JP2004233400A

JP2004233400A - 加熱式定着ローラ及び加熱式定着ローラの製造方法

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Publication number: JP2004233400A
Application number: JP2003018395A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Adachi; 雅彦足立; Masayuki Nakaguchi; 将亨中口
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】金属ローラの内周面に絶縁層を介して抵抗発熱層を設けた加熱式定着ローラを用いて、小さいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させた後、大きいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合に、この加熱式定着ローラの中央部と両端部とで温度差が生じるのを防止し、光沢ムラなどの発生のない良好な画像が得られるようにする。
【解決手段】金属ローラ１１の内周面に絶縁層１３と抵抗発熱層１４とが積層されてなる加熱式定着ローラにおいて、上記の絶縁層と抵抗発熱層とに同じ樹脂を使用すると共に、抵抗発熱層に発熱部１５のパターンを設けるにあたり、その軸方向中央部の発熱部１５ａにおける昇温速度が、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける昇温速度よりも早くなるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装置において、記録媒体上に供給されたトナーを記録媒体に定着させるのに使用する加熱式定着ローラ及びこのような加熱式定着ローラの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置においては、普通紙やＯＨＰフィルムなどの記録媒体にトナー像を転写させ、このように転写されたトナー像を定着装置によって記録媒体上に定着させるようにしている。
【０００３】
ここで、上記の定着装置としては、加熱手段を備えた加熱式定着ローラに加圧ローラを圧接させ、上記のようにトナー像が転写された記録媒体をこの加熱式定着ローラと加圧ローラとの間に導き、両ローラの間においてトナーを加熱・加圧させて記録媒体上に定着させるようにしたものが一般に使用されている。
【０００４】
そして、上記のような加熱式定着ローラとして、従来においては、金属ローラの内周にハロゲンランプなどの加熱装置を設け、この加熱装置により金属ローラを加熱させるようにしたものが一般に用いられている。
【０００５】
一方、近年においては、画像形成装置における消費電力を低減させることが求められるようになり、このため、定着動作を実行する通紙時にのみ上記の加熱式定着ローラを加熱させることが提案されている。
【０００６】
しかし、上記のように金属ローラの内周にハロゲンランプなどの加熱装置を設けた加熱式定着ローラの場合、加熱装置と金属ローラとの間に空気層が介在しており、加熱効率が悪く、加熱式定着ローラを急速に加熱させることができないという問題があった。
【０００７】
このため、近年においては、金属ローラの外周面又は内周面に、絶縁層を介して電気抵抗体などの抵抗発熱層を設け、この抵抗発熱層を発熱させて、加熱式定着ローラを急速に加熱させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００８】
また、上記のような加熱式定着ローラにおいては、上記の抵抗発熱層に適当な発熱部のパターンを形成し、これにより加熱式定着ローラ全体が均一に加熱されるようにしていた。
【０００９】
ここで、このように加熱式定着ローラ全体を均一に加熱させるようにした場合において、例えば、トナー像が転写されたＡ４サイズの記録媒体を長手方向に送り、上記の加熱式定着ローラによりトナー像をＡ４サイズの記録媒体に定着させる操作を繰り返して行うと、上記の記録媒体が通過する加熱式定着ローラの中央部において熱が奪われて、加熱式定着ローラの中央部における温度が両端部における温度よりも低くなる。
【００１０】
そして、この状態で、トナー像が転写されたＡ３サイズの記録媒体をこの加熱式定着ローラに導き、トナー像をＡ３サイズの記録媒体に定着させるようにした場合、加熱式定着ローラの中央部と両端部とにおける温度差により定着ムラが生じて、得られた画像に光沢ムラなどが発生し、良好な画像が得られなくなるという問題があった。
【００１１】
また、上記のように金属ローラの外周面又は内周面に絶縁層を介して電気抵抗体などの抵抗発熱層が設けられた加熱式定着ローラを製造するにあたり、従来においては、金属ローラを絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液に浸漬させて、絶縁層と抵抗発熱層とを設けるようにしたり、金属ローラに絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液をスプレー塗布させて、絶縁層と抵抗発熱層とを設けるようにしていた。
