JPH0546043A

JPH0546043A - 定着装置におけるヒートローラー

Info

Publication number: JPH0546043A
Application number: JP23398891A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Sakata; 嘉男坂田
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒートローラーの発熱部の使用可能領域を広げ
ることを目的とする。【構成】発熱部の両端に軸部を突設してなる定着装置に
おけるヒートローラーにおいて、発熱部と軸部を同一素
材で一体成形するとともに発熱部の使用領域の外側であ
る軸端部近傍外面に他の部分より低抵抗となした部分を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ等の電子写真方式の装置において、記録紙
上に転写したトナー像を定着させる為に設けられた定着
装置に用いるヒートローラーに関し、更に詳しくはヒー
トローラの発熱部において、均一な表面温度が得られる
領域を広げることができるヒートローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ
等の電子写真方式の装置においては、現像装置の感光ド
ラムから記録紙上に転写されたトナー像を、記録紙に熱
定着させる必要がある。定着装置は図７に示す如く、熱
源を有するヒートローラーＡと、表面に耐熱性樹脂を被
覆した押さえローラＢを対接して構成され、ヒートロー
ラーＡと押さえローラーＢ間にトナー像を転写した記録
紙Ｃを通過させることによってトナーの定着を行う。

【０００３】ヒートローラーとしては、赤外線ランプや
ハロゲンランプ等の熱源を熱伝導良好な金属製スリーブ
の軸心位置に内装した間接加熱タイプが最も一般的であ
るが、この間接加熱タイプのものでは高価な細管状ラン
プが必要となるうえに金属製スリーブとしても厚肉で且
つ表面を高精度に平滑加工したものが必要となることか
ら全体が極めて高価となる問題があり、又、間接加熱で
ある為に迅速な昇温ができない問題がある。このような
問題点を解決するものとして、最近では間接加熱タイプ
に代わって直接加熱タイプのものが普及し出している。

【０００４】直接加熱タイプの代表的なものとしては図
８に示す如く、導電性セラミックスより形成された円筒
状の発熱部ａの両端に軸部ｂが突設され、前記軸部ｂに
ベアリング等の軸受Ｐを外嵌して発熱体を回転自在に支
持するとともに、軸受Ｐを介して或いは発熱部端部表面
適所に接触させた摺動片（図示せず）を介して発熱部ａ
に給電を行って加熱するものがある。

【０００５】ところで、ヒートローラ表面の温度は全体
にわたって所定温度で、且つ均一であることが好まし
い。例えば軸方向に温度ムラがあるとトナーの定着状態
にもムラが生じ定着不良が発生する。しかしながらヒー
トローラ軸端部は端面が外気に接触しているうえに、軸
受部材への熱伝導もあることから温度降下がある。図９
はヒートローラ表面の軸方向における温度分布を示した
ものであるが、この図において発熱部ａ中央においてＬ
として示す範囲の温度カーブはフラットでほぼ一定値を
維持しているが、Ｌ₀として示す軸端部近傍範囲は温度
カーブが漸次的な降下傾向にあり、温度カーブにダレ部
が発生している。このダレ部は温度降下が著しいことか
ら定着領域として使用することはできず、ダレ部を除い
た部分、即ち温度カーブがフラットである部分のみが使
用対象領域Ｌ（以下、使用領域Ｌと記す）となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒートローラは発熱部長さに対するダレ部長さの割合が
比較的大きく、この為、所定の使用可能領域を確保する
為には使用可能領域の長さよりもかなり長い発熱部を有
するヒートローラを用いる必要があり、装置の小型化や
低価格化をはかるうえでの障害となっていた。本発明は
かかる現況に鑑みてなされたものであり、発熱部両端に
おける温度カーブの降下を熱補償することによって温度
カーブのダレ部の範囲を少なくし、発熱部における使用
可能領域を広げることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明は、発熱部の両端に軸部を突設してなる定着装置に
おけるヒートローラーにおいて、発熱部と軸部を同一素
材で一体成形するとともに発熱部の使用領域の外側であ
る軸端部近傍外面に他の部分より低抵抗となした部分を
設けたことを特徴としている。

【０００８】発熱部の電気抵抗は５〜100 Ωであること
が好ましく、又、低抵抗部の単位体積あたりの抵抗値は
他の部分の単位体積あたりの抵抗値の95％〜60％の範囲
に設定することが好ましい。

