JPH08286543A - 定着ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱体を有する定着ローラであってローラ表
面又はローラ内部の少なくとも一部にカルコゲンを主成
分とする周期律表III乃至VI族の非晶質或いは結晶物質
からなる発熱層を有し、発熱層を被覆し発熱層側端部を
封止する保護層や定着ローラ最外周面にトナーなどの粘
着を防止するための離型層を有する定着ローラが、初回
から結晶化熱を放出することができる該定着ローラの製
造方法の提供。 【構成】 上記定着ローラ製造方法において、保護層及
び／又は離型層を形成する際、或いは形成した後、少な
くとも発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融
し、次いで該融点以下に冷却することを特徴とする定着
ローラの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は定着ローラの製造方法に
関し、更に詳しくは、複写機、プリンター、ファクシミ
リなどにおいて電子写真方式等により記録シートに転写
されたトナー画像などを熱定着する装置に組み込まれる
定着ローラの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いる装置、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走査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、現像部においてそ
の静電潜像に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、
例えば、アルミニウムなどの中空円筒からなる芯金の外
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、加圧ローラと定着ローラとの間に記録
シートを通過させることにより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
記録シート上に定着され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るが、これでは電力を浪
費するため、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手段が種々提案されている。

【０００５】例えば、ローラの周表面または周表面近傍
に抵抗発熱層を設ける方法（特開昭５５−１６４８６０
号公報、特開昭５６−１３８７６６号公報、特開平２−
２８５３８３号公報など）、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号公報、特開平４−１３４３８
７号公報など）、ローラをヒートパイプで構成する方法
（特開平３−１３９６８４号公報）、ローラを電磁誘導
加熱する方法（実開平４−５５０５５号公報）、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４−１８６２７０号公報）、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号公報）などが提案
されている。しかしながら、従来の定着ローラでは、ウ
ォームアップ時間を短縮するには、ヒータなどの加熱体
に大きなエネルギーを投入しなければならないという問
題がある。

【０００６】本発明者は、加熱体を有する定着ローラに
おいて、ローラ表面又はローラ内部の少なくとも一部に
カルコゲンを主成分とする周期律表III乃至VI族の非晶
質或いは結晶物質からなる発熱層を有する定着ローラ
が、加熱体に大きなエネルギーを投入することなくウォ
ームアップ時間を十分に短縮することができることを先
に見い出した。この定着ローラにおいては、非晶質状態
の発熱層が定着ローラの加熱体により加熱されて結晶化
温度に達したときに結晶化熱を放出し、発熱層の温度が
急速に上昇し、これにより、定着ローラ表面が速やかに
定着可能温度に到達するのでウォームアップ時間を十分
に短縮することができる。

【０００７】そして、定着ローラは、結晶化した発熱層
を加熱体により一時的にその融点以上の温度にまで加熱
し、ついで放冷すれば発熱層は再び非晶質状態に戻るの
で、再び発熱層を加熱体により加熱して結晶化熱を放出
させることができるものである。

【０００８】ところで、本発明者らの検討によれば、こ
のような発熱層を有する定着ローラにおいて、結晶化し
た発熱層を加熱体により一時的にその融点以上の温度に
まで加熱したとき発熱層が熔融し流動化して定着ローラ
外に流出するのを防止するために、発熱層を被覆し発熱
層側端部を封止する保護層を設けること、或いは定着ロ
ーラ最外周面にトナーなどの粘着を防止するための離型
層を設けることが好ましいが、特に熱収縮性チューブな
どのように熱を加えて保護層や離型層を形成する場合に
は、発熱層が結晶化温度に加熱されることにより結晶化
してしまい、結晶化した発熱層を有する定着ーラとなる
ので初期における結晶化熱の放出が得られないという問
題のあることが判明した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、加熱
体を有する定着ローラであって、ローラ表面又はローラ
内部の少なくとも一部にカルコゲンを主成分とする周期
律表III乃至VI族の非晶質或いは結晶物質からなる発熱
層を有し、発熱層を被覆し発熱層側端部を封止する保護
層や定着ローラ最外周面にトナーなどの粘着を防止する
ための離型層を有する定着ローラが、初回から結晶化熱
を放出することができる該定着ローラの製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、加
熱体を有する定着ローラの製造方法において、ローラ表
面又はローラ内部の少なくとも一部にカルコゲンを主成
分とする周期律表III乃至VI族の非晶質或いは結晶物質
からなる発熱層を形成し、発熱層を被覆し発熱層側端部
を封止する保護層を形成する際、或いは形成した後、少
なくとも発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融
し、次いで該融点以下に冷却することを特徴とする定着
ローラの製造方法によって達成される。また、本発明の
上記目的は、加熱体を有する定着ローラ製造方法におい
て、ローラ表面又はローラ内部の少なくとも一部にカル
コゲンを主成分とする周期律表III乃至VI族の非晶質或
いは結晶物質からなる発熱層を形成し、定着ローラ最外
周面に離型層を形成する際、或いは形成した後、少なく
とも発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融し、
次いで該融点以下に冷却するすることを特徴とする定着
ローラの製造方法によって達成される。

