(57)【要約】【課題】表面を直接加熱して立上り時間を短縮して効率良く画像を形成する。【解決手段】定着ローラ２３を、円筒状のコア３１と、コア３１の表面に形成された第１絶縁層３２と、第１絶縁層３２の表面に形成された断熱層３３と、断熱層３３の表面に設けられ、面発熱体からなる発熱体層３４と、発熱体層３４の表面に形成された第２絶縁層３５と、第２絶縁層３５の表面に形成された心金３６と、心金３６の表面に形成された離型層３７で構成し、離型層３７を有する心金３６を発熱体層３４で直接加熱して、立上り時間を大幅に短縮する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のコアと、コアの表面に形成された第１絶縁層と、第１絶縁層の表面に形成された断熱層と、断熱層の表面に設けられ、面発熱体からなる発熱体層と、発熱体層の表面に形成された第２絶縁層と、第２絶縁層の表面に形成された心金と、心金の表面に形成された離型層を有することを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記第２絶縁層は複数の絶縁層を有する請求項１記載の定着ローラ。
【請求項３】
前記第１絶縁層と第２絶縁層は１枚の絶縁シートで形成された請求項１又は２記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記第２絶縁層の複数の絶縁層の間に薄膜の温度センサを配置した請求項２記載の定着ローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の定着ローラを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を使用した複写機やプリンタ装置あるいはファクシミリ装置等で記録媒体に転写された現像剤を加熱して定着する定着ローラとそれを使用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−１１５９９２号公報
電子写真方式を使用した複写機等の画像形成装置で記録紙に転写したトナー像を定着する定着装置には熱ローラ方式の定着装置が多く用いられている。この定着装置の定着ローラは、特許文献１に示すように、内部にハロゲンランプ等の熱源を有し、熱源からの輻射熱により内側から加熱するようになっている。この定着ローラに加圧ローラを圧接して回転させ、定着ローラと加圧ローラの圧接部であるニップを通過する記録紙上の未定着トナー像を定着ローラの熱により軟化させて加圧し、記録紙に定着している。この定着ローラの表面温度を所定の温度に制御するため、定着ローラの外周の離型層の表面に接触式の温度センサを配置して、定着ローラの表面温度を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内部にハロゲンランプ等の熱源を有する定着ローラは、熱源からの輻射熱により内側から加熱するため、複写機等を立ち上げたとき、表面が所定の温度に達するまで時間がかかるという短所があった。
【０００４】
また、定着ローラの外周の離型層の表面に配置した接触式の温度センサで定着ローラの表面温度を測定しているため、この接触部を起点にトナー固着が発生したり離型層の磨耗が進行して定着機能が損なわれるという短所もある。
この短所を防止するため、非接触式の温度センサを使用すると、センサ表面の汚れにより信頼性を確保することは困難である。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、表面を直接加熱して立上り時間を短縮するとともに定着温度を精度良く測定し、効率良く画像を形成することができる定着ローラとそれを使用した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の定着ローラは、円筒状のコアと、コアの表面に形成された第１絶縁層と、第１絶縁層の表面に形成された断熱層と、断熱層の表面に設けられ、面発熱体からなる発熱体層と、発熱体層の表面に形成された第２絶縁層と、第２絶縁層の表面に形成された心金と、心金の表面に形成された離型層を有することを特徴とする。
【０００７】
前記第２絶縁層は複数の絶縁層を有し、発熱体層と心金の間の耐電圧を確保する。
【０００８】
また、第１絶縁層と第２絶縁層は１枚の絶縁シートで形成し、断熱層や発熱体層の位置ずれを防ぐ。
【０００９】
さらに、第２絶縁層の複数の絶縁層の間に薄膜の温度センサを配置し、離型層を有する心金の加熱温度を精度良く測定する。
【００１０】
この発明の画像形成装置は、前記定着ローラを有し、立ち上げ時や待機時から立ち上がったときの待ち時間を短縮し、効率良く画像を形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の画像形成装置の構成図である。画像形成装置１は複写機能とプリンタ機能を有し、図に示すように、画像形成ユニット２の下部には記録紙を収納した２段の給紙カセット３ａ，３ｂが設けられ、画像形成ユニット２の上部には読取ユニット４を有する。給紙カセット３ａ，３ｂは給紙ローラ５ａ，５ｂを有し、給紙ローラ５ａ，５ｂにより給紙カセット３ａ，３ｂ内に積載された記録紙を１枚ずつ給紙する。給紙ローラ５ａ，５ｂの下流側近傍は合流して縦搬送経路６が形成されている。縦搬送経路６には、搬送ローラ７，８と画像形成ユニット２の画像形成部９と定着部１０が配置されている。画像形成部９は、感光体１１と、感光体１１の周囲に配置された帯電チャージャ１２と現像装置１３と転写部１４及びクリーニングユニット１５と、レーザ光源やポリゴンミラー等が設けられ、感光体１１にレーザービームを照射して画像を書き込む書込ユニット１６を有する。
【００１２】
縦搬送経路６の下流端には排紙ローラ１７が設けられ、画像を形成した記録紙を排紙部１８に搬送する。また、縦搬送経路６の外側には、支軸１９を支点として回転方向に開閉可能な手差しトレイ２０が設けられている。画像形成ユニット２の側面で支軸１９の上部近傍には手差し給紙を行うための給紙口が設けられ、両面ユニット２１と共通に用いられる搬送経路である共通搬送経路２２が搬送ローラ８の上流側で縦搬送経路６と合流している。そして手差しトレイ２０を水平に開放したときに手差し給紙が可能となり、手差しトレイ２０にセットした記録紙は共通搬送経路２２から縦搬送経路６に搬送される。
