JPS63158582A

JPS63158582A - 加熱定着ロ−ルの抵抗発熱体層形成方法

Info

Publication number: JPS63158582A
Application number: JP30538686A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Sagami; 相模　静夫; Koshi Hamabe; 浜部　幸志; Mamoru Mori; 護毛利
Original assignee: MITANI SANGYO KK; Fuji Xerox Co Ltd; Nikko KK
Current assignee: MITANI SANGYO KK; Nikko KK; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-07-01

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
など電子写真プロセスを利用した機器に使用される定着
装置の加熱定着ロールの、特に抵抗発熱体層の形成方法
に関する。

［従来の技術］電子写真プロセスでは、一般に感光体上に形成されたト
ナー画像を転写装置によって記録支持体、例えば用紙上
に転写し、その後必要に応じてトナー画像を用紙表面に
定着して所望のコピー等を得ている。

トナー画像の定着方式としては、加熱定着法、圧力定着
法、溶剤定着法が知られている。

加熱定着法は加熱によってトナーを溶融させ、用紙上に
付着させる方法であり、広く採用されている。

加熱定着方式にも熱風定着法、オーブン定着法、加熱ロ
ール定着法等種々必るが、加熱ロール定容法が最も一般
的である。

従来より一般的に用いられている加熱ロール方式の定着
装置は、第２図に示すように加熱ロール１ａと加圧ロー
ル１０ａからなり、その内部に内部加熱索子２５を収容
した加熱ロール１ａと、加圧ロール１０ａとの間で用紙
２０を挟持搬送する際に、加熱と加圧とを行ない、感光
体ドラムから転写された用紙２０表面上の未定着トナー
画像２１を定着するものである。

［１明が解決しようとする問題点］このような内部加熱素子２５を用いる方式の加熱ロール
型定着装置にＣＦ３いては、加熱素子（熱源）としてハ
ロゲンランプ等のランプが用いられているが、ロールの
表面温度を加熱定着に必要な一定の温度まで上昇させる
ためには、ロール全体をその内部からランプにより加熱
する必要があり、そのため、従来の定着装置においては
、１〜１０分稈度のウオーム７ツプタイムを要している
。従って、オペレータがスイッチをオンにしてからその
ウオームアツプまでの間、祷写の動作を実施できないロ
ス時間があった。また、熱の損失が大きいため、消費電
力も比較的大きく、更に温度制御装置、表面温度センサ
ー等を必要とし、しかも高価なハロゲンランプを使うた
めにコストアップになると共に構造も極めて複雑になり
、故障に対する信頼性も低いなどの欠点もある。

仙の加熱方法として、加熱ロールの外周面近傍に自己温
度制御特性（ＰＴＣ特性）を有する半導体セラミックス
材等で加熱素子を形成し、ロールの表面近傍から加熱す
る方式が提案されているが、発熱体の抵抗の立上り温度
が所望の値となるＰＴＣセラミックス材料を実際に得る
ことは困難であり、特に膜状の発熱体をロール表面に形
成する場合には抵抗値のコントロールが極めて難しく、
例えば、設ｈ１値を１８０°Ｃとした時に抵抗の立上り
温度が１８０℃かられずか放反ずれただけで、発熱体へ
の通電加熱が不可能となる等の問題を有している。

そこで、本発明者等は円筒状の支持体の外周に薄膜状の
抵抗発熱体層を設けた加熱定着用発熱ロールを作成して
実験したところ、つＡ−ムアップ時間の大幅な短縮化、
省電力化、構造の簡素化、低コスト化、信頼性の向上が
図れ、しかも温度制御が極めて簡単に行なえることが確
認された。

しかしながら、このような薄膜状の抵抗発熱体層を設け
た加熱定着ロールを実用化するためには、支持体上に精
度よく、かつ生産性よく抵抗発熱体層を形成することが
極めて不要な要件となる。

従って、本発明の目的は、加熱定着ロールの加熱素子に
おける従来技術の欠点を解消することのできる薄膜状の
抵抗発熱体層を、支持体上に高粘度に生産性良く形成す
る方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明者等は、鋭意検討の結果、発熱体素材をスクリー
ン印刷等によりシート状に形成し、これを円筒状支持体
に転写した後に７ＪＯ熱焼成することにより前記の目的
が達成できることを見出し、本発明を完成した。

