JPS6311979A - 電子写真用ヒ−トロ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔臘業上の利用分野〕 本発明は中空円筒状の芯体の外表面に絶縁層と抵抗層と
を設けた電子写真用ヒートロールに関するものであり、
特に芯体の加工が容易であると共に、ロール表面の温度
分布を良好にした改良に係わるものである。

〔従来の技術〕

複写紙上に転写したトナー像を熱定着させる熱定着装置
に使用する電子写真用ヒートロールとしては、中空円筒
状の芯体内に発熱源としてハロゲンランプを設けて加熱
するものが従来から広く知られている。しかしこの形式
のものは、電力消費量が大であると共に２通電後複写開
始までのウオーミングアンプ時間が長いという欠点があ
る。この欠点を解決する一手段として、芯体外表面に抵
抗発熱体を配置した直接加熱ヒートロールがある。

第８図は本出願人が別途出願中のものの一例を示す一部
断面正面図であり、中空円筒状に形成した芯体１の外表
面に、結合層２を介して絶縁層３および抵抗層４を設け
る。そして抵抗層４の両端部には電極リング５を固着し
て抵抗層４と電気的に接続する。６は給電用ブラシであ
り、電極リング５の外周に摺接するように配置しである
。７は保護層であり、抵抗層４の外周に配設し、抵抗層
４を電気的に保護すると共に、不本意な外力による抵抗
層４の損傷を防止する。そして上記ヒートロールは、第
９図に要部を拡大して模式的に示す縦断面図に示すよう
に、中央部外径を両端部外径よりも若干小径に、所謂逆
クラウンに形成する。このように形成したヒートロール
と対向ロールとを相互に外表面を接触させ、かつ軸線を
平行にしたまま一方のヒートロールの軸線を若干傾斜さ
せた状態で使用すると、対向ロールとヒートロールとの
間で挟持移送する複写紙のしわ発生を防止できるのであ
る。

一方上記のようなヒートロールにおいては、軸方向端部
からの放熱が、中央部のそれよりも大であるため、ヒー
トロール表面の軸方向の温度分布が一定でない。このた
めヒートロールを形成する抵抗層の厚さのみをロール中
央部と端部とで変化させて、軸方向の温度分布を一定に
保持する手段が試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のヒートロールに逆クラウンを付与するためには、
第９図に示すように芯体１の外表面を中央部若干小径に
（例えば４０〜１６０μｍ）形成した後１等厚の結合層
２．絶縁層３および抵抗層４を順次積層する。すなわち
逆クラウンを芯体１の加工において付与するのが最も一
般的であった。

しかし芯体ｌの厚さは６００μｍ＝１ｍｍ程度であるた
め加工時の把持手段が複雑であると共に、ロール軸方向
に滑らかな逆クラウンを付与する加工は極めて煩雑かつ
熟練を要し、加工時間および加工工数共に大であるため
２品質および生産効率上問題点が多々存在していた。

また前記のように形成した電子写真用ヒートロールは、
安定時においてはヒートロール軸方向の温度分布が良好
であるが９発熱源を構成する抵抗層４に通電した直後に
おいては、ヒートロール端部と中央部との温度差が大と
なる欠点がある。また最近はより早いウオーミングアツ
プ時間を要求されることから、抵抗層４に発熱特性の大
にして。

かつ熱伝導係数大なる構成材料を使用する傾向にあるた
め、前記ヒートロール端部、中央部間の温度差は４０℃
を超える場合もある。一方ウォーミングアップ時のヒー
トロール両端部の過熱現象は。

ホットオフセット、ヒートロールの寿命に悪影響を及ぼ
すため、できるだけ小さくする必要がある。

更にヒートロール全面に亘って定着性能を維持するため
には、前記温度差は１９０℃付近で±１０℃以内である
ことが必要であるが、この点従来のヒートロールにおい
ては未だ改良の余地がある。

本発明は上記のような従来のヒートロールに存在する問
題点を解決し、加工時間および加工工数共に小であり、
かつ品質および生産効率の高い電子写真用ヒートロール
を提供することを目的とすると共に、ウオーミングアツ
プ時においても、ロール表面全面に亘って温度分布良好
なヒートロールを提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解決するために。

まず第一の発明においては。

Ａ、中空円筒状の芯体の外表面に結合層を介して絶縁層
および抵抗層をｌ１ｊｉ次設け、該抵抗層端部に電極リ
ングを固着し、かつ両端部における外径寸法を中央部に
おける外径寸法より犬に形成した電子写真用ヒートロー
ルにおいて。

