JPS6313086A - 直接加熱式定着装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター
等の画像形成装置において未定着画像を担持した記録体
を、加熱ロールと加圧ロールとの間を通過させることに
より、上記画像を定着する直接加熱式の定着装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、酸化亜鉛怒光祇、普通紙、プラスチックシート等
の記録体上に形成されたトナー像を定着するためには、
相互に圧接状態に配設した加熱ロールと加圧ロールとを
設け、上記ロール間に記録体を通過させて加熱・加圧を
行なう加熱ロールタイプの加熱定着装置が使用されてい
る。このような従来の加熱定着装置における加熱ロール
の内部には、ハロゲンランプやニクロム線等の熱源を配
設し、この熱源の輻射熱によって加熱ロールの表面を加
熱する。しかしながら上記のような加熱方式においては
、加熱ロールの表面が所望の温度。

例えば１８０℃に到達するまでに要するウオーミングア
ツプ時間が１分ないし数分必要であり、待時間が長（、
かつ電力消費量が増大するという問題点があった。

最近、上記ウオーミングアツプ時間を短縮するために、
いわゆる直接加熱式の定着装置が提案されている。例え
ば、特開昭５５−１６４８６０号公報には、心金の外周
に下から断熱層、絶縁層。

抵抗発熱体層および保護層を順次形成した発熱ローラが
開示されている。また特開昭５７−１６１７６８号公報
には１円筒体の外周に下から絶縁層および発熱層を形成
し２両端に発熱層と電気的に接続した摺動リングを設け
た発熱ローラが開示されている。なお前記摺動リングに
は摺動ブラシを圧接して、加熱に要する電流を供給する
のである。

次に上記発熱ローラ若しくは加熱ロールの表面温度を制
御する手段としては９例えば加熱ロールの表面に温度検
出素子を接触させて温度検出を行ない、検知信号に基づ
いて例えば電源を０Ｎ−ＯＦＦする等の制御により、加
熱ロールの表面温度を例えば１６０〜２００℃に維持す
るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の直接加熱式定着装置を構成する加熱ロールは
、一般に肉厚０．６〜２ｍｍのアルミニウム合金または
鉄系合金等からなる中空円筒状に形成した基体上に、結
合層、電気絶縁層、電気抵抗層を順次積層した後１両端
部に電極リングを装着し。

更に電気絶縁層および保護層等を被覆するものであるた
め、製作が極めて煩雑であると共に、生産性が低いとい
う問題点がある。また加熱ロールの温度検出のために、
温度検出素子を上記加熱ロール表面に常時接触摺動させ
ているため、検知精度を低下させたり、温度検出素子お
よび加熱ロールの損傷を招（という問題点がある。なお
温度検出手段については、上記問題点を解決すべく１例
えば特開昭５９−８８７６８号公報に開示されるように
、温度検出装置が加熱ロール表面と接触・非接触の両位
置をとり得るようにしたものが開示されているが、装置
が複雑となり、検出精度が低下する等の問題点があり、
未だ満足できないという問題点がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、構造が簡単であ
ると共に、温度検出手段の改良により。

故障を回避し、かつ高い検出□精度を有する温度制御装
置を備えた直接加熱式定着装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点解決のため２本発明では。

Ａ、基体の表面に少なくとも電気抵抗層と離型性層とを
形成してなる加熱ロールと、この加熱ロールと軸線を略
平行に圧接状態で係合する加圧ロールとを設けた直接加
熱式定着装置において。

