JPH06332333A

JPH06332333A - 加熱定着装置

Info

Publication number: JPH06332333A
Application number: JP13919393A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sato; 弘人佐藤
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電子写真方式などで形成した未定着トナー像を
もつ記録材を加熱ローラーにて定着させる加熱定着装置
において、加熱ローラーを所定の温度まで昇温させる時
間を短縮し、装置の小型化、簡略化を実現し、発熱分布
を制御でき、更に、給電性と絶縁性の信頼性を向上させ
た加熱定着装置を提供する。【構成】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の抵抗パターン３を設け、該
抵抗パターン３には電流を流すことができるように配設
された電極リング４、４ａを有する加熱ローラー１と、
電極リング４、４ａに隣接して、通紙側に該電極リング
４、４ａの外径よりも大きな外径の絶縁ワッシャーリン
グ６、６ａを設けたことを特徴とする。

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ーを定着させる
加熱定着装置に関する。

【０００２】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。

【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
装置もある（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。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〕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。抵抗体膜への給電はローラーに設けられた給電電極
と、電源（図示せず）と接続された給電ブラシとの接
触、擦動によって行われるが、トナーなどの汚れが給電
電極に付着しやすく、給電性能が不安定となったり、給
電部とローラー表面との絶縁性が低下する。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。加熱ローラーの長手方向の発熱分布を容易にもたすこ
とが出来る。加熱ローラー給電部へのトナーなどの汚れの付着を防
止し、給電性と絶縁性の信頼性を向上させる。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、本発明の加熱定着装置は、ロ−ラ−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−ンを設け、な
おかつ、該抵抗パタ−ンに電流を流すことが出来るよう
に配設された電極リングを有する加熱ローラーと、電極
リングに隣接して通紙域側に、電極リング外径より大き
い外径をもつ絶縁性のワッシャーリングとを具備するこ
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
ュール熱によって加熱ローラー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。昇温さ
れた加熱ローラーと加圧ローラーを互いの母線方向が一
致するように圧接して回転させ、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。更に、加熱ローラーの両端に設け
られた電極リングの通紙側に隣接して、該電極リングよ
り大きい外径をもつ絶縁性ワッシャ−リングを取り付け
ることにより、前記電極リングへのトナ−の付着を防止
し、給電性と絶縁性の信頼性を確保出来る。

【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、４、４ａは導電体からなる電極
リング、５、５ａは給電ブラシ、６、６ａは電極リング
４、４ａに隣接して設けられた絶縁ワッシャ−リング、
７、７ａは軸受け、８は駆動ギアで、加熱ローラー１の
片側は軸受け７を介して駆動ギア８に接続され、加熱ロ
ーラー１の反対側は軸受け７ａを介して側板（図示せ
ず）に回転自在に保持されている。９は加圧ローラーの
芯金、１０は記録材、１１は記録材に付着する未定着ト
ナ−粒子である。電極リング４、４ａは抵抗発熱物質か
らなる抵抗パターン３とそれぞれ１ケ所ずつ電気的導通
をもつように設けられ、給電ブラシ５、５ａは電極リン
グ４、４ａの外表面と接触している。給電ブラシ５、５
ａ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５、５ａを介して電極リング４、４ａ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８によって回転し、該加熱ローラー１と圧接して回転
する加圧ローラー２との間を記録材１０を通過させるこ
とにより、未定着トナー粒子１１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はこの発明にかかる加
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の形状展開図である。同図において、１２は加熱
ローラー１の本体である円筒状基材、１３、１３ａは導
電性を持つ導電層、１４はガラスを主成分にした保護
層、１５は加熱ローラー１の最外表面を覆う離型層であ
る。加熱ローラー１の本体である円筒状基材１２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ＡｇーＰｄ合金を主成分とした略帯状の抵
抗パターン３を設ける。電極リング４、４ａは内径約１
８ｍｍ、肉厚２ｍｍ、外径２２ｍｍ、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１３、１３ａにそれぞ
れ固定して取り付けられている。絶縁ワッシャーリング
６、６ａは外径２４ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリイミド系樹
脂リングからなり、耐熱性接着剤により電極リング４、
４ａに接触して記録材通過側に取りつけてある。抵抗パ
ターン３の厚みは一定にして幅１．５ｍｍ、全長は電極
リング４、４ａ間の電気抵抗値が所定の値になるように
し、図５のようなパターン形状に決められる。更に、図
４に示すように、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１３、１３ａ以外の円筒状基材１２の外表面にガラス
を主成分とした保護層１４を設け、更にその外表面上に
記録材１０が通過する部分にはフッ素樹脂などの離型層
１５を設ける。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、電極リング４、４ａ間に電圧を
印加して、抵抗パターン３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
せるが、円筒状基材１２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、円筒状基材１２の内部に
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。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発熱の分布も容易に可変制御が
できる。さらに、電極リング４、４ａへの記録材通過側
からのトナーなどの汚れの付着も電極リング４、４ａに
隣接して設けた絶縁ワッシャーリング６、６ａによって
防止できるために、電極リング４、４ａでの給電性及び
電極リング４、４ａと加熱ローラー１の表面との絶縁性
の信頼性が確保される。

【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変えても良い。ま
た、加熱ローラー１の基材１２の形状は中空である限定
はなく、中実であっても良い。基材１２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と基材１２の間に絶縁層を設ける必要
がある。

【００１２】他の実施例として、図６を用いて説明す
る。基本的な装置の構成は、図１に示す本発明の実施例
と同じであるが、電力を供給するための電極リング４、
４ａを加熱ローラー１の片側部付近にやや間隔をおいて
並べて取り付ける点が異なる。抵抗パターン３はこれら
の電極リング４、４ａより中央部のパイプ外表面に配設
される。この実施例では前述の効果に加えて、給電のた
めの機構をローラーの片側に集中できるので、給電ブラ
シ５、５ａの保持器（図示せず）を一体化できる利点が
ある。また、給電ブラシ５、５ａに接続される結線（図
示せず）の配設が容易になるなどの利点もある。

【００１３】

【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基材を加熱するために、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。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、加熱定着装置の小型化及び簡略化が可能
である。加熱ローラーの内部に熱源をもたないので加熱ローラ
ーの小径化も可能になり、その結果、加熱定着装置の小
型化が可能である。抵抗パターンのパターン形状を自在に変えることによ
り、加熱ローラーの発熱分布を簡単に、しかも大きく変
えることが容易にできる。電極リングの通紙側に隣接して、該電極リングの外径
より大きな外径をもつ絶縁ワッシャーリングを取りつけ
ることにより、電極リングへのトナーなどの汚れの付着
を防止し、給電性と絶縁性の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】この発明にかかる加熱定着装置の側面図を示
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。

【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。

【図６】この発明にかかる他の実施例の概略正面図を示
す。

【符号の説明】

１加熱ローラー２加圧ローラー３抵抗パターン４、４ａ電極リング５、５ａ給電ブラシ６、６ａ絶縁ワッシャーリング７、７ａ軸受け８駆動ギア９加圧ローラーの芯金１０記録材１１未定着トナー１２円筒状基材１３、１３ａ導電層１４保護層１５離型層

Claims

【特許請求の範囲】

【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から構成される加熱定着装置にお
いて、前記加熱ローラーは、ロ−ラ−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−ンを設け、なおかつ、該抵抗パタ−ンに電流を流すことが出来るよ
うに配設された電極リングを有する加熱ローラーと、
電極リングに隣接して通紙域側に、電極リング外径より
大きい外径をもつ絶縁性のワッシャーリングとを具備す
ることを特徴とする加熱定着装置。