JP2002031976A - トナー定着器用セラミックスヒータ及びその製造方法 - Google Patents
トナー定着器用セラミックスヒータ及びその製造方法Info
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- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
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- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
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- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/0095—Heating devices in the form of rollers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用い
る定着方式において、耐熱性フィルムの変形量を小さく
し、回転時にかかる負荷を低減して破損を防止すること
ができ、２４ｐｐｍを越える高速の定着速度が可能なセ
ラミックスヒータを提供する。 【解決手段】 加熱ローラに取り付けるセラミックスヒ
ータのセラミックス基材１１が窒化アルミニウム又は窒
化珪素からなり、発熱体１２及び通電電極がタングステ
ンやモリブデンなどの高融点金属によって形成され、セ
ラミックスヒータの耐熱性フィルムと接触する面（定着
面）の少なくとも一部が、転写材の送り方向に直角な方
向から見て曲面状をなしている。
る定着方式において、耐熱性フィルムの変形量を小さく
し、回転時にかかる負荷を低減して破損を防止すること
ができ、２４ｐｐｍを越える高速の定着速度が可能なセ
ラミックスヒータを提供する。 【解決手段】 加熱ローラに取り付けるセラミックスヒ
ータのセラミックス基材１１が窒化アルミニウム又は窒
化珪素からなり、発熱体１２及び通電電極がタングステ
ンやモリブデンなどの高融点金属によって形成され、セ
ラミックスヒータの耐熱性フィルムと接触する面（定着
面）の少なくとも一部が、転写材の送り方向に直角な方
向から見て曲面状をなしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱ローラ上のセ
ラミックスヒータに、エンドレスの耐熱性フィルムを加
圧ローラで圧接させて走行させ、加圧ローラと耐熱性フ
ィルムの間に送り込まれた転写材上のトナー画像を定着
する加熱方式のトナー定着器に関するものであり、特に
加熱ローラ上に配置されるトナー定着器用セラミックス
ヒータに関する。
ラミックスヒータに、エンドレスの耐熱性フィルムを加
圧ローラで圧接させて走行させ、加圧ローラと耐熱性フ
ィルムの間に送り込まれた転写材上のトナー画像を定着
する加熱方式のトナー定着器に関するものであり、特に
加熱ローラ上に配置されるトナー定着器用セラミックス
ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ファクシミリや複写機、プリンタ
ー等の画像形成装置に用いられるトナー定着器では、感
光ドラム上に形成したトナー画像を転写材である紙など
の上に転写した後、加熱と同時に加圧して紙面上に定着
させている。
ー等の画像形成装置に用いられるトナー定着器では、感
光ドラム上に形成したトナー画像を転写材である紙など
の上に転写した後、加熱と同時に加圧して紙面上に定着
させている。
【０００３】このトナー定着器は加熱ローラと樹脂製の
加圧ローラから成るものであり、このようなトナー定着
器の方式の一つとして、例えば円筒状の金属製ロール中
