JPH05289568A - 定着装置 - Google Patents
定着装置Info
- Publication number
- JPH05289568A JPH05289568A JP9046692A JP9046692A JPH05289568A JP H05289568 A JPH05289568 A JP H05289568A JP 9046692 A JP9046692 A JP 9046692A JP 9046692 A JP9046692 A JP 9046692A JP H05289568 A JPH05289568 A JP H05289568A
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- Japan
- Prior art keywords
- heating roller
- conductive
- heat generating
- generating body
- heating element
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子写真方式による画像記録に用いられる定
着装置のウォームアップ時間を短縮するとともに、特別
の温度制御装置を必要とせず加熱ローラの表面温度を所
定の温度に制御する。 【構成】 本発明による定着装置は、導電性支持体の上
に形成された発熱体層をもつ円筒状の発熱体と、上記円
筒状発熱体と嵌合する孔をもつ導電性の加熱ローラと、
上記円筒状発熱体と上記加熱ローラの孔との嵌合部の空
隙に充填した導電性充填材とより構成され、上記導電性
支持体と上記加熱ローラとの間に電圧を印加して上記発
熱体層を発熱させ、上記発熱体層による発生熱を上記導
電性充填材を通じて上記加熱ローラに伝達させ、かつ上
記発熱体層を正の抵抗温度係数をもつセラミック材料を
溶射により形成したので、定着装置のウォームアップ時
間を短縮することができる上に、特別の温度制御装置を
必要とせず加熱ローラの表面温度を所定の温度に制御す
ることができる。
着装置のウォームアップ時間を短縮するとともに、特別
の温度制御装置を必要とせず加熱ローラの表面温度を所
定の温度に制御する。 【構成】 本発明による定着装置は、導電性支持体の上
に形成された発熱体層をもつ円筒状の発熱体と、上記円
筒状発熱体と嵌合する孔をもつ導電性の加熱ローラと、
上記円筒状発熱体と上記加熱ローラの孔との嵌合部の空
隙に充填した導電性充填材とより構成され、上記導電性
支持体と上記加熱ローラとの間に電圧を印加して上記発
熱体層を発熱させ、上記発熱体層による発生熱を上記導
電性充填材を通じて上記加熱ローラに伝達させ、かつ上
記発熱体層を正の抵抗温度係数をもつセラミック材料を
溶射により形成したので、定着装置のウォームアップ時
間を短縮することができる上に、特別の温度制御装置を
必要とせず加熱ローラの表面温度を所定の温度に制御す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電印刷、電子写真など
におけるトナーの定着装置に関する。
におけるトナーの定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子写真法による画像記録においては、
用紙の上に粉体のトナーで画像が形成されるので、画像
記録の最終工程で上記トナーを熱で溶着して用紙に定着
する定着装置が必要である。図３に代表的な従来の定着
装置の断面図を示す。３１は用紙で、その上にトナー３
２で画像が形成されている。３３は軸受３４で回転可能
に支持された加熱ローラで、内部の空洞部３３ａを貫通
してヒータ３５を有している。ヒータ３５には、ガラス
管３５ｂの内部に抵抗発熱体３５ａが組み込まれてい
て、電気端子３５ｃ，３５ｄを経由して電源３６につな
がっている。３７は加圧ローラで、シリコンゴム等の耐
熱弾性体３７ａが軸３７ｂ上に巻き付けられ、軸受３８
で回転可能に支持されていて、上記したトナー像３２を
担持した用紙３１を挟んで加熱ローラ３３に押し付けて
いる。上記した従来の定着装置においては、ヒータ３５
の熱は輻射によって加熱ローラ３３に伝えられ、トナー
像３２は上記加熱ローラ３３の熱により溶融して用紙３
１上に定着される。
用紙の上に粉体のトナーで画像が形成されるので、画像
記録の最終工程で上記トナーを熱で溶着して用紙に定着
する定着装置が必要である。図３に代表的な従来の定着
装置の断面図を示す。３１は用紙で、その上にトナー３
２で画像が形成されている。３３は軸受３４で回転可能
に支持された加熱ローラで、内部の空洞部３３ａを貫通
してヒータ３５を有している。ヒータ３５には、ガラス
管３５ｂの内部に抵抗発熱体３５ａが組み込まれてい
