JP3313503B2 - トナー定着装置 - Google Patents
トナー定着装置Info
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- JP3313503B2 JP3313503B2 JP06009294A JP6009294A JP3313503B2 JP 3313503 B2 JP3313503 B2 JP 3313503B2 JP 06009294 A JP06009294 A JP 06009294A JP 6009294 A JP6009294 A JP 6009294A JP 3313503 B2 JP3313503 B2 JP 3313503B2
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- fixing device
- heating wire
- metal pipe
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- Resistance Heating (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機、ファク
シミリ、プリンターなどで用いられるトナー定着装置に
関する。
シミリ、プリンターなどで用いられるトナー定着装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電子写真複写機、ファクシミリ、プリン
ターなどにおいては複写速度や印字速度の高速化の要請
が高まっており、それら速度を決定する要因の一つは普
通紙などのうえに転写されたトナー像を確実に定着でき
ることである。このトナー定着工程にはフラッシュ露
光、加圧、加熱、加熱加圧、その他いろいろな手段が採
用されているが、トナー樹脂の大半がスチレン系樹脂や
ポリエステル系樹脂であることから及び定着の確実性な
どから加熱加圧による方式（熱・圧力併用方式）が一般
に採られている。
ターなどにおいては複写速度や印字速度の高速化の要請
が高まっており、それら速度を決定する要因の一つは普
通紙などのうえに転写されたトナー像を確実に定着でき
ることである。このトナー定着工程にはフラッシュ露
光、加圧、加熱、加熱加圧、その他いろいろな手段が採
用されているが、トナー樹脂の大半がスチレン系樹脂や
ポリエステル系樹脂であることから及び定着の確実性な
どから加熱加圧による方式（熱・圧力併用方式）が一般
に採られている。
【０００３】この加熱加圧方式によるトナー定着装置
は、上下ロール間にトナー像を担持した紙を通過させる
ことによって、熱及び圧力を同時に加え、トナーを紙に
溶融定着させる機構（熱ロール定着方式）を採用してい
る。ここで通常、上側ロールは熱ロールであり、下側ロ
ールは支持ロール又は対ロールとしての役割をなしてい
る。熱ロールは紙に担持されたトナー樹脂を溶融させト
ナーを紙に付着（定着）させるとともに、少なくともそ
の表面が剥離性のあるものであり、又はその表面に剥離
剤が塗布されて定着に供される。
は、上下ロール間にトナー像を担持した紙を通過させる
ことによって、熱及び圧力を同時に加え、トナーを紙に
溶融定着させる機構（熱ロール定着方式）を採用してい
る。ここで通常、上側ロールは熱ロールであり、下側ロ
ールは支持ロール又は対ロールとしての役割をなしてい
る。熱ロールは紙に担持されたトナー樹脂を溶融させト
ナーを紙に付着（定着）させるとともに、少なくともそ
の表面が剥離性のあるものであり、又はその表面に剥離
剤が塗布されて定着に供される。
【０００４】熱ロールは定着装置の大きさ、複写・印字
速度などにも左右されるが、長さ約２００〜１２００ｍ
ｍのアルミニウム、鉄などの熱良導性パイプの内部に長
尺のハロゲンヒーターを配置し通電して加熱している。
しかし、このハロゲンヒーターは消費電力が３００〜８
００Ｗと大きく、また、トナーを紙に溶融定着させるの
に必要なロール表面温度を得る（ウォームアップ）のに
４０〜６０秒を必要とする、といった欠点を有してい
る。さらに熱ロールの小径化が難しいため、トナー定着
装置の小型化も難しいものとなっている。
速度などにも左右されるが、長さ約２００〜１２００ｍ
ｍのアルミニウム、鉄などの熱良導性パイプの内部に長
尺のハロゲンヒーターを配置し通電して加熱している。
しかし、このハロゲンヒーターは消費電力が３００〜８
００Ｗと大きく、また、トナーを紙に溶融定着させるの
に必要なロール表面温度を得る（ウォームアップ）のに
４０〜６０秒を必要とする、といった欠点を有してい
る。さらに熱ロールの小径化が難しいため、トナー定着
装置の小型化も難しいものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは熱ロール
についての研究・検討を多く行なってきたが、従来の熱
ロールの熱源として用いられるハロゲンヒーターの代り
にコイル状の金属性発熱線を用いることにより消費電力
が下げられ、さらにウォームアップ時間が短縮できるこ