にハロゲンランプなどの熱源を設置した加熱ローラを使
用し、熱源の熱で金属製ロール表面部を加熱し、トナー
を定着する方式のものがある。
加圧ローラから成るものであり、このようなトナー定着
器の方式の一つとして、例えば円筒状の金属製ロール中
にハロゲンランプなどの熱源を設置した加熱ローラを使
用し、熱源の熱で金属製ロール表面部を加熱し、トナー
を定着する方式のものがある。
【０００４】近年、この定着方法とは別に、加熱ローラ
上にセラミックスヒータ（以下、単にヒータともいう）
を設けたトナー定着器が提案され、実用化されている。
この方法は、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２
−１５７８７８号公報、特開昭６３−３１３１８２号公
報等に示されている。具体的には、樹脂製の支持体に取
り付けたセラミックスヒータを加熱ローラの外周部に長
手方向に沿って配置し、この加熱ローラの外周をエンド
レスの耐熱性フィルムが加圧ローラとほぼ同一の速度で
回転することで紙を搬送し、トナーを紙に定着させるも
のである。尚、この耐熱性フィルムは、耐熱性樹脂又は
金属のいずれか、若しくはそれらを併用された材料で構
成されている。
上にセラミックスヒータ（以下、単にヒータともいう）
を設けたトナー定着器が提案され、実用化されている。
この方法は、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２
−１５７８７８号公報、特開昭６３−３１３１８２号公
報等に示されている。具体的には、樹脂製の支持体に取
り付けたセラミックスヒータを加熱ローラの外周部に長
手方向に沿って配置し、この加熱ローラの外周をエンド
レスの耐熱性フィルムが加圧ローラとほぼ同一の速度で
回転することで紙を搬送し、トナーを紙に定着させるも
のである。尚、この耐熱性フィルムは、耐熱性樹脂又は
金属のいずれか、若しくはそれらを併用された材料で構
成されている。
【０００５】この後者のセラミックスヒータと耐熱性フ
ィルムを用いたトナー定着器による定着方法は、発熱体
の熱容量が金属製のロールによる前者の方式に比較して
非常に小さいために、消費電力を低減でき、また熱源投
入後の発熱体の予熱が不要なため、いわゆるクイックス
タート性に優れているなどの利点がある。
ィルムを用いたトナー定着器による定着方法は、発熱体
の熱容量が金属製のロールによる前者の方式に比較して
非常に小さいために、消費電力を低減でき、また熱源投
入後の発熱体の予熱が不要なため、いわゆるクイックス
タート性に優れているなどの利点がある。
【０００６】この後者の定着方式を図１に概念的に示
す。図１において、１は加熱ローラ２上に配置されたセ
ラミックスヒータ、３は加熱ローラ２に周接してその外
周を移動するエンドレスの耐熱性フィルム、４は外周に
ゴム等の弾性体の層が形成された加圧ローラであり、耐
熱性フィルムと同期回転する。加熱ローラ２と加圧ロー
ラ４はそれらの両端の固定部に設けたバネ（図示せず）
によって互いに押し付けられ、加圧ローラ４を構成する
弾性体が外周で変形することによって幅Ｗのニップ部５
を形成している。トナー画像６ａが形成された紙等の転
写材６は、それぞれ矢印方向に回転する耐熱性フィルム
３と加圧ローラ４の間に挿入される。ニップ部５におい
て転写材６上のトナー画像６ａは加熱加圧され、画像６
ｂとして定着される。
す。図１において、１は加熱ローラ２上に配置されたセ
ラミックスヒータ、３は加熱ローラ２に周接してその外
周を移動するエンドレスの耐熱性フィルム、４は外周に
ゴム等の弾性体の層が形成された加圧ローラであり、耐
熱性フィルムと同期回転する。加熱ローラ２と加圧ロー
ラ４はそれらの両端の固定部に設けたバネ（図示せず）
によって互いに押し付けられ、加圧ローラ４を構成する
弾性体が外周で変形することによって幅Ｗのニップ部５
