JPH1048986A - 定着ローラ及び定着ローラの温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実質絶縁されたローラ状基材の表面部分にジュ
ール熱を発生し得る発熱体を形成した定着ローラにおい
て、低消費電力にて効率よく定着ニップ部を加熱するこ
とができる定着ローラ及び定着ローラの温度制御手段を
提供すること。 【解決手段】発熱体（ＥＬ）を厚さ１〜１５０μｍの薄
膜を以ってローラ状基材の軸長手方向に１ライン又は複
数ラインに分割して形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電現像方式、静
電転写方式等を採用した画像形成装置において、転写紙
に転写された未定着転写トナー像を加熱、加圧定着する
定着ローラ及びこの定着ローラの製法、この定着ローラ
の使用方法、この定着ローラの温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックアップローラと対をなして用いら
れる定着ローラであって、ローラ状基材の表面部分の全
面に発熱体を形成したものが知られている（特開平１−
１６１３８９号公報、特開平２−１９８７９号公報、特
開平３−２０１３８５号公報、特開平１−１６４９８２
号公報、特開平６−８７１８３号公報など参照）。ま
た、熱容量を小さくするための技術として、特開昭５５
−１６４８６１号公報、特開昭６０−１３１７８４号公
報、特開昭６１−２６２７７４号公報に開示されたもの
がある。従来の定着ローラにおける発熱体は、ＮｉＣｒ
やカーボン、ＳｉＣ等の成膜や焼結体が使われている。
さらに、３００〜５００μｍの厚さのシリコーン系やフ
ッ素樹脂系のトナーとの剥離剤成膜が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、定
着ローラ全体を１８０°Ｃ〜２００°Ｃに加熱してトナ
ーを定着するものであり、剥離剤成膜も３００〜５００
μｍと厚いため熱容量が比較的大きく、実際には１ｋＷ
以上の加熱電力を使用し、低電力方式を採用したもので
もＡ４サイズ〜Ａ３サイズのローラで０．８ｋＷ、最大
１．２ｋＷもの電力を必要とする。

【０００４】そこで、本発明は、より低消費電力にて効
率よく定着ニップ部を加熱することができる定着ローラ
及び定着ローラの温度制御方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、以下の構成とした。 （１）実質絶縁されたローラ状基材の表面部分にジュー
ル熱を発生し得る発熱体を形成した定着ローラにおい
て、前記発熱体を厚さ１〜１５０μｍの薄膜を以って前
記ローラ状基材の軸長手方向に１ライン又は複数ライン
に分割して形成した（請求項１）。

【０００６】（２）（１）記載の定着ローラにおいて、
前記ローラ状基材はセラミックス又はガラスを素材とす
る中空のローラにより構成した（請求項２）。

【０００７】（３）（１）又は（２）記載の定着ローラ
において、前記ローラ状基材の材料としてアルミニウム
又はアルミニウム合金材料を用い、このローラ状基材の
外周面近傍内部に空隙部を形成した（請求項３）。

【０００８】（４）（１）又は（２）記載の定着ローラ
において、前記ローラ状基材の材料としてアルミニウム
又はアルミニウム合金材料を用い、このローラ状基材の
外周面近傍であって前記発熱体よりも内側の部位に空隙
部を形成した（請求項４）。

【０００９】（５）（１）、（２）、（３）又は（４）
記載の定着ローラにおいて、発熱体は前記ローラ状基材
の表面に無電解金属メッキ又は真空蒸着により形成され
た導電層の上にニッケルとフッ素樹脂の複合メッキによ
り形成された薄膜からなることとした（請求項５）。