【００１２】
しかし、金属ローラの内周面に絶縁層を介して電気抵抗体などの抵抗発熱層が設けられた加熱式定着ローラを製造するにあたり、上記のように金属ローラを絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液に浸漬させると、この金属ローラの外周面にも絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液が供給されて、これらを除去する作業が必要になるという問題があった。
【００１３】
また、金属ローラに絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液をスプレー塗布する場合においては、絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液を均一に塗布することが困難になる等の問題があった。
【００１４】
さらに、上記のような加熱式定着ローラにおいて、上記の抵抗発熱層に適当な発熱部のパターンを形成するにあたり、従来においては、一般にレーザー加工を行うようにしている。
【００１５】
ここで、このように抵抗発熱層に発熱部のパターンをレーザー加工で形成するためには、絶縁層と抵抗発熱層との樹脂の種類を変えて、レーザー光に対して絶縁層が加工されないようにしたり、同じ樹脂材料であっても、レーザー吸収剤を抵抗発熱層の樹脂に添加させるようにするなどの工夫が必要であった。
【００１６】
しかし、絶縁層と抵抗発熱層との樹脂の種類を変えると、加熱式定着ローラの昇温時や冷却時において、絶縁層と抵抗発熱層との密着性が低下して、剥離したりするという問題があった。また、抵抗発熱層にだけレーザー吸収剤を添加させてレーザー加工する場合においては、抵抗発熱層に金属や金属酸化物が多く添加されているため、レーザー吸収剤の効果が十分に得られず、絶縁層を残して抵抗発熱層だけをレーザー加工することが困難であり、適切な加工が行えなくなるという問題があった。
【００１７】
【特許文献１】
特開平２−３０８２９１号公報
【特許文献２】
特開平７−３２５４９７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３４１２６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、記録媒体上に供給されたトナーを記録媒体に定着させるのに使用する加熱式定着ローラにおける上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１９】
すなわち、この発明においては、急速に加熱できるようにするため、金属ローラの内周面に絶縁層を介して電気抵抗体などの抵抗発熱層を設けた加熱式定着ローラにおいて、この加熱式定着ローラを用いて、小さいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させた後、大きいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合にも、この加熱式定着ローラの中央部と両端部とで温度差が生じるのを防止し、光沢ムラなどの発生のない良好な画像が得られるようにすることを課題とするものである。
【００２０】
また、この発明においては、上記のような加熱式定着ローラを製造するにあたり、金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とを一定した状態で積層させることが容易に行えると共に、絶縁層と抵抗発熱層との密着性を低下させることなく、抵抗発熱層に発熱部のパターンを設けることができるようにすることを課題とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、上記のような課題を解決するため、金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とが積層されてなる加熱式定着ローラにおいて、上記の絶縁層と抵抗発熱層とに同じ樹脂を使用すると共に、上記の抵抗発熱層に発熱部のパターンを設けるにあたり、その軸方向中央部の発熱部における昇温速度が、軸方向端部の発熱部における昇温速度よりも早くなるようにしたのである。
【００２２】
そして、この発明における加熱式定着ローラのように、その軸方向中央部の発熱部における昇温速度が、軸方向端部の発熱部における昇温速度よりも早くなるようにすると、この加熱式定着ローラを用いて、小さいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させた後、大きいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合にも、この加熱式定着ローラの中央部と両端部とで温度差が生じるのを防止することができ、光沢ムラなどの発生のない良好な画像が得られるようになる。
