JPH0816013A - 温度検知素子一体型ヒートローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】円筒状基体２の周囲に発熱抵抗層４を形成し、
発熱抵抗層から電流を供給可能に構成されたヒートロー
ラの前記円筒基体内面に接触させた温度状態を検知する
温度検出素子６１と、前記円筒基体内面で前記温度検知
素子を弾性的に接触圧接する圧接部材６と、前記ヒート
ローラを回転可能に構成して前記円筒基体内面で前記圧
接部材を支持させた圧接部材用軸受とで構成されてい
る。 【効果】発熱抵抗層を摺擦することがなく、通電不良が
おきず、またヒートローラの故障のときは、それ自身を
交換するのみで、温度検知素子の調整は不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機、ファク
シミリ、プリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成
装置に使用される定着装置のヒートローラに関し、特に
円筒状基体内面から温度を検知するヒートローラに関す
る。

【０００２】

【従来技術】電子写真装置を利用した画像形成装置にお
いては感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を
用紙などにより転写した後、転写紙上のトナーを加熱溶
融させて用紙に付着させることで定着を行う加熱定着方
式は従来より知られているが、特に現在加熱定着方式の
中でヒートローラとプレスローラにより定着を行うヒー
トローラ方式が主流を占めるに至っている。

【０００３】このヒートローラによる加熱方式の中で
も、ハロゲンランプ等をローラ中央の軸芯に設置してロ
ーラを加熱することで間接的にトナーを加熱する方式は
従来より知られているが、ハロゲンランプのヒータが故
障した場合でも、ヒートローラを搭載した定着ユニット
を全て交換していたため非経済的であった。この場合、
ハロゲンランプのみを交換することも考えられるが、そ
のランプ自体がヒートローラの中にあるため分解しなけ
れば交換しずらい。一方、故障したヒートローラと一体
で交換させることも考えられるが、ヒートローラ表面に
接触させた温度検知手段が一定の決まった圧力で押圧さ
れているため、取り替え時に交換前と同じ圧力で接触さ
せなければ、予め定着装置の設定温度と検知温度とのズ
レが生じることから、交換の度にそれらの調整を行うこ
とは処理が煩雑となるため、採用には至らなかった。

【０００４】また、近年、金属製円筒状基体の周面に電
気絶縁層を介して発熱抵抗層を形成したヒートローラの
技術が提案されている（特開昭５５−７２３９０，特開
昭６４−８６１８５）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このヒ
ートローラでも発熱抵抗層の絶縁破壊等のために故障す
る場合があり、このヒートローラを採用しても、ヒート
ローラの表面で温度検知をしている以上、上述の問題は
解決されなかった。また、このヒートローラの表面を温
度検知素子で検知することは、表面を摺擦しているため
発熱抵抗層の剥がれ通電不良が起こる原因となり、さら
に、トナーの付着による温度検知異常が発生する恐れが
あった。

【０００６】また、中空ヒートローラ内に温度検知素子
を内面と非接触な状態で温度検知するものもあるが、ロ
ーラ表面の温度検知に比べ雰囲気温度を検知するもの
で、正確な温度検知は困難であった。

【０００７】本発明は上述の欠点に鑑みてなされたもの
で、ヒートローラの交換が温度検知センサの調整をする
ことなく簡単に行え、通電不良、温度検知異常が発生せ
ずに正確にローラ表面の温度を検知でき、信頼性の高い
ヒートローラを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のヒートローラは円筒状基体の周囲に発熱
抵抗層が形成されるとともに、前記発熱抵抗層に電流を
供給可能に構成したヒートローラにおいて、前記ヒート
ローラの前記円筒基体内面に接触させた温度状態を検知
する温度検出素子と、前記円筒基体内面で前記温度検知
素子を弾性的に接触圧接する圧接部材と、前記ヒートロ
ーラを回転可能に構成して前記円筒基体内面で前記圧接
部材を支持させた支持部材とで構成されている。

【０００９】

【作用】本発明はヒートローラ周囲に形成された発熱抵
抗層が発熱する、自己発熱型ヒートローラを採用してお
り、このヒートローラは円筒状基体の厚さは薄いものを
選択でき全体として薄く形成することができることか
ら、ヒートローラの温度状態を内面で検知が可能とな
り、温度検知素子を内面で接触圧接させてヒートローラ
と一体形成したため、発熱抵抗層を摺擦することがな
く、通電不良がおきず、トナー飛散による温度検知異常
がなく、またヒートローラの故障のときは、それ自身を
交換するのみで、温度検知素子の調整は不要となる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。図１は定着装置の構成を説明した図であり、１は本
発明のヒートローラであり、導電性円筒状基体２周面に
電気絶縁層３を介して発熱抵抗層４を積層し、さらに剥
離層５を積層してなり、後述のリング状電極７（図１で
は不図示）が両端に配置されて、発熱抵抗層４に電流が
供給可能に構成されている。また後述するが、ヒートロ
ーラ１の両端に軸受け８を介して定着装置のフレーム１
００に支持されて回転可能に構成されている。