【００１０】（６）実質絶縁されたローラ状基材の表面
部分にジュール熱を発生し得る発熱体を形成した定着ロ
ーラの温度制御手段であって、前記発熱体を前記ローラ
状基材の軸長手方向に複数ラインに分割して形成した定
着ローラをバックアップローラと組合せて定着動作を行
なうとき、前記各発熱体の加熱は、前記定着ローラの回
転方向上前記バックアップローラとのニップ部よりも前
記定着ローラの回転方向上の上流側から順次昇温される
ように予備加熱し、ニップ部において最適の定着温度を
得るようにすることとした（請求項６）。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（一）請求項１、請求項２、請求項５記載の発明の例 例１．図２に定着ローラの基となるローラの構造を示
す。このローラの中心部はローラ状基材１からなり、変
形の少ない鋼やＳＵＳ３０４等のステンレススチールを
円柱状に加工したものが用いられる。このローラ状基材
１の周面に絶縁性及び断熱性材料をコート、また接合す
る。図２に、ポリイミド系や低融点ガラスによる接合材
２を介して円筒状に絶縁耐熱材層３を形成した状態を示
す。絶縁耐熱材層３を構成する材料としてセラミックス
を用いることができる。或いは、ステアタイト又は酸化
アルミニウムを使用することもできる。

【００１２】図２に示す構造のローラが出来たら、次に
絶縁耐熱材層３の周面に、該周面の全体或いは該周面
上、ローラ状基材１の軸長手方向に沿って帯状にＮｉ，
Ａｕ，Ｐｔなどによる金属層を無電解金属メッキ、或い
は真空蒸着により形成する。図３には、帯状に金属層４
を形成した例を示す。この帯状の金属層４の幅ｗ，厚さ
ｔ，帯間距離ｐなどは、この金属層４の上に形成される
発熱体との関係で定める。例えば、厚さｔは５００〜
２，０００Å程度とする。ここまでの工程以後は、以下
に述べるケース１の工程或いはケース２の工程の何れか
により進める。

【００１３】ａ．ケース１の工程による定着ローラ 金属層４の表面に、この金属層を電極とする電着法によ
りＮｉ或いはＣｒの電着膜を形成する。図４に示した例
では、絶縁耐熱材層３の周面に一定ピッチで帯状に金属
層４を形成し、該金属層４の上に電着膜５を形成した例
を示している。金属層４を帯状でなく、絶縁耐熱材層３
の周面の全体に形成した場合には、その絶縁耐熱材層上
に、図４の金属層４に準じてストライプ状に金属層を形
成する。電着膜５の厚さは、１〜３０μｍのうち適当な
値、好ましくは５〜１０μｍの中から選択できる。次
に、これら金属層４、電着膜５を覆うようにして、か
つ、滑らかな周面を構成するようにして、定着時のトナ
ーの剥離性能を高めるため、Ｎｉ−ＰＴＦＥ（ポリテト
ラフロロエチレン）を表面被膜形成したり、シリコン系
又はフッ素樹脂系の材料による離型材層６を形成する。
こうして、定着ローラ８が構成される。

【００１４】定着ローラ８の軸方向の側端面部には電着
膜５が露出している。電着膜５はジュール熱を発生させ
るための発熱体であり、定着ローラとして機能させるに
はこの露出部を電極として発熱体に通電する。しかし、
電着膜５自体が非常に小さいものであるため、このまま
では、定着ローラ回転時において通電手段としてのブラ
シの接触が不完全となるおそれがある。そこで、この例
では、ブラシの接触に十分な大きさの電極７を形成す
る。

【００１５】こうして製作された定着ローラ６は図６に
示すように、加圧用のバックアップローラ９と対向して
設置される。バックアップローラ９と定着ローラ８との
ニップ部であって、電極７の通過領域には通電用のブラ
シ１０が位置している。電着膜５がニップ部に位置する
とき、その電着膜５にブラシ１０から電流が流れ、電着
膜５はジュール熱を発生し、転写紙Ｓ上の未定着トナー
Ｔが定着されて、定着トナーＴ’となる。

【００１６】ｂ．ケース２の工程による定着ローラ 図３に示したように、絶縁耐熱材層３の外周面に金属層
４を形成したら、図７に示すように、この金属層４を覆
うようにして、ＮｉとＰＴＦＥによる複合メッキを行な
い、膜厚１〜１５０μｍ、望ましくは１０〜５０μｍの
電着膜１１を形成する。複合メッキの材料としては、ニ
ムフロン系、メタフロン系（商品名：上村工業（株））
を用いることができる。