【００２３】
ここで、上記のように軸方向中央部の発熱部における昇温速度が、軸方向端部の発熱部における昇温速度よりも早くなるようにするにあたっては、例えば、上記のように抵抗発熱層に発熱部のパターンを設けるにあたり、軸方向中央部の発熱部における断面積を軸方向端部の発熱部における断面積より大きくしたり、軸方向中央部における発熱部の体積固有抵抗を軸方向端部における発熱部の体積固有抵抗より小さくする等の方法があげられる。
【００２４】
また、この発明における加熱式定着ローラのように、金属ローラの内周面に設ける絶縁層と抵抗発熱層とに同じ樹脂を使用すると、この加熱式定着ローラの昇温時や冷却時において、絶縁層と抵抗発熱層との密着性が低下するのも防止されるようになる。
【００２５】
ここで、上記の絶縁層や抵抗発熱層に用いる樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドアミド樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
【００２６】
また、上記の抵抗発熱層において発熱させるために、この抵抗発熱層に、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属粉末や、ニッケル−ホウ素合金、ニッケル−リン合金等を加えるようにする。
【００２７】
また、上記のように金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とを積層させ、抵抗発熱層に形成された発熱部に電流を流して発熱させる場合において、絶縁層の厚みが薄くなりすぎると、金属ローラと抵抗発熱層との間でリークが発生する一方、この絶縁層の厚みが厚くなりすぎると、発熱部からの熱が金属ローラに伝わりにくくなると共に材料コストも高くつくため、絶縁層の厚みを５〜２５μｍ、好ましくは１０〜１５μｍの範囲になるようにする。また、抵抗発熱層の厚みが薄くなりすぎると、発熱部における昇温速度が遅くなる一方、抵抗発熱層の厚みが厚くなると、発熱部における昇温速度が早くなるが、材料コストが高くつくため、抵抗発熱層の厚みを５〜２５μｍ、好ましくは１０〜１５μｍの範囲になるようにする。
【００２８】
また、上記のような加熱式定着ローラを製造するにあたり、この発明においては、金属ローラの内周側に絶縁層用塗液を供給し、この絶縁層用塗液を排出させて、金属ローラの内周面に絶縁層を形成した後、この金属ローラの内周側に抵抗発熱層用塗液を供給し、この抵抗発熱層用塗液を排出させて、上記の絶縁層の上に抵抗発熱層を形成するようにしたのである。
【００２９】
そして、このようにして加熱式定着ローラを製造すると、金属ローラを絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液に浸漬させて、絶縁層と抵抗発熱層とを設ける場合のように、金属ローラの外周面に絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液が供給されるということがなく、金属ローラの外周面に供給された絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液を除去する必要がなくなり、また金属ローラに絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液をスプレー塗布させて、絶縁層と抵抗発熱層を設ける場合よりも、一定した厚みになった絶縁層と抵抗発熱層とを容易に形成できるようになる。
【００３０】
また、上記の抵抗発熱層に発熱部のパターンをケガキ加工等の削り加工によって設けるようにすると、レーザー加工で発熱部のパターンを形成する場合のように、絶縁層と抵抗発熱層との樹脂の種類を変えたり、抵抗発熱層の樹脂にレーザー吸収剤を添加させたりする必要もなく、絶縁層を傷つけることなく、抵抗発熱層にだけ発熱部のパターンを容易に形成できるようになる。
【００３１】
また、上記の加熱式定着ローラを用いて記録媒体に転写されたトナー像を定着させるにあたり、小さいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合に、軸方向中央部における発熱部だけを発熱させるようにする一方、大きいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合に、軸方向中央部の発熱部と軸方向端部の発熱部との両方を加熱させるようにすることもできる。
【００３２】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る加熱式定着ローラ及びその製造方法を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、この実施例に係る加熱式定着ローラを用いると、サイズの異なる記録媒体に転写されたトナー像を連続して定着させるようにした場合においても、定着ムラが抑制されて、光沢ムラなどの発生のない良好な画像が得られることを、比較例を挙げて明らかにする。
