JPH06202513A

JPH06202513A - 定着装置

Info

Publication number: JPH06202513A
Application number: JP36209492A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Okamoto; 俊紀岡本; Naoki Nishiura; 直樹西浦
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、例えば、電子写真方式による複写
機、プリンター、ファックス等に好適な加熱する定着装
置に関する。【構成】本発明の定着装置は、加熱部（Ａ）として、
導電性フィラーを分散せしめた有機高分子材料からなる
導電性シームレスベルトヒータを用いるものであり、該
有機高分子材料としてポリアミド系樹脂を例示できる。
このような構成にすることによって、熱容量が少なく、
ウォームアップ時間が短縮される軽量でコンパクトな定
着装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真方式に
よる複写機、プリンター、ファックス等の加熱定着装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、例えば複写機等の加熱部を備え
た定着装置は、図２に示す如く、加熱部（Ａ）として、
ヒータ７を内蔵するヒートロール８及び加圧部（Ｂ）と
して、加圧ロール３を有し、両ロール間にトナー１が転
写された用紙２を挟んで加熱及び加圧することによって
トナー１を用紙２に定着せしめるヒートロール方式の定
着装置が一般的である。更に、別の定着装置としては、
図３に示す如く、有機高分子材料から成る絶縁性シーム
レスベルト１１の内周面に、前記シームレスベルト１１
を駆動せしめる駆動ロール１０と前記シームレスベルト
１１の張力を調節するテンシヨンロール６を備えてお
り、更に、加熱部（Ａ）として、前記シームレスベルト
１１内周面に接するセラミックヒータ９及び加圧部
（Ｂ）として、前記シームレスベルト１１を介して前記
セラミックヒータ９に接する（図３は用紙２を介して接
している）加圧ロール３とを有し、前記加圧ロール３と
前記シームレスベルト１１との間にトナー１が転写され
た用紙２を挟んで加熱及び加圧することによってトナー
１を用紙２に定着せしめるサーフ方式と称する定着装置
も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
のようなヒートロール方式（図２）の定着装置では、ヒ
ートロール８が金属製のため重く、軽量化、コンパクト
化が図りにくい傾向があり、また熱容量が大きく、所定
温度まで加熱するのが遅く、スイッチ入力から定着可能
な温度まで昇温する時間（ウォームアップ時間）が長
く、定着のスピードアップが困難であった。そのため
に、ヒータ７を常時通電しておくことが必要であるので
消費電力が多くなるという問題もあった。一方、サーフ
方式（図３）の定着装置は、ベルトの駆動等の機構が複
雑であり、組み立て製造が困難であるという問題があっ
た。

【０００４】

【問題点を解決しようとする手段】本発明者らは、上記
の問題点を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、熱容量
が小さく、昇温時間（ウォームアップ時間）の短縮が可
能であり、しかも使用電力が低減できる有機高分子材料
から成るシームレスベルトヒータを開発することに成功
し、ここに本発明のシームレスベルトヒータを用いて加
熱する定着装置を提供するに至った。

【０００５】本発明の特徴とするところは、例えば電子
写真等を定着せしめる際に用いる加熱定着装置として、
有機高分子材料から成るシームレスベルトヒータを用い
る点にあり、更に好ましくは、前記シームレスベルトヒ
ータが導電性フィラーを分散せしめた導電性ポリイミド
系フィルムである点に有る。

【０００６】本発明に係る有機高分子材料としては、特
に制限はなく、例えばポリカーボネート、ポリサルフォ
ン、ポリイミド系樹脂、弗素系樹脂等を例示でき、例え
ば１７０℃以上の温度で溶融、変形しない耐熱性を有す
るものであれば、上記以外の樹脂でもよいが、具体的に
はポリイミド系樹脂が望ましい。

【０００７】ポリイミド系樹脂としては、分子中にイミ
ド結合を有するものであれば熱可塑性タイプ、熱硬化性
タイプのいずれでもよく、耐熱性が優れ、導電性フィラ
ーを分散せしめても機械的強度が低下しないものであれ
ば特に制限はない。具体的には、熱可塑性タイプのもの
としては、例えばポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、熱硬化性タイプのものとして
は、例えばポリアミック酸、芳香族テトラカルボン酸二
無水物（例えばピロメリット酸二無水物）と芳香族ジア
ミンとの縮合型ポリイミド、ビスマレイミド系樹脂や分
子末端にアセチレン基等を有する付加型ポリイミド等を
例示でき、特に制限はない。