【００１７】この電着膜１１は実物を電子顕微鏡で１
０，０００倍に拡大した写真を模式的に示した図１０に
示すように、Ｎｉの地に多量のＰＴＦＥの粒子（黒丸で
示す）１４０分散した融着層を構成し、外観、断面共に
同じような外観を呈している。この電着膜１１が発熱体
を構成する。電気抵抗は膜厚にもよるが、幅２ｍ×２２
０ｍｍ×厚さ１０μｍで５〜１０Ω程度であるが、Ｎｉ
とＰＴＥＦの混合比を変えることで調整が可能である。
又、初期のアンダーレイヤーＮｉ膜（５００Åを１〜２
μｍ）を変えることで、さらに低抵抗化が可能である。

【００１８】図３に示したケースでは、電着膜１１の厚
さｔ’を１０μｍとするとき、隣合う電着膜１１間の距
離ｐ’は５〜１０μｍ以内とするのが望ましい。

【００１９】次に、２５０〜４００°Ｃ、望ましくは３
００〜３５０°Ｃの温度で熱処理を行ない、さらに、ワ
イピング（Ｗｉｐｐｉｎｇ）処理をする。このワイピン
グ処理により、隣合う帯状の電着膜１１間の隙間にＮｉ
とＰＴＦＥの微粒子が埋め込まれる。埋め込まれたＮｉ
とＰＴＦＥの微粒子部を符号１２で示す。

【００２０】このようにして作製した定着ローラ１４は
前記した図６に示した構成に準じてバックアップローラ
９と組み合わせて定着に供される。なお、図９には図示
してないが、定着ローラ１４の軸方向の側端部には前記
図６における電極７に準じて電極を設けて、ブラシとの
接触を良好にする手段を採用するものとする。

【００２１】この例のように、Ｎｉとフッ素系樹脂等の
無電解及び電着メッキによる薄膜のＮｉ／ＰＴＦＥ複合
メッキ処理部を以ってトナーとの剥離機能を有する発熱
体としている。このように、Ｎｉ／ＰＴＦＥ系の材料を
用いて電着膜１１を構成した場合、発熱体としての機能
と、トナーの剥離機能とを具備することとなり、厚さも
１〜１５０μｍ、望ましくは１０〜５０μｍであるの
で、従来の３００〜５００μｍのシリコンやフッ素樹脂
の剥離膜に比較すると熱容量が小さいことから熱伝達に
優れ、ニップ部分にオンデマンド加熱に近い状態の加熱
が可能となり、特にトナーと接触する表面はＰＴＦＥの
微粒子（０．５〜１０μｍ）が分散した状態で且つＮｉ
近傍に保持されているので、加熱エネルギーは直にトナ
ーに伝達され１８０〜２００°Ｃの融点をもつトナーを
定着させ、さらにＰＴＦＥの微粒子界面からトナーが剥
離し、定着ローラにセットアップされることがない。ま
た、発熱体をライン状に構成したラインヒータとするこ
とでニップ部分にリアルタイムに適正温度にて昇温でき
る。さらに、Ｎｉ粒子間にＰＴＦＥが保持されているこ
とから熱伝動性が良好で効率が良く、しかも耐摩耗性が
飛躍的に向上する。

【００２２】例２．前記例１において図２により説明し
たローラ状基材１は円柱状、つまり中実（中空でない）
であったが、該ローラ状基材１の材質として例えばセラ
ミックス、或いは低膨脹の耐熱ガラス系の材料を用い、
中空のローラ状に構成することができる。ローラ状基材
１を中空構造としたこと以外については、前記例１にお
いて説明した内容と同じようにして無電解金属メッキや
真空蒸着法により導電層を形成し、その上ニッケルとフ
ッ素樹脂の複合メッキにより薄膜からなる電着膜（発熱
体）を形成する。このように、中空体を用いた定着ロー
ラでは、中空部が断熱機能を有することから、また、セ
ラミックスやガラス系の材料の特質として、耐熱、絶
縁、断熱特性を有するという特徴がある。さらに、図２
に示したような絶縁耐熱材層３を形成する必要がないの
で安価となる。

