JPH11167299A

JPH11167299A - 定着装置

Info

Publication number: JPH11167299A
Application number: JP33563197A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nagafuji; 秀夫長藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】芯金ローラと発熱層との伸縮の差を吸収して
発熱層のひび割れや剥離等が発生することがなく、また
発熱層は芯金ローラの内側に設けられて、定着ローラの
表面が損傷したような場合でも、発熱層の絶縁性が確保
されて危険でなく、さらに立上り時間を短縮することが
できて、定着時間を短縮することができる定着装置を提
供する。【解決手段】定着ローラを具えた定着装置であって、
定着ローラは基材の内側に構成された発熱層を有し、基
材と発熱層との間に耐熱性を有する弾性層を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、定着ローラを具
えた定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の定着装置は、図１に示すこ
の発明の実施形態にも示されているようになっており、
定着ローラ１と加圧ローラ２とを有し、これら両ローラ
１，２間に矢印に示すように転写紙が搬送されて、これ
に担持されたトナー画像が加熱加圧されてトナー画像が
転写紙に定着されることとなる。このようなものにおい
て、定着ローラ１による加熱を効率良く行って定着時間
を短縮することができると同時に、転写紙のサイズに応
じて加熱部分を変更することができるものとして、特開
昭62-215982号公報に開示されたものが提案されてい
る。

【０００３】それは図９に示すような定着ローラ40を有
するものであって、この定着ローラ40は芯金ローラ41の
外側に順次酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ニッ
ケルの合金からなる結合層42、第１絶縁層43、第１発熱
層44、第２絶縁層45、第２発熱層46、第３絶縁層47、表
面層48を設けている。そして、芯金ローラ41と発熱層44
との熱膨張計数が異なることから、伸縮の差によって発
熱層44のひび割れや剥離等が発生するのを結合層42によ
って防止しようとしているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな構成の結合層42では初期の目的を達成するのが困難
であり、さらに発熱層44，46は芯金ローラ41の外側に設
けられていることから、定着ローラ40の表面が損傷した
ような場合に、発熱層44，46の絶縁性が確保されないで
危険であるという問題がある。

【０００５】そこでこの発明の目的は、前記のような従
来の定着装置のもつ問題を解消し、芯金ローラと発熱層
との伸縮の差を吸収して発熱層のひび割れや剥離等が発
生することがなく、また発熱層は芯金ローラの内側に設
けられて、定着ローラの表面が損傷したような場合で
も、発熱層の絶縁性が確保されて危険でなく、さらに立
上り時間を短縮することができて、定着時間を短縮する
ことができる定着装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記のよう
な目的を達成するために、定着ローラを具えた定着装置
において、請求項１に記載の発明は、定着ローラは基材
の内側に構成された発熱層を有し、前記基材と発熱層と
の間に耐熱性を有する弾性層を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００７】定着ローラを具えた定着装置において、請
求項２に記載の発明は、前記定着ローラは基材の内側に
構成された発熱層を有し、前記基材と発熱層との間に、
外側から内側にかけて順次0.05〜１mmの耐熱性を有する
弾性層、絶縁層、0.05〜１mmの耐熱性を有する弾性層を
設けたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、弾性層が熱伝導率が0.6Ｗ/ｍ・
Ｋ以上のシリコーンゴム又はシリコーンゲルからなるこ
とを特徴とするものである。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、弾性層が絶縁性を有するシリコ
ーンゴム又はシリコーンゲルからなることを特徴とする
ものである。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の発明において、基材と弾性層、弾
性層と発熱層、弾性層と絶縁層とをそれぞれシリコーン
系の接着剤によって接着したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれかに記載の発明において、発熱層の内側に順
次絶縁層、断熱層を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項１ないし
６のいずれかに記載の発明において、発熱層は内外側の
２つの発熱層からなり、少なくとも一方の発熱層は最大
通紙幅以上の幅を有し、他方の発熱層は小サイズの転写
紙の幅より大きな幅であって、前記一方の発熱層より小
さい幅を有し、立上り温度が所定の温度以下の場合に
は、通紙する転写紙のサイズと関係なく両発熱層を発熱
させることを特徴とするものである。

【００１３】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれかに記載の発明において、転写紙のサイズ検
知手段を有し、このサイズ検知手段で検知した転写紙の
幅が、小さい幅の発熱層の幅よりも小さい場合には、幅
の小さい方の発熱層だけを発熱させることを特徴とする
ものである。

