JPH0863015A

JPH0863015A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0863015A
Application number: JP19825594A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Yasutomi; 強安富
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1994-08-23
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】定着性能を高めて、記録紙の汚染防止し、ま
た、画像に滲みが生じないようにする。【構成】絶縁基板９上に、グレーズ層１０を設けるとと
も、このグレーズ層１０の両側端にそれぞれ盛り上がり
部１０ａ、１０ｂを１ｍｍ〜７ｍｍの間隔でほぼ平行に
配し、グレーズ層上の両盛り上がり部１０ａ、１０ｂに
より挟まれた領域に発熱抵抗体１１を帯状に形成し、こ
の発熱抵抗体１１を覆うようにグレーズ層１１上に保護
膜１３を配して成る定着用ヒータ７と、このグレーズ層
の両盛り上がり部１０ａ、１０ｂが当接されるように定
着用ヒータ７を圧接すべく外径が１６ｍｍ〜８００ｍｍ
である圧接ローラ８とから構成した定着装置６。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プリンタやフ
ァクシミリ等に搭載する定着装置に関し、特に長尺状絶
縁基板上に帯状のグレーズ層を設け、このグレーズ層上
に発熱抵抗体を形成して成る定着用ヒータと、この定着
用ヒータに配設する圧接ローラとから成る定着装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−６８７６６号には、感熱記
録のための感熱記録ヘッドとして周知の薄膜型サーマル
ヘッドや厚膜型サーマルヘッドの各仕様を、定着用ヒー
タに用いて、この定着用ヒータに加圧ローラを当てると
ともに、これらの間に未定着トナー像を担持した記録紙
を搬送し、そして、この定着用ヒータでもって、その記
録紙を定着する構成が提案されている。

【０００３】しかしながら、同公報には、サーマルヘッ
ド仕様を、定着用ヒータに用いることが提案されている
が、この定着用ヒータの具体的な構造については何ら記
載されていない。

【０００４】また、特開平２−６５０８６号にも、サー
マルヘッド仕様の定着用ヒータが提案されている。すな
わち、図７はこの定着用ヒータ１の横断面図であり、長
さ３００ｍｍ、幅８ｍｍのアルミナセラミックスから成
る細長い平板状基体２の上面に、グレーズ層３を設け、
更にこのグレーズ層３上に細長い電気発熱体４を配し、
この電気発熱体４の表面およびグレーズ層３の表面をガ
ラス質の保護層５を被覆した構成である。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
構成の定着用ヒータ１によれば、電気発熱体４をグレー
ズ層３の頂上に設けているので、記録紙との接触性が高
くなるが、その反面、その接触面積が小さくなり、これ
により、熱を幅広く伝導することが難しく、熱伝達効率
が低下するという問題点があった。

【０００６】また、このように接触面積が小さくなった
場合、定着用ヒータ１の長手方向にわたって均一な幅で
接触させることが難しくなり、その方向に加熱ムラが生
じるという問題点もあった。

【０００７】したがって、かかる問題点により記録紙に
対する定着が均一にならず、その定着ムラにより未定着
トナーが除かれて、その後の記録紙上の画像が十分に形
成されなくなり、また、未定着トナーにより記録紙が汚
染されたり、あるいは画像に滲みが生じていた。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みて完成されたもの
であり、その目的は未定着トナー像を有効かつ均一に定
着するようにして、記録紙上に画像を忠実に形成すると
ともに、記録紙が汚染されたり、あるいは画像に滲みが
生じたりしないようにすることである。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】請求項１の定着装置
は、長尺状絶縁基板上に、その長手方向に沿って帯状の
グレーズ層を配するとともに、グレーズ層の両側端にそ
れぞれ盛り上がり部を１ｍｍ〜７ｍｍの間隔でほぼ平行
に設け、上記グレーズ層上の両盛り上がり部により挟ま
れた領域に発熱抵抗体を帯状に形成し、この発熱抵抗体
を覆うようにグレーズ層上に保護膜を配し、その発熱抵
抗体の両端部に電極を配設して成る定着用ヒータと、定
着用ヒータを圧接すべく外径が１６ｍｍ〜８００ｍｍで
ある圧接ローラとから構成したことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２によれば、上記グレーズ層
を、絶縁基板上にガラスペーストを塗布し、次いで印刷
焼成することにより形成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１の定着装置においては、長尺状絶縁基
板上にグレーズ層を設けるとともに、このグレーズ層の
両側端に盛り上がり部を１ｍｍ〜７ｍｍの間隔で配し、
更にグレーズ層上の両盛り上がり部により挟まれた領域
に発熱抵抗体を帯状に形成した構成であり、しかも、こ
の構成の定着用ヒータに適合するように圧接ローラの外
径を１６ｍｍ〜８００ｍｍに設定している。このような
構成の定着装置であれば、圧接ローラがグレーズ層上の
盛り上がり部に当接するとともに、発熱抵抗体を十分に
圧接でき、これにより、その両者間に未定着トナー像を
担持した記録紙を搬送した場合、定着用ヒータにできる
凹部と、圧接ローラ自体の凸部との勘合状態により、圧
接ローラの発熱抵抗体に対する接触度合いが高まり、し
かも、その接触面積が広くなって、その発熱抵抗体が熱
伝導を幅広く行うことができるとともに、熱伝達効率が
著しく高められる。その上、定着用ヒータの長手方向に
わたって均一な幅で接触させることができ、その方向に
加熱ムラが生じなくなる。

