JPH07325497A

JPH07325497A - トナー定着用ヒートローラ

Info

Publication number: JPH07325497A
Application number: JP11939194A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Togo; 靖浩東郷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【構成】金属パイプ２の表面に絶縁層３を介して発熱抵
抗体４を備えるとともに、外周表面に離形層５を備えて
なるトナー定着用ヒートローラ１において、上記絶縁層
３として有機ポリマー層３ａと無機ポリマー層３ｂを積
層して形成する。【効果】絶縁性と耐熱性が共に優れた絶縁層３とするこ
とができる。そのため、絶縁層３の厚みｔを小さくする
ことができ、熱容量を小さくできることからヒートロー
ラ１の立ち上がり時間を極めて短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、コピー機、
ファクシミリ等の電子写真装置におけるトナー定着用ヒ
ートローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリンタ等の電子写真装置に
おけるトナー定着装置は、発熱手段を備えたヒートロー
ラと、加圧ローラを対抗して配置し、これらのローラ間
に印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加
熱定着するようになっている。

【０００３】そして、上記ヒートローラとしてはアルミ
ニウムやステンレス等の金属パイプ中にハロゲンランプ
等の加熱素子を設けたものが用いられてきたが、加熱効
率が悪いため１分以上のウォームアップ時間が必要であ
った。そのため、断続的な使用を行う場合でも連続加熱
しておく必要があり、消費電力が大きいという問題点が
あった。

【０００４】そこで、金属パイプの外周に絶縁層を介し
て発熱抵抗体を備え、さらにその表面に離形層を備えた
構造のヒートローラが提案されている（特開昭５５−７
２３９０号、特開昭６２−２００３８０号公報等参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、金属パ
イプの外周に絶縁層、発熱抵抗体、離形層を積層した構
造のヒートローラにおいて、絶縁層の材質としてホーロ
ーやガラスでは所定の寸法精度が得にくかった。そのた
め、絶縁層としては樹脂が用いられていたが、絶縁性と
耐熱性を共に満足させることができなかった。

【０００６】例えば、ポリイミド樹脂等の有機ポリマー
は絶縁性が高いものの耐熱性が劣るため、離形層をなす
テフロンの焼き付け温度４００℃で変形や変質しやすい
などの問題があった。

【０００７】一方無機ポリマーは耐熱性は高いものの、
絶縁性が低いため発熱抵抗体の電流が金属パイプに漏れ
やすく、絶縁破壊や故障を生じやすかった。なお、絶縁
層を厚くすれば絶縁性は向上するが、熱容量が大きくな
るために昇温速度が遅くなるという問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、金属
パイプの表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備えるとと
もに、外周表面に離形層を備えてなるトナー定着用ヒー
トローラにおいて、上記絶縁層を無機ポリマーと有機ポ
リマーを２層以上積層して形成したものである。

【０００９】また、上記絶縁層のうち、金属パイプ側に
は絶縁性に優れた有機ポリマーを用い、一方発熱抵抗体
側には耐熱性に優れた無機ポリマーを用いることによっ
て、絶縁性、耐熱性に優れた絶縁層とすることができ
る。

【００１０】さらに、上記絶縁層の全体の厚みは５〜２
００μｍの範囲とすることが好ましい。これは５μｍ未
満では絶縁破壊を生じやすく、一方２００μｍを超える
と熱容量が大きくなって昇温特性が悪くなるためであ
る。

【００１１】

【作用】本発明によれば、絶縁層の耐熱性、絶縁性を共
に高くすることができる。その結果、絶縁層を薄くでき
るため熱容量を小さくすることができ、またテフロンか
らなる離形層の焼き付け時にも絶縁層が変形、変質する
ことを防止できる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１３】図１にヒートローラ１の断面図を示すよう
に、金属パイプ２の外周面に絶縁層３を介して発熱抵抗
体４を備え、さらにその表面に離形層５を備えている。
なお、詳細を後述するように、絶縁層３は有機ポリマー
層３ａと無機ポリマー層３ｂを積層して形成してある。
そして、不図示の電極を通じて上記発熱抵抗体４に通電
すればヒートローラ１を急速昇温させることができ、ト
ナーの定着に用いることができる。