【００１４】請求項９に記載の発明は、請求項７又は８
に記載の発明において、内外側発熱層は、一側は一緒に
温度過昇防止装置を介して、電源のＨＯＴ側に接続さ
れ、他側は別々に電源に接続されていることを特徴とす
るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図面に示すこの発明の実施形態に
おいて、共通する部材には同一の符号を付して説明を省
略し、主として異なる部分について説明する。図１は前
記のように全体の概略図であって、１は定着ローラ、２
は加圧ローラ、３は定着入口ガイド板、４は定着出口ガ
イド板、５は非接触サーミスタからなる温度検知手段、
６は温度ヒューズ又は温度サーモスタット等からなる温
度過昇防止手段を示す。図示を省略した定着ローラ１の
軸受としては、耐熱性のあるＰＰＳ，ＰＡＩ又はＰＩ樹
脂を使用し、定着ローラ１と軸受との間には、駆動トル
クを低減するため、フッ素グリスを使用することがあ
る。

【００１６】そして図２には、第１実施形態の定着ロー
ラ１−１が示されており、この定着ローラ１−１は中空
の基材21から内側にかけて順次弾性層22、発熱層23、絶
縁層24、断熱層26−１が、また外側にかけて離型層27が
設けられている。そして基材21と弾性層22、弾性層22と
発熱層23、発熱層23と絶縁層24、また基材21と離型層27
とは接着層25によってそれぞれ接着されている。

【００１７】図３には、第２実施形態の定着ローラ１−
２が示されており、この定着ローラ１−２は断熱層26−
２が非中空となっている点で、第１実施形態と相違する
だけで他に異なるところがない。

【００１８】これらの第１，２実施形態において、定着
ローラ１−１は、直径が15〜35mmであって、基材21はＦ
ｅ（STKM11，STKM12）製で肉圧が0.25〜0.5mm、Ａｌ
（Ａ5052，Ａ6063）製で肉圧が0.4〜1.7mmの管からなっ
ていて、Ａ４の転写紙を通紙する装置の場合、長さは24
0〜320mmで、Ａ３の転写紙を通紙する装置の場合は350
〜410mmである。

【００１９】弾性層22は200℃以上の耐熱性を有し、熱
効率を上げるために熱伝導率が0.6〜２Ｗ/ｍ・Ｋで、絶
縁性を確保するために体積抵抗が１×10¹³Ω・cm以上
で、絶縁破壊強さが８KV/mm以上のシリコーンゴム又は
シリコーンゲルを使用し、厚さが0.3〜1.5mmである。ま
た発熱層23は10〜100μmのニッケルクロム合金膜、チタ
ン酸バリウム膜、パラジウム合金膜等で構成され、離型
層27はパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）や４フッ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂によって構
成されている。

【００２０】また断熱層16−１，２はグラスウールもし
くはフェルト又はマイクロファイバーとステープルファ
イバーとを一体とした断熱材料によって構成されてお
り、無駄な放熱を防止することができる。接着層25はシ
リコーン系接着剤によって構成されており、耐熱性が良
好なばかりでなく、接着強度が大きいことから弾性層２
２や発熱層２３が剥離するのが防止される。

【００２１】つぎに加圧ローラ２について述べると、直
径が16〜35mmであって、表層のシリコーンゴムの肉厚は
２〜８mm、シリコーンゴムのゴム硬度は、JIS Ａ８〜40
度の間、又はアスカＣ20〜60度で、ゴム部の長さはＡ４
の転写紙を通紙する装置の場合は220〜240mmで、Ａ３の
転写紙を通紙する装置の場合は305〜340mmであり、この
表層にはフッ素樹脂のチューブを被覆し、又は被覆しな
くともよい。

【００２２】前記のような定着ローラ１が定着装置に装
着されるに際しては、図４に示すように発熱層23の一側
は、接続線７によって温度過昇防止手段６を介して電源
ユニット10のＨＯＴ側に接続され、他側は接続線13によ
って電源ユニット10に接続され、電源ユニット10には定
着制御部８が接続されている。定着制御部８には通常定
着装置の給紙部に設けられる転写紙のサイズ検知手段９
が、接続線12によって接続されていて、検知されたサイ
ズ情報が定着制御部８に入力されるようになっている。
そして接続線12によって入力されたサイズ情報に基づく
定着制御部８の指示によって、電源ユニット10のリレー
11によって発熱層23に通電されるようになっている。

【００２３】このようなものによって定着作業を開始す
るに当たっては、定着制御部８の制御によって、定着ロ
ーラ１が回転を開始するまでの立上り時には、通紙する
転写紙のサイズに関係なく、少なくとも定着ローラ１が
回転するまでは、電源ユニット10から接続線13を介し
て、発熱層23に通電されてこれを発熱させる。