【００３３】
（実施例１）
この実施例の加熱式定着ローラにおいては、図１に示すように、外径が３０ｍｍ、厚みが１ｍｍ、長さが３９０ｍｍになったアルミニウム製の金属ローラ１１を用い、この金属ローラ１１の外周面に、トナーの付着力が低いポリテトラフルオロエチレンからなる厚みが２０μｍの離型層１２を設ける一方、金属ローラ１１の内周面に、絶縁層１３と抵抗発熱層１４とを積層させるようにした。
【００３４】
ここで、上記の金属ローラ１１の内周面に絶縁層１３を設けるにあたっては、ポリイミド系樹脂固形分が２５重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが３７重量％、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセタートが３８重量％になった原液１０重量部に対して、ｎ−ブチルカルビトールを１重量部の割合で加えて希釈し、これを攪拌して、粘度が５００ｍＰａ・Ｓになった絶縁層用塗液１３Ｌを作製した。なお、上記の粘度は、日本電子材料工業会の標準規格ＥＭＡＳ−４２０１に準拠し、ブルックフィールド社製ＨＢＴ型を用い、１０ｒｐｍ、２５℃の測定条件で測定した値であり、以下に示す粘度についても同様にして測定した。
【００３５】
そして、図２に示すように、上記の金属ローラ１１を縦置きにした状態で、この金属ローラ１１の下端部にキャップ２１を取り付けると共に、このキャップ２１の中央部にバルブ２２が設けられた排出管２３を取り付け、バルブ２２を閉じた状態で、金属ローラ１１の内周側に上記の絶縁層用塗液１３Ｌを金属ローラ１１の上端部まで供給した後、上記のバルブ２２を開け、金属ローラ１１の内周側に収容された絶縁層用塗液１３Ｌを適当な速度で排出させて、金属ローラ１１の内周面全体に絶縁層用塗液１３Ｌを厚みが１５μｍになるように塗布した。
【００３６】
その後、この金属ローラ１１を横置きにし、この金属ローラ１１を回転させながら１３０℃で１５分間予備乾燥させ、さらに２００℃で１時間、３００℃で２時間加熱させて、金属ローラ１１の内周面全体に絶縁層１３を形成した。
【００３７】
次に、上記のように金属ローラ１１の内周面に形成した絶縁層１３の上に、抵抗発熱層１４を積層させるにあたっては、ポリイミド系樹脂固形分が１５重量％、Ａｇが２０重量％、モリブデンが３５重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが１５重量％、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセタートが１５重量％になった原液２０重量部に対して、ｎ−ブチルカルビトールを１重量部の割合で加えて希釈し、これを攪拌して、粘度が３００ｍＰａ・Ｓになった抵抗発熱層用塗液１４Ｌを作製した。
【００３８】
そして、図３に示すように、上記の金属ローラ１１を縦置きにした状態で、この金属ローラ１１の下部に設けられた絶縁層１３に密着するようにキャップ２１の突出部２１ａを差し込んで、キャップ２１を金属ローラ１１の下端部に取り付けると共に、このキャップ２１の中央部にバルブ２２が設けられた排出管２３を取り付け、バルブ２２を閉じた状態で、金属ローラ１１の内周側に上記の抵抗発熱層用塗液１４Ｌを所定の高さまで供給した後、上記のバルブ２２を開け、金属ローラ１１の内周側に収容された抵抗発熱層用塗液１４Ｌを適当な速度で排出させて、金属ローラ１１の内周面の両端部を除き、上記の絶縁層１３の上に抵抗発熱層用塗液１４Ｌを厚みが１０μｍになるように塗布した。
【００３９】
そして、この金属ローラ１１を横置きにし、この金属ローラ１１を回転させながら１００℃で２分間予備乾燥させた。
【００４０】
次いで、このように予備乾燥された抵抗発熱層１４に適当なパターンの発熱部１５を設け、その軸方向中央部の発熱部１５ａにおける昇温速度が、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける昇温速度よりも早くなるようにした。
【００４１】
ここで、上記のように予備乾燥された抵抗発熱層１４に適当なパターンの発熱部１５を設けるにあたっては、図４に示すように、ケガキ装置３０を用い、このケガキ装置３０に設けられたケガキチップ３１により上記の予備乾燥された抵抗発熱層１４に対してケガキ加工を行い、図５に示すように、軸方向中央部の発熱部１５ａと、軸方向端部の発熱部１５ｂとのパターンが異なるようにした。なお、上記のように予備乾燥された抵抗発熱層１５は少し固めの粘土状態になっており、容易にケガキ加工により除去することができ、ケガキチップ３１にかかる負荷は５Ｎ程度であった。
【００４２】
