JP3109328B2 - 加熱定着装置 - Google Patents
加熱定着装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真方式な
どで形成した未定着トナー像を持つ紙などの記録材を加
熱ローラーと加圧ローラーとの間を通過させてトナーを
加熱、溶融することにより記録材にトナ−を定着させる
加熱定着装置に関する。
どで形成した未定着トナー像を持つ紙などの記録材を加
熱ローラーと加圧ローラーとの間を通過させてトナーを
加熱、溶融することにより記録材にトナ−を定着させる
加熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の定着装置を説明する。加熱
ローラーの内部の空間にハロゲンランプなどの熱源をも
ち、その熱源から発せられる輻射熱によって間接的にロ
ーラー本体を加熱する装置がある（以下、従来例１と称
する）。これは、例えば、特開昭５９ー１１６７７５号
に開示されているように、アルミニウムなどの中空金属
パイプの外表面にフッ素樹脂などから成る離型性皮膜を
設け、該パイプの内部空間にハロゲンランプなどの放射
熱源を配した構造の加熱ローラーを用い、使用時には放
射熱源から発する輻射熱によって内部空気層を介してロ
ーラー本体を所定の温度まで昇温させるものである。
ローラーの内部の空間にハロゲンランプなどの熱源をも
ち、その熱源から発せられる輻射熱によって間接的にロ
ーラー本体を加熱する装置がある（以下、従来例１と称
する）。これは、例えば、特開昭５９ー１１６７７５号
に開示されているように、アルミニウムなどの中空金属
パイプの外表面にフッ素樹脂などから成る離型性皮膜を
設け、該パイプの内部空間にハロゲンランプなどの放射
熱源を配した構造の加熱ローラーを用い、使用時には放
射熱源から発する輻射熱によって内部空気層を介してロ
ーラー本体を所定の温度まで昇温させるものである。
【０００３】これに対して、抵抗体膜に電流を流して発
生するジュール熱によって加熱ローラーを直接加熱する
方式もある（以下、従来例２と称する）。これは、例え
ば、特開昭５９ー１５５８７２号に開示されているよう
に、金属製パイプの外表面にプラズマ溶射して形成され
たＴｉＯ2 系セラミックの抵抗体膜を有する構造の加熱
ローラーを用い、使用時にこの抵抗体膜に電流を流して
発生するジュール熱によって該加熱ローラーの本体を直
接加熱するものである。
生するジュール熱によって加熱ローラーを直接加熱する
方式もある（以下、従来例２と称する）。これは、例え
ば、特開昭５９ー１５５８７２号に開示されているよう
に、金属製パイプの外表面にプラズマ溶射して形成され
たＴｉＯ2 系セラミックの抵抗体膜を有する構造の加熱
ローラーを用い、使用時にこの抵抗体膜に電流を流して
発生するジュール熱によって該加熱ローラーの本体を直
接加熱するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな加熱装置においては、以下のような問題点がある。 〔従来例１における問題点〕 記録材を加熱ローラーと加圧ローラーの間を通過させ
加熱させる際に、加熱ローラーはトナー粒子と記録材に
熱を奪われる。従って、加熱ローラーの熱容量が小さい
時には、短時間に大量の定着動作を行うと加熱ローラー
の温度が降下して、良好な定着性能が得られない場合が
ある。これを防ぐためには、加熱ローラーの熱容量を大
きくする必要があり、しかもローラー本体はハロゲンラ
ンプなどの放射熱源によって内部空気層を介して間接的
に加熱されるためローラーを所定の温度まで昇温させる
時間（以下、予熱時間と呼ぶ）が長くなる。この予熱時
間を短縮させるためには、大電力の放射熱源を必要と
し、装置の省電力化の妨げになる。 加熱ローラーの内部の熱源に用いるハロゲンランプに
は、通電開始時に一時的に過大な電流（以下、突入電流
と呼ぶ）が流れる。そのため、電力を供給する回路の部
品にはこの突入電流に耐えうるものを使用するか、又
は、突入電流を抑えるための機構を別に設けることが必
要になる。いずれにしても、装置の小型化及び簡略化の
妨げになる。 加熱ローラーの内部の空間に熱源であるハロゲンラン
プを有する構造のため、ローラーの径を小さくするには
限界があり、装置の小型化の妨げになる。
うな加熱装置においては、以下のような問題点がある。 〔従来例１における問題点〕 記録材を加熱ローラーと加圧ローラーの間を通過させ
加熱させる際に、加熱ローラーはトナー粒子と記録材に
熱を奪われる。従って、加熱ローラーの熱容量が小さい
時には、短時間に大量の定着動作を行うと加熱ローラー
の温度が降下して、良好な定着性能が得られない場合が
ある。これを防ぐためには、加熱ローラーの熱容量を大
きくする必要があり、しかもローラー本体はハロゲンラ
ンプなどの放射熱源によって内部空気層を介して間接的
