JPH08220908A

JPH08220908A - 内面発熱型ヒートローラ

Info

Publication number: JPH08220908A
Application number: JP4786795A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Inohara; 忠彦井ノ原
Original assignee: SHINOZAKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: SHINOZAKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】電子写真のプリンターや複写機のヒートロー
ラに関し、従来のドラム内にハロゲンランプ等の光源を
配置して加熱する従来のヒートローラに対し、所定温度
になるまでの立ち上げ時間を短縮し、同時に消費電力を
抑え且つ鮮明な画像を得るとともに耐久性の高いヒート
ローラーを提供する。【構成】金属製管からなるローラ基材と、前記ローラ
基材の内周面に形成された絶縁体被膜層と、該絶縁体層
の上に形成された発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層に
導通するように前記ローラ基材の両端部に取付けられ回
転可能に支持された電極とを備えた金属製ヒートローラ
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
タや複写機における熱ローラ定着装置を構成する金属製
ヒートローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタや複写機
においては、帯電させた感光体ドラムを光源により照射
してドラム表面に静電潜像を形成し、この静電潜像にト
ナーを付着させて現像した後、このトナー像を転写紙に
転写し、次いでこの転写紙を熱ローラ定着装置に送り込
んで、ヒートローラと加圧ローラとの間で加熱、加圧
し、トナー像を溶融させて紙面に圧着することで、像を
定着させている。

【０００３】図４には、一般に使用されているヒートロ
ーラの一例が示されている。このヒートローラは、アル
ミニウム等の熱伝導率の高い金属管からなるローラ基材
１の内部に、ハロゲンランプ等からなるヒータ２が内蔵
されており、このヒータ２が発する熱により、ローラ基
材１を１５０〜２００℃程度に加熱するようにしてい
る。そして、ローラ基材１の外周面には耐熱高離型樹脂
層３が形成され、トナーの一部がヒートローラ外周面に
移転する現象（オフセット現象）を防止している。

【０００４】しかしながら、図４に示されるようなヒー
トローラの場合、ローラ基材１の表面温度が使用可能温
度の１５０〜２００℃に達するまでに、ヒーターの電源
投入後３〜５分間程度の立ち上がり時間を要し、しかも
０．５〜１．５ｋｗもの消費電力を要するという問題が
ある。

【０００５】このため、近年、立ち上がり時間が短く、
しかも消費電力の小さいヒートローラが提案されてい
る。

【０００６】例えば、特願昭６２−１４１５９６号に
は、図５に示すような構成のヒートローラが開示されて
いる。すなわち、このヒートローラでは、ガラス、ホー
ロー、セラミックス等の低熱伝導体製のローラ基材４の
外周面に発熱抵抗体層５が形成され、その更に外側に耐
熱高離型樹脂層６が形成されている。そして、発熱抵抗
体層５の両端にはリング状の電極（図示を省略）が取付
けられており、両電極間に電圧が印加されるようになっ
ている。このような構成のヒートローラの場合、立ち上
がり時間は１分程度であり、かつ消費電力を低減させる
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のヒートローラにおいては、発熱抵抗体層の表面上に
耐熱高離型樹脂層が形成されているために、耐熱高離型
樹脂の被覆性が不十分になりやすく、更にローラの平坦
度、真直度、肉厚等が不均一になり、これらを許容範囲
内に抑えることが困難な上に、ウエルドラインが発生し
脆弱部分が生じる問題がある。この結果得られる複写物
の画像の画質を低下させ、またローラの耐久性も損なう
ことになる。

【０００８】本発明は、上記従来のヒートローラの問題
点に鑑み、立ち上げ時間が短く、そして消費電力が少な
く、画質、ローラの耐久性に優れた金属製ヒートローラ
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属製ヒートローラは、金属製管からなる
ローラ基材と、前記ローラ基材の内周面に形成された絶
縁体被膜層と、該絶縁層の上に形成された発熱抵抗体層
と、この発熱抵抗体層に導通するように前記ローラ基材
の両端部に取付けられ回転可能に支持された電極とを備
えていることを特徴とする。

