JPS5960458A - 加熱定着装置 - 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】 本発明は未定着画像（例えば粉体像）を支持する像支持
材又は、未定着部のような被加熱体を加熱処理して定着
する加熱定着装置に関し、電子写真記録装置、ファクシ
ミリ、プリンター、複写機等の画像形成装置に適用でき
る加熱定着装置に関する。

従来、この種の装置には熱を有効に利用し又定着ロー２
表面の熱分布を安定するために、加熱源を定着ローラ内
部に設けた加熱定着ｉ−ラが多用されている。

この定着ローラの製法としては圧延引抜き法あるいは冷
間鍛造等によって円筒状の金属パイプを造シ、その外径
を切削して寸法精度を出して製作するものが多用されて
いる。このようにして製造された定着ローラの内径は、
極めて精度が高いため、製造工程として内面切削は必要
でなかった。

つまシ、圧延引抜き法や冷間鍛造法等で作られた金属内
ｆｒηローラの内外表面は表面平滑性が高く鏡面状態に
仕上げられる。特にロー２内表面は外表面よυ鏡面性が
高い状態になるのが常である６ところが、定着ロー２内
表面が鏡面状態であるために、内部加熱源から定着ｏ　
−５への熱吸収効率が悪くなり、所定温度に達するまで
に要するウェイトタイムが長くなってしまう。

これらを解決するために定着ローラ内表面に黒色塗装を
施すことが提案されている。しかしこの黒色塗装は高温
下にさらされているために経時変化を起こして変色して
しまう。つまり、定着ロー２の使用初期では熱吸収効率
がある程度得られるものの、長時間使用につれ熱吸収効
率が著しく低下してしまう。又、ロー２内表面に均一な
黒色塗装を施すことは非常に難しく、コストのかかるも
のであるのに比べ耐久性が極めて低いという欠点もある
。

他の解決法には特開昭４９−１０４６４２号に示される
ようにローラ内表面にリプ等の突起を設は表面積を増大
するものがある。しかし、リプの体積分だけ定着ローラ
の熱容量が増大し、それに応じてウェイトタイムが増加
してしまう。又リプの形状や表面状態に差を生じ易く、
製品としての各定着ロー２間で効果上大きなバラツキを
生じてしまう。

ざらにリプ表面は平面性が高いので熱反射率の高い部分
が生じ易く、熱吸収性が増加すると共に熱反射によるロ
ーラ内部の昇温か著しく増大してしまう。これによって
内部加熱手段が昇温し、特に石英ガラス製ハロゲンヒー
タ等を加熱源として用いた場合は耐熱温度近くまで昇温
し加熱手段の寿カゞ 命を極端に短かくなってしまう。

本発明は上記の様な問題点を解決し、長期にわたって良
好な熱吸収効率を維持できる定着用回転体を有する加熱
定着装置を提供することを目的とする。又、本発明の他
の目的は、安価で且つ製造上バラツキのない定着用回転
体を有する加熱定着装置を提供することを目的とする。

本発明の具体的な借成例の特徴は、定着用回転体の内表
面を化成処理によって多孔質化することである。

以下本発明の実施例を図面参照の上説明する。

第１図は本発明の定着用回転体の一例の斜視図である。

第１図のＲは以下の製造方法により成形された定着ロー
ラであシ、定着作用を施す通紙領域に対応する定着部Ｂ
とその一端に位置し装置の軸受部に支持される支持部Ａ
Ｘ、その両端で固定リングが装着される溝Ｏｘ、　Ｃｍ
　、駆動源からの駆動を受けるためのギアが装着される
駆動部Ａｓ、及び駆動部Ａｓの右端に設けられ固定リン
グが装着される１１・！Ｏｓを有しておシ、軸受けＡｌ
の部分に設けられる。