【０００９】低抵抗部の形成方法は多様であり、例えば
低抵抗部以外の本体部が導電性セラミックスより作製さ
れる場合は、低抵抗部も導電性セラミックスから作製し
たうえ本体部と同時に焼成したり、又、本体部よりも低
抵抗となした環状部材を両端軸部に外嵌して形成したり
することが可能である。又、低抵抗リングを軸部に外嵌
する場合は軸部表面に柔らかい導電性金属を蒸着、メッ
キ又はコーティング等の手段により被覆しておくことが
導電性を良好にする観点からは好ましい。

【００１０】

【作用】このような構成のヒートローラーに通電する
と、発熱部からは各部の抵抗値に応じた熱量が発生す
る。発熱部両端付近で発生する熱は外気に放熱されるも
のの、発熱部の使用領域の外側である軸端部近傍外面に
形成された低抵抗部には他の部分に比べて大きな電流が
流れるので、該部分には他の部分に比べて相対的に大き
な熱量が発生し、この結果、発熱部両端における温度カ
ーブのダレ部は熱補償されてダレ部の範囲は短くなり、
その結果、均一温度を示す範囲が拡がってヒートローラ
の使用可能領域が拡大する。

【００１１】又、発熱部の電気抵抗を５〜１００Ωとし
たときには熱定着に必要な発熱量が確保され、又、低抵
抗部の単位体積あたりの抵抗値を他の部分の単位体積あ
たりの抵抗値の９５％〜６０％の範囲に設定したときに
は熱補償が好ましい状態で行われる。そして、低抵抗部
及び本体部を共に導電性セラミックスから作製するとと
もに両者を焼成した場合は、低抵抗部と本体部との接合
は完全で両部材間に導通不良が発生することはないうえ
に、両者の熱膨張率はほぼ一致していることから、熱膨
張率の差による低抵抗部あるいは本体部の破壊もない。

【００１２】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は本発明が適用されるヒートローラーの
概要を示す説明図である。図中１は円筒状の発熱部であ
り、図中２は前記発熱部１の両端から突設した管状軸部
である。図例の発熱部１は中空であるが中実とすること
も可能である。発熱部１及び管状軸部２は導電性セラミ
ックスを用いて一体成形されている。発熱部１及び管状
軸部２の素材としては導電性セラミックス以外のもの、
例えば金属を用いることも可能であるが、その電気抵抗
の範囲は両軸端間において５Ω〜100 Ωに設定すること
が望まれる。これは５Ω以下であると発熱量が大きすぎ
て周辺部材の耐熱性に問題が生じるうえに導電性セラミ
ックス自体の熱劣化が懸念される為であり、又、100 Ω
以上であると発熱量が小さすぎてトナーの熱定着ができ
ない為である。そして、より好ましい値は10Ω〜50Ωで
ある。

【００１３】図中３として示すものは、発熱部１の使用
領域Ｌの外側である軸端部近傍外面に全周にわたって設
けられた、他の部分よりもその抵抗値を低くした低抵抗
部である。低抵抗部３はヒートローラにおける他の部分
（以下、本体部４と称す）と同様、導電性セラミックス
クスを用いて形成され、鉄粉等の導電性成分の配合量を
調整することにより本体部４より導電性を高めている。
低抵抗部３の形成は、焼成前の本体部４に焼成前の低抵
抗素材製の環状部材を組合せて一緒に焼成して作製する
ことが好ましい。このような作製方法を採用すれば、本
体部４と低抵抗部３は完全に一体化することができ、本
体部４と低抵抗部３との電気的接触状態は極めて良好な
ものとなり、低抵抗部３への電流通過を良好なものとす
ることができる。又、低抵抗部３を構成する素材はその
組成が本体部４を構成する素材とほぼ同等であることか
ら、熱膨張率もほぼ等しく、使用過程で熱膨張率の差に
よる割れが発生することもない。

【００１４】このようにして構成されるヒートローラは
図２に示す如く、軸受Ｐで回転自在に支持され、両端の
軸部内面に装着した導通端子Ｓにより給電を行って使用
される。軸受Ｐとしてはベアリングは勿論のこと無機質
摺動材を分散させた金属やポリイミド、ポリアミドイミ
ド等の耐熱性樹脂を用いることも可能である。いずれを
用いるかはヒートローラの温度や寿命等を考慮して適宜
選択される。