そして、上記のように軸方向中央部の発熱部１５ａと、軸方向端部の発熱部１５ｂとのパターンが異なるようにケガキ加工するにあたり、この実施例においては、ケガキ加工の除去幅を１．０ｍｍにし、軸方向中央部の発熱部１５ａとしては、幅が１２ｍｍで経路長が１３３０ｍｍになった並列蛇行パターンを形成する一方、軸方向端部の発熱部１５ｂとしては、幅が７ｍｍで経路長が１１００ｍｍになった並列蛇行パターンを形成した。
【００４３】
次いで、上記のように軸方向中央部の発熱部１５ａと軸方向端部の発熱部１５ｂとが形成された抵抗発熱層１４を、１３０℃で１５分間加熱させて乾燥させた後、上記の軸方向中央部の発熱部１５ａに中央用電極１６ａを、軸方向端部の発熱部１５ｂに端部用電極１６ｂをそれぞれポリイミドバインダーに銀導電材を含有する導電性接着剤にて接着し、その後、３５０℃で７時間焼成した。なお、このように熱処理させた後の上記の各発熱部１５ａ，１５ｂにおける体積固有抵抗値ρは０．０００１Ω・ｃｍであり、軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値は１１．１Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値は１５．７Ωであった。
【００４４】
そして、このように金属ローラ１１の内周面に、絶縁層１３と各発熱部１５ａ，１５ｂが設けられた抵抗発熱層１４とを積層させた後、金属ローラ１１の外周面に上記の離型層１２を設けて、実施例１の加熱式定着ローラを作製した。
【００４５】
（実施例２）
この実施例においては、上記の実施例１において、金属ローラ１１の内周面に絶縁層１３と抵抗発熱層１４とを積層させるにあたり、絶縁層用塗液１３Ｌや抵抗発熱層用塗液１４Ｌを排出させる速度を変更させて、絶縁層１３の厚みを５μｍ、抵抗発熱層１４の厚みを５μｍにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして、実施例２の加熱式定着ローラを作製した。
【００４６】
なお、この実施例２の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値が２２．２Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値が３１．４Ωであった。
【００４７】
（実施例３）
この実施例においては、上記の実施例１において、金属ローラ１１の内周面に絶縁層１３と抵抗発熱層１４とを積層させるにあたり、絶縁層用塗液１３Ｌや抵抗発熱層用塗液１４Ｌを排出させる速度を変更させて、絶縁層１３の厚みを２４μｍ、抵抗発熱層１４の厚みを２４μｍにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして、実施例３の加熱式定着ローラを作製した。
【００４８】
なお、この実施例３の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値が４．６Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値が６．５Ωであった。
【００４９】
（実施例４）
この実施例においては、上記の実施例１の場合と同様にして、金属ローラ１１の内周面に絶縁層１３を形成した後、この絶縁層１３の上に抵抗発熱層１４を設けるにあたり、２種類の抵抗発熱層用塗液１４Ｌａ，１４Ｌｂを用いて、図６に示すように、絶縁層１３の上に軸方向中央部の抵抗発熱層１４ａと、軸方向両側部の抵抗発熱層１４ｂを設けるようにした。
【００５０】
ここで、抵抗発熱層用塗液１４Ｌａとしては、ポリイミド系樹脂固形分が１５重量％、Ａｇが４０重量％、モリブデンが２０重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが１５重量％、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセタートが１０重量％になった原液２０重量部に対して、ｎ−ブチルカルビトールを１重量部の割合で加えて希釈し、これを攪拌して、粘度が３００ｍＰａ・Ｓになったものを用いるようにした。
【００５１】
一方、抵抗発熱層用塗液１４Ｌｂとしては、上記の実施例１の場合と同様に、ポリイミド系樹脂固形分が１５重量％、Ａｇが２０重量％、モリブデンが３５重量％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが１５重量％、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセタートが１５重量％になった原液２０重量部に対して、ｎ−ブチルカルビトールを１重量部の割合で加えて希釈し、これを攪拌して、粘度が３００ｍＰａ・Ｓになったものを用いるようにした。
【００５２】
