JP2000056607A

JP2000056607A - 自己制御型クイックヒートローラー

Info

Publication number: JP2000056607A
Application number: JP10255936A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawamura; 孝夫河村; Takeshi Nishi; 毅西
Original assignee: Daiken Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Daiken Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】複写機やプリンター等の電子写真装置におい
て、長寿命かつ高速加熱が可能で、他のデジタル機器と
システム化した際に処理スピードに高速に応答でき、し
かも強力な温度恒常性を有する自己制御型ヒートローラ
ーを実現する。【解決手段】ポリイミド樹脂シート等からなる絶縁体
層の表面に高温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層を
スクリーン印刷法により成膜し、更にポリイミド樹脂シ
ート等を絶縁体層としてを接着し、その表面に熱反射層
のアルミ箔を接着して発熱抵抗体シート８を製作する。
アルミ素管の外周面に現像剤トナーの密着を防止する離
形層４を設けた円筒体６を用意し、この内周面に前記発
熱抵抗体シート８を張り付け、自己制御型クイックヒー
トローラーを完成する。発熱部材が内部にあるから摩耗
・損傷がなく長寿命であり、抵抗体層で円筒体を全面高
速加熱ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等の電子写真装置におけるトナー定着用のヒートロー
ラーに関し、更に詳細には長寿命かつ高速加熱が可能
で、しかも高温化するに従って発熱電力を自動的に抑制
する自己制御性を有する自己制御型クイックヒートロー
ラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンター等の電子写
真装置におけるトナー定着装置としては、発熱手段を備
えたヒートローラーと、加圧ローラーを対向して配置
し、これらのローラー間に、トナー画像を転写した記録
紙を通過させ、加熱と同時に加圧してトナー画像を記録
紙に熱定着している。

【０００３】従来から実用化されているヒートローラー
は、アルミニウムやステンレス等の金属パイプの内部に
ハロゲンランプ等の発光加熱管を内装したものである。
しかし、このヒートローラーは輻射熱を利用するため、
発熱効率が悪く、熱定着に必要な所定の温度、例えば１
６０℃に上昇するのに、数十秒〜数分を要していた。特
に、複写機を停止状態又は小休止状態からオン状態にす
る際、使用可能になるまでの長い待機時間は利用者の作
業効率を低下させていた。

【０００４】また、近年では複写機を他の電子機器と連
動させて使用するため、オフ状態又は小休止状態の複写
機に信号入力があったときには、ヒートローラーの長い
加熱時間を待たなければシステムが進行せず、システム
全体の高速化を阻害する主要因ともなってきている。即
ち、他の電子装置が如何に高速化されても、トナー定着
部の抜本的解決策がない限り、電子写真システムの高速
化は困難な状況下にある。

【０００５】また、発光加熱管は常時発光発熱するため
に、ヒートローラーを設定温度以上に加熱するおそれが
あり、このため設定温度近傍になると発光加熱管を外部
回路によってオンオフ制御しているのが実情である。と
ころが、このオンオフ制御によってヒートローラーの温
度は結果的に振動し、この振動幅、即ちリップルが大き
い場合には時間経過に従ってトナーの熱定着にムラを生
じさせることもあった。このムラをなくすために、オン
オフ制御回路が高価になったり、またどうしても微妙な
ムラを改善できないという事態が出現していた。

【０００６】更に、発光加熱管はガラス製ランプである
ため衝撃により破損するおそれがあり、それを内蔵する
定着用ヒートローラーの取り扱いには慎重さが要請さ
れ、このことが作業能率の低下を招来していた。同時
に、このヒートローラーは消費電力が大きく、未使用時
にも点灯予熱する必要があるなど、省エネルギーの要請
に応えるものではなかった。