を形成している。トナー画像６ａが形成された紙等の転
写材６は、それぞれ矢印方向に回転する耐熱性フィルム
３と加圧ローラ４の間に挿入される。ニップ部５におい
て転写材６上のトナー画像６ａは加熱加圧され、画像６
ｂとして定着される。
【０００７】また、加熱ローラ３に取り付けられるセラ
ミックスヒータ１は、例えば模式的に示すと図２のよう
な構造を有している。図２において、１１はセラミック
ス基材であり、耐熱性フィルム３を介して加圧ローラ４
と接触する側の面（定着面）に、１本又は２本以上の発
熱体１２と、この発熱体１２に通電するための通電電極
１３が設けられている。また、このセラミックス基材１
１は、全体形状が概ね厚みの薄い矩形平板状である。
尚、一般的にはセラミックスヒータ１の定着面側に発熱
体を形成され、その上に保護層としてオーバーコートガ
ラス層が形成されている。このガラス層は、絶縁性の確
保と共に、耐熱性フィルム３との摺接から発熱体１など
を保護する役割を果たしている。
ミックスヒータ１は、例えば模式的に示すと図２のよう
な構造を有している。図２において、１１はセラミック
ス基材であり、耐熱性フィルム３を介して加圧ローラ４
と接触する側の面（定着面）に、１本又は２本以上の発
熱体１２と、この発熱体１２に通電するための通電電極
１３が設けられている。また、このセラミックス基材１
１は、全体形状が概ね厚みの薄い矩形平板状である。
尚、一般的にはセラミックスヒータ１の定着面側に発熱
体を形成され、その上に保護層としてオーバーコートガ
ラス層が形成されている。このガラス層は、絶縁性の確
保と共に、耐熱性フィルム３との摺接から発熱体１など
を保護する役割を果たしている。
【０００８】上記セラミックスヒータ１のセラミックス
基材１１としては、現在アルミナが一般的に使用されて
いる。しかし、この定着方式にも定着速度の高速化が要
求されているが、現在のアルミナ基材を用いたヒータで
は定着速度は６〜１６ｐｐｍ（１０ｐｐｍは１分間にＡ
４用紙を１０枚送り込む速度：１０ｐａｐｅｒｓ ｐｅ
ｒ ｍｉｎｕｔｅの略）であり、更に２４ｐｐｍ以上の
高速処理が要請されている。
基材１１としては、現在アルミナが一般的に使用されて
いる。しかし、この定着方式にも定着速度の高速化が要
求されているが、現在のアルミナ基材を用いたヒータで
は定着速度は６〜１６ｐｐｍ（１０ｐｐｍは１分間にＡ
４用紙を１０枚送り込む速度：１０ｐａｐｅｒｓ ｐｅ
ｒ ｍｉｎｕｔｅの略）であり、更に２４ｐｐｍ以上の
高速処理が要請されている。
【０００９】この定着方式のセラミックスヒータでは、
発熱体の両端又は片端に１００Ｖ又は２００Ｖの電圧が
印可され、数１００Ｗ以上のジュール熱が発生し、これ
によって、約２００℃程度まで約２〜６秒で昇温が行わ
れる。ところが、アルミナ基材を用いたセラミックヒー
タの場合、急速加熱過程において、熱衝撃により割れが
発生するという問題点があった。即ち、定着速度が速く
なると、紙１枚当たりにヒータから熱が伝わる時間は短
くなるが、トナー定着には一定の熱量が必要であるた
め、単位時間当たり一層多量の熱をヒータから転写材に
供給する必要がある。このため、定着速度の増加に伴っ
てヒータに加わる熱衝撃も増大する傾向にあり、ヒータ
が割れる確率も大きくなりつつある。
発熱体の両端又は片端に１００Ｖ又は２００Ｖの電圧が
印可され、数１００Ｗ以上のジュール熱が発生し、これ
によって、約２００℃程度まで約２〜６秒で昇温が行わ
れる。ところが、アルミナ基材を用いたセラミックヒー
タの場合、急速加熱過程において、熱衝撃により割れが
発生するという問題点があった。即ち、定着速度が速く
なると、紙１枚当たりにヒータから熱が伝わる時間は短
くなるが、トナー定着には一定の熱量が必要であるた
め、単位時間当たり一層多量の熱をヒータから転写材に
供給する必要がある。このため、定着速度の増加に伴っ