【００１５】図３は、前述した本発明のヒートローラに
通電したときの、ヒートローラ表面の温度分布と低抵抗
部３を設けていない従来のヒートローラの温度分布を比
較したものであり、実線が本発明のヒートローラの温度
カーブであり、二点鎖線が低抵抗部３を設けていない従
来のヒートローラの温度カーブである。図例の如く本発
明のヒートローラの温度カーブは発熱部両端のダレ部の
範囲が短くなって温度カーブのフラットな範囲が拡大
し、使用可能な領域がＬからＬ＋２Ｌ₁に拡大してい
る。これは、軸端部近傍外面に設けられた低抵抗部には
電気が通りやすいことから、該部分に他の部分に比べて
大きな電流が流れ、該部分において発生した発熱量の増
加分が温度カーブの降下曲線を押し上げて補償した結果
である。低抵抗部３における発熱の増加量が過剰である
と温度カーブを押し上げ過ぎて逆にフラットな範囲が狭
くなることから、低抵抗部３の抵抗値は適度な範囲に設
定する必要があり、例えば、低抵抗部の単位体積あたり
の抵抗値は他の部分の単位体積あたりの抵抗値の95％〜
60％の範囲に設定することが望まれる。ー。

【００１６】低抵抗部３の形成位置は、発熱部の使用領
域の外側である軸端部近傍外面であれば他の位置であっ
てもよく、例えば図４（イ),（ロ）に示す如く、発熱部
１の両端に突設した管状軸部２の外周部とすることも可
能であり、該部分に別途作製した低抵抗リング５を嵌め
込んでもよい。この場合、重要なのは低抵抗リング５と
本体部４との密着性であり、密着性が悪いと低抵抗リン
グ５への電流通過が予定どおり行われなくなる。したが
って、低抵抗リング５の内周面及び管状軸部２の外周面
には相互の密着性を高める為の加工を施すことが好まし
い。

【００１７】図５は、低抵抗リング５と本体部４との密
着性を高める目的で、低抵抗リング５を外嵌する軸部表
面に柔らかい導電性金属を蒸着、メッキ又はコーティン
グ等の手段により被覆して良導体層６を設けた場合であ
る。該良導体層６の厚みは極めて薄くその素材はアルミ
ニウムや銅等の柔らかい金属が用いられる。被覆層６を
設ける手段として蒸着、メッキ又はコーティング等を採
用したのはこれら手段によれば成形体表面の起伏形状を
埋めるようにして導電性金属を被覆できる為、成形体へ
の通電を良好に行うことができるからである。このよう
な柔らかい金属層は低抵抗リング５を外嵌したときに、
低抵抗リング５と軸部表面との間で押し潰されることに
より、両部材相互間に存在する間隙を埋めるので、低抵
抗リング５と本体部４との密着性は格段に向上する。

【００１８】図６は、軸端部近傍外面における熱補償の
為の上記構成に加えて、軸端中空部内面に導通端子との
接触を良好にするとともに、軸受等周辺部材への熱負荷
を小さくする為に軸端部の高温化を避けるべく、導通端
子Ｓが接触する軸端中空部内面に蒸着、メッキ又はコー
ティング等の手段により良導体層７を設けた場合であ
る。該良導体層７は、少なくとも低抵抗部３よりも軸方
向外側に設けられ、その素材しては前記した被覆層６と
同様、アルミニウムや銅等の柔らかい金属が用いられ
る。良導体層７の長さは図例のものでは軸部長さにほぼ
一致しているが、この長さは適宜設定される。良導体層
７の長さは最大でも軸部長さ程度確保できれば充分であ
るから、蒸着等による導電性金属の被覆作業も極めて容
易である。又、良導体層７は中空部内周面において全周
にわたって形成することも可能であるが、一部に設けて
もよい。中空部内周面に被覆された導電性金属には柔ら
かい素材が用いられていることから、導通端子と中空部
内面との接触は極めて良好である。そして、このような
ヒートローラーに対して導通端子を介して電圧を印加す
ると、導通端子との接触部から流入した電流の大部分は
軸端部内周面に被覆された良導体層７を通過する為、軸
部本体内を通過する電流は極めて小さく、軸部内面及び
外面における発熱量は著しく小さくすることができる。
従って、軸受への熱負荷は僅かとなり、耐熱性の低い軸
受でも使用することが可能となるので、従来使用するこ
とができなかった安価な軸受の使用も可能となる。