【０００７】そこで、この欠点を改善するために、発光
加熱管を使用しない方法が提案された。即ち、定着用ヒ
ートローラーである金属パイプからなる円筒体の外周面
に、ポリイミド等の高耐熱性有機樹脂からなる電気絶縁
体層を形成し、この外周面に発熱抵抗体層を設け、更に
その表面にテフロン（弗素樹脂）等の離形層を備えた構
造のヒートローラである（特開昭５５−７２３９０号、
特開昭６２−２００３８、特開昭６３−１５８５８２参
照）。発熱抵抗体層を電流加熱すれば、ヒートローラー
全体を早期に昇温できるというアイデアである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者ら
は、このヒートローラを研究する中で、実用化が不可能
な重大な欠点を有することを見いだすに至った。即ち、
離形層および電気絶縁体層は、金属パイプの外周面に形
成されており、しかもこれら各層の材料は有機樹脂のた
め硬度が低いことである。狭圧状態にあるヒートローラ
ーと加圧ローラーの間に記録紙を走行させるから、表面
に露出する離形層とその次にある電気絶縁体層には直接
外力が作用し、極めて傷つきやすい状態にある。

【０００９】にもかかわらず、記録紙を剥がすための剥
離爪がヒートローラー外周面に接触するだけでなく、こ
の外周面に温度計測用のサーミスターが所定の押圧力で
接触配置されており、その結果、ヒートローラー外周面
は極めて傷つき易くしかも急速に磨耗してゆく。摩耗が
進んで発熱抵抗体層が露出すると、ショートによる漏電
事故など不測の事態を生起する。これらの理由のため
に、この方式は実用化されること無くアイデア倒れとな
り、現在もなお発光加熱管方式が利用されているのであ
る。もちろん、温度リップル現象の対策については全く
言及されていない。

【００１０】また、デジタル技術の進歩により、複写機
も複写機能・プリント機能・通信機能を持つ、いわゆる
複合機器が市場に投入され、多機能化・カラー化が進ん
でいる。特に、多機能化によって、多くの仕様の用紙が
使用されるようになった。例えば、Ｂ−５の用紙の直後
にＡ−４、Ａ−３等の用紙が使用される場合、Ｂ−５の
用紙の通過したヒートローラーの部分の表面は、熱を奪
われて低温になり、通過しない部分は高温となって、ヒ
ートローラーの表面温度分布に大きな温度差が生じる。
このような状態でＢ−５以上の用紙を通過させると、定
着ムラが生じ、特にカラー機器の場合にはカラー発色に
問題を生じている。

【００１１】定着用ヒートローラーの温度分布を均一に
するため、予め通紙基準位置の発熱量が大きくなるよう
に発熱抵抗体を調整する提案（特公平７−１０９５３１
号参照）があるが、Ｂ−５〜Ａ−３等の用紙が混在する
場合、瞬時に用紙の寸法に応じて温度分布を一定にする
ことはできなかった。

【００１２】以上を総合すると、従来の技術では、長寿
命性、安全性、高速加熱性、温度ムラの急速均一化（温
度恒常性）および温度リップルの抑制を同時的に満足す
ることはできなかった。つまり、これらの欠点の改善に
は更なる工夫を必要としていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点を解消
するためになされたものであり、本発明に係る自己制御
型クイックヒートローラーは、円筒体の内周面に発熱抵
抗体シートを備え、この発熱抵抗体シートは少なくとも
高温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層からなる発熱
抵抗体層を含み、両抵抗体層を電流加熱して前記円筒体
を所望の定着温度に設定し、高温化するに従って発熱電
力が低下する自己制御性を有する点に特徴がある。前記
発熱抵抗体シートの片面の最外部に熱反射層を設け、こ
の熱反射層を円筒体の最内部に配置した自己制御型クイ
ックヒートローラーを提案する。

【００１４】前記発熱抵抗体シートは、絶縁体層の上に
発熱抵抗体層、絶縁体層をこの順に積層した３層構成の
層状シートであり、しかも発熱抵抗体層は高温度係数抵
抗体層と低温度係数抵抗体層の２層に構成され、この発
熱抵抗体シートを円筒体の内周面に密着接合させた自己
制御型クイックヒートローラーを提案する。また、前記
発熱抵抗体シートは、絶縁体層の上に発熱抵抗体層、絶
縁体層、熱反射層をこの順に積層した４層構成の層状シ
ートであり、しかも発熱抵抗体層は高温度係数抵抗体層
と低温度係数抵抗体層の２層に構成され、この発熱抵抗
体シートを円筒体の内周面に密着接合させる自己制御型
クイックヒートローラーを提案する。更に、前記発熱抵
抗体シートの少なくとも高温度係数抵抗体層と低温度係
数抵抗体層をスクリーン印刷法により作成し、両抵抗体
層の膜厚を多層印刷により制御した自己制御型クイック
ヒートローラーを提案する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明者等は上記従来例およびそ
の改良案の欠点を鋭意研究した結果、絶縁体層や発熱抵
抗体層を円筒体の内周面に形成することによりそれらの
欠点を克服できることを着想するに至った。内面に形成
すれば、剥離爪やサーミスタと接触しないから摩耗が無
く、長寿命性と安全性を確保できる。しかもシート状の
発熱抵抗体層で円筒体の全面を密着的に電流加熱できる
から高速加熱性を付与できる。