【００１２】したがって、未定着トナー像を有効かつ均
一に定着できるので、記録紙上のトナー像を画像に忠実
に再現できるとともに、記録紙が汚染されず、また画像
に滲みが生じなくなる。

【００１３】また、請求項２の発明においては、絶縁基
板上にガラスペーストを塗布し、次いで印刷焼成するこ
とによりグレーズ層を形成している。この形成方法であ
れば、この焼成後周縁が盛り上がり、中央の平坦部と比
べても１０〜１５μ程度厚くなって、その製造条件を調
整することにより両側端に盛り上がり部を１ｍｍ〜７ｍ
ｍの間隔でほぼ平行に配したグレーズ層を容易に作成す
ることができる。

【００１４】

【実施例】図１は長尺形状の定着装置６の基本的な構成
を示す横断面による概略説明図であり、図２はこの定着
装置６の主要部である定着用ヒータ７の平面図、図３は
図２に示す切断面線Ｘ−Ｘによる横断面図である。ま
た、図４は定着用ヒータ７の端部構成を示す縦断面図で
ある。

【００１５】図１によれば、定着装置６は定着用ヒータ
７と圧接ローラ８とから成り、この定着用ヒータ７は例
えばアルミナやジルコニア等のセラミックスにより作成
した長尺状の絶縁基板９と、この絶縁基板９の上に形成
したガラスのグレーズ層１０と、更にこのグレーズ層１
０上の発熱抵抗体１１とから構成する。この発熱抵抗体
１１は窒化タンタル、酸化チタン、酸化ルテニュウム、
タングステン等の抵抗体材料によりスパッタリングまた
は印刷焼成により設ける。このような構成の定着用ヒー
タ７上に圧接ローラ８を配置するとともに、定着用ヒー
タ７と圧接ローラ８との間に未定着トナー像を担持した
記録紙１２を搬送するようにしている。この圧接ローラ
８は、芯となる円柱状金属体の外周面に柔軟性のエラス
トマー層を被着して形成したものであって、本実施例に
おいては、このエラストマー層はシリコンゴム等により
成る。

【００１６】上記定着用ヒータ７の具体的構成を示す図
２と図３によれば、この帯状グレーズ層１０は、その両
側端に盛り上がり部１０ａ、１０ｂが相互に平行となる
ように設ける。このグレーズ層１０はスクリーン印刷法
もしくはスプレーでガラスペーストを塗布し、その後に
焼成することにより設け、更に両盛り上がり部１０ａ、
１０ｂの間にある窪み領域に発熱抵抗体１１を帯状に形
成している。また、発熱抵抗体１１の両端部上には、そ
れぞれアルミニウム、金、銀等から成る電極部１４をス
パタリングおよびフォトリソ法の組合せにより設け、更
にその発熱抵抗体１１を覆うようにグレーズ層１０の上
に保護膜１３を配している。この保護膜１３は、窒化珪
素、炭化珪素、酸化珪素等から成り、スパッタリングに
より設ける。あるいはホウ珪酸鉛等から成る場合であれ
ば、印刷焼成により設ける。

【００１７】この電極部１４の付近を示す図４によれ
ば、保護膜１３を配するに当たって、電極部１４の一部
を被覆せず、その露出領域の上に半田１５を介して接続
ケーブル１６を設ける。

