JP2862465B2 - Heating roller for fixing toner - Google Patents
Heating roller for fixing tonerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は静電複写機等に用いられ
るトナー定着用加熱ローラに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating roller for fixing toner used in an electrostatic copying machine or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トナー画像を紙等に転写した後に定着す
る複写機が知られている。一般に、このような複写機に
おいては、トナーが転写された紙等に複写機内に備えら
れた加熱ローラと加圧ローラとの間を通過させることに
より、加熱と同時に加圧をして、トナーを紙等に定着さ
せることが行われている。従来、上記加熱ローラには、
内部に加熱源としてハロゲンランプ等を備えた円筒状の
アルミニウム等が用いられていた。2. Description of the Related Art A copying machine is known in which a toner image is transferred to paper or the like and then fixed. In general, in such a copying machine, the toner is transferred simultaneously with heating and pressure by passing paper or the like onto which toner has been transferred between a heating roller and a pressure roller provided in the copying machine. Fixing to paper or the like is performed. Conventionally, the heating roller includes:
A cylindrical aluminum or the like provided with a halogen lamp or the like as a heat source therein has been used.
【０００３】しかしながら、上記のアルミニウム製の加
熱ローラは、内部に備えられたハロゲンランプ等の輻射
熱によって加熱ローラの表面の温度を上昇させる構造で
あるため、加熱ローラ表面全面を定着に必要な所定の温
度にするには１乃至１０分程度の長時間を要すると共
に、熱容量が大きいため加熱に多大な電力が必要である
という問題があった。そこで、特開昭６３−１５８５８
３号公報に開示されているように、金属粉体とガラスバ
インダを含む厚膜ペーストを用いて転写紙等に形成した
抵抗発熱体パターンをセラミックスや絶縁体皮膜を有す
る金属体等の表面に転写して焼成し、厚膜抵抗発熱体を
固着させる技術が提案されている。このような技術によ
れば、加熱ローラが直接発熱させられるため表面温度を
上昇させるための時間が短縮されると共に、加熱に必要
な電力が低減される。However, since the above-mentioned aluminum heating roller has a structure in which the temperature of the surface of the heating roller is raised by radiant heat of a halogen lamp or the like provided therein, a predetermined surface necessary for fixing the entire surface of the heating roller is required. There is a problem that it takes a long time of about 1 to 10 minutes to raise the temperature, and a large heat capacity requires a large amount of electric power for heating. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-15858
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 3 (1993), a resistive heating element pattern formed on a transfer paper or the like using a thick film paste containing a metal powder and a glass binder is transferred to a surface of a metal body or the like having a ceramic or insulating film. And baking to fix the thick-film resistance heating element. According to such a technique, the heating roller directly generates heat, so that the time required to raise the surface temperature is reduced, and the power required for heating is reduced.
【０００４】[0004]
【発明が解決すべき課題】ところが、上記公報に開示さ
れている技術では、抵抗発熱体のパターンが厚膜ペース
トを印刷することにより形成されているため、表面粗さ
が例えばＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定）で１μｍ以
上と粗く、また、膜厚が１０乃至２０μｍ以上と厚くな
って抵抗発熱体が固着されている部分と固着されていな
い部分とでは大きな凹凸が生じる。このため、定着時の
加熱・加圧が均一に行われ得ず、トナーの定着ムラが発
生するという問題があった。なお、上記の膜厚に起因す
る凹凸は、抵抗発熱体が固着されていない部分がないよ
うに、円筒状絶縁性基体の外周面の全面に抵抗発熱体を
固着すれば解消することが可能であるが、その場合に
は、加熱ローラの中央部と周辺部とでは放熱量が異なっ
て加熱ローラの軸方向に均一な温度分布が得られず、ト
ナーの定着ムラが発生するという問題が生じる。However, in the technique disclosed in the above publication, the pattern of the resistance heating element is formed by printing a thick film paste, so that the surface roughness is, for example, Ra (JIS B0601). The thickness of the resistive heating element is as coarse as 1 μm or more, and the thickness is as large as 10 to 20 μm or more. For this reason, there has been a problem that heating and pressurization during fixing cannot be performed uniformly, and toner fixing unevenness occurs. Note that the unevenness due to the above film thickness can be eliminated by fixing the resistance heating element to the entire outer peripheral surface of the cylindrical insulating base so that there is no portion where the resistance heating element is not fixed. However, in such a case, the heat radiation amount differs between the central portion and the peripheral portion of the heating roller, so that a uniform temperature distribution cannot be obtained in the axial direction of the heating roller, causing a problem that toner fixing unevenness occurs.