【００１６】また、円筒体内周面への各層の形成を容易
にするため、まず各層をシート状に積層して発熱抵抗
体シートを成形し、この発熱抵抗体シートを円筒体内周
面に接着、融着などの方法で密着接合すれば実用性が高
まり、電子写真装置の画期的な改良を実現できることに
なる。

【００１７】また、本発明者等は、電流加熱する発熱抵
抗体層を高温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層の２
層構成とすることによって、強力な温度恒常性と定着温
度付近での温度リップル現象の抑制を効果的に実現でき
ることを着想するに至った。

【００１８】一般に発熱抵抗体層を一定電圧で加熱する
と次第に温度が上昇する。その抵抗値Ｒは通常温度上昇
に従って増大し、線形近似ではＲ＝Ｒ_０（１＋αｔ）と
定式化される。その増加率αを温度係数と称し、より正
確な多項式近似では、１次温度係数、２次温度係数等が
存し、前記αは１次温度係数である。この温度係数が高
いほど抵抗値は温度と共に急速に増加して行く。

【００１９】発熱抵抗体層への印加電圧をＶ、抵抗体層
の抵抗値をＲとすると、発熱電力ＰはＰ＝Ｖ^２／Ｒ≒Ｖ
^２／Ｒ_０（１＋αｔ）で表される。従って、温度ｔが増
加すると抵抗値Ｒが増大し、その結果、電力Ｐは反比例
して小さくなってゆく。温度係数が高いほど温度上昇と
共に発熱電力は急速に低下し、温度係数が低いと発熱電
力はそれほど低下せず依然発熱を続ける作用を有する。

【００２０】以上から本発明の高温度係数抵抗体層は一
定温度に収束してゆく自発的な自己制御性を有すること
が分かる。逆に、温度が低下すると抵抗値が小さくなっ
て発熱電力が増大し、温度上昇を促進することになる。
換言すれば、高温度係数抵抗体層は所望定着温度からの
過加熱や過冷却を自発的に自己抑制して、外部回路を要
することなく温度恒常性を保持するという画期的な性質
を有するのである。この性質により、外部回路のオンオ
フ制御による温度リップル現象や、用紙通過後のヒート
ローラーの温度ムラを急速に定着温度に回復することが
できる。

【００２１】しかし、高温度係数抵抗体層の自己制御性
は、室温から定着温度への高速加熱に対しブレーキ作用
を果たすので、それだけでは高速加熱が困難になる。そ
こで本発明者等は低温度係数抵抗体層をその高温度係数
抵抗体層に２層状態に積層する着想を得た。上述したよ
うに、この低温度係数抵抗体層は単純には温度の上昇・
下降に関わらず常に発熱状態にあると考えればよい。

【００２２】従って、室温からの温度上昇過程では、高
温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層の両方が加熱作
用を果たすので高速加熱が可能になる。次第に温度が上
昇してくると、高温度係数抵抗体層は自己制御性によっ
て加熱効果は小さくなる。一方、低温度係数抵抗体層は
加熱作用を果たし続けるので、外部回路のオンオフ制御
および高温度係数抵抗体層の自己制御性によって所望の
定着温度に安定する。ところが、外部回路のオンオフ制
御により温度リップル現象が生じたり、用紙の通過によ
って温度ムラがヒートローラーに生じると、高温度係数
抵抗体層の自己制御性により、それらの時間的・場所的
な温度変動は強制減衰させられ、一定温度に急速に復帰
する。このように、高・低温度係数抵抗体層の２層構成
によって高速加熱と強力な温度恒常性が発揮されること
になる。

