JPH0887192A - 加熱定着装置および棒状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予熱時間の短縮化と装置の省電力化とを同時
に満足する定着装置の提供。熱源への通電開始時におい
て突入電流が流れることがなく、装置の構成が簡単な定
着装置の提供。表面温度の立ち上がり時間が短く、消費
電力が低い、加熱定着装置のヒートローラとして好適に
用いることができる棒状発熱体の提供。 【構成】 ヒートローラ方式の定着装置であって、加熱
ローラ１０は、円筒状基材１１と、円筒状基材１１の外
表面上に形成された絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に形成
された、Ａｇ−Ｐｄ合金を導電体とする厚さ５〜２０μ
ｍの帯状体よりなる発熱抵抗パターン１３と、発熱抵抗
パターン１３に電流を流すための給電リング３１，３２
とを備えてなる定着装置。金属製基材と、その外表面上
に形成された厚さ５０〜１００μｍの絶縁膜と、絶縁膜
上に形成された、Ａｇ−Ｐｄ合金を導電体とする厚さ５
〜２０μｍの帯状体よりなる発熱抵抗パターンとを備え
てなる棒状発熱体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱定着装置および棒状
発熱体に関し、更に詳しくは、電子写真複写機、レーザ
プリンタ、ファクシミリ等においてトナー像の定着に用
いるヒートローラ方式の加熱定着装置、および、加熱定
着装置のヒートローラ、シート体表面被覆装置のヒート
ローラ、その他各種加熱装置のヒータとして用いる棒状
発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等において、記録材上に
形成されたトナー像を加熱定着するための方式として、
従来より、加熱ローラと、これに対接配置された加圧ロ
ーラとの間に、未定着トナーよりなるトナー像が形成さ
れた記録材を通過させることにより、前記未定着トナー
を加圧下で加熱してトナー像を記録材に定着させるヒー
トローラ方式が広く知られている。

【０００３】ヒートローラ方式による従来の定着装置に
おいては、例えば特開昭５９−１１６７７５号公報に記
載されているように、フッ素樹脂等からなる離型性被覆
膜が外表面に形成された中空金属パイプの内部空間に、
ハロゲンランプ等のヒータランプが挿入配置されて加熱
ローラが構成されている。そして、前記ヒータランプか
らの輻射熱によって加熱ローラが加熱され、その外表面
が定着可能温度（例えば１５０〜２００℃）まで昇温す
る。加熱ローラの外表面が定着可能温度に達した後にお
いて、加熱ローラと加圧ローラとの間に記録材を通過さ
せることにより、未定着トナーが加圧下で加熱されてト
ナー像が記録材に定着される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、例えば電子
写真複写機によって連続的に画像を形成する場合には、
短時間で多量の定着処理を行う必要があり、このような
使用態様においても良好な定着性能を維持するために
は、加熱ローラの表面温度が定着処理に伴って著しく低
下することがないよう、その熱容量をある程度大きくし
なければならない。

【０００５】（１）しかしながら、上記のような構成の
従来の定着装置においては、中空金属パイプに対してヒ
ータランプが非接触状態で保持され、中空金属パイプと
ヒータランプとの間には空気層が介在しているために、
両者間の熱伝導速度が小さく、また、中空金属パイプの
内部は外気と遮断されていないので熱損失も生じやす
い。このため、加熱ローラの熱容量が大きい場合には、
ヒータランプへの通電を開始してから加熱ローラの外表
面が定着可能温度に達するまでの時間（以下「予熱時
間」ともいう）として通常３０秒間〜３分間程度と長い
時間を必要とする。ここに、消費電力の大きなヒータラ
ンプを搭載することによって、予熱時間を短縮すること
も考えられるが、装置の省電力化を図る観点から好まし
くない。このように、従来のヒートローラ方式による定
着装置においては、「予熱時間の短縮化」と「装置の省
電力化」を同時に満足することが困難である。