とを見出した。しかし、この場合、往々にして、熱ロー
ルの回転によって発熱線のブレに起因して、その発熱線
と熱ロール内周面とが接触し、発熱線を流れる電気が金
属パイプにも流れてしまい熱ロスが発生する傾向があ
る。これを回避するためには、発熱線と金属パイプとの
間に絶縁層を設け、金属パイプ内に電気絶縁線でかつ熱
伝導性の高い物質を充填する必要がある。こうしたこと
から、金属パイプと発熱線の間に距離（ｄ）が必要とな
り、発熱線の表面温度と金属パイプ表面温度との間に温
度勾配が存在し、従って、熱効率すなわち電気効率が低
下するという欠点を有する。また、熱ロールの小径化も
難しくなる。本発明の目的は、熱ロールが小電力でかつ
短時間のウォームアップで充分加熱されるトナー定着装
置を提供することにある。さらに、本発明の他の目的
は、より小型化が図れるトナー定着装置を提供すること
にある。
についての研究・検討を多く行なってきたが、従来の熱
ロールの熱源として用いられるハロゲンヒーターの代り
にコイル状の金属性発熱線を用いることにより消費電力
が下げられ、さらにウォームアップ時間が短縮できるこ
とを見出した。しかし、この場合、往々にして、熱ロー
ルの回転によって発熱線のブレに起因して、その発熱線
と熱ロール内周面とが接触し、発熱線を流れる電気が金
属パイプにも流れてしまい熱ロスが発生する傾向があ
る。これを回避するためには、発熱線と金属パイプとの
間に絶縁層を設け、金属パイプ内に電気絶縁線でかつ熱
伝導性の高い物質を充填する必要がある。こうしたこと
から、金属パイプと発熱線の間に距離（ｄ）が必要とな
り、発熱線の表面温度と金属パイプ表面温度との間に温
度勾配が存在し、従って、熱効率すなわち電気効率が低
下するという欠点を有する。また、熱ロールの小径化も
難しくなる。本発明の目的は、熱ロールが小電力でかつ
短時間のウォームアップで充分加熱されるトナー定着装
置を提供することにある。さらに、本発明の他の目的
は、より小型化が図れるトナー定着装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の熱ロール及び対
ロールを有する電子写真複写機、ファクシミリ或いはプ
リンター用のトナー定着装置は、前記熱ロールが、金属
パイプ内に熱源としてコイル状発熱源を配置したもので
あって、その発熱線がポリベンゾイミダゾールを主成分
とする層で被覆されていることを特徴とする。
ロールを有する電子写真複写機、ファクシミリ或いはプ
リンター用のトナー定着装置は、前記熱ロールが、金属
パイプ内に熱源としてコイル状発熱源を配置したもので
あって、その発熱線がポリベンゾイミダゾールを主成分
とする層で被覆されていることを特徴とする。
【０００７】本発明のトナー定着装置においては、前
記の被覆コイル状発熱線の表面が金属パイプ内周面に均
一に接するようにすること、前記金属パイプの外周面
上にポリベンゾイミダゾールを含む層が設けられるよう
にすること、が望ましい。
記の被覆コイル状発熱線の表面が金属パイプ内周面に均
一に接するようにすること、前記金属パイプの外周面
上にポリベンゾイミダゾールを含む層が設けられるよう
にすること、が望ましい。
【０００８】本発明の熱ロールで用いられるポリベンゾ
イミダゾール（以降「ＰＢＩ］という）は安定な複素環
式ポリマーであり、好ましくは下記構造式で表わされる
ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベ
ンゾイミダゾールである。
イミダゾール（以降「ＰＢＩ］という）は安定な複素環
式ポリマーであり、好ましくは下記構造式で表わされる
ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベ
ンゾイミダゾールである。
【化１】 このＰＢＩの数平均分子量は２，０００〜１，０００，
０００好ましくは５，０００〜２００，０００である、
このＰＢＩは長期連続使用温度３５０℃、熱変形温度４
３５℃の耐熱性熱可塑性樹脂であり、かつ、動摩耗係数
が０．１９、ロックウェル表面硬度が１１０（Ｋスケー
ル）を示す非粘着・耐摩耗性物質である。このＰＢＩの
製造方法は特開平１−９９８１８号等に開示されてお
り、更にＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｚｏｌｅ社のＣｅｌ
ａｚｏｌｅ（登録商標）として市販されており、またＰ
ＢＩを溶媒に溶解させた液状体も開発されている。
０００好ましくは５，０００〜２００，０００である、
このＰＢＩは長期連続使用温度３５０℃、熱変形温度４
３５℃の耐熱性熱可塑性樹脂であり、かつ、動摩耗係数
が０．１９、ロックウェル表面硬度が１１０（Ｋスケー
ル）を示す非粘着・耐摩耗性物質である。このＰＢＩの
製造方法は特開平１−９９８１８号等に開示されてお
り、更にＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｚｏｌｅ社のＣｅｌ
ａｚｏｌｅ（登録商標）として市販されており、またＰ