【００２３】まず、金属パイプからなる円筒体の外周面
に記録紙の剥離を容易にするテフロン等の材質からなる
離形層を形成しておく。一方、絶縁体層、発熱抵抗体
層、絶縁体層、熱反射層をこの順番に積層した発熱抵抗
体シートを形成する。発熱抵抗体層は高温度係数抵抗体
層と低温度抵抗体層を積層した２層構成となっている。
次にこのシートを円筒体の内周面に密着接合する。但
し、熱反射層が円筒体の最内部になるように配置する。
従って、絶縁体層が金属パイプと接触するため、電流が
金属パイプに漏電することはない。

【００２４】また、絶縁パイプからなる円筒体の場合に
は、まず外周面に離形層を形成しておく。一方、発熱抵
抗体層、絶縁体層、熱反射層をこの順番に積層した発熱
抵抗体シートを成形し、熱反射層が円筒体の最内部にな
るようにシートを円筒体内周面に密着接合する。前記と
同様に、発熱抵抗体層は高温度係数抵抗体層と低温度抵
抗体層を積層した２層構成となっている。この両抵抗体
層の積層順序は問わない。発熱抵抗体層が絶縁パイプに
接触していても、絶縁パイプの電気絶縁性によって漏電
することはない。

【００２５】高温度係数抵抗体層も低温度係数抵抗体層
も電流の通電によって発熱するシート状部材で、各々の
温度係数を有する金属粉体等の導電性ペーストを塗膜形
成したり、その温度係数材料からなる抵抗性フィルムを
張設したりすることによって形成する。その厚みを調節
すれば抵抗値を可変でき、発熱電力を自在に調節でき
る。フィルムではその膜厚を可変したり、ペーストでは
塗膜厚を可変にすればよい。

【００２６】高温度係数の導電材料としては、Ｐｄ、Ｍ
ｏ、Ｗ等の金属材料、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−
Ｚｎ、Ｃｕ−Ｓｎ等の合金、あるいはＶ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２
Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ｃｒＯ_２等の金属間化合物を用い
る。これらを単体で、また混合して用い、これ以外にも
公知の各種材料を利用できる。これらは電気抵抗の温度
係数が正の値を示し、比較的その値が大きい。

【００２７】低温度係数の導電材料としては、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｗ等の金属材料、あるいはＲｅ
_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＬａＭｎＯ_３等の金属間化合物を
用いる。これらの導電材料を単体で、又は混合して用い
る。また、これ以外の公知の各種材料を利用できる。こ
れらは電気抵抗の温度係数が正の値を示し、比較的その
値が小さい。

【００２８】発熱抵抗材料は、前記の導電材料だけでな
く、これにマトリックスを成す合成樹脂またはガラスを
添加した混合物を用いることができる。これらのマトリ
ックスは成膜強度を向上させたり、電気抵抗値を改善し
たり、あるいはその他の物性値を最良形態に調整する機
能を有する。また、目的に応じてその他の公知の材料を
添加することもできる。特に、ガラスを用いることによ
り、加熱冷却サイクルによっても抵抗値の変化を少なく
することができる。

【００２９】絶縁体層は発熱抵抗体層からの電流を絶縁
するもので、絶縁性ペーストの塗膜や絶縁性フィルムの
張設等によって形成する。絶縁材料としては無機絶縁材
料と有機絶縁材料に分かれる。無機絶縁材料にはマイ
カ、大理石、セラミックス、ガラスなどがあり、有機絶
縁材料には繊維、プラスチックス、ゴム、ろう、コンパ
ウンドなど各種の公知材料があり、絶縁度、処理性能等
によって使い分ければよい。特に、プラスチックフィル
ムやその類似物は、それ自体で表面が極平坦なシート状
に形成できるから、そのまま絶縁体層として利用でき
る。

【００３０】熱反射層は、発熱抵抗体層から熱反射層ま
で透過的に又は直接的に散逸放射される熱線を円筒体内
周面側に反射して、円筒体の加熱効率を上昇させる部材
である。鏡面を熱反射面とすればよく、例えばアルミ膜
等の金属フィルムの鏡面側を反射面として配置する。こ
の熱反射層によりヒートローラーの昇温時間を著しく短
縮でき、しかも省エネルギーに寄与することができる。

