JPH07140823A - 定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定着ローラの構成材料の熱伝導率に制約される
ことなくウォームアップ時間を短縮することが可能な、
新規な定着ローラを提供する。 【構成】ヒータを内蔵した芯金を有する電子写真定着用
のローラにおいて、該ローラの芯金内部又は芯金外層の
少なくとも一部に周期律表の３Ｂ乃至６Ｂに属する元素
の１種以上から選択された非晶質材料の層を設けた。内
蔵芯金がヒータにより昇温して非晶質材料の結晶化温度
に達すると、結晶化熱を放出して急速に温度が上昇しか
つ熱伝導性が良くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用の定着ローラ
に関し、特に電子写真装置において記録シートに転写さ
れたトナー画像を熱定着する装置に組み込まれる定着加
熱ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置、例えばレーザプリンタな
どは、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラム
の感光体部位を帯電部によって一様に帯電させたのちレ
ーザスキャナーユニットからのレーザビームによって情
報を静電潜像として記録し、その静電潜像を現像部にお
いてトナーを付着させてトナー像を形成し、そのトナー
像を転写部において搬送されてくる記録シート上に転写
させ、更にその記録シートを熱定着装置を通過させてト
ナー像を熱定着するように構成されている。

【０００３】従来のこのような熱定着装置においては、
図５のようなアルミニウムなどの中空円筒からなる芯金
１の外周面にトナーの粘着を防止するための弗素樹脂層
などからなる粘着防止層２を設けた定着ローラが使用さ
れているが、このような定着ローラは芯金の中空部に回
転中心線に沿ってハロゲンランプなどのヒータを配置
し、その輻射熱によって定着ローラを内側から加熱する
ようになっている。そして定着ローラと平行にこれに圧
接する加圧ローラを設けて、定着ローラの回転に対して
加圧ローラと定着ローラとの接触部位が同一方向に移動
するように回転させ、その接触部位に記録シートが挟持
されて移動するようになっている。そしてこの移動の間
に記録シート上に付着しているトナーが定着ローラの熱
により軟化し、加圧により記録シート上に融着するよう
になっている。

【０００４】しかしこうした熱定着装置では、起動時に
電源が投入されてから定着ローラの表面が定着に必要な
温度に達するまでに比較的に長いウォームアップ時間が
かかる。そこで、一般には主電源を投入したときに定着
ローラのヒータにも通電を開始して定着ローラを予備加
熱しておく方法が採られていたが、これは電力の浪費で
ある。そしてこれを避ける目的で、定着ローラのウォー
ムアップ時間を短縮するための手段が種々提案されてい
る。

【０００５】すなわち、ローラの中空部の内面を黒化す
ることにより輻射率を高め熱の吸収効率を挙げる方法、
同じく内面に凹凸を設けて表面積を大きくする方法（特
開平４−３４４８３、特開平４−１３４３８７など）、
ローラをヒートパイプで構成する方法（特開平３−１３
９６８４）、ローラを電磁誘導加熱する方法（実開平４
−５５０５５）、ローラを導電性弾性材料で構成し、こ
れに通電して直接に発熱させる方法（特開平４−１８６
２７０）、正特性サーミスタ材料を用いた円筒状ヒータ
で定着ローラを形成する方法（特開平４−４２１８５）
などである。しかしながらこれらの提案が効果を挙げる
ためにはいずれも芯金自体の熱伝達が良好であることが
前提となるが、定着ローラの芯金の厚さを薄くすること
には機械的な強度の観点から限界があるため、定着ロー
ラの構成材料の熱伝導率に制約されて充分な効果を挙げ
ることができないか、又は電源が大き過ぎるために実用
的でないという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、定着
ローラの構成材料の熱伝導率に制約されることなくウォ
ームアップ時間を短縮することが可能な、新規な定着ロ
ーラを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
ヒータを内蔵した芯金を有する電子写真定着用のローラ
において、該ローラの芯金内部又は芯金外層の少なくと
も一部に周期律表の３Ｂ乃至６Ｂに属する元素の１種以
上から選択された非晶質材料の層を設けてなることを特
徴とする定着ローラにより達成することができる。

【０００８】本発明の定着ローラの芯金内部又は芯金外
層の少なくとも一部に層として設けられる非晶質材料
は、周期律表の３Ｂ乃至６Ｂに属する元素の１種以上か
ら選択された材料であって、例えばカルコゲン或いはカ
ルコゲナイド化合物などがあり、セレン、セレン・テル
ル合金、ゲルマニウム・テルル合金、インジウム・セレ
ン系合金、インジウム・テルル系合金、アンチモン・セ
レン系合金、アンチモン・テルル系合金などが挙げられ
る。かかる材料は溶融状態から冷却凝固する際に非晶質
相となり、次に加温して結晶化温度に到達すると急速に
結晶相に転化するが、その結晶化温度が８０〜２００℃
の範囲内にあるものが好ましく、結晶化熱が集中して発
生するものが更に好ましい。このような材料としてセレ
ン、セレン・テルル合金が特に好ましく使用できる。

【０００９】更に本発明の定着ローラの芯金を構成する
材料は、従来から利用されている熱伝導率の良好な金
属、例えばアルミニウム合金などが用いられるが、特に
限定されるものではない。また芯金の形状も、従来から
利用されている形状をそのまま適用して差し支えない。
また芯金外周に弗素樹脂層などを設けてトナーの粘着を
防止できることも従来と同様であり、加熱手段や熱伝導
性改良手段についても従来公知の方法を併用することも
できる。