【００１４】また、他の実施例として、図示していない
が、金属パイプ２の内周面に絶縁層３と発熱抵抗体４を
備え、一方外周面に離形層５を備えてヒートローラ１を
構成することもでき、この場合は発熱抵抗体４が内側に
あることから、外周表面の温度を均一にすることができ
る。

【００１５】上記金属パイプ２としては、アルミニウム
やアルミニウム合金、あるいはステンレス等を用いれば
良いがアルミニウムまたはアルミニウム合金が最適であ
る。また、金属パイプ２の熱容量を小さくするために
は、その肉厚は０．５〜１．５ｍｍが好ましい。これは
肉厚が０．５ｍｍ未満であると強度が低くなって変形が
生じやすく、一方１．５ｍｍを超えると熱容量が大きく
なって昇温特性が悪くなるためであり、好ましくは肉厚
０．５〜１．０ｍｍの範囲内が良い。

【００１６】絶縁層３は有機ポリマー層３ａと無機ポリ
マー層３ｂを積層して構成されている。積層する順序と
しては、絶縁性の高い有機ポリマー層３ａを金属パイプ
２側に備え、耐熱性の高い無機ポリマー層３ｂを発熱抵
抗体４側に備えることが好ましい。

【００１７】ここで有機ポリマー層３ａとしては、ポリ
イミド、ポリイミド・アミド、テフロン等の樹脂を用い
るが、化１に構造式を示すポリイミド樹脂が３００℃以
上の耐熱性を有するため最適である。

【００１８】

【化１】

【００１９】また、無機ポリマー層３ｂとしては、ボロ
シロキサン、シロキサン、チラノコート、アルミナ系ポ
リマー、リン酸系ポリマー等を用いるが、化２に構造式
を示すボロシロキサン樹脂が加熱硬化後の耐熱性が高い
ため最適である。

【００２０】

【化２】

【００２１】上記有機ポリマー層３ａを成すポリイミド
樹脂は、絶縁耐圧が２００ｋＶ／ｍｍ以上と極めて絶縁
性に優れ、また無機ポリマー層３ｂを成すボロシロキサ
ン樹脂は耐熱性が６００℃以上と高い。したがって、こ
の二種類の樹脂を積層することによって、耐熱性、絶縁
性に優れた絶縁層３とすることができる。

【００２２】このように、絶縁層３は耐熱性が高いた
め、離形層５を焼き付ける際などに高温となっても変形
することはない。また、絶縁層３は絶縁性が高いために
厚みｔを薄くすることが可能である。その結果、熱容量
を低くして昇温特性を高めることができ、また金属パイ
プ２に施したクラウン形状や、金属パイプ２の真円度、
平坦度等の寸法精度を維持したまま絶縁層３を形成する
ことができるため、二次加工を不要とできる。

【００２３】上記絶縁層３を形成するための方法は、そ
れぞれの樹脂を主成分としたポリマーを任意の溶剤で希
釈し、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、ス
ピンドル法などにより金属パイプ２外周にコーティング
し、約４００℃にて焼成して、交互に積層すれば良い。

【００２４】さらに、絶縁層３全体の厚みｔは、５〜２
００μｍとする。これは５μｍ未満であると絶縁破壊の
恐れがあり、一方２００μｍを超えると熱容量が大きく
なってしまい、４００Ｗで１５０℃までの昇温時間を１
０秒以下とできなくなるためである。より好ましくは厚
みｔは５〜１５０μｍの範囲内が良い。

【００２５】なお、図１では有機ポリマー層３ａと無機
ポリマー層３ｂの２層で絶縁層３を形成したものを示し
たが、これらの有機ポリマーと無機ポリマーを３層以上
に積層することもできる。この場合も、金属パイプ２に
接する部分は絶縁性に優れた有機ポリマーで形成し、発
熱抵抗体４に接する部分は耐熱性に優れた無機ポリマー
で形成することが好ましい。