【００２４】前記のような第１，２実施形態において
は、発熱層23が基材21の内側にあることから、定着ロー
ラ１の表面が損傷しても、発熱層23にはその影響が及ぶ
ことがなくて、絶縁性が確保されて危険でない。また熱
膨張係数が異なる基材21と発熱層23との中間に弾性層22
が設けられていて、両者の膨張を吸収するので、発熱層
23が剥離したり、ひび割れを起こしたり、断線を生ずる
等のことが防止される。

【００２５】また弾性層22は絶縁性を有することから、
基材21の表面にわざわざ絶縁層を設ける必要がなくて安
価に提供することができ、弾性層22として熱伝導率の良
好なものを使用すれば、効率よく熱伝達を実現すること
ができる。

【００２６】図５には、第３実施形態の定着ローラ１−
３が示されており、この定着ローラ１−３は中空の基材
21から内側にかけて順次弾性層30、絶縁層31、弾性層3
2、発熱層23、絶縁層24、第１断熱層16−１が、また外
側にかけて離型層27が設けられている。そして基材21と
弾性層30、弾性層30と絶縁層31、絶縁層31と弾性層32、
弾性層32と発熱層23、発熱層23と絶縁層24、また基材21
と離型層27とは接着層25によってそれぞれ接着されてい
る。

【００２７】図６には、第４実施形態の定着ローラ１−
４が示されており、この定着ローラ１−４は断熱層26−
２が非中空となっている点で、第３実施形態と相違する
だけで他に異なるところがない。

【００２８】この第３，４実施形態は、基材21と発熱層
23との間に、外側から内側にかけて弾性層30、絶縁層3
1、弾性層32を設けた点で、第１，２実施形態と相違す
るだけで他に異なるところがなく、弾性層30，32は、弾
性層22と同様の材質のものであるが、弾性層30は厚さが
0.05〜0.1mm、弾性層32は厚さが0.05〜0.1mmであり、絶
縁層31は体積抵抗が１×10¹³Ω・cm以上で、絶縁破壊強
さが20KV/mm以上となっている。そして弾性層30，32に
より発熱層23が剥離したり、ひび割れを起こしたり、断
線を生ずる等のことが防止され、そしてこれらの３層3
0，31，32の厚さが薄いので、発熱層23の熱を効率よく
定着ローラ１−４の表面に伝達することができる。

【００２９】この実施形態において、Ａ３の転写紙を通
紙する装置の場合、基材21としてＡｌ製であって、肉圧
が0.9mm、外径が30mm、長さが380mmのものについて、発
熱層23の消費電力850Ｗのものを使用し、第１，２実施
形態により、基材21、厚みが0.3mmの弾性層22、発熱層2
3としたものと、第３，４実施形態により、基材21、厚
みが0.05mmの弾性層30、厚みが0.08mmの絶縁層31、厚み
が0.005mmの弾性層32、発熱層23としたものとについ
て、立上り時間を測定したところ、前者では25秒を要し
たのに対して、後者では21秒ですんで20％程度早くなっ
たことがわかった。

【００３０】このような第３，４実施形態は、第１，２
実施形態と全く同様にして、前記したように図４に示す
ような状態となって定着作用をするようになる。

【００３１】図７には、第５実施形態の定着ローラ１−
５が示されており、この定着ローラ１−５は発熱層が内
外側発熱層36，37の２層が設けられている。そして基材
21から内側にかけて順次弾性層22、外側発熱層37、弾性
層33、内側発熱層36、絶縁層34、断熱層26−１が、また
外側にかけて離型層27が設けられている。そして基材21
と弾性層22、弾性層22と外側発熱層37、外側発熱層37と
弾性層33、弾性層33と内側発熱層36、内側発熱層36と絶
縁層34、また基材21と離型層27とは接着層25によってそ
れぞれ接着されている。

【００３２】そして図８に示すように、外側発熱層37
は、最大通紙以上の幅以上で、定着ローラ３の幅のほぼ
全面をカバーする幅となっており、内側発熱層36は、外
側発熱層37の幅より狭い幅で、小サイズの転写紙の幅を
カバーする幅となっている。なおこのサイズの大小は逆
になっていてもよい。この実施形態について、Ａ３の転
写紙を通紙する装置の場合についていえば、外側発熱層
37の幅は320〜340mmで、内側発熱層36の幅は200〜220mm
である。