まずアルミニウム（ＪＩＳ　Ａ３０５６　）利を圧延引
抜きを行い内径φ２６．１±０．１０円箭状累材を製造
し、定着部のみを切削して外径２５．ｏ±０．２とする
。この際支持部Ａｌ−１駆動（ｉｔｓ　Ａ　ｚは切削し
ない。この素材を６０℃下の１Ｍ酸溶液に１ｏ分間浸し
た後水洗い処理を施す。さらに５％カセイソーダ溶液で
中和し再び水洗い処理をして乾煽する。

次に未加工の支持部Ａや加、駆動部Ａｚを所定寸法に切
削加工し、定着部Ｂの表面に４弗化エデレンを付着さぜ
４００℃で焼成する。

以上によシ化成処理多孔質内表面を有する定着ローラが
製造される。

この定着部−２においては、引抜き素材時の表面積（引
抜く材質の精度によって多少異なる）に比べ約５〜１０
ｆｉ’７程度に表面積が内、外表面で増大する。これに
よって内表面では熱吸収効果が増大され、同時に外表面
では被ＥＩ　Ｗｔである４弗化エチレン樹脂等のＦＡｉ
！ｊｊ、性物質の接着力が向上される。

この彼？ｌを高温度で焼成することで設けているため、
化成処理の後処理で中和が不充分であったシしても、こ
の焼成時にすべて焼きつくされてしまう。っまシ酸化作
用が進むのを防止できる。

又、定着ローラＲの内表面の多孔質面は経時変化に関し
て黒塗シ方法よシはるかに変化しにくいため長期にわた
って熱吸収が高効率で行うことができる。さらに上述し
た化成処理による多孔質化は簡単で且つ低価格なもので
あυ、各定着ローラ間での性能バラツキが均一化できる
。この化成処理は従来の各方法の問題点を夫々解決する
ものであシ、実用性、信頼性の高いものである。

次にこの定着ローラＲを定着装置に組み込んだ例を第２
図で説明する。

第２図においては、第１図で説明した化成処理ム を有する肉厚ｄの金属ロー２５の表面に離型性被ｕ層６
を設けたものである。２は加熱定着ロー２１に圧接する
加圧ローラで、回転中心軸となる芯金７上に一液性ＲＴ
Ｖシリコーンゴムのプライマー７漏ヲ塗シ、その上にシ
リコーンスポンジ力Ｃ）　するスポンジ層（独立気孔を
多数有する）８を接着させ、さらにＲＴＶシリコーンゴ
ムを塗ってなる弾性被覆層９を有しているものである。

この加圧ローラ２０表面は、一般にＲＴＶ　（室温加硫
型）シリコーンゴムな塗った後ローラとしての形状ヲ整
えるため研摩し仕上げたものである。

又、加熱定着ローラ１の離型性被覆層６には、クリーニ
ングブレード１６等のクリーニング手段と特開昭５５−
１４４２６８号公報記載の如き、オフセット防止液塗布
手段３（図のように、シリコーンオイル含浸部材１０と
訪客部材１２と連続多孔質部材１１とを有す）が当接し
ている。

本実施例では金属ロー２５〜の径ｒが２５ｍｍに対し肉
厚ｄは２．５ｃｎｍとしである。

この弾性被覆層９はスポンジ層８よシも薄い層厚であり
、加熱された際の温度分布が安定化し易い０ 本実施例中の他の構成は、前述した圧調整手段を有して
いる。

本例では常時、加熱定着ローラ１と加圧ローラ２の間に
１５に９（全圧）程度の圧力が印加されている。このカ
ム手段１Ｂの作動は紙Ｐ等の記録材がロー２間等に停止
してしまうような異常時（ジャム時）に圧解除（ゼロ又
は数ｋｇ　／　ｃｍ　）　”；ｌ目的として行われる。

又、この加熱定着ロー２１０周面には、接触型のサーミ
スタ１′５１が板バネ２４によって弾性°ｅ所定圧接力
を維持するように押圧されている。このサーミスタ１６
１は表面に定着ロー２１の表面を傷つけないように樹脂
テープ様のものを有し、温度検知素子（不図示）をスポ
ンジ様の弾性体で保持している。尚２９は、安全機構と
してのヒユーズで装置内の異常温度を検知して加熱手段
４への通電を断つ。