そして、図７に示すように、上記の金属ローラ１１における軸方向一方の端部において、この金属ローラ１１の内周面に設けられた絶縁層１３の上に、融点が８０〜９０℃程度の低分子ポリエチレンからなるマスキング層１６ｂを適当な幅で形成し、このようにマスキング層１６ｂが形成された端部が下に位置するようにして、この金属ローラ１１を縦置きにし、この金属ローラ１１の下端部にキャップ２１を取り付けると共に、このキャップ２１の中央部にバルブ２２が設けられた排出管２３を取り付け、バルブ２２を閉じた状態で、金属ローラ１１の内周側に上記の抵抗発熱層用塗液１４Ｌａを所定の高さまで供給した後、上記のバルブ２２を開け、金属ローラ１１の内周側に収容された抵抗発熱層用塗液１４Ｌａを適当な速度で排出させて、上記の抵抗発熱層用塗液１４Ｌａを厚みが１５μｍになるように塗布した。
【００５３】
そして、上記のマスキング層１６ｂの部分を１００℃程度に加熱させて、マスキング層１６ｂを溶融除去させた後、この金属ローラ１１を横置きにし、この金属ローラ１１を回転させながら１００℃で２分間予備乾燥させて、金属ローラ１１の内周面中央部における絶縁層１３の上に抵抗発熱層１４ａを形成した。
【００５４】
次いで、図８に示すように、上記の抵抗発熱層１４ａの上に融点が８０〜９０℃程度の低分子ポリエチレンからなるマスキング層１６ａを形成した後、この金属ローラ１１を縦置きにし、この金属ローラ１１の下部に設けられた絶縁層１３に密着するようにキャップ２１の突出部２１ａを差し込んで、キャップ２１を金属ローラ１１の下端部に取り付けると共に、このキャップ２１の中央部にバルブ２２が設けられた排出管２３を取り付け、バルブ２２を閉じた状態で、金属ローラ１１の内周側に上記の抵抗発熱層用塗液１４Ｌｂを所定の高さまで供給し、その後、上記のバルブ２２を開け、金属ローラ１１の内周側に収容された抵抗発熱層用塗液１４Ｌｂを適当な速度で排出させて、上記の抵抗発熱層用塗液１４Ｌｂを厚みが１０μｍになるように塗布した。
【００５５】
そして、上記のマスキング層１６ａの部分を１００℃程度に加熱させて、マスキング層１６ａを溶融除去させた後、この金属ローラ１１を横置きにし、この金属ローラ１１を回転させながら１００℃で２分間予備乾燥させて、金属ローラ１１の内周面中央部における抵抗発熱層１４ａの両側における絶縁層１３の上に抵抗発熱層１４ｂを形成した。
【００５６】
その後、上記のように予備乾燥された抵抗発熱層１４ａ，１４ｂに対して、ケガキ装置３０を用いてケガキ加工を行い、軸方向中央部の発熱部１５ａと軸方向端部の発熱部１５ｂとを形成するようにした。ここで、この実施例においては、ケガキ加工の除去幅を１．０ｍｍにし、軸方向中央部の発熱部１５ａとしては、幅が７ｍｍで経路長が２３５０ｍｍになった並列蛇行パターンを形成する一方、軸方向端部の発熱部１５ｂとしては、幅が７ｍｍで経路長が１２８０ｍｍになった並列蛇行パターンを形成した。
【００５７】
そして、上記のように軸方向中央部の発熱部１５ａと軸方向端部の発熱部１５ｂとを形成した後は、上記の実施例１の場合と同様にして、１３０℃で１５分間加熱させて乾燥させ、上記の軸方向中央部の発熱部１５ａに中央用電極１６ａを、軸方向端部の発熱部１５ｂに端部用電極１６ｂをそれぞれポリイミドバインダーに銀導電材を含有する導電性接着剤にて接着し、その後、３５０℃で７時間焼成した。なお、このように熱処理させた後の上記の軸方向中央部の発熱部１５ａにおける体積固有抵抗値ρは０．００００４５Ω・ｃｍであり、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける体積固有抵抗値ρは０．０００１Ω・ｃｍであり、軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値は１０．１Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値は１８．３Ωであった。
【００５８】
そして、このように金属ローラ１１の内周面に、絶縁層１３と各発熱部１５ａ，１５ｂが設けられた抵抗発熱層１４とを積層させた後、金属ローラ１１の外周面に上記の離型層１２を設けて、実施例４の加熱式定着ローラを作製した。
【００５９】
（比較例１）
この比較例においては、上記の実施例１の場合と同様にして、金属ローラ１１の内周面に設けられた絶縁層１３の上に抵抗発熱層用塗液１４Ｌを塗布して予備乾燥させた後、このように予備乾燥された抵抗発熱層１４にケガキ加工を行って適当なパターンの発熱部１５を設けるにあたり、軸方向中央部の発熱部１５ａ及び軸方向端部の発熱部１５ｂのパターンを、上記の実施例１のものと異なるようにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして、比較例１の加熱式定着ローラを作製した。
【００６０】
ここで、この比較例１の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａとして、幅が５ｍｍで経路長が３０４０ｍｍになった並列蛇行パターンを形成する一方、軸方向端部の発熱部１５ｂとして、幅が７ｍｍで経路長が１３００ｍｍになった並列蛇行パターンを形成した。なお、上記の軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値は６０．８Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値は１８．６Ωであった。