てヒータに加わる熱衝撃も増大する傾向にあり、ヒータ
が割れる確率も大きくなりつつある。
【００１０】そこで、熱衝撃性に優れた窒化アルミニウ
ムを基材として用いたセラミックスヒータが、特開平９
−８０９４０号公報、及び特開平９−１９７８６１号公
報に開示されている。特開平９−８０９４０号公報によ
れば、窒化アルミニウムがアルミナよりも熱伝導率が高
いことを利用して、ヒータの温度応答性を改善してい
る。また、特開平９−１９７８６１号公報では、窒化ア
ルミニウムの高熱伝導性を利用して、定着性の改善、高
速での印刷の可能性、及び消費電力の低減を図ってい
る。
ムを基材として用いたセラミックスヒータが、特開平９
−８０９４０号公報、及び特開平９−１９７８６１号公
報に開示されている。特開平９−８０９４０号公報によ
れば、窒化アルミニウムがアルミナよりも熱伝導率が高
いことを利用して、ヒータの温度応答性を改善してい
る。また、特開平９−１９７８６１号公報では、窒化ア
ルミニウムの高熱伝導性を利用して、定着性の改善、高
速での印刷の可能性、及び消費電力の低減を図ってい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、セラミ
ックスヒータの基材として窒化アルミニウムを使用する
ことによって、ヒータの破損を解決することができる。
しかし、定着速度の更なる高速化が進むに伴って、セラ
ミックスヒータを設けた加熱ローラの外周を回転する耐
熱性フィルム(以下、単にフィルムともいう)の耐久性が
低下するという問題が生じている。
ックスヒータの基材として窒化アルミニウムを使用する
ことによって、ヒータの破損を解決することができる。
しかし、定着速度の更なる高速化が進むに伴って、セラ
ミックスヒータを設けた加熱ローラの外周を回転する耐
熱性フィルム(以下、単にフィルムともいう)の耐久性が
低下するという問題が生じている。
【００１２】即ち、従来のセラミックスヒータは全体が
矩形平板状であるから、加熱ローラと接触する平面状の
定着面に対して、エンドレスで側面から見ると円筒状の
耐熱性フィルムが加圧ローラによって密着される。この
とき耐熱性フィルムがニップ部で平面状に変形し、且つ
高速で回転するために、フィルムに多大の負荷がかかっ
て早期に破損することがある。特に、２４ｐｐｍを超え
る定着速度ではこの傾向が顕著になるため、耐熱性フィ
ルムとセラミックスヒータを用いた定着方式の高速化に
対して大きな障害となっていた。
矩形平板状であるから、加熱ローラと接触する平面状の
定着面に対して、エンドレスで側面から見ると円筒状の
耐熱性フィルムが加圧ローラによって密着される。この
とき耐熱性フィルムがニップ部で平面状に変形し、且つ
高速で回転するために、フィルムに多大の負荷がかかっ
て早期に破損することがある。特に、２４ｐｐｍを超え
る定着速度ではこの傾向が顕著になるため、耐熱性フィ
ルムとセラミックスヒータを用いた定着方式の高速化に
対して大きな障害となっていた。
【００１３】このような従来の問題点に鑑み、本発明
は、セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用いる定着
方式において、耐熱性フィルムの変形量を小さくし、回
転時にかかる負荷を低減して破損に至るまでのフィルム
の寿命を延ばし、併せて上記したヒータの問題点をも抑
えることができ、２４ｐｐｍを越える高速の定着速度が
可能なセラミックスヒータを提供することを目的とす
る。
は、セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用いる定着
方式において、耐熱性フィルムの変形量を小さくし、回
転時にかかる負荷を低減して破損に至るまでのフィルム
の寿命を延ばし、併せて上記したヒータの問題点をも抑
えることができ、２４ｐｐｍを越える高速の定着速度が
