(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体の内周面に絶縁層を介して発熱抵抗体を設けるとともに、該発熱抵抗体に、筒体の中空孔を塞ぐ電極部材を接合し、該電極部材に給電部材との摺動面を設けた管状発熱体において、前記電極部材には、前記発熱抵抗体への接合部と前記摺動面との間に、該摺動面を設けた部分よりも肉厚の薄い肉薄部分が形成されていることを特徴とする管状発熱体。
【請求項２】
前記電極部材は前記筒体の軸方向外方側に向かって突出する突出部を有し、該突出部の側部に前記肉薄部分が形成されている請求項１記載の管状発熱体。
【請求項３】
前記筒体を回転させるための駆動機構が前記電極部材に設けられている請求項１または２記載の管状発熱体。
【請求項４】
前記摺動面に溝が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の管状発熱体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の管状発熱体の外周部に離型層を備えてなる定着用ヒートローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプリンタ等の電子写真装置におけるトナー定着用ヒートローラに代表されるような、管状発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリンタ等の電子写真装置におけるトナー定着装置は、発熱手段を備えたヒートローラと、加圧ローラを対向して配置し、これらのローラ間に印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加熱定着するようになっている。
【０００３】
そして、上記ヒートローラとしてはアルミニウムやステンレス等の金属パイプ中にハロゲンランプ等の加熱素子を設けたものが用いられてきたが、発熱効率が悪いため１分以上のウォームアップ時間が必要であり、また消費電力も大きいという問題点があった。
【０００４】
そこで、金属パイプからなる円筒体の表面にポリイミド等の有機樹脂からなる絶縁層を介して発熱抵抗体を備え、更にその表面に離形層を備えた構造のヒートローラが提案されている（特開昭５５ー７２３９０号、特開昭６２ー２００３８０号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、定着用ヒートローラとしては、図４（ａ）に示すように円筒体１の内周面側に絶縁層２を介して発熱抵抗体３を備え、該円筒体１の外周面側に離形層６を備えた構造のものがある。この場合、該定着用ヒートローラの端部に設けられた電極部材５は、円筒体１の内部に設けられた発熱抵抗体３の内周面上に導通及び固定されていなければならない。
【０００６】
そして、上記定着用ヒートローラは、円筒体端部に設けられた電極部材５端面の摺動面５ａを給電部材７に当接させ、円筒体１を回転させながら電極部材摺動面５ａを給電部材７と摺動させることにより、通電、発熱させる仕組みとなっている。
【０００８】
しかしながら、上記定着用ヒートローラは、円筒体端部に設けられた電極部材５を給電部材７に当接させ、摺動させながら給電する仕組みとなっているが、電極部材５から給電部材７への熱量の流出が多く、円筒体１の外表面に設けた離型層６を均一に加熱することができないという問題があった。
【０００９】
また、上記定着用ヒートローラにおいては、該円筒体１を回転させるための駆動用ギア８を円筒体１の少なくとも一方端に設けた構造となっているが、この場合駆動部形成のために円筒体１の少なくとも一方端を長くする必要があり、円筒体１端部への熱量の流出のため、上記の問題と同様、離型層６全体を均一に加熱することができないという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の管状発熱体は、筒体の内周面に絶縁層を介して発熱抵抗体を設けるとともに、該発熱抵抗体に、筒体の中空孔を塞ぐ電極部材を接合し、該電極部材に給電部材との摺動面を設けた管状発熱体において、前記電極部材には、前記発熱抵抗体への接合部と前記摺動面との間に、該摺動面を設けた部分よりも肉厚の薄い肉薄部分が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
即ち、該電極部材において、上記肉薄部分を形成することにより、発熱抵抗体で発生した熱量が電極部材を通して給電部材へと流出することを少なくし、上記の問題点を解決することができる。
【００１４】
また、本発明における前記電極部材は前記筒体の軸方向外方側に向かって突出する突出部を有し、該突出部の側部に前記肉薄部分が形成されているのがよい。
【００１５】
また、本発明における前記筒体を回転させるための駆動機構が前記電極部材に設けられているのがよい。即ち、電極部材に円筒体回転の駆動機構を設けることにより、駆動部形成のために円筒体の長さを長くする必要がなくなり、円筒体端部への熱引けを少なくすることができ、上記の問題点を解決することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって主に定着用ヒートローラについて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の定着用ヒートローラは、金属パイプからなる円筒体１の内周面に絶縁層２備え、この絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成し、この発熱抵抗体３の端部に導電性接着剤４を用いて電極部材５を固着し、円筒体１の外周面には離形層６を備えている。なお、図１（ｂ）では、一方の端部しか示していないが、両方の端部に同様に電極部材５を固着してある。