【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は加熱ローラの軸方向に比較
的均一な温度分布が得られると共に、定着時の加熱・加
圧が比較的均一に行われて定着ムラの発生を防止し得る
トナー定着用加熱ローラを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a relatively uniform temperature distribution in the axial direction of a heating roller and to compare heating and pressure during fixing. It is an object of the present invention to provide a toner fixing heating roller which can be uniformly performed to prevent the occurrence of fixing unevenness.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、円筒状の電気絶縁性
基体の外周表面上に抵抗発熱体層が形成されたトナー定
着用加熱ローラにおいて、その抵抗発熱体層を、導電成
分として機能する金属の有機化合物と、その抵抗発熱体
層と前記電気絶縁性基体との接着強度を高めるための成
分として機能するＢｉ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｐｂ，
Ｂ，Ｓｉ，およびＣｄのうちの少なくとも一種の金属の
有機化合物とを含む液状またはペースト状物から、電気
絶縁性基体の外周面上に形成された膜を加熱して生成さ
れる薄膜金属により構成したことにある。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the gist of the present invention is to provide a heating device for fixing a toner in which a resistance heating element layer is formed on the outer peripheral surface of a cylindrical electrically insulating substrate. In the roller, the resistance heating element layer is formed of a metal organic compound that functions as a conductive component, and Bi, Rh, Cr, and Bi that function as components for increasing the adhesive strength between the resistance heating element layer and the electric insulating substrate. V, Sn, Pb,
Of at least one metal of B, Si, and Cd
An object is to constitute a thin film metal formed by heating a film formed on the outer peripheral surface of an electrically insulating substrate from a liquid or paste-like material containing an organic compound .
【０００７】[0007]
【作用および発明の効果】このようにすれば、導電成分
として機能する金属の有機化合物と、抵抗発熱体層と電
気絶縁性基体との接着強度を高めるための成分として機
能するＢｉ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂ，Ｓｉ，
およびＣｄのうちの少なくとも一種の金属の有機化合物
とを含む液状またはペースト状物から形成された膜が加
熱されることにより、比較的薄く且つ表面粗さの良い抵
抗発熱体層が電気絶縁性基体の表面に形成されるため、
加熱ローラの表面の凹凸が小さくなり、定着時の加熱・
加圧が均一に行われる。上記金属有機化合物等を含む液
状またはペースト状物とは、一般にレジネートと呼ばれ
るものであって、単にM.O.C.(Metal-Organic Compound)
とも呼ばれることもあるが、以下の説明においてはレジ
ネートの語を用いる。レジネートは、液状またはペース
ト状であって金属が有機物と化学的に結合できる程度に
極めて微細になっているため、薄い膜厚が得られると共
に良い表面粗さが得られるのである。また、レジネート
膜は乾燥後の厚みに対する加熱・固着後の厚みの比が１
／５以下になるため、一層良好な表面粗さが得られる。
なお、レジネート膜から得られた抵抗発熱体層は、金属
が原子レベルで結合しているため、使用時の熱応力によ
る断線が生じ難く、上記のように薄い膜厚で使用するこ
とが可能である。しかも、上記のレジネートには、導電
成分として機能する金属の有機化合物に加えて、接着強
度向上成分として機能する金属の有機化合物が含まれて
いることから、その接着強度向上成分の作用によって抵
抗発熱体層と電気絶縁性基体との高い接着力が得られ
る。一方、従来のように厚膜ペーストを用いて形成した
場合は抵抗発熱体層の金属はガラス成分によって結合さ
れることにより粒子レベルで互いに接触しているだけで
あるため、熱応力に対する抵抗力が低く、前記のような
膜厚以下にすることが困難であったのである。また、抵
抗発熱体層がきわめて薄いため、抵抗発熱体層を軸方向
の温度分布を比較的均一にするために両端部程配線密度
の高いパターンに形成した場合にも、固着されている部
分と固着されていない部分との凹凸が小さく、また、抵
抗発熱体層を中央部分のみ積層することにより上記温度
分布を比較的均一にした場合にも、厚みの絶対値が小さ
いために、積層部分と積層されない部分との間の凹凸が
きわめて小さい。したがって、加熱・加圧を比較的均一
に行いながら、軸方向の温度分布を比較的均一にして定
着ムラの発生を防止することが可能である。In this manner, the organic compound of the metal functioning as the conductive component and the Bi, Rh, Cr functioning as the component for increasing the adhesive strength between the resistance heating element layer and the electrically insulating substrate are provided. , V, Sn, Pb, B, Si,
By heating a film formed from a liquid or paste-like material containing an organic compound of at least one of Cd and Cd, a relatively thin resistive heating element layer having a good surface roughness is formed. Because it is formed on the surface of the electrically insulating substrate,
The unevenness of the surface of the heating roller is reduced,
Pressurization is performed uniformly. The liquid or paste-like product comprising the metal organic compounds and the like, there is generally called resinate, simply MOC (Metal-Organic Compound)
However, in the following description, the term resinate is used. The resinate is in the form of a liquid or a paste and is extremely fine enough to allow a metal to chemically bond to an organic substance, so that a thin film thickness and a good surface roughness can be obtained. The ratio of the thickness of the resinate film after heating and fixing to the thickness after drying is 1%.
/ 5 or less, so that better surface roughness can be obtained.