Ｂ、前記芯体の外径寸法を軸線方向各位室におい′て同
一に形成する。

Ｃ８前記絶縁層のロール両端部における厚さを中央部に
おける厚さより大きく形成する。

Ｄ、かつ前記抵抗層のロール両端部における厚さを中央
部における厚さより小さく形成する。

という技術的手段を採用したのである。

一方第二の発明においては、上記第一の発明におけるＣ
６に代えて。

Ｅ、前記抵抗層の外表面に絶！４＆層および保護層を順
次設ける。

Ｆ、抵抗層の内外表面に設けた各絶縁層のロール両端部
における厚さ合計を中央部における厚さ合計より大きく
形成する。

という技術的手段を採用したのである。

本発明において１両端部外径寸法を中央部外径寸法より
４０〜１６０μｍ大きく形成し、所謂逆クラウンとする
のが望ましい。逆クラウンは複写紙の挟持移送の際のし
わ発生防止のために付与するのであるが、４０μ煽未満
ではその効果が期待できず、一方１６０．ｃｒｍを超え
ると相互に接触回転するロールの軸線間の傾斜角が大と
なりすぎて複写紙の挟持移送に不都合を生ずる。従って
逆クラウンは４０〜１６０μｍとするのが望ましい。

次に絶縁層のロール両端部の厚さｔｅは、中央部の厚さ
ｔｃの１．２〜１．７倍とするのが望ましい。

ｔｅ＜１．２ｔＣでは、絶縁層厚さの差による熱容量の
差が現れず、端面部の温度上昇抑制作用が充分でない。

またｔｅｌｌ、７ｔｃでは、端面部の熱容量が大き過ぎ
て、逆に中央部より温度上昇が遅れるため好ましくない
。

なお第二の発明において抵抗層の内外表面に絶縁層を各
々設けた場合には、絶縁層のロール両端部の厚さ合計ｔ
ｅｔを、中央部の厚さ合計ｔｃｔの１．２〜１．７倍と
するのが望ましく、要するに抵抗層の内外表面に設ける
べき絶縁層の厚さ合計によって選定すればよい。

また中央部より厚く形成すべき端部絶縁層の軸方向の範
囲は、ヒートロール長さの５〜２０％が望ましく、５％
未満では端面部熱容量増大の効果がなく、また２０％を
越えると端面部の熱容量が大きくなり過ぎるため好まし
くない。

更に抵抗層のロール両端部の厚さＴｅは、中央部の厚さ
Ｔｃの０．５〜０．９倍とするのが望ましい。

すなわちヒートロール両端部は中央部と比較して放熱が
大きいため、特にスタート時の昇温が遅れるため抵抗層
を薄くして抵抗値を増大させるのがよい、　Ｔｅ　＜０
．５　Ｔｃでは抵抗値が大きくなり過ぎて全体の温度分
布に悪影響を与えるため不都合であり、一方Ｔｅ　＞０
．９　Ｔｃでは抵抗値増大による端部の昇温促進の作用
が期待できないため好ましくない。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を模式的に示す要部拡大縦断面
図であり、同一部分は前記第８図および第９図と同一の
参照符号で示す。同図から明らかなように、芯体ｌの外
径寸法は軸線方向の各位置において同一寸法の直円筒状
に形成し、結合層２を前記芯体１の外表面に等厚に設け
る。次に絶縁層３は中央部の厚さｔｃを薄く、かつ両端
部の厚さｔｅを厚く３例えば前者を３００μ醜、後者を
３７０μｍとし、略鼓形に形成する。そして絶縁層３の
外周には抵抗層４を形成するのであるが。

抵抗層４は前記絶縁層３とは逆に、中央部の厚さＴｃを
厚く１両端部の厚さＴｅを薄（１例えば各々８０〜１０
０μｍおよび５０μｍのように形成する。上記各層を形
成後においては、ヒートロール外表１１１１には結果的
に逆クラウンが形成され、外径寸法は両端部が中央部よ
り４０μｍ大きく形成されるのである。

上記の構成により、芯体１の外表面は直円筒面であるか
ら、特別な加工を要せず１例えばセンタレス研磨装置等
によって極めて容易に、かつ高精度のものを短時間に製
作することができる。一方前記芯体１の外表面に形成す
べき各層は１例えば溶射手段を使用することができ、芯
体１の回転数。