【００１８】
この電極部材５は、円筒体１の中空孔を塞ぐような蓋状であり、中央部に突出部を形成して、その端面を給電部材７との摺道面５ａとしてある。そして、この定着用ヒートローラを使用する際は、円筒体１を回転させながら、端部に備えた電極部材５の摺動面５ａに給電部材７を当接させ、摺動させながら給電することによって、発熱抵抗体３に通電し、発熱させることができる。
【００１９】
なお、該電極部材５は、図２に示すような構造をとることも可能である。即ち、図２（ａ）に示すような、円筒体１の長手方向に対して平行に突出した中間部５ｂを設けたもの、図２（ｂ）に示すような中間部５ｂが円筒体１の長手方向に対して平行でないもの、図２（ｃ）に示すような中間部５ｂの径が摺動面５ａの径よりも小さいもの等である。
【００２０】
次に第１発明について説明する。第１発明では、電極部材５の給電部材７との摺動面５ａの面積Ｓ１が円筒体１の内径断面積Ｓ２の０．９倍以下（Ｓ１／Ｓ２≦０．９）であることを特徴としている。このように電極部材５の摺動面５ａを円筒体１の内径断面積の０．９倍以下にすることにより、円筒体１を回転させ電極部材摺動面５ａと給電部材７とを摺動させる際に生じる摩擦抵抗を低減し、電極部材５に加わる回転力を軽減することができ、使用時に電極部材接合面５ｃが剥がれ、電極部材５が位置ずれを起こすといった問題を解決することができる。
【００２１】
なお、電極部材５と給電部材７との接点不良を防ぐために、電極部材摺動面５ａの面積Ｓ１は円筒体内径断面積Ｓ２の０．１倍以上（Ｓ１／Ｓ２≧０．１）であることが望ましい。
【００２２】
また、摺動面５ａの面積を小さくするためには、図１（ｃ）に示すように、摺動面５ａに同心状、渦巻き状等の溝５１を形成しておき、給電部材７と摺動する部分の面積を小さくすることもできる。このような溝５１を形成しておけば、摺動抵抗を減らし、磨耗粉を捕らえて除去することもできる。
【００２３】
次に第２発明について説明する。第２発明では、電極部材５の接合面５ｃと摺動面５ａの間に該摺動面５ａよりも肉厚の薄い部分を形成することを特徴としている。即ち、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、該電極部材５において、接合面５ｃと摺動面５ａの間の中間部５ｂに、摺動面５ａよりも肉厚の薄い肉薄部５ｄを形成しておくことにより、発熱抵抗体３で発生した熱量が電極部材５を通して給電部材７へと流出する量を少なくすることができ、円筒体１の外表面に設けた離型層６を均一に加熱することができる。
【００２４】
なお、肉薄部５ｄの厚みの範囲は、摺動面５ａの厚みの10〜95％が好ましい。これは、10％以下の場合には、電極部材５の剛性がなくなり、一方、95％以上の場合には発熱抵抗体３で発生した熱量が電極部材５を通して給電部材７へと流出してしまう量が多く、離型層６表面が均一に加熱できないからである。
【００２５】
次に第３発明について説明する。第３発明では、電極部材５を駆動させることにより円筒体を回転させることを特徴としている。即ち、図３に示すように、電極部材５に少なくとも１つ以上の貫通穴５ｅを設け、該貫通穴５ｅに駆動部材８を差し込み、該駆動部材８から電極部材５に回転力を加えることにより円筒体１を回転させることができる。
【００２６】
このように、電極部材５に駆動機構を設けることにより、駆動部形成のために円筒体１の長さを長くする必要がなくなり、円筒体１端部への熱量の逃げのために離型層６の温度が不均一になるといった問題が生じるのを防ぐことができる。また、円筒体１の長さを短くすることができ、設計をコンパクトにすることができる。なお、図３には２つの例を示したが、電極部材に駆動機構を設ける構造であれば、これに限定するものではない。
【００２７】
【実施例】
実施例  １
以下、第１発明の実施例を説明する。図１に示す定着用ヒートローラを作製した。円筒体１はアルミニウムや鉄、あるいはステンレス等の金属パイプからなり、その肉厚は0.2 〜３mm、内径は５〜50mmとする。また、絶縁層２はポリイミド、ポリアミドイミド、フェノール、シリコン、ボロシロキサン等の有機樹脂からなり、その厚みは、有機樹脂のもつ絶縁耐力によって異なるが、例えばポリイミドの場合、10〜200 μm の膜厚が好ましい。また、離型層６はトナーとの離形性に優れたフッ素樹脂、シリコン等からなるものである。
【００２８】
さらに、発熱抵抗体３は導電材とマトリックス成分との混合物を用いる。導電材としては、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ等の金属やＲｅＯ2 、あるいは金属砒化物、珪化物、窒化物等の導電性セラミックス等を用い、マトリックス成分としては、ポリイミド等の有機樹脂、または、鉛系ガラス、燐酸系ガラス、酸化亜鉛系ガラス等のガラスを用いる。
【００２９】
また、発熱抵抗体３の厚みは5 〜100 μm とする。これは、厚みが５μm 未満であると抵抗値が高くなってバラツキが生じ易くなり、一方100 μm を越えると剥がれやすくなるためである。
【００３０】