に加熱されるためローラーを所定の温度まで昇温させる
時間（以下、予熱時間と呼ぶ）が長くなる。この予熱時
間を短縮させるためには、大電力の放射熱源を必要と
し、装置の省電力化の妨げになる。 加熱ローラーの内部の熱源に用いるハロゲンランプに
は、通電開始時に一時的に過大な電流（以下、突入電流
と呼ぶ）が流れる。そのため、電力を供給する回路の部
品にはこの突入電流に耐えうるものを使用するか、又
は、突入電流を抑えるための機構を別に設けることが必
要になる。いずれにしても、装置の小型化及び簡略化の
妨げになる。 加熱ローラーの内部の空間に熱源であるハロゲンラン
プを有する構造のため、ローラーの径を小さくするには
限界があり、装置の小型化の妨げになる。
【０００５】〔従来例２における問題点〕 抵抗体膜として用いられるＴｉＯ2 系セラミックは、
温度が上昇するに従って電気抵抗値が減少するという負
の抵抗温度係数を有しているので、定められた電圧印加
の場合に流れる電流は大きくなる。その結果、抵抗体は
更に温度が上昇する性質をもつので加熱昇温時の温度制
御が極めて困難になり、加熱ローラーを予熱する際に、
所定の温度よりも過昇温してしまう現象（オーバーシュ
ート）が起こり易い。このような抵抗体の温度−相対電
気抵抗率の関係を図６のグラフＧ1 に示す。この内容は
Ｋｉｎｇｅｒｙ，Ｂｏｗｅｎ，Ｕｈｌｍａｎｎ著の「セ
ラミックス材料科学入門−応用編（１９８１）」文献中
の８３５ペ−ジから引用している。図７における横軸は
抵抗体の温度を示し、縦軸は温度２０℃での相対電気抵
抗率を１とした場合の相対値で示してある。グラフＧ1
はＴｉＯ2 系セラミック抵抗体、例えばＴｉ2 Ｏ3 の特
性を示す。グラフＧ1 が右下がりの傾向を示す故にＴｉ
2 Ｏ3 セラミックは負の抵抗温度係数を有することを示
す。前記のような過昇温を防ぐには、抵抗体膜と入力電
源との間に所定温度に達すると、抵抗体膜への通電を停
止させる制御回路を組み込むことが必要になる。これは
装置の小型化、コストダウンの妨げになる。 加熱ローラーを具備する方式では、ローラー長手方向
の両端部はローラーを支持するための軸受けに熱を奪わ
れるので、通常は端部付近の配熱を中央部付近よりもや
や大きくすることが行われる。従来例２でこれを行うた
めには、発熱層である抵抗体膜の膜厚を端部付近と中央
部付近では変える必要があるが、製作可能な膜厚の範囲
に限界がある上に、膜厚そのものを正確に制御すること
が容易でないために、希望する配熱分布を得られない場
合がある。 記録材の幅の大小に関係なく、加熱ロ−ラ−はその長
手方向の有効加熱長さの全域に渡って発熱することにな
る。 従って、記録材の幅が有効加熱長さより小さい場合に
は、記録材と加熱ロ−ラ−が接触しない部分（非通紙
域）は記録材と加熱ロ−ラ−が接触する部分（通紙域）
に比べて記録材に熱を奪われない分だけ異常に高温にな
り易い。図７にはその概略図が示してある。同図におい
てＱが非通紙域であり、Ｒが通紙域である。非通紙域Ｑ
が異常高温になるため、加熱ロ−ラ−の抵抗体膜や加圧
ロ−ラ−の弾性体層などの耐久寿命が著しく損なわれ
る。以上、従来の技術には種々の問題点を有している。
温度が上昇するに従って電気抵抗値が減少するという負
の抵抗温度係数を有しているので、定められた電圧印加
の場合に流れる電流は大きくなる。その結果、抵抗体は
更に温度が上昇する性質をもつので加熱昇温時の温度制
御が極めて困難になり、加熱ローラーを予熱する際に、
所定の温度よりも過昇温してしまう現象（オーバーシュ
ート）が起こり易い。このような抵抗体の温度−相対電
気抵抗率の関係を図６のグラフＧ1 に示す。この内容は
Ｋｉｎｇｅｒｙ，Ｂｏｗｅｎ，Ｕｈｌｍａｎｎ著の「セ
ラミックス材料科学入門−応用編（１９８１）」文献中
の８３５ペ−ジから引用している。図７における横軸は
抵抗体の温度を示し、縦軸は温度２０℃での相対電気抵
抗率を１とした場合の相対値で示してある。グラフＧ1
はＴｉＯ2 系セラミック抵抗体、例えばＴｉ2 Ｏ3 の特
性を示す。グラフＧ1 が右下がりの傾向を示す故にＴｉ
2 Ｏ3 セラミックは負の抵抗温度係数を有することを示
す。前記のような過昇温を防ぐには、抵抗体膜と入力電
源との間に所定温度に達すると、抵抗体膜への通電を停
止させる制御回路を組み込むことが必要になる。これは
装置の小型化、コストダウンの妨げになる。 加熱ローラーを具備する方式では、ローラー長手方向
の両端部はローラーを支持するための軸受けに熱を奪わ
れるので、通常は端部付近の配熱を中央部付近よりもや
や大きくすることが行われる。従来例２でこれを行うた
めには、発熱層である抵抗体膜の膜厚を端部付近と中央
部付近では変える必要があるが、製作可能な膜厚の範囲
に限界がある上に、膜厚そのものを正確に制御すること
が容易でないために、希望する配熱分布を得られない場
合がある。 記録材の幅の大小に関係なく、加熱ロ−ラ−はその長
