JP2000250345A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2000250345A
JP2000250345A JP11054338A JP5433899A JP2000250345A JP 2000250345 A JP2000250345 A JP 2000250345A JP 11054338 A JP11054338 A JP 11054338A JP 5433899 A JP5433899 A JP 5433899A JP 2000250345 A JP2000250345 A JP 2000250345A
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JP
Japan
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electrode
metal substrate
ground
layer
heat generating
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JP11054338A
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English (en)
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Takashi Fujita
貴史 藤田
Yasuhiko Taguchi
泰彦 田口
Katsuhiro Echigo
勝博 越後
Jun Yura
純 由良
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱ローラに電荷が蓄積して静電オフセット
が発生することがなく、またアースに大量の電流が流れ
るという危険性がない定着装置を提供する。 【解決手段】 発熱ローラを有し、該発熱ローラは金属
基体の内周面に接着層、電気絶縁層、抵抗発熱層とを積
層して構成されている定着装置であって、金属基体と抵
抗発熱層との間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF
/cm2未満であって、金属基体に電極が接触しており、該
電極が抵抗を介してアースに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式の
複写機、プリンタ、ファクシミリ等に使用される発熱ロ
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】前記のような定着装置の発熱ローラとし
て、エネルギの変換効率が良好で消費電力が嵩むことが
なく、ウオームアップ時間が短いことから、金属基体の
外周面に接着層、絶縁層、発熱層とを積層して構成され
ているものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような発
熱ローラにあっては、各層が密着していないと均一で効
率のよい熱伝導が行われず、また発熱層が絶縁層から遊
離してしまうと、その遊離部分の発熱ローラの表面の温
度が上昇しないで温度むらが発生したり、昇温時間が長
くなる等の問題がある。さらに遊離が拡大すると発熱層
自身は、発生した熱を絶縁層及び金属基体に奪われない
ことから、局部的に異常加熱を起こして、最悪の場合近
接した絶縁層を破壊し、電気用品取締法で100V使用機
器に対して基礎絶縁として必要であると規定されている
耐圧1kVより耐圧不足を来たすという問題がある。
【0004】一方定着装置の問題点として、静電オフセ
ットのことがある。それは転写紙等からの電荷が定着ロ
ーラに蓄積して、高い表面電位が発生することにより、
トナーが定着ローラ上に引き寄せられ、残像として定着
されてしまう現象である。このような静電オフセットを
防止する方法としては、定着ローラの金属基体の外周面
に導電性ブラシ等の電極を接触させ、電荷をアースに逃
がす方法が知られている。しかしながらこのような方法
を前記のような発熱ローラに適用すると、常に高い絶縁
性が維持されないと、アースに大量の電流が流れる危険
性があるという問題がある。
【0005】そこで、この発明の目的は、前記のような
従来の定着装置のもつ問題を解消し、発熱ローラに電荷
が蓄積して静電オフセットが発生することがなく、また
アースに大量の電流が流れる危険性がない定着装置を提
供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記のよう
な目的を達成するために、発熱ローラを有し、該発熱ロ
ーラは金属基体の内周面に接着層、絶縁層、発熱層とを
積層して構成されている定着装置において、請求項1に
記載の発明は、金属基体と発熱層との間の通紙部面積当