【００１８】そして、本発明においては、上記構成の定
着装置６において、外径が１６ｍｍ〜８００ｍｍである
圧接ローラ８を用いた場合に、盛り上がり部１０ａ、１
０ｂの間隔（幅）Ｗ１を１ｍｍ〜７ｍｍ、好適には２ｍ
ｍ〜５ｍｍに設定すると、圧接ローラ８が記録紙１２を
介して発熱抵抗体１１を圧接するに当たって、この記録
紙１２が発熱抵抗体１１の発熱面を十分に接触するとと
もに、その接触面積が大きくなり、これによって発熱抵
抗体１１が幅広く熱伝導し、その熱伝達効率が顕著に向
上した。なお、図１に示す通り、圧接ローラ８の外周面
には柔軟性のエラストマー層を被着しているので、その
弾性により幅Ｗ１よりも僅かに大きな間隔でもって記録
紙接触幅Ｗ２がある。

【００１９】この記録紙接触幅は記録紙１２の発熱抵抗
体１１とのニップ幅（実効接触幅）であって、本発明者
が繰り返し行った実験によれば、この幅Ｗ２を、１．５
ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲にすると、圧接ローラ８の所定
範囲の径と、上記幅Ｗ１との関係において、熱伝達効率
が最適となることを確認した。更にまた、帯状の発熱抵
抗体１１の幅Ｗ３についても、上記幅Ｗ１と同じか、そ
れ以下の幅となり、１ｍｍ〜７ｍｍにするのが望まし
い。ここで、幅Ｗ１と幅Ｗ３とを同じ範囲にしている通
り、帯状の発熱抵抗体１１を盛り上がり部１０ａ、１０
ｂの間の窪み領域全体に設けてもよい。

【００２０】次に本発明においては、上記グレーズ層１
０をスクリーン印刷法および焼成により形成するのがよ
い。すなわち、この形成方法であれば、グレーズ層１０
のもととなるガラスペーストをスクリーン印刷法により
塗布し、次いで約１０００℃の温度で焼成し、その後、
常温まで冷却した場合、この焼成後周縁が盛り上がり、
そして、中央の平坦部と比べても１０〜１５μｍ程度厚
くなることが当業者にとって周知である。

【００２１】本発明者が繰り返し行った実験によれば、
このグレーズ層１０の幅Ｗ４を３．５ｍｍ〜１３ｍｍの
範囲になるように設定すると、グレーズの材料や焼成条
件にもよるが、一般的に盛り上がり部１０ａ、１０ｂを
有するグレーズ層１０となるとともに、その幅Ｗ１を１
ｍｍ〜７ｍｍにすることが容易となる。

【００２２】更にこの形成方法であれば、図４に示す通
り、グレーズ層１０の長手方向の両端にも盛り上がり部
１０ｃができるので、本発明者が繰り返し行った実験に
よれば、その長尺寸法は、圧接ローラ８の長手方向の寸
法に比べて、７〜１２ｍｍ大きくするのがよく、これに
より、グレーズ層１０の長手寸法内の平坦領域に圧接ロ
ーラ８が当たり、その結果、定着用ヒータ７の長手方向
にわたって均一な幅でムラなく接触することができ、そ
の方向に加熱ムラが生じなくなった。

【００２３】以下、実験例を述べる。（例１）本例においては、長さ３００ｍｍ、幅８ｍｍの
アルミナセラミクスから成る絶縁基板９上に、ガラスペ
ーストをスクリーン印刷法により塗布し、次いで約１０
００℃の温度で焼成し、その後、常温まで冷却し、これ
により、このグレーズ層１０の周縁が盛り上がり、その
中央の平坦部と比べても１２μｍ程度厚くなった。ま
た、グレーズ層１０の幅Ｗ４が４．１ｍｍであり、幅Ｗ
１は１．６ｍｍであり、更にその長手寸法は２３０ｍｍ
であった。そして、このようなグレーズ層１０の窪み領
域に窒化タンタルから成る帯状の発熱抵抗体１１（幅Ｗ
３＝０．６ｍｍ）をスパッタリングおよびフォトリソに
より設けた。

【００２４】次いで、発熱抵抗体１１の両端部上にアル
ミニウムの電極部１４を設け、更にその発熱抵抗体１１
を覆うようにグレーズ層１０の上にスパッタリングによ
り窒化珪素の保護膜１３を形成した。続けて、図４に示
すように半田１５を介して接続ケーブル１６を設けた。