【００３３】前記のような定着ローラ１−５が定着装置
に装着されるに際しては、図８に示すように内外側発熱
層36，37は、一側は接続線７によって温度過昇防止手段
６を介して電源ユニット10のＨＯＴ側に接続され、他側
は接続線13，15によって別々に電源ユニット10に接続さ
れ、電源ユニット10には定着制御部８が接続されてい
る。定着制御部８には通常定着装置の給紙部に設けられ
る転写紙のサイズ検知手段９が、接続線12によって接続
されていて、検知されたサイズ情報が定着制御部８に入
力されるようになっている。そして接続線13，15によっ
て入力されたサイズ情報に基づく定着制御部８の指示に
よって、電源ユニット10のリレー11，14を切り換え、選
択的に内外側発熱層36，37に通電される。

【００３４】このようなものによって定着作業を開始す
るに当たっては、電源投入時又はコピーやプリント開始
信号の受信時に、定着ローラ１−５の温度が予め設定さ
れた温度（この実施形態では120℃）以下の場合は、通
紙する転写紙のサイズに関係なく、少なくとも定着ロー
ラ１−５が回転するまでは、電源ユニット10から接続線
13，15を介して、内外側発熱層36，37に通電してこれら
を発熱させる。これによって立上り時間を短縮すること
ができる。

【００３５】またサイズ検知手段９によって検知された
セットされた紙幅が、外側発熱層37の幅より広いような
大サイズの転写紙が通紙の場合は、そのサイズ情報が定
着制御部８に入力されて、電源ユニット10のリレー11に
切り換えられて、接続線15を介して外側発熱層37に通電
されて発熱する。このようにすることにより、無駄な電
力を消費することがない。また小サイズの転写紙を通紙
する場合には、定着制御部８によって電源ユニット10の
リレー14に切り換えられて、接続線13を介して内側発熱
層36に通電されて発熱する。このようにすることによ
り、無駄な電力を消費することがなく、また定着ローラ
１−５の両端部の温度上昇を防止して、両端部が高温度
となって離型層27や発熱層36，37が剥離したり、ホット
オフセットが発生したりするのが防止される。

【００３６】この実施形態は、内外側発熱層36，37が、
前記のように一側は接続線７によって温度過昇防止手段
６を介して電源ユニット10のＨＯＴ側に接続され、他側
は接続線13，15によって別々に電源ユニット10に接続さ
れているので、内外側発熱層36，37が短絡していても、
温度過昇防止手段６の作用によって温度過昇が防止され
る。これとは逆に温度過昇防止手段６を反対側に設ける
と、内外側発熱層36，37が短絡して暴走し、温度過昇防
止手段６が作用しても、内外側発熱層36，37が発熱し続
けて危険となる。

【００３７】

【発明の効果】この発明は上記のようであって、定着ロ
ーラを具えた定着装置において、請求項１に記載の発明
は、定着ローラは基材の内側に構成された発熱層を有
し、基材と発熱層との間に耐熱性を有する弾性層を設け
たので、基材と発熱層との伸縮の差を吸収して発熱層の
ひび割れや剥離等が発生することがなく、また発熱層は
芯金ローラの内側に設けられて、定着ローラの表面が損
傷したような場合でも、発熱層の絶縁性が確保されて危
険性がないという効果がある。

【００３８】請求項２に記載の発明は、前記定着ローラ
は基材の内側に構成された発熱層を有し、前記基材と発
熱層との間に、外側から内側にかけて順次0.05〜１mmの
耐熱性を有する弾性層、絶縁層、0.05〜１mmの耐熱性を
有する弾性層を設けたので、発熱層の熱を効率よく定着
ローラの表面に伝達することができるという効果があ
る。

【００３９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、弾性層が熱伝導率が0.6Ｗ/ｍ・Ｋ以上
のシリコーンゴム又はシリコーンゲルからなるので、発
熱層の熱を効率よく定着ローラの表面に伝達することが
できるという効果がある。

【００４０】請求項４に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、弾性層が絶縁性を有するシリコ
ーンゴム又はシリコーンゲルからなるので、別の絶縁層
を設けなくとも、又は設けるとしても薄いものであって
よくて、安価に提供することができるという効果があ
る。

【００４１】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の発明において、基材と弾性層、弾
性層と発熱層、弾性層と絶縁層とをそれぞれシリコーン
系の接着剤によって接着したので、発熱層や弾性層の剥
がれの発生を防止することができるという効果がある。

【００４２】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれかに記載の発明において、発熱層の内側に順
次絶縁層、断熱層を設けたので、無駄な放熱を防止する
ことができるという効果がある。