【０００８】有機高分子材料に導電性を付与するために
分散される導電性フィラーとしては、導電性、半導電性
の微粉末ならば特に制限はないが、ケッチエンブラック
（コンダクティブファーネス系カーボンブラック）、ア
セチレンブラックなどのカーボンブラック、酸化第２ス
ズ、酸化インジウム、チタン酸カリウム、チタン酸ブラ
ック及びチタン酸ウィスカー等の導電性、半導電性の微
粉末が好ましい。斯かる導電性フィラーの混合量は、電
気抵抗値に応じて適宜撰定すればよく、特に制限はない
が、通常では、有機高分子材料（例えば、ポリイミド系
樹脂又はその前駆体）の重量に対して１０〜３０重量％
配合すればよく、又その表面電気抵抗値は特に制限はな
いが、通常では、１０〜５０Ω／□程度を例示できる。
この際、導電性フィラーが１０重量％未満では電気絶縁
性が高く好ましくない場合が多く、３０重量％を越える
と導電性がよくなり、電気抵抗値が小さくなるのでヒー
タとして作用しにくくなり好ましくない場合が多いが、
用途によっては使用可能である。

【０００９】本発明に係る導電性ポリイミド系フィルム
の成形法としては、特に制限はないが、溶液流延法を例
示できる。具体的には、ポリイミドの前駆体であるポリ
アミック酸をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ＮＮ−ジメチアセト
アミド（ＤＭＡｃ）等の溶媒で、特に制限はないが、濃
度２０重量％以下のポリアミック酸の溶液にした後に、
導電性フィラー（好ましくはケッチエンブラック）をポ
リアミック酸固形分との重量比が例えば１０〜３０重量
％（この値は特に制限はない）になるように添加し、特
に制限はないが、例えばアクアマイザー（ボールミル）
等で充分に分散せしめることが好ましい。この分散され
た溶液を、例えば回転遠心成形機のシリンダー内に投入
し、遠心成形機の回転によりシリンダー内周面上に流延
させることを例示できる。流延された前記分散液は、シ
リンダー内周面上で加熱されて溶媒がある程度除去さ
れ、導電性フィラーを含有するポリアミック酸フィルム
を成形する方法を例示できる。更に必要ならば、この状
態で、該フィルムは取り出され、更にイミド化反応を進
めるために、適宜な熱処理装置（例えば熱処理ロール、
熱風乾燥機等）で熱処理して硬化せしめ、導電性ポリイ
ミド系フィルムに成形してもよく、特に制限はない。
この際、導電性フィラーを分散せしめたポリアミック酸
溶液は、先ず、ポリアミック酸固形分に対する導電性フ
ィラーの量を目的とする濃度以上添加したポリアミック
酸溶液を調整することが望ましい。次いで、該分散液
に、更にポリアミック酸溶液と前記のポリアミック酸の
溶媒を添加し、目的とする導電性フィラー濃度溶液に調
整する２段階で混合することが望ましいが、分散方法に
ついては特に制限はない。更に、成形された導電性ポリ
イミド系フィルムの表面に離型性を付与するために、例
えばフッ素コーティング処理［例えば、テトラフルオロ
エチレン・パーフルオロアルキルビニールエーテル共重
合体（ＰＦＡ）］を施してもよいが、このことは特に制
限はない。以上は溶液流延法の１例を詳述したものであ
るが、成形法は、これのみに限定されず、適宜でよく、
例えば通常の熱可塑性ポリイミド系樹脂に導電性フィラ
ーを分散した混合物を、例えばインフレート法で溶融押
出成膜して、必要に応じて延伸、熱固定してもよいのは
勿論である。

【００１０】本発明の定着装置の構成としては、特に制
限はないが、具体例としては、図１に示すごとく加熱部
（Ａ）としては、導電性フィラーを含有する有機高分子
材料（好ましくはポリイミド系樹脂）からなるシームレ
スベルトヒータ４、該シームレスベルトヒータ４を駆動
させると共に電流をシームレスベルトヒータ４に通電さ
せる通電ロール５、及びテンションロール６を備えてい
るものを例示できる。この際、加圧部（Ｂ）として、シ
ームレスベルトヒータ４を介して通電ロール５と接し、
トナー１が転写された用紙２を挟み込み加圧する加圧ロ
ール３を備えているものを例示できる。