Note that the resistance heating element layer obtained from the resinate film is hardly disconnected due to thermal stress during use because the metal is bonded at the atomic level, and can be used with a thin film thickness as described above. is there. In addition, since the above-mentioned resinate contains an organic compound of a metal that functions as an adhesive strength improving component in addition to an organic compound of a metal that functions as a conductive component, the action of the adhesive strength improving component causes resistance heating. High adhesion between the body layer and the electrically insulating substrate is obtained. On the other hand, when formed using a thick-film paste as in the past, the metal of the resistance heating element layer is only in contact with each other at the particle level by being bonded by the glass component, so the resistance to thermal stress is low. Therefore, it was difficult to make the thickness less than the above. Further, since the resistance heating element layer is extremely thin, even if the resistance heating element layer is formed in a pattern having a higher wiring density at both ends in order to make the temperature distribution in the axial direction relatively uniform, the resistance heating element layer may not be fixed. Even when the temperature distribution is relatively uniform by laminating the resistance heating element layer only in the central portion, the absolute value of the thickness is small. The unevenness between the portion not laminated and the portion not laminated is extremely small. Therefore, it is possible to make the temperature distribution in the axial direction relatively uniform while performing the heating and pressurization relatively uniformly, thereby preventing the occurrence of fixing unevenness.
【０００８】[0008]
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００９】図１は、本発明の一実施例のトナー定着用
加熱ローラを製造する工程流れ図である。表１のNo.1〜
No.14 の組成のＡｕ（金）系レジネートペーストを作製
し、転写紙に例えばスクリーン印刷により所定のパター
ンで４〜５μｍの厚さに印刷して乾燥し、更にその上に
トップコートとして例えば合成セルロースペースト或い
は合成アクリルペーストを印刷して乾燥し、抵抗体パタ
ーンが印刷された抵抗体転写紙を作製した。なお、Ａｕ
系レジネートペーストは、図２に示すように、主成分と
してＡｕを、および、添加物成分としてＰｄ（パラジウ
ム）、Ｐｔ（白金）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｒｈ（ロジウ
ム）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｓｎ
（錫）、Ｃｕ（銅）、Ｐｂ（鉛）等をそれぞれ溶解して
有機結合物と反応させることにより生成されるレジネー
ト（金属有機化合物：Metal-Organic-Compound：ＭＯ
Ｃ）を、ホウケイ酸系ガラス或いはホウケイ酸鉛系ガラ
スパウダーおよび、テレピン油或いはターピネオール等
の溶剤と共に混合・混練することにより得られるもので
ある。また、上記添加物成分としての金属の内、Ｂｉ、
Ｒｈ、Ｃｒ、Ｖ、Ｓｎ等は、レジネートの他に酸化物パ
ウダの形態で混合されることもある。また、上記ＭＯＣ
としては、（Ｃ7 Ｈ15Ｓ）n −Ｍ，（Ｃ12Ｈ25Ｓ）n−
Ｍ（Ｍは金属、ｎは任意の自然数を表す。Ａｕにおいて
はｎ＝１）等の金属メルカプチドや、或いは、アビエチ
ン酸（Ｃ20Ｈ30Ｏ2 ）の何れかの基に−ＳＭが結合した
金属樹脂硫化バルサム等が用いられる。FIG. 1 is a process flow chart for manufacturing a heating roller for fixing toner according to one embodiment of the present invention. No. 1 in Table 1
An Au (gold) -based resinate paste having the composition of No. 14 is prepared, printed on a transfer paper to a thickness of 4 to 5 μm in a predetermined pattern by screen printing, for example, and dried. Cellulose paste or synthetic acrylic paste was printed and dried to prepare a resistor transfer paper on which a resistor pattern was printed. In addition, Au
As shown in FIG. 2, the system resinate paste contains Au as a main component and Pd (palladium), Pt (platinum), Bi (bismuth), Rh (rhodium), Cr (chromium), and V as additive components. (Vanadium), Sn
(Tin), Cu (copper), Pb (lead) and the like are each dissolved and reacted with an organic compound to produce a resinate (metal-organic-compound: MO)
It is obtained by mixing and kneading C) with a borosilicate glass or lead borosilicate glass powder and a solvent such as turpentine oil or terpineol. Further, among the metals as the additive components, Bi,
Rh, Cr, V, Sn, etc. may be mixed in the form of oxide powder in addition to resinate. In addition, the above MOC
The, (C 7 H 15 S) n -M, (C 12 H 25 S) n -
M (M is a metal, n represents n = 1 in .Au representing a natural number) and a metal, such as mercaptide or, -SM is bonded to any of the groups of abietic acid (C 20 H 30 O 2) Metal resin balsam sulfide or the like is used.
【００１０】[0010]
【表１】 [Table 1]
【００１１】次に、例えば全長２６０ｍｍ、外径１０ｍ
ｍ、肉厚１．５乃至３．０ｍｍ程度の寸法の引き抜き加
工により製造された硬質ガラス（例えばＮａ2 Ｏ ４．
４ｗｔ％，Ｂ2 Ｏ3 １１．９ｗｔ％，ＳｉＯ2 ８０．
６ｗｔ％および少量のＡｌ2Ｏ3 ，アルカリ土類酸化物
を含む組成から成り、その特性が熱伝導率０．００２６
cal/sec・cm・℃，比熱０．２３ cal/g・℃，軟化点８
２０℃程度のガラス等）製円筒を用意し、前記抵抗体転
写紙を所定寸法に切断し、溶解液に浸した後に貼り付
け、硬質ガラス製円筒の外周面全周に前記抵抗体パター
ンを転写した。この抵抗体パターンが転写された硬質ガ
ラス製円筒を乾燥・焼成して、抵抗体パターンの第一層
を固着した。更に、同様にして第一層上に第二層を固着
した。なお、抵抗体転写紙を貼り付け、転写する際に転
写紙の合わせ目が生じるが、上記第一層と第二層の合わ
せ目はそれぞれ外周面上で１８０°異なる位置にされて
いる。また、本実施例においては、上記硬質ガラス円筒
が電気絶縁性基体に相当する。Next, for example, a total length of 260 mm and an outer diameter of 10 m
m, hard glass (for example, Na 2 O 4 .5) manufactured by drawing with a size of about 1.5 to 3.0 mm in wall thickness.