たりの電気容量が、17pF/cm2未満であって、金属基体に
電極が接触しており、該電極が抵抗を介してアースに接
続されていることを特徴とするものである。
【0007】請求項2に記載の発明は、金属基体と発熱
層との間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/cm2
満であって、金属基体に電極が接触しており、該電極が
電流制限回路を介してアースに接続されていることを特
徴とするものである。
【0008】請求項3に記載の発明は、金属基体と発熱
層との間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/cm2
満であって、金属基体に電極が接触しており、該電極が
((17pF/cm2−(通紙部面積当たりの金属基体と発熱層
との間の電気容量))×通紙部面積)以上の電気容量の
耐圧コンデンサを介して、アースに接続されていること
を特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。この説明において、各
実施形態に共通の部材については、同一の符号を付すこ
とによって説明が重複しないようにした。図1にはこの
発明における発熱ローラの断面が示されており、この発
熱ローラは外径が30mm、通紙幅は300mmであって、1は
金属基体、2,3はその内周面に積層された絶縁層、発
熱層、4は外周面に設けられた離型層をそれぞれ示し、
金属基体1に電極5が図に示すように接触しており、こ
のような発熱ローラは電気絶性の図示しない軸受によっ
て定着装置に装着される。
【0010】図3に示す請求項1に含まれる第1実施形
態において、2は絶縁層、3は発熱層、6は電源、7は
抵抗をそれぞれ示す。金属基体1と発熱層3との間の通
紙部面積当たりの電気容量が17pF/cm2未満であって、金
属基体1にしている電極5が抵抗7を介してアースに接
続されている
【0011】この実施形態は、金属基体1が抵抗7を介
してアースに接続されていて静電気が逃げるため、表面
電位が上昇しないので静電オフセットが発生しない。ま
た絶縁層2が破壊された場合でも、抵抗7により間接的
にアースに電流が流れるため、アースに大電流が流れる
ことがない。
【0012】図4に示す請求項2に含まれる第2実施形
態は、電極が抵抗7に代えた電流制限回路を構成するヒ
ューズ8を介してアースに接続されている点で、第1実
施形態と相違し、他に第1実施形態と異なるところがな
い。
【0013】この実施形態では、金属基体1がヒューズ
8を介してアースに接続されていて静電気が逃げるた
め、表面電位が上昇しないので静電オフセットが発生し
ない。また絶縁層2が破壊された場合でも、抵抗7によ
り間接的にアースに電流が流れるため、アースに大電流
が流れることを防止することができる。
【0014】また図5に示す請求項3に含まれる第3実
施形態は、電極が抵抗7、ヒューズ8に代えて定電流ダ
イオード9で電流制限回路を構成した点で第1、2実施
形態と相違し、他にこれらの実施形態と異なるところが
ない。ただこの実施形態では、通常時及びリーク時に一
定の電流以下をアースに逃がすことになる。
【0015】この実施形態では、金属基体1が定電流ダ
イオード9を介してアースに接続されていて静電気が逃
げるため、表面電位が上昇しないので静電オフセットが
発生しない。またこの実施形態では、通常時及びリーク
時に一定の電流以下をアースに逃がすことになる。
【0016】また図6に示す請求項3に含まれる第4実
施形態は、電極が抵抗7、ヒューズ8、定電流ダイオー
ド9に代えてPCTサーミスタ11で電流制限回路を構成
した点で第1〜3実施形態と相違し、他にこれらの実施
形態と異なるところがない。
【0017】この実施形態において電流が過剰に流れよ
うとすると、PCTサーミスタ11はその特性によって自
身の温度が上昇し、この温度の上昇につれて抵抗が増大
して過剰な電流を流れなくする。ただ過剰な電流を検知
して、リレー等でアースとの接続を断つことができる電
流制御回路を使用してもよい。
【0018】図7に示す第5実施形態は、電極が抵抗
7、ヒューズ8、定電流ダイオード9、PCTサーミス
タ11に代えてコンデンサ12とした点で、第1〜4実施形
態と相違し、他にこれらの実施形態と異なるところがな
い。
【0019】ところで静電気は直流成分も含んでいると
考えられるが、以下の理由で直流分もアースに電荷が逃
げると考えられる。電流はI=dQ/dt…(1)で表わさ
れ、これにQ=CV…(2)を代入すると、Cが一定の
場合、I=CdV/dt…(3)となり、一般にコンデンサ1
2に直流が流れない。しかしこの系では交流(電源及び
転写紙が運んでくる断続的な電荷)が常にかかっている
ため、分極の緩和時間のためにCは時間変化する。した
がって式(3)はI=CdV/dt+VdC/dt…(3′)とな