【００１１】本発明におけるカルコゲンを主成分とする
周期律表III乃至VI族の非晶質物質としては、例えば、
セレン、セレン・テルル合金、テルル・ゲルマニウム合
金、セレン・インジウム系合金、テルル・インジウム系
合金、セレン・アンチモン系合金、テルル・アンチモン
系合金などが挙げられ、特にセレン、セレン・テルル合
金が好ましい。

【００１２】また、本発明における発熱層は、例えば、
ステンレス、アルミニウムなどの芯金内にハロゲンラン
プ、赤外線ランプまたはニクロム線などのヒータを内蔵
させた定着ローラの芯金表面或いは芯金内部、ヒートパ
イプで構成した定着ローラのヒートパイプ表面、抵抗発
熱層を有する定着ローラの抵抗発熱層上、などのよう
に、ローラ表面又は発熱体からローラ表面に至るローラ
内部に設けることができる。さらに発熱層を芯金表面な
どの金属表面に形成する場合には、金属表面との密着性
を向上させ剥離を防止するために、その金属の酸化皮膜
層を介して発熱層を形成することが好ましい。

【００１３】本発明においては、発熱層を被覆し発熱層
側端部を封止する保護層が形成される。保護層を形成す
るには、例えば、発熱層をローラの軸方向端部の金属表
面を残して金属表面上に設け、保護層を発熱層とローラ
の軸方向端部の発熱層が設けられていない金属表面とを
覆うように設ければよい。

【００１４】更に、定着ローラ最外周面にはトナーなど
の粘着を防止するため離型層を設けることが好ましい。
離型層は、保護層が設けられている定着ローラの最外周
面に設けても、また発熱層が芯金内部等に形成され、発
熱層が熔融し流動化しても定着ローラ外に流出すること
がなく保護層が設けられていない定着ローラの最外周面
に設けてもよい。離型層を設ける場合には、離型層を形
成する際、或いは形成した後、少なくとも発熱層を該結
晶物質の融点以上に加熱して熔融し、次いで該融点以下
に冷却する。離型層が保護層を兼ねてもよい。離型層は
従来公知の方法によって設けることができるが、フッ素
樹脂系の熱収縮性チューブをローラに被せて加熱するこ
とにより設けることが好ましい。熱収縮性チューブがロ
ーラの両側端部を包むようにすれば、それにより発熱層
側端部を封止することができる。

【００１５】本発明においては、発熱層を被覆し発熱層
側端部を封止する保護層を形成する際、或いは形成した
後、少なくとも発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱し
て熔融し、次いで該融点以下に冷却すること、または離
型層を形成する際、或いは形成した後、少なくとも発熱
層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融し、次いで該
融点以下に冷却することにより、結晶化した発熱層を非
晶質状態の発熱層とすることができるので、この定着ロ
ーラによれば初回から結晶化熱の放出が得られる。これ
により、当初から定着ローラ表面が速やかに定着可能温
度に到達しウォームアップ時間を十分に短縮することが
できようになる。