4 wt%, B 2 O 3 11.9 wt%, SiO 2 80.
It has a composition containing 6 wt% and a small amount of Al 2 O 3 and an alkaline earth oxide.
cal / sec ・ cm ・ ℃, specific heat 0.23 cal / g ・ ℃, softening point 8
A glass cylinder at about 20 ° C.) is prepared, and the resistor transfer paper is cut into a predetermined size, immersed in a dissolving solution and then pasted, and the resistor pattern is transferred to the entire outer peripheral surface of the hard glass cylinder. did. The hard glass cylinder to which the resistor pattern was transferred was dried and fired to fix the first layer of the resistor pattern. Further, the second layer was fixed on the first layer in the same manner. In addition, when the resistor transfer paper is attached and transferred, a seam of the transfer paper is generated. The seam of the first layer and the second layer are located at positions different from each other by 180 ° on the outer peripheral surface. In the present embodiment, the hard glass cylinder corresponds to an electrically insulating substrate.
【００１２】次に、Ａｇ（銀）またはＡｇ−Ｐｄ，Ａｇ
−Ｐｔ厚膜ペーストを用意し、例えばスクリーン印刷で
別の転写紙に１０〜２０μｍの厚さで印刷して乾燥し、
更にＡｇ膜上に前記の抵抗体転写紙と同様にトップコー
トを施して電極転写紙を作製した。この電極転写紙を所
定寸法に切断して溶解液に浸した後、上記の抵抗体が固
着された硬質ガラス円筒の両端部側の外周面に貼り付
け、電極を転写した。これを所定の条件で乾燥・焼成し
て固着し、更に硬質ガラス円筒の外周面の前記抵抗体が
固着された部分に厚さ２０〜２５μｍ程度のフッ素樹脂
（例えばポリテトラフルオロエチレン）皮膜を形成し
て、図３に示すようなトナー定着用加熱ローラ１０を得
た。以上のようにして得られたトナー定着用加熱ローラ
１０は、図３に示すように、硬質ガラス円筒１２の外周
面上に、その両端部に一対の電極１４が、一対の電極１
４の中間部に抵抗体１６とその抵抗体１６を覆うフッ素
樹脂皮膜１８が固着されており、抵抗体１６はらせん状
とされて、その両端部が電極１４に接続されている。な
お、フッ素樹脂皮膜は、複写機において加熱・加圧され
た際に抵抗体を保護すると共に、トナーの付着を防止す
るものである。Next, Ag (silver) or Ag-Pd, Ag
-Prepare a Pt thick film paste, print on another transfer paper with a thickness of 10-20 μm, for example by screen printing, and dry,
Further, a top coat was applied on the Ag film in the same manner as in the above-described resistor transfer paper to prepare an electrode transfer paper. After the electrode transfer paper was cut into a predetermined size and immersed in a solution, the electrode transfer paper was attached to the outer peripheral surfaces on both ends of the hard glass cylinder to which the resistor was fixed, and the electrodes were transferred. This is dried and fired under predetermined conditions to be fixed, and a fluororesin (for example, polytetrafluoroethylene) film having a thickness of about 20 to 25 μm is formed on the outer peripheral surface of the hard glass cylinder to which the resistor is fixed. Thus, a toner fixing heating roller 10 as shown in FIG. 3 was obtained. As shown in FIG. 3, the toner fixing heating roller 10 obtained as described above has a pair of electrodes 14 on both ends thereof on the outer peripheral surface of the hard glass cylinder 12.
A resistor 16 and a fluororesin film 18 covering the resistor 16 are fixed to an intermediate portion of the resistor 4. The resistor 16 is formed in a spiral shape and both ends are connected to the electrode 14. The fluororesin film protects the resistor when heated and pressurized in a copying machine and also prevents toner from adhering.
