筒状耐熱絶縁層体１３、円筒状発熱層体１４、円筒状耐熱絶縁層体１５、円筒状耐熱断熱層体１６が円筒状金属基体１１の内周面に圧接される。
【００２２】
この加熱ローラ１０によれば、円筒状発熱層体１４の熱が円筒状バネ体１７に伝わりにくくなるので、その立ち上がり時間を短縮することができる。
【００２３】
しかしながら、円筒状耐熱断熱層体１６それ自体が熱容量を有し、図６に示すように、この円筒状耐熱断熱層体１６の層厚を例えば２.５ｍｍにすると、立ち上がり時間T3が遅くなり、その層厚を例えば３ｍｍにすると、その立ち上がり時間T4は更に一層遅くなる。これに対して、円筒状耐熱断熱層体１６の層厚を例えば２ｍｍ、１ｍｍにした場合には、その立ち上がり時間T5、T6はほとんど変わらず、層厚２.５ｍｍの場合の立ち上がり時間T3に較べて早く、円筒状発熱層体を接着剤によって円筒状金属基体の内周面に固着する構成の加熱ローラの立ち上がり時間とほとんど遜色のない程度となり、従って、円筒状耐熱断熱層体１６の層厚は１ｍｍ乃至２ｍｍとするのが望ましい。
【００２４】
円筒状バネ体１７は加熱ローラ１０の回転に伴って軸方向（スラスト方向）にずれる可能性があり、これによって、円筒状バネ体１７が給電接触部１４aに接触して、電気回路がショートを起こす可能性がある。そこで、これを防止するために、図７に示すように、円筒状バネ体１７の両端に切片部１７aが設けられていると共に、円筒状耐熱絶縁層体１５、円筒状耐熱断熱層体１６の両端に切片部１５a、１６aが設けられている。切片部１７aは円筒状金属製基体１１の内周端面部まで延長され、その切片部１７aはスポット溶接、ハトメ、リベット締結等の固定手段によって円筒状金属基体１１の内周端面部に固定される。切片部１５a、１６aは切片部１７aが円筒状発熱層体１４の給電接触部１４aに接触するのを防止する役割を果たす。
【００２５】
これによって、円筒状バネ体１７のスラスト方向の移動が拘束され、加熱ローラ１０の回転中に円筒状バネ体１７が円筒状金属基体１１のスラスト方向に移動して発熱層体又は給電キャップ部材に接触してショートするという現象を防止できる。
【００２６】
この発明の実施の形態では、円筒状バネ体１７を長方形状SUS板を丸めることによって形成したが、円筒状バネ体１７としてコイルバネを用いても良い。このコイルバネには、その直径が円筒状金属基体１１の内径（円筒状発熱層体１４の内径）と同等程度の外径を有するものを用い、円筒状金属基体１１に差し込むときには、そのコイルバネをその延びる方向両端側を引っ張って、そのコイルバネを縮径させ、この状態で円筒状金属基体１１の内部に差し込んで、引張りを中止してコイルバネに加えていた力を解放する。これによって、コイルバネが元の状態に復元し、円筒状耐熱絶縁層体１３、円筒状発熱層体１４、円筒状耐熱絶縁層体１５、円筒状耐熱断熱層体１６が円筒状金属基体１１の内周面に圧接される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状発熱層体と円筒状バネ体との間に円筒状断熱層体が設けられているので、円筒状発熱層体の熱が円筒状バネ体に伝わりにくくなり、もっぱら円筒状発熱層体の熱が円筒状金属基体の外周面に導かれるので、円筒状発熱層体を円筒状バネ体によって円筒状金属基体の内周面に圧接する構成の加熱ローラを有する定着装置であっても、その立ち上がり時間を短縮することができる。
また、加熱ローラの回転中に円筒状バネ体が円筒状金属基体のスラスト方向に移動して円筒状発熱層体又は給電キャップ部材に接触してショートするという現象を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の加熱ローラの断面図である。
【図２】  従来の加熱ローラの立ち上がり時間を説明するために用いたグラフ図である。
【図３】  本発明に係わる加熱ローラの垂直方向断面図である。
【図４】  図３に示す加熱ローラの水平方向断面図である。
【図５】  図３に示す加熱ローラの製作過程を説明するための斜視図である。
【図６】  本発明の加熱ローラの立ち上がり時間を説明するために用いたグラフ図である。
【図７】  図３に示す加熱ローラの変形例を説明するための水平方向断面図である。
【符号の説明】
１０  加熱ローラ
１１  円筒状金属基体
１３  円筒状絶縁層体
１４  円筒状発熱層体
１５  円筒状絶縁層体
１６  円筒状断熱層体
１７  円筒状バネ体
【図１】
0003926535.tif 000002
【図２】
0003926535.tif 000003
【図３】
0003926535.tif 000004
【図４】
0003926535.tif 000005
【図５】
0003926535.tif 000006
【図６】
0003926535.tif 000007
【図７】
0003926535.tif 000008