JPH01205189A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター
等の画像形成装置において、トナー像を形成した紙その
他の担持体を３回転自在に対向圧接した加熱ロール対間
を挟着状態で通過可能に形成した加熱定着装置に関する
ものであり、特に小径の加熱ロールを有し、かつ担持体
にカールを発生させないように形成した加熱定着装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、酸化亜鉛感光紙、を通紙、プラスチックシート等
の記録体若しくは担持体上に形成したトナー像を定着す
るための装置として、相互に対向圧接状態に保持した加
熱ロールと加圧ロールとの間に、前記担持体を挟着状態
で通過させ２加熱および加圧を行なう加熱定着装置が使
用されている。

このような従来の加熱定着装置においては、構成部材で
ある加熱ロールの内部に、ハロゲンランプ若しくはニク
ロム線等の熱源を設けており、この熱源からの輻射熱に
よって加熱ロールの表面が所定の温度となるように加熱
している。しかしながら上記構成の加熱ロールにおいて
は、熱源としての発熱体を内蔵させるために、外形寸法
が比較的大になるのみならず、熱効率が低いために使用
前の予熱時間が長いという欠点がある。

上記の欠点を解消するために、近年においては加熱ロー
ルを抵抗発熱体層若しくは発熱層によって直接加熱する
直接加熱式の加熱定着装置が提案されている（例えば特
開昭５５−１６４８６０号。

同５７−１６１７６８号、同６１−１３４７７６号公報
等参照）。なお上記装置においては加熱ロールと対向さ
せて、耐熱弾性体層を外表面に被着させた加圧ロールを
圧接させることにより１両ロール間に所定の接触幅若し
くはニップ幅を確保するようにしており、一般には外径
を３０〜５０ｖｗに形成するのが通常である。

〔発明が解決しようとする課題〕

最近の画像形成装置には小形化、高性能化の要請が一段
と強くなり、従って加熱定着装置についても全く同様で
あり、加熱ロールおよび加圧ロールの小径化が要求され
ている。この点に関しては加熱ロールを直接加熱式とす
ることにより、熱源の寸法によるロール外径寸法に対す
る制約がないため１例えば１０〜２０１の直径の加熱ロ
ールを製作することができ、前記の要請に充分に応え得
る。しかしながら、上記のような小直径の加熱ロールお
よび／または加圧ロールを使用すると、ロール対を通過
後の担持体が屈曲するという問題点があり、加熱ロール
に巻付く現象が発生する。上記のような担持体の屈曲若
しくは巻き付きを防止する手段として、加熱ロールに近
接させて分離爪を設けるか１分離爪を使用せずに巻付き
を防止する提案がされている。例えば特開昭５４−１７
０３４号公叩記載のものは、ロール対の回転中心を結ぶ
線と、担持体のロール対への進入方向とのなす角度を鈍
角になるように配置する提案であるが。

前記の巻付き現象を完全に解消するに至っていない。一
方加熱ロールおよび／または加圧ロールを小径化したの
みでは、装置自体の小型化は達成できるが、ロール対の
接触幅若しくは二・ノブ幅が小さくなるため定着性が低
下するという問題点がある。この場合において二ツブ幅
確保のために、ロール対の接触圧力を大にすると、定着
性は若干向上するものの、担持体に発生する屈曲および
／または巻付き現象を助長することとなり、ｌ旦持体定
着後の加湿修正処理を必要とするのみならず、加熱定着
装置の駆動に必要な動力の増大を招来するという問題点
がある。

本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、担
持体に非所望な変形を付与しないのみならず５定着性が
高く、かつ小型化、省エネルギー化が可能な加熱定着装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のために２本発明においては２回転自在に
対向圧接した加熱ロール対間にトナー像を有する担持体
を挟着状態で通過可能に形成した加熱定着装置において
、前記加熱ロールを金属材料からなる中実円柱状体の外
表面に少なくとも結合層、絶縁層および発熱層をこの順
に積層して形成し、何れか一方の加熱ロールの外表面に
耐熱弾性体層を形成し、少なくともトナー像と接する側
の加熱ロールの外表面に離型性層を設けると共に。