手方向の有効加熱長さの全域に渡って発熱することにな
る。 従って、記録材の幅が有効加熱長さより小さい場合に
は、記録材と加熱ロ−ラ−が接触しない部分（非通紙
域）は記録材と加熱ロ−ラ−が接触する部分（通紙域）
に比べて記録材に熱を奪われない分だけ異常に高温にな
り易い。図７にはその概略図が示してある。同図におい
てＱが非通紙域であり、Ｒが通紙域である。非通紙域Ｑ
が異常高温になるため、加熱ロ−ラ−の抵抗体膜や加圧
ロ−ラ−の弾性体層などの耐久寿命が著しく損なわれ
る。以上、従来の技術には種々の問題点を有している。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は 、加熱ローラーを所定の温度まで加熱するための予熱
時間を短縮し、且つ省電力化を図る。 加熱開始時に過大な電流が流れることがなく、装置の
小型化と簡略化を図る 加熱ローラーの径を小さくすることにより装置の小型
化を図る。 予熱初期の加熱ローラーの過昇温（オーバーシュー
ト）を小さく抑える。 加熱ローラーの長手方向の配熱分布を容易にもたすこ
とが出来る。 記録材の幅が小さいときの加熱ロ−ラ−非通紙域の異
常な昇温を防ぐ。 以上のことを可能とする加熱定着装置を提供することに
ある。
るためになされたもので、その目的は 、加熱ローラーを所定の温度まで加熱するための予熱
時間を短縮し、且つ省電力化を図る。 加熱開始時に過大な電流が流れることがなく、装置の
小型化と簡略化を図る 加熱ローラーの径を小さくすることにより装置の小型
化を図る。 予熱初期の加熱ローラーの過昇温（オーバーシュー
ト）を小さく抑える。 加熱ローラーの長手方向の配熱分布を容易にもたすこ
とが出来る。 記録材の幅が小さいときの加熱ロ−ラ−非通紙域の異
常な昇温を防ぐ。 以上のことを可能とする加熱定着装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の加熱定着装置は、加熱ローラーと該加熱ロ
ーラーに圧接された加圧ローラーとの間に未定着トナー
像をもつ記録材を通過させるように構成した定着装置に
おいて、前記加熱ローラーは、ローラー部を形成してい
る円筒状基材の表面に抵抗温度係数が正である抵抗発熱
物質により略帯状に形成される抵抗パターンを設け、該
抵抗パターンは、加熱ローラーに通過することのできる
種々の記録材の幅に応じて記録材が接触する通紙域と接
触しない非通紙域との境界に合わせて分岐点が形成され
るように複数の部分抵抗パターンにより構成されてお
り、前記非通紙域に形成された部分抵抗パターンの少な
くとも一つが、バイパスパターンを構成し、該バイパス
パターンは、その電気抵抗値が、前記通紙域に形成され
た部分抵抗パターンの電気抵抗値よりも小さくなるよう
構成されており、前記円筒状基材の両端部の表面に、前
記加熱ローラーの有効最大サイズ幅の外側に、前記部分
抵抗パターンの各々に対応するよう導電層が形成され
て、該部分抵抗パターンの外端が接続されて、前記導電
層の各々に、前記部分抵抗パターンに電気を流すための
電極が取り付けられていることを特徴とする。
に、本発明の加熱定着装置は、加熱ローラーと該加熱ロ
ーラーに圧接された加圧ローラーとの間に未定着トナー
像をもつ記録材を通過させるように構成した定着装置に
おいて、前記加熱ローラーは、ローラー部を形成してい
る円筒状基材の表面に抵抗温度係数が正である抵抗発熱
物質により略帯状に形成される抵抗パターンを設け、該
抵抗パターンは、加熱ローラーに通過することのできる
種々の記録材の幅に応じて記録材が接触する通紙域と接
触しない非通紙域との境界に合わせて分岐点が形成され
るように複数の部分抵抗パターンにより構成されてお
り、前記非通紙域に形成された部分抵抗パターンの少な
くとも一つが、バイパスパターンを構成し、該バイパス
パターンは、その電気抵抗値が、前記通紙域に形成され
た部分抵抗パターンの電気抵抗値よりも小さくなるよう
構成されており、前記円筒状基材の両端部の表面に、前
記加熱ローラーの有効最大サイズ幅の外側に、前記部分
抵抗パターンの各々に対応するよう導電層が形成され
て、該部分抵抗パターンの外端が接続されて、前記導電
層の各々に、前記部分抵抗パターンに電気を流すための
電極が取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】加熱ローラーに配設された各電極間に電圧を印
加して、抵抗パターンに電流を流し、この時発生するジ
ュール熱によってローラー本体を所定の温度に昇温させ
る。抵抗パタ−ンの形状を変えることにより、ロ−ラ−
の長手方向の配熱分布は任意に可変制御出来る。更に、
抵抗パターンは抵抗温度係数が正である抵抗発熱物質に
より形成されるので、温度の上昇につれて抵抗率が大き
くなり、予熱初期の加熱ローラーの過昇温（オーバーシ
ュート）を小さく抑える。所定の温度に昇温された加熱
