JPH11133775A

JPH11133775A - 定着用ヒートローラ

Info

Publication number: JPH11133775A
Application number: JP29854497A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Uchiyama; 京治内山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】熱サイクルが加わっても発熱抵抗体の破壊が生
じにくく、長期間にわたって良好に使用可能な定着用ヒ
ートローラを得る。【解決手段】円筒体１の表面に絶縁層２を介して発熱抵
抗体３を備えてなる定着用ヒートローラにおいて、上記
発熱抵抗体３に針状物質を含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ等の電子
写真装置におけるトナー定着用ヒートローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリンタ等の電子写真装置に
おけるトナー定着装置は、発熱手段を備えたヒートロー
ラと、加圧ローラを対向して配置し、これらのローラ間
に印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加
熱定着するようになっている。

【０００３】そして、上記ヒートローラとしては、アル
ミニウムやステンレス等の金属パイプ中にハロゲンラン
プ等の加熱素子を備えたものが用いられてきたが、発熱
効率が悪いため１分以上のウォームアップ時間が必要で
あり、また消費電力も大きいという問題点があった。

【０００４】そこで、金属パイプからなる円筒体の表面
にポリイミド等の有機樹脂からなる絶縁層を介して発熱
抵抗体を備え、さらにその表面に離形層を備えた構造の
ヒートローラが提案されている（特開昭５５−７２３９
０号、特開昭６２−２００３８０号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このヒートロ
ーラを実際にプリンタや複写機等で使用する場合、ヒー
トローラは昇温冷却の熱サイクルを数万回繰り返すこと
になる。その際に発生する熱応力によって、発熱抵抗体
に亀裂が生じ、最終的には発熱抵抗体が破壊してしまう
ため、長期間良好に使用することができないという問題
があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、円筒体
の表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備えてなる定着用
ヒートローラにおいて、上記発熱抵抗体に針状物質を含
有させたことを特徴とする。

【０００７】また本発明は、上記針状物質の長軸径が２
〜４０μｍであり、発熱抵抗体中の含有比率が２〜２０
体積％の範囲であることを特徴とする。

【０００８】即ち、本発明によれば、発熱抵抗体中に存
在する針状物質によって、熱応力が加わった際に生じる
亀裂の進展を防止し、長期間にわたって良好に使用でき
るようにしたものである。

【０００９】さらに、本発明は、上記針状物質が針状ガ
ラス結晶であることを特徴する。

【００１０】即ち、発熱抵抗体として導電剤と結晶化ガ
ラスの混合体を用い、所定条件で焼成することによっ
て、ガラスを針状に結晶化させ、これを針状物質とすれ
ば、容易に耐久性に優れた発熱抵抗体を得ることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。

【００１２】図１に示すように、本発明の定着用ヒート
ローラは、金属パイプからなる円筒体１の内周面に絶縁
層２を備え、この絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成し、
この発熱抵抗体３の両端部に導電性接着剤４を用いて電
極部材５を固着し、円筒体１の外周面には離形層６を備
えている。なお、図１（ｂ）では一方の端部しか示して
いないが、両方の端部に同様に電極部材５を固着してあ
る。

【００１３】この電極部材５は、円筒体１の中空孔を塞
ぐような蓋状であり、中央部に突出部を形成してその端
面を給電部材７との摺動面５ａとしてある。そして、こ
の定着用ヒートローラを使用する際は、円筒体１を回転
させながら、端部に備えた電極部材５の摺動面５ａに給
電部材７を当接させ、摺動しながら給電することによっ
て、発熱抵抗体３に通電し、発熱させることができる。

【００１４】なお、図１の例では、円筒体１の内側に発
熱抵抗体３を備えたため、発生する熱は絶縁層２、円筒
体１、離形層６を介して表面に伝わることになり、温度
分布を均一にすることができる。しかも、内側に発熱抵
抗体３を備えたため、円筒体１に施したクラウン形状
や、円筒体１の真円度、平坦度などの寸法精度を維持し
たまま形成できる。

【００１５】また、他の実施形態として、図示していな
いが、円筒体１の外側に絶縁層２、発熱抵抗体３、離形
層６を形成することもできる。

【００１６】そして、本発明の定着用ヒートローラで
は、上記発熱抵抗体３中に針状物質を含有することを特
徴としている。そのため、このヒートローラの使用時
に、熱応力に基づく亀裂が発生しようとしても、発熱抵
抗体３中の針状物質によって亀裂の進展を防止すること
ができ、耐久性を向上することができる。