すなわら、本発明は円筒状の支持体に、抵抗発熱体素材
を有するシートを巻回して、発熱体素材を支持体の外周
に転写した後、支持体上の抵抗発熱体素材をｈｌ熱焼成
することを特徴とする加熱定着ロールの抵抗発熱体層形
成方法である。

本発明の抵抗発熱体層形成方法を第１図に示す工程図に
従って説明する。

本発明の方法で使用する抵抗発熱体素材の原料は、導電
性粒子、ガラス粉末及びビヒクルτ′必る。

導電性粒子としては各種の金属粉、金属酸化物粉、金属
ｆｌｌｌｌ化物扮、金属燐化物粉等を使用することがで
きる。

このような導電性粒子としては、Ａ　Ｃ１、ｌ）ｄ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、ＡＩ、Ｏｒ等の金属粉末、ＲＬ、１０２、Ｍ
２　Ｒｕ２０７−ｘ（ＭはＢ＋、ｐｂ、ｓａ等）等の金
属酸化物、ニッケルーホウ素合金（以下、ＮｉＢと記す
。）等の金属硼化物、ニッケルーリン合金（以下、Ｎｉ
Ｐと記す。）等の金属燐化物等が挙げられる。これらの
うちで、好ましいのはＴＣ，Ｒ値の大きなＮｉ必るいは
Ｎｉ系の化合物の粉末であり、特に好ましいのはコスト
が低く、大気中の焼成でＮｉに変化するＮｉＢで市る。

ＢはＮ１の酸化を防止し、大気中での焼成を可能とする
。

以下、主としてＮｉＢを使用する場合について詳述する
。

ＮｉＢは、ＮｉとＢの比がほぼ任意の割合で存在し得る
が、本発明の加熱定着ロールの抵抗発熱体の原料として
適当なＮｉＢは、Ｂの含有率が１〜２０重量％の範囲の
ものでおり、市販のＮ１Ｂ（Ｂ含有率　約１０〜１２巾
吊％）が好ましく用いられる。Ｂ含有率が１車量％以下
では、大気中での焼成工程でＮｉか酸化され非導電性の
酸化二ッケルを生じるので、焼成条件（焼成速度、焼成
温度、焼成雰囲気等）を厳密に調節する必要がある。ま
た、ＮｉＢ中のＢが２０１ｆｌｉ％を越えると、硼素成
分が吸湿性に富むために耐湿性不良となるので好ましく
ない。

ガラスバインダーは、焼成によって支持体として用いら
れるセラミックあるいはホウロウ質の表面に融着して、
堅固な抵抗発熱体層を形成せしめるために使用されるも
のであり、好ましくはその熱膨張率が支持体材料の熱膨
張率に近いものを選択して使用する。

ＮｉＢとガラスバインダーとの使用割合は広い範囲で変
えることができる。すなわち、ＮｉＢの割合が１０〜９
６巾量％、好ましくは２０〜８０重星％（従ってガラス
バインダー４〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重帛
％）となる範囲で使用する。

ビヒクルは、粉末状のガラスバインダーとＮｉＢをペー
ストとして転写シートに良好に印刷するための印刷向上
剤として用いられる。

ビヒクルとしては、印刷の分野で一般に使用されている
材料、例えばエチルセルロース、ニトロセルロース、ア
クリル樹脂等のバインダー２〜１５重量部をブチルカル
ピトールアセテート、カルピトールアセテート、テルピ
ネオール等の溶剤１００重聞部に溶解した溶液が用いら
れる。

その使用量はＮｉＢとガラスバインダーの総量（１００
重量部）に対して５〜７０重量部である。

ビヒクル、ＮｉＢ粉末及びカラスバインダーの粉末はラ
イカイ機、三本ロール等の潰拌機により均一に混合して
ペースト状態とし、必要な場合には脱泡処理した後、印
刷法により転写紙上に均一な薄膜状に印刷する。印刷法
としては一般的な任意の印刷法を利用できるが、生産性
、１０〜３０μ７ｎ程度の高寿命の膜厚が形成できるこ
と及び高精度の膜厚制御（±１μＴｒＬ）が可能なこと
から、特にシルクスクリーン等を用いるスクリーン印刷
法が好ましい。

転写シート上に形成するペーストの膜厚（乾燥時）は５
〜１１００ｕ、好ましくは１５〜４０μｍである。５μ
ｍより薄いと、通電時の熱ストレスにより断線を生じ易
い。一方、１００μｍより厚くなると支持体への転写が
スムースに行なえず、また加熱定着ロールとしたときの
熱容量が大きくなるためウオームアツプタイムが長くな
る。