【００２３】発熱体である電着膜５、電着膜１１などを
５〜３０μｍの薄膜とし、ローラの周面に複数ラインに
分割して形成した所謂ラインヒータとして構成した場合
には、バックアップローラ９とのニップ部において、局
所加熱することにより集中的に適正加熱（１８０〜２０
０°Ｃ）することができ、他の部分は余分な加熱、放熱
がないので従来の全体加熱に比べて放熱、分散も小さく
なり低消費電力の定着ローラを提供できる。又、画像形
成装置の機内温度の上昇を抑えることができる。従っ
て、冷却用のファンが不要となる。結果として定着性能
としては高効率、高性能、画像形成装置としては省スペ
ース化を可能とする定着ローラを提供できることとな
る。さらに、ニップ部において高効率に昇温できること
から、常に最適温度に制御することが可能である。

【００２４】（二）請求項３に記載された発明の例 例３．図１１において、ローラ基材１は、アルミニウム
又はアルミニウム合金からなる。このローラ基材１の該
周面部に対して陽極酸化法を適用して酸化させ、図１２
に符号１５で示すように陽極酸化膜（β−Ａｌ₂Ｏ₃）を
高さ（厚さ）０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０
μｍ程度の柱状に晶析させる。この柱状に晶析したβ−
Ａｌ₂Ｏ₃を拡大して模式的に表現したのが図１３であ
る。この陽極酸化膜は多孔質であり、絶縁性、耐熱性、
剛性に優れている。図１３において、各柱状部は六角形
に近い形状をしていて、中心部軸方向に１００〜５，０
００Åの孔１６が形成されている。この孔径、孔の深さ
などは、電解液と電圧によって、適正な条件のものを得
る。

【００２５】この孔１６を、酸処理や沸騰水（アルカリ
や酸を添加も可能）中で処理することでＡｌ₂Ｏ₃を成長
させて表面封孔処理する。この封孔処理により、各柱状
部の孔１６は図１４に示すようにローラ状基材の外周面
近傍内部に空隙部１６ａとして封じ込められる。これを
３００〜４００°Ｃの温度で熱処理することでβ−Ａｌ
₂Ｏ₃として安定させる。なお、図１４において、空隙部
１６の下部は符号１７で示す領域についてＡｌ／β−Ａ
ｌ₂Ｏ₃の混成部を形成している。

【００２６】このようにして構成されたローラ状基材１
の外周面部に、前記例１で述べた電着膜５或いは電着膜
１１に準ずる電着膜を形成して、定着ローラとする。図
１５はその一例を示したもので、Ａｌからなるローラ状
基材１の外周面近傍内部に空隙部１６ａを形成し、前記
図４、図５で説明した内容に準じて金属層４、電着膜
５、離型材層６を形成して定着ローラ１８としている。
この他、前記図７、図８で説明した内容に準じて金属層
４、電着膜１１、ＮｉとＰＴＦＥの微粒子１２などによ
り定着ローラを構成することもできる。

【００２７】この例では、発熱体とアルミニウム材との
間に空隙部１６ａを介することから、この空隙部１６ａ
が断熱効果を奏し、熱放散が小さく、低電力で済む。且
つ、Ｎｉ／ＰＴＦＥの薄膜による電着膜１１を構成する
ことで、発熱体とトナーの剥離層とを併備することがで
き、Ａ４〜Ａ３サイズについて２００〜３００Ｗ程度の
低電力により定着が可能となる。