【００１６】上記の融点以上に加熱する際には、保護層
及び／又は離型層が加熱により変形を受けないように、
また発熱層が変形しないように過度の昇温を避けること
が好ましい。カルコゲンを主成分とする周期律表III乃
至VI族の結晶物質からなる発熱層は、その熱分析におい
て、融点以上に加熱すると融解による吸熱パターンが明
瞭に現われ、この吸熱パターンのピークに達すると液化
してくるが、吸熱パターン終了まではその形状を保持し
ており、さらに温度を上げていくと僅かの吸熱傾向を示
して流動化し発熱層の変形が生じ、それにより保護層や
離型層に波打ちや皺が発生しやすくなるので、加熱温度
は該結晶物質の融点以上で、且つ熱分析において検知さ
れる融解吸熱パターンの終了する温度以下とすることが
好ましい。また、融点以下への冷却は、常温への自然放
置による冷却でも充分であり、これにより結晶化した発
熱層を非晶質状態の発熱層とすることができる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明を具体的実施例によって説明
するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

【００１８】実施例１ 大気中で加熱して表面に酸化皮膜を形成したＡｌ芯金を
真空蒸着槽の中にセットし、酸化皮膜上にテルル８重量
％のセレンテルル合金を０．１ｍｍの厚さに蒸着して発
熱層を形成した。これを真空蒸着槽から取り出した後、
導電性ＰＦＡ樹脂の熱収縮性チューブを被せ、２５０℃
に加熱し次いで常温まで自然冷却して厚さ約２０μｍの
保護層を兼ねた離型層を形成して定着ローラを作製し
た。テルル８重量％のセレンテルル合金の融点は２２０
℃、熱分析において検知される融解吸熱パターンの終了
する温度は２６０℃であった。

【００１９】比較例１ 実施例１と同じ処理をしセレンテルル合金の発熱層を形
成した芯金にフッ素樹脂粉（三井フロロケミカル製ＭＰ
６１２）を静電塗装して３５０℃まで加熱処理したとこ
ろ、セレンテルル合金の発熱層が熔融液滴化して落下し
てしまい定着ローラを作製することができなかった。

【００２０】実施例２−１〜２−４、比較例２−１〜２
−２ 大気中で加熱して表面に酸化皮膜を形成したＳＵＳ芯金
を真空蒸着槽の中にセットし、酸化皮膜上にテルル３０
重量％のセレンテルル合金を０．１ｍｍの厚さに蒸着し
て発熱層を形成した。これを真空蒸着槽から取り出した
後、導電性ＰＦＡ樹脂の熱収縮性チューブを被せ、１７
０℃に加熱し次いで常温まで自然冷却して厚さ約２０μ
ｍの保護層を兼ねた離型層を形成して定着ローラを作製
した。この定着ローラにおける発熱層のセレンテルル合
金は結晶状態であった。次に、表１に示した到達温度ま
で再度加熱して昇温した後、自然放置して常温まで冷却
した。なお、テルル３０重量％のセレンテルル合金の融
点は２４０℃、熱分析において検知される融解吸熱パタ
ーンの終了する温度は３００℃であった。

【００２１】比較例３ 実施例２において、再加熱処理をしない以外は同様にし
て定着ローラを作成した。上記実施例１、実施例２−１
〜２−４、比較例２−１〜２−２及び比較例３により作
製された定着ローラについて、離型層表面の変形状況を
調べ、また、これら定着ローラをリコー製ファクシミリ
−Ｆ１７の定着装置に組込み、芯金内に設置してあるハ
ロゲンランプにヒーター電力６８０Ｗで入力し初回にお
ける定着ローラ表面温度の立上り特性を調べた。その結
果を表１に示した。

【００２２】

【表１】 表１から明らかなように、実施例１、実施例２−３及び
２−４の定着ローラは、初回から良好な表面温度の立上
り特性を示し、また離型層表面に変形が見られずトナー
画像を有する記録紙の通紙により初回から良好な定着画
像が得られた。

【００２３】実施例２−１及び２−２の定着ローラは、
離型層表面に変形が見られず、また初回昇温がやや遅め
であったが、トナー画像を有する記録紙の通紙により初
回かほぼ良好な定着画像が得られ、繰り返し使用による
融点以上までの加熱で早期に良好な表面温度の立上り特
性を示すようになった。