溶射ノズルの送り速度等を制御することにより。

第１図に示すような連続的に厚さの異なる層を形成する
ことができるのである。

第２図は定着作業中のヒートロール表面の温度分布を示
す図であり、横軸はヒートロール左端からの距離、すな
わちロール上の位置を示す。同図から明らかなように１
本実施例のヒートロールは曲線Ａに示すように１９０〜
２１０℃の温度範囲にあるのに対し、従来型のものにお
いては１曲線Ｂに示すように１９０〜２４０℃の温度範
囲にある。すなわち曲線Ａと曲線Ｂとにおいては、温度
差が各々２０℃および５０℃であり１本実施例のものが
従来のものの１／２以下であることを示している。

次に第３図はヒートロールの時間と温度との関係を示す
図である。同図において曲ｉＡ、Ｂは各々本実施例のヒ
ートロールおよび従来のヒートロールにおけるものを示
し、添字ｅおよびＣは各々ヒートロールの端部および中
央部におけるものを示している。第３図から明らかなよ
うに、ヒートロールの表面温度はスタート直後から急激
に上昇するが、中央部の温度１９０°〜２００℃を検出
して以後ＯＮ　−ＯＦＦを行うため、温度が下降する傾
向を示す。従来のものを示す曲線Ｂにおいては。

上記０Ｎ−ＯＦＦ　ＩＩ御開開始時おいては９曲線Ｂｅ
は２５０℃に到達し、中央部の温度を示す曲線Ｂｃとの
温度差が５０℃にも及んでいる。−古本実施例における
曲線ＡｅとＡｃとの間には大きな温度差が現れない。す
なわち第３図から明らかなように、中央部の温度２例え
ば１９０℃を検知して電源をＯＦＦ　した場合、端部の
温度上昇は２１０℃までであり、中央部との温度差は約
２０℃であり。

従来の構造のものより大幅に縮減している。

第４図は電源投入後１０分経過したとき、すなわち定常
状態におけるヒートロール軸方向の温度分布を示す図で
あり９本発明の実施例のものを示す曲線ａは、従来構造
のものにおける曲線すよりも温度差が僅少であることが
示されている。温度バラツキは略±５℃を示し、従来の
ものにおける±ｌＯ℃に比して大幅に改善されているこ
とが明らかである。

次に第５図〜第７図は夫々本発明の他の実施例を模式的
に示す要部拡大縦断面図であり、同一部分は前記第１図
と同一の参照符号で示す。これらの図に示すものは、前
記第８図において抵抗層４と保護層７との間に絶縁層を
介在させて、高圧電源を使用した場合における絶縁抵抗
をより増大させ、安全性を向上させたものである。すな
わち第５図〜第７図に示すように、抵抗層４の外表面に
絶縁層８を設け、更にその外表面に保護層７を設けたも
のである。そして絶縁層３．８における各々ロール両端
部の厚さと中央部の厚さをｔｅ、　ｔｅｌおよびｔｅｚ
、　　ｔｃｚとした場合に、　ｔｅ、　　＋ｔｅｚ　＞
　ｔｃ。

、＋　ｔｃｚとなるように形成する。第５図に示すもの
においてはｔｅ、　＝　ｔｃ２であり、第６図に示すも
のにおいてはｔｅｌ　＝　ｔｅｌであるが、絶縁層３．
８の厚さ合計においてロール端部におけるものが中央部
におけるものより大に形成すればよい。従ってｔｅ＋　
＜　ｔｃ、若しくはｔｅ、　＜　ｔｔ−、であっても絶
縁層３．８の厚さ合計においてｔｅ、　　＋　ｔｅｇ　
＞　ｔｃｔ＋　ｔｃｚとなるように形成すればよい。

上記の構成によるヒートロール表面の温度分布改善の作
用は、前記実施例と同様である。

〔発明の効果〕

本発明の電子写真用ヒートロールは１以上記述のような
構成および作用であるから１次のような効果を期待でき
る。

（１１ヒートロール表面に付与すべき逆クラウンを絶縁
層の軸方向の位置における厚さを制御することによって
形成するものであるから、芯体は通常の等径加工のみで
済み、加工が極めて容易であるため、加工工数および加
工時間を短縮できるのみならず１品質のバラツキが少な
い。

