JPH0660961A - 発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発熱ローラの一部のみを発熱させるようにして
消費電力を低減した上で、発熱温度を正確に検出するこ
とを可能とし、これにより発熱温度の制御を正確に行う
ことを可能ならしめる発熱ローラ装置を提供する。 【構成】発熱ローラ１を中空構造とする。例えば発熱ロ
ーラ１とともに動くことがない例えば筐体等の部材に固
定された支持体４により支持することにより、発熱ロー
ラ１の中空部１４内にて発熱領域近傍で常に発熱領域に
向く状態で温度検出素子３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、例えば電子写真記録装
置の現像装置における熱定着装置などに適用され、熱を
発生する発熱ローラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録装置においては、記録紙に
静電的に付着した現像剤を加熱溶融することにより定着
させる。

【０００３】図６はこのような定着を行う熱定着装置の
従来の構成を一部破断して示す図である。この熱定着装
置は、中空ローラ６１と、中空ローラ６１の内部空間に
配置されたハロゲンランプ６２と、中空ローラ６１に当
接配置され、記録紙Ｐを挟持するプレッシャーローラ６
３とからなり、ハロゲンランプ６２の発熱を利用するも
のとなっている。

【０００４】ここで定着を行うのに必要な温度を得るた
めには、ハロゲンランプ６２に例えば500 〜1000Ｗの電
力を供給する必要がある。そして一般的には、装置の電
源がＯＮ状態であれば記録動作を行っているか否かに拘
らずに、ハロゲンランプ６２に上記電力を供給し続けて
いる。従って、常時500 〜1000Ｗもの電力を消費してい
る。この電力消費量は、電子写真記録装置全体での電力
消費量の大半（例えば９０％以上）に相当する。そこ
で、ローラの一部分だけが発熱するように構成し、これ
により消費電力の低減を図った発熱ローラ装置が考えら
れている。図７はこの発熱ローラ装置の構成を示す断面
図である。この発熱ローラ装置は、発熱ローラ７１、プ
レッシャーローラ７２および電源７３よりなる。

【０００５】発熱ローラ７１は、例えば鉄やアルミニウ
ムなどの導電性金属を円筒状に形成してなり、ベースと
なる金属ローラ７１ａ上に、感圧導電ゴムよりなる感圧
導電ゴム層７１ｂと、導電性、弾性および耐熱性を有し
た例えば導電性樹脂等の材料よりなる耐熱導電層７１ｃ
とを形成して構成されている。プレッシャローラ７２
は、発熱ローラ７１に平行に配置され、所定の力で発熱
ローラ７１を押圧している。電源７３は、金属ローラ７
１ａと耐熱導電層７１ｃとの間に所定の電圧を印加す
る。

【０００６】このような構成によると、プレッシャロー
ラ７２によって圧縮された領域において感圧導電ゴム層
７１ｂの体積抵抗率が低下する。これにより、感圧導電
ゴム層７１ｂのうちのプレッシャローラ７２によって圧
縮された領域のみで体積抵抗率が低下し、当該領域に集
中的に電流が流れて大きなジュール熱が発生する。この
ジュール熱により、発熱ローラ７１とプレッシャローラ
７２との間に挿通された記録紙Ｐに付着した現像剤が溶
融定着される。一方、プレッシャローラ７２によって圧
縮された領域以外の領域では、感圧導電ゴムの体積抵抗
率が高いままであり、電流はほとんど流れない。

【０００７】かくして、発熱ローラ７１のうちのプレッ
シャローラ７２に接触する領域のみで発熱を行わせるべ
く当該領域の感圧導電ゴム層７１ｂにのみ通電が行われ
るので、ハロゲンランプ等の熱源を駆動するのに比較し
てごく少ない電力消費となる。

【０００８】ところで発熱ローラ装置では、安定的な画
像を得るためや、安全性を確保するために発熱ローラの
温度を一定に保つ必要がある。このため、発熱ローラの
温度制御を行っているが、これは通常、熱フィードバッ
クにより行われることが多い。すなわち、温度センサに
よって実際の発熱温度を検出し、これが所定の設定温度
になるように発熱量を制御する。

【０００９】このような熱フィードバックによる温度制
御を行う場合、図６に示す構成の発熱ローラ装置であれ
ば、中空ローラ６１の表面はどの位置においてもほぼ同
じ温度であるため、例えば図６にＳ１で示す位置に温度
センサを配置することによって発熱温度を正確に検出す
ることができる。