ローラーと、該加熱ローラーに圧接された加圧ローラー
を互いの母線方向が一致するように回転させ、未定着ト
ナー像をもつ記録材を前記二つのローラー間を通過させ
る。この時記録材はトナーの付着した面が加熱ローラー
側になるように通過させることにより、トナーを加熱、
溶融させて記録材に定着せしめる。この際に、記録材の
通過方向と交差する方向の長さ（通紙幅）が定着装置に
供することのできる最大の通紙幅（最大サイズ幅）であ
る場合には、加熱ローラーの有効通紙幅全域が加熱され
るように抵抗パターンに電流を流し、通紙幅が最大サイ
ズ幅よりも小さい場合には、加熱ローラーの通紙幅に対
応する部分の抵抗パターンを主に加熱（部分加熱）する
ように電流を流す。
加して、抵抗パターンに電流を流し、この時発生するジ
ュール熱によってローラー本体を所定の温度に昇温させ
る。抵抗パタ−ンの形状を変えることにより、ロ−ラ−
の長手方向の配熱分布は任意に可変制御出来る。更に、
抵抗パターンは抵抗温度係数が正である抵抗発熱物質に
より形成されるので、温度の上昇につれて抵抗率が大き
くなり、予熱初期の加熱ローラーの過昇温（オーバーシ
ュート）を小さく抑える。所定の温度に昇温された加熱
ローラーと、該加熱ローラーに圧接された加圧ローラー
を互いの母線方向が一致するように回転させ、未定着ト
ナー像をもつ記録材を前記二つのローラー間を通過させ
る。この時記録材はトナーの付着した面が加熱ローラー
側になるように通過させることにより、トナーを加熱、
溶融させて記録材に定着せしめる。この際に、記録材の
通過方向と交差する方向の長さ（通紙幅）が定着装置に
供することのできる最大の通紙幅（最大サイズ幅）であ
る場合には、加熱ローラーの有効通紙幅全域が加熱され
るように抵抗パターンに電流を流し、通紙幅が最大サイ
ズ幅よりも小さい場合には、加熱ローラーの通紙幅に対
応する部分の抵抗パターンを主に加熱（部分加熱）する
ように電流を流す。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明に係わる加熱定着装置の概略正面図、
図２は同装置の側面図を示す。同図において１は加熱ロ
ーラー、２は加圧ローラー、３は抵抗発熱物質からなる
略帯状の抵抗パターン、４ａ、４ｂ、４ｃは導電体から
なるリング状の電極、５ａ、５ｂ、５ｃは給電ブラシ、
６、６ａは軸受け、７は駆動ギアで、加熱ローラー１の
片側は軸受け６を介して駆動ギア７に接続され、加熱ロ
ーラー１の反対側は軸受け６ａを介して側板（図示せ
ず）に回転自在に保持されている。リング状の電極４
ａ、４ｂ、４ｃは抵抗パターン３とそれぞれ１ケ所ずつ
電気導通をもつように設けられた電極であり、給電ブラ
シ５ａ、５ｂ、５ｃは電極４ａ、４ｂ、４ｃの外表面と
接触している。給電ブラシ５ａ、５ｂ、５ｃは外部電源
（図示せず）と電気的に接続されており、この給電ブラ
シ５ａ、５ｂ、５ｃを介して電極４ａと電極４ｂあるい
は電極４ｃの間に所定の電圧を印加することにより、抵
抗パターン３に電流を流して加熱ローラー１を加熱する
構成になっている。所定の温度まで加熱された加熱ロー
ラー１は駆動ギア７によって回転し、該加熱ローラー１
と連動して圧接回転する加圧ローラー２との間を記録材
９を通過させることにより、未定着トナー粒子１０を加
熱、溶融させて記録材に定着せしめる。
る。図１は本発明に係わる加熱定着装置の概略正面図、
図２は同装置の側面図を示す。同図において１は加熱ロ
ーラー、２は加圧ローラー、３は抵抗発熱物質からなる
略帯状の抵抗パターン、４ａ、４ｂ、４ｃは導電体から
なるリング状の電極、５ａ、５ｂ、５ｃは給電ブラシ、
６、６ａは軸受け、７は駆動ギアで、加熱ローラー１の
片側は軸受け６を介して駆動ギア７に接続され、加熱ロ
ーラー１の反対側は軸受け６ａを介して側板（図示せ
ず）に回転自在に保持されている。リング状の電極４
ａ、４ｂ、４ｃは抵抗パターン３とそれぞれ１ケ所ずつ
電気導通をもつように設けられた電極であり、給電ブラ
シ５ａ、５ｂ、５ｃは電極４ａ、４ｂ、４ｃの外表面と
接触している。給電ブラシ５ａ、５ｂ、５ｃは外部電源
（図示せず）と電気的に接続されており、この給電ブラ
シ５ａ、５ｂ、５ｃを介して電極４ａと電極４ｂあるい
は電極４ｃの間に所定の電圧を印加することにより、抵
抗パターン３に電流を流して加熱ローラー１を加熱する
構成になっている。所定の温度まで加熱された加熱ロー
ラー１は駆動ギア７によって回転し、該加熱ローラー１
と連動して圧接回転する加圧ローラー２との間を記録材
９を通過させることにより、未定着トナー粒子１０を加
熱、溶融させて記録材に定着せしめる。
【００１０】加熱ローラー１の構成については図３、図
４、図５で詳細に説明する。図３は加熱ローラーの一部
を切り欠いた正面図、図４は図３のＡーＡ断面図、図５
は加熱ローラーに設けられた抵抗パターン３の形状の展
開図である。図中において１１は円筒状基材、１２ａ、