Ｂ、前記基体を酸化物永久磁石材料により略等径の中実
円柱状に形成する。

Ｃ０この基体の一訊に少なくとも１対の磁極を設ける。

Ｄ、この磁極の外方に感温磁性材料からなるシールド層
を設ける。

Ｅ、前記磁極およびシールド層と対向する位置に感磁素
子を設ける。

Ｆ、前記加熱ロールの温度上昇による前記磁極からの漏
洩磁束を前記感磁素子により検知して加熱ロールの温度
制御を行なう。

という技術的手段を採用したのである。

〔作用〕

上記の構成により、電気絶縁体である基体表面に直接電
気抵抗層を設置できると共に、温度検出手段は加熱ロー
ルと非接触の状態であっても、検出精度を向上させ得る
のである。すなわち加熱ロールの温度が上昇して、磁極
上に設けたシールド層を構成する感温磁性材料のキュー
リ一温度を越えると、シールド層から漏洩した磁束を感
磁素子が検知して、加熱ロールの電源を遮断する。一方
加熱ロールの温度が上記キューリ一温度以下になると、
シールド層は磁束の外部への漏洩を阻止するから、上記
と逆に加熱ロールと電源とが接続されて、加熱ロールの
温度を上昇させるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す中間省略部分断面図であ
る。同図において、加熱ロール１と加圧ロール２とは各
々軸受３．４を介してフレーム５に回転自在に装着され
ると共に、ばね等の加圧手段（図示せず）を介して、加
熱ロール１と加圧ロール２とは軸線を略平行状態で圧接
係合されている。加熱ロールｌは中実の等径円柱状に形
成した基体１１と、基体１１上に設けた電気抵抗層１２
および離型性層１３ならびに電気抵抗層１２の両端部に
設けた電極リング１４とからなる。

基体１１はその表面に電気抵抗層１２を形成するため電
気絶縁性が必要であり、また後述のように磁極を設ける
ため、Ｂａフェライト若しくはＳｒフェライトのような
酸化物永久磁石材料によって形成する。これらの酸化物
永久磁石材料のキューリ一点は約４５０℃であり、熱的
にも磁気的にも極めて安定である。次に電気抵抗Ｎ１２
は、　Ａｌ２Ｏ２やＡ　１　ｚ　Ｏ３・ＭｇＯのような
絶縁性セラミックスの微粒子と、ＮｉＣｒのような導電
性物質の微粒。

子との混合物を、５０〜２５０μｍの厚さにプラズマ溶
射して形成するのが好ましい。すなわち電気抵抗層１２
中においては、ＮｉＣｒ粒子は絶縁性セラミックスの母
材中に均一に分散すると共に。

一部において相互に接触している。ＮｉＣｒの含有量の
増減により、電気抵抗層１２の電気抵抗率が反比例的に
減少若しくは増加するから、ＮｉＣｒ粒子の含有量によ
り、加熱ロール１の消費電力を所望のレベルに設定する
ことができる。次に離型性層１３は記録体上のトナーと
直接接触するため。

トナーが融着しないような性質、すなわち耐熱性および
低表面エネルギー等を保有する必要がある。

このために好ましい材料としては、テトラフルオロエチ
レン樹脂やパーフルオロアルコキシ樹脂等のフッ素樹脂
がある。なお離型性層１３の厚さは１０〜５０μｍが好
ましい。次に電極リング１４は、Ｃｕ−Ｚｎ合金や、集
電ブラシ用黒鉛のような導電性の高い材料によって形成
する。

なお上記の加熱ロール１においては、基体１１と電気抵
抗層１２との間の接着性を高めるために。

両者の中間の線膨張係数を有する材料からなる結合層を
介在させてもよい。この場合の厚さは２０〜１００μｍ
である。また安全性を向上させるために、電気抵抗層１
２の外方に電気絶縁層を形成した後、離型性層１３を被
覆形成してもよい。この絶縁層は２０〜５０μｍの厚さ
にプラズマ溶射によって形成することができ、具体的な
材料としては＋　　Ａｌ２Ｏ２，ＡｌｚＯｚ・ＭｇＯ，
ＹＺＯ：Ｉ、５１０２＋Ｚ１０□またはこれらの混合物
が挙げられる。

次に加圧ロール２は、シリコーンゴムのような耐熱性を
保有する弾性材料からなる円筒状加圧部材２１と、中心
部を貫通するように設けたシャフト２２とからなり、前
記加熱ロール１の有効加熱定着領域全体に均一に接触す
る。

以上の構成により、加熱ロール１の端部に固着した歯車
６を、駆動装置を構成する歯車（何れも図示せず）と係
合させて駆動することにより、加熱ロール１と加圧ロー
ル２とは、圧接状態を保持したまま相互に逆方向に回転
する。従って予めブラシ（図示せず）および電極リング
１４を介して電気抵抗層１２と外部電源とを接続して加
熱ロール１を加熱し、トナー像を担持する記録体を加熱
ロールｌと加圧ロール２との間で加熱定着するのである
。