て、電気端子３５ｃ，３５ｄを経由して電源３６につな
がっている。３７は加圧ローラで、シリコンゴム等の耐
熱弾性体３７ａが軸３７ｂ上に巻き付けられ、軸受３８
で回転可能に支持されていて、上記したトナー像３２を
担持した用紙３１を挟んで加熱ローラ３３に押し付けて
いる。上記した従来の定着装置においては、ヒータ３５
の熱は輻射によって加熱ローラ３３に伝えられ、トナー
像３２は上記加熱ローラ３３の熱により溶融して用紙３
１上に定着される。
【０００３】また加熱ローラ３３の表面に接して温度検
出素子３９が設けられていて、検出した温度データは温
度制御装置４０に入力され、電源３６をＯＮ、ＯＦＦし
て加熱ローラの表面温度を所定温度に制御している。
出素子３９が設けられていて、検出した温度データは温
度制御装置４０に入力され、電源３６をＯＮ、ＯＦＦし
て加熱ローラの表面温度を所定温度に制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記に説明した従来の
定着装置では、加熱ローラにヒータからの熱を伝える手
段として熱輻射を利用しているため伝熱効率が悪く、定
着装置の電源をＯＮしてから加熱ローラの表面が所定温
度になるまでの時間（以下、ウォームアップ時間とい
う）が長い（１分程度必要）、電力ロスが大きい、など
の問題がある。また温度を一定に制御するために、サー
ミスタ等の温度制御素子による温度制御回路を設ける必
要がある。最近では、加熱ローラ本体そのものをセラミ
ック赤外線ヒータなどで形成するといった技術が報告さ
れているが（例えば特開平１−２３１０７８号公報）こ
の場合、加熱ローラ表面のクラウン加工など精密加工が
難しく、寸法制御が困難、加工コストが高いなどの問題
がある。また、加工を容易にするためにガラスなどの結
着材中にＰＴＣセラミックを分散させるという技術も報
告されているが（例えば特公昭６４−４１７６号公報）
この場合結着材を用いているため、ＰＴＣ特性の低下な
どによりトナーの定着性が悪化していた。
定着装置では、加熱ローラにヒータからの熱を伝える手
段として熱輻射を利用しているため伝熱効率が悪く、定
着装置の電源をＯＮしてから加熱ローラの表面が所定温
度になるまでの時間（以下、ウォームアップ時間とい
う）が長い（１分程度必要）、電力ロスが大きい、など
の問題がある。また温度を一定に制御するために、サー
ミスタ等の温度制御素子による温度制御回路を設ける必
要がある。最近では、加熱ローラ本体そのものをセラミ
ック赤外線ヒータなどで形成するといった技術が報告さ
れているが（例えば特開平１−２３１０７８号公報）こ
の場合、加熱ローラ表面のクラウン加工など精密加工が
難しく、寸法制御が困難、加工コストが高いなどの問題
がある。また、加工を容易にするためにガラスなどの結
着材中にＰＴＣセラミックを分散させるという技術も報
告されているが（例えば特公昭６４−４１７６号公報）
この場合結着材を用いているため、ＰＴＣ特性の低下な
どによりトナーの定着性が悪化していた。
【０００５】本発明はこれらの問題点を解決しようとす
るもので、特別の温度制御回路を必要とせず加熱ローラ
表面を均一に加熱し、しかもウォームアップ時間を短縮
することができる定着装置を提供することを目的とす
る。
るもので、特別の温度制御回路を必要とせず加熱ローラ
表面を均一に加熱し、しかもウォームアップ時間を短縮
することができる定着装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による定着装置は
上記目的を達成するために、導電性支持体の上に形成さ
れた発熱体層をもつ円筒状の発熱体と、上記円筒状発熱
体と嵌合する孔をもつ導電性の加熱ローラと、上記円筒
状発熱体と上記加熱ローラの孔との嵌合部の空隙に充填
した導電性充填材とより構成され、上記導電性支持体と
上記加熱ローラとの間に電圧を印加して上記発熱体層を
発熱させ、上記発熱体層による発生熱を上記導電性充填
材を通じて上記加熱ローラに伝達させ、かつ上記発熱体
層を正の抵抗温度係数をもつセラミック材料を溶射によ
り形成したものである。
上記目的を達成するために、導電性支持体の上に形成さ
れた発熱体層をもつ円筒状の発熱体と、上記円筒状発熱
体と嵌合する孔をもつ導電性の加熱ローラと、上記円筒
状発熱体と上記加熱ローラの孔との嵌合部の空隙に充填
した導電性充填材とより構成され、上記導電性支持体と
上記加熱ローラとの間に電圧を印加して上記発熱体層を
発熱させ、上記発熱体層による発生熱を上記導電性充填
材を通じて上記加熱ローラに伝達させ、かつ上記発熱体
層を正の抵抗温度係数をもつセラミック材料を溶射によ
り形成したものである。
【０００７】
【作用】本発明は上記した構成により、発熱体層をもつ
円筒状の発熱体と加熱ローラの孔とを嵌合させているの