１２ｂ、１２ｃは導電層、１３は保護層、１４は離型
層、Ｐは分岐点、Ｑは非通紙域、Ｒは通紙域である。加
熱ローラー１の円筒状基材１１は内径１５ｍｍ、肉厚
１．５ｍｍのアルミナパイプであり、その外表面上にＡ
ｇーＰｄ合金を主成分とした抵抗パターン３を設ける。
電極４ａ、４ｂ、４ｃは内径約１８ｍｍ、肉厚２ｍｍ、
幅７ｍｍのＣｕ系の導電性のリングであり、抵抗パター
ン３と電気的に導通を保つように設けられた導電層１２
ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ固定して取り付けられて
いる。更に、抵抗パターン３の保護と電気的絶縁性を確
保するために、抵抗パターン３を設けたあと導電層１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ以外のパイプ外表面にガラスを主成
分とした保護層１３を設け、更にその上に記録材９が通
過する部分にはフッ素樹脂などの離型層１４を設ける。
図５に示すように、前記分岐点Ｐはサイズ幅の小さい記
録材９の通紙域Ｒと非通紙域Ｑとの境界線に合致する抵
抗パターン３の一部に設けてある。そして、抵抗パター
ン３は部分抵抗パターン３ａ、３ｂ及び３ｃから構成さ
れており、分岐点Ｐでそれぞれの部分抵抗パターンの一
端が電気的に接続されている。尚、部分抵抗パターン３
ｃは部分抵抗パターン３ｂのバイパスとして非通紙域Ｑ
に対応する位置に設けられ、その電気抵抗値は、部分抵
抗パターン３ａ、３ｂのいずれの電気抵抗値よりも十分
小さくなるように形成される。（以下、部分抵抗パター
ン３ｃをバイパスパタ−ン３ｃと称する）部分抵抗パタ
ーン３ａの他端は導電層１２ａと、部分抵抗パターン３
ｂの他端は導電層１２ｂと、また、バイパスパターン３
ｃの他端は導電層１２ｃとそれぞれ電気的に接続されて
いる。尚、図５に示すように、加熱ローラー１の両端部
付近に配設する抵抗パターン３のパターン密度は中央部
に比べて大きくする事により、定着動作時に加熱ローラ
ー１の両端部付近の温度が降下することを防止する。定
着動作時には、記録材９の通紙幅が本定着装置に供する
ことのできる有効最大サイズ幅である場合には、電極４
ａ、４ｂ間に電圧を印加して、部分抵抗パターン３ａ、
３ｂに電流を流して発生するジュール熱によって加熱ロ
ーラー１を所定の温度まで昇温させて定着させる。記録
材９の通紙幅が有効最大サイズ幅より小さい場合には、
電極４ａ、４ｃ間に電圧を印加して、部分抵抗パターン
３ａ及びバイパスパタ−ン３ｃに電流を流すが、部分抵
抗パターン３ａよりバイパスパターン３ｃの方が電気抵
抗値が十分小さいためにバイパスパターン３ｃでの発熱
率は部分抵抗パターン３ａでの発熱率より十分小さくな
り、非通紙域Ｑでの加熱ローラー１の異常な昇温は抑え
ることができる。尚、記録材９の通紙幅が小さい場合に
電極４ａと電極４ｂ及び４ｃの間に電圧を印加すること
により、部分抵抗パターン３ａに流れる電流をバイパス
パターン３ｃと部分抵抗パターン３ｂに分流させても良
い。この場合でもバイパスパターン３ｃと部分抵抗パタ
ーン３ｂを合わせた発熱率は部分抵抗パターン３ａの発
熱率より小さいので前記のような加熱ローラー１の異常
昇温は抑えられる。以上述べたような利点に加えて、円
筒状基材１１を直接加熱する方式のため、熱源をローラ
ー内にもつ間接加熱方式に比べ少ない電力でしかも短時
間に昇温させることが出来る。また、間接加熱方式にみ
られる予熱初期に内部熱源に過大な電流（突入電流）が
流れることもなく、ローラー内部に熱源を配設しないの
で加熱ローラー１の小径化も可能になる。さらに、抵抗
パターン３を構成するＡｇーＰｄ合金は、温度が高くな
るに従い電流が流れにくくなるという正の抵抗温度係数
を有するので、予熱初期にみられる加熱ローラー１の過
昇温（オーバーシュート）を小さくできる。このような
抵抗パタ−ンの温度−相対電気抵抗率の関係を図６のグ
ラフＧ2 に示す。図６における横軸は抵抗体の温度を示
し、縦軸は温度２０℃での相対電気抵抗率を１とした場
合の相対値で示してある。グラフＧ２はＡｇーＰｄ合金
の特性を示す。この内容は発明者の実測によるものであ
り、グラフＧ2 が右上がりの傾向を示す故にＡｇ−Ｐｄ
合金は正の抵抗温度係数を有することを示している。
４、図５で詳細に説明する。図３は加熱ローラーの一部
を切り欠いた正面図、図４は図３のＡーＡ断面図、図５
は加熱ローラーに設けられた抵抗パターン３の形状の展
開図である。図中において１１は円筒状基材、１２ａ、
１２ｂ、１２ｃは導電層、１３は保護層、１４は離型
層、Ｐは分岐点、Ｑは非通紙域、Ｒは通紙域である。加
熱ローラー１の円筒状基材１１は内径１５ｍｍ、肉厚
１．５ｍｍのアルミナパイプであり、その外表面上にＡ
ｇーＰｄ合金を主成分とした抵抗パターン３を設ける。
電極４ａ、４ｂ、４ｃは内径約１８ｍｍ、肉厚２ｍｍ、
幅７ｍｍのＣｕ系の導電性のリングであり、抵抗パター