【００２５】かくして得られた定着装置６に対して、外
径が５５ｍｍである圧接ローラ８（長手寸法は２２０ｍ
ｍ）を用いた場合、この記録紙１２が発熱抵抗体１１の
発熱面を十分に接触するとともに、その接触面積が大き
くなり、これによって発熱抵抗体１１が幅広く熱伝導
し、その熱伝達効率が顕著に向上した。なお、ニップ幅
Ｗ２は１．８ｍｍであった。

【００２６】そこで、この定着装置６の定着温度を２０
０℃にして、未定着トナー像を担持した記録紙１２を搬
送し、そして、この定着装置６でもって、その記録紙１
２を定着したところ、記録紙１２上のトナー像を画像に
忠実に再現できるとともに、記録紙１２が汚染されず、
また画像に滲みが生じなくなった。

【００２７】（例２）本例においては、（例１）の定着
装置６を作製するに当たって、下記のような寸法のグレ
ーズ層１０と発熱抵抗体１１の定着用ヒータ７を作成
し、そして、下記のような外径の圧接ローラ８を用い
て、その他の条件は（例１）と同じに設定して、各種の
定着装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆと成した
場合、それぞれを同様に定着したところ、いずれも記録
紙１２上のトナー像が画像に忠実に再現できるととも
に、記録紙１２が汚染されず、また画像に滲みが生じな
かった。

【００２８】定着装置６Ａ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１０μｍ幅Ｗ１：１．０ｍｍ幅Ｗ４：３．５ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：０．６ｍｍ・圧接ローラ８外径：２５ｍｍ幅Ｗ２：１．１ｍｍ。

【００２９】定着装置６Ｂ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１５μｍ幅Ｗ１：１．６ｍｍ幅Ｗ４：４．１ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：０．６ｍｍ・圧接ローラ８外径：４３ｍｍ幅Ｗ２：１．８ｍｍ。

【００３０】定着装置６Ｃ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１２μｍ幅Ｗ１：３．０ｍｍ幅Ｗ４：５．５ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：２．０ｍｍ・圧接ローラ８外径：１８８ｍｍ幅Ｗ２：２．５ｍｍ。

【００３１】定着装置６Ｄ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１２μｍ幅Ｗ１：５．０ｍｍ幅Ｗ４：７．５ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：４．０ｍｍ・圧接ローラ８外径：５２０ｍｍ幅Ｗ２：５．２ｍｍ。

【００３２】定着装置６Ｅ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１２μｍ幅Ｗ１：７．０ｍｍ幅Ｗ４：９．５ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：５．０ｍｍ・圧接ローラ８外径：８００ｍｍ幅Ｗ２：７．５ｍｍ。

【００３３】定着装置６Ｆ・グレーズ層１０周縁の盛り上がり高さ：中央の平坦部と比べて１５μｍ幅Ｗ１：７．０ｍｍ幅Ｗ４：９．５ｍｍ・発熱抵抗体１１幅Ｗ３：５．０ｍｍ・圧接ローラ８外径：８００ｍｍ幅Ｗ２：７．５ｍｍ。

【００３４】（例３）比較例本例においては、（例１）の定着装置６でもって定着す
るに当たって、外径８５０ｍｍの圧接ローラ８を用い
て、その他の条件は（例１）と同じに設定して、同様に
定着したところ、記録紙１２上のトナー像が十分に定着
されず、記録紙１２が汚染され、画像に滲みが生じた。

【００３５】（例４）比較例本例においては、（例１）の定着装置６により定着する
に当たって、外径１４ｍｍの圧接ローラ８を用いて、そ
の他の条件は（例１）と同じに設定して、同様に定着し
たところ、記録紙１２上のトナー像が十分に定着され
ず、記録紙１２が汚染され、画像に滲みが生じた。

【００３６】（例５）比較例本例においては、（例２）の定着装置６Ｂでもって定着
するに当たって、外径８５０ｍｍの圧接ローラ８を用い
て、同様に定着したところ、記録紙１２上のトナー像が
十分に定着されず、記録紙１２が汚染され、画像に滲み
が生じた。

【００３７】（例６）比較例本例においては、（例２）の定着装置６Ｄにより定着す
るに当たって、外径１４ｍｍの圧接ローラ８を用いて、
同様に定着したところ、記録紙１２上のトナー像が十分
に定着されず、記録紙１２が汚染され、画像に滲みが生
じた。

【００３８】（例７）比較例図５に示す定着装置６ａは、（例１）の定着装置６に比
べて、グレーズ層１０の形状を変更して蒲鉾状に成し
（幅Ｗ＝２．１ｍｍ）、その他は（例１）の定着装置６
と同一構造とした場合を示す。なお、図１の定着装置６
に示す各部材で同一機能を有するものは同一符号を付
す。そして、（例１）と同様に定着したところ、幅Ｗ２
は０．４ｍｍであって、記録紙１２上のトナー像が十分
に定着されず、記録紙１２が汚染され、画像に滲みが生
じた。