で、加熱ローラの中心に発熱体を設けることが容易であ
り、しかも上記嵌合部の空隙に充填した導電性充填材に
より上記発熱体の発生熱を伝導により効果的に加熱ロー
ラに伝えることができる。また上記発熱体層に正の抵抗
温度係数をもつセラミック材料を溶射により形成してい
るので、上記発熱体を安価に製作することが可能とな
り、しかも特別の温度制御装置を必要とせずに加熱ロー
ラの表面温度を所定の温度に制御することができる。
円筒状の発熱体と加熱ローラの孔とを嵌合させているの
で、加熱ローラの中心に発熱体を設けることが容易であ
り、しかも上記嵌合部の空隙に充填した導電性充填材に
より上記発熱体の発生熱を伝導により効果的に加熱ロー
ラに伝えることができる。また上記発熱体層に正の抵抗
温度係数をもつセラミック材料を溶射により形成してい
るので、上記発熱体を安価に製作することが可能とな
り、しかも特別の温度制御装置を必要とせずに加熱ロー
ラの表面温度を所定の温度に制御することができる。
【０００８】
【実施例】図１に本発明の装置のトナー加熱定着部につ
いて概略断面図を示す。図１において、１はトナー加熱
ローラでアルミニウム等の導電体で形成されている。加
熱ローラ１の表面は良好なトナー定着を行うため、面粗
度２μｍ以下、クラウン加工等の精密加工が行われてお
り、更にオフセット防止のため、ＰＦＡ（四弗化エチレ
ン樹脂）などの離型材２がコーティングされている。３
は溶射によって導電性の管状支持体４の上に形成された
正の抵抗温度特性を有するセラミック材料から成る発熱
体層である。抵抗温度特性が正であると、温度の上昇と
ともに電気抵抗値が大きくなるので発熱量は低下する。
したがって特に温度制御装置を設けなくても発熱体の温
度を所定温度に制御することができる。このような正の
抵抗温度特性をＰＴＣ機能ともいう。このセラミックは
Ｂａ1-XＰｂXＴｉＯ3（尚、Ｘ＝０．０１〜０．３）で
構成されており、電圧印加時にローラ本体１の表面温度
が１８０℃±５℃になるようにＰＴＣ特性を調節してあ
る。５はヒータ３とローラ本体１の空隙に充填された熱
伝導性の良好な導電性グリースである。６ａ，６ｂは導
電性グリース５を封止しておくためのＯリングである。
ただし、Ｏリング６ａ，６ｂはこれに限定されるもので
はなく、不織布などの導電性グリース５を封止しておけ
るものであれば何でも良い。７は電極リード棒でアルミ
ニウム等の導電体で形成されており、導電性の管状支持
体４の内周面とリード線、導電性グリースなどによって
電気的に接合されている。８は、めっき法等により加熱
定着ローラ１上に形成されたＮｉ等の電極リングで導電
性のローラ本体１ならびにグリース５を介してＰＴＣセ
ラミックヒータ３の支持体４と電気的に接合されてい
る。ＰＴＣセラミックヒータ３への電圧印加は、この電
極リード棒７と電極リング８の間で行われるが、その
際、電源回路１１との接合には金属ブラシ９などが用い
られる。ただし、電極の材料、取り方などは上記方法に
何等限定されるものではない。
いて概略断面図を示す。図１において、１はトナー加熱
ローラでアルミニウム等の導電体で形成されている。加
熱ローラ１の表面は良好なトナー定着を行うため、面粗
度２μｍ以下、クラウン加工等の精密加工が行われてお
り、更にオフセット防止のため、ＰＦＡ（四弗化エチレ
ン樹脂）などの離型材２がコーティングされている。３
は溶射によって導電性の管状支持体４の上に形成された
正の抵抗温度特性を有するセラミック材料から成る発熱
体層である。抵抗温度特性が正であると、温度の上昇と
ともに電気抵抗値が大きくなるので発熱量は低下する。
したがって特に温度制御装置を設けなくても発熱体の温
度を所定温度に制御することができる。このような正の
抵抗温度特性をＰＴＣ機能ともいう。このセラミックは
Ｂａ1-XＰｂXＴｉＯ3（尚、Ｘ＝０．０１〜０．３）で
構成されており、電圧印加時にローラ本体１の表面温度
が１８０℃±５℃になるようにＰＴＣ特性を調節してあ
る。５はヒータ３とローラ本体１の空隙に充填された熱
伝導性の良好な導電性グリースである。６ａ，６ｂは導
電性グリース５を封止しておくためのＯリングである。
ただし、Ｏリング６ａ，６ｂはこれに限定されるもので
はなく、不織布などの導電性グリース５を封止しておけ
るものであれば何でも良い。７は電極リード棒でアルミ
ニウム等の導電体で形成されており、導電性の管状支持
体４の内周面とリード線、導電性グリースなどによって
電気的に接合されている。８は、めっき法等により加熱
定着ローラ１上に形成されたＮｉ等の電極リングで導電
性のローラ本体１ならびにグリース５を介してＰＴＣセ
ラミックヒータ３の支持体４と電気的に接合されてい
る。ＰＴＣセラミックヒータ３への電圧印加は、この電