ン３と電気的に導通を保つように設けられた導電層１２
ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ固定して取り付けられて
いる。更に、抵抗パターン３の保護と電気的絶縁性を確
保するために、抵抗パターン３を設けたあと導電層１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ以外のパイプ外表面にガラスを主成
分とした保護層１３を設け、更にその上に記録材９が通
過する部分にはフッ素樹脂などの離型層１４を設ける。
図５に示すように、前記分岐点Ｐはサイズ幅の小さい記
録材９の通紙域Ｒと非通紙域Ｑとの境界線に合致する抵
抗パターン３の一部に設けてある。そして、抵抗パター
ン３は部分抵抗パターン３ａ、３ｂ及び３ｃから構成さ
れており、分岐点Ｐでそれぞれの部分抵抗パターンの一
端が電気的に接続されている。尚、部分抵抗パターン３
ｃは部分抵抗パターン３ｂのバイパスとして非通紙域Ｑ
に対応する位置に設けられ、その電気抵抗値は、部分抵
抗パターン３ａ、３ｂのいずれの電気抵抗値よりも十分
小さくなるように形成される。（以下、部分抵抗パター
ン３ｃをバイパスパタ−ン３ｃと称する）部分抵抗パタ
ーン３ａの他端は導電層１２ａと、部分抵抗パターン３
ｂの他端は導電層１２ｂと、また、バイパスパターン３
ｃの他端は導電層１２ｃとそれぞれ電気的に接続されて
いる。尚、図５に示すように、加熱ローラー１の両端部
付近に配設する抵抗パターン３のパターン密度は中央部
に比べて大きくする事により、定着動作時に加熱ローラ
ー１の両端部付近の温度が降下することを防止する。定
着動作時には、記録材９の通紙幅が本定着装置に供する
ことのできる有効最大サイズ幅である場合には、電極４
ａ、４ｂ間に電圧を印加して、部分抵抗パターン３ａ、
３ｂに電流を流して発生するジュール熱によって加熱ロ
ーラー１を所定の温度まで昇温させて定着させる。記録
材９の通紙幅が有効最大サイズ幅より小さい場合には、
電極４ａ、４ｃ間に電圧を印加して、部分抵抗パターン
３ａ及びバイパスパタ−ン３ｃに電流を流すが、部分抵
抗パターン３ａよりバイパスパターン３ｃの方が電気抵
抗値が十分小さいためにバイパスパターン３ｃでの発熱
率は部分抵抗パターン３ａでの発熱率より十分小さくな
り、非通紙域Ｑでの加熱ローラー１の異常な昇温は抑え
ることができる。尚、記録材９の通紙幅が小さい場合に
電極４ａと電極４ｂ及び４ｃの間に電圧を印加すること
により、部分抵抗パターン３ａに流れる電流をバイパス
パターン３ｃと部分抵抗パターン３ｂに分流させても良
い。この場合でもバイパスパターン３ｃと部分抵抗パタ
ーン３ｂを合わせた発熱率は部分抵抗パターン３ａの発
熱率より小さいので前記のような加熱ローラー１の異常
昇温は抑えられる。以上述べたような利点に加えて、円
筒状基材１１を直接加熱する方式のため、熱源をローラ
ー内にもつ間接加熱方式に比べ少ない電力でしかも短時
間に昇温させることが出来る。また、間接加熱方式にみ
られる予熱初期に内部熱源に過大な電流（突入電流）が
流れることもなく、ローラー内部に熱源を配設しないの
で加熱ローラー１の小径化も可能になる。さらに、抵抗
パターン３を構成するＡｇーＰｄ合金は、温度が高くな
るに従い電流が流れにくくなるという正の抵抗温度係数
を有するので、予熱初期にみられる加熱ローラー１の過
昇温（オーバーシュート）を小さくできる。このような
抵抗パタ−ンの温度−相対電気抵抗率の関係を図６のグ
ラフＧ2 に示す。図６における横軸は抵抗体の温度を示
し、縦軸は温度２０℃での相対電気抵抗率を１とした場
合の相対値で示してある。グラフＧ２はＡｇーＰｄ合金
の特性を示す。この内容は発明者の実測によるものであ
り、グラフＧ2 が右上がりの傾向を示す故にＡｇ−Ｐｄ
合金は正の抵抗温度係数を有することを示している。
【００１１】抵抗パターン３のパターン形状は図５に示
すような形状に限定されるものでなく、目的とする加熱
ローラー１の発熱分布に応じて任意に変えても良い。例
えば、抵抗パターン３は複数本の帯状パターンであって
も良いし、パターンの幅も部分的に大きくしたり、小さ
くしたりしても良い。抵抗パターン３の分岐点は、定着
に供する記録材９の幅の種類に応じて増やしても良い。
例えば、事務用紙サイズとして一般的なＡ５、Ａ４、Ａ
３、Ｂ５、Ｂ４、Ｂ3 のように種類を増やせる。この場
合は、増やした分岐点Ｐの数に応じて導電層、電極及び
給電ブラシを増やせば良い。また、加熱ローラー１の円
筒状基材１１の形状は中空である限定はなく、中実であ
っても良い。円筒状基材１１の材質はアルミナに限定す
る必要はないが、導電性のものを用いる場合は抵抗パタ
ーン３と円筒状基材１１の間に絶縁層を設ける必要があ
る。抵抗パターン３のパターン形状を変えることによっ
てローラー長手方向の配熱の分布も容易に可変制御がで
きる。