ＢＩを溶媒に溶解させた液状体も開発されている。
【０００９】本発明のトナー定着装置に用いられる熱ロ
ールの実施態様を図１を用いて説明する。しかし、それ
らは本発明の範囲を限定するものではない。本発明のト
ナー定着装置に用いられる熱ロールは、金属パイプ１の
中央に熱源としてコイル状発熱線を配置したものであ
り、この発熱線はＰＢＩを主成分とする層で被覆されて
いる（便宜上、これを「被覆コイル状発熱線」とい
う）。
ールの実施態様を図１を用いて説明する。しかし、それ
らは本発明の範囲を限定するものではない。本発明のト
ナー定着装置に用いられる熱ロールは、金属パイプ１の
中央に熱源としてコイル状発熱線を配置したものであ
り、この発熱線はＰＢＩを主成分とする層で被覆されて
いる（便宜上、これを「被覆コイル状発熱線」とい
う）。
【００１０】金属パイプ１はアルミニウム、鉄、ステン
レス、銅などの金属又は合金、好ましくはアルミニウム
で構成される。先に触れたように、金属パイプ１の外周
面上には表面コート層７が設けられていることがより好
ましい。さらに好ましくは表面コート層７がＰＢＩを含
む層である。これはトナーが熱ロールに付着するのを防
ぎ、耐熱性及び耐摩耗性の面で優れたものとなる。耐摩
耗性が優れているため、表面コート層７の厚みを薄くす
ることができ、熱効率が改善される。ＰＢＩを含む層は
さらに、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、シリコー
ン化合物、ポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの
うち少なくとも２種の化合物の混合物を含んでいても良
い。表面コート層７は、表面コート層材料を適当な溶媒
に溶解し、その溶液をスプレー塗布法や浸漬塗布工法に
より金属パイプ１に塗布することによって得られる。溶
液の濃度を調整することにより、所望の厚さのコート層
７が得られる。
レス、銅などの金属又は合金、好ましくはアルミニウム
で構成される。先に触れたように、金属パイプ１の外周
面上には表面コート層７が設けられていることがより好
ましい。さらに好ましくは表面コート層７がＰＢＩを含
む層である。これはトナーが熱ロールに付着するのを防
ぎ、耐熱性及び耐摩耗性の面で優れたものとなる。耐摩
耗性が優れているため、表面コート層７の厚みを薄くす
ることができ、熱効率が改善される。ＰＢＩを含む層は
さらに、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、シリコー
ン化合物、ポリイミド、ポリアミドイミド又はこれらの
うち少なくとも２種の化合物の混合物を含んでいても良
い。表面コート層７は、表面コート層材料を適当な溶媒
に溶解し、その溶液をスプレー塗布法や浸漬塗布工法に
より金属パイプ１に塗布することによって得られる。溶
液の濃度を調整することにより、所望の厚さのコート層
７が得られる。
【００１１】被覆コイル状発熱線２の線材にはニクロム
線などの合金あるいは単独の金属からなる線状物が用い
られるが、好ましくはニクロム線であり、直径０．０５
〜２ｍｍくらいのものが適当である。コイル状発熱線を
被覆するＰＢＩを主成分とする層の厚さは０．５〜１，
０００μｍ、好ましくは２〜３０μｍである。１，００
０μｍより厚いと熱伝導率が低下するため不都合であ
り、逆に、０．５μｍより薄いと絶縁破壊を生じるおそ
れがある。ＰＢＩを主成分とする層にはＰＢＩの他に、
ＰＴＦＥなどのフッ化化合物、シリコーン化合物、カー
ボンなどが添加されてもよい。
線などの合金あるいは単独の金属からなる線状物が用い
られるが、好ましくはニクロム線であり、直径０．０５
〜２ｍｍくらいのものが適当である。コイル状発熱線を
被覆するＰＢＩを主成分とする層の厚さは０．５〜１，
０００μｍ、好ましくは２〜３０μｍである。１，００
０μｍより厚いと熱伝導率が低下するため不都合であ
り、逆に、０．５μｍより薄いと絶縁破壊を生じるおそ
れがある。ＰＢＩを主成分とする層にはＰＢＩの他に、
ＰＴＦＥなどのフッ化化合物、シリコーン化合物、カー
ボンなどが添加されてもよい。
【００１２】被覆コイル状発熱線２は、熱ロール表面の
温度分布が均一になるように配置される。金属パイプ１
と被覆コイル状発熱線２は、接していても、多少距離が
あってもよいが、熱効率の点からは、接しているのがと
くに好ましい。金属パイプ１内の被覆コイル状発熱線２
の位置を固定するために、金属パイプ１内の間隙には充
填物３が配置されていてもよい。充填物３としては、電
気絶縁性で熱伝導性の高い物質が用いられ、好ましくは
ＭｇＯなどの粉体が用いられる。
温度分布が均一になるように配置される。金属パイプ１
と被覆コイル状発熱線２は、接していても、多少距離が
あってもよいが、熱効率の点からは、接しているのがと
くに好ましい。金属パイプ１内の被覆コイル状発熱線２
の位置を固定するために、金属パイプ１内の間隙には充
填物３が配置されていてもよい。充填物３としては、電
気絶縁性で熱伝導性の高い物質が用いられ、好ましくは