【００３１】前記熱反射層はヒートローラーの昇温性能
に効果を有するが、熱反射層を有しない場合でも散逸し
た熱は円筒体内部に残留するから、遅延的に円筒体の昇
温に作用する。つまり、高速加熱性が一部減退してもよ
い場合には熱反射層を取り外してもよい。この場合に
は、前述した発熱抵抗体シートの層状構成は、金属性円
筒体には絶縁体層、発熱抵抗体層、絶縁体層となり、絶
縁性円筒体には発熱抵抗体層、絶縁体層となる。但し、
円筒体の最内部にある絶縁体層は通電が安定であるなら
無くてもよい。積層方式としてはこのような各種の層形
成が可能となり、これ以外の変形積層も可能である。勿
論、発熱抵抗体層は高温度係数抵抗体層と低温度係数抵
抗体層を積層して構成されている。また両抵抗体層の間
に絶縁体層を介して積層してもよい。

【００３２】導電性ペーストで発熱抵抗体層を形成した
り、絶縁性ペーストで絶縁体層を形成する場合には、ス
クリーン印刷法を活用するとその形成を容易化できる。
もちろん、導電性フィルムや絶縁性フィルムの場合には
そのまま層として利用でき、フィルムの厚み調整も可能
である。スクリーン印刷法は、所望の孔空きパターンを
介在させて印刷する方式で、その孔あき部分にペースト
が印刷されるのである。従って、使用するスクリーンを
変更するだけで任意のパターンを印刷でき、また膜厚を
調整するために２重、３重と多重印刷することにより、
発熱抵抗体層の抵抗値や絶縁体層の絶縁値を自由に設定
することができる。

【００３３】ヒートローラーは記録紙上のトナー画像を
加熱定着する作用を有するから、定着ムラをなくすため
にヒートローラーの全面を均一温度に設定することが重
要である。一般にヒートローラーの両端から熱が散逸す
るので、温度分布は中央部分が高く、両端が低くなる傾
向にある。従って、発熱抵抗体層の両端を次第に薄くし
て抵抗値を大きくすることによってその部分の発熱率を
高め、ヒートローラーの全面を均一温度に設定すること
ができる。この厚み効果と高・低温度係数の強力な温度
恒常性との複合効果によって温度が常に一定値に保持さ
れる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって詳細に
説明する。図１に示すように、本発明に係る自己制御性
クイックヒートローラー２は、外周面に離形層４を設け
たアルミ素管の円筒体６の内周面に、発熱抵抗体シート
８を接着剤で張り付けて構成されている。１０、１２は
通電用端子、１４は温度計測用サーミスタである。１
６，１８は後述する対向電極層で、通電用端子１０、１
２に接続されて後述の発熱抵抗体層２２に電流を通電さ
せるものである。

【００３５】図２は発熱抵抗体シート８の断面図であ
る。厚みが４〜１０μｍのポリイミド樹脂フィルムから
なる絶縁体層２０の表面に発熱抵抗体層２２をスクリー
ン印刷法により成膜している。この発熱抵抗体層２２は
高温度係数抵抗体層２１と低温度係数抵抗体層２３をス
クリーン印刷により２層に構成している。両抵抗体層２
１、２３の上下順序は逆であってもよい。、さらに、厚
みが４〜１０μｍのポリイミド樹脂フィルムからなる絶
縁体層２４を積層する。フィルムの厚みは自在に調節で
きる。その表面にアルミ箔からなる熱反射層２６を接着
して発熱抵抗体シート８を完成する。低温度係数抵抗体
層２３の両端には、対向電極層１６、１８がスクリーン
印刷法により導電材料を塗着して形成され、前述した通
電用端子１０、１２に導電性接着剤を通して接続固着さ
れる。

【００３６】通電用端子１０、１２は機器の機壁に設け
られた絶縁性軸受に支えられ、外部電源からの電流によ
り発熱抵抗体層２２を加熱制御する。温度計測用サーミ
スタ１４によって自己制御型クイックヒートローラー２
を所定温度に加熱設定する。発熱抵抗体層２２は両端ほ
ど薄く形成されているから両端の発熱率が高くなり、軸
受への熱散逸を補充して、結果的に発熱抵抗体層２２の
全面での加熱温度を均一化している。