【０００６】（２）また、熱源であるヒータランプへの
通電開始時において、当該ヒータランプには瞬間的に過
大な電流（以下「突入電流」という）が流れる。これ
は、ヒータランプへの通電開始時（フィラメント温度：
常温）と、ヒータランプの安定動作時（フィラメント温
度：２０００〜２３００℃）とでは、ヒータランプを構
成するフィラメント材の抵抗率が大きく異なるからであ
る。すなわち、ヒータランプへの通電開始時におけるフ
ィラメント材の抵抗率が、ヒータランプの安定動作時に
おけるフィラメント材の抵抗率に比べて極端に小さいこ
とにより、ヒータランプへの通電開始時に、安定動作時
における定常電流に比べて過大な電流（突入電流）が流
れることになる。このような事情から、従来の装置にお
いては、ヒータランプへの電力供給回路を構成する部品
として突入電流に耐え得るものを使用するか、または、
突入電流を抑制する手段を別に設けることが必要にな
り、何れにしても、装置の構成が複雑となって装置のコ
ストアップの原因となる。

【０００７】（３）また、中空金属パイプの内部空間に
ヒータランプが挿入配置されて加熱ローラが構成されて
いるので、当該ヒータランプを挿入するためのスペース
を確保する必要があり、加熱ローラの小径化には限界が
ある。このため、近時における装置の小型化・コンパク
ト化の要請に応えることができない。

【０００８】（４）さらに、中空金属パイプの内部にお
いてヒータランプを保持する手段が必要となるなど、定
着装置を構成する要素・部材の数が多くて、装置の構成
が複雑であり、製造コストを含めてコストの高いもので
ある。

【０００９】本発明は、以上のような事情に基いてなさ
れたものである。本発明の第１の目的は、消費電力の小
さな熱源が搭載されているにも関わらず、予熱時間が短
くて定着動作を直ちに行うことができる加熱定着装置、
すなわち、「予熱時間の短縮化」と「装置の省電力化」
を同時に満足することのできる加熱定着装置を提供する
ことにある。本発明の第２の目的は、熱源への通電開始
時においても突入電流が流れることがなく、装置の構成
が簡単な加熱定着装置を提供することにある。本発明の
第３の目的は、ローラ径の小さな加熱ローラを備えた、
従来の装置に比べて小型でコンパクトな構成の加熱定着
装置を提供することにある。本発明の第４の目的は、装
置の構成要素・構成部材の数が少なく、構成が簡単で製
造が容易な加熱定着装置を提供することにある。本発明
の第５の目的は、通電を開始してから表面全域がムラな
く所期の温度になるまでの立ち上がり時間が短く、さら
に、消費電力が低い、加熱定着装置のヒートローラとし
て好適に用いることができる棒状発熱体を提供すること
にある。本発明の第６の目的は、シート体表面被覆装置
のヒートローラ、その他各種加熱装置のヒータとしても
好適に用いることができる棒状発熱体を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱定着装置
は、加熱ローラ（10) と、この加熱ローラ（10) に対向
して圧接するよう配置された加圧ローラ（20) との間
に、未定着トナーよりなるトナー像が形成された記録材
を通過させることにより、前記未定着トナーを加圧下で
加熱してトナー像を記録材に定着させるよう構成された
加熱定着装置であって、前記加熱ローラ（10) は、円筒
状基材（11) と、この円筒状基材（11) の外表面上に形
成された絶縁膜（12) と、この絶縁膜（12) 上に形成さ
れた、銀−パラジウム合金を導電体とする厚さ５〜２０
μｍの帯状体よりなる発熱抵抗パターン（13) と、この
発熱抵抗パターン（13) に電流を流すための給電リング
（31,32)とを備えてなることを特徴とする。

【００１１】本発明の加熱定着装置においては、加熱ロ
ーラ（10) を構成する円筒状基材（11) が、アルミニウ
ム合金よりなることが好ましい。本発明の加熱定着装置
においては、加熱ローラ（10) が、発熱抵抗パターン
（13) を被覆するよう設けられた、ガラスまたはシリカ
（ＳｉＯ₂ ）よりなる厚さ１００μｍ以下の保護膜（1
4) を有していることが好ましい。本発明の加熱定着装
置においては、加熱ローラ（10) を構成する給電リング
（31,32)と、発熱抵抗パターン（13) の端部とが、シリ
コーン樹脂中に銀が充填含有されてなる導電性接着剤に
よって接続固定されていることが好ましい。本発明の加
熱定着装置においては、加熱ローラ（10) を構成する給
電リング（31,32)と、発熱抵抗パターン（13) の端部と
が、固相線温度が３００℃以上である高温ハンダによっ
て接続固定されていることが好ましい。