極リード棒７と電極リング８の間で行われるが、その
際、電源回路１１との接合には金属ブラシ９などが用い
られる。ただし、電極の材料、取り方などは上記方法に
何等限定されるものではない。
【０００９】上記トナー加熱定着部を備え、温度制御用
回路を取り外した本発明の定着装置を用い、ウォームア
ップ時間ならびに加熱ローラ表面の温度分布について試
験を行った。試験法として、図２に示すように加熱ロー
ラ１上のＡ〜Ｅの５箇所に熱電対１０ａ〜１０ｅの測温
部を取り付けＰＴＣセラミックヒータ用電源１１をＯＮ
してからの各部における温度の経時変化をレコーダーに
より記録した。また、比較例として導電性グリース５を
使用せず他の部分はすべて実施例で使用した定着装置と
同じ構成の装置を用いて同様の試験を行った。これら実
施例及び比較例の結果を表１に示した。
回路を取り外した本発明の定着装置を用い、ウォームア
ップ時間ならびに加熱ローラ表面の温度分布について試
験を行った。試験法として、図２に示すように加熱ロー
ラ１上のＡ〜Ｅの５箇所に熱電対１０ａ〜１０ｅの測温
部を取り付けＰＴＣセラミックヒータ用電源１１をＯＮ
してからの各部における温度の経時変化をレコーダーに
より記録した。また、比較例として導電性グリース５を
使用せず他の部分はすべて実施例で使用した定着装置と
同じ構成の装置を用いて同様の試験を行った。これら実
施例及び比較例の結果を表１に示した。
【００１０】
【表１】 表１から判るように、本発明の良熱伝導性の導電性グリ
ースを使用した定着装置はグリースを用いない比較例の
定着装置に比べ、ウォームアップ時間が大幅に短縮され
ており、しかも、加熱ローラ表面の温度を全体的にむら
無く均一に所定温度で維持している。
ースを使用した定着装置はグリースを用いない比較例の
定着装置に比べ、ウォームアップ時間が大幅に短縮され
ており、しかも、加熱ローラ表面の温度を全体的にむら
無く均一に所定温度で維持している。
【００１１】次に、本実施例の定着装置を松下電器産業
（株）製レーザービームプリンターＫＸ−Ｐ４４５０を
温度制御用回路を取り外す等一部改造して装着し、連続
印字試験を行った。試験は低温／低湿（１０℃／２０％
ＲＨ）、常温／常湿（２０℃／６０％ＲＨ）、高温／高
湿（３２．５℃／８０％ＲＨ）のそれぞれの環境下で１
０万枚まで行ったが、いずれの場合もホットオフセッ
ト，コールドオフセット、定着むらなどの現象は見られ
ず良好な定着性を示した。本発明のように、溶射法によ
りＰＴＣセラミックヒータを構成すれば、ＰＴＣセラミ
ックを成形、焼成、加工して円筒状の形状にするのと比
較すると工数、コスト等の点で十分に有利であり、また
結着材などを混ぜ込む必要もないのでヒータのＰＴＣ特
性ムラによるトナー定着性の悪化も生じる心配がない。
（株）製レーザービームプリンターＫＸ−Ｐ４４５０を
温度制御用回路を取り外す等一部改造して装着し、連続
印字試験を行った。試験は低温／低湿（１０℃／２０％
ＲＨ）、常温／常湿（２０℃／６０％ＲＨ）、高温／高
湿（３２．５℃／８０％ＲＨ）のそれぞれの環境下で１
０万枚まで行ったが、いずれの場合もホットオフセッ
ト，コールドオフセット、定着むらなどの現象は見られ
ず良好な定着性を示した。本発明のように、溶射法によ
りＰＴＣセラミックヒータを構成すれば、ＰＴＣセラミ
ックを成形、焼成、加工して円筒状の形状にするのと比
較すると工数、コスト等の点で十分に有利であり、また
結着材などを混ぜ込む必要もないのでヒータのＰＴＣ特
性ムラによるトナー定着性の悪化も生じる心配がない。
【００１２】本実施例によると表１からも明らかなよう
にウォームアップ時間を大幅に短縮できる。また、温度
制御用の回路を使用せずにトナー加熱定着ローラ本体表
面を均一に所望の温度で維持することが可能で、しかも
温度の経時変化がほとんどなく、連続印字試験において
も良好な定着性が得られる。また、ＰＴＣセラミックヒ
ータの寸法精度にかなり自由度があるので加工コストが
低減できる。上記説明では、ヒータ３とローラ本体１の
空隙に導電性グリースを圧入した例について述べたが、
導電性グリースの代りに熱伝導性の良好な導電性接着剤
を用いても良い。
にウォームアップ時間を大幅に短縮できる。また、温度
制御用の回路を使用せずにトナー加熱定着ローラ本体表
面を均一に所望の温度で維持することが可能で、しかも
温度の経時変化がほとんどなく、連続印字試験において
も良好な定着性が得られる。また、ＰＴＣセラミックヒ
ータの寸法精度にかなり自由度があるので加工コストが
低減できる。上記説明では、ヒータ３とローラ本体１の
空隙に導電性グリースを圧入した例について述べたが、
導電性グリースの代りに熱伝導性の良好な導電性接着剤
を用いても良い。
