JPH01207778A - 加熱定着ロール - 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】 ［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加熱源である抵抗発熱体層
に関する。

［従来の技術及びその問題点］ 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。

ト犬−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
にイ」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
ール定着法等種々あるが、加熱ロール定着法か最も一般
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４図に示すように加熱ロール１と加圧ロール
１０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１と、加圧ロール１０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。

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＠装置においては加熱素子（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＠装置においては、１〜１
０分程度程度オームア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、複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・し
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１生も低いなどの欠点もある。

他の加熱方法として、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状す
る場合には、抵抗値のコン１ヘロールが極めて難しく、
例えば、設計値を１８０°Ｃとした時に抵抗の立上り温
度か１８０’Ｃかられずか数度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。

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、ウオームアツ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、
しかも温度制御か極めて簡単に行えることか確認された
。

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か極めて重要な要
件となる。

そこで、本発明者等は転写シート上にニッケルーホウ素
合金（Ｎｉ−Ｂ）からなる抵抗体発熱体素材ペーストを
スクリーン印刷法等により印刷した後、これを支持体ロ
ールに巻回し転写して加熱焼成した層を抵抗発熱体層と
する加熱定着ロールを提案したく特願昭６１−３０５３
８７号）。この加熱定着ロールでは高精度な抵抗発熱体
層を生産性よく得ることができ、ウオームアツプタイム
のかなりの短縮、省電力、構造の簡素化、低コスト化及
び信頼性の向上が計られる。　しかしながら、印刷法に
より形成した抵抗発熱体層を支持体ロールに巻回するた
め、支持体ロール上の一部で軸方向に発熱体層の存在し
ない空隙が出来、この空隙部が定着ロールの表面温度に
影響を及ぼさないよう、例えば表面離型層を設けるに先
立ってプライマー層を均一に塗布するなどの必要があり
、従って製造工程数が増え、コストアップとなった。ま
たＮｉ　−３はＴＣＲ値が大きく　（〜３５００ｐｌ）
ｍ／　℃）、そのため昇温速度がかならずしも充分でな
く、クイックスタートの点で若干問題があった。　従っ
て、本発明の目的は抵抗発熱体層に継ぎ目がなく、かつ
Ｔ　ＣＲ値が小さく、より一層のクイックススタートが
可能な加熱定着ロールを提供することにある。

［問題点を解決する手段］ 本発明者等は無電解メッキ法に着目し、この方法で支持
体ロール上にニッケル系合金の抵抗発熱体層を形成覆べ
く鋭意検問を続けた。その結果、特にニッケル−クロム
−リン合金を抵抗発熱体層とした時に工ＣＲ特性値が低
く、耐久性にすぐれ、加熱定着ロールに好適でおること
を見出し、本発明を完成した。

刀なわら、本発明は円筒状の支持体の周囲に抵抗発熱体
層を設けてなる加熱定着ロールにおいて、抵抗発熱体層
として無電解メッキ法で形成したニッケル−クロム−リ
ン合金を使用することを特徴とする加熱定着ロールであ
る 本発明の加熱定着ロールにおけるニッケル−クロム−リ
ン合金の組成はニッケル８３〜９０重量％、好ましくは
８５〜８７重量％、クロム０．１〜４手岨％、好ましく
は１〜２重間％、リン８〜１５市量％、特に１２〜１３
重け％である。

これらの合金成分のうち、特にクロムが重要てｄ５る。

りなわら、クロムを含有しない、ニッケルーリン合金、
あるいはニッケルーリン−鉄合金でも支持体上に均一な
メッキ膜が形成されるが、耐父性に劣り長時間の使用で
焼損するのに対し、クロム成分が ０．１重量％以上加わると加熱定着ロールとして充分使
用できる程度まで耐久性が向上する。クロムの含有量は
多いほど好ましいが、現在のところ無電解メッキ法では
最大４重量％が限界となっている。

次に、ニッケル−クロム−リン合金の無電解メッキ法に
ついて第１図のフローチャートに基ぎ説明する。（１）
　　前処理 研磨の際にセラミックコアの表面に付着したセラミック
粉等を除去し、希アルカリ溶液中にコアを浸して脱脂し
た後水洗する。

（２）　　ブリデイツプ 弱酸性液中にコアを浸して表面を中性乃至微弱酸性とす
る。

（３）　　キャタライジング パラジウム及びスズのコロイド状溶液にコアを浸し、パ
ラジウムとスズをコア上に吸着させ、他のコロイド溶液
成分は水洗により除去し、乾燥する。