【００１２】本発明の棒状発熱体は、円筒状または円柱
状の金属製基材と、この金属製基材の外表面上に形成さ
れた厚さ５０〜１００μｍの絶縁膜と、この絶縁膜上に
形成された、銀−パラジウム合金を導電体とする厚さ５
〜２０μｍの帯状体よりなる発熱抵抗パターンとを備え
てなることを特徴とする。

【００１３】本発明の棒状発熱体においては、発熱抵抗
パターンに電流を流すための給電リングを備えてなるこ
とが好ましい。本発明の棒状発熱体においては、発熱抵
抗パターンを被覆するよう設けられた、ガラスまたはシ
リカ（ＳｉＯ₂ ）よりなる厚さ１００μｍ以下の保護膜
を有していることが好ましい。

【００１４】

【作用】

＜加熱定着装置＞ （１）給電リングのそれぞれに電圧を印加すると、発熱
抵抗パターンに電流が流れてジュール熱が発生し、この
ジュール熱によって、加熱ローラが直接的に加熱され、
その外表面が定着可能温度まで昇温する。然るに、加熱
ローラは、これを構成する発熱抵抗パターンによって、
直接的に、すなわち、空気層などを介在させることなく
接触加熱されるため、その間における熱伝導速度は大き
く、また、熱損失も極めて少ない。従って、後述する実
施例の結果からも明らかなように、発熱抵抗パターンに
よる消費電力が小さいにも関わらず、予熱時間を短いも
のとすることができる。 （２）発熱抵抗パターンの安定動作時における温度はせ
いぜい２００℃程度であり、発熱抵抗パターンの抵抗率
は、通電開始時（常温時）と安定動作時とで大きく異な
ることがない。従って、後述する実施例の結果からも明
らかなように、発熱抵抗パターンへの通電開始時におい
て、安定動作時における定常電流に比べて過大な突入電
流が流れることはない。 （３）ヒータランプの挿入スペースを考慮する必要がな
いため、加熱ローラのローラ径を小さくすることがで
き、これにより、装置の小型化・コンパクト化を図るこ
とができる。 （４）ヒータランプを保持する手段などを設ける必要が
ないため、装置の構成要素や構成部材の数を少なくする
ことができ、構成が簡単で製造が容易である。

【００１５】＜棒状発熱体＞発熱抵抗パターンにおいて
発生したジュール熱は、絶縁膜を介して金属製基材に伝
えられる。ここで、金属製基材は高い熱伝導率を有する
ので、発熱抵抗パターンからのジュール熱は当該金属製
基材の全体に均一に伝わりやすく、これにより、動作時
において棒状発熱体の表面温度にムラが発生しにくい。
また、熱の伝導経路である絶縁膜は、その厚さが５０〜
１００μｍと薄いため、その間における熱伝導速度は極
めて大きく、更に、絶縁膜による熱損失も極めて小さ
い。従って、発熱抵抗パターンへの通電を開始してから
棒状発熱体の表面全域がムラなく所期の温度に達するま
での立ち上がり時間を短くすることができるとともに、
棒状発熱体の表面を昇温させるために必要な消費電力も
低いものとすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図１は、本発明の加熱定着装置の一例を示す正面
図、図２は、この加熱定着装置の側面図、図３は、図１
におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【００１７】図１〜図３において、１０は加熱ローラで
あり、加熱ローラ１０は耐熱軸受４１，４２を介して保
持枠１の側面に回転自在に保持されている。３１および
３２は、加熱ローラ１０を構成する給電リング、５１
（５２）は、給電リング３１（３２）に電圧を印加する
ための給電ブラシ、５３（５４）は、給電ブラシ５１
（５２）を保持するためのブラシホルダーである。

【００１８】給電ブラシ５１（５２）は、リード線１０
１（１０５）と継電接続されており、リード線１０１
は、接続端子１０２を介して温度感知リレー９０の一方
の端子体９１と電気的に接続されている。温度感知リレ
ー９０の他方の端子体９２は、接続端子１０３を介して
リード線１０４と電気的に接続されている。リード線１
０４およびリード線１０５は、それぞれ図示しない電源
に接続されている。加熱ローラ１０の表面温度が異常に
昇温した場合には、温度感知リレー９０が動作して加熱
ローラ１０への電流路が遮断される。これにより、火災
などの事故を未然に防止することができる。

【００１９】６１は加熱ローラ１０を回転させるための
駆動ギアである。この駆動ギア６１は、加熱ローラ１０
の一端側に設けられた切欠部と嵌合して加熱ローラ１０
の回転軸に固定されており、図示しない駆動モータから
の回転動力が駆動ギア６１を介して加熱ローラ１０に伝
達されるようになっている。