可能なセラミックスヒータを提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供するセラミックスヒータは、外周部に
長手方向に沿ってセラミックスヒータを設けた加熱ロー
ラと、該加熱ローラに周接して移動するエンドレスの耐
熱性フィルムと、該加熱ローラのセラミックスヒータに
対向する外周部で該耐熱性フィルムを介してニップ部を
形成しつつ該耐熱性フィルムと同期回転する加圧ローラ
とを備え、前記耐熱性フィルムと前記加圧ローラの回転
によって前記ニップ部に転写材を送り込み、該転写材上
のトナー画像を加圧ローラの圧力と加熱ローラ上のセラ
ミックスヒータによる加熱によって定着するトナー定着
器において、該トナー定着器に使用される前記セラミッ
クスヒータであって、そのセラミックス基材上に発熱体
及び通電電極が高融点金属によって形成されると共に、
前記耐熱性フィルムと接触する面の少なくとも一部が、
転写材の送り方向に直角な方向から見て曲面状をなして
いることを特徴とする。
め、本発明が提供するセラミックスヒータは、外周部に
長手方向に沿ってセラミックスヒータを設けた加熱ロー
ラと、該加熱ローラに周接して移動するエンドレスの耐
熱性フィルムと、該加熱ローラのセラミックスヒータに
対向する外周部で該耐熱性フィルムを介してニップ部を
形成しつつ該耐熱性フィルムと同期回転する加圧ローラ
とを備え、前記耐熱性フィルムと前記加圧ローラの回転
によって前記ニップ部に転写材を送り込み、該転写材上
のトナー画像を加圧ローラの圧力と加熱ローラ上のセラ
ミックスヒータによる加熱によって定着するトナー定着
器において、該トナー定着器に使用される前記セラミッ
クスヒータであって、そのセラミックス基材上に発熱体
及び通電電極が高融点金属によって形成されると共に、
前記耐熱性フィルムと接触する面の少なくとも一部が、
転写材の送り方向に直角な方向から見て曲面状をなして
いることを特徴とする。
【００１５】また、本発明が提供するセラミックスヒー
タの製造方法は、前記のトナー定着器に使用される前記
セラミックスヒータの製造方法であって、セラミックス
製の基材を、前記耐熱性フィルムと接触する面の少なく
とも一部が、転写材の送り方向に直角な方向から見て曲
面状をなすように押出成形し、この成形体の耐熱性フィ
ルムと接触する面又はその裏面に高融点金属ペーストか
らなる発熱体及び通電電極を印刷した後、同時に焼成す
ることを特徴とする。
タの製造方法は、前記のトナー定着器に使用される前記
セラミックスヒータの製造方法であって、セラミックス
製の基材を、前記耐熱性フィルムと接触する面の少なく
とも一部が、転写材の送り方向に直角な方向から見て曲
面状をなすように押出成形し、この成形体の耐熱性フィ
ルムと接触する面又はその裏面に高融点金属ペーストか
らなる発熱体及び通電電極を印刷した後、同時に焼成す
ることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明においては、加熱ローラに
取り付けたセラミックスヒータの耐熱性フィルムと接触
する面（以下、定着面ともいう）の少なくとも一部を、
転写材の送り方向に直角な方向から見て、曲面状に形成
してある。このようにセラミックスヒータの定着面を曲
面状にすることで、耐熱性フィルムとの摺動負荷を減ら
すことができる。その結果、耐熱性フィルムの変形量を
小さくし、その耐久性を向上させることができる。
取り付けたセラミックスヒータの耐熱性フィルムと接触
する面（以下、定着面ともいう）の少なくとも一部を、
転写材の送り方向に直角な方向から見て、曲面状に形成
してある。このようにセラミックスヒータの定着面を曲
面状にすることで、耐熱性フィルムとの摺動負荷を減ら
すことができる。その結果、耐熱性フィルムの変形量を
小さくし、その耐久性を向上させることができる。