り、式(3′)の第2項成分として直流分も電流とし
て、コンデンサ12を通じて逃げることができる。
【0020】前記の各実施形態における下記のような発
熱ローラの実施例と、これと同種の比較例とについて、
この発明に使用される定着装置に装着し、100枚の連続
通紙を行って発熱ローラの表面電位、静電オフセットの
有無を測定した結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】〔実施例1〕第1実施形態における発熱ロ
ーラと同様の構成で、その絶縁層3として110μmのガラ
ス裏打ちマイカを用い、金属基体1と発熱層3との間の
通紙部面積当たりの電気容量が12pF/cm2で、定着装置へ
の装着時に金属基体1に電極を接触させて、該電極を抵
抗30kΩを介してアースに接続した例。 〔実施例2〕実施例1において、電極を1Aのヒューズ
を介してアースに接続した例。 〔実施例3〕実施例1において、電極を1300pFの耐圧コ
ンデンサを介してアースに接続した例。
【0023】〔比較例1〕第1実施形態における発熱ロ
ーラと同様の構成で、その絶縁層2として110μmのガラ
ス裏打ちマイカを用い、金属基体1と発熱層3との間の
通紙部面積当たりの電気容量が12pF/cm2であった例。 〔比較例2〕第1実施形態における発熱ローラと同様の
構成で、その絶縁層2として100μmのガラス裏打ちマイ
カを用い、金属基体1と発熱層3との間の通紙部面積当
たりの電気容量が17pF/cm2であった例。 〔比較例3〕第1実施形態における発熱ローラと同様の
構成で、その絶縁層2として90μmのガラス裏打ちマイ
カを用い、金属基体1と発熱層3との間の通紙部面積当
たりの電気容量が23pF/cm2であった例。 〔比較例4〕第1実施形態における発熱ローラと同様の
構成で、その絶縁層2として25μmのポリイミドフィル
ムを用い、前記電気容量は、44pF/cm2であった例。 〔比較例5〕比較例1の発熱ローラを用いて、定着装置
への装着時に金属基体1に電極5を接触させて、該電極
をアースに接続した例。 〔比較例6〕第1実施形態における発熱ローラと同様の
構成で、その電極を500pFの耐圧コンデンサを介してア
ースに接続した例。
【0024】表1にみられるように、実施例1〜3のよ
うに、金属基体1と発熱層3との間の電気容量が、通紙
部面積当たり17pF/cm2以下で表面電位が400Vをきる
と、静電オフセットが発生しなくなることがわかる。ま
た実施例3と比較例6のように、コンデンサを追加した
場合、図2の第1実施形態の等価回路で発熱ローラ単体
の電気容量と、追加したコンデンサが電荷の逃げ道とな
るため、表1中のC2となり、これが17pF/cm2以下であ
る実施例3だけが表面電位が400V未満となって、静電
オフセットが発生しなくなることがわかる。
【0025】前記の各例について、絶縁層2に意図的に
1個所孔を明けて、金属基体1と発熱層3とを接触させ
て、1個所に完全にリークが発生した場合も評価した。
この場合には比較例5を除いて、発熱状態に変化がな
く、表面電位はすべて5Vとなって静電オフセットは発
生しなかった。
【0026】これは1個所にリークが発生しても、金属
基体1が電気的に他の部分から絶縁されているため発熱
に影響がなく、また発熱ローラに蓄積されるはずの電荷
は、リーク個所より電源側に逃げるためである。したが
って各実施例では、例え絶縁層にリークが発生しても、
使用上問題がなくて継続して使用可能である。ただ金属
基体1に電源電圧がかかっているため、ユーザが手を触
れないように外装ユニットで囲う必要がある。ただし実
施例2の場合に、金属基体1からアースに瞬間的に大電
流が流れるとヒューズが瞬時に溶断するが、このヒュー
ズの溶断後に比較例を除く他の例と同様に継続して使用
することが可能である。一方比較例5では金属基体1に
接触した電極部で火花が発生し、アースに大電流が流れ
て危険であったため、継続して使用することができなか
った。
【0027】
【発明の効果】この発明は上記のようであって、発熱ロ
ーラを有し、該発熱ローラは金属基体の内周面に接着
層、電気絶縁層、抵抗発熱層とを積層して構成されてい
る定着装置において、請求項1に記載の発明は、金属基
体と抵抗発熱層との間の通紙部面積当たりの電気容量
が、17pF/cm2未満であって、金属基体に電極が接触して
おり、該電極が抵抗を介してアースに接続されていて静
電気が逃散するので、発熱ローラの表面電位が上昇しな
いで静電オフセットが発生することがなく、また電気絶
縁層が局部的に破壊された場合でも、抵抗によって間接
的にアースに大電流が流れることから、アースに大電流
が流れる危険性がないという効果がある。
【0028】請求項2に記載の発明は、金属基体と抵抗