ＭｇＯなどの粉体が用いられる。
【００１３】被覆コイル発熱線２は電極と連結してい
る。図１に示されるように電極及び熱ロールの支持体が
一体化された電極兼駆動ロール支持体４を用いてもよ
い。電気絶縁材料５，６を用いて電極兼駆動ロール支持
体４を固定することにより、金属パイプ１と被覆コイル
状発熱線２を固定することができる。電気絶縁材料とし
ては、シリコールゴム、セラミックなどを用いるこどが
できる。
る。図１に示されるように電極及び熱ロールの支持体が
一体化された電極兼駆動ロール支持体４を用いてもよ
い。電気絶縁材料５，６を用いて電極兼駆動ロール支持
体４を固定することにより、金属パイプ１と被覆コイル
状発熱線２を固定することができる。電気絶縁材料とし
ては、シリコールゴム、セラミックなどを用いるこどが
できる。
【００１４】実際に、コイル状発熱線をＰＢＩを主成分
とする層で被覆するには、ＰＢＩ単独又はＰＢＩとその
他の添加物とを例えばＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＮＭＰ好まし
くはＤＭＡｃ或いはこれらの混合溶媒、ケロシンなどの
テルペン類とＭＥＫなどのケトン類との混合溶媒に溶解
して溶液を調製し、このＰＢＩ含有溶液にコイル状発熱
線を浸漬して被覆した後、１００〜５００℃くらいで乾
燥させればよい。また、コイル状でない発熱線をＰＢＩ
を主成分とする層で被覆した後、これをコイル状に変形
して被覆コイル状発熱線２を製造してもよい。
とする層で被覆するには、ＰＢＩ単独又はＰＢＩとその
他の添加物とを例えばＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＮＭＰ好まし
くはＤＭＡｃ或いはこれらの混合溶媒、ケロシンなどの
テルペン類とＭＥＫなどのケトン類との混合溶媒に溶解
して溶液を調製し、このＰＢＩ含有溶液にコイル状発熱
線を浸漬して被覆した後、１００〜５００℃くらいで乾
燥させればよい。また、コイル状でない発熱線をＰＢＩ
を主成分とする層で被覆した後、これをコイル状に変形
して被覆コイル状発熱線２を製造してもよい。
【００１５】本発明においては対ロールの表面もトナー
の付着防止のためにＰＢＩ、ＰＴＦＥや比較的硬質のシ
リコーンゴムで形成されているのが望ましい。 また、
本発明のトナー定着装置は前記の本質を有する範囲で種
々の変形が考えられてよい。
の付着防止のためにＰＢＩ、ＰＴＦＥや比較的硬質のシ
リコーンゴムで形成されているのが望ましい。 また、
本発明のトナー定着装置は前記の本質を有する範囲で種
々の変形が考えられてよい。
【００１６】
【実施例】次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に
説明する。ここでの部は重量基準である。
説明する。ここでの部は重量基準である。
【００１７】実施例１ 直径約０．６ｍｍのコイル状ニクロム線（発熱線）に約
２５μｍ厚のＰＢＩ層を塗布し、これがアルミニウム製
パイプ（内径６ｍｍ、外径８ｍｍ、長さ２９．５ｃｍ）
の内壁に確実かつ均等に接するように収納するようにし
て熱ロールを作成した。このＰＢＩ被覆コイル状熱ロー
ルをプリンター装置の定着部に組み入れ、加熱したとこ
ろ、１５０℃に達するのに４秒を要した。
２５μｍ厚のＰＢＩ層を塗布し、これがアルミニウム製
パイプ（内径６ｍｍ、外径８ｍｍ、長さ２９．５ｃｍ）
の内壁に確実かつ均等に接するように収納するようにし
て熱ロールを作成した。このＰＢＩ被覆コイル状熱ロー
ルをプリンター装置の定着部に組み入れ、加熱したとこ
ろ、１５０℃に達するのに４秒を要した。
【００１８】実施例２ ＰＢＩ層を塗布したコイル状ニクロム線をアルミニウム
製パイプの内壁から距離ｄ（＝１．５ｍｍ）離した以外
は実施例１と同様にして実験を行なった。その結果、熱
ロールの表面温度を１５０℃にするのに１００Ｗを必要
とし、また、その１５０℃に達するのに２０秒を要し
た。
製パイプの内壁から距離ｄ（＝１．５ｍｍ）離した以外
は実施例１と同様にして実験を行なった。その結果、熱
ロールの表面温度を１５０℃にするのに１００Ｗを必要
とし、また、その１５０℃に達するのに２０秒を要し
た。
【００１９】比較例１ 熱源としてハロゲンヒーターを有する通常の熱ロール
（直径２０ｍｍ、長さ２９．５ｃｍ）を用いて実験１と
同様にして実験を行なったところ、表面温度１５０℃を
得るのに５００Ｗを要し、１５０℃に達するのに４０秒
を要した。
（直径２０ｍｍ、長さ２９．５ｃｍ）を用いて実験１と
同様にして実験を行なったところ、表面温度１５０℃を
得るのに５００Ｗを要し、１５０℃に達するのに４０秒
を要した。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、小電力でかつ短時間の
ウォームアップが可能なトナー定着装置が得られ、また
熱ロールの小径化に伴ってトナー定着装置の小型化が可
能となった。
ウォームアップが可能なトナー定着装置が得られ、また
熱ロールの小径化に伴ってトナー定着装置の小型化が可
能となった。