【００１１】１０はプレスローラであり、金属コア１２
の表面にシリコンスポンジ等の弾性体１１を被覆した状
態で形成されており、ヒートローラ１と同様に、その両
端で後述する軸受け１３を介して定着装置の下フレーム
１０２に支持されて回転可能に構成されている。

【００１２】一方、ヒートローラ１とプレスローラ１０
で形成されるニップ部の両端には、ガイド板によって用
紙搬送路２３が形成されており、その用紙搬送路２３に
搬送されてくる用紙２０の表面に形成されるトナー画像
２１をプレスローラ１０による加圧とヒートローラ１に
よる加熱をほぼ同時に行い用紙２０にトナー像が定着さ
れる。

【００１３】また、ヒートローラ１の内面には、本発明
の特徴であるヒートローラ１の温度状態を検知して温度
コントロールを行うためのサーミスタ（温度検知素子）
６１が導電性円筒状基体２の内面に形成された絶縁層２
ａに絶縁フィルム６１ａを介して接触させて配置してい
る。なお、サーミスタ６１は圧接部材６に接続されたバ
ネ６２を介して一定の接触圧で圧接されている。

【００１４】ここで、ヒートローラ１を構成する円筒基
体２の素材としてはアルミニウム，アルミニウム合金，
銅，銅合金，鉄，鉄合金等の導電性の良い金属を用いる
ことができるが、これに限定されることはなく、絶縁性
の円筒基体でも良い。

【００１５】電気絶縁層３は有機金属ポリマーが用いら
れるが、これに限定されるものではなく、ガラス等の硬
度が高いものに使用可能であるが、絶縁性の高くて硬度
が比較的低い材料を利用するのが最適である。かかる有
機金属ポリマー自体は硬度が比較的低く、可撓性を有
し、ある程度のまげにも十分耐えるため、欠けや割れの
生じることがなく、また金属円筒状基体との熱膨張率が
近似していることから、その差による電気絶縁層３のヒ
ビ割れ等も生じない等の作用効果が得られ、また、未硬
化の有機金属ポリマーを塗布し比較的低温で加熱硬化さ
せることにより形成できるので、基体の選択自由度が増
し、基体の肉薄化も可能で、実質の熱容量が低下し、よ
り一層の定着器の立ち上がり時間が短縮される。

【００１６】発熱抵抗層４はＲｕＯ2 、Ｎｉ−Ｃｒ合
金，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の金属粉末を有するペーストか
ら形成されており、剥離層５は発熱抵抗層４を覆い、転
写時にトナーがヒートローラ側に付着することを防止す
るためにＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から形成され
ている。一方、絶縁層２ａは電気的に絶縁が保証されれ
ば特に種類は問わないが、例えばフッ素樹脂，ポリアミ
ド樹脂が用いられる。

【００１７】かかるヒートローラ１の製造例として導電
性円筒状基体２の表面を予め化学的エッチングにより粗
面とし、その導電性円筒状基体２上に有機金属ポリマー
を塗布して電気絶縁層３を形成し、その後ニクロムを用
いたスパッタリング処理によりＮｉの発熱抵抗層４を形
成して、そしてリング状電極７を導電性接着剤、その他
のメッキ処理により嵌合させ、その後にヒートローラ１
表面をフッ素樹脂を塗布することにより完成する。

【００１８】次に本発明の第１の実施例について詳細に
説明する。図２は本発明の定着装置の構成を示す図であ
る。１０は定着装置本体の外枠を形成するフレーム１０
０であり、上フレーム１０１と下フレーム１０２で構成
され、それらが容易に取り外し可能になっている。ここ
で容易に取外し可能な構成は種々あるが、例えば上フレ
ーム１０１を凹，下フレーム１０２を凸形状として係合
可能にして容易に取外せるようにしても良い。

【００１９】７はヒートローラ端部に設けられ、発熱抵
抗層４に固着される金属性のリング状電極であり、不図
示であるがヒートローラ１の両端に設置されている。こ
のリング状電極７は発熱抵抗層４の表面端部の両端に接
触して固着させたリング状電極７である。なお、外周の
剥離層５はこの二つのリング状電極７で形成した表面内
に積層されている。また、９は定着装置本体のフレーム
１０の一部を形成する上フレーム１０１に配置して、リ
ング状電極７を摺擦しながら発熱抵抗層４に電流を供給
可能に構成した供給電極であり、スプリング９ａでリン
グ状電極７に所定の圧力を付加している。