【００１１】上記構成の定着装置において、シームレス
ベルトヒータ４としては、具体的には、２００℃以上の
耐熱性を有し、２００℃での熱収縮率が小さく（好まし
くは、１％以下）、引張強度が約１０００ｋｇ／ｃｍ^２
以上の導電性ポリイミド系樹脂からなるフィルムが好ま
しいが、上記各数値は、特に制限を受けるものではな
い。更に、該シームレスベルトヒータ４は、図４に示
す様に、例えば、シームレスベルトヒータ４の内周面の
両側部に幅３〜１０ｍｍ程度の耐熱性通電性ペーストを
塗布し、更にその上に導電性を有するテープ（幅約３〜
１０ｍｍ）を貼着せしめた電極１２、１２成形したもの
を例示できるが、特に制限はない。

【００１２】通電ロール５は、金属製のロールの表面に
適宜な絶縁層１４が被覆されており、該絶縁層１４の外
側部１３、１３には、幅３〜１０ｍｍ程度の導電性塗料
もしくは導電性を有するテープ等適宜の構成によって、
電極１３、１３が成形されたものを例示できる。この様
に、シームレスベルトヒータ４及び通電ロール５には通
電のための適宜の電極を設けることが望ましいが、この
ことは特に制限はない。

【００１３】図１におけるテンションロール６及び加圧
ロール３は金属ロールの表面に、例えばシリコンゴム等
を被覆した、従来の定着装置に用いられているものと同
様なものを例示でき、特に制限はない。勿論、テンショ
ンロール６は必用ならば設ければよい。

【００１４】通電ロール５の電極部１３、１３に電流を
通電せしめるには、通電ロール５の電極部１３、１３に
ブラシ電極１５を接触させて通電すればよいが、特に制
限はなく、その他適宜な方法で、通電すればよい。この
際、ブラシ電極１５としては、特に制限しないが、金等
の細い線束で形成したものを例示できる。

【００１５】次に、本発明の定着装置について、図１及
び図４に基づいて詳述するが、これは１実施態様であっ
て、これのみに限定されないのは勿論である。本発明の
定着装置としては、図４に示す如く、例えば、加熱部
（Ａ）において、１００Ｖの交流電流１６がブラシ電極
１５を介して、通電ロール５の両端部に形成されている
電極１３、１３に通電される。次いで、本発明の定着装
置は、前記電極１３、１３に通電された電流が、導電性
シームレスベルトヒータ４の内周面縁部に形成されてい
る電極１２、１２に通電され、前記電極１２と１２間の
導電性シームレスベルトヒータ４の有する電気抵抗値に
応じて、導電性シームレスベルトヒータ４を発熱せしめ
た後、加圧部（Ｂ）の加圧ロールで加圧できるものを例
示できる。斯かる定着装置を用いて、トナー１が転写さ
れた用紙２を導電性シームレスベルトヒータ４と加圧ロ
ール３との間を通過せしめると、前記記載の導電性シー
ムレスベルトヒータ４に発生した熱によって、トナー１
が溶融し用紙２に定着されるが、特に制限はない。

【００１６】上記の様に、本発明の加熱する定着装置
は、従来のヒータを内蔵した金属ロール、あるいはセラ
ミックヒータ等を用いるものでなく、導電性フィラーを
分散せしめた有機高分子材料からなる導電性フィルムの
シームレスべルトヒータを用いるので、熱容量が少な
く、最小限の熱量で定着てきるものである。更に、本発
明の定着装置は軽量でコンパクトなものに作成され、組
み立て製造も容易なものである。本発明の定着装置は、
電子写真方式による複写機、プリンター、ファックス等
の定着に好適であり、更に、今後、ＯＡ器機等の定着装
置としての用途も待機できるが、その用途については、
特に制限はない。