転写シート上のペースト印刷物は、室温もしくは加熱乾
燥した後、所望によってはトップコート印刷により樹脂
液を表面に塗イ１、乾燥して補強した後、支持体ロール
コアの表面に合わせて切断される。

支持体ロール」アは、パイプ状に製造された、アルミナ
あるいはムライト材料等からなるセラミック、ホウロｒ
ノ、その他無機物で表面が絶縁処理されたアルミニウム
、ステンレス等の金属である。

支持体ロールコアの表面に転写液（水等）を塗布した後
、これを回転さＶながら面記の転写シートを巻きつけて
乾燥ペーストを付＠じしめ転写を行ない、室温あるいは
加熱乾燥し焼成する。

前述のようにＮｉＢを用いる場合には、大気中で焼成す
ればよいが、Ｎ　ｌ　′ｆ！／）等を用いるときには非
酸化雰囲気（Ｎ２、Ａｒガス中等）中で焼成する必要が
ある。

焼成温度及び時間は、使用した導電性あるいは非導電性
粒子、ガラスバインダーの種類、転写ペーストの膜厚等
により異なるが、Ｎ１Ｂ−ガラスバインダーの系では４
００〜９５０’Ｃ１通常は６００〜７００’Ｃの温度で
あり、時間はトータル１０分間乃至３時間程度加熱焼成
する。

この焼成工程により、導電性物質か導電経路を形成する
ようガラ、ユバインダー中に含有した状態の堅固な層が
支持“体ロール表面（融着されて抵抗発熱体層が形成さ
れる。ＮｉＢ扮末を用いる場合にはこの焼成によりガラ
スバインダー中のＮｉＢがＮｉに変化して発熱体層とな
る。

［実施例］このような本発明の方法により抵抗発熱体層を支持体ロ
ール表面に設けた加熱定容ロール及びそのロールを利用
した定石装置の実施例について、以下図面に塁いて説明
する。

第３図は、本発明の７Ｊｌ］熱定右ロールを備えている
定着装置例の正面断面図である。

この定着装置は従来より用いられている定着装置と同様
に、加熱ロール１と、加圧ロール１０を対向させた構成
となっている。加熱ロール１は、直径２５＃で長ざが２
５０ａ＋＋、肉厚１．５＃の円筒状のムライト製コアの
上に、仝面均−に本発明の抵抗発熱体層（膜厚１６μＴ
ｒＬ）を有し、更に厚さ２０μｍのテフロン性離型層４
を有するものである。

抵抗発熱体層は下記の方法により形成した。

ＮｉＢ粉（Ｂ含有率１０．５重量％、平均粒径１μｍ）
　　　　　　　　　　　　　　３０重量％カラス粉バイ
ンダー（ムライト製コアの熱膨張率に合わせたもの、平
均粒径５μｍ）５０重量％エチルセルロースとテルピネオールとからなるじヒクル
　　　　　　　　　　　　　２０重間％上記の成分をラ
イカイ機により均一に混合した後、静置して脱泡したペ
ーストを２００メツシユのシルクスクリーンを用いて転
写シート上に２４μ′ｒｒＬ（乾燥時）の膜厚に印刷し
、室温で１日乾燥した。次いで、これをムライトコアの
大きざに合わせて切断し、樹脂水溶液を塗布したムライ
トコアに回転しながら巻きつけて転写し、１００℃で１５分間乾燥した。次に、空気中で６８０℃
まで２５分かけて昇温し、その温度に１０分間保って焼
成し、２５分間で室温まで冷却したところ膜厚が１６μ
Ｔｎの均一な発熱抵抗体層（ＴＣＲ３５００ｐｔ）ｍ　
／’Ｃ）が形成された。

セラミックコア２の両側部には、円筒状電極５゜５ａが
設りられており、この円筒状電極と、発熱層とは導線６
，６ａで接続されている。円筒状電極５，５ａは、加熱
ロール１を支持するすべり軸受７，７ａに接触するもの
で、このすべり軸受７゜７ａには各々電源からの導線８
，８ａが接続される。