【００１３】図４は、上記トナー定着用加熱ローラが適
用された複写機のトナー定着部の要部断面を模式的に示
す図である。図において、上下に所定の間隔をもって固
定されたハウジング２０，２２内に、上記トナー定着用
加熱ローラ１０とアルミニウム製円柱２４の外周面にシ
リコーンゴム２６が固着されて成る加圧ローラ２８とが
図示しない軸受けにより回転可能に取り付けられてお
り、トナー定着用加熱ローラ１０および加圧ローラ２８
は所定の力で互いに押圧されている。また、ハウジング
２０の内周面とトナー定着用加熱ローラ１０の外周面と
の間隔は約１ｍｍ程度と小さくされており、ハウジング
２０の外部から内周面に貫通して設けられた貫通穴に熱
電対３０が取り付けられて、内部の温度を検出し、図示
しない制御回路によりトナー定着用加熱ローラ１０に印
加される電圧が制御され、その表面温度が適正な温度に
保たれるようにされている。そして、図示しない転写装
置によりトナーが転写された紙３２等が搬入口３４から
送り込まれると、トナー定着用加熱ローラ１０および加
圧ローラ２８間で加熱されつつ加圧されて、その紙３２
等にトナーが定着させられるのである。FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of a toner fixing section of a copying machine to which the above-mentioned toner fixing heating roller is applied. In the figure, the toner fixing heating roller 10 and a pressure roller 28 having a silicone rubber 26 fixed to the outer peripheral surface of an aluminum cylinder 24 are shown in housings 20 and 22 fixed at predetermined intervals vertically. The heating roller 10 for fixing toner and the pressure roller 28
Are pressed against each other with a predetermined force. The distance between the inner peripheral surface of the housing 20 and the outer peripheral surface of the heating roller 10 for toner fixing is as small as about 1 mm, and a thermoelectric hole is formed through the inner peripheral surface from the outside of the housing 20. The pair 30 is attached, the internal temperature is detected, the voltage applied to the toner fixing heating roller 10 is controlled by a control circuit (not shown), and the surface temperature is maintained at an appropriate temperature. . When the paper 32 or the like onto which the toner has been transferred by the transfer device (not shown) is fed in from the carry-in port 34, the paper 32 is heated and pressurized between the toner fixing heating roller 10 and the pressure roller 28.
Thus, the toner is fixed.
【００１４】ここで、上記トナー定着用加熱ローラ１０
の加熱性能を確認するため以下の評価を行った。なお、
基本特性は、硬質ガラスとの接着性が良好であったNo.5
のＡｕ系レジネートペーストを用いたもので測定した。
その結果、電極部の膜厚はｄ≒１５μｍ、抵抗率はρ≒
８×１０-5Ω・ｃｍ（すなわち、シート抵抗値ＲS ≒５
０ｍΩ／□）、抵抗体部の膜厚はｄ≒０・５μｍ、表面
粗さはＲａで０．０５〜０．３μｍ、抵抗率ρ≒１．３
×１０-4Ω・ｃｍ（すなわち、シート抵抗ＲS≒２．６
Ω／□）であり、トナー定着用加熱ローラ１０の全抵抗
（すなわち一対の電極１４間の抵抗値）は１９．７Ωで
あった。次いで、両端部の電極１４に電圧を印加して温
度立ち上がり特性を評価した。その結果、図５に示すよ
うに９０Ｖ（すなわち４１１Ｗ）以上の電圧を印加すれ
ば、１０秒以内に所定の温度すなわちトナー定着に必要
な１８０±２０℃の温度に到達し、７０Ｖ（すなわち２
５０Ｗ）程度の電圧でも１２秒程度、５０Ｖ（すなわち
１２７Ｗ）程度の電圧であれば３０秒程度で所定の温度
に到達することが確認された。Here, the toner fixing heating roller 10
The following evaluation was performed to confirm the heating performance of. In addition,
The basic characteristics are No.5 which has good adhesion to hard glass
Was measured using an Au-based resinate paste.
As a result, the thickness of the electrode portion was d ≒ 15 μm, and the resistivity was ρ ≒
8 × 10 −5 Ω · cm (that is, sheet resistance value R S ≒ 5)
0 mΩ / □), the thickness of the resistor portion is d ≒ 0.5 μm, the surface roughness is 0.05 to 0.3 μm in Ra, and the resistivity ρ ≒ 1.3.
× 10 −4 Ω · cm (that is, sheet resistance R S ≒ 2.6)
Ω / □), and the total resistance of the heating roller 10 for toner fixing (that is, the resistance value between the pair of electrodes 14) was 19.7 Ω. Next, a voltage was applied to the electrodes 14 at both ends to evaluate the temperature rise characteristics. As a result, when a voltage of 90 V (ie, 411 W) or more is applied as shown in FIG. 5, a predetermined temperature, that is, a temperature of 180 ± 20 ° C. necessary for toner fixing is reached within 10 seconds, and a voltage of 70 V (ie, 2
It was confirmed that a predetermined temperature was reached in about 12 seconds even at a voltage of about 50 W) and about 30 seconds at a voltage of about 50 V (that is, 127 W).