【００１７】以下、実施例に基づいて本発明を説明す
る。

【００１８】

【実施例】

【００１９】実施例１ポリイミドワニス（固形分１８±１重量％のポリアミック溶液）８００重量部ジメチルアセトアミド６００重量部ケッチェンブラック３６重量部からなる混合液をボールミル（粒径４ｍｍのボールを使
用）に投入し、撹拌ローターの回転数２００回／分で３
０分間撹拌し、混合ワニスを得た。次いで、上記の混合ワニス１３重量部上記のポリイミドワニス２重量部ジメチルアセトアミド７重量部の割合で混合し、ケッチェンブラック濃度１．５重量％
（ポリアミック酸固形分重量比１９．６重量％）の混合
液を得た。得られたチッチェンブラック濃度１．５重量
％の混合液を回転遠心成形機が有する内径３２ｍｍ、外
径５０ｍｍの内面がクロムメッキされたホーニングパイ
プからなるシリンダーに投入した。投入されたシリンダ
ー内の混合溶液を、シリンダーを回転しながら、加熱し
て、シリンダー内周面に沿って膜状に硬化したベルトを
成形した。この際、加熱条件は温度を昇温しながら８０
℃で１１分、９０℃で１１分、１１０℃で１５分、１２
０℃で１５分、１４０℃で２時間加熱した。この時の回
転数は６０００ｒｐｍにした。次いで、該ベルトを取り
出し、前記ベルトのポリアミック酸のイミド化反応を促
進させるために、回転遠心成形機のシリンダーの内径よ
り１０％程度小さい外径（３０ｍｍ）を有するアルミ製
の熱処理用シリンダーにかぶせて、熱処理（熱風乾燥
機）を施して、熱処理用シリンダーに沿った所定の径サ
イズ（内径３０ｍｍ）の導電性ポリイミド系樹脂からな
る導電性シームレスポリイミド系フィルムを得た。（こ
の際、遠心成形機のシリンダー内径と同じ値程度の外径
を有する熱処理用シリンダーに挿入して熱処理してもよ
いことは勿論であり、このことは特に制限はない。）熱
処理温度は、温度を昇温させながら１２０℃で６０分、
１５０℃で２０分、１８０℃で２０分、２００℃で３０
分、２５０℃で３０分、３５０℃で２０分間熱処理をし
た。上記で得られた導電性シームレスポリイミド系フィ
ルムを所定の幅サイズにカットしてベルトに成形した。
この際、更に必要に応じて、該ベルト内周面の両縁部に
幅５ｍｍの耐熱性導電性ペーストを塗布し、硬化せし
め、更にその上に幅１ｃｍの耐熱性導電性テープを貼着
してシームレスベルトヒータに成形してもよいが、特に
制限はない。該導電性シームレスベルトヒータの両縁部
間の電気抵抗は３０Ωであった。該シームレスベルトヒ
ータの物性を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例１で得られた導電性シームレスベル
トヒータを用いた定着装置のブラシ電極にＡＣ１００Ｖ
（電流３０Ａ）を印加した。この時、導電性シームレス
ベルトヒータは約３００Ｗの熱を発生した。この定着装
置にトナー（融点１８０℃）が転写された用紙を通した
ところ、トナーは完全に溶融し美麗な印刷物が得られ
た。

【００２２】実施例１で得られた導電性シームレスベル
トヒータを用いた定着装置（図１）と市販されているヒ
ートロール方式の定着装置（図２）及び市販されている
セラミックヒータを用いたサーフ方式定着装置（図３）
を室温から１８０℃まで昇温する時の昇温時間（ウォー
ムアップ時間）、そのときの消費電力を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】これから明らかなように、本発明の定着装
置は、一般的にトナーが定着する温度（例えば１７０〜
１９０℃）までの昇温時間が従来の市販されているヒー
トロール方式の定着装置より短縮され、更に、昇温する
ための消費電力が市販のヒートロール方式、サーフ方式
の定着装置より少なく、軽量でコンパクトなものであ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明の定着装置は、従来のヒータを内
蔵したヒートロールを用いるヒートロール方式の定着装
置より熱容量が少なく、ウォームアップ時間が大幅に短
縮できるものである。また、セラミックヒータを用いる
サーフ方式の定着装置のように駆動等の機構が複雑でな
く、組み立て製造なども容易なものである。更に、本発
明の定着装置はポリイミド系樹脂からなるフィルムをヒ
ータとするために、軽量でコンパクトな定着装置が提供
できる等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の概略断面図である。

【図２】ヒータを内蔵したヒートロールを用いるヒート
ロール方式の定着装置の概略断面図である。

【図３】セラミックヒータを用いるサーフ方式の定着装
置の概略断面図である。

【図４】本発明の定着装置の電極部を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１トナー２用紙３加圧ロール４シームレスベルトヒータ５通電ロール６テンションロール７ヒータ８ヒートロール９セラミックヒータ１０駆動ロール１１絶縁性シームレスベルト１２シームレスベルトの内面縁部の電極１３通電ロール端部の電極１４絶縁総１５ブラシ電極１６交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱部を備えた定着装置の前記加熱部と
して、有機高分子材料から成るシームレスベルトヒータ
を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項２】有機高分子材料から成るシームレスベル
トヒータが導電性フィラーを分散せしめた有機高分子材
料から成る導電性シームレスベルトである請求項１記載
の定着装置。
【請求項３】導電性シームレスベルトが導電性フィラ
ーを分散せしめたポリイミド系樹脂から成る導電性ポリ
イミド系フィルムである請求項２記載の定着装置。
【請求項４】導電性フィラーがカーボン系フィラーで
あって、その固形分重量比がポリイミド系樹脂に対して
１０〜３０重量％である請求項３記載の定着装置。