JP2003015446A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2003015446A
JP2003015446A JP2001198559A JP2001198559A JP2003015446A JP 2003015446 A JP2003015446 A JP 2003015446A JP 2001198559 A JP2001198559 A JP 2001198559A JP 2001198559 A JP2001198559 A JP 2001198559A JP 2003015446 A JP2003015446 A JP 2003015446A
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JP
Japan
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electrode
fixing device
heat roller
sliding
heat
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JP2001198559A
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English (en)
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Hidemasa Aiba
英全 相羽
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】削りカスがヒートローラ上に付着したままとな
って絶縁層を破壊するのを防止し、かつ予想外の飛散を
防止する定着装置とする 【解決手段】摺動電極12をヒートローラ11鉛直方向
最下位置から±120°以内の範囲の位置に配設する。
ヒートローラ11の表面には摺動電極12に対向する位
置に電極8が配設され、摺動電極12と電極8が摺動す
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、定着装置に関し、
特にヒートローラに発熱体と電極を設け、該電極を摺動
電極に接触させて電力の供給を受けることで前記発熱体
を発熱させる定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から定着装置内のヒートローラの発
熱方法として円筒面発熱方法があり、金属筒体の表面に
発熱体と電極を設け、電極に摺動電極を接触させて外部
から電力を供給することにより発熱体を発熱させ、ヒー
トローラの温度を上昇させていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、円筒面発熱方
法では、ヒートローラ側の電極と外方の摺動電極との摩
擦により導電性の削りカスが発生してしまうために、ヒ
ートローラ上の絶縁層を破壊したり、定着装置から画像
形成装置内の制御基板等に飛散してトラブルの原因とな
ってしまう可能性があるという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであり、ヒートローラに発熱体と電極
を設け、該電極を摺動電極に接触させて電力の供給を受
けることで前記発熱体を発熱させる定着装置において、
前記摺動電極はヒートローラ鉛直方向最下位置から±1
20°の範囲の位置で前記電極と接触するように配設し
た定着装置としたものである。
【0005】この±120°は、ヒートローラ側の電極
と外方の摺動電極との摩擦により発生した削りカスが重
力により自然落下発生する値であり、この範囲内の位置
とすることにより、削りカスのヒートローラへの付着を
防止するようになる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図1は、本発明の定着装置内のヒートロ
ーラの断面図を示す図であり、ヒートローラは、円筒上
のアルミ素管1上に、絶縁層2、発熱体3、接着層4、
表面コート層5、絶縁体6a,6b、弾性体7、電極8
を形成してなる。
【0007】なお、絶縁層2はボロシロキサン、表面コ
ート層5はフッ素コーティング、接着層4はポリイミド
系接着剤と銀粉、銅粉、あるいはカーボン等よりなる導
電性接着剤、さらに弾性体7はスプリング部材等の金属
弾性体、導電性ユラストマー等で形成すればよい。
【0008】図1に示すように、発熱体3の端部が電極
8の幅内に設定することにより、発熱体3が絶縁体6b
や表面コート層5で覆われることとなり、ある程度絶縁
処理を軽減できようになる。
【0009】絶縁体6aは無くてもよいが、電極8のス
ラスト方向への固定用または沿面放電防止のために配置
しており、電極8の接着剤(但し、金属等の導電体を含
めない接着剤)と同じものを使用してもよいが、他の材
料であってもよい。また、絶縁体6bは無くてもよい
が、沿面放電防止のために配置している。すなわち、電
極8には圧力が加わる状態で使用され、しかも電極8と
表面コート層5の境界部Aは不安定のため、境界部Aに
押し付け圧力により亀裂が入って電極8の削りカスによ
りスパークが発生しやすくなり、使用時の絶縁不良を発
生しやすいために、絶縁体6bを沿面放電防止のために
配置している。なお、絶縁体6bは電極8の接着剤と同
じもの(但し、金属等の導電体を含めない接着剤)を使
用しても、別の材料でもよいが、表面コ−ト層5への接