すような形状に限定されるものでなく、目的とする加熱
ローラー１の発熱分布に応じて任意に変えても良い。例
えば、抵抗パターン３は複数本の帯状パターンであって
も良いし、パターンの幅も部分的に大きくしたり、小さ
くしたりしても良い。抵抗パターン３の分岐点は、定着
に供する記録材９の幅の種類に応じて増やしても良い。
例えば、事務用紙サイズとして一般的なＡ５、Ａ４、Ａ
３、Ｂ５、Ｂ４、Ｂ3 のように種類を増やせる。この場
合は、増やした分岐点Ｐの数に応じて導電層、電極及び
給電ブラシを増やせば良い。また、加熱ローラー１の円
筒状基材１１の形状は中空である限定はなく、中実であ
っても良い。円筒状基材１１の材質はアルミナに限定す
る必要はないが、導電性のものを用いる場合は抵抗パタ
ーン３と円筒状基材１１の間に絶縁層を設ける必要があ
る。抵抗パターン３のパターン形状を変えることによっ
てローラー長手方向の配熱の分布も容易に可変制御がで
きる。
【００１２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の効
果を整理すると下記のようになる。 抵抗発熱物質である抵抗パターンで発生するジュール
熱により加熱ローラーの円筒状基材を直接加熱するの
で、加熱ローラーを所定の温度まで昇温させる予熱時間
が短くなり、省電力化も可能である。 ハロゲンランプのような熱源を使わないので、加熱の
ための初期通電時に過大な電流（突入電流）が流れない
ので、装置の小型化及び簡略化が可能である。 ローラーの内部に熱源を配設しない構造のため、ロー
ラーの小径化が可能になり、その結果、加熱定着装置の
小型化が可能である。 抵抗パターンの材質に抵抗温度係数が正である例えば
ＡｇーＰｄ合金を用いることにより、加熱ローラーの予
熱初期の過昇温（オーバーシュート）を小さく抑えるこ
とが容易となる。 抵抗パターンのパターン形状を任意に変えることによ
り、加熱ローラーの配熱分布を簡単にしかも大きく変え
ることが可能である。 抵抗パターンに記録材の通紙幅に対応した分岐点を設
け、バイパスパタ−ンで非通紙域の加熱を回避させるこ
とにより、通紙幅が小さい記録材を定着に供しても、加
熱ローラーの非通紙域が異常な高温になることがなく、
使用部材の耐久寿命が向上する。
果を整理すると下記のようになる。 抵抗発熱物質である抵抗パターンで発生するジュール
熱により加熱ローラーの円筒状基材を直接加熱するの
で、加熱ローラーを所定の温度まで昇温させる予熱時間
が短くなり、省電力化も可能である。 ハロゲンランプのような熱源を使わないので、加熱の
ための初期通電時に過大な電流（突入電流）が流れない
ので、装置の小型化及び簡略化が可能である。 ローラーの内部に熱源を配設しない構造のため、ロー
ラーの小径化が可能になり、その結果、加熱定着装置の
小型化が可能である。 抵抗パターンの材質に抵抗温度係数が正である例えば
ＡｇーＰｄ合金を用いることにより、加熱ローラーの予
熱初期の過昇温（オーバーシュート）を小さく抑えるこ
とが容易となる。 抵抗パターンのパターン形状を任意に変えることによ
り、加熱ローラーの配熱分布を簡単にしかも大きく変え
ることが可能である。 抵抗パターンに記録材の通紙幅に対応した分岐点を設
け、バイパスパタ−ンで非通紙域の加熱を回避させるこ
とにより、通紙幅が小さい記録材を定着に供しても、加
熱ローラーの非通紙域が異常な高温になることがなく、
使用部材の耐久寿命が向上する。
【図１】この発明にかかる加熱定着装置の概略正面図を
示す。
示す。
【図２】この発明にかかる加熱定着装置の側面図を示
す。
す。
【図３】この発明にかかる加熱ローラー１の一部を切り
欠いた正面図を示す。
欠いた正面図を示す。
【図４】図３のＡーＡ断面図を示す。
【図５】この発明にかかる抵抗パターン３の形状展開図
を示す。
を示す。
【図６】抵抗発熱体（Ｔi2Ｏ3 セラミック及びＡg-−Ｐ
ｄ合金）の温度と相対電気抵抗率の関係を示す。
ｄ合金）の温度と相対電気抵抗率の関係を示す。
【図７】従来例１及び従来例２における加熱ローラー１
の異常昇温の見取り図を示す。
の異常昇温の見取り図を示す。
１ 加熱ローラー ２ 加圧ローラー ３ 抵抗パターン ３ａ、３ｂ 部分抵抗パターン ３ｃ 部分抵抗パターン（バイパス
パタ−ン） Ｐ 分岐点 ４ａ、４ｂ、４ｃ 電極 ５ａ、５ｂ、５ｃ 給電ブラシ ６、６ａ 軸受け ７ 駆動ギア ８ 加圧ローラーの芯金 ９ 記録材 １０ 未定着トナー １１ 円筒状基材 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 導電層 １３ 保護層 １４ 離型層 Ｑ 非通紙域 Ｒ 通紙域
パタ−ン） Ｐ 分岐点 ４ａ、４ｂ、４ｃ 電極 ５ａ、５ｂ、５ｃ 給電ブラシ ６、６ａ 軸受け ７ 駆動ギア ８ 加圧ローラーの芯金 ９ 記録材 １０ 未定着トナー １１ 円筒状基材 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 導電層 １３ 保護層 １４ 離型層 Ｑ 非通紙域 Ｒ 通紙域