さらに、電極部材５は、円筒体１との熱膨脹差が１０×１０-6／℃以内であり、電気抵抗率が10μΩ・ cm以下で、融点が800 ℃以上のものを用い、具体的には、真鍮、銅、鉄、ステンレス、銅合金あるいはこれらの金属表面にニッケル等のメッキを施したものを用いる。
【００３１】
上記のような定着用ヒートローラの電極部材について、その摺動面５ａの面積を変えて、ヒートローラーを作製した。そして、円筒体１を回転させながら、該電極部材摺動面５ａを該摺動面５ａと等しい形状、面積の給電部材７と摺動させ、発熱抵抗体３に通電し、発熱させた。この時の電極部材５の温度を200 ℃に保ち、連続100 時間、電極部材５を摺動、通電させた後の電極部材５の接合トルク強度を測定した。ここで、電極部材５の接合トルク強度とは、円筒体１に対して電極部材５に回転力を加えたときに、電極部材５が空転し始めるときのトルク強度である。
【００３２】
結果を表１に示す。電極部材摺動面面積Ｓ１の円筒体内径断面積Ｓ２に対する比（Ｓ１／Ｓ２）が０．９０以下であれば、十分な接合強度が維持できていることが分かる。
【００３３】
なお、表１の結果から電極部材摺動面面積Ｓ１の円筒体内径断面積Ｓ２に対する比（Ｓ１／Ｓ２）は、好ましくは０．６以下であることが望ましい。
【００３４】
【表１】
0003762100.tif 000002
【００３５】
実施例２
次に第２発明の実施例を説明する。図２（ｄ）に示す電極部材で、給電部材７との摺動面５ａと発熱抵抗体３との接合面５ｃの間の肉薄部５ｄの肉厚ｔ２を変えて、図１に示す定着用ヒートローラを作製した。なお、この時の摺動面５ａの肉厚ｔ１は１mmであった。
【００３６】
そして、該定着用ヒートローラに通電し、離型層６中央部が200 ℃になるように、制御したときの離型層６の端部の温度を測定した。結果を表２に示す。表２に示すとおり、ｔ２／ｔ１を１以下として摺動面５ａと接合面５ｃの肉薄部５ｄの肉厚ｔ２を摺動面５ａよりも薄くすることにより、電極部材５から給電部材７への熱量の流出を軽減することができ、離型層６を均一に加熱できることが分かる。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
実施例３
次に第３発明の実施例を説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示す定着用ヒートローラを作製した。図４（ａ）は従来方式の円筒体１に駆動機構を設けたもので、この駆動機構のために円筒体の一方端を長くしなければならない。一方、図４（ｂ）は本発明における電極部材５に駆動機構をもたせたものであり、電極部材５に駆動機構をもたせことにより、円筒体１の一方端を長くする必要がない。
【００３９】
そして、図４に示す２つの定着用ヒートローラーに通電し、離型層６の中央部が200 ℃になるように制御したときの離型層６端部の温度を測定した。結果を表３に示す。
【００４０】
図４（ａ）、（ｂ）両者とも、非駆動側端部の離型層６の温度は十分にトナー定着可能な温度に達しているが、駆動側端部の離型層６の温度は、本発明実施例である電極部材５に駆動機構をもたせた場合（図４（ｂ））のみトナー定着に必要な温度まで達していることが分かる。
【００４１】
【表３】
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【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、電極部材における発熱抵抗体への接合部と摺動面との間に、該摺動面を設けた部分よりも肉厚の薄い肉薄部分が形成されていることにより、発熱抵抗体で発生した熱量が電極部材を通して給電部材へと流出することを少なくし、円筒体を均一に加熱することができる。
【００４４】
さらに、筒体を回転させるための駆動機構が電極部材に設けられているときには、駆動部形成のために円筒体の長さを長くする必要がなくなり、円筒体端部への熱引けを少なくすることができ、円筒体を均一に加熱することができる。
【００４５】
また、上記の管状発熱体の外周部に離型層を備えて定着用ヒートローラを形成すれば、電極部材が位置ずれを起こすといった問題を防ぐことができ、また、円筒体外表面に形成した離型層を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の定着用ヒートローラを示す側面図、（ｂ）は（ａ）中のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は電極部材の他の実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の定着用ヒートローラに用いる電極部材の様々な実施形態を示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態における駆動機構を設けた電極部材の断面図である。
【図４】（ａ）は従来の定着用ヒートローラの断面図、（ｂ）は本発明の実施形態における電極部材に駆動機構を設けた定着用ヒートローラの断面図である。
【符号の説明】
１：円筒体
２：絶縁層
３：発熱抵抗体
４：導電性耐熱接着剤
５：電極部材
５ａ：摺動面
５ｂ：突出部
５ｃ：接合面
５ｄ：肉薄部
５ｅ：貫通穴
６：離型層
７：給電部材
８：駆動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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