JPH10104984A - ヒートローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】立ち上げ時間が短く、消費電力も少なく、しか
も製造が容易でコストが掛からない新たな構造のヒート
ローラを提供すること。 【解決手段】金属製の管体１２と、該金属製の管体１２
の外周面に形成された絶縁層１４と、該絶縁層１４の外
側に形成された発熱抵抗体層１６と、該発熱抵抗体層１
６の外側に形成された耐熱高離型樹脂層１８と、前記発
熱抵抗体層１６に導通接続する電極２０とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式及び
トナージェット方式のプリンタや複写機または印刷機に
おける熱ローラ定着装置を構成する金属製ヒートローラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式のプリンタや複写機では、
従来、帯電させた感光体ドラムを光源からの光で照射し
てドラム表面に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナ
ーを付着させて現像した後、このトナー像を転写紙に転
写する。次いでこの転写紙を熱ローラ定着装置に送り込
んで、定着ローラと加圧ローラとの間で加熱、加圧し
て、トナー像を溶融させて紙面に圧着することで、像を
定着させている。

【０００３】ところで従来のヒートローラは図４に示す
ように、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属管からな
るローラ基材１の内部に、ハロゲンランプ等のヒータ２
が内蔵されており、このヒータ２が発する熱により、ロ
ーラ基材１を１５０〜２００°Ｃ程度に加熱している。
ローラ基材１の外周面には耐熱高離型樹脂層３が形成さ
れており、これによりトナーの一部がヒートローラ外周
面に移転するれるオフセット現象を防止している。

【０００４】しかしながら、このヒートローラの場合、
ローラ基材１の表面温度が使用可能温度の１５０〜２０
０°Ｃに達するまでに、ヒータの電源投入後３〜５分間
の立ち上がり時間を要してしまう。更に０．５〜１．５
ＫＷもの電力消費をしてしまうという問題がある。

【０００５】また本出願人と同一の出願人が出願した特
願平７−４７８６７号（特開平８−２２０９０８号）に
は、図５に示すように、金属製管からなるローラ基材４
と、該ローラ基材の内周面に形成された絶縁体被膜層５
と、該絶縁体被膜層５の上に形成された発熱抵抗体層６
と、この発熱抵抗体層６に導通するように上記ローラ基
材の両端部に取り付けられ回転可能に支持された電極
（図示せず）とを備えている金属製ヒートローラが提案
されている。なおこのヒートローラにもロ−ラ基材４の
外側に耐熱高離型樹脂層７が形成されている。

【０００６】しかしこのような構造のヒートローラは、
金属製の管状のローラ基材４の内側に発熱抵抗体層６を
形成しなければならないため、製造が非常に困難とな
り、これに付随して製造コストも高くなってしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような背
景に鑑みなされたもので、立ち上げ時間が短く、消費電
力も少なく、しかも製造が容易でコストが掛からない新
たな構造の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】上記目的を達成するた
め、本発明は金属製の管体と、該金属製の管体の外周面
に形成された絶縁層と、該絶縁層の外側に形成された発
熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層の外側に形成された耐熱
高離型樹脂層と、前記発熱抵抗体層に導通接続する電極
とを備えて成ることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照しながら説明する。図１は本発明のヒート
ローラ１０を示し、このヒートローラ１０はその最も内
側に金属製管１２を備えている。金属製管１２は、例え
ばアルミニウム管、アルミニウム管を電解酸化して硬質
アルマイト処理したもの、鉄管等が使用できる。

【００１０】金属製管１２の外周面には、絶縁層１４が
形成されている。絶縁層１４は、金属製管１２に電気が
通電することを防止するためのものである。絶縁層１４
は、セラミック、アルマイト、ホーロー、樹脂被膜、耐
熱シリコーン被膜等の絶縁体から構成されている。

【００１１】セラミック層は、例えばセラミックス粉末
の溶射あるいはセラミック粉末をバインダーとともにコ
ーティングした後、焼成して形成することができる。ア
ルマイト層は、例えばアルミニウム製管を電解酸化する
ことにより得ることができる。またアルミニウム管全体
を電解酸化してアルマイトとしたものを、ヒートローラ
として使用してもよい。アルマイトの中では硬質アルマ
イトが好ましい。

【００１２】ホーロー層は、金属製管の面にガラス薄膜
を焼成することにより得られる。この際、ガラス層と金
属との熱膨張の差が大きいとガラス層が焼成後に破損す
る可能性が高くなるので、熱膨張係数の差の小さい組み
合わせを選択する必要がある。

【００１３】樹脂層は、例えば耐熱性のある樹脂フィル
ムを金属製管の面に加熱収縮し貼着または印刷後焼成す
ることにより得られる。また耐熱シリコーン被膜は、ポ
リシロキサンに金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化珪
素、酸化チタン、酸化カルシウム等）を混合したものを
塗布することにより得られる。