【図１】本発明のトナー定着装置の熱ロールの概略図。
１ 金属パイプ ２ 被覆コイル状発熱線（ＰＢＩを被覆したコイル状発
熱線） ３ 充填物 ４ 電極兼駆動ロール支持体 ５ 電気絶縁材料 ６ 電気絶縁材料 ７ 表面コート層
熱線） ３ 充填物 ４ 電極兼駆動ロール支持体 ５ 電気絶縁材料 ６ 電気絶縁材料 ７ 表面コート層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−298942（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−318582（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−6667（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−16966（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/20 103 H05B 3/00 335 H05B 3/48
Claims (3)
- 【請求項１】 熱ロール及び対ロールを有する電子写真
複写機、ファクシミリ或いはプリンター用のトナー定着
装置において、前記熱ロールが金属パイプ内に熱源とし
てコイル状発熱線を配置したものであって、そのコイル
状発熱線がポリベンゾイミダゾールを主成分とする層で
被覆されていることを特徴とするトナー定着装置。 - 【請求項２】 前記の被覆コイル状発熱線の表面が金属
パイプの内周面に均一に接している請求項１記載のトナ
ー定着装置。 - 【請求項３】 前記金属パイプの外周面上にポリベンゾ
イミダゾールを含む層が設けられている請求項１又は２
記載のトナー定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06009294A JP3313503B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | トナー定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06009294A JP3313503B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | トナー定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244443A JPH07244443A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3313503B2 true JP3313503B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=13132108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06009294A Expired - Fee Related JP3313503B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | トナー定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3313503B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11503314B2 (en) | 2016-07-08 | 2022-11-15 | Interdigital Madison Patent Holdings, Sas | Systems and methods for region-of-interest tone remapping |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7454224B2 (ja) * | 2020-04-28 | 2024-03-22 | 助川電気工業株式会社 | ステンレス発熱体及びそれを用いたシースヒータの製造方法 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP06009294A patent/JP3313503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11503314B2 (en) | 2016-07-08 | 2022-11-15 | Interdigital Madison Patent Holdings, Sas | Systems and methods for region-of-interest tone remapping |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07244443A (ja) | 1995-09-19 |
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