【００１５】すなわち、本実施例のトナー定着用加熱ロ
ーラ１０は、レジネート膜から形成された薄膜金属によ
り抵抗体１６が構成されているため、図３に示すような
パターンに抵抗体１６を作製しても、抵抗体１６が固着
されている部分と固着されていない部分の凹凸は抵抗体
１６の厚み分すなわち約０．５μｍに過ぎず、また、レ
ジネートペーストがきわめて微細な金属粒子により構成
されていることから上記のような良好な表面粗さが得ら
れるため、トナーが転写された紙３２等を加熱・加圧す
る際に紙等の側に与えられる熱量、圧力が比較的均一に
なって、トナーの定着ムラが回避されるのである。な
お、図３に示す抵抗体１６のパターンは、抵抗体１６の
端部側の密度を中央よりも密にしてトナー定着用加熱ロ
ーラ１０の端部側の放熱量を補い、軸心方向に比較的均
一な温度分布が得られるように形成されたものである
が、上述のように抵抗体１６のパターンによる凹凸がき
わめて小さいために、加熱・加圧を比較的均一に行いな
がら、軸心方向の温度分布を比較的均一にすることが可
能とされるのである。That is, in the toner fixing heating roller 10 of the present embodiment, since the resistor 16 is composed of a thin film metal formed of a resinate film, the resistor 16 is formed in a pattern as shown in FIG. However, the irregularities of the portion where the resistor 16 is fixed and the portion where the resistor 16 is not fixed are only the thickness of the resistor 16, that is, about 0.5 μm, and the resinate paste is composed of extremely fine metal particles. Since the above-described good surface roughness is obtained, the amount of heat and pressure applied to the paper or the like when heating and pressing the paper 32 or the like onto which the toner has been transferred become relatively uniform, That is, toner fixing unevenness is avoided. In the pattern of the resistor 16 shown in FIG. 3, the density at the end of the resistor 16 is made higher than that at the center to compensate for the amount of heat radiation at the end of the heating roller 10 for toner fixing. Although it is formed so as to obtain a uniform temperature distribution, the unevenness due to the pattern of the resistor 16 is extremely small as described above. Can be made relatively uniform.
【００１６】また、上記のように、抵抗体１６が極めて
薄いため、用いられる金属が比較的少量となり、比較的
低コストでトナー定着用加熱ローラ１０を得ることが可
能となる。Further, as described above, since the resistor 16 is extremely thin, a relatively small amount of metal is used, so that the toner fixing heating roller 10 can be obtained at a relatively low cost.
【００１７】なお、本実施例においては、Ａｕは導電成
分であり、添加物であるＰｄ，Ｐｔは高抵抗導電成分と
して、Ｂｉ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｎは硬質ガラス円筒と
の接着力を高めると共に抵抗体の機械的強度を高める成
分として、ホウケイ酸系ガラス或いはホウケイ酸鉛系ガ
ラスは抵抗体の抵抗値を高くすると共に硬質ガラス円筒
１２との接着力を高める成分としてそれぞれ添加されて
いる。In this embodiment, Au is a conductive component, additives Pd and Pt are high-resistance conductive components, and Bi, Rh, Cr, V and Sn have an adhesive force with a hard glass cylinder. Borosilicate glass or lead borosilicate glass is added as a component that increases the resistance of the resistor and also increases the adhesive strength of the resistor to the hard glass cylinder 12 as a component that increases the mechanical strength of the resistor. .
【００１８】次に、本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.
【００１９】前述の実施例のＡｕ系レジネートペースト
に代えて、表２のNo.1〜No.4の組成のＲｕ（ルテニウ
ム）系レジネートペーストを用いた他は同様にして、厚
さ５〜７μｍの抵抗体ペーストが印刷された抵抗体転写
紙を作製した。なお、Ｒｕ系レジネートペーストは、主
成分としてＲｕおよび、添加物成分としてＰｂ（鉛）、
Ｂ（ホウ素）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｂｉ等を用いた他は前
記実施例と同様にして得られるものである。また、本実
施例においても前記の実施例と同様なＭＯＣが用いられ
るが、ＲｕのＭＯＣとしては金属樹脂硫化バルサムに代
えてＲｕオクタネート〔（Ｃ8 Ｈ15ＣＯＯ）3 Ｒｕ〕が
用いられ、金属メルカプチドとしては、前記の化学式に
おいてｎ＝３のものが用いられる。In the same manner as above, except that the Au-based resinate paste of the composition of No. 1 to No. 4 in Table 2 was used instead of the Au-based resinate paste of the above-described embodiment, the thickness was 5 to 7 μm. A resistor transfer paper having the resistor paste printed thereon was prepared. The Ru-based resinate paste is composed of Ru as a main component, Pb (lead) as an additive component,
Except for using B (boron), Si (silicon), Bi, etc., it is obtained in the same manner as in the above embodiment. Also, in this embodiment, the same MOC as in the above embodiment is used. However, as the MOC of Ru, Ru octanoate [(C 8 H 15 COO) 3 Ru] is used in place of metal resin balsam sulfide. As the mercaptide, those having n = 3 in the above chemical formula are used.
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】次に、前記実施例と同様な硬質ガラス製円
筒を用意し、上記抵抗体転写紙を所定寸法に切断し、溶
解液に浸した後に貼り付け、硬質ガラス製円筒の外周面
全周に前記抵抗体を転写した。この抵抗体が転写された
硬質ガラス製円筒を乾燥・焼成して、抵抗体の第一層を
固着した。更に、同様にして第一層***部に抵抗体の
第二層を固着した。Next, a hard glass cylinder similar to that of the above embodiment is prepared, and the resistor transfer paper is cut into a predetermined size, immersed in a dissolving solution, and then pasted. Then, the resistor was transferred. The hard glass cylinder to which the resistor was transferred was dried and fired to fix the first layer of the resistor. Further, the second layer of the resistor was fixed to the center of the first layer in the same manner.