【００１０】しかし図７に示す構成であると、発熱ロー
ラ７１はプレッシャローラ７２が当接している領域のみ
が発熱するため、図７にＳ２で示す位置に温度センサを
配置すると、発熱温度を検出することができない。かと
いって、発熱ローラ７１の発熱領域にはプレッシャロー
ラ７２が当接しているので、ここに温度センサを配置す
ることは不可能である。このため、例えば図７にＳ３で
示す位置のように、プレッシャローラ７２に干渉せず、
かつ記録紙Ｐの搬送を妨げることがない範囲で、可能な
限り発熱領域の近くに温度センサを配置するしか手段が
ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように発熱ロー
ラのうちの一部のみを発熱させるように構成された発熱
ローラ装置では、発熱領域の近傍に温度センサを設ける
ことができない場合があり、熱フィードバックによる正
確な温度制御を行うことが困難になるという不具合があ
った。

【００１２】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、発熱ローラの
一部のみを発熱させるようにして消費電力を低減した上
で、発熱温度を正確に検出することを可能とし、これに
より発熱温度の制御を正確に行うことを可能ならしめる
発熱ローラ装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、少なくと
も円筒状に形成された例えば感圧導電ゴム層などの発熱
抵抗体層を含み、回転可能に設けられた発熱ローラを有
し、前記発熱抵抗体層のうちの所定位置にある一領域に
常に通電し、当該領域を発熱させるようにした発熱ロー
ラ装置において、前記発熱ローラを中空構造とし、この
発熱ローラの中空内の前記所定位置近傍に、常に前記所
定位置側に向くように例えば温度検出素子などの温度検
出手段を設けた。

【００１４】第２の発明は、上記第１の発明における発
熱ローラの発熱抵抗体層よりも内周側に、導熱材料によ
りなる導熱領域と断熱材料によりなる断熱領域とが軸方
向に隣接して形成された断熱層を形成し、この断熱層の
導熱領域の近傍に温度検出手段を配置した。

【００１５】第３の発明は、上記第１の発明における発
熱ローラの発熱抵抗体層よりも内周側に断熱材料よりな
る断熱層を形成し、さらに一部がこの断熱層よりも外周
側の層に接する状態で前記断熱層よりも内周側に導熱材
料よりなる導熱層を形成し、この導熱層の近傍に温度検
出手段を配置した。

【００１６】

【作用】このような手段を講じたことにより、温度検出
手段は、発熱ローラが回転しても、発熱ローラの内部に
おいて発熱ローラの発熱領域の近傍で常に前記所定位置
側に向いているので、発熱ローラの発熱領域の温度が温
度検出手段により検出される。

【００１７】さらに第２および第３の発明によれば、発
熱ローラで発生した熱は断熱層によって中空部への伝導
が低減されるとともに、導熱領域または導熱層によって
温度検出手段の近傍へは発熱ローラで発生した熱が伝導
される。

【００１８】

【実施例】

（第１実施例）以下、図面を参照して本発明の第１実施
例につき説明する。図１は本実施例に係る発熱ローラ装
置の要部構成を示す図であり、図１（ａ）は一部破断し
て示す正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ矢視
断面図である。

【００１９】図中、１は発熱ローラである。この発熱ロ
ーラ１は、金属ローラ１１、感圧導電ゴム層１２および
耐熱導電層１３より構成されている。金属ローラ１１
は、例えば鉄やアルミニウムなどの導電性金属を円筒状
に形成してなる。また金属ローラ１１は中空となってお
り、中空部１４を形成している。感圧導電ゴム層１２
は、金属ローラ１１の外周表面に、外周面が円筒形をな
すように感圧導電ゴムを固着して形成されている。感圧
導電ゴム層１２を形成する感圧導電ゴムは、シリコンな
どの樹脂中に金属粉やカーボンなどを含有してなるもの
であり、圧力によって体積抵抗率が変化するものであ
る。耐熱導電層１３は、感圧導電ゴム層１２の外周表面
に、外周面が円筒形をなすように導電性、弾性および耐
熱性を有した、例えば導電性樹脂等の材料を固着してな
る。２はプレッシャローラである。このプレッシャロー
ラ２は、発熱ローラ１に平行に配置され、所定の力で発
熱ローラ１を押圧している。