２６は分離爪で加熱定着ロー２１からＷｃＰを分離する
。２２は加ＩＥ−−ラ２側の案内板であり、分離爪２３
と共に紙Ｐの搬送路を確保している。

１６１、１６ｍは定着後の紙Ｐを画像形成装置外又は積
載部へ挟持搬送する排紙ローラである０尚、本図におい
て２５は定着ユニット（前記ｆＩ＆成）を一体的に保持
する支持上ワクで、２６は同様の支持下ワクである。２
７は画像形成袋ｆ４内の案内部祠で定着ユニットの支持
下ワク２６を着脱可能に支持している。２８は画像形成
装置内の固定ワクで、サーミスタ１５１を包囲する支持
上ワクと間隙を有して離間している。

さて、所定の画像形成手段によって形成されたトナー像
Ｔを有する紙Ｐは、搬送ロー２対１４に掛けられたベル
ト１５の移動と共に搬送される。

次にベルト１５から案内部材１５ａに紙Ｐは移され、該
加熱、加圧ロー２１，２のなす圧接部に導かれる。この
圧接部でトナー像Ｔは紙Ｐに溶融定着され、紙Ｐと共に
排出される。

一方、加熱定着ロ−２１は前述した化成処理によって内
表面が多孔質化されているので加熱源からの熱を効率よ
く吸収する。この熱吸収の割合はリプを設けたものや鏡
面状態のものに比べはるかに速いものである。即ち、加
熱定着ロー、７１の表面が設定温度に達するまでの時間
が短縮されると同時に加熱手段４からの熱がロー５１の
開口（はぼ均一径のローラであるため従来よ）も大きい
）から逃げて装置内を異常昇温さぜるのを防止できる。

加熱定着ロー２１０表面が加熱されている間、前述した
構成の加圧ローラは以下のように加熱ローラ表゛面の加
熱を助長すると共に全体として立上シ時のウェイトタイ
ムを短縮化する。

まず加圧ロー２２のスポンジ層の効果について説明する
。スポンジ層８には、スポンジ成分の他に空気等の気体
が占める体積が多くあるので、このスポンジ層８の熱伝
導性は、被覆層９に比べて非常に小さい。つまυ、加熱
定着ロー２１が加圧口−２２自体全体を所定温度に保持
するのに要する加熱量は、従来のものに比べてわずかな
もので良く、又、他圧大量且つ無幻（に消費されること
がないのでその熱効率も大幅に向上せしめた高効率のも
のである。

上記構成によシそのスポンジ層８よシも被覆層９の方が
熱伝導性が高くなっているので立上り時のウェイトタイ
ム（プロセス開始可能になるまでに要する時間）が極め
て高度に短縮化されている。

さらに、ローラ表面のみかけ上の硬度を同一としてもス
ポンジ層８を有する上記実施例は、ソリッド単体のもの
よシも変形し易く、又、ローラ間の圧接部を広くとれる
。

この圧接部において、一般に加熱定着ロー２の熱は加圧
ロー２側に伝導して加熱定着ロー２の所定温度に達する
までの時間を長くする。しかし、本例では上記加圧ロー
２２の構成によシ、薄い被覆層９だけに熱が早く伝わυ
、逆に定着四−２１の母線方向の熱伝達を助ける。これ
によって加熱定着ローラ１の加熱状態はロー２１単体の
時よυも全体の温度上昇は均一化され、全体としてのウ
ェイトタイムを大幅に短縮できる（本例では１０〜１５
秒程度のウェイトタイム）。