【００１７】具体的な定着面の曲面形状としては、転写
材の送り方向から見て、その任意の断面が滑らかに繋が
っていれば良いが、例えば、セラミックスヒータの定着
面の全体を円弧状に形成することが好ましい。更に好ま
しくは、セラミックスヒータの定着面となる基材の外周
面全体を耐熱性フィルムの曲率半径とほぼ同一の曲面形
状に形成すれば、耐熱性フィルムの変形量を最小限にす
ることができ、その破損を殆どなくすことが可能であ
る。尚、セラミックスヒータの定着面の曲率半径が耐熱
フィルムの曲率半径よりも大きくなると、ニップ幅が大
きくなって定着性は向上するが、しかしその一方で、送
り速度にもよるが、フィルムの寿命は短くなりやすい。
従って、セラミックスヒータの定着面の曲率半径は、耐
熱性フィルムの曲率半径よりも大き目の方が良いが、転
写材の送り速度との兼ね合いを考慮する必要がある。
材の送り方向から見て、その任意の断面が滑らかに繋が
っていれば良いが、例えば、セラミックスヒータの定着
面の全体を円弧状に形成することが好ましい。更に好ま
しくは、セラミックスヒータの定着面となる基材の外周
面全体を耐熱性フィルムの曲率半径とほぼ同一の曲面形
状に形成すれば、耐熱性フィルムの変形量を最小限にす
ることができ、その破損を殆どなくすことが可能であ
る。尚、セラミックスヒータの定着面の曲率半径が耐熱
フィルムの曲率半径よりも大きくなると、ニップ幅が大
きくなって定着性は向上するが、しかしその一方で、送
り速度にもよるが、フィルムの寿命は短くなりやすい。
従って、セラミックスヒータの定着面の曲率半径は、耐
熱性フィルムの曲率半径よりも大き目の方が良いが、転
写材の送り速度との兼ね合いを考慮する必要がある。
【００１８】また、定着性をより一層向上させたい場合
には、加圧ローラと耐熱性フィルムとセラミックスヒー
タとの接触面積が増加するように、セラミックスヒータ
の定着面に加熱ローラの円弧とは逆向きの円弧を形成
し、その円弧の曲率半径を対向する加圧ローラの曲率半
径と同一又はそれ以上にすることも可能である。更に、
定着性と共に耐熱性フィルムの寿命を向上させるため
に、セラミックスヒータのニップ部を平面に形成して所
定のニップ幅を確保しつつ、定着面のニップ部以外を曲
面状に形成することもできる。
には、加圧ローラと耐熱性フィルムとセラミックスヒー
タとの接触面積が増加するように、セラミックスヒータ
の定着面に加熱ローラの円弧とは逆向きの円弧を形成
し、その円弧の曲率半径を対向する加圧ローラの曲率半
径と同一又はそれ以上にすることも可能である。更に、
定着性と共に耐熱性フィルムの寿命を向上させるため
に、セラミックスヒータのニップ部を平面に形成して所
定のニップ幅を確保しつつ、定着面のニップ部以外を曲
面状に形成することもできる。
【００１９】また、上記任意の断面で見たとき、そのセ
ラミックスヒータの短手方向（幅方向）の両端部におけ
る基材の厚みは、実用時の加圧加熱サイクルに充分耐え
得るだけの厚みを持たせ、且つその短手方向に沿った基
材の厚みを全体で従来のヒータとほぼ同一にすれば、ヒ
ータ自体の熱容量を従来のヒータとほぼ同一にすること
ができ、消費電力や立ち上げ速度といった特性を損なう
ことなく、耐熱性フィルムの耐久性を向上させることが
できる。本発明のセラミックスヒータにおける断面形状
の幾つかの具体例を、図３〜図８に模式的に示す。尚、
各図において、１１はセラミックス基材及び１２は発熱
体であり、発熱体１２はセラミックス基材１１の定着面
側又はその裏面に形成することができる。
ラミックスヒータの短手方向（幅方向）の両端部におけ
る基材の厚みは、実用時の加圧加熱サイクルに充分耐え
得るだけの厚みを持たせ、且つその短手方向に沿った基
材の厚みを全体で従来のヒータとほぼ同一にすれば、ヒ
ータ自体の熱容量を従来のヒータとほぼ同一にすること