【００１４】絶縁層１４の更に外側には、発熱抵抗体層
１６が形成されている。この発熱抵抗体層１６は、一例
として金属粉末とガラス粉末もしくは耐熱樹脂とを含有
する導電ペースト（例えばＡｇペースト）を、絶縁層１
４の上にノズルから吐出しながら塗布または印刷し、こ
れをその後加熱炉で焼き付けることにより形成すること
ができる。このようにして得られる発熱抵抗体層１６
は、数μｍ〜数十μｍの厚さを有することが好ましい。

【００１５】発熱抵抗体層１６に使用できる発熱抵抗体
を含む導電ペーストは、Ａｇペーストの他に、Ａｇ−Ｐ
ｄ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ等の発熱抵抗体を含
有するペーストが挙げられる。

【００１６】また発熱抵抗体層１６の他の形成方法とし
て、上記発熱抵抗体を溶着、粘着、塗布等の方法で平ら
な基材に担持させ、この平らな基材を絶縁層１４の上に
巻いて固定することにより発熱抵抗体層１６としてもよ
い。更に他の方法としてシュリンク方式が考えられる。
即ち、熱収縮性の合成樹脂フィルムに上記発熱抵抗体を
担持させて、この合成樹脂フィルムを絶縁層１４が形成
された金属製管１２の上から被せ、その後フィルムに熱
を加えて収縮させることにより、絶縁層１４の上に発熱
抵抗体層１６を形成するようにしてもよい。

【００１７】上記に掲げた発熱抵抗体層１６のいづれの
形成方法によっても、金属製管１２のほぼ全外周面に、
絶縁層１４を介して面状の発熱抵抗体層１６を形成する
ことができる。

【００１８】また発熱抵抗体層１６の更に上には、オフ
セット現象防止のために、耐熱高離型樹脂層１８が形成
されている。この耐熱高離型樹脂層１８は、例えばＰＦ
Ａ（パーフルオロアルコキシ樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を使用すること
が好ましい。なお、耐熱高離型樹脂層１８の厚さは１０
〜４０μｍであることが好ましい。これは耐熱高離型樹
脂層１８の厚さが１０μｍ未満であると、耐久性に乏し
く、また４０μｍを越えると伝熱抵抗が増大するととも
に表面の平滑性が損なわれる可能性があるからである。

【００１９】金属製管１２の両端部には耐熱高離型樹脂
層１８が形成されておらず、その部分には発熱抵抗体層
１６が剥き出し状態になっている。また金属製管１２の
両端部には図１に示すように電極２０が取り付けられて
おり、この電極２０の最も外周に形成された接続部１９
が、該剥き出し状態になっている発熱抵抗体層１６に導
電接続している。電極２０が金属製管１２、絶縁層１４
および発熱抵抗体１６の上記剥き出し部分以外に面して
いる部分には絶縁層２１が形成されており、これにより
電極２０と金属製管１２との間の電気的導通が妨げられ
ている。

【００２０】また図３に示すように、両端の電極２０の
周囲は３個の支持ローラ２３によって支持されている。
支持ローラ２３のいずれか１つ（図中２３ａで示してあ
る）は導電性であり、図示しない電源から電気を導いて
発熱抵抗体１６に供給している。

【００２１】本発明のヒートローラ１０では、導電性の
支持ローラ２３ａから両方の電極２０に電圧が印加され
ると、接続部１９を介して発熱抵抗体１６に電流が流れ
て発熱抵抗体１６が加熱するようになっている。

【００２２】

【実施例１】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管である。 絶縁層： ５０〜１００μｍの膜厚を有するようにジル
コニア粉末をプラズマ溶射して形成した。 発熱抵抗体層： Ｃｕ，Ｎｉ合金材を含む耐熱樹脂を印
刷し、その後加熱炉で焼き付けて形成した。抵抗値は２
０Ωであった。 耐熱高離型樹脂層： ＰＦＡを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１０秒であり、７００Ｗ程度の消費電力を要
した。なお、従来のハロゲンランプを使用するローラの
場合、立ち上げに必要な時間は２分で、所要電力は９０
０Ｗであった。このように本実施例のヒートローラは立
ち上げ時間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない
状態で作業が行える。

【００２３】

【実施例２】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管を電解酸化して硬質アルマイ
ト処理したものである。 絶縁層： 硬質アルマイト処理により形成された酸化ア
ルミニウム層である。 発熱抵抗体層： 銀粉末とガラス粉末とを含有するＡｇ
導電ペーストを、絶縁層の上にノズルから吐出しながら
塗布し、その後加熱炉で焼き付けて形成した。抵抗値は
２０Ωであった。 耐熱高離型樹脂層： ＰＴＦＥを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１２秒であり、８００Ｗ程度の消費電力を要
した。このように本実施例のヒートローラは立ち上げ時
間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない状態で作
業が行える。