【００６１】
（比較例２）
この比較例においても、上記の実施例１の場合と同様にして、金属ローラ１１の内周面に設けられた絶縁層１３の上に抵抗発熱層用塗液１４Ｌを塗布して予備乾燥させた後、このように予備乾燥された抵抗発熱層１４にケガキ加工を行って適当なパターンの発熱部１５を設けるにあたり、軸方向中央部の発熱部１５ａ及び軸方向端部の発熱部１５ｂのパターンを、上記の実施例１のものと異なるようにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして、比較例２の加熱式定着ローラを作製した。
【００６２】
ここで、この比較例２の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａとして、幅が１６．５ｍｍで経路長が１１００ｍｍになった並列蛇行パターンを形成する一方、軸方向端部の発熱部１５ｂとして、幅が１３．４ｍｍで経路長が８９３ｍｍになった並列蛇行パターンを形成した。なお、上記の軸方向中央部の発熱部１５ａの抵抗値は６．７Ω、軸方向端部の発熱部１５ｂの抵抗値は６．７Ωであった。
【００６３】
次に、上記のように作製した実施例１〜４及び比較例１，２の各加熱式定着ローラにおける軸方向中央部の発熱部１５ａ及び軸方向端部の発熱部１５ｂに６００Ｗの電力を作用させて、各加熱式定着ローラの軸方向中央部及び軸方向端部の外周面の温度が、それぞれ室温の２５℃から１８０℃に上昇するまでの昇温時間を調べ、その結果を下記の表１に示した。
【００６４】
【表１】

【００６５】
この結果、上記の実施例１〜４の各加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａにおける昇温速度が、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける昇温速度よりも早くなっていたのに対して、比較例１の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａにおける昇温速度が、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける昇温速度よりも遅くなっており、また比較例２の加熱式定着ローラにおいては、軸方向中央部の発熱部１５ａにおける昇温速度と、軸方向端部の発熱部１５ｂにおける昇温速度とが同じになっていた。なお、絶縁層１３及び抵抗発熱層１４の厚みを５μｍにした実施例２の加熱式定着ローラの場合、リークが発生するということはなかったが、各発熱部１５ａ，１５ｂにおける昇温速度が遅くなっていた。また、絶縁層１３及び抵抗発熱層１４の厚みを２４μｍにした実施例３の加熱式定着ローラの場合、各発熱部１５ａ，１５ｂにおける昇温速度が早くなっていたが、材料コストが高くなった。
【００６６】
次に、上記のように作製した実施例１〜４及び比較例１，２の各加熱式定着ローラを用い、図９に示すように、加熱式定着ローラ１０に対して外周に弾性層３１が設けられた加圧ローラ３０を押圧させると共に、上記の加熱式定着ローラ１０における各発熱部１５ａ，１５ｂを発熱させ、トナー像が転写されたＡ４サイズの記録媒体を長手方向に送り、上記の加熱式定着ローラ１０と加圧ローラ３０との間で、トナー像をＡ４サイズの記録媒体に定着させる操作を１００回繰り返して行った後、トナー像が転写されたＡ３サイズの記録媒体をこの加熱式定着ローラ１０と加圧ローラ３０との間に導いて、トナー像をＡ３サイズの記録媒体に定着させ、このＡ３サイズの記録媒体に定着されたトナー画像の評価を行った。
【００６７】
この結果、上記の比較例１，２の各加熱式定着ローラを用いた場合には、加熱式定着ローラの中央部の温度が両端部の温度に比べて低くなり、得られたトナー画像に光沢ムラ等が生じたのに対して、上記の実施例１〜４の各加熱式定着ローラを用いた場合には、加熱式定着ローラの中央部と両端部とにおける温度差が少なくなり、光沢ムラなどの発生がない良好な画像が得られた。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明においては、金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とが積層されてなる加熱式定着ローラにおいて、上記の抵抗発熱層に発熱部のパターンを設けるにあたり、その軸方向中央部の発熱部における昇温速度が、軸方向端部の発熱部における昇温速度よりも早くなるようにしたため、この加熱式定着ローラを用いて、小さいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させた後、大きいサイズの記録媒体に転写されたトナー像を定着させる場合にも、この加熱式定着ローラの中央部と両端部とで温度差が生じるのが防止され、光沢ムラなどの発生のない良好な画像が得られるようになった。