着も考える必要がある。
【0010】弾性体7は、バネ性の弱い金属またはバネ
性を有するエラストマ−であればよく、ヒートサイクル
時に大きな圧力がかかり、絶縁層2を破壊することを防
止し、短絡不良発生しないようにするためのものであ
る。しかし、もし接着層4が耐熱性を有しエラストマ−
効果もあわせ持てば、この弾性体7は省略できる。
【0011】実使用において発熱体3は、180〜20
0℃で使用すればよい。このとき、内側の金属製円筒状
基体であるアルミ素管1と外側の電極8が同じ材質を使
用した場合に、温度差によって僅かではあるがギャップ
が出来る。例えば、アルミ素管1と電極8の材質を同じ
アルミニウムで作った時、線膨張係数αによって温度が
上昇するとアルミ素管1の外径φDHEATと電極8の内径
φDRINGの差ΔLENGTHが発生し、次の関係式で現せる。 ΔLENGTH=α×(φDRING−φDHEAT)×ΔT ΔT=(使用温度−常温)≒200℃ φDRING−φDHEAT≒絶縁層の厚み これに具体的に数値を当てはめると、 ΔLENGTH=23.1×10-6×(20〜200μm)×200
℃=0.09〜0.924μm の温度差による内外筒の隙間が発生することになる。こ
の差は、絶縁層2の引き剥がし応力として働き、絶縁破
壊の要因となる。
【0012】但し、アルミ素管1としてアルミニウム
(線膨張係数:αalmi=23.1×10-6)を用い、電極8に
は製造の容易性から別材料を使う可能性が高く、加工性
・経済性から考えて真鍮を使う可能性が高いと考えられ
る。そこで、電極8に真鍮(線膨張係数:αbrass=17.5
×10-6)を使用したと考えてこれを関係式で現すと、 ΔLENGTH=(αbrass×φDRING−αalm×φDHEAT)×
ΔT ΔT=(使用温度−常温)≒200℃ となり、これに具体的な数値を当てはめると、 ΔLENGTH=(17.5×10-6 ×φDRING−23.1×10-6×φDHEAT )×ΔT =−5.6 x 10-6 ×φ30(ヒ−トロ−ラ−径)×200 =−0.033mm(33μm) となる。
【0013】これは、通電時にはアルミ素管1と電極8
の隙間が狭まる(締め付け力が発生)ことを意味し、1
0〜200μmを設定した絶縁層2が使用時に繰り返し
応力を受けることになり、疲労破壊の原因となる。しか
し、絶縁層2として、可トウ性を有するボロンシロキサ
ンを用いれば、この問題を低減することができる。
【0014】さらに、焼成時に電極8を同時に焼成接合
すると考えて関係式で現すと、 ΔLENGTH=(αbrass×φDRING−αalm×φDHEAT)×
ΔT ΔT=(焼成温度−常温)≒1200℃ となり、これに具体的な数値を当てはめると、 ΔLENGTH=(17.5×10-6×φDRING−23.1×10-6×φDHEAT)×ΔT =−5.6×10-6×φ30(ヒ−トロ−ラ−径)×1200 =−0.2016mm(201.6μm) となる。
【0015】これは、焼成時には隙間が狭まり(絶縁層
2の設定厚さ10〜200μm)、絶縁層2が形成でき
ないことを意味している。この点、低温で焼成するボロ
ンシロキサンはこの問題を回避することができる。ま
た、リングの無い画像定着部分は可トウ性を有しなが
ら、金属と熱膨張率が等しいので、剥離したり、絶縁不
良することがない。
【0016】図2〜図5は、ヒートローラおよびヒート
ローラ近傍に配設される摺動電極および除去手段を示す
図である。図2に示すように、ヒートローラ11に摺動
電極12および削りカスの除去手段13が配設されてい
るが、本発明は、摺動電極12をヒートローラ11鉛直
方向最下位置から±120°以内の範囲の位置に配設
し、さらに好ましくは除去手段13もヒートローラ鉛直
方向最下位置から±120°以内の範囲の位置に配設し
たことを特徴とする。
【0017】摺動電極12は、板バネまたはコイルスプ
リング等の弾性体12a(図6参照)により適度な圧力
で電極8に圧接されているが、この±120°の範囲内
の位置とすることにより、電極8と摺動電極12との摩
擦により発生した削りカスは重力の作用で自由落下す
る。
【0018】また、除去手段13も±120°以内の範
囲の位置に配設することにより、除去した削りカスが重
力により自由落下するようになる。また、除去手段13
は、フィルム、ブラシ、あるいは弾性体で形成すればよ
いが、除去手段13をポリイミドのシートとすることに
より、削りカスが導電性のために静電気で付着すること
がない。図2に示すように、除去手段13は、ポリイミ
ド(耐熱があり難燃グレ−ドV0材、但しヒートローラ
11が200℃まで上昇するので耐熱性の優れた材料を
選定する必要がある)のシ−トとし、ポリイミドのシ−
トの腰を利用して適度な圧力が加わり、摩耗したリング
電極8と摺動電極12の削りカスを除去している。さら
に、ポリイミドのシ−トにスリットを入ったものを使用
し、電極8が部分減りした時の対応策としている。
【0019】また、本実施例のように、摺動電極12お
よび除去手段13を±120°の範囲で配設する際に、
ヒートローラ11の回転方向上流側を−方向とした場
合、摺動電極12をヒートローラ11鉛直方向最下位置
から−120°以内の範囲の位置、除去手段13をヒー
トローラ11鉛直方向最下位置から+120°以内の範
囲の位置に配設することにより、削りカスが自由落下す
る範囲内で発生から除去まで行われるために、確実に削
りカスを除去できるようになる。