発熱層との間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/c
m2未満であって、金属基体に電極が接触しており、該電
極が電流制限回路を介してアースに接続されているの
で、静電気が逃げるため発熱ローラの表面電位が上昇し
ないで静電オフセットが発生することがなく、また絶縁
層が局部的に破壊された場合でも、電流制限回路によっ
てアースに大電流が流れる危険性がないという効果があ
る。
【0029】請求項3に記載の発明は、金属基体と抵抗
発熱層との間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/c
m2未満であって、金属基体に電極が接触しており、該電
極が((17pF/cm2−(通紙部面積当たりの金属基体と抵
抗発熱層との間の電気容量))×通紙部面積)以上の電
気容量の耐圧コンデンサを介して、アースに接続されて
いるので、静電気が逃げるため発熱ローラの表面電位が
上昇しないで静電オフセットが発生することがなく、ま
た絶縁層が局部的に破壊された場合でも、耐圧コンデン
サを介してアースに電流が流れるため、アースに大電流
が流れる危険性がないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の発熱ローラの縦断正面図である。
【図2】同発熱ローラと電極との接触状態を示す説明図
である。
【図3】この発明の第1実施形態の制御回路図である。
【図4】この発明の第2実施形態の制御回路図である。
【図5】この発明の第3実施形態の制御回路図である。
【図6】この発明の第4実施形態の制御回路図である。
【図7】この発明の第5実施形態の制御回路図である。
【符号の説明】
1 金属基体 2 絶縁層 3 発熱層 4 離型層 5 電極 6 電源 7 抵抗 8 ヒューズ 9 定電流ダイオード 11 PCTサーミス
タ 12 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越後 勝博 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 由良 純 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H033 AA03 AA09 AA42 BB13 BB19 BB21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱ローラを有し、該発熱ローラは、金
    属基体の内周面に接着層、絶縁層、発熱層とを積層して
    構成されている定着装置において、金属基体と発熱層と
    の間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/cm2未満で
    あって、金属基体に電極が接触しており、該電極が抵抗
    を介してアースに接続されていることを特徴とする定着
    装置。
  2. 【請求項2】 発熱ローラを有し、該発熱ローラは、金
    属基体の内周面に接着層、絶縁層、発熱層とを積層して
    構成されている定着装置において、金属基体と発熱層と
    の間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/cm2未満で
    あって、金属基体に電極が接触しており、該電極が電流
    制限回路を介してアースに接続されていることを特徴と
    する定着装置。
  3. 【請求項3】 発熱ローラを有し、該発熱ローラは、金
    属基体の内周面に接着層、絶縁層、発熱層とを積層して
    構成されている定着装置において、金属基体と発熱層と
    の間の通紙部面積当たりの電気容量が、17pF/cm2未満で
    あって、金属基体に電極が接触しており、該電極が((1
    7pF/cm2−(通紙部面積当たりの金属基体と発熱層との
    間の電気容量))×通紙部面積)以上の電気容量の耐圧
    コンデンサを介して、アースに接続されていることを特
    徴とする定着装置。
JP11054338A 1999-03-02 1999-03-02 定着装置 Pending JP2000250345A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11340546B2 (en) 2019-02-18 2022-05-24 Nok Corporation Fuser device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11340546B2 (en) 2019-02-18 2022-05-24 Nok Corporation Fuser device

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