【００２０】２０は加圧ローラであり、この加圧ローラ
２０は、金属製ロッド２２と、その周囲に形成された耐
熱性を有する弾性被覆層２１とにより構成され、その母
線方向が加熱ローラ１０の母線方向と一致するように配
置されている。

【００２１】加圧ローラ２０の両端部は、軸受７１，７
２を介して軸受板７３，７４に回転自在かつ昇降自在に
保持されている。軸受板７３（７４）は、ネジ７５（７
６）によって保持枠１に固定されている。８１および８
２は加圧板であり、加圧板８１（８２）は、ヒンジピン
Ｈによって軸受板７３（７４）に回転自在に保持されて
いる。８３および８４は引張りバネであり、引張りバネ
８３（８４）は、その上端が保持枠１に固定され、下端
が加圧板８１（８２）に固定されており、加圧板８１
（８２）に対して上方への引張り力を与えている。そし
て、引張りバネ８３（８４）による引張り力が与えられ
た加圧板８１（８２）には、ヒンジピンＨを中心とする
回転力が生じて軸受７１（７２）を押し上げる。これに
より、加圧ローラ２０が上昇して加熱ローラ１０と対向
して圧接される。この状態において、駆動ギア６１を介
して加熱ローラ１０を回転させると、これに伴って加圧
ローラ２０が回転する。

【００２２】本発明の加熱定着装置は、加熱ローラの構
成に特徴を有するものである。図４は、加熱ローラ１０
の具体的構成を示す一部破断正面図、図５は、図４にお
けるＢ−Ｂ矢視断面図、図６は、加熱ローラ１０を構成
する発熱抵抗パターンの展開図である。

【００２３】図４および図５に示すように、本発明の加
熱定着装置を構成する加熱ローラ１０は、円筒状基材１
１と、この円筒状基材１１の外表面上に形成された絶縁
膜１２と、この絶縁膜１２上に形成された発熱抵抗パタ
ーン１３と、この発熱抵抗パターン１３を被覆するよう
形成された保護膜１４と、この保護膜１４上に形成され
た離型層１５と、発熱抵抗パターン１３に電流を流すた
めの給電リング３１，３２とを備えてなる回転自在の棒
状発熱体よりなる。図４および図５において、１３１
は、発熱抵抗パターン１３の一端部に設けられた終端電
極である。

【００２４】加熱ローラ１０を構成する円筒状基材１１
は、マグネシウムおよびケイ素をそれぞれ微量に含むア
ルミニウム合金よりなり、外径２０ｍｍ、肉厚１．５ｍ
ｍ、全長３０４ｍｍの円筒状の部材である。円筒状基材
は、ローラ表面における温度ムラを防止する観点から熱
伝導率の大きい金属材料、特に、熱伝導率が１００Ｗ／
（ｍ・Ｋ）以上の金属材料よりなることが好ましく、具
体的にはアルミニウム合金よりなることが好ましい。ア
ルミニウム合金を円筒状基材として用いることにより、
加熱ローラの表面温度を更に均一なものとすることがで
きる。

【００２５】円筒状基材１１上に形成された絶縁膜１２
はシリカ（ＳｉＯ₂ ）より構成される。ここで、絶縁膜
１２の膜厚は５０〜１００μｍであることが好ましく、
本実施例では例えば８０μｍとされる。絶縁膜１２の膜
厚を１００μｍ以下と薄くすることにより、発熱抵抗パ
ターン１３において発生したジュール熱が円筒状基材１
１に迅速に伝わるので予熱時間（発熱抵抗パターン１３
への通電を開始してから加熱ローラ１０の表面全域がム
ラなく所期の温度に達するまでの立ち上がり時間）を更
に短縮することができる。また、絶縁膜１２による熱損
失が小さくなるので、加熱ローラ１０の表面を定着可能
温度に昇温させるために要する消費電力を更に低くする
ことができる。