【００６９】
また、この発明における加熱式定着ローラにおいては、金属ローラの内周面に設ける絶縁層と抵抗発熱層とに同じ樹脂を使用するようにしたため、この加熱式定着ローラの昇温時や冷却時において、絶縁層と抵抗発熱層との密着性が低下して、剥離したり、熱の伝達が悪くなるということもなく、長期に渡って安定して使用できるようになった。
【００７０】
また、上記のような加熱式定着ローラを製造するにあたり、この発明においては、金属ローラの内周側に絶縁層用塗液を供給し、この絶縁層用塗液を排出させて、金属ローラの内周面に絶縁層を形成した後、この金属ローラの内周側に抵抗発熱層用塗液を供給し、この抵抗発熱層用塗液を排出させて、上記の絶縁層の上に抵抗発熱層を形成するようにしたため、金属ローラを絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液に浸漬させて、絶縁層と抵抗発熱層とを設ける場合のように、金属ローラの外周面に絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液が供給されるということがなく、金属ローラの外周面に供給された絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液を除去する必要がなくなり、また金属ローラに絶縁層用塗液や抵抗発熱層用塗液をスプレー塗布させる場合に比べて、一定した厚みになった絶縁層や抵抗発熱層を容易に形成できるようになった。
【００７１】
また、上記の抵抗発熱層に発熱部のパターンをケガキ加工等の削り加工によって設けるようにすると、レーザー加工で発熱部のパターンを形成する場合のように、絶縁層と抵抗発熱層との樹脂の種類を変えたり、抵抗発熱層の樹脂にレーザー吸収剤を添加させたりする必要もなく、絶縁層を傷つけることなく、抵抗発熱層にだけ発熱部のパターンを設けることが容易に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１において、金属ローラの外周面に離型層を設ける一方、金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とを積層させた状態を示した断面説明図である。
【図２】上記の実施例１において、金属ローラの内周面に絶縁層を設ける工程を示した断面説明図である。
【図３】上記の実施例１において、金属ローラの内周面に設けた絶縁層の上に抵抗発熱層を設ける工程を示した断面説明図である。
【図４】上記の実施例１において、上記の抵抗発熱層にケガキ加工によって発熱部のパターンを形成する工程を示した断面説明図である。
【図５】上記の実施例１において、上記の抵抗発熱層に形成した発熱部のパターンを示した展開図である。
【図６】この発明の実施例２において、金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とを積層させた状態を示した断面説明図である。
【図７】上記の実施例２において、金属ローラの内周面の中央部における絶縁層の上に抵抗発熱層を形成する工程を示した断面説明図である。
【図８】上記の実施例２において、金属ローラの内周面の中央部に設けた上記の抵抗発熱層の両側に別の抵抗発熱層を形成する工程を示した断面説明図である。
【図９】実施例１〜４及び比較例１，２の各加熱式定着ローラに対して加圧ローラを押圧させ、加熱式定着ローラと加圧ローラとの間で、記録媒体にトナー像を定着させる状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１０加熱式定着ローラ
１１金属ローラ
１２離型層
１３絶縁層
１３Ｌ絶縁層用塗液
１４抵抗発熱層
１４Ｌ，１４Ｌａ，１４Ｌｂ抵抗発熱層用塗液
１５発熱部
１５ａ軸方向中央部の発熱部
１５ｂ軸方向端部の発熱部

Claims

金属ローラの内周面に絶縁層と抵抗発熱層とが積層されてなる加熱式定着ローラにおいて、上記の絶縁層と抵抗発熱層とに同じ樹脂を使用すると共に、上記の抵抗発熱層に発熱部のパターンを設けるにあたり、その軸方向中央部の発熱部における昇温速度が、軸方向端部の発熱部における昇温速度よりも早くなるようにしたことを特徴とする加熱式定着ローラ。
請求項１に記載した加熱式定着ローラにおいて、上記の絶縁層の厚みが５〜２５μｍの範囲であることを特徴とする加熱式定着ローラ。
請求項１に記載した加熱式定着ローラを製造するにあたり、上記の金属ローラの内周側に絶縁層用塗液を供給し、この絶縁層用塗液を排出させて、金属ローラの内周面に絶縁層を形成した後、この金属ローラの内周側に抵抗発熱層用塗液を供給し、この抵抗発熱層用塗液を排出させて、上記の絶縁層の上に抵抗発熱層を形成することを特徴とする加熱式定着ローラの製造方法。
請求項３に記載した加熱式定着ローラの製造方法において、上記の抵抗発熱層に削り加工を行って発熱部のパターンを設けることを特徴とする加熱式定着ローラの製造方法。