【００１０】本発明のローラ基材の外周面には、耐熱高
離型樹脂層が形成されていることが好ましい。

【００１１】従来のヒートローラは加熱方式がハロゲン
ランプ等による間接加熱であるのに対して、本発明によ
るヒートローラは、発熱抵抗体をローラの内周面に有し
ており、そのためローラ自身を直接加熱することがで
き、ローラの温度上昇速度が大きく、短時間で所要温度
に立ちあげることができ、同時にこの際に必要な消費電
力を小さくすることができる。

【００１２】本発明は、特願昭６２−１４１５９６号に
記載の発明と比較して、発熱抵抗体を金属管の内面に形
成せしめるため、金属管からなるローラの外表面に直接
耐熱高離型樹脂層を形成することができる。従って、通
常のヒートロールとその外表面は何ら異なるところはな
く、ローラの平坦度、真直度、肉厚等を従来のローラと
同程度に維持することができ、高品質の画質を維持し、
ローラの耐久性も保持できることができる。

【００１３】また、上記発熱抵抗体層は、発熱抵抗体を
ローラ基材の内周面に沿って螺旋状にパターン形成した
もの、又はローラ基材の中央部から両端部に向けて発熱
量が増加するようにパターン形成されていることが好ま
しい。発熱抵抗体をこの様に配置することにより、ロー
ラによる加熱を均一に行うことができるようになり、高
品質の画像を維持すると同時に、立ち上げ時間の短縮、
電力の効率的な使用にも有効に作用する。

【００１４】絶縁層は、金属製管に電気が通電するのを
防ぐ役割をなすものである。絶縁層は、セラミックス、
ホーロー、アルマイト、樹脂被膜又は耐熱性シリコーン
被膜等の絶縁体からなる。セラッミクス層は、例えばセ
ラミックス粉末の溶射或いはセラミックス粉末をバイン
ダーと共にコーテイングした後、焼成することにより形
成させることができる。アルマイト層は、例えばアルミ
ニウム製管を電解酸化することにより得られる。また、
アルミニウム管全体を電解酸化してアルマイトとしたも
のを、ヒートローラとして使用してもよい。アルマイト
の中で硬質アルマイトが好ましい。ホーロー層は、例え
ば低融点ガラスを金属製管の内周面にライニングする事
により得られる。この際、ライニング層と金属との熱膨
張の差が大きいとライニング層が、ライニング後破損す
る可能性が高くなるので、熱膨張係数の差の小さい組み
合わせを選択する必要がある。樹脂層は、例えば耐熱性
のある樹脂フイルムを金属製管の内周面に貼着すること
により得られる。又、耐熱性シリコーン被膜は、ポリシ
ロキサンに金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化珪素、
酸化チタン、酸化カルシウム等）を混合したものを塗布
することにより得られる。

【００１５】

【作用】本発明の金属製ヒートローラは、金属製管から
なるローラ基材の内周面に絶縁層を設け、更にその上に
発熱抵抗体層を形成し、ローラ両端部に取付けた電極か
ら発熱抵抗体層に電流を供給して発熱させることにより
ローラを加熱するので、図４に示した従来のハロゲンラ
ンプ方式によるヒートローラに比べると、所定温度にな
るまでの立ち上げ時間が短く、消費電力も小さくするこ
とができる。同時にハロゲンランプ等が不必要で、機器
構成部品も少なくてすむ利点がある。

【００１６】ヒートローラが、所定温度になるまでの立
ち上げ時間が短いと、いわゆる待機時間を問題にするこ
となく複写等の作業が可能となる。従来この待機時間が
あったため、使用に際し電源をいれてから、数分待機す
る必要があり、また一旦温度が上昇した後に於いても、
温度を維持するためハロゲンランプを付け放しにするか
或いは他の手段で一定の温度を維持すべく予熱する事を
余儀なくされている。従って、所定温度まで上昇させる
時間が短いことは、実際の複写等の作業にとって重要な
意味合いを持つものである。