【００２６】また、発熱抵抗体４はＮｉ−Ｃｒ，ＴａＳ
ｉＯ₂，Ｎｉ，ＲｕＯ₂，Ａｇ等の材料からなり、蒸
着、スパッタリング、スクリーン印刷、メッキ、金属箔
等により絶縁層３上または内部に形成され、その厚みや
パターン形状は求められる抵抗値に応じて適宜設定すれ
ば良い。例えば、発熱抵抗体４の抵抗値をヒートローラ
１の中央部に比べ端部側が大きくなるように設定すれ
ば、表面温度を均一にすることができる。

【００２７】また、最外周表面の離形層５はトナーとの
離形性に優れたテフロン、シリコン等を用い、スプレー
コーティング法や熱収縮性チューブを用いる方法等によ
り形成する。

【００２８】実験例１図１に示す本発明のヒートローラ１において、絶縁層３
の種類や厚みを種々に変化させた時の絶縁性、耐熱性、
昇温特性を調べる実験を行った。

【００２９】金属パイプ２をアルミニウム合金５０５６
により形成し、外径１８ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、長さ２
６０ｍｍとした。絶縁層３として、表１に示す種々の材
質、厚みに形成した後、ＲｕＯ₂からなる発熱抵抗体４
を印刷し、外周表面に離形層５として厚み２０μｍのテ
フロンを静電塗装により形成した。なお表１中、絶縁層
の材質を複数記載しているものは、金属パイプ２側から
の積層順に示した。

【００３０】それぞれ、１．５ｋＶの電圧を印加した時
の絶縁性を調べ、完全に絶縁性が保たれているものを
○、絶縁破壊の恐れがあったものを△、絶縁破壊したも
のを×で表した。また、耐熱性の評価として、４００
℃、６０分の熱処理を行った後、絶縁層３の耐電圧が劣
化しないものを○、１．５ｋＶ未満に劣化したものを×
とした。さらに、各ヒートローラ１に４００Ｗの電圧を
印加した時の１５０℃までの昇温時間を測定し、１０秒
以下のものを○、１０秒を超えたものを×として昇温特
性を評価した。

【００３１】結果は表１に示す通りである。

【００３２】

【表１】

【００３３】この結果より明らかに、有機ポリマーまた
は無機ポリマーの一層からなる絶縁層３を備えたもの
（Ｎｏ．１〜４）では、絶縁性と耐熱性の両方を満足さ
せることができなかった。これに対し、有機ポリマーと
無機ポリマーを積層して絶縁層３を形成したもの（Ｎ
ｏ．５〜９）では、絶縁性と耐熱性の両方を満足させる
ことが可能であった。

【００３４】また、全体の厚みｔが２００μｍを超えた
もの（Ｎｏ．９）は昇温特性が悪かったが、厚みｔを２
００μｍ以下としたもの（Ｎｏ．５〜８）では、優れた
昇温特性を示した。

【００３５】このように、本発明のヒートローラは１０
秒以下で使用温度まで昇温できるため、通電後の立ち上
がり時間を極めて短くできる。したがって、ヒートロー
ラを連続加熱しておく必要がなく、使用時のみ通電して
加熱すれば良いことから、特に使用頻度が低い機器に用
いる場合には消費電力を大幅に低下することができ、家
庭用のファクシミリやプリンタ、コピー機等に好適に用
いることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属パイ
プの表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備えるととも
に、外周表面に離形層を備えてなるトナー定着用ヒート
ローラにおいて、上記絶縁層を有機ポリマーと無機ポリ
マーを積層して形成したことによって、絶縁性と耐熱性
が共に優れた絶縁層とすることができる。そのため、絶
縁層の厚みを小さくすることができ、熱容量を小さくで
きることからヒートローラの立ち上がり時間を極めて短
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートローラを示す断面図である。

【符号の説明】

１：ヒートローラ２：金属パイプ３：絶縁層４：発熱抵抗体５：離形層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属パイプの表面に絶縁層を介して発熱抵
抗体を備えるとともに、外周表面に離形層を備えてなる
トナー定着用ヒートローラにおいて、上記金属パイプに
有機ポリマーと無機ポリマーを順次２層以上積層して絶
縁層としたことを特徴とするトナー定着用ヒートロー
ラ。
【請求項２】上記絶縁層の全体の厚みが５〜２００μｍ
であることを特徴とする請求項１記載のトナー定着用ヒ
ートローラ。