【００２４】

【実施例３】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管である。 絶縁層： ５０〜１００μｍの膜厚を有するようにジル
コニア粉末をプラズマ溶射して形成した。 発熱抵抗体層： 厚さ３０μｍのポリイミドフィルム上
に、Ａｇから成る発熱抵抗体（導電ぺ−スト）をバイン
ダーと共に塗布し、この上にポリイミドフィルムを被
せ、２００°Ｃ前後に加熱した。ポリイミドにサンドイ
ッチされた発熱抵抗体を、アルミニウム製管の外周面に
貼り付けた。 耐熱高離型樹脂層： ＰＴＦＥを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１１秒であり、８００Ｗ程度の消費電力を要
した。このように本実施例のヒートローラは立ち上げ時
間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない状態で作
業が行える。

【００２５】

【実施例４】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管である。 絶縁層： 酸化珪素４０部、酸化アルミニウム４．５
部、酸化ナトリウム１２部、酸化カリウム０．５部、酸
化硼素３０部、酸化亜鉛５部を主たる成分とする薬剤で
ホーロ処理を施した。 発熱抵抗体層： Ａｇペーストを、絶縁層の上にノズル
から吐出しながら塗布し、その後加熱炉で焼き付けて形
成した。抵抗値は２０Ωである。 耐熱高離型樹脂層： ＰＴＦＥを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１２秒であり、８００Ｗ程度の消費電力を要
した。このように本実施例のヒートローラは立ち上げ時
間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない状態で作
業が行える。

【００２６】

【実施例５】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管である。 絶縁層： 水ガラスにシリカ、アルミナを主たる成分と
する薬剤を混合したものを、圧搾空気でスプレーコーテ
ィングし、これを焼成してセラミックを形成した。 発熱抵抗体層： Ａｇペーストを、絶縁層の上にノズル
から吐出しながら塗布し、その後加熱炉で焼き付けて形
成した。抵抗値は２０Ωである。 耐熱高離型樹脂層： ＰＴＦＥを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１２秒であり、８００Ｗ程度の消費電力を要
した。このように本実施例のヒートローラは立ち上げ時
間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない状態で作
業が行える。

【００２７】

【実施例６】図１に示す構造を有するヒートローラにお
いて、各構成要素を以下のように構成した。 金属製管： 外径３０ｍｍφ，長さ３００ｍｍの外形寸
法を有するアルミニウム管である。 絶縁層： ポリシロキサン７１．５部、酸化アルミニウ
ム２０部、酸化珪素７．５部、キシレン６．５部並びに
触媒を少々混合したものを、金属製管の外周面にコーテ
ィングした後に熱処理した。 発熱抵抗体層： Ａｇペーストを、絶縁層の上にノズル
から吐出しながら塗布し、その後加熱炉で焼き付けて形
成した。抵抗値は２０Ωである。 耐熱高離型樹脂層： ＰＴＦＥを２０μｍ塗布した。 加熱立ち上げ状態： 定着可能な温度になるまでの立ち
上げ時間は１１秒であり、７００Ｗ程度の消費電力を要
した。このように本実施例のヒートローラは立ち上げ時
間が大幅に短縮され、待ち時間がほとんどない状態で作
業が行える。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定温度に立ち上がるまでの時間が短いのでスイッチを入
れた後に直ちに複写等の作業を行うことができる。また
立ち上げ時間の短い分だけ、消費電力も少なくて済む。
更に立ち上げ時間が短いことにより、機械の使用時だけ
スイッチを入れて作業し、その他の時はスイッチを切っ
ておくことも可能になり、そのような使用方法を採れば
更に消費電力の節減が可能となる。

【００２９】また本発明では金属製の管体の外側に発熱
抵抗体層を形成するようにしたから、図５に示すような
金属製の管体の内側に発熱抵抗体層を形成する場合に比
べて、容易に発熱抵抗体層を形成することができる。従
って、本発明のヒートローラは製造が簡単でコストも掛
からない。

【００３０】更に金属製の管体の内側に発熱抵抗体層を
形成する従来タイプの場合には、熱の発散状態が管の内
部と端部とで異なるために、発熱抵抗体層の配置に工夫
をしなければならなかったが、本発明では金属製の管体
の外側に発熱抵抗体層を形成するため、発熱抵抗体層を
管体の外面に均一に分布させるだけで管体から熱の発散
状態を均一にさせることができる。これによりトナーの
定着ムラを容易に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートローラの縦断面図である。

【図２】本発明のヒートローラを図１のII−II’線で切
断した横断面図である。

【図３】本発明のヒートローラを図１のIII−III’線で
切断した横断面図である。

【図４】従来のヒートローラの一例を示す横断面図であ
る。

【図５】従来のヒートローラの他の例を示す横断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ ヒートローラ １２ 金属製管 １４ 絶縁層 １６ 発熱抵抗体層 １８ 耐熱高離型樹脂層 １９ 接続部 ２０ 電極 ２１ 絶縁層 ２３ 支持ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の管体と、該金属製の管体の外周
   面に形成された絶縁層と、該絶縁層の外側に形成された
   発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層の外側に形成された耐
   熱高離型樹脂層と、前記発熱抵抗体層に導通接続する電
   極とを備えて成ることを特徴とするヒートローラ。