【００１７】従来の複写機等では、所要温度まで温度を
上昇させるのに相当の時間を必要とし、すばやく複写作
業に掛かれるようにするため、温度上昇後も予熱を行う
などして対処しており、かなり無駄なことをしている。
一方、本発明では昇温時間が短いので、複写作業ごとに
複写機等の電源を入れても直ちに複写作業に入れるとい
う特徴が発揮できることになる。このメリットは大きい
のである。

【００１８】本発明は、発熱抵抗体を金属管の内面に形
成せしめるため、金属管からなるローラの外表面に直接
耐熱高離型樹脂層を形成することができるので、通常の
ヒートロールとその外表面は何ら異なるところはなく、
ローラの平坦度、真直度、肉厚等を従来のローラと同程
度に維持することができ、高品質の画質を維持し、ロー
ラの耐久性も保持することができる。

【００１９】また、発熱抵抗体層のパターンや厚さも自
由に設定することができる。本発明の好ましい態様にお
いて、発熱抵抗体層が、発熱抵抗体をローラ基材の内周
面に沿って螺旋状にパターン形成することにより、パタ
ーンの形成が容易になるとともに、ローラ基材の中央部
から両端部に向けての発熱量の調整がしやすくなる。そ
して、発熱抵抗体層が、ローラ基材の中央部から両端部
に向けて発熱量が増加するようにパターン形成すること
により、ローラ全長にわたって均一な温度分布が得ら
れ、トナーの定着むらを防止することができる。

【００２０】更に、ローラ基材の外周面に直接耐熱高離
型樹脂を被覆することができ、樹脂の接着性が良好にな
り、耐久性が向上する。

【００２１】

【実施例】

実施例１図１に、本発明の金属製ヒートローラの一実施例が示さ
れている。なお、図１はローラの長さ方向の断面図であ
る。

【００２２】このヒートローラ１０において、１１は金
属製管からなるローラ基材である。このローラ基材１１
は、外径３０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウムか
らなる。

【００２３】ローラ基材１１の内周面に、ジルコニア粉
末をプラズマ溶射し膜厚５０〜１００μｍの絶縁層１２
を形成した。プラズマ溶射は、内径２８ｍｍφの管内に
入る小型のトーチを特別に製作し使用した。

【００２４】この絶縁層１２の上に、発熱抵抗体層１４
が形成されている。この発熱抵抗体層１４は、ローラ基
材１１の内周面に沿って螺旋状にパターン形成したもの
からなっている。このパターンは、ヒートローラ１０の
両端部における放熱を考慮して、ローラの両端部へ行く
につれて次第に発熱量が大きくなるように、ヒートロー
ラ１０の中央部から両端部に向けて次第に螺旋の間隔が
短くなるように形成するのが良い。

【００２５】この発熱抵抗体層１４は、金属粉末とガラ
ス粉末とを含有する導電ペースト、ここではＡｇペース
トを、ノズルから定量吐出し、ローラ基材１１（絶縁層
１２の上に）の内周面に所定の螺旋状パターンになるよ
うに塗布し、その後加熱炉で焼き付けることによって形
成したもので、抵抗値は２０Ωであった。なお、導電ペ
ーストとしては、Ａｇペーストの他に、Ａｇ−Ｐｄ、Ａ
ｇ−Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ等を含有するペーストを使用する
ことができる。また、発熱抵抗体層１４は、上記の方法
の他、例えば、所定の導電パターンを形成した転写紙
を、ローラ基材１１の内周面に焼き付ける等の方法によ
り形成することもできる。発熱抵抗体層１４の抵抗値
は、１０〜３０Ωが好ましい。

【００２６】ローラ基材１１の外周面には、オフセット
現象防止のための耐熱高離型樹脂層１３が形成されてい
る。耐熱高離型樹脂層１３としては、ＰＦＡ（パーフル
オロアルコキシ樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）等のフッ素樹脂が好ましく使用される。な
お、耐熱高離型樹脂層１３の厚さは１０〜４０μｍ程度
が好ましい。耐熱高離型樹脂層１３の厚さが１０μｍ未
満だと、耐久性が乏しくなり、４０μｍを超えると、伝
熱抵抗が増大するとともに、表面の平滑性が損なわれる
虞れがある。