【００２８】（三）請求項４に記載された発明の例 例４．前記例１、例２、例３において適用される発熱体
としての電着膜５、１１の形態は、ローラ状基材１の軸
長手方向に１ライン又は複数ラインに分割して形成する
ものであり、複数ラインの場合はストライプ状となる。
１ラインの場合は、全周面を薄膜で覆う状態とすること
ができるし、或いは、僅かな隙間を残して略全周面を薄
膜で覆う状態とすることもできる。発熱体である、電着
膜５、電着膜１１などを１〜１５０μｍ（望ましくは５
〜３０μｍ）の薄膜とした場合には、熱容量が小さく且
つ、Ｎｉ／ＰＴＦＥの電着薄膜では発熱機能と剥離機能
とを併備できるから熱伝達もトナー表面近傍を直接加熱
することとなり、ローラの全周面を覆う構成としてロー
ラ全面を加熱しても、消費電力は小さく、５００Ｗ程度
の消費電力で１８０〜２００°Ｃの表面温度を維持で
き、十分な定着性能を得ることができる。図５に示すよ
うに電着膜５を離型剤層６で覆う構成でも略同様のこと
がいえる。また、Ｎｉ／ＰＴＦＥによる電着膜はＮＴＣ
サーミスタ特性を有しているので、定電流電源加熱機構
が良い結果を示す。

【００２９】又、電着膜１１の定着ローラの全面に施し
た例では、定着ローラ全体を適温にすることで、高速定
着（５０〜１００枚コピー／分）が可能となる。さら
に、表面の凹凸はＰＴＦＥの微粒子（０．５〜１０μ
ｍ）であることと、形成後加熱処理（２００〜４００°
Ｃ）し、さらにワイピングすることで、その表面性はＲ
ｍａｘ０．３〜１．５程度の範囲にすることができる。
なお、トナー粒子にもよるが、Ｒｍａｘは０．３〜１．
０が望ましい。

【００３０】（四）請求項６に記載された発明の例 本発明の定着ローラの発熱体は複数ラインに分割されて
いるので、必要なときに電流を印加してさらに電力制御
が可能であることから、室温の高低によって、ニップ部
近傍に回転してきた時点でその電力を制御することで段
階的に加熱することが可能であり、ニップ部で最適温度
に常に維持することが可能である。又、転写紙の温度や
吸湿度如何によっても、この段階的加熱方法を採ること
で、適正な条件での定着が可能となる。以下その例を説
明する。

【００３１】例５．前記例１、例２において説明した発
熱体としての電着膜５や電着膜１１のような発熱体をま
とめて、図１、図１６に定着ローラ２０の発熱体として
符号（ＥＬ）で表示した。この定着ローラ２０に対向し
てバックアップローラ９が配置されている。これらの定
着ローラ２０、バックアップローラ９は矢印の向きに回
転して、定着すべき転写紙Ｓを矢印２１の向きに送り出
し、この仮定でニップ部にて定着する。図１、図１６に
おいて、ニップ部に位置している発熱体１９の電極を符
号Ｈ１で示し、以下、矢印で示す定着ローラ２０の回転
方向上、上流側に位置する発熱体の電極順に符号Ｈ２，
Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５…で示すとする。

【００３２】このとき、各電極Ｈ１、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ
４，Ｈ５にはそれぞれ不動部材に設けられたブラシ２２
が接触している。ニップ部に対向した位置にある電極Ｈ
１と接触しているブラシ２２の端子をＥＬ１、これより
も上流側に隣合う電極Ｈ２と接触しているブラシ２２の
端子をＥＬ２とし、以下同様に、端子ＥＬ３、ＥＬ４，
ＥＬ５とする。定着ローラ２０の軸方向であって、これ
らのブラシ２２の設けられている側の反対側の端部に
は、図２０に示すようにリング状の共通電極２３が各発
熱体１９を共通導通するように設けられ、図示省略のブ
ラシと接触している。又、ブラシ２２と共通電極２３と
の間に電源２４を接続すれば、ブラシ２２を介して、該
当する端子ＥＬ１〜ＥＬ５と共通電極２３との間に電流
を印加し、発熱体を発熱させることができる。さらに、
端子ＥＬ１〜ＥＬ５に対して個別に異なる電流を印加す
れば、各ブラシ２２と接触している電極に対応する発熱
体を個別に発熱させることができる。