【００２２】次に、前述の実施例と同様にして、電極を
固着し、フッ素樹脂皮膜を形成して図６に示すようなト
ナー定着用加熱ローラ３６を得た。トナー定着用加熱ロ
ーラ３６は、図７に断面を示すように、硬質ガラス円筒
３８の外周表面に、両端部に一対の電極４０が、一対の
電極４０の中間部にフッ素樹脂皮膜４２に覆われた二層
構造の抵抗体４４がそれぞれ固着されて構成されてい
る。第一層抵抗体４４ａは、硬質ガラス円筒３８の一対
の電極４０間を覆うように設けられ、両端部が電極４０
に接続されている。一方、第二層抵抗体４４ｂは、電極
１４の端部との間に図に示すように所定の間隔が生じる
ように設けられており、抵抗体４４の中央部が端部に比
較して厚く、例えば中央部が１．５μｍ程度、端部が
０．５μｍ程度にされている。また、本実施例において
も、抵抗体４４の表面粗さはＲａで０．０５〜０．１５
μｍ程度と良好であった。Next, in the same manner as in the above embodiment, the electrodes were fixed, and a fluororesin film was formed to obtain a toner fixing heating roller 36 as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the heat roller 36 for fixing the toner has a pair of electrodes 40 at both ends on the outer peripheral surface of the hard glass cylinder 38 and a fluororesin film 42 at an intermediate portion between the pair of electrodes 40. The two-layered resistors 44 are fixed to each other. The first layer resistor 44a is provided so as to cover between the pair of electrodes 40 of the hard glass cylinder 38,
It is connected to the. On the other hand, the second layer resistor 44b is provided so as to have a predetermined interval as shown in the figure between the second resistor 44b and the end of the electrode 14, and the center of the resistor 44 is thicker than the end. For example, the center is about 1.5 μm and the end is about 0.5 μm. Also in this embodiment, the surface roughness of the resistor 44 is 0.05 to 0.15 in Ra.
It was as good as about μm.
【００２３】上記トナー定着用加熱ローラ３６も、前述
の実施例と同様な特性を有し、同様な複写機に用いられ
得るものであり、本実施例においては、中央部の抵抗体
部を端部に比較して厚くすることにより軸心方向の温度
分布が略均一にされている。The toner fixing heating roller 36 also has the same characteristics as those of the above-described embodiment, and can be used in a similar copying machine. By making the portion thicker than the portion, the temperature distribution in the axial center direction is made substantially uniform.
【００２４】なお、本実施例においては、Ｒｕは導電成
分であり、添加物のＰｂ，Ｂ，Ｓｉ，Ｂｉは硬質ガラス
円筒３８との接着強度を高めると共に抵抗体４４の機械
的強度を高める成分として添加されている。In this embodiment, Ru is a conductive component, and additives Pb, B, Si, and Bi are components that increase the adhesive strength with the hard glass cylinder 38 and increase the mechanical strength of the resistor 44. It has been added as.
【００２５】以上、本発明の一実施例を詳細に説明した
が、本発明は更に別の態様でも実施される。While the embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention can be embodied in still another embodiment.
【００２６】例えば、抵抗体１６，４４を形成するレジ
ネートペーストは、実施例のＡｕ系レジネートペースト
およびＲｕ系レジネートペーストに限られず、Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ａｇ等の他の導電成分を主成分とするものでもよ
く、また、添加物成分としてはＣｄ（カドミウム）等が
用いられ得る。各成分は、トナー定着用加熱ローラとし
ての特性を損なわない範囲で、レジネートの形態の他
に、金属酸化物パウダ或いは単に金属パウダの形態で混
合され得る。なお、パウダ類の添加量は少ない方が焼成
時の収縮が大きく、本発明の効果が一層期待できる。For example, the resinate paste for forming the resistors 16 and 44 is not limited to the Au-based resinate paste and the Ru-based resinate paste of the embodiment, but Pt, P
Other conductive components such as d and Ag may be used as main components, and Cd (cadmium) or the like may be used as an additive component. Each component can be mixed in the form of a metal oxide powder or simply a metal powder in addition to a resinate form as long as the properties as a toner fixing heating roller are not impaired. It should be noted that the smaller the amount of powders added, the greater the shrinkage during firing, and the effects of the present invention can be further expected.
【００２７】また、電気絶縁性基体としては、硬質ガラ
ス１２，３８の他にアルミナ、ムライト、ジルコニア等
のセラミックスや、絶縁皮膜を有するアルミニウム、ス
テンレス等の金属も用いられ得る。但し、本発明におい
ては、発熱は電気絶縁性基体の表面で行われるため、放
熱によって表面温度上昇の速度が損なわれないように熱
伝導率の低い材料を用いることが好ましく、実施例で用
いた硬質ガラス１２，３８やジルコニア等の低熱伝導率
材料が望ましい。In addition to the hard glass 12, 38, ceramics such as alumina, mullite, and zirconia, and metals having an insulating film such as aluminum and stainless steel can be used as the electrically insulating substrate. However, in the present invention, since heat is generated on the surface of the electrically insulating substrate, it is preferable to use a material having a low thermal conductivity so as not to impair the speed of the surface temperature rise due to heat radiation, which is used in Examples. Low thermal conductivity materials such as hard glasses 12, 38 and zirconia are desirable.