【００１０】

【作用】かかる非晶質材料の層を芯金内部又は芯金外層
の少なくとも一部に設けた本発明の定着ローラは、内部
に設けたヒータに通電することによって加熱されると、
非晶質材料層が結晶化温度に達したときに結晶化熱を放
出して急速に温度が上昇し、速やかに定着可能温度に到
達する。そしてその後は通常のヒータの発熱によって温
度の制御が行なわれるが、結晶化した後は材料の熱伝導
が高まるので温度の制御は一層容易になる。また複写作
業が終了したときは、一時的にヒータに大きな電力を供
給して結晶化した材料をその融点以上の温度にまで加熱
し、ついで電源を切って放冷すれば再び非晶質材料層に
戻り、繰り返しの使用ができる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）二重筒状に形成したアルミニウム芯金の間
隙にセレンを溶融状態で注入して密閉し、外周表面を外
径４０mmになるように切削した。その後弗素樹脂塗料
（デュポン製、８５７−３０５）を表面にスプレー塗装
し３８０℃で焼成して、厚さ約２０μｍの粘着防止層を
形成し、図１に示すような断面構造を有する本発明の定
着ローラＡを得た。なお、図において１は芯金、２は粘
着防止層、３は非晶質材料層を表す。

【００１２】（実施例２）外径４０mmのアルミニウム芯
金の外周面を、軸受部に近い両端部分を約５mm残して中
央部を深さが０．１mmとなるように均等に切削し、両端
部分をマスクして８重量％のテルルを含むセレン・テル
ル合金を厚さが０．１mmとなるように蒸着して、両端部
分との段差のない芯金を作成した。次いでこれに導電性
ＰＦＡ樹脂からなる熱収縮性チューブを被せ、３００℃
に加熱して厚さ約２０μｍの粘着防止層を形成し、図２
に示すような断面構造を有する本発明の定着ローラＢを
得た。

【００１３】（実施例３）外径４０mmのアルミニウム芯
金の外周面を、化学エッチングにより粗さ約０．０５mm
の凹凸面とし、この面に３０重量％のテルルを含むセレ
ン・テルル合金を厚さが０．０６mmとなるように蒸着し
たのち研磨して平滑化し、アルミニウムの表面露出率を
約４０％とした。次いでこの表面に導電性弗素樹脂粉末
（三井フロロケミカル製、ＭＰ６１１）を静電塗装して
３８０℃で焼成し、厚さ約２０μｍの粘着防止層を形成
して、図３に示すような断面構造を有する本発明の定着
ローラＣを得た。

【００１４】（実施例４）外径４０mmのステンレス鋼芯
金の外周面に、セレン微粒子を５０重量％となるよう混
合した導電性弗素樹脂粉末（三井フロロケミカル製、Ｍ
Ｐ６１１）を静電塗装して２５０℃で予備焼成し、更に
導電性ＰＦＡ樹脂からなる熱収縮性チューブを被せ、３
００℃以上に加熱して厚さ１０μｍの粘着防止層を形成
し、図４に示すような断面構造を有する本発明の定着ロ
ーラＤを得た。

【００１５】（比較例１）外径４０mmのアルミニウム芯
金の内面に黒鉛顔料を含む塗料を塗布して黒化処理し、
外周面には実施例３と同様にして導電性弗素樹脂粉末
（三井フロロケミカル製、ＭＰ６１１）を静電塗装し、
厚さ２０μｍの粘着防止コート層を形成して、図５に示
すような断面構造を有する従来型の定着ローラＥを得
た。

【００１６】（試験例）こうして得た定着ローラＡ〜Ｅ
をそれぞれリコー製Ｍ２１０型の電子写真複写機の定着
装置に組み込み、ヒータ電力９６０Ｗで加熱しながらロ
ーラの表面温度の上昇状況を調べた。その結果をグラフ
として図６に示したが、本発明の定着ローラは何れも従
来型の定着ローラに較べて大幅にウォームアップ時間が
短縮されていることがわかる。

【００１７】また定着ローラの表面が所定温度に達した
のちに複写画像の定着を行なったところ、いずれもトナ
ーの定着不良やトナーの飛散汚れもみられず、良好な定
着性能を示した。更にこれらの試験終了後にヒータ電力
を４０％増加して表面温度が２５０℃となった時点で電
源を切った。そして３０分間経過後に、再度上記と同様
な試験を繰り返したところ、上記と全く同様な結果が得
られた。

【００１８】

【発明の効果】本発明の定着ローラは、非晶質材料層の
結晶化発熱によりウォームアップ時間が著しく短縮され
るばかりでなく、結晶化したのちは熱伝導性が高くなる
ので温度の均等化がより改善され、オフセットが起こり
難くなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の定着ローラの構造を示す部
分拡大断面図である。

【図２】本発明の実施例２の定着ローラの構造を示す部
分拡大断面図である。

【図３】本発明の実施例３の定着ローラの構造を示す部
分拡大断面図である。

【図４】本発明の実施例４の定着ローラの構造を示す部
分拡大断面図である。

【図５】従来型の定着ローラの構造を示す断面図であ
る。

【図６】定着ローラの温度上昇状況を比較したグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 芯金 ２ 粘着防止層 ３ 非晶質材料層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータを内蔵した芯金を有する電子写真
   定着用のローラにおいて、該ローラの芯金内部又は芯金
   外層の少なくとも一部に周期律表の３Ｂ乃至６Ｂに属す
   る元素の１種以上から選択された非晶質材料の層を設け
   てなることを特徴とする定着ローラ。
2. 【請求項２】 非晶質材料の結晶化温度が８０〜２００
   ℃の範囲内にある、請求項１記載の定着ローラ。