Claims (1)
- 【請求項１】 加熱ローラーと該加熱ローラーに圧接さ
れた加圧ローラーとの間に未定着トナー像をもつ記録材
を通過させるように構成した定着装置において、 前記加熱ローラーは、ローラー部を形成している円筒状
基材の表面に抵抗温度係数が正である抵抗発熱物質によ
り略帯状に形成される抵抗パターンを設け、 該抵抗パターンは、加熱ローラーに通過することのでき
る種々の記録材の幅に応じて記録材が接触する通紙域と
接触しない非通紙域との境界に合わせて分岐点が形成さ
れるように複数の部分抵抗パターンにより構成されてお
り、 前記非通紙域に形成された部分抵抗パターンの少なくと
も一つが、バイパスパターンを構成し、 該バイパスパターンは、その電気抵抗値が、前記通紙域
に形成された部分抵抗パターンの電気抵抗値よりも小さ
くなるよう構成されており、 前記円筒状基材の両端部の表面に、前記加熱ローラーの
有効最大サイズ幅の外側に、前記部分抵抗パターンの各
々に対応するよう導電層が形成されて、該部分抵抗パタ
ーンの外端が接続されて、 前記導電層の各々に、前記部分抵抗パターンに電気を流
すための電極が取り付けられている ことを特徴とする加
熱定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05139192A JP3109328B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 加熱定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05139192A JP3109328B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 加熱定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06332332A JPH06332332A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3109328B2 true JP3109328B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=15239702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05139192A Expired - Fee Related JP3109328B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 加熱定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109328B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7097845B2 (en) | 1997-04-23 | 2006-08-29 | Jacob Sten Petersen | Combinations of antigen and mucosal binding component for inducing specific immunological tolerance |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9081350B2 (en) | 2012-03-16 | 2015-07-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image decolorizing device with movable contact parts, and related method |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP05139192A patent/JP3109328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7097845B2 (en) | 1997-04-23 | 2006-08-29 | Jacob Sten Petersen | Combinations of antigen and mucosal binding component for inducing specific immunological tolerance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06332332A (ja) | 1994-12-02 |
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