【００３３】そこで、例えば、電極Ｈ５への印加電流＜
電極Ｈ４への印加電流＜電極Ｈ３への印加電流＜電極Ｈ
２への印加電流＜電極Ｈ１への印加電流、となるように
電流を印加するとすれば、ニップ部より上流側に位置す
る発熱体がニップ部に近づくにつれて昇温されるように
予備加熱され、ニップ部において最適の定着温度が得ら
れるようにすることができる。例えば電極Ｈ１に着目す
ると、この電極Ｈ１が図１、図１６において、電極Ｈ５
の位置にあるときに端子ＥＬ５よりブラシ２２を介して
電極Ｈ５に電流が印加されて予備加熱が開始され、この
電極Ｈ１が電極Ｈ４の位置に移動したときには、端子Ｅ
Ｌ４により、より大きな電流が印加されてより高い温度
に予備加熱される。以下、同じようにして、順次高い温
度に予備加熱されていき、電極Ｈ１が図１に示すニップ
部に対向する位置に至ったときには、丁度、定着に最適
な温度が得られるような電流が電極Ｈ１に印加され、ニ
ップ部において、最適な定着温度が得られるわけであ
る。

【００３４】図１７において、ニップ部における最適な
定着温度をｔ_m（＝１８０〜２００°Ｃ）で示し、各端
子ＥＬ１〜ＥＬ５に対応するブラシ２２により発熱させ
られる発熱体を（ＥＬ１），（ＥＬ２），（ＥＬ３），
（ＥＬ４），（ＥＬ５）で示すと、これらの端子に印加
される電圧を、３ｖ，３．５ｖ，４ｖ，４．５ｖ，５ｖ
とすることで、これらの発熱体の温度は（ＥＬ５）＜
（ＥＬ４）＜（ＥＬ３）＜（ＥＬ２）＜（ＥＬ１）の関
係となり、さらに、ニップ部に位置する発熱体（ＥＬ
１）の温度が定着温度ｔ_mに維持されるように電流のオ
ン、オフ制御を行なうことで常にニップ部の発熱体の温
度を定着最適温度ｔ_mに維持することができる。

【００３５】例６．上記と別の温度制御について説明す
る。この例では、図１８において、ブラシ２２を電極Ｈ
１〜Ｈ８に対応して８個、設けている。前記例と同様
に、これら各電極に対応する端子をＥＬ１〜ＥＬ８とす
る。又、図１９において、ニップ部における発熱体の最
適定着温度をｔ_mとし、各端子ＥＬ１〜ＥＬ８に対応す
るブラシ２２により発熱させられる発熱体を（ＥＬ１）
〜（ＥＬ８）で示すと、 ａ．室温が低くて湿度が高く転写紙Ｓが水分を多く含ん
でいるような場合には、で示す温度勾配によりニップ
部から８個上流側の発熱体から予備加熱し、室温が低
く湿度が低く転写紙８の水分が少ない場合には、で示
す温度勾配により、ニップ部から６個まで上流側の発熱
体から予備加熱し、 ｃ．室温が高い場合で、湿度が低く転写紙８水分が少な
い場合には、で示す温度勾配により、ニップ部から３
個まで上流側の発熱体から予備加熱する。これらの場
合、＞＞の順に温度勾配は緩やかである。このよ
うに、温度や湿度条件により予備加熱する発熱体の本数
や温度勾配を変えてやることにより、より適切な定着温
度制御が可能となる。