複写機のフレーム１５．１５ａには、絶縁性の部材で形
成された軸受ハウジング１６．１６ａか各々設けられ、
その軸受ハウジングに上記のすへり軸受７，７ａが支持
されている。導線８，８ａは、軸受ハウジングに形成さ
れた孔１７，１７８を介して接続され、さらに軸受ハウ
ジング１６の外側に、駆動用ギヤ１８が固定されていて
、このギアがモータ側ギヤ１９に噛合って加熱ロール１
を回転させるようになっている。

加熱ロール１に対向して形成される加圧ロール］０は、
第４図（ａ）に示されているように、金属コア１１の表
面に弾性体１２を被覆した状態で形成されており、その
両側で軸受部材１３により支持されて、自由に回転可能
なように設けられ、加熱ロール１の回転に従って回転す
る。

加圧ロール１０は、直径１５ｍの金属コアの表面にシリ
コンスポンジを５Ｍの厚さで被覆したものを用い、スプ
リング等により、５Ｋｇの加重で加熱ロールに接触させ
るようにしている。

また、定着装置は、第４図（ａ）に示すように、その加
熱ロール１と加圧ロール１０との挾持部の両側に、ノコ
イド板２４によって用紙搬送路が形１戊されてｄ３す、
その用紙１般送路に搬送されてくる用紙　２０の表面に
形成されている１〜す一画像２１を、加圧と、加熱を行
なうことにより定着する。

加熱ロール１の周囲には温度コントロールのための温度
センサー２２、定着後の複写物を剥ずための剥離爪２３
等が設けられている。

上記の構成の加熱定着装置において、電極５゜５ａに１
００Ｖの電圧を印加したところ、約２０秒で２００　’
Ｃに達し、その時の電力は約５００Ｗでおった。

従来のハロゲンランプを使用する方式の場合には２００
℃を得るのに９００〜１０００Ｗを必要とし、更に約５
〜］Ｏ分の時間□を要していたのに比べて本発明の加熱
定着ロールによれば従来方式の数分の１の時間でコピー
のスタートができると共に電力は数十％低減させること
ができた。

また、３００００枚の連続コピーでテスト後の発熱体の
出力低下は１％以下であり、極めて艮か命であることが
明らかとなった。

［発明の効果１本発明は、以上説明したように円筒状の支持体の外周に
沿って薄膜状の抵抗発熱体層を形成してなる加熱定着用
発熱ｂ−ルにおいて、円筒状の支持体の外周に沿って薄
膜状の抵抗発熱体層を良好に形成することができるよう
にしたものであり、均質な抵抗発熱体の′ａ膜を安価に
、安定した状態で形成でき、また抵抗発熱体層はスクリ
ーン印刷等により容易に形成可能であり量産に適してお
り、厚さは寿命的に充分な例えば２０±０，５μｍ程度
の精度を得るのに適している。

従って、ロール軸方向の抵抗のバラツキも少なく均一な
発熱が可能となり、コピーの定着むら等の無い良好な画
質を提供することができる。

また本発明の方法による加熱定着ロールを使用すれば装
置が簡素化され、低コスト、信頼性の向上をも同時に計
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加熱定着ロールの抵抗発熱体層形
成方法の流れを示す工程図、第２図は従来の加熱ロール
方式の定着装置の概要図、第３図は本発明の方法により形成された抵抗発熱体層を
有する定着装置例の正面断面図、第４図（ａ）は同じく
概略側断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の加圧ロー
ル部分の斜視図でおる。図中符号：１．１ａ・・・加熱ロール；　２・・・セラミックコア
；３・・・抵抗発熱体層：　４・・・離型層；５，５ａ
・・・円筒状電極；６，６ａ・・・導線ニア、７ａ・・
・すべり軸受；　８・・・導線：　　１０，１０ａ・・
・加圧ロール；　１１・・・金属コア；　１２・・・弾
性体；１３．１３ａ・・・軸受；　１４・・・軸；１５
．１５ａ・・・フレーム：　　１６，１６ａ・・・１仙
受ハウジング；　１７・・・孔；　１８・・・駆動用ギ
ア；１９・・・モータ側ギア；　２０・・・用紙；　２
１・・・１〜す一画像；　２２・・・温度センサー；　
２３・・・剥離爪；　２４・・・ガイド板；　２５・・
・内部加熱素子。第１図第２　図第４図（ａ）第４図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

円筒状の支持体に、抵抗発熱体素材を有するシートを巻
回して、発熱体素材を支持体の外周に転写した後、支持
体上の抵抗発熱体素材を加熱焼成することを特徴とする
加熱定着ロール抵抗発熱体層形成方法。