【００２７】また、ローラ基材１１の両端部には、導電
性の金属製（真鍮、ステンレス等）リング状の電極１５
が取付けられている。図１に示されるように、この電極
１５は、発熱抵抗体層１４のパターンの両末端部に、導
体１６によって接続されている。

【００２８】このヒートローラ１０は、図２に示される
ように、両端の電極１５の部分をそれぞれ３個の支持ロ
ーラ１７により回転可能に支持されている。支持ローラ
１７の１つ１７ａは、導電性の材料からなり、図示しな
い電源に接続されている。そして、この支持ローラ１７
ａから、電気的接点１８を介して、電極１５に電圧が印
加されるようになっている。

【００２９】次に、このヒートローラ１０の動作につい
て説明する。支持ローラ１７ａから電気的接点１８を介
して両端の電極１５に電圧を印加すると、図３に於い
て、発熱抵抗体層１４に電流が流れて発熱し、ヒートロ
ーラ１０が加熱される。ヒートローラ１０の両端部では
放熱が生じるが、パターンの螺旋間隔が両端部へ行くに
つれて密に形成されているので、両端部へ行くほど発熱
量が大きくなり、結果として、ヒートローラ１０の全長
にわたって均一な温度分布を得ることができる。このヒ
ートローラを実際に加熱してみたところ、定着可能な温
度になるまでの立ち上げ時間は１０秒程度であり、消費
電力は７００Ｗ程度であった。尚、従来のハロゲンラン
プを使用するローラの場合のたち上げに必要な時間は２
分で所用電力は９００Ｗであった。立ち上げ時間が大幅
に短縮され、待ち時間がほとんど無い状態で複写等の作
業が可能となり実用価値は高い。

【００３０】実施例２外径３０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製管を
電解酸化で、硬質アルマイト処理したものを使用する。
このアルマイト処理した管の内周面に、金属粉末（ここ
では銀）とガラス粉末とを含有するＡｇ導電ペースト
を、ノズルから定量的に吐出し、管の内面に所定の螺旋
状パターンになるように塗布し、最後に加熱炉で加熱
し、発熱抵抗体層を形成せしめた。抵抗値は２０Ωであ
った。そして、ローラ基材の外周面には、オフセット現
象防止のためのＰＴＦＥの耐熱高離型樹脂層を設けた。

【００３１】また、ローラ基材の両端部には、金属製の
リング状の電極を取付けた。この電極１５は、発熱抵抗
体層の両末端部に、導体によって接続されている。

【００３２】実施例１と同様に図２及び図３に於いて支
持ローラ１７ａから電気的接点１８を介して両端の電極
１５に電圧を印加すると、発熱抵抗体層１４に電流が流
れて発熱し、ヒートローラ１０が加熱される。定着可能
な温度になるまでの立ち上げ時間は１２秒程度であり、
消費電力は８００Ｗ程度であった。尚、従来のハロゲン
ランプを使用するローラの場合のたち上げに必要な時間
は２分で所用電力は９００Ｗであった。この様に、温度
上昇に要する時間が大幅に短縮されることが分かる。

【００３３】実施例３厚さ３０ｍμのポリイミドフイルム上に、Ａｇからなる
発熱抵抗体（導電ペースト）を螺旋状になる様にバイン
ダーと共に塗布し、この上に更にポリイミドフイルムを
被せ、２００℃前後に加熱した。ポリイミドのサンドイ
ッチにした発熱抵抗体を、外径３０ｍｍφ、長さ３００
ｍｍのアルミニウム製管の内周面に、貼着せしめた。

【００３４】実施例１と同様に図２及び図３に於いて支
持ローラ１７ａから電気的接点１８を介して両端の電極
１５に電圧を印加すると、発熱抵抗体層１４に電流が流
れて発熱し、ヒートローラ１０が加熱される。定着可能
な温度になるまでの立ち上げ時間は１１秒程度であり、
ローラは短時間に所定温度に上昇した。

