JP3032041B2 - 熱定着器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱定着器に係り、特に画
像形成にトナーを用いる電子写真方式の複写機、プリン
タ、ファクシミリ等において、トナー像を紙等に効率よ
く定着させる熱定着器に関する。

【従来の技術】

【０００２】一般に画像形成にトナーを用いる電子写真
方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等（以下、代表
して複写機と記す。）では静電気力や分散力を用いてト
ナー等の粉体を紙やＯＨＰシート等の支持体に付着さ
せ、画像を形成させるようになっている。このとき粉体
は弱い力でしか付着していないので、支持体上の画像に
変化や移動が生じないようにする必要がある。そこで、
電子写真プロセスでは、支持体上に粉体を定着させる定
着プロセスが設けられている。この定着プロセスの一例
として、熱定着器により支持体上の粉体を溶融し、支持
体との間に強固な定着を生じさせる定着手段がとられて
いる。図５は従来の熱定着器の一例を示しており、この
熱定着器５０は熱源５１を内包した中空ヒートローラ５
２と、この中空ヒートローラ５２と接触するように配置
された図示しない弾性体のローラとにより印画紙等の支
持体を挟み搬送しながら、支持体上に熱を加え定着を行
うようになっている。この場合、熱源５１にはヒートラ
ンプが使用されており、通常の複写機ではこのヒートラ
ンプ５１を常にＯＮ状態にしてある。これは中空ヒート
ローラ５２の熱容量が大きく設計されているために急激
に暖めることが難しく、電源投入直後には定着を行えな
いからである。このように、電源を常にＯＮ状態に設定
することにより、中空ヒートローラ５２の表面を一定温
度となるようにすることができるが、逆に、装置は多く
の電力を必要とする。また輻射熱により中空ヒートロー
ラ５２の全周を暖めているので熱効率も低い。そこで、
熱定着器の熱効率向上のために表面発熱型の定着ローラ
を備えた熱定着器も提案されている（例えば特開昭６２
−３０２８０号公報参照）。この熱定着器６０は図６に
示したように、中空の回転軸６１上に絶縁層６２、導電
性耐熱弾性体層６３が順に構成され、導電性弾性体６３
の両端側には円筒外周部に沿って円筒形状の給電部６
４、６４が形成されている。そしてこの給電部６４を通
じて導電性弾性体層６３の一側から他側にかけて円周状
に一様電流を流すことにより定着ローラ全体を発熱させ
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
熱定着器では、熱定着器に送られてくる印画紙等の支持
体の全幅部分に電流が流されるようになっているので、
たとえば用紙サイズがＡ４版の場合には発熱体の長さは
２００mm以上になり、そのときの発熱体の抵抗値は百数
十Ωとなる。また所要電圧も百数十Ｖの電圧を必要と
し、電力効率が低いという問題がある。そこで、本発明
の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、
安価で発熱体の熱効率が良く、また構造が簡単で低電圧
で駆動可能な熱定着器を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は導電性材料からなる回転軸体と、この回転
軸体の周囲に密着形成された絶縁円筒体と、この絶縁円
筒体の周囲に円筒形状に密着形成されるとともに軸方向
のほぼ中央位置に上記回転軸体との電気的接続部を有す
る導電性弾性体からなるローラ部と、このローラ部の両
側端面に上記回転軸体と非接触に取付けられた電極とを
備えたことを特徴とするものである。

【作用】本発明によれば、導電性材料からなる回転軸体
の周囲に絶縁円筒体を密着形成し、さらにその周囲に軸
方向のほぼ中央位置に上記回転軸体との電気的接続部を
有する導電性弾性体からなるローラ部を円筒形状に密着
形成し、このローラ部の両側端面に上記回転軸体と非接
触に極を取付けたので、定着面の表面近傍で発熱が起こ
り、熱効率が向上するとともに、電流経路を従来のほぼ
１／２とすることができ、この結果、低電圧駆動が可能
になる。

【０００５】

【実施例】以下本発明による熱定着器の一実施例を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明による熱定着器
の定着ローラＲを示しており、符号１は定着ローラＲの
回転軸体を示している。この回転軸体１は導電性材料で
あるステンレス（例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４）棒を
加工して作られており、この軸の端部には図示しない駆
動伝達機構が接続されている。また、回転軸体１の周囲
には絶縁円筒体２が密着形成されている。この絶縁円筒
体２はシリコンゴム等の絶縁性耐熱弾性体からなり、軸
方向のほぼ中央位置に幅０．５〜１ｍｍ程度の微小幅の
切欠部２ａが形成され、２個の部分に分離された構造に
なっている。さらにこの２個の絶縁円筒体２、２の周囲
を覆うように円筒形状のローラ部３が密着形成されてい
る。このローラ部３は導電性弾性体からなり、本実施例
ではカーボンフィラーを架橋させたシリコンゴム等の耐
熱性材料が使用されている。またこのシリコンゴムは切
欠部２ａにも充填され、電気的接続部４が形成される。
この電気的接続部４は回転軸体１とローラ部３とを電気
的に導通する役割を果たしている。さらにローラ部３の
外周には離型性を有する表面層５が形成されている。こ
の表面層５にはフッ素樹脂含有ゴムやＰＦＡ（パーフル
オロアルコキシ樹脂）コーティングが施されており、表
面エネルギを低下させるとともに耐久性を確保できるよ
うになっている。