【００１３】
給紙ユニット３ａ，３ｂあるいは手差しトレイ２０から給紙された記録紙は画像形成部９に搬送される。画像形成部９は、書込ユニット１６により感光体１１に書き込まれて形成された静電潜像を現像装置１３で現像し、現像した画像を転写部１４で記録紙に転写する。定着部１０は定着ローラ２３と加圧ローラ２４を有し、画像が転写された記録紙に熱及び圧力を加えて定着する。画像が定着された記録紙は排紙ローラ１７により排紙部１８に排出される。両面ユニット２１は装置本体２の外側部に設置され、記録紙の両面に画像を形成するときは、片面に画像を形成した記録紙を装置本体２の上部に設けた搬送ローラ２５によりスイッチバック経路２６に送り、スイッチバック経路２６から両面ユニット２１を介して再び縦搬送経路６に記録紙を搬送する。
【００１４】
定着ローラ２３は、図２（ａ）の断面図に示すように、円筒状のコア３１と、コア３１の表面に形成された第１絶縁層３２と、第１絶縁層３２の表面に形成された断熱層３３と、断熱層３３の表面に設けられた発熱体層３４と、発熱体層３４の表面に形成された第２絶縁層３５と、第２絶縁層３５の表面に形成された離型層基体である心金３６と、心金３６の表面に形成された離型層３７を有する。発熱体層３４は面発熱体からなる。第２絶縁層３５は、図２（ｂ）の部分拡大断面図に示すように、例えば厚さが２０〜７５μｍのポリイミドシートを複数層例えば３層重ねて絶縁層３５ａ，３５ｂ，３５ｃを形成している。
【００１５】
この定着ローラ２３を加熱するときは、発熱体層３４に所定の電流を流して心金３６を加熱する。このように表面に離型層３７を有する心金３６の内部に第２絶縁層３５を介して発熱体層３４を設け、発熱体層３４で心金３６を直接加熱することにより、心金３６の温度を急速に上昇させることができる。また、離型層３７を有する心金３６の内部にコア３１を設けて補強することにより、心金３６を薄くしても剛性を保つことができるから、心金３６の熱容量を小さくすることができ、定着ローラ２３を加熱時の立上り時間を短縮することができる。
【００１６】
このように面発熱体を使用した発熱体層３４とコア３１の間には第１絶縁層３２と断熱層３３が設けられているから、発熱体層３４とコア３１の間の耐電圧を確保することができる。また、発熱体層３４と心金３６の間の設けた第２絶縁層３５は、例えば厚さが２０〜７５μｍのポリイミドシートを複数層例えば３層重ねて絶縁層３５ａ，３５ｂ，３５ｃを形成することにより、発熱体層３４と心金３６の間の耐電圧を確保することができる。
【００１７】
このコア３１の表面に積層した第１絶縁層３２と、発熱体層３４の表面に積層した第２絶縁層３５は１枚の絶縁シートを使用して積層することができる。例えば、図３に示すように、１枚の長尺の絶縁シート３８の所定の位置に断熱層３３と発熱体層３４を重ねて配置し、この絶縁シート３８をコア３１に巻き付けることにより、コア３１の表面に第１絶縁層３２と断熱層３３と発熱体層３４及び複数層の第２絶縁層３５を積層することができる。
【００１８】
この定着ローラ２３の表面温度を測定して所定の定着温度に制御する必要がある。この定着ローラ２３の表面温度を測定するため、図４の部分拡大断面図に示すように薄膜の温度センサ３９を使用し、この温度センサ３９を第２絶縁層３５の心金３６に近い絶縁層３５ｃと絶縁層３５ｂの間に配置することにより、心金３６の加熱温度を精度良く測定することができ、定着ローラ２３の表面温度を高精度に制御することができる。
【００１９】
この温度センサ３９や発熱体層３４に対する給電は、定着ローラ２３の端部にスリップリング機構を設けることにより行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、定着ローラを、円筒状のコアと、コアの表面に形成された第１絶縁層と、第１絶縁層の表面に形成された断熱層と、断熱層の表面に設けられ、面発熱体からなる発熱体層と、発熱体層の表面に形成された第２絶縁層と、第２絶縁層の表面に形成された心金と、心金の表面に形成された離型層で構成し、離型層を有する心金を発熱体層で直接加熱することにより、立上り時間を大幅に短縮することができる。
【００２１】
また、第２絶縁層に複数の絶縁層を設けることにより、発熱体層と心金の間の耐電圧を確保することができ、安定して加熱することができる。
【００２２】
また、第１絶縁層と第２絶縁層は１枚の絶縁シートで形成することにより、断熱層や発熱体層の位置ずれを防ぐことができる。
【００２３】
さらに、第２絶縁層の複数の絶縁層の間に薄膜の温度センサを配置することにより、離型層を有する心金の加熱温度を精度良く測定することができ、定着ローラの表面温度を高精度に制御することができる。
【００２４】
また、この定着ローラを画像形成装置に使用することにより、立ち上げ時や待機時から立ち上がったときの待ち時間を短縮し、効率良く画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の画像形成装置の構成図である。
【図２】定着ローラの構成を示す断面図である。
【図３】１枚の絶縁シートで第１絶縁層と第２絶縁層を積層する状態を示す模式図である。
【図４】定着ローラの他の構成を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１；画像形成装置、２；画像形成ユニット、３；給紙カセット、
４；読取ユニット、９；画像形成部、１０；定着部、１１；感光体、
１２；帯電チャージャ、１３；現像装置、１４；転写部、
１５；クリーニングユニット、１６；書込ユニット、３１；コア、
３２；第１絶縁層、３３；断熱層、３４；発熱体層、３５；第２絶縁層、
３６；心金、３７；離型層、３８；絶縁シート、３９；温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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