（２）絶縁層の両端部における厚さ若しくは厚さ合計を
中央部における厚さ若しくは厚さ合計より大に形成し、
かつ抵抗層の両端部における厚さを中央部における厚さ
より小に形成したことにより、ロール各位置における温
度差を従来のものと比較して１／２以下にすることがで
き１画像の品質のバラツキを低減することができる。

（３）　　ロール両端部の熱容量が中央部より大となる
ため、ウオーミングアツプ時においても、端面部の必要
以上の温度上昇を抑制しつつ、一方中央部の温度上昇を
促進し、ヒートロール全体としての温度分布を良好にす
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を模式的に示す要部拡大縦断面
図、第２図は定着作業中のヒートロール表面の温度分布
を示す図、第３図はヒートロールの時間と温度との関係
を示す図、第４図は安定時におけるヒートロール表面の
温度分布を示す図。 第５図〜第７図は夫々本発明の他の実施例を模式的に示
す要部拡大縦断面図、第８図は本発明の対象であるヒー
トロールを示す一部断面正面図、第９図は同要部拡大縦
断面図である。 １　：　芯体、　　３　、　８　：　ｖＡ縁層、４：抵
抗層。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空円筒状の芯体の外表面に結合層を介して絶縁
   層および抵抗層を順次設け、該抵抗層端部に電極リング
   を固着し、かつ両端部における外径寸法を中央部におけ
   る外径寸法より大に形成した電子写真用ヒートロールに
   おいて、前記芯体の外径寸法を軸線方向各位置において
   同一に形成し、前記絶縁層のロール両端部における厚さ
   を中央部における厚さより大に形成し、かつ前記抵抗層
   のロール両端部における厚さを中央部における厚さより
   小に形成したことを特徴とする電子写真用ヒートロール
   。
2. （２）ロール両端部外径寸法を中央部外径寸法より４０
   〜１６０μｍ大きく形成した特許請求の範囲第１項記載
   の電子写真用ヒートロール。
3. （３）絶縁層のロール両端部の厚さｔｅと中央部の厚さ
   ｔｃとが　ｔｅ＝（１．２〜１．７）ｔｃである特許請
   求の範囲第１項若しくは第２項に記載の電子写真用ヒー
   トロール。
4. （４）ロール端部の絶縁層厚さｔｅの軸方向範囲がヒー
   トロール軸長の５〜２０％である特許請求の範囲第３項
   記載の電子写真用ヒートロール。
5. （５）抵抗層の両端部の厚さＴｅと中央部の厚さＴｃと
   がＴｅ＝（０．５〜０．９）Ｔｃである特許請求の範囲
   第１項〜第４項何れかに記載の電子写真用ヒートロール
   。
6. （６）中空円筒状の芯体の外表面に結合層を介して絶縁
   層および抵抗層を順次設け、該抵抗層端部に電極リング
   を固着し、かつ両端部における外径寸法を中央部におけ
   る外径寸法より大に形成した電子写真用ヒートロールに
   おいて、前記芯体の外径寸法を軸線方向各位置において
   同一に形成し、前記抵抗層の外表面に絶縁層および保護
   層を順次設けると共に、抵抗層の内外表面に設けた各絶
   縁層のロール両端部における厚さ合計を中央部における
   厚さ合計より大に形成し、かつ前記抵抗層のロール両端
   部における厚さを中央部における厚さより小に形成した
   ことを特徴とする電子写真用ヒートロール。
7. （７）ロール両端部外径寸法を中央部外径寸法より４０
   〜１６０μｍ大きく形成した特許請求の範囲第６項記載
   の電子写真用ヒートロール。
8. （８）絶縁層のロール両端部の厚さ合計ｔｅｔと中央部
   の厚さ合計ｔｃｔとがｔｅｔ＝（１．２〜１．７）ｔｃ
   ｔである特許請求の範囲第６項若しくは第７項に記載の
   電子写真用ヒートロール。
9. （９）ロール端部の絶縁層厚さ合計ｔｅｔの軸方向範囲
   がヒートロール軸長の５〜２０％である特許請求の範囲
   第８項記載の電子写真用ヒートロール。
10. （１０）抵抗層の両端部の厚さＴｅと中央部の厚さＴｃ
    とがＴｅ＝（０．５〜０．９）Ｔｃである特許請求の範
    囲第６項〜第９項何れかに記載の電子写真用ヒートロー
    ル。