【０００６】また、図２に示したようにローラ部３の両
側の端面３ａにはリング状の電極６，６が銀フィラーを
含有した導電性のエポキシ樹脂接着剤により貼着されて
いる。この電極６は図示しない摺接電極と連続的に接触
するために摩耗抵抗の大きい材質の導体金属が使用され
ている。本実施例では銅ニッケル合金が使用されている
が、ステンレス鋼等も好ましい。また電極６の外周端部
６ａはローラ部の端面３ａと均一に貼着されるととも
に、内周端部６ｂは絶縁円筒体２部分に貼着されてい
る。したがって電極６と回転軸体１とは接触しないよう
になっている。

【０００７】ここで上述の定着ローラを組み込んだ電源
回路について説明する。図３において、定着ローラＲは
図示しない軸受に回転自在に支持されており、この定着
ローラＲの発熱体であるローラ部３に通電するために回
転軸体１の端面１ａに固定電極７が所定圧で接触してい
る。またローラ部３の両端の電極６、６には上述の摺接
電極８、８が接触しており、これら摺接電極８、８をロ
ーラ部３を介して短絡させるとともに、固定電極７との
間に交流電源９を配置することにより電源回路１０が構
成されている。このとき定着ローラＲの回転軸体１を一
方の電極として固定電極７と摺接電極８との間に通電す
ることにより発熱体であるローラ部３にジュール熱を発
生させるようになっている。また、この定着ローラＲの
ほぼ中央位置には温度検出器１１が配置されており、ロ
ーラ部３の表面温度を検出し、温度信号を回路中に備え
られたコントローラ１２に出力するようになっている。
したがって、コントローラ１２ではローラ部３からの表
面温度情報を受けて交流電源９のＯＮ−ＯＦＦを制御
し、ローラ部３の過熱を防止し、ローラ表面温度を一定
に保持するようになっている。ここで具体的な数値を当
てはめてローラ部３を構成する導電性弾性体の抵抗値に
ついて検討する。通常の導電性弾性体の体積抵抗率（ρ
_v ）は低くてもρ_v ＝０．１Ω・cm〜１０Ω・cmであ
り、一般的なカーボンフィラーを練り込んだものでρ_v
＝２Ω・cm〜３Ω・cm、また平均的にはρ_v ＝５Ω・cm
程度である。このカーボン系導電性弾性体を用いて定着
ローラを構成した場合を例に計算する。定着ローラの寸
法を外径ｄ＝２cm、ローラ幅Ｌ＝２５cm、ローラ部肉厚
ｔ＝０．５cmとし、ローラ部の断面積の１／２の範囲で
通電されるとし、ローラ部の体積抵抗率をρ_v ＝５Ω・
cmとすると、定着ローラ発熱体の抵抗値（Ｒ）は下式で
求まる。 Ｒ＝４×（ρ_v ×Ｌ）／（（ｄ² −（ｄ−２×ｔ）² ）×π×０．５） ここで上記値を代入すると、 Ｒ＝４×（５×２５）／（（２² −（２−２×０．５）² ）×π×０．５） ＝１０６．１（Ω） 上式において、定着ローラの両端に電流を流す場合、所
要電流値が１Ａとすると最低直流電圧ＶはＶ＝１０６．
１Ｖまでとれることが必要である。しかし通常の家庭用
交流電源は実効値１００Ｖであるから直接家庭用交流電
源を使用するためには問題がある。これに対して本発明
では電流経路はローラ部３の端面位置３ａとローラ部中
央位置の電気的接続部４との間に形成されるので、上記
Ｌを１／２とすることができ、全抵抗値も１／２とな
る。このため所要電力に対して低い電圧値をとれるの
で、定着ローラの立ち上げ時間を短縮したり、安定した
温度サーボをかけることが可能となる。

【０００８】次に以上の定着ローラの実施例の変形例を
図４に示して説明する。この変形例は回転軸体の中央位
置の一部をつば状に形成し、ローラ部３との電気的接続
部としたものである。このようにつば状の円板部１３を
回転軸体１に形成し、円板部１３の外周端部をローラ部
３に嵌入させることによりローラ部３と回転軸体１との
導通を確実に行うことができ、発熱体を全体にわたり均
一に発熱させることができる。

【０００９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば導電性材料からなる回転軸体の周囲に絶縁円筒
体を密着形成し、さらにその周囲に軸方向のほぼ中央位
置に上記回転軸体との電気的接続部を有するローラ部を
円筒形状に密着形成し、このローラ部の両側端面に上記
回転軸体と離れて電極を取付けたことにより低電圧駆動
が可能になるとともに、熱効率の良い均一な発熱面を構
成することができ、安価で簡単な構造で優れた定着性を
発揮できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱定着器の定着ローラの一実施例
を示した縦断面図。

【図２】図１に示した定着ローラの部分断面図。

【図３】図１に示した定着ローラを含む電源回路の一例
を示した構成図。

【図４】図１に示した定着ローラの変形例を示した縦断
面図。

【図５】従来の熱定着器の定着ローラの一例を示した縦
断面図。

【図６】従来の熱定着器の定着ローラの一例を示した縦
断面図。

【符号の説明】

１ 回転軸体 ２ 絶縁円筒体 ３ ローラ部 ４ 電気的接続部 ５ 表面層 ６ 電極 ７ 固定電極 ８ 摺接電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−22763（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭45−5438（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性材料からなる回転軸体と、この回転
   軸体の周囲に密着形成された絶縁円筒体と、この絶縁円
   筒体の周囲に円筒形状に密着形成されるとともに軸方向
   のほぼ中央位置に上記回転軸体との電気的接続部を有す
   る導電性弾性体からなるローラ部と、このローラ部の両
   側端面に上記回転軸体と非接触に取付けられた電極とを
   備えたことを特徴とする熱定着器。