【００２６】発熱抵抗パターン１３は、幅２ｍｍ、厚さ
１０μｍの帯状体よりなり、電流を流すことによってジ
ュール熱を発生する抵抗発熱物質を有してなる。

【００２７】本発明においては、発熱抵抗パターン１３
を構成する抵抗発熱物質として、銀−パラジウム（Ａｇ
−Ｐｄ）合金が用いられる。この銀−パラジウム合金は
抵抗温度係数が正であり、温度の上昇に伴ってその抵抗
率が増加するので、加熱ローラの過昇温（オーバーシュ
ート）を有効に防止することができる。また、発熱抵抗
パターンの抵抗率は、通電開始時（常温時）と安定動作
時とで大きく異なることがないので、発熱抵抗パターン
への通電開始時において、安定動作時における定常電流
に比べて過大な突入電流が流れることはない。かかる銀
−パラジウム合金の組成としては、「Ａｇ：Ｐｄ（重量
比）」が９０：１０〜７０：３０であることが、発熱抵
抗パターン１３と絶縁膜１２との接合強度、電気抵抗値
の安定性および材料コストの観点から好ましい。

【００２８】発熱抵抗パターンの厚さは、寿命信頼性
（耐久性）、定着性能およびパターン形成方法などを考
慮して選択され、具体的には５〜２０μｍの範囲とさ
れ、好ましくは１０〜１５μｍの範囲とされる。発熱抵
抗パターンの厚さが５μｍ未満である場合には、通電時
においてパターン焼損などが生じ寿命信頼性が低下す
る。一方、発熱抵抗パターンの厚さが過大である場合に
は、加熱ローラの外表面が平滑性に劣るものとなって形
成される定着画像の品質が低下する。

【００２９】発熱抵抗パターン１３の形成方法としては
特に限定されるものではないが、５〜２０μｍの厚さの
パターンを容易に形成できることから、スクリーン印刷
法が好ましい。

【００３０】本実施例の定着装置においては、加熱ロー
ラの両端側で多くのジュール熱が発生するよう発熱抵抗
パターンに配熱分布を持たせている。具体的には、図６
に示すように、ローラ軸方向の端部領域（Ｄ，Ｅ）にお
けるパターン密度を、中央領域（Ｃ）におけるパターン
密度に比べて大きくしている。このような配熱分布とす
ることにより、加熱ローラの端部から隣接部材へ熱が流
出することにより生じる加熱ローラの両端側での表面温
度の低下（表面温度の不均一化）が抑制され、加熱ロー
ラの軸方向における表面温度の均一化を図ることができ
る。

【００３１】図６において、１３１および１３２は、発
熱抵抗パターン１３の両端部に設けられた終端電極であ
り、終端電極１３１（１３２）を介して、発熱抵抗パタ
ーン１３と、給電リング３１（３２）とが電気的に接続
される。同図において、終端電極１３１と終端電極１３
２との間の距離Ｌは２４５ｍｍ、端部領域（Ｄ，Ｅ）の
長さｄは３０ｍｍである。そして、中央領域（Ｃ）にお
ける単位面積あたりの発熱量をＱ¹ 、端部領域（Ｄ，
Ｅ）における単位面積あたりの発熱量をＱ² とすると
き、「Ｑ² ／Ｑ¹ 」の値が１．２〜１．５であることが
好ましい。

【００３２】保護膜１４は、厚さ５０μｍのシリカ（Ｓ
ｉＯ₂ ）よりなる膜であり、発熱抵抗パターン１３の劣
化防止、電気絶縁性の確保、記録材に付着した異物によ
る発熱抵抗パターン１３の損傷防止などの観点から設け
られている。

【００３３】保護膜は、絶縁膜１２上に部分的に形成さ
れた発熱抵抗パターン１３を被覆するものであるため、
保護膜の構成材料は、発熱抵抗パターン１３との密着性
が高く、しかも、絶縁膜１２に対しても十分な密着性を
有するものでなければならない。かかる観点から、保護
膜の構成材料としてはガラスまたはシリカ（ＳｉＯ₂）
が好ましい。

【００３４】一方、保護膜の厚さとしては、通常１００
μｍ以下とされ、好ましくは５０〜８０μｍとされる。
保護膜の厚さが１００μｍを超える場合には、発熱抵抗
パターン１３で発生したジュール熱が加熱ローラ１０の
外表面へ伝わりにくくなり定着性能に悪影響を及ぼすお
それがある。

【００３５】離型層１５は、加熱ローラ１０の表面にお
ける離型性を向上させるために設けられたフッ素樹脂層
である。離型層１５を設けることによって、定着動作時
におけるオフセット現象が発生しにくくなり、良好な定
着性能を得ることができる。