【００２０】３は温度検出素子である。この温度検出素
子３は、支持体４の一端に固定されている。支持体４
は、温度検出素子３が固定されていない側の端部が、発
熱ローラ１とともに動くことがない例えば筐体等の部材
に固定されている。支持体４の温度検出素子３が固定さ
れた側の端部は、支持体４が発熱ローラ１に接触するこ
とがない状態で中空部１４内に挿入されている。なお支
持体４は、発熱ローラ１とプレッシャローラ２との当接
位置側に温度検出素子３が向くように固定されている。
また支持体４は弾性を有し、温度検出素子３を金属ロー
ラ１１の内周面に当接させる。

【００２１】かくして本実施例によれば、図示しない電
源より金属ローラ１１と耐熱導電層１３との間に電圧を
印加することにより、図７に示した従来の発熱ローラ装
置と同様な作用によって、発熱ローラ１のうちのプレッ
シャローラ２が当接している領域（図中の下方）が発熱
する。温度検出素子３は、支持体４によって固定されて
おり、発熱ローラ１の回転によらずに常に発熱ローラ１
とプレッシャローラ２との当接位置側に向いている。す
なわち温度検出素子３は、常に発熱ローラ１のうちの発
熱領域の内周面に当接している。従って、この温度検出
素子３を用いることにより、発熱ローラ１の発熱領域で
の発熱温度を常に正確に検出することができる。これに
より、温度検出素子３の検出温度に基づいて熱フィード
バック制御を行うことにより、発熱ローラ１の温度を容
易に安定的に制御することが可能となる。

【００２２】（第２実施例）ところで、前記第１実施例
のように金属ローラ１１が大気に接触していると、感圧
導電層１２で発生した熱が、金属ローラ１１を介して大
気中に放出されてしまい、効率が低下してしまう。

【００２３】以下、熱の無駄な放出を低減して効率を向
上させることのできる実施例につき説明する。図２は本
実施例に係る発熱ローラ装置の要部構成を一部破断して
示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

【００２４】ここで本実施例が特徴とするところは、金
属ローラ１３の内周面に、主として断熱材よりなる断熱
層１５を形成した点である。ただし断熱層１５は、発熱
ローラ１の軸方向の全てに亙って断熱材で形成されてい
るのではなく、温度検出素子１５ｃが当接する部分には
熱伝導率の高い材料（金属など）により形成された導熱
領域１５ａとし、他の領域は断熱材により形成された断
熱領域１５ｂ，１５ｃとしてある。

【００２５】かくして本実施例によれば、感圧導電ゴム
層１２で発生した熱は、断熱層１５の断熱領域１５ｂ，
１５ｃによって遮断されて、中空部１４にはほとんど伝
わらない。従って、発熱ローラ１の外周面を効率的に発
熱させることができる。

【００２６】ただし、温度検出素子３が当接する領域は
熱伝導率の高い材料により形成してあるので、温度検出
素子３には感圧導電ゴム層１２で発生した熱が十分に伝
えられる。従って、発熱ローラ１の発熱領域での発熱温
度は正確に検出することができ、これにより、発熱ロー
ラ１の温度を容易に安定的に制御することが可能であ
る。

【００２７】（第３実施例）以下、図面を参照して前記
第２実施例の変形例に当たる本発明の第３実施例につき
説明する。図３は本実施例に係る発熱ローラ装置の要部
構成を一部破断して示す図である。なお、図１と同一部
分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２８】ここで本実施例が特徴とするところは、金
属ローラ１３の内周面に断熱材よりなる断熱層１６を形
成し、さらにその内周面に熱伝導率の高い材料よりなる
導熱層１７を形成した点である。ただし導熱層１７は一
部１７ａが感圧導電ゴム層１２に接触している。

【００２９】かくして本実施例によれば、前記第２実施
例と同様に、熱の無駄な放出を防止して発熱ローラ１の
外周面を効率的に発熱させることができる上、感圧導電
ゴム層１２で発生した熱を温度検出素子３に十分に伝え
ることができ、発熱ローラ１の発熱領域での発熱温度は
正確に検出することができる。

【００３０】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではない。例えば上記各実施例では、支持体４の弾
性力によって温度検出素子３を発熱ローラ１，５，６の
内周面に当接させているが、例えば図４に示すように、
支持体４と発熱ローラ１（５，６）との間に弾性材７を
配置し、この弾性材７によって温度検出素子３を発熱ロ
ーラ１（５，６）の内周面に押圧するようにしても良
い。また上記各実施例では、温度検出素子３を発熱ロー
ラ１，５，６の内周面に当接させているが、図５に示す
ように離間して配置しておいても良い。