【００２０】６３は圧接部材６を支持させる支持部材で
あり、サーミスタ６１の接触圧がここで決定され、生産
時にヒートローラと一体に形成され、ヒートローラを取
替えるだけで良い。本実施例では用紙２０の通紙位置に
対応する円筒基体内面で検知するほうが良い。従って、
センター通紙を行う場合は円筒基体２内面に設置する必
要があるが、本実施例のような圧接部材を片持梁の構成
では内面に設置するほど接触圧の信頼性が保てない。そ
こで、図４の第２実施例で示すように、サ−ミスタ６１
ａを中央に配置した構成とすることもできる。

【００２１】８はヒートローラ１の軸受であり、導電性
基体２の両端部とフレーム１００の上部フレーム１０１
の軸受支持部１０１ａと下部フレーム１０２の軸受支持
部１０２ａに取り付けて支持されており、ヒートローラ
１が回転可能に設置されている。また軸受８は図３に示
すように、上フレーム１０１に取り付けられた半円形状
の軸受８ａと、下フレーム１０２に取り付けられた半円
形状の軸受８ｂとが分割してなり、故障時のヒートロー
ラ１を取り出す際には、分割してそれぞれのフレームに
別れることとなる。軸受８ａ，８ｂの分割する位置とし
ては、プレスローラ１０の加圧方向Ｆと直角方向が良
い。これにより、軸受８が分割されているとしても回転
に支障がなく（ずれることがなく）取付けできる。

【００２２】１３はプレスローラ１０の回転軸である金
属コア１２を軸支する軸受であり、下フレーム１０２の
底面から上部方向へスプリング１４で付勢され、下フレ
ームに設けられた軸受支持部１０２ａで支持されてい
る。

【００２３】１５は温度ヒューズであり、サーミスタ６
１が故障した場合に、温度制御が不能となり、ある一定
の温度に上昇した場合に配線１６を通じて不図示のコネ
クターに接続された電源制御装置により、定着ローラの
電源を切る構成となる。

【００２４】次に、本発明のヒートローラ１を組立／取
り替えの手順について図５を用いて説明する。本発明の
ヒートローラ１はサーミスタ６１と一体としているた
め、ヒートローラ１をフレーム１００へ嵌め込む作業の
みで良く、面倒なサーミスタ６１の接触圧を調整する必
要はない。すなわち、図のような上フレーム１０１と、
上フレーム１０１の軸受支持部１０１ａに当接する軸受
８ａと、ヒートローラ１と、下フレーム１０２に設けら
れた軸受支持部１０２ａに当接する軸受８ｂと、プレス
ローラ１０を搭載した下フレーム１０２とに分解でき
る。

【００２５】ここで組立る場合は、まず軸受８ｂを軸受
支持部１０２ａに当接させて、ヒートローラ１の軸受部
１ａと係合させ、さらに、軸受８ａをヒートローラ１の
軸受部１ａに係合させる。その後、上フレーム１０１を
供給電極９とリング状電極７が接触するように取り付
け、不図示の接合手段（例えば、ネジ，ビス等）で上フ
レーム１０１と下フレーム１０２を接合させて組立が完
了する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、導電性の円筒状基体の
周囲に電気絶縁層を介して発熱抵抗層を積層し、前記発
熱抵抗層から電流を供給可能に構成した、いわゆる自己
発熱性ヒートローラを用いて、ヒートローラの円筒基体
内面で温度状態を検知する温度検出素子を設置できる構
成をしたことで、温度検知素子を内面で圧接させてヒー
トローラと一体形成したため、正確なヒートローラの温
度が検知できる一方、発熱抵抗層を摺擦することがない
ため通電不良がおきず、また、トナー飛散による温度検
知異常がなく、さらにヒートローラの故障のときは、そ
れ自身を交換するのみで、温度検知素子の調整は不要と
なる等の信頼性の高いヒートローラが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の構成の説明図

【図２】本発明の概略説明図

【図３】ヒートローラ端部の軸受の説明図

【図４】他の実施例を示す概略説明図

【図５】定着装置の組立説明図

【符号の説明】

１：ヒートローラ ２：導電性円筒状基体 ３：電気絶縁層 ４：発熱抵抗層 ５：剥離層 ６：圧接部材 ６３：圧接部材用軸受 ７：リング状電極 ９：供給電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状基体の周囲に発熱抵抗層が形成され
   るとともに、前記発熱抵抗層に電流を供給可能に構成し
   たヒートローラにおいて、 前記ヒートローラの前記円筒基体内面に接触させた温度
   状態を検知する温度検出素子と、 前記円筒基体内面で前記温度検知素子を弾性的に接触圧
   接させる圧接部材と、 前記前記円筒基体内面で前記圧接部材を支持させる支持
   部材とで構成したことを特徴とする温度検知素子一体型
   ヒートローラ。