【0020】図3は、除去手段13であるポリイミドの
シ−トをカウンタ−で当てた状態を示している。摩耗し
た電極8の窪みの問題を避けるため、ポリイミドのシ−
トにはスリットが入れられており、削りカスの除去をア
ップするためポリイミドのシ−トを2枚使用しスリット
位置をずらして配置することでさらに削りカスの除去能
力がアップするようになる。なお、カウンターで使用す
ると、削りカス除去機能はアップするが、シートの摩耗
量が早くなるために、シートに曲げ応力を与えて摩耗が
発生しても問題がない程度の撓みを与えておく必要があ
る。
【0021】図4は、除去手段13であるシ−トを順方
向に当接させた例であり、削りカスの落下方向にシ−ト
が配置されることになる。
【0022】図5は、図3を別の方向からみた状態を示
す図であり、除去手段13により削りカスがヒートロー
ラの外側方向に排出されるようにしている。これによ
り、削りカスである導電性微粒子が定着部(中央側)に
移動して表面に付き、電気の通り道となって沿面放電を
発生させてしまうことを防止できる。
【0023】図6は、電極8より摺動電極12の幅が狭
い実施例であり、この状態が好ましい。図7は、電極8
がと摺動電極12により摩耗した状態を示す図であり、
電極8と摺動電極12の摩耗量が等しいと電極8には窪
が発生するが、摺動電極12が電極8より摩耗に対して
十分弱ければ(柔らかい)この窪みは発生しないが、例
え電極8に窪みが発生しても電極8より摺動電極12の
幅が狭い場合には、摺動電極12と発熱体3との距離が
短くなることで気中放電によるスパークが発生すること
はない。
【0024】図7は、電極8の幅より摺動電極12の幅
が広い例であるが、摺動電極12が摩耗したり、電極8
に窪みが発生した場合に、左右の揺動運動が発生して摺
動電極12の先端部Bで表面コート層5や絶縁体6bを
破損し、絶縁不良となってしまう可能性がある。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、摺動電極や除去手段をヒートローラ鉛直方向
最下位置から±120°以内の範囲の位置に配設するこ
とにより、電極と摺動電極との摩擦による削りカスが重
力による自由落下するようになり、しかも摺動電極や除
去手段の設置位置によって落下する位置がある程度想定
できるために、削りカスがヒートローラ上に付着したま
まとなって絶縁層を破壊するのを防止し、かつ予想外の
飛散を防止する定着装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の定着装置内のヒートローラを示す図で
ある。
【図2】図1のヒートローラおよびその近傍を示す図で
ある。
【図3】図2の他の実施例を示す図である。
【図4】図2の他の実施例を示す図である。
【図5】図3の別方向からみた状態を示す図である。
【図6】図1のヒートローラおよび摺動電極を示す図で
ある。
【図7】図1のヒートローラおよび摺動電極を示す図で
ある。
【図8】図1のヒートローラおよび摺動電極を示す図で
ある。
【符号の説明】
1:アルミ素管 2:絶縁層 3:発熱体 4:接着層 5:表面コート層 6a,6b:絶縁体 7:弾性体 8:電極 11:ヒートローラ 12:摺動電極 13:除去手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒートローラに発熱体と電極を設け、該電
    極を摺動電極に接触させて電力の供給を受けることで前
    記発熱体を発熱させる定着装置において、 前記摺動電極はヒートローラ鉛直方向最下位置から±1
    20°以内の範囲の位置で前記電極と接触するように配
    設したことを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】前記電極と摺動電極との摺動によって発生
    した削り粉の除去手段をヒートローラ鉛直方向最下位置
    から±120°以内の範囲の位置で前記電極と接触する
    ように配設したことを特徴とする請求項1記載の定着装
    置。
  3. 【請求項3】前記ヒートローラの回転方向上流側を−方
    向とした場合、前記摺動電極をヒートローラ鉛直方向最
    下位置から−120°以内の範囲の位置、前記除去手段
    をヒートローラ鉛直方向最下位置から+120°以内の
    範囲の位置で前記電極と接触するように配設したことを
    特徴とする請求項2記載の定着装置。
  4. 【請求項4】前記電極の幅を前記摺動電極の幅と同等ま
    たはそれ以上としたことを特徴とする請求項1記載の定
    着装置。
  5. 【請求項5】前記電極の横側を絶縁体でシ−ルドしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の定着装置。
JP2001198559A 2001-06-29 2001-06-29 定着装置 Pending JP2003015446A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012132968A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Konica Minolta Business Technologies Inc 定着装置および画像形成装置

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