加熱ロール対間に２°ｍ１１以上のニップ幅が出現する
ように構成し、トナー像担持体の両面から加熱するよう
に形成する。という技術的手段を採用した。

〔作用〕

上記の構成により、担持体を表裏両面から加熱すること
ができ、担持体に発生する非所望な変形を防止する作用
が期待できるのである。すなわち従来構造の加熱ロール
と加圧ロールとを対向圧接したものにおいては、定着後
の担持体は加熱によって内部に含有する水分を渾発させ
るのであるが。

この場合加熱ロールに接触する表面の方が加圧口−ルに
接触する裏面より水分の蒸発量が多く、従って加熱ロー
ルの周面に沿う方向に巻付くように屈曲する。これに対
して本発明においては、担持体の表裏両面からの水３）
蒸発量が均等であるから。

前記のような作用が期待できるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す要部縦断面図であり１機
枠１に加熱ロール２．３を各々軸受４゜５を介して回転
自在に対向圧接させて加熱ロール対を形成する。６は駆
動用歯車であり、加熱ロール２の端部に固着し、動力源
（図示せず）と係合させる。加熱ロール２．３は１例え
ば５ＵＳ４３０により中実円柱状に形成し、後述のよう
に表面に発熱層その他を積層する。７．８は通電用の電
極リングであり、加熱ロール２，３の両端部若しくはそ
の近傍に設ける。加熱ロール２，３間の圧力は、ロール
のたわみを少なくするために１．０ｋｇ／Ｃｍ以下とす
るのがよいが、２問以上の二７プ幅を確保するためには
、　　０．２ｋｇ／ｃｍ以上が必要である。

第２図は加熱ロール２の電極リング７近傍における要部
拡大縦断面図であり、同一部分は第１図と同一の参照符
号で示す。第２図において加熱ロール２を形成する芯金
２ｍｍは５例えば前記のようなＳＵＳ　４３０により中
実円柱状に形成する。

次にこの芯金２ｍｍの外表面に結合層２２．絶縁層２３
、発熱Ｎ２４および離型性層２５をこの順に積層する。

まず結合層２２は２例えばＮ　ｉ−Ａ　ｌ−Ｍｏ合金微
粒子を塗布若しくは溶射によって厚さを２０〜１００μ
ｍに形成する。絶縁層２３を形成する材料としては、　
Ａｌ□Ｏｓ、Ａｌ□Ｏ３・ＭｇＯ。

Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ□、ＺｒＯ２またはこれらの混合物か
らなる絶縁性セラミックスを使用することができ１例え
ばプラズマ溶射により、厚さ５０〜５００μｍ、好まし
くは１００〜３００μｍに形成する。次に発熱Ｎ２４を
形成するには５例えばＡ１□０１．またはＡ１．Ｏ，・
ＭｇＯのような絶縁性セラミックスの微粒子と、Ｎｉ−
Ｃｒのような導電性材料の微粒子との混合物を使用する
ことができる。前記の絶縁層と同様にプラズマ溶射手段
を使用することができ、厚さを５０〜２５０μｍ、好ま
しくは６０〜８０μｍとするのがよい。なお前記の電極
リング７は銅若しくは真鍮のような電気抵抗値の低い材
料によって形成し、前記発熱層２４の両端部に固着する
。次に離型性層２５は。

例えば四フッ化エチレン、パーフルオロアルコキシ樹脂
のような表面エネルギーの小なる材料によって形成し１
発熱Ｎ２４の外表面に厚さ１０〜５０μｍに積層する。

また安全性を向上させるために１発熱層２４と離型性層
２５との間に第２の絶縁層を形成してもよい。

第３図は加熱ロール３の電極リング８近傍における要部
拡大縦断面図であり、同一部分は第１図と同一の参照符
号で示す。第３図において加熱ロール３を形成する芯金
３１は、前記の加熱ロール２における芯金２ｍｍと同様
の材料によって中実円柱状に形成するが１両端部を中間
部より小径に形成する。次にこの芯金３１の外表面に結
合層３２゜絶縁層３３１発熱Ｆｆ３４および絶縁層３５
をこの順に積層する。この場合において、これらの層を
形成する材料は、前記の加熱ロール２におけるものと同
様の材料を使用することができ、積層手段および積層厚
さもまた同様である。なお電極リング８は芯金３１の縮
径部３１ａに設け５加熱ロール２，３を対向圧接した場
合に、ＴＬ極リすグ７゜８が相互に干渉しないように形
成する。また発熱層３４の外方には絶縁層３５を設けて
２発熱層３４の露出による不測の事故発生を防止するよ
うに形成する。次に絶縁層３５の外方には耐熱弾性体層
３６を一体的に設けるのであるが、構成材料としては、
シリコーンゴム、フッ素ゴムおよびフッ素ゴムとフン素
樹脂との混合物等を使用することができ、厚さは１〜２
ｍｍとするのがよい。またこの耐熱弾性体層３６は、前
記の低圧力で２ｍｍ以上のニップ幅を得るために、Ｈｓ
１５〜３０の範囲にあるゴム硬度を有するものがよい。