【００３１】また上記各実施例では、発熱ローラ１とと
もに動くことがない例えば筐体等の部材に固定された支
持体４により温度検出素子３を支持することによって、
温度検出素子３を常に発熱領域に向けるようにしている
が、例えば温度検出素子３をベアリングを介して発熱ロ
ーラ１に支持させ、温度検出素子が下方に位置するよう
重心を設定する構成など、温度検出素子３を常に発熱領
域に向けることができれば、温度検出素子３の支持方法
は種々変形が可能である。このほか、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３２】

【発明の効果】第１の発明は、少なくとも円筒状に形成
された例えば感圧導電ゴム層などの発熱抵抗体層を含
み、回転可能に設けられた発熱ローラを有し、前記発熱
抵抗体層のうちの所定位置にある一領域に常に通電し、
当該領域を発熱させるようにした発熱ローラ装置におい
て、前記発熱ローラを中空構造とし、この発熱ローラの
中空内の前記所定位置近傍に、常に前記所定位置側に向
くように例えば温度検出素子などの温度検出手段を設け
た。

【００３３】第２の発明は、上記第１の発明における発
熱ローラの発熱抵抗体層よりも内周側に、導熱材料によ
りなる導熱領域と断熱材料によりなる断熱領域とが軸方
向に隣接して形成された断熱層を形成し、この断熱層の
導熱領域の近傍に温度検出手段を配置した。

【００３４】第３の発明は、上記第１の発明における発
熱ローラの発熱抵抗体層よりも内周側に断熱材料よりな
る断熱層を形成し、さらに一部がこの断熱層よりも外周
側の層に接する状態で前記断熱層よりも内周側に導熱材
料よりなる導熱層を形成し、この導熱層の近傍に温度検
出手段を配置した。

【００３５】これらにより、発熱ローラの発熱領域にプ
レッシャローラ等の他の部材などが位置していた場合で
あっても、温度検出手段を発熱ローラの発熱領域の近傍
で常に前記所定位置側に向いた状態としておくことがで
きる。従って、発熱ローラの一部のみを発熱させるよう
にして消費電力を低減する構成とした上で、発熱温度を
正確に検出することが可能となり、これにより発熱温度
の制御を正確に行うことを可能ならしめる発熱ローラ装
置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る発熱ローラ装置の要
部構成を示す図であり、図１（ａ）は一部破断して示す
正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ矢視断面
図。

【図２】本発明の第２実施例に係る発熱ローラ装置の要
部構成を一部破断して示す図。

【図３】本発明の第３実施例に係る発熱ローラ装置の要
部構成を一部破断して示す図。

【図４】第１実施例乃至第３実施例の変形実施例を示す
図。

【図５】第１実施例乃至第３実施例の変形実施例を示す
図。

【図６】従来技術を説明する図。

【図７】従来技術を説明する図。

【符号の説明】 １，５，６…発熱ローラ ２…プレッシャロー
ラ ３…温度検出素子、 ４…支持体 ７…弾性材 １１…金属ローラ １２…感圧導電ゴム層 １３…耐熱導電層 １４…中空部 １５，１６…断熱
層 １５ａ…導熱領域 １５ｂ，１５ｃ…
断熱領域 １７…導熱層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも円筒状に形成された発熱抵抗
   体層を含み、回転可能に設けられた発熱ローラを有し、
   前記発熱抵抗体層のうちの所定位置にある一領域に常に
   通電し、当該領域を発熱させるようにした発熱ローラ装
   置において、 前記発熱ローラを中空構造とし、この発熱ローラの中空
   内の前記所定位置近傍に、常に前記所定位置側に向くよ
   うに温度検出手段を設けたことを特徴とする発熱ローラ
   装置。
2. 【請求項２】 発熱ローラは、発熱抵抗体層よりも内周
   側に、導熱材料によりなる導熱領域と断熱材料によりな
   る断熱領域とが軸方向に隣接して形成された断熱層を有
   し、温度検出手段は前記断熱層の導熱領域の近傍に配置
   されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱ロー
   ラ装置。
3. 【請求項３】 発熱ローラは、発熱抵抗体層よりも内周
   側に形成された断熱材料よりなる断熱層と、 一部がこの断熱層よりも外周側の層に接する状態で前記
   断熱層よりも内周側に形成された導熱材料よりなる導熱
   層とを有し、 温度検出手段は前記導熱層の近傍に配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の発熱ローラ装置。
4. 【請求項４】 温度検出手段は、発熱ローラの内周面に
   当接していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   いずれかに記載の発熱ローラ装置。