【００２４】比較例２−１及び２−１の定着ローラは離
型層表面に波打ちや皺の変形が見られ良好な定着画像が
得られなかった。なお、発熱層をローラ内部に形成すれ
ば、このような波打ち等の発生しない定着ローラを得る
ことができる。比較例３の定着ローラは初回の温度の立
上りが悪く定着不良が発生した。

【００２５】更に、ハロゲンランプにヒーター電力６８
０Ｗで入力のオン・オフを繰り返して、定着ローラの耐
久性を評価したところ、実施例１および実施例２−３、
２−４の定着ローラは５万回の繰り返しでも発熱層の剥
離、変形や離型層表面の変化は見られず、トナー画像を
有する記録紙の通紙により良好な定着画像が得られた。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ローラ表面又はローラ
内部の少なくとも一部にカルコゲンを主成分とする周期
律表III乃至VI族の非晶質或いは結晶物質からなる発熱
層を有し、発熱層を被覆し発熱層周端部を封止する保護
層及び／又はローラ最外周面に離型層を有する定着ロー
ラの製造方法において、保護層及び／又は離型層を形成
する際、或いは形成した後、少なくとも発熱層を該結晶
物質の融点以上に加熱して熔融し、次いで該融点以下に
冷却するすることにより、部分的あるいは完全に結晶化
した発熱層を非晶質状態の発熱層とすることができ、初
回から結晶化熱を放出することができる定着ローラを製
造することができる。また、加熱温度を該結晶物質の融
点以上で、且つ熱分析において検知される融解吸熱パタ
ーンの終了する温度以下とすることにより、発熱層を非
晶質状態の発熱層とする際に、発熱層の流動変形を防止
することができ、保護層又は離型層表面が変形せず表面
平滑性が良好な表面を有する定着ローラを製造すること
ができる。更に、本発明によれば、保護層や離型層を形
成する際に発熱層の結晶化を懸念する必要がなくなり、
定着ローラを製造する方法の採用手段が広くなるという
利点がある。離型層をフッ素樹脂系の熱収縮性チューブ
により形成することによって、発熱層の流動変形を防止
でき、表面平滑性が良好な離型層を有する定着ローラを
容易に製造することができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体を有する定着ローラの製造方法に
   おいて、ローラ表面又はローラ内部の少なくとも一部に
   カルコゲンを主成分とする周期律表III乃至VI族の非晶
   質或いは結晶物質からなる発熱層を形成し、発熱層を被
   覆し発熱層側端部を封止する保護層を形成する際、或い
   は形成した後、少なくとも発熱層を該結晶物質の融点以
   上に加熱して熔融し、次いで該融点以下に冷却すること
   を特徴とする定着ローラの製造方法。
2. 【請求項２】 加熱体を有する定着ローラ製造方法にお
   いて、ローラ表面又はローラ内部の少なくとも一部にカ
   ルコゲンを主成分とする周期律表III乃至VI族の非晶質
   或いは結晶物質からなる発熱層を形成し、定着ローラ最
   外周面に離型層を形成する際、或いは形成した後、少な
   くとも発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融
   し、次いで該融点以下に冷却することを特徴とする定着
   ローラの製造方法。
3. 【請求項３】 更に定着ローラ最外周面に離型層を有
   し、離型層を形成する際、或いは形成した後、少なくと
   も発熱層を該結晶物質の融点以上に加熱して熔融し、次
   いで該融点以下に冷却することを特徴とする請求項１記
   載の定着ローラの製造方法。
4. 【請求項４】 離型層が保護層を兼ねていることを特徴
   とする請求項３記載の定着ローラの製造方法。
5. 【請求項５】 離型層がフッ素樹脂系熱収縮性チューブ
   からなることを特徴とする請求項３または４記載の定着
   ローラの製造方法。
6. 【請求項６】 加熱温度が該結晶物質の融点以上で、且
   つ熱分析において検知される融解吸熱パターンの終了す
   る温度以下であることを特徴とする請求項１、２、３、
   ４または５記載の定着ローラの製造方法。
7. 【請求項７】 カルコゲンを主成分とする周期律表III
   乃至VI族の非晶質或いは結晶物質からなる発熱層がロー
   ラの金属表面上にその金属の酸化皮膜層を介して形成さ
   れることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または
   ６記載の定着ローラの製造方法。