以上の構成により、加熱ロール２．３を各々外径１３ｍ
ｍに形成し、圧力０．５　ｋｇ／ｃｍ、定着温度１８０
℃、定着速度１６０ｍｍ／秒の条件で定着を行なった。

加熱ロール３の耐熱弾性体層３６はゴム硬度Ｈｓ２５の
シリコーンゴムで形成した。第４図に示すように加熱ロ
ール２．３を対向圧接した場合に、加熱ロール３の外表
面が若干変形して接触幅若しくはニップ幅（Ｂ）５ｍｍ
を形成した。

トナー像９を有する普通紙１０を連続して５０枚通過さ
せて、普通紙１０に発生する屈曲若しくはカールの状態
を観察したところ全く問題がなく。

小径の加熱ロールに特有の、ロール周面に沿う方向の巻
付き現象も認められなかった。なお定着性は何れも８０
％以上を確保し得ることが認められた。

本実施例においてはトナー像の担持体として普通紙を使
用した場合の定着について記述したが。

本発明はこれに限定されることなく、従来の加熱定着装
置におけると同様に他の担持体を当然に使用可能である
。また加熱ロールの芯金を構成する材料としては、他の
金属材料を当然に使用可能であるが、比較的縦弾性係数
が大であると共に、熱膨張率がセラミックスと近似する
材料であることが好ましい。次に加熱ロールの構成を上
下各々異なった構成とした例を示したが５両者を同一の
構成としてもよく、要するに加熱ロール対間に２ｍｍ以
上のニップ幅を確保できればよい。すなわちニップ幅が
２ｍｍ未満であると定着性が不充分となるためである。

なお本発明の加熱定着装置は特に小型化の要請に応える
ものであるが、加熱ロールの外径が１１ｍｍ未満となる
と所要のニップ幅が確保できないのみならず、圧接若し
くは担持体通過時に発生するたわみ量が大となるため好
ましくない。

このため加熱ロールの外径が２０ｍｍ以下、好ましくは
１１〜１５ｍｍの場合において有効である。

〔発明の効果〕

本発明は９以上記述のような構成および作用であるから
、下記の効果を期待することができる。

（１）担持体を表裏両面から加熱するため、定着速度が
大であると共に、水分の藤発量が表裏両面において均等
となるため、担持体に屈曲等の変形を発生することがな
い。

（２）加熱ロールの直径を小さくすることができるため
、装置全体を小型化かつコンパクト化し得ると共に、省
エネルギー化が可能である。

（３）担持体が加熱ロール側に巻付く現象かき無となる
ため２通常の装置において必要とされる分離爪の設置が
全く不要となり、装置の構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部縦断面図。 第２図および第３図は第１図に示す各加熱ロールの電橋
リング近傍における要部拡大縦断面図、第４図は第１図
におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 ２．３：加熱ロール、２２．３２：結合層。 ２３．３３：絶縁層、２４．３４：発熱層。 ２５：離型性層、３６：耐熱弾性体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転自在に対向圧接した加熱ロール対間にトナー像を
   有する担持体を挟着状態で通過可能に形成した加熱定着
   装置において、前記加熱ロールを金属材料からなる中実
   円柱状体の外表面に少なくとも結合層、絶縁層および発
   熱層をこの順に積層して形成し、何れか一方の加熱ロー
   ルの外表面に耐熱弾性体層を形成し、少なくともトナー
   像と接する側の加熱ロールの外表面に離型性層を設ける
   と共に、加熱ロール対間に２ｍｍ以上のニップ幅が出現
   するように構成し、トナー像担持体の両面から加熱する
   ように形成したことを特徴とする加熱定着装置。