【００３７】前述したように、高温度係数抵抗体層２１
は自己制御性を有し、低温度係数抵抗体層２３は主たる
加熱効果を有するから、各種部材に温度リップルや温度
ムラが生じたときには、設定温度に急速に均一復帰させ
る機能を発揮する。従って、ヒートローラーが所定温度
に達した後、用紙通過や温度リップル現象により温度ム
ラが生じたとき、その温度制御性によって温度ムラを急
速に回復修正し、常にヒートローラーの温度を一定に保
持する。その急速性により、複写してもコピームラが生
じず、秀麗な印刷を行うことができる。

【００３８】低温度係数抵抗材料は、導電剤とマトリッ
クスを成す合成樹脂またはガラスの混合物を用いる。本
実施例では低温度係数導電剤としてＡｇ、Ｎｉ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗを主剤とし，これにマトリックスとしてガラス
を混合させ、流動性のある導電性ペーストを作成する。
この導電性ペーストをスクリーン印刷法により所望パタ
ーンに塗膜形成する。

【００３９】同様に、高温度係数抵抗材料は、導電剤と
マトリックスを成す合成樹脂またはガラスの混合物を用
いる。本実施例では高温度係数導電剤としてＶ_２Ｏ_３、
Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ｃｒＯ_２の金属間化合物を用
いる。これにマトリックスとしてガラスを混合させ、流
動性のある導電性ペーストを作成する。この導電性ペー
ストをスクリーン印刷法により所望パターンに塗膜形成
する。

【００４０】ガラスをマトリックスとして用いる場合に
は、加熱冷却サイクルによっても抵抗値の変化を少なく
することができる。また、合成樹脂やガラスをマトリッ
クスとして用いると成膜強度を向上することができる
等、発熱抵抗体層の物性値の改善効果を有する。導電材
料は９０〜１０重量％、マトリックスは１０〜９０重量
％の範囲で含有させる。高・低温度係数抵抗体層２１、
２３の厚さは５〜１００μｍとすることが好ましく、２
０〜６０μｍがより好ましい。しかし、配合量や厚さは
これらの数値に限定されるものではなく、昇温性能や高
温保持性能、温度分布性能などの諸条件を満足させるよ
うに、より適切な数値を選択することができる。

【００４１】円筒体６，対向電極層１６、１８および通
電用端子１０、１２などの諸材料はは熱膨張係数の差が
できるだけ小さい方が好ましく、そのような材料を選択
することが望まれる。また、発熱抵抗体シート８の導電
材料の電気抵抗率や絶縁体層２０、２４の絶縁率やそれ
らの融点など各種物性値も、目的に応じて適切に選択さ
れるものである。

【００４２】次に、本実施例のクイックヒートローラー
２の製造法を説明する。まず、アルミパイプを所定形状
に加工し、表面に離形層４として、テフロンをスプレー
コートし、約３００℃で３０分間焼き付けを行なう。ア
ルミ素管の内周面に接着剤を塗布し、発熱抵抗体シート
８を張り付ける。

【００４３】この張り付け方法として、内圧膨張法であ
るブロー法やバルジ法等が用いられる。気体や液体を内
型である密封体に充填し、これを加圧することにより密
封体が膨張して外型に押しつけられる技術である。外型
に接着剤を塗布しておけば、外型と内型の間に発熱抵抗
体シートを配置するだけで、シートが外型の内面に接着
する。また、円筒体とシートを異電気に帯電させてお
き、両者の電気的引力で密着させる方式もある。その他
各種の方法が採用できる。

【００４４】具体例としてブロー法を説明する。片端部
を密閉した中空ゴム製のパイプに発熱抵抗体シート８を
巻きつけ、これをアルミ素管内に納める。次に、中空ゴ
ム製パイプ内に空気を送り、内部から膨らまし、接着剤
や空気等を追い出しながら、発熱抵抗体シート８をアル
ミ素管の内周面に完全に密着させる。その後、３００
℃、３０分焼成して接着剤を加熱硬化させる。さらに、
所定箇所に通電用端子１０、１２を導電性接着剤で接着
し、自己制御型クイックヒートローラー２を完成する。

【００４５】次に、本発明の実施例と従来例の昇温特性
を比較した。実施例としては熱反射層２６を有するもの
と有さないものの２種類を用意し、従来例としてはハロ
ゲンランプ（電力は６５０Ｗ）を用いたものを使用す
る。また、これらと比較する意味で、低温度係数抵抗体
層の１層のみからなる発熱抵抗体層を発熱部材としたク
イックヒートローラー（電力は８５０Ｗ）も比較試験し
た。