【００２８】また、実施例においては、レジネートを二
層積層して（但し、第二実施例においては部分的に一
層）形成したが、一層でも良く、或いは反対に三層以上
の積層としても良い。積層数は、必要な膜強度および抵
抗値、発熱特性等により適宜決定されるものである。In the embodiment, the resinate is formed by laminating two layers (however, partially in the second embodiment), but may be formed by one layer, or conversely, may be formed by laminating three or more layers. . The number of laminations is appropriately determined according to the required film strength, resistance value, heat generation characteristics, and the like.
【００２９】また、レジネート膜の電気絶縁性基体上へ
の形成方法は、実施例で示した湿式転写法の他に、乾式
転写法、曲面印刷機による電気絶縁性基体上への直接印
刷等によっても良い。The resinate film may be formed on the electrically insulating substrate by a dry transfer method or a direct printing method on the electrically insulating substrate by a curved surface printing machine, in addition to the wet transfer method shown in the embodiment. Is also good.
【００３０】また、実施例においては、抵抗体と電極と
の焼成時の反応を避けるために、抵抗体転写紙と電極転
写紙とを別々に作製し、順次転写・焼成する工程をとっ
たが、焼成時の反応が問題とならない材料を抵抗体と電
極に用いた場合には、一枚の転写紙に両者を印刷して転
写・加熱工程を簡単にすることも可能である。Further, in the embodiment, in order to avoid a reaction at the time of firing the resistor and the electrode, a step of separately preparing the resistor transfer paper and the electrode transfer paper, and sequentially transferring and firing the same was employed. If a material that does not cause a problem during firing is used for the resistor and the electrode, both can be printed on a single sheet of transfer paper to simplify the transfer and heating process.
【００３１】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。Although not specifically exemplified, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
【図１】本発明の一実施例の製造工程を示す工程流れ図
である。FIG. 1 is a process flowchart showing a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の工程において用いられるレジネートペー
ストの製造工程を示す工程流れ図である。FIG. 2 is a process flow chart showing a manufacturing process of a resinate paste used in the process of FIG.
【図３】図１の工程により製造されたトナー定着用加熱
ローラの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a toner fixing heating roller manufactured by the process of FIG. 1;
【図４】図３のトナー定着用加熱ローラが適用された静
電複写機のトナー定着部の要部断面を模式的に示す図で
ある。4 is a diagram schematically illustrating a cross section of a main part of a toner fixing unit of an electrostatic copying machine to which the toner fixing heating roller of FIG. 3 is applied;
【図５】図３のトナー定着用加熱ローラに電圧を印加し
た場合の表面温度特性を示す図である。5 is a diagram showing surface temperature characteristics when a voltage is applied to the toner fixing heating roller of FIG. 3;
【図６】本発明のトナー定着用加熱ローラの別の一例を
示す図である。FIG. 6 is a view showing another example of the toner fixing heating roller of the present invention.
【図７】図６のトナー定着用加熱ローラの断面を模式的
に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a cross section of the heating roller for fixing toner in FIG. 6;
１０：トナー定着用加熱ローラ １２：硬質ガラス円筒（電気絶縁性基体） １４：電極 １６：抵抗体 １８：フッ素樹脂皮膜 10: Heating roller for fixing toner 12: Hard glass cylinder (electrically insulating substrate) 14: Electrode 16: Resistor 18: Fluororesin film
フロントページの続き (72)発明者 小川 善晴 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 佐野 正人 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 河野 辰男 福岡県朝倉郡夜須町大字三並字八ツ並 2160番地九州ノリタケ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−164862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−227909（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 3/00 335 F16C 13/00Continued on the front page (72) Yoshiharu Ogawa 3-36 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Inside Noritake Company Limited (72) Inventor Masato Sano 3-1-1 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture No. Noritake Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuo Kono 2160, Yatsu-cho, Yasu-cho, Asakura-gun, Fukuoka Prefecture 2160 Kyushu Noritake Co., Ltd. (56) References JP-A-55-164862 (JP, A) JP-A-2-227909 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 3/00 335 F16C 13/00
Claims (1)
抵抗発熱体層が形成されたトナー定着用加熱ローラにお
いて、 前記抵抗発熱体層を、導電成分として機能する金属の有
機化合物と、該抵抗発熱体層と前記電気絶縁性基体との
接着強度を高めるための成分として機能するＢｉ，Ｒ
ｈ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂ，Ｓｉ，およびＣｄのう
ちの少なくとも一種の金属の有機化合物とを含む液状ま
たはペースト状物から、該電気絶縁性基体の外周面上に
形成された膜を加熱して生成される薄膜金属により構成
したことを特徴とするトナー定着用加熱ローラ。1. A heating roller for fixing a toner in which a resistance heating element layer is formed on the outer peripheral surface of a cylindrical electrically insulating substrate, wherein the resistance heating element layer is formed of an organic metal compound that functions as a conductive component; Bi, R functioning as a component for increasing the adhesive strength between the resistance heating element layer and the electrically insulating substrate.
a film formed on the outer peripheral surface of the electrically insulating substrate from a liquid or paste containing an organic compound of at least one metal among h, Cr, V, Sn, Pb, B, Si, and Cd A heating roller for fixing the toner, comprising a thin film metal formed by heating the toner.
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|---|---|---|---|
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