【００３５】実施例４外径３０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製管の
内周面に、絶縁体層として酸化珪素４０部、酸化アルミ
ニウム４．５部、酸化ナトリウム１２部、酸化カリウム
０．５部、酸化硼素３０部、酸化亜鉛５部を主たる成分
とする薬剤でホーロ処理を施し、この絶縁体層の上に、
実施例１と同様にして発熱抵抗体を設けた。

【００３６】実施例１と同様に図２及び図３に於いて支
持ローラ１７ａから電気的接点１８を介して両端の電極
１５に電圧を印加すると、発熱抵抗体層１４に電流が流
れて発熱し、ヒートローラ１０が加熱される。定着可能
な温度になるまでの立ち上げ時間は１２秒程度であっ
た。

【００３７】実施例５外径３０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製管の
内周面に、水ガラスにシリカ、アルミナを主たる成分と
する薬剤を混合したものを、圧搾空気でスプレイコーテ
イングし、焼成せしめた。この絶縁体層の上に、実施例
１と同様にして発熱抵抗体を設けた。

【００３８】実施例１と同様に支持ローラから電気的接
点を介してローラーを加熱したところ、定着可能な温度
になるまでの立ち上げ時間は１２秒程度であった。

【００３９】実施例６外径３０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製管の
内周面に、ポリシロキサン７１．５部、酸化アルミニウ
ム２０部、酸化珪素７．５部、キシレン６．５部並びに
触媒を少々混合したものを、コーテイングした後熱処理
を行った。この絶縁体層の上に、実施例１と同様にして
発熱抵抗体を設けた。

【００４０】実施例１と同様に支持ローラから電気的接
点を介してローラーを加熱したところ、１１秒程度の短
時間で所要の温度まで上昇した。

【００４１】

【発明の効果】本発明の金属製ヒートローラは、ドラム
内に光源を配置して加熱する従来のヒートローラに比較
して、所定温度になるまでの立ち上げ時間が短くなり、
消費電力も小さくてすむ。また、発熱抵抗体を管の内周
面に形成せしめるので、ローラ基材の外周面の平坦度、
真直度、肉厚が均一で高品質の画質が得られる。そし
て、発熱抵抗体層のパターンや厚さを自由に設定するこ
とができる。更に、ローラ基材の外周面に被覆する耐熱
高離型樹脂の接着性が良好になり、耐久性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属製ヒートローラの一実施例の縦断
面図である。

【図２】本発明の金属製ヒートローラの一実施例のＡ−
Ａ’線で切断した横断面図である。

【図３】本発明の金属製ヒートローラの一実施例のＢ−
Ｂ’線で切断した横断面図である。

【図４】従来のヒートローラの一例の横断面図である。

【図５】従来のヒートローラの他の例の横断面図であ
る。

【符号の説明】

１、４、１１ローラ機材２ハロゲンランプ３、６、１３耐熱高離型樹脂層５、１４発熱抵抗体１０金属製ヒートローラ１２絶縁層１５電極１６導体１７支持ローラ１７ａ導電性支持ローラ１８電気接点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製管からなるローラ基材と、前記ロ
ーラ基材の内周面に形成された絶縁体被膜層と、該絶縁
体被膜層の上に形成された発熱抵抗体層と、この発熱抵
抗体層に導通するように前記ローラ基材の両端部に取付
けられ回転可能に支持された電極とを備えていることを
特徴とする金属製ヒートローラ。
【請求項２】ローラ機材の内周面に形成された絶縁層
が、樹脂被膜からなる請求項１記載の金属製ヒートロー
ラ。
【請求項３】ローラ機材の内周面に形成された絶縁層
が、アルマイトからなる請求項１記載の金属製ヒートロ
ーラ。
【請求項４】ローラ機材の内周面に形成された絶縁層
が、ホーローからなる請求項１記載の金属製ヒートロー
ラ。
【請求項５】ローラ機材の内周面に形成された絶縁層
が、セラミックからなる請求項１記載の金属製ヒートロ
ーラ。
【請求項６】ローラ機材の内周面に形成された絶縁層
が、耐熱性シリコーン被膜からなる請求項１記載の金属
製ヒートローラ。