【００４６】実施例の作成法を更に詳細に説明しておく
と、まず平面ガラス板上に、厚さ１０μｍのポリイミド
樹脂シートを絶縁体層２０として固定する。導電材料と
して上記の高温度係数および低温度係数抵抗材料を調製
する。これらの抵抗材料を前記ポリイミド樹脂シート上
に５回スクリーン印刷を行い発熱抵抗体シート（約１０
Ω）を作成した。第一回のスクリーン印刷は高温度係数
抵抗体層２１、第二のスクリーン印刷は温度分布を均一
にするための高温度係数抵抗体層の膜厚分布調整、第三
回のスクリーン印刷は低温度係数抵抗体層２３、第四の
スクリーン印刷は温度分布を均一にするための低温度係
数抵抗体層の膜厚分布調整、第五のスクリーン印刷は対
向電極層（導電層）１６、１８の製作である。次に、低
温度係数抵抗体層２３の上に絶縁体層２４としてポリイ
ミド樹脂シートを接着し、さらに熱反射層２６のアルミ
箔を接着して、発熱抵抗体シート８を完成した。

【００４７】外径２０ｍｍ，長さ２８３ｍｍ、肉厚０。
９ｍｍのアルミ素管の内面に発熱抵抗体シート８を張り
付け、更に通電用端子１０、１２を導電性接着剤で接着
して自己制御型クイックヒートローラー２を完成した。
もちろん、熱反射層を設けていないクイックヒートロー
ラー２も作成した。これらのクイックヒートローラーに
１００Ｖの電圧を印加したところ、高・低温度係数抵抗
体層それぞれに約５Ａの電流が流れ、総投入電力は約１
０００Ｗであった。

【００４８】上記４種類のヒートローラーの昇温特性を
図３に示す。●は比較のため、一般に使用されているハ
ロゲンランプによるヒート・ローラー（６５０Ｗ）の昇
温特性である。☆は熱反射層の無い場合の自己制御型ク
イックヒートローラー（１０００Ｗ）の昇温特性、★は
熱反射層のある場合の昇温特性である。◎は熱反射層の
あるクイックヒートローラー（８５０Ｗ）の比較例であ
る。定着温度より低いが図３から読みとり易いために、
表面温度が１２０℃に達する時間で比較すると、ハロゲ
ンランプの場合１４秒が必要で、クイックヒートローラ
ーの場合約４秒、熱反射層のない自己制御型クイックヒ
ートローラーも約４秒、これらに対し熱反射層を設ける
と著しく改善され約２秒に短縮できた。

【００４９】即ち、それらの到達時間を比較すると、
★：☆：◎：●は２：４：４：１４となることが分か
る。熱反射層を設けた自己制御型クイックヒートローラ
ーはハロゲンランプに対して高温到達時間が１／７に短
縮するから、超高速加熱が達成できていることが分か
る。また、熱反射層が加熱効率の増加に大きく寄与して
いることも分かる。更に、熱反射層を有するもの同士で
比較すると、自己制御型クイックヒートローラーはクイ
ックヒートローラーに対して到達時間が１／２に短縮さ
れており、高・低温度係数抵抗材料の効果が明白であ
る。

【００５０】従来のハロゲンランプと比較すると、熱反
射層が無い場合は約１／３．５、熱反射層がある場合は
約１／７に定着温度到達時間が短縮され、従来の発光加
熱管と比べて本発明の効果が如何に優れているかが分か
る。しかも発熱抵抗体シートを円筒体の内部に装填して
いるから、それらは外力により摩耗や損傷を受けること
が無く、寿命の長期化をも同時に達成したものである。

【００５１】温度リップル現象はどうであろうか。図３
では読みとれないが、ハロゲンランプの約２００℃到達
時間は約２４秒であり、しかもそれ以上の時間ではオン
オフ制御によって大きなリップル現象が発生した。クイ
ックヒートローラーでも小さなリップル現象が見られ
る。これに対して、本発明では熱反射層がある場合には
全くリップル現象が発見できず強力な温度恒常性が保持
されている。また、熱反射層が無い場合でもリップルは
ほとんど見いだせない位である。従って、本発明の効果
が如何に大きいかが理解できる。