【００３６】例７．具体的な温度制御の例を図２０によ
り説明する。図２０において、電源２４の一方の端子と
各ブラシ２２とは、各ブラシ毎に異なる電流を印加でき
るように、個別に接続されている。電源２４の他方の端
子と共通電極２３とは、導線及びブラシを介して接続さ
れている。電源２４とスイッチ群２５とは、各ブラシ毎
にオン、オフが可能なように個別にスイッチと接続され
ている。一方、温度制御装置２６はＣＰＵ２７、ＲＡＭ
２８、ＲＯＭ２９、シフトレジスタ３０、Ｉ／Ｏ３１等
により構成されている。又、定着ローラ２０のおかれて
いる室温を検知する温度センサ３２、湿度を検知する湿
度センサ３３が設けられていて、これらのセンサの検知
情報はＩ／Ｏ３１を介してＣＰＵ２７に取り込まれるよ
うになっている。ＣＰＵ２７は温度センサ３２、湿度セ
ンサ３３からの検知情報を受け取り、図１７或いは図１
９に示す制御情報を予め記憶しているＲＡＭ２８と情報
交換して、かつ、シフトレジスタ３０と情報交換して、
適合する予備加熱の条件を設定し、スイッチ群２５を制
御する。このような温度制御装置の働きにより、前記例
５、例６における如き温度制御を実行する。

【００３７】以上説明したように、複数ラインに分割さ
れた発熱体は、各々に異なる電流の印加が可能であり、
ニップ部にてジュール熱による最適温度を実現する。
又、発熱体の本数をコピー環境条件により増減すること
で、同様にニップ部に最適温度を維持でき、高速コピー
定着ローラを提供できる。

【００３８】例８． 電極及びブラシの構成例 前記図１、っ図１６、図２０にて説明した電極、ブラシ
の構成に代えて、図２１に示すように、定着ローラ２０
の一端側の周面部に各電極Ｈ１’，Ｈ２’，Ｈ３’，…
を、他端側の周面部にリング状の共通電極２３０を設け
る。さらに、各電極Ｈ１’，Ｈ２’，Ｈ３’，…と同じ
ピッチで配置された端子ＥＬ１’〜ＥＬ５’を有する円
弧状のブラシ電極２２０を定着ローラ２０の一端側に被
せるようにして不動部材に固定配置し、各端子ＥＬ１’
〜ＥＬ５’が定着ローラ２０上の各電極と電気的に導通
可能にするように構成することもできる。この場合、発
熱体ＥＬの幅が狭く、十分な電極幅をとれないときは、
図２２に示すように、各電極Ｈ１’’，Ｈ２’’，Ｈ
３’’，…を千鳥状に配置すれば、各電極を広い面積で
とることができる。この場合、対応する端子ＥＬ１’’
〜ＥＬ５’’も千鳥状に排紙することは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明により、熱容量の小
さい薄膜を発熱体とすることら、Ａ４〜Ａ３サイズで２
００〜３００Ｗ、最大でも５００Ｗ程度の低消費電力に
より十分な定着温度を得て、定着が可能である。

【００４０】請求項２記載の発明により、直接にセラミ
ックスやガラスの断熱絶縁材料を用いて発熱体を形成す
るので、中実材の表面に断熱絶縁材料を形成したから発
熱体を形成する場合に比べて、工程の短縮された定着ロ
ーラを提供できる。

【００４１】請求項３記載の発明により、絶縁層中に空
隙部を有することから断熱性が向上し、加熱電力を必要
な部分にのみ集中できるので、熱効率の高い定着ローラ
とすることができる。

【００４２】請求項４記載の発明により、ローラ全体を
加熱することとなり、しかも、発熱体は薄膜であるので
消費電力は小さく、ニップ部分で吸熱、降温させられた
熱容量を急速に補償して、高速、高効率の停電力定着ロ
ーラとなし得る。

【００４３】請求項５記載の発明により、発熱体の構成
をＮｉ／ＰＴＦＥ材料とすることで、薄膜の発熱体で且
つ、剥離層となし、ニップ部にてリアルタイムでサーマ
ルヘッドに近いオンデマンド定着ローラとなし得る。

【００４４】請求項６記載の発明により、複数の各発熱
体の各々に異なる電流を印加してニップにて最適温度に
昇温させ、また、予備加熱する発熱体の本数を定着の環
境条件いより増減することでニップ部にて最適の定着温
度を得、高速定着を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着ローラの外観斜視図である。