【００４３】請求項７に記載の発明は、請求項１ないし
６のいずれかに記載の発明において、発熱層は内外側の
２つの発熱層からなり、少なくとも一方の発熱層は最大
通紙幅以上の幅を有し、他方の発熱層は小サイズの転写
紙の幅より大きな幅であって、前記一方の発熱層より小
さい幅を有し、立上り温度が所定の温度以下の場合に
は、通紙する転写紙のサイズと関係なく両発熱層を発熱
させるので、立上り時間を短縮することができて、定着
時間を短縮することができるという効果がある。

【００４４】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれかに記載の発明において、転写紙のサイズ検
知手段を有し、このサイズ検知手段で検知した転写紙の
幅が、小さい幅の発熱層の幅よりも小さい場合には、幅
の小さい方の発熱層だけを発熱させるので、消費電力を
節約することができるとともに、定着ローラの通紙幅部
以外の両端部の無用の温度上昇を防止することができる
という効果がある。

【００４５】請求項９に記載の発明は、請求項７又は８
に記載の発明において、内外側発熱層は、一方は一緒に
温度過昇防止装置を介して、電源のＨＯＴ側に接続さ
れ、他方は別々に電源に接続されているので、内外側発
熱層が短絡していても、温度過昇防止手段の作用によっ
て温度過昇が防止されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の正面図である。

【図２】同上の第１実施形態の定着ローラの側面図であ
る。

【図３】同第２実施形態の定着ローラの側面図である。

【図４】同第１，２実施形態の定着ローラの設置状態を
示す一部切欠斜面図である。

【図５】同第３実施形態の定着ローラの側面図である。

【図６】同第４実施形態の定着ローラの側面図である。

【図７】同第５実施形態の定着ローラの側面図である。

【図８】同第５実施形態の定着ローラの設置状態を示す
一部切欠斜面図である。

【図９】この発明と同種の従来の定着装置の定着ローラ
の図２と同様の側面図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ３定着入口ガイド板４定着出口ガイド
板５温度検知手段６温度過昇防止手
段７接続線８定着制御部９サイズ検知手段 10 電源ユニット 11 リレー 12 接続線 13 接続線 14 リレー 15 接続線 21 基材 22 弾性層 23 発熱層 24 絶縁層 25 接着層 26 断熱層 27 離型層 28 絶縁層 30 弾性層 31 絶縁層 32 弾性層 33 第２ 34 絶縁層 36 内側発熱層 37 外側発熱層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラを具えた定着装置において、
前記定着ローラは基材の内側に構成された発熱層を有
し、前記基材と発熱層との間に耐熱性を有する弾性層を
設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】定着ローラを具えた定着装置において、
前記定着ローラは基材の内側に構成された発熱層を有
し、前記基材と発熱層との間に、外側から内側にかけて
順次0.05〜１mmの耐熱性を有する弾性層、絶縁層、0.05
〜１mmの耐熱性を有する弾性層を設けたことを特徴とす
る定着装置。
【請求項３】弾性層が熱伝導率が0.6Ｗ/ｍ・Ｋ以上の
シリコーンゴム又はシリコーンゲルからなることを特徴
とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】弾性層が絶縁性を有するシリコーンゴム
又はシリコーンゲルからなることを特徴とする請求項１
又は２に記載の定着装置。
【請求項５】基材と弾性層、弾性層と発熱層、弾性層
と絶縁層とをそれぞれシリコーン系の接着剤によって接
着したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の定着装置。
【請求項６】発熱層の内側に順次絶縁層、断熱層を設
けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
載の定着装置。
【請求項７】発熱層は内外側の２つの発熱層からな
り、少なくとも一方の発熱層は最大通紙幅以上の幅を有
し、他方の発熱層は小サイズの転写紙の幅より大きな幅
であって、前記一方の発熱層より小さい幅を有し、立上
り温度が所定の温度以下の場合には、通紙する転写紙の
サイズと関係なく両発熱層を発熱させることを特徴とす
る請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】転写紙のサイズ検知手段を有し、このサ
イズ検知手段で検知した転写紙の幅が、小さい幅の発熱
層の幅よりも小さい場合には、幅の小さい方の発熱層だ
けを発熱させることを特徴とする請求項７に記載の定着
装置。
【請求項９】内外側発熱層は、一側は一緒に温度過昇
防止装置を介して、電源のＨＯＴ側に接続され、他側は
別々に電源に接続されていることを特徴とする請求項７
又は８に記載の定着装置。