（４）　　アクセレーティング 硫酸を主成分とする溶液にコアを浸してスズを除去し活
性パラジウムを残存させる。次に水洗し乾燥する。

このコア上のパラジウムが核となり次工程のメッキによ
り合金が沈積する。

なおアクセレーティングの際、コアの両端付近の抵抗発
熱体層を設けない部分には予め一定巾のテープ等を密着
してマスキングしておく。

（５）　　無電解メッキ ニッケル、リン及びクロムイオンを含有するニッケル−
クロム−リンメッキ用の溶液（奥野製薬工業（株）のト
ップ・ニコロン（ＣＲ１）：ａお、（１）〜（４）の工
程に使用する各種の液も同社より販売されている。）に
、先の活性パラジウムを有するコアをとぶ漬けし、所望
により上下方向に揺動する。−たん合金がパラジウム核
上に沈積すると自己触媒的メッキが進む。所望の抵抗値
となったところでメッキ液から取り出し洗浄乾燥する。

［実施例］ 第２図は、本発明の加熱定着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を対向させた構造
となっている。加熱ロール１は、直径２５ｍで長さが２
５０Ｍｌ１１．肉厚１．５ｍの円筒状のムライト製コア
の上に、全面均一に本発明の抵抗発熱体層を有し、更に
厚さ２０μｍのテフロン（登録商標）性離型層４を有す
るものである。

抵抗発熱体層は前述の方法（第１図参照）により膜厚が
３μｍの均一な層（Ｔ　ＣＲＪ＝ｒ８０　ｐｐｍ　＞を
形成した。

セラミックコア２の両側部には、円筒状電極５゜５ａが
設けられており、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１５，１５８には、絶縁性の部材で形
成された軸受ハウジング１６．１６８が各々設けられ、
その軸受ハウジングに上記のすべり軸受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
、このキアがモータ側ギヤ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１０は、
第３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１３，１３８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１５履の金属コアの表面にシリ
コンスポンジを５ｍｍ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３図（ａ）に示すように、その加
熱ロール１と加圧ロール１０との挟持部の両側に、ガイ
ド板２４によって用紙搬送路が形成されており、その用
紙搬送路に搬送されてくる用紙２０の表面に形成されて
いるトナー画像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すため
の剥離爪２３等が設けられている。

上記の構造の加熱定着装置において、電極５゜５ａにｉ
ｏｏ　ｖの電圧を印加したところ、約１０秒で２００’
Ｃに達し、その時の電力は約５００　Ｗであった。

［発明の効果］ 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〜ｉｏｏｏｗを必要とし、更に約５
〜１０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、極めて長寿命であることが
明らかとなった。

本発明の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。

また、本発明の加熱定着ロールで使用する発熱体は無電
解メッキ法によりシームレス状に形成でき、量産性にす
ぐれている。

更に、本発明の加熱定着ロールの抵抗発熱体層材料であ
るニッケル−クロム−リン合金のＴＣＲ値は約ｓｏｐｐ
ｍであり、スクリーン印刷法によるニッケルーホウ素合
金の場合の３０００ｐｐｍに比ｌ＼て格段に小さく、そ
れだけ温度立上りが早くクイックスタートに好適である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は無電解メッキ法によるニッケル−クロム−リン
合金の形成のフローチャート、第２図は本発明の加熱定
着ロールを使用した定義装置例の構造を示す正面断面図
、 第３図（ａ）は同じく側断面図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）の加熱ロール部分の斜視図、第４図は従来の加熱
ロール方式の定着装置の断面図である。 図中符号 １・・・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・・
・円筒状用）参；６，６ａ・・・導線ニア、７ａ・・・
すべり軸受：８．８ａ・・・導線；　１０・・・加圧ロ
ール；１１・・・金属コア；　１２・・・弾性体：１３
，１３ａ・・・軸受；　１４・・・軸：　　１５，１５
ａ・・・フレーム；　　１６．１６ａ・・・軸受ハウジ
ング；　１７・・・孔；　］８・・・駆動用ギア；　１
９・・・モータ側ギア；２０・・・用紙；　２１・・・
トナー画像；　２２・・・温度センサー；　２３・・・
剥離爪：　２４・・・ガイド板；２５・・・内部加熱素
子。 特許出願人　　　富士ゼロックス株式会社代理人　弁理
士　　　　大　家　邦　久第１図 第３図（ａ） 第３図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状の支持体の周囲に抵抗発熱体層を設けてなる加熱
   定着ロールにおいて、抵抗発熱体層として無電解メッキ
   法で形成したニッケル−クロム−リン合金を使用するこ
   とを特徴とする加熱定着ロール。