【００１７】また、針状物質とは、その短軸長さに対す
る長軸長さの比（アスペクト比）が２以上であるような
物質であり、その平均長軸長さは２〜４０μｍの範囲が
好ましい。さらに、発熱抵抗体３中の針状物質の含有比
率は２〜２０体積％であることが好ましい。

【００１８】これは、針状物質の平均長軸長さが２μｍ
未満又は含有量が２体積％未満では、上述した発熱抵抗
体３の耐久性を向上させる効果に乏しく、一方平均長軸
長さが４０μｍを超えるか又は含有量が２０体積％を超
えると、逆に、この針状物質が破壊源となって、発熱抵
抗体３の耐久性が低下するためである。

【００１９】なお、この針状物質としては、ガラス、セ
ラミックス、金属等からなるものであり、詳細を後述す
るように、発熱抵抗体自身から析出させたり、あるいは
予め添加しておけば良い。

【００２０】例えば、発熱抵抗体３として、導電剤と結
晶化ガラスの混合体を用い、焼き付け条件を調整するこ
とによって、針状ガラス結晶を析出させ、これを針状物
質とすることができる。

【００２１】具体的には、導電剤としてＡｇ，ＮＩ，Ａ
ｕ，Ｐｄ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｎｉ−Ｃｒ等
の金属材、あるいはＴａＳｉＯ₂，ＲｕＯ₂，Ｍｎ₂Ｏ
₃，ＬａＭｎＯ₃等の金属化合物の少なくとも一種を用
い、結晶化ガラスとしてＰｂＯガラス、燐酸アルカリガ
ラス、ＳｉＯ₂ガラス等を用い、両者の混合物を円筒体
１の絶縁層２上にスクリーン印刷等で塗布し、３５０℃
以上の所定の温度、時間で焼き付ける。この時の条件を
制御することによって、上述した長軸長さ、体積比の針
状ガラス結晶を析出させることができる。

【００２２】あるいは、発熱抵抗体３として、上記と同
様の材料を用い、さらに予め針状物質を添加しておくこ
ともできる。この場合は、針状物質として、ガラス、ア
ルミナ等のセラミックス、金属等を用いるが、発熱抵抗
体３のマトリックスをなすガラスと熱膨張係数が近い物
質が好ましい。具体的には上記ガラスとの熱膨張係数の
差が７．５×１０^-6／℃未満であるような材質により針
状物質を形成することが好ましい。これは、針状物質の
熱膨張係数が上記範囲外であると、熱サイクルが加わっ
た際に針状物質と発熱抵抗体３との間で亀裂が生じやす
くなるためである。

【００２３】なお、上記発熱抵抗体３の厚みは、５〜１
００μｍの範囲とすれば、抵抗値のばらつきが生じにく
く、かつ剥離を防止することができる。

【００２４】また、本発明のヒートローラをなす円筒体
１は、熱伝導率０．０３ｃａｌ／℃・ｃｍ・ｓｅｃ以上
の金属からなり、具体的にはアルミニウムやアルミニウ
ム合金、あるいはステンレスを用い、その肉厚は０．５
〜１．０ｍｍとする。また、絶縁層２はポリイミド、フ
ェノール、シリコン、ボロシロキサン等の耐熱性に優れ
た有機樹脂からなり、その厚みは絶縁耐力によって異な
るが、例えばポリイミドの場合１０〜２００μｍ、好ま
しくは３０〜８０μｍの厚みとする。あるいは、円筒体
１として絶縁材料を用いれば、絶縁層２をなくすことも
できる。

【００２５】さらに、電極部材５は、円筒体１との熱膨
張係数の差が１０×１０^-6／℃以下であり、電気抵抗率
が１０μΩ・ｃｍ以下で、融点が８００℃以上のものを
用い、具体的には、真鍮、銅、銅合金、ステンレス等、
あるいはこれらの表面にニッケル等のメッキを施したも
のを用いる。