【図２】ローラ状基材の表面に絶縁耐熱材層を形成した
状態でのローラの断面図である。

【図３】ローラ基材の表面に金属層を形成した状態を説
明した部分拡大断面図である。

【図４】金属層の上にＮｉ系の発熱体を形成した状態を
説明した部分拡大断面図である。

【図５】Ｎｉ系発熱体を離型剤層で覆った状態を説明し
た部分拡大断面図である。

【図６】Ｎｉ系発熱体の定着ローラのニップ部における
加熱の方法を説明した図である。

【図７】Ｎｉ／ＰＴＦＥ系発熱体の構成例を説明した図
である。

【図８】Ｎｉ／ＰＴＦＥ系発熱体の間をＮｉ／ＰＴＦＥ
の微粒子で埋める構成を説明した図である。

【図９】Ｎｉ／ＰＴＦＥ系発熱体による定着ローラのニ
ップ部における加熱の方法を説明した図である。

【図１０】トナー補給装Ｎｉ／ＰＴＦＥ融着層の電子顕
微鏡写真を模式的に表わした図である。

【図１１】ロー状基材の正面図である。

【図１２】酸化アルミニウムが柱状に晶析した状態を説
明した図である。

【図１３】酸化アルミニウムが柱状に晶析した状態を拡
大して説明した図である。

【図１４】柱状に晶析した酸化アルミニウムを封孔した
ときの断面図である。

【図１５】周面近傍に空隙部を有する定着ローラの断面
図である。

【図１６】各発熱体を予備加熱する方法を説明した図で
ある。

【図１７】各発熱体を予備加熱するときの温度勾配の例
を説明した図である。

【図１８】各発熱体を予備加熱する方法を説明した図で
ある。

【図１９】各発熱体を予備加熱するときの温度勾配の例
を説明した図である。

【図２０】定着ローラの温度制御装置のブロック図であ
る。

【図２１】定着ローラの一例を電極とブラシの構成とと
もに説明した斜視図である。

【図２２】定着ローラの一例を電極とブラシの構成とと
もに説明した斜視図である。

【符号の説明】

５、１１、（発熱体としての）電着膜 ８、１４、２０、定着ローラ １９、（ＥＬ）、発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 弘一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 木村 隆 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質絶縁されたローラ状基材の表面部分に
   ジュール熱を発生し得る発熱体を形成した定着ローラに
   おいて、 前記発熱体を厚さ１〜１５０μｍの薄膜を以って前記ロ
   ーラ状基材の軸長手方向に１ライン又は複数ラインに分
   割して形成したことを特徴とする定着ローラ。
2. 【請求項２】請求項１記載の定着ローラにおいて、前記
   ローラ状基材はセラミックス又はガラス系を素材とする
   中空のローラにより構成したことを特徴とする定着ロー
   ラ。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の定着ローラに
   おいて、 前記ローラ状基材の材料としてアルミニウム又はアルミ
   ニウム合金材料を用い、このローラ状基材の外周面近傍
   であって前記発熱体よりも内側の部位に空隙部を形成し
   たことを特徴とする定着ローラ。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２又は請求項３記載の定
   着ローラにおいて、前記１ラインとは前記ローラ基材の
   全周面を覆う状態を含むことを特徴とする定着ローラ。
5. 【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３又は４記載
   の定着ローラにおいて、 発熱体は前記ローラ状基材の表面に無電解金属メッキ又
   は真空蒸着により形成された導電層の上にニッケルとフ
   ッ素樹脂の複合メッキにより形成された薄膜からなるこ
   とを特徴とする定着ローラ。
6. 【請求項６】実質絶縁されたローラ状基材の表面部分に
   ジュール熱を発生し得る発熱体を形成した定着ローラの
   温度制御手段であって、前記発熱体を前記ローラ状基材
   の軸長手方向に複数ラインに分割して形成した定着ロー
   ラをバックアップローラと組合せて定着動作を行なうと
   き、前記各発熱体の加熱は、前記定着ローラの回転方向
   上前記バックアップローラとのニップ部よりも前記定着
   ローラの回転方向上の上流側から順次昇温されるように
   予備加熱し、ニップ部において最適の定着温度を得るよ
   うにすることを特徴とする定着ローラの温度制御方法。