【００３６】給電リング３１および３２は、それぞれ、
内径２０．４ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、幅７ｍｍの銅合金
よりなるリング状部材であり、給電リング３１（３２）
は、発熱抵抗パターン１３の両端部に設けられた終端電
極１３１（１３２）と電気的導通を持つように接合・固
定されている。

【００３７】給電リング３１（３２）と、終端電極１３
１（１３２）とを接合するための接合剤としては、シリ
コーン樹脂（バインダ成分）中に銀（フィラー）が充填
含有されてなる導電性接着剤または固相線温度が３００
℃以上である高温ハンダを用いることが好ましい。かか
る導電性接着剤および高温ハンダは、２００℃以上の耐
熱性を有するものであり、定着動作時における加熱ロー
ラの表面温度（１５０〜２００℃）においても十分な接
合力と導電性を維持することができる。

【００３８】本実施例の定着装置においては、加熱ロー
ラ１０の構成要素として給電リング３１および３２が設
けられているので、導電性摺動部材である給電ブラシ５
１（５２）を給電リング３１（３２）に接触させること
によって給電することができ、これにより、加熱ローラ
１０の回転時においても、当該加熱ローラ１０の表面を
昇温させることができる。

【００３９】本実施例の定着装置において、加熱ローラ
の表面温度を定着可能温度にまで昇温させるための予熱
操作としては、先ず、給電ブラシ５１，５２を介して給
電リング３１と給電リング３２との間に電圧を印加する
ことにより発熱抵抗パターン１３に電流を流し、これに
より発生するジュール熱によって加熱ローラ１０を昇温
させる。加熱ローラ１０の表面温度は温度センサ１１０
によって検知され、加熱ローラ１０が定着可能な温度に
達したところで温調制御される。

【００４０】上記のようにして予熱操作が行われた後に
定着動作が開始される。図７は、図１に示す加熱定着装
置による定着動作を模式的に示す説明用側面図である。
同図において、Ｐは紙などの記録材であり、記録材Ｐ上
にはトナーＴよりなるトナー像が形成されている。互い
の母線方向が一致するようにして圧接しながら回転して
いる加熱ローラ１０と加圧ローラ２０との間に、トナー
像の形成面が加熱ローラ１０側になるようにして記録材
Ｐを通過させることにより、トナーＴが加圧下で加熱さ
れてトナー像が記録材Ｐに定着される。

【００４１】本実施例の定着装置によれば、円筒状基材
１１より構成される加熱ローラ１０が、発熱抵抗パター
ン１３によって直接的に、すなわち、空気層などを介在
させることなく接触加熱されるため、熱伝導速度が大き
くて熱損失も極めて少ない。従って、加熱ローラ１０の
外表面の昇温速度が大きく、従来の定着装置（ヒータラ
ンプによる間接加熱方式）に比べて予熱時間が短いもの
である。

【００４２】また、発熱抵抗パターン１３の安定動作時
における温度はせいぜい２００℃程度であり、発熱抵抗
パターン１３の抵抗率は、通電開始時（常温時）と安定
動作時とで大きく異なることがない。従って、発熱抵抗
パターンへの通電開始時において、突入電流が流れるこ
とはない。これにより、熱源への電力供給回路を構成す
る部品として、電流許容定格の小さな部品を使用するこ
とができ、しかも、突入電流を抑制するための特段の手
段を設ける必要がない。従って、電源の構造を含めて装
置の構成が簡単なものとなり、コストダウンを図ること
ができる。更に、銀−パラジウム合金を用いることによ
って、加熱ローラ１０における過昇温を有効に防止する
ことができる。

【００４３】また、本実施例の定着装置を構成する加熱
ローラは、その内部空間に熱源を配置する必要がないの
で、加熱ローラのローラ径を小さくすることができ、こ
れにより、装置の小型化・コンパクト化を図ることがで
きる。

【００４４】更に、ヒータランプを保持する手段などを
設ける必要がないため、装置の構成要素や構成部材の数
を少なくすることができ、また、加熱ローラ内に熱源を
挿入・設置する工程が不要となる等、製造が容易なもの
となる。従って、製造コストを含めてコストの低減を図
ることができる。

【００４５】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらによって限定されるものではなく、
種々の変更が可能である。例えば、発熱抵抗パターンの
パターン形状等は、目的とする加熱ローラの軸方向の配
熱分布に応じて任意に変えることができる。例えば、複
数本の帯状パターンから発熱抵抗パターンが構成されて
いてもよいし、パターン幅を変化させることによって発
熱量（単位面積あたりの発熱量）を調整してもよい。