次に第２図（ａ）（ｂ）は各々第１図に示す基体１１の
端面図および部分平面図である。両図において１５はＮ
Ｓ１対の磁極であり、基体１１の一部（好ましくは中間
部）に１例えば第２図（ｂ）に示すように円周方向に設
ける。次に前記磁極１５の外方にはソフトフェライトの
ような感温磁性材料からなるシールド層１６を前記磁極
１５の磁束漏洩を阻止するように設ける。１７は感磁素
子であり、前記磁極１５およびシールド層１６と対向す
る位置に設けると共に、前記電気抵抗層１２への外部電
源供給制御装置（図示せず）と電気的に接続する。

以上の構成により、基体１１の温度がシールド層１６を
構成する感温磁性材料のキューリ一温度を越えると、シ
ールドＮ１６が非磁性体となるため、シールド層１６の
磁束漏洩阻止作用が消失し。

第２図（ａ）に破線で示すように、磁極１５からの磁束
１８が外部に漏洩して感磁素子１７に到達する。従って
感磁素子１７の検知信号によって前記第１図に示す電気
抵抗層１２への給電が遮断される。一方第２図において
基体１１の温度が前記キューリ一温度以下になると、シ
ールド層１６は再び磁性体に変換して、磁極１５からの
磁束を短絡し、外部への漏洩を阻止する。よって前記電
気抵抗層１２への給電が再開されて、基体１１の温度が
上昇する。このようにして第１図に示す加熱ロール１の
温度制御を行なうのである。なおシールド層１６を構成
する感温磁性材料のキューリ一温度は、１００〜２５０
℃の間にあるものが好ましく、定着に必要な温度を勘案
して適宜選定する。

第３図は磁極１５を基体１１の軸線方向に設けたもので
あり、前記第２図に示すものと作用は同一である。

第４図は前記第３図に示す磁極１５およびシールド層１
６を基体１１の全周に亘って配設したものであり”、前
記第２図および第３図に示すものと　。

同一作用であるが、基体１１の回転に伴う温度検知のタ
イミングをとる必要がないという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記の効果を期待できる。

（１）基体を絶縁材料である酸化物永久磁石材料で形成
したため、電気抵抗層を基体表面に直接設けることがで
き、結合層若しくは絶縁層の形成を省略できるから、製
作が容易である。

（２）基体の成形にはラバープレス若しくは押出手段が
適用できるため、特に加熱ロールの外径が８〜２５ｍｍ
の小径ロールの製作に便利である。

（３）温度検知手段が加熱ロールと非接触であるから１
両者の損傷発生を皆無とすると共に、磁気的検知により
検知精度を向上させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す中間省略部分断面図、第
２図（ａ）（ｂ）は各々第１図に示す基体の端面図およ
び部分平面図、第３図および第４図は各々本発明の他の
実施例における基体の部分平面図である。 １：加熱ロール、２：加圧ロール、１１；基体。 １２：電気抵抗層、１５：磁極、１６：シールド層、１
７；感磁素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体の表面に少なくとも電気抵抗層と離型性層と
   を形成してなる加熱ロールと、この加熱ロールと軸線を
   略平行に圧接状態で係合する加圧ロールとを設けた直接
   加熱式定着装置において、前記基体を酸化物永久磁石材
   料により略等径の中実円柱状に形成し、この基体の一部
   に少なくとも１対の磁極を設け、この磁極の外方に感温
   磁性材料からなるシールド層を設け、前記磁極およびシ
   ールド層と対向する位置に感磁素子を設け、前記加熱ロ
   ールの温度上昇による前記磁極からの漏洩磁束を前記感
   磁素子により検知して加熱ロールの温度制御を行なうこ
   とを特徴とする直接加熱式定着装置。
2. （２）基体の外径が８〜２５ｍｍである特許請求の範囲
   第１項記載の直接加熱式定着装置。