【００３９】（例８）比較例図６に示す定着装置６ｂは、（例１）の定着装置６に比
べて、グレーズ層１０の形状を変更して両盛り上がり部
１０ａ、１０ｂの幅Ｗ４を２０ｍｍにまで大きくし、そ
の他は（例１）の定着装置６と同一構造とした場合を示
す。なお、図１の定着装置６に示す各部材で同一機能を
有するものは同一符号を付す。そして、（例１）と同様
に定着したところ、幅Ｗ２は０．５ｍｍであって、記録
紙１２上のトナー像が十分に定着されず、記録紙１２が
汚染され、画像に滲みが生じた。

【００４０】（例９）比較例次に図６に示す定着装置６ｂとして、（例２）の定着装
置６Ｄに比べて、グレーズ層１０の形状を変更して両盛
り上がり部１０ａ、１０ｂの幅Ｗ４を２０ｍｍにまで大
きくし、その他は定着装置６Ｄと同一構造とした場合に
ついても、同様に定着したところ、幅Ｗ２は３．０ｍｍ
であって、記録紙１２上のトナー像が十分に定着され
ず、記録紙１２が汚染され、画像に滲みが生じた。

【００４１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変
更や改良等は何ら差し支えない。

【００４２】

【発明の効果】以上の通り、請求項１の定着装置によれ
ば、圧接ローラがグレーズ層上の両盛り上がり部に当接
するとともに、発熱抵抗体を十分に圧接することがで
き、これにより、その両者間に未定着トナー像を担持し
た記録紙を搬送した場合、圧接ローラの発熱抵抗体に対
する接触度合いが高まり、更にその接触面積が広くな
り、これにより、その発熱抵抗体は熱伝導を幅広く行う
ことができ、熱伝達効率が顕著に高められ、その上、定
着用ヒータの長手方向にわたって均一な幅で接触するこ
とができて、その方向に加熱ムラが生じなくなり、その
結果、未定着トナー像を有効かつ均一に定着できるの
で、記録紙上のトナー像を画像に忠実に再現できるとと
もに、記録紙が汚染されたり、あるいは画像に滲みが生
じなくなった。

【００４３】また、請求項２の発明によれば、絶縁基板
上にガラスペーストを塗布し、次いで印刷焼成すること
で、その製造条件を調整することにより所要通りのグレ
ーズ層を形成でき、これによって両側端に盛り上がり部
を１ｍｍ〜７ｍｍの間隔でほぼ平行に配したグレーズ層
を容易に作成でき、その結果、製造効率が高められ、製
造コストが低減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の基本的な構成を示す横断面
による概略説明図である。

【図２】実施例の定着装置における定着用ヒータの平面
図である。

【図３】図２に示す切断面線Ｘ−Ｘによる横断面図であ
る。

【図４】実施例の定着装置における定着用ヒータの端部
構成を示す縦断面図である。

【図５】比較例の定着装置の基本的な構成を示す横断面
による概略説明図である。

【図６】比較例の定着装置の基本的な構成を示す横断面
による概略説明図である。

【図７】従来の定着用ヒータの横断面図である。

【符号の説明】

６定着装置７定着用ヒータ８圧接ローラ９絶縁基板１０グレーズ層１０ａ、１０ｂ盛り上がり部１１発熱抵抗体１３保護膜

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/335 Ｈ０５Ｂ 3/20 ３０５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺状絶縁基板上に、その長手方向に沿
って帯状のグレーズ層を配するとともに、該グレーズ層
の両側端にそれぞれ盛り上がり部を１ｍｍ〜７ｍｍの間
隔でほぼ平行に設け、上記グレーズ層上の両盛り上がり
部により挟まれた領域に発熱抵抗体を帯状に形成し、該
発熱抵抗体を覆うようにグレーズ層上に保護膜を配し、
この発熱抵抗体の両端部に電極を配設して成る定着用ヒ
ータと、該定着用ヒータを圧接すべく外径が１６ｍｍ〜
８００ｍｍである圧接ローラとから構成した定着装置。
【請求項２】前記グレーズ層を、絶縁基板上にガラス
ペーストを塗布し、次いで印刷焼成することにより形成
したことを特徴とする請求項１の定着装置。