【００１３】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば発熱体層を正の抵抗温度係数をもつセラミッ
ク材料を溶射により形成し、上記発熱体層と加熱ローラ
の孔とを嵌合する際に生ずる空隙部を熱伝導性の良い導
電材料で充填したので、特別の制御装置を必要とせずに
上記加熱ローラの表面温度を所定の温度に制御すること
が可能となりしかも上記空隙部を充填した導電材料によ
る熱伝導により熱伝達効率が改善され定着装置のウォー
ムアップ時間を短縮することができる。
明によれば発熱体層を正の抵抗温度係数をもつセラミッ
ク材料を溶射により形成し、上記発熱体層と加熱ローラ
の孔とを嵌合する際に生ずる空隙部を熱伝導性の良い導
電材料で充填したので、特別の制御装置を必要とせずに
上記加熱ローラの表面温度を所定の温度に制御すること
が可能となりしかも上記空隙部を充填した導電材料によ
る熱伝導により熱伝達効率が改善され定着装置のウォー
ムアップ時間を短縮することができる。
【図１】本発明の一実施例の定着装置の断面図
【図２】本発明の定着装置による温度上昇実験の説明図
【図３】従来の定着装置の断面図
１ 加熱ローラ ３ 発熱体層 ４ 導電性支持体 ５ 導電性充填材
Claims (5)
- 【請求項１】導電性支持体の上に形成された発熱体層を
もつ円筒状の発熱体と、上記円筒状発熱体と嵌合する孔
をもつ導電性の加熱ローラと、上記円筒状発熱体と上記
加熱ローラの孔との嵌合部の空隙に充填した導電性充填
材とより構成され、上記導電性支持体と上記加熱ローラ
との間に電圧を印加して上記発熱体層を発熱させ、上記
発熱体層による発生熱を上記導電材を通じて上記加熱ロ
ーラに伝達させるようにした定着装置。 - 【請求項２】発熱体層が正の抵抗温度特性をもつ材料で
構成された請求項１記載の定着装置。 - 【請求項３】正の抵抗温度特性をもつセラミックを導電
性支持体の上に溶射により形成した請求項１記載の定着
装置。 - 【請求項４】発熱体層と加熱ローラの孔との嵌合部の空
隙を熱伝導性の良い導電グリースで充填した請求項１記
載の定着装置。 - 【請求項５】発熱体層と加熱ローラの孔との嵌合部の空
隙を熱伝導性の良い導電接着剤で充填した請求項１記載
の定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046692A JPH05289568A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046692A JPH05289568A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 定着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289568A true JPH05289568A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13999384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9046692A Pending JPH05289568A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05289568A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8331824B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-12-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heating member having resistive heating layer and fusing device using the same |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP9046692A patent/JPH05289568A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8331824B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-12-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heating member having resistive heating layer and fusing device using the same |
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