【００１９】このように、本発明の定着装置におけるヒ
ートローラーは、発熱部の使用領域の外側である軸端部
近傍外面に他の部分より低抵抗となした部分を設けるこ
とによって、軸端部近傍における温度分布の降下傾向を
熱補償して、温度分布のフラットな範囲を拡大したか
ら、ヒートローラの長さが同じであっても使用領域を広
げることが可能となり、小型で幅広い使用領域を持つヒ
ートローラを得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のヒートローラーは、発熱部と軸
部を同一素材で一体成形するとともに発熱部の使用領域
の外側である軸端部近傍外面に他の部分より低抵抗とな
した部分を設けた構成としたので、軸端部近傍における
温度分布の降下傾向を熱補償して温度分布がフラットな
範囲を拡大することが可能となり、ヒートローラの長さ
が同じであっても使用領域を広げることが可能となる。
したがって、小型で幅広い使用領域を有し、しかも安価
なヒートローラを得ることが可能となり、ひいてはヒー
トローラを組み込んだ複写機やファクシミリ及びレーザ
プリンタ等の小型化並びに低価格化に貢献することがで
きる。

【００２１】又、発熱部の電気抵抗を５〜100 Ωに設定
することによって、定着を行うのに充分な発熱量が確保
でき、又、低抵抗部の単位体積あたりの抵抗値が他の部
分の単位体積あたりの抵抗値の95％〜60％の範囲に設定
することによって、軸端部近傍における熱補償を適度に
行うことができる。

【００２２】又、低抵抗部並びに本体部を共に導電性セ
ラミックスより作製するとともに、低抵抗部と本体部を
同時に焼成したときには、低抵抗部と本体部は完全に一
体化できるので低抵抗部と本体部との接触部における密
着性は極めて良好となり、低抵抗部への電流流入が妨げ
られることはない。又、低抵抗部と本体部を共にほぼ同
組成の導電性セラミックスから作製することによって、
両部材の熱膨張率をほぼ同一にできるので、使用過程で
熱膨張率の差に起因した割れが発生することを防止でき
る

【００２３】更に、本体部よりも低抵抗となした低抵抗
リングを両端軸部に外嵌することで低抵抗部を形成する
際に、低抵抗リングを外嵌する軸部表面に柔らかい導電
性金属を蒸着、メッキ又はコーティング等の手段により
被覆した場合は、低抵抗リングと本体部との密着性は高
まり、低抵抗リングへの電流流入が良好に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートローラーの１実施例示す断面図

【図２】同実施例のヒートローラの使用状態を示す断面
説明図

【図３】同実施例のヒートローラ表面の温度分布を示す
説明図

【図４】（イ）は本発明のヒートローラの他の実施例を
示す要部斜視図、（ロ）は同実施例の要部断面図

【図５】本発明のヒートローラの他の実施例を示す要部
断面図であり、（イ）は組立前、（ロ）は組立後を示す

【図６】本発明のヒートローラの他の実施例を示す要部
断面図

【図７】定着装置の概要を示す説明図

【図８】従来のヒートローラーの１例を示す断面説明図

【図９】従来のヒートローラーにおけるヒートローラ表
面の軸方向における温度分布を示す説明図

【符号の説明】

ＡヒートローラーＢ押えローラーＣ記録紙Ｐ軸受Ｓ導通端子１発熱部２管状軸部３低抵抗部４本体部５低抵抗リング６良導体層７良導体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱部の両端に軸部を突設してなる定着装
置におけるヒートローラーにおいて、発熱部と軸部を同
一素材で一体成形するとともに発熱部の使用領域の外側
である軸端部近傍外面に他の部分より低抵抗となした部
分を設けてなる定着装置におけるヒートローラー。
【請求項２】発熱部の電気抵抗が５〜100 Ωである請求
項１記載の定着装置におけるヒートローラー。
【請求項３】低抵抗部の単位体積あたりの抵抗値が他の
部分の単位体積あたりの抵抗値の95％〜60％の範囲であ
る請求項１又は２記載の定着装置におけるヒートローラ
ー。
【請求項４】低抵抗部並びに該低抵抗部以外の本体部が
共に導電性セラミックスより作製され、低抵抗部と本体
部が同時に焼成されてなる請求項１，２又は３記載の定
着装置におけるヒートローラー。
【請求項５】本体部よりも低抵抗となした低抵抗リング
を両端軸部に外嵌することで低抵抗部を形成してなる請
求項１，２又は３記載の定着装置におけるヒートローラ
ー。
【請求項６】低抵抗リングを外嵌する軸部表面に柔らか
い導電性金属を蒸着、メッキ又はコーティング等の手段
により被覆してなる請求項５記載の定着装置におけるヒ
ートローラー。