【００４６】また、定着装置の加熱ローラ１０を構成す
る棒状発熱体は、発熱抵抗パターン１３への通電を開始
してから表面全域がムラなく所期の温度に達するまでの
立ち上がり時間を短くすることができるとともに、表面
を昇温させるために必要な消費電力が低いものとなる、
という特性を有するので、加熱定着装置のヒートローラ
だけではなく、シート体表面被覆装置のヒートローラ、
その他各種加熱装置のヒータとしても好適に用いること
ができる。なお、上記の棒状発熱体を回転動作を伴わな
い用途に使用する場合においては、給電リングを必須の
構成要素とする必要はない。この場合には、発熱抵抗パ
ターンの終端電極と、リード線とをハンダ等によって直
接継電・固定すればよい。また、棒状発熱体を構成する
金属製基材は、中空の円筒状であってもよいし、中実の
円柱状であってもよい。

【００４７】＜実験例１＞本実施例の定着装置および従
来の定着装置（アルミニウム製パイプの内部空間にハロ
ゲンランプを挿入配置して構成した加熱ローラを搭載し
た装置）の各々について、熱源への通電を開始した後に
おける加熱ローラの表面温度の経時的変化を測定した。
結果を図８に示す。なお、加熱ローラの外径、肉厚、全
長および初期入力電力は下記表１に示すとおりである。

【００４８】

【表１】

【００４９】図８に示すように、本実施例の定着装置に
おいて、熱源（発熱抵抗パターン）への通電を開始して
から加熱ローラの表面が定着可能温度（例えば１８０
℃）に達するまでの予熱時間は３２秒間であった。一
方、従来の定着装置において、熱源（ハロゲンランプ）
への通電を開始してから加熱ローラの表面が定着可能温
度（１８０℃）に達するまでの予熱時間は４７秒間であ
った。このように、本実施例の装置によれば、初期消費
電力が同一である従来装置において必要される予熱時間
の約７０％の時間で、加熱ローラの表面温度を定着可能
温度にまで昇温させることができる。

【００５０】＜実験例２＞実験例１で用いた本実施例の
定着装置および従来の定着装置の各々について、熱源の
通電開始時において流れる電流を測定した。結果を図９
および図１０に示す。なお、熱源への印加電圧は、電圧
実効値１００Ｖ、周波数６０Ｈｚの交流電圧とした。図
９および図１０から理解されるように、熱源への通電を
開始してから約３００ｍｓｅｃ後における電流値は、本
実施例の定着装置と従来の定着装置とでほぼ同じである
にも関わらず、従来の定着装置では通電開始直後に突入
電流の発生が認められる。これに対して本実施例の定着
装置においては突入電流の発生が認められなかった。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の加熱定着装置によれば、発熱
抵抗パターンによる消費電力が小さいにも関わらず、予
熱時間を短いものとすることができ、「予熱時間の短縮
化」と「装置の省電力化」を同時に満足することができ
る。また、熱源である発熱抵抗パターンへの通電開始時
において突入電流が流れることがなく、電源の構造を含
めて装置の構成が簡単なものとなり、コストダウンを図
ることができる。また、ヒータランプの挿入スペースを
考慮する必要がないため、加熱ローラのローラ径を小さ
くすることができ、これにより、装置の小型化・コンパ
クト化を図ることができる。さらに、装置の構成要素・
構成部材の数が少なく、構成が簡単で製造が容易であ
る。

【００５２】請求項２の加熱定着装置によれば、加熱ロ
ーラの表面温度の均一化を図ることができる。

【００５３】請求項３の加熱定着装置によれば、発熱抵
抗パターンの劣化防止、電気絶縁性の確保、記録材に付
着した異物による発熱抵抗パターンの損傷を防止するこ
とができる。

【００５４】請求項４および請求項５の加熱定着装置に
よれば、定着動作時における温度条件下においても、給
電リングと発熱抵抗パターンの端部とを十分な接合力で
接合することができる。

【００５５】請求項６の棒状発熱体によれば、通電を開
始してから表面全域がムラなく所期の温度に達するまで
の立ち上がり時間を短くすることができるとともに、発
熱体の表面を昇温させるために要する消費電力を低いも
のとすることができる。