又、定着作用或いは次の定着に入るまでの待機中、定着
可能状態に維持するための熱は、薄い金属０−２５と薄
い被覆層９を加熱するための必要量のみで良いため、定
着ロー２表面を設定温度に保つための電力は従来よりも
少なくて済む。同時に加熱定着ロー２１の内表面では、
その多孔質化された部分にローラの温度変化を防ぐため
の熱的バリヤ一層が形成されているので加熱定着ローラ
１の表面の急激な温度低下を防止できｒ−の供給を即応
させることができる。つまシ、ウェイトアップタイムを
早め、且つ定着動作時の立ち下り現象もほとんどないロ
ー’）　ｆ、’４成を得ることが可能となった。

従って、単位時間当りにトナーによる？Ｊ〜量が同一で
も、長時間安定した接触加熱ができるので熱をトナー像
（又は紙Ｐ）に与えることができる。

この際支持材の一例である紙Ｐには定着の際にみられが
ちなしわが、しわに対する処はどして一般にしられてい
るような、逆クラウン形状等に加工する処置がとられて
いないにもかかわらず発生１゜なかった。

ここで加熱定着ローラ１の肉厚ｄについて説明する。

この肉厚ｄは薄くする程加熱に要する時間は少なくなυ
、定着装置全体のウェイトタイムの減少を達成できる。

このような可能な限り薄いローラを作る場合、ロー２径
や材質のヤング率等を４慮して機械的強度を保つための
強度Ｈ１ｎは通常行われる。

しかしながら、所定の強度を得るように肉厚を設定して
も、内面な化成処理しても加熱定着ロー２単体ではその
表面における温度分布が不均一になることがあシ、定着
性がわずかに低下することを見出した。これを解決し、
ウェイトアップタイムを短縮させるような必要最低限の
肉厚は、定着ローラ母線方向の熱の移動が容易であるよ
うな肉厚とし、その肉厚の芯金が変人変動しないだけの
全圧力で加圧ロー２を当接させることが最も有効である
。

本発明者はこの肉厚ｄに関して回転体の外径ｒが好まし
く、単体で横方向の熱移動をある程度もましいことを見
い出した。さらにこの肉厚ｄは外径ｒが３０ｍｍ以上あ
る場合等のように厚くなると熱容量が大きくなるので強
度面を考慮して５　ｍｍ以下であれば、好ましい熱伝導
性を得られることなも見い出した。さらに本発明は肉Ｑ
１．６ｍｍ、外径２５φ、長さ２５０ｍｍ程度の円筒ロ
ーラで特に有効な効果が得られた（ｄζ０．０６４　ｒ
　）。

上記化成処理としとは、 （１）カセイソーダ等のアルカリで表面を腐蝕させ歳で
中和させる方法（２リン酸等の弱酸で表面を腐蝕させア
ルカリで中和させる等の方法を用いたもの等が本発明に
適合する。

尚、加に％　定ＰＩローラの素材がアルミニウム製）場
合は塩酸で腐蝕処理する方法が最も好ましい。

本発明は第１図で示した両端を大きく開口した開放ｐ−
ラのような回転体に特に有効である。なぜならば、熱吸
収率の低い開放ロー２を用いた場合は開放ローラ自体が
加熱されるよりもロー２開口から散逸する熱によって定
着装置内が異常昇温して熱損失が大きいばかりか、装置
内のヒユーズがすぐに融けて装置が停止してしまうとい
う問題があシ、本発明はこれを解決する効果をも有して
いるからである。本発明は上記実施例に限定されず、そ
の技術思想を同じくするものすべてを含む。

以上説明したように本発明は熱吸収効率が高く且つウェ
イトタイムを減少させ、安価で且つ信頼性、耐久性の高
い加熱定着ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用できる定着用回転体の斜視図、第
２図は本発明の一実施例の説明図である。 １は加熱定着ローラ、２は加圧ローラ、４は加熱手段、
５は金８０−・ヲ、６は離型性被覆層、８はスポンジ層
、９は弾性被覆層、Ｒは定着ローラ。 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加熱体を加熱定着処理する加熱定着装置において、 化成処理によって多孔質化された内表面を有する円筒状
   金属パイプ部を有する定着用回転体と、該回転体の内部
   から加熱する手段を有することを特徴とする加熱定着装
   置。