【００５２】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種
々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含す
ることは云うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】請求項１によれば、発熱抵抗体シートの
製作が容易となり、しかも発熱抵抗体層によって加熱す
るから加熱効率が高く、優れた昇温性能を有する。また
高温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層を利用してい
るから、温度ムラを急速に解消でき、しかも温度リップ
ルを強力に抑制してヒートローラー全体の温度を強力に
一定に保持する。また、発熱部材を総てヒートローラー
の内部に装填したから、発熱部材が外力により摩耗・損
傷を受けないため長寿命化を達成できる。特に、高速加
熱性能の効果は、電子写真機器、カラー機器、プリンタ
等のデジタル機器において、画像信号投入時間内に昇温
が完了するため、ウエィテング時間が不要になり、信号
送信と同時に自己制御型クイックヒートローラーが動作
すればよく、省エネルギー対策に大きく貢献するもので
ある。

【００５４】請求項２によれば、熱反射層を設けたから
熱の散逸を防止でき、発生熱をヒートローラの昇温に集
中できるなど、昇温性能の高度化を達成できる。請求項
３は請求項１を更に具体化したもので、発熱抵抗体シー
トを３層構成とすることにより、その実用化と製造の容
易化を達成した。請求項４は請求項２を更に具体化した
もので、発熱抵抗体シートを４層構成とすることによ
り、その実用化と製造の容易化を達成し、本発明の産業
への適用性を高めたものである。請求項５は発熱抵抗体
シートの作成にスクリーン印刷法を適用したもので、本
発明の量産性を可能にし、本製品を安価に市場に供給で
きる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自己制御型クイックヒートローラ
ーの基本構成図である。

【図２】本発明に係る発熱抵抗体シートの積層構成図で
ある。

【図３】本発明に係る自己制御型クイックヒートローラ
ーをクイックヒートローラーや従来のランプヒートロー
ラーと対照した昇温特性の比較図である。

【符号の説明】

２・・・定着用クイックヒートローラ４・・・離形層６・・・円筒体８・・・発熱抵抗体シート１０・・通電用端子１２・・通電用端子１４・・温度検出用サーミスタ１６・・対向電極層１８・・対向電極層２０・・絶縁体層２１・・高温度係数抵抗体層２２・・発熱抵抗体層２３・・低温度係数抵抗体層２４・・絶縁体層２６・・熱反射層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA03 AA30 BB19 CA51 3J103 AA02 AA14 AA75 BA02 FA01 FA09 FA12 GA02 GA57 GA58 GA66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒体の内周面に発熱抵抗体シートを備
え、この発熱抵抗体シートは少なくとも高温度係数抵抗
体層と低温度係数抵抗体層からなる発熱抵抗体層を含
み、両抵抗体層を電流加熱して前記円筒体を所望の定着
温度に設定し、高温化するに従って発熱電力が低下する
自己制御性を付与したことを特徴とする自己制御型クイ
ックヒートローラー。
【請求項２】前記発熱抵抗体シートの片面の最外部に
熱反射層を設け、この熱反射層を円筒体の最内部に配置
した請求項１記載の自己制御型クイックヒートローラ
ー。
【請求項３】前記発熱抵抗体シートは、絶縁体層の上
に発熱抵抗体層、絶縁体層をこの順に積層した３層構成
の層状シートであり、しかも発熱抵抗体層は高温度係数
抵抗体層と低温度係数抵抗体層の２層に構成され、この
発熱抵抗体シートを円筒体の内周面に密着接合させた請
求項１記載の自己制御型クイックヒートローラー。
【請求項４】前記発熱抵抗体シートは、絶縁体層の上
に発熱抵抗体層、絶縁体層、熱反射層をこの順に積層し
た４層構成の層状シートであり、しかも発熱抵抗体層は
高温度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層の２層に構成
され、この発熱抵抗体シートを円筒体の内周面に密着接
合させる請求項２記載の自己制御型クイックヒートロー
ラー。
【請求項５】前記発熱抵抗体シートの少なくとも高温
度係数抵抗体層と低温度係数抵抗体層をスクリーン印刷
法により作成し、両抵抗体層の膜厚を多層印刷により制
御した請求項１乃至４記載の自己制御型クイックヒート
ローラー。