【００５６】請求項７の棒状発熱体によれば、加熱定着
装置のヒートローラやシート体表面被覆装置のヒートロ
ーラなど、回転動作を伴う棒状発熱体として好適に用い
ることができる。

【００５７】請求項８の棒状発熱体によれば、発熱抵抗
パターンの劣化防止、電気絶縁性の確保、異物による発
熱抵抗パターンの損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着装置の一例を示す正面図であ
る。

【図２】本発明の加熱定着装置の一例を示す側面図であ
る。

【図３】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】加熱ローラの具体的構成を示す一部破断正面図
である。

【図５】図４におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図６】加熱ローラを構成する発熱抵抗パターンの展開
図である。

【図７】図１に示す加熱定着装置による定着動作を模式
的に示す説明用側面図である。

【図８】実験例１の結果を示すグラフである。

【図９】実験例２の結果を示す波形図である。

【図１０】実験例２の結果を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 保持枠 １０ 加熱ローラ １１ 円筒状基材 １２ 絶縁膜 １３ 発熱抵抗パターン １４ 保護膜 １５ 離型層 ２０ 加圧ローラ ２１ 弾性被覆層 ２２ 金属製ロッド ３１，３２ 給電リング ４１，４２ 耐熱軸受 ５１，５２ 給電ブラシ ５３，５４ ブラシホルダー ６１ 駆動ギア ７１，７２ 軸受 ７３，７４ 軸受板 ７５，７６ ネジ ８１，８２ 加圧板 ８３，８４ 引張りバネ ９０ 温度感知リレー ９１，９２ 端子体 １０１，１０４，１０５ リード線 １０２，１０３ 接続端子 １１０ 温度センサ １３１，１３２ 終端電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラ（10) と、この加熱ローラ
   （10) に対向して圧接するよう配置された加圧ローラ
   （20) との間に、未定着トナーよりなるトナー像が形成
   された記録材を通過させることにより、前記未定着トナ
   ーを加圧下で加熱してトナー像を記録材に定着させるよ
   う構成された加熱定着装置であって、 前記加熱ローラ（10) は、円筒状基材（11) と、 この円筒状基材（11) の外表面上に形成された絶縁膜
   （12) と、 この絶縁膜（12) 上に形成された、銀−パラジウム合金
   を導電体とする厚さ５〜２０μｍの帯状体よりなる発熱
   抵抗パターン（13) と、 この発熱抵抗パターン（13) に電流を流すための給電リ
   ング（31,32)とを備えてなることを特徴とする加熱定着
   装置。
2. 【請求項２】 加熱ローラ（10) を構成する円筒状基材
   （11) が、アルミニウム合金よりなることを特徴とする
   請求項１に記載の加熱定着装置。
3. 【請求項３】 加熱ローラ（10) が、発熱抵抗パターン
   （13) を被覆するよう設けられた、ガラスまたはシリカ
   （ＳｉＯ₂ ）よりなる厚さ１００μｍ以下の保護膜（1
   4) を有していることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の加熱定着装置。
4. 【請求項４】 加熱ローラ（10) を構成する給電リング
   （31,32)と、発熱抵抗パターン（13) の端部とが、シリ
   コーン樹脂中に銀が充填含有されてなる導電性接着剤に
   よって接続固定されていることを特徴とする請求項１乃
   至請求項３の何れかに記載の加熱定着装置。
5. 【請求項５】 加熱ローラ（10) を構成する給電リング
   （31,32)と、発熱抵抗パターン（13) の端部とが、固相
   線温度が３００℃以上である高温ハンダによって接続固
   定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   何れかに記載の加熱定着装置。
6. 【請求項６】 円筒状または円柱状の金属製基材と、 この金属製基材の外表面上に形成された厚さ５０〜１０
   ０μｍの絶縁膜と、 この絶縁膜上に形成された、銀−パラジウム合金を導電
   体とする厚さ５〜２０μｍの帯状体よりなる発熱抵抗パ
   ターンとを備えてなることを特徴とする棒状発熱体。
7. 【請求項７】 発熱抵抗パターンに電流を流すための給
   電リングを備えてなることを特徴とする請求項６に記載
   の棒状発熱体。
8. 【請求項８】 発熱抵抗パターンを被覆するよう設けら
   れた、ガラスまたはシリカ（ＳｉＯ₂ ）よりなる厚さ１
   ００μｍ以下の保護膜を有していることを特徴とする請
   求項６又は請求項７に記載の棒状発熱体。