【００２６】また、離形層６は、フッ素樹脂やシリコン
樹脂等を用い、スプレーコンティング法、又は熱収縮性
チューブの使用等によって円筒体１の外周に形成する。

【００２７】

【実施例】実施例１以下本発明の実施例を説明する。

【００２８】図１に示すヒートローラを試作した。円筒
体１は、アルミニウム合金５０５２で形成し、外径３０
ｍｍ、厚み１．０ｍｍ、長さ２８０ｍｍとした。また、
絶縁層２はポリイミドにより厚み６０μｍとなるように
形成した。さらに、発熱抵抗体３は、Ａｇ−Ｐｄからな
る導電剤と、ＰｂＯガラスからなる結晶化ガラスの混合
物を絶縁層２上にスクリーン印刷し、３５０℃以上の温
度で焼き付けて針状ガラス結晶を析出させ、この時の条
件を制御することによって、針状ガラス結晶の長軸長さ
や体積比率を変化させた。

【００２９】また、離形層６はフッ素樹脂により、厚み
２０μｍとなるように形成し、電極部材５は真鍮により
形成した。

【００３０】このようにして得られたヒートローラにつ
いて、まず発熱抵抗体３における針状物質としての針状
ガラス結晶について、平均長軸長さと体積比率を測定
し、その後ヒートローラの熱サイクル試験を行った。

【００３１】針状ガラス結晶の平均長軸長さは、発熱抵
抗体３上の任意の１０ヶ所で、２５０μｍ²の範囲の電
子顕微鏡写真を撮影し、その範囲の全ての針状ガラス結
晶の長軸長さを測定して、換算し、その平均値を求め
た。また、体積比率については、同じ電子顕微鏡写真を
用いて、針状ガラス結晶を全てＯＨＰシートにトレース
し、このＯＨＰシートのトレース部分の面積比率をルー
ゼックス等の画像解析装置で測定し、これを針状ガラス
結晶の体積比率とした。

【００３２】また、ヒートローラの熱サイクル試験は、
ヒートローラに８００Ｗの電力を加え、常温から２００
℃までを８秒で昇温させ、２００℃到達後に通電を切っ
てファンにて強制冷却して常温まで２分間で冷却する。
このサイクルを繰り返し、発熱抵抗体３の抵抗値変化率
が１０％を超えるまでのサイクル数を破壊サイクル数と
して求め、破壊サイクル数が１０万回以上の場合は○、
１０万回未満の場合は×として評価した。

【００３３】結果を表１に示す。この結果より、発熱抵
抗体３中に針状ガラス結晶を含み、その長軸長さを２〜
４０μｍ、体積比率を２〜２０％としたものは、破壊サ
イクル数が１０万回以上と優れた耐久性を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例２次に、上記と同様のヒートローラにおいて、発熱抵抗体
３から針状ガラス結晶を析出させず、予め表２に示すよ
うな針状物質を添加したものを用いて、同様の実験を行
った。

【００３６】結果を表２に示すように、針状物質とし
て、発熱抵抗体３のマトリックスを成すＰｂＯガラスの
熱膨張係数（１０．５×１０^-6／℃）との差が７．５×
１０^-6／℃のＳｉ₃Ｎ₄を用いた場合は、いずれも破壊
サイクル数が１０万回未満であった。

【００３７】これに対し、上記熱膨張係数差が７．５×
１０^-6／℃未満であるＳｉＯ₂系ガラス又はＡｌ₂Ｏ₃
を針状物質として用いた場合は、実施例１と同様に、針
状物質の長軸長さを２〜４０μｍ、体積比率を２〜２０
％としたものは、破壊サイクル数が１０万回以上と優れ
た耐久性を示した。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、円筒体の
表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備えてなる定着用ヒ
ートローラにおいて、上記発熱抵抗体が針状物質を含有
することによって、熱サイクルが加わっても発熱抵抗体
の破壊が生じにくく、長期間にわたって良好に使用でき
る定着用ヒートローラを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の定着用ヒートローラを示す側
面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１：円筒体２：絶縁層３：発熱抵抗体４：導電性接着剤５：電極部材６：離形層７：給電部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒体の表面に絶縁層を介して発熱抵抗体
を備えてなる定着用ヒートローラにおいて、上記発熱抵
抗体が、平均長軸径２〜４０μｍの針状物質を２〜２０
体積％の範囲で含有することを特徴とする定着用ヒート
ローラ。
【請求項２】上記針状物質が針状ガラス結晶であること
を特徴とする請求項１記載の定着用ヒートローラ。