ができ、消費電力や立ち上げ速度といった特性を損なう
ことなく、耐熱性フィルムの耐久性を向上させることが
できる。本発明のセラミックスヒータにおける断面形状
の幾つかの具体例を、図３〜図８に模式的に示す。尚、
各図において、１１はセラミックス基材及び１２は発熱
体であり、発熱体１２はセラミックス基材１１の定着面
側又はその裏面に形成することができる。
【００２０】セラミックスヒータに使用する基材として
は、高熱伝導性の窒化アルミニウムや窒化珪素を主成分
とするセラミックスが好ましい。定着時には発熱体が急
速に昇温するためセラミックスヒータに大きな熱衝撃が
かかるが、窒化アルミニウム系セラミックスは熱伝導率
がアルミナに比較して高く、熱衝撃性に優れているた
め、ヒータ自体の破損を防ぐことができる。また、窒化
珪素系セラミックスは窒化アルミニウム系セラミックス
に比べて熱伝導率は低いものの、機械的な強度が非常に
高く、熱衝撃によってヒータが破損する可能性が低い。
は、高熱伝導性の窒化アルミニウムや窒化珪素を主成分
とするセラミックスが好ましい。定着時には発熱体が急
速に昇温するためセラミックスヒータに大きな熱衝撃が
かかるが、窒化アルミニウム系セラミックスは熱伝導率
がアルミナに比較して高く、熱衝撃性に優れているた
め、ヒータ自体の破損を防ぐことができる。また、窒化
珪素系セラミックスは窒化アルミニウム系セラミックス
に比べて熱伝導率は低いものの、機械的な強度が非常に
高く、熱衝撃によってヒータが破損する可能性が低い。
【００２１】ただし、２４ｐｐｍ以下の定着速度におい
ては熱衝撃の程度も比較的小さいため、本発明による曲
面形状のセラミックスヒータであれば、アルミナ系セラ
ミックスのヒータに使用することもできる。尚、セラミ
ックスヒータに接触して移動する耐熱性フィルムは、従
来と同様に、耐熱性樹脂又は金属のいずれか、若しくは
それらを併用された材料で構成することができる。
ては熱衝撃の程度も比較的小さいため、本発明による曲
面形状のセラミックスヒータであれば、アルミナ系セラ
ミックスのヒータに使用することもできる。尚、セラミ
ックスヒータに接触して移動する耐熱性フィルムは、従
来と同様に、耐熱性樹脂又は金属のいずれか、若しくは
それらを併用された材料で構成することができる。
【００２２】次に、本発明における定着面が曲面形状の
セラミックスヒータの製造方法について述べる。本発明
では、セラミックス基材を構成するセラミックス混練物
を用いて、耐熱性フィルムを介して加圧ローラと接触す
る面（定着面）となるべき面を所定の曲面形状とした成
形体を押出成形し、その成形体の片方の面（定着面又は
その裏面）に高融点金属ペーストを用いて発熱体及び通
電電極を印刷した後、これらを非酸化性雰囲気中で同時
に焼成することによって（コファイヤ法）、基材上に発
熱体及び通電電極を備えたセラミックスヒータとする。
セラミックスヒータの製造方法について述べる。本発明
では、セラミックス基材を構成するセラミックス混練物
を用いて、耐熱性フィルムを介して加圧ローラと接触す
る面（定着面）となるべき面を所定の曲面形状とした成
形体を押出成形し、その成形体の片方の面（定着面又は
その裏面）に高融点金属ペーストを用いて発熱体及び通
電電極を印刷した後、これらを非酸化性雰囲気中で同時
に焼成することによって（コファイヤ法）、基材上に発
熱体及び通電電極を備えたセラミックスヒータとする。
【００２３】セラミックス基材の成形方法は特に限定さ
れないが、通常の押出成形法を用いることが好ましい。
押出成形法によれば、セラミックス焼結体を機械加工に
よって曲面形状を形成する場合に比べ、安価に曲面形状
を形成できるためである。押出成形法以外の手法として
は、ドクターブレード法でシートを作製した後、このシ
ートを５０℃以上の温度で加熱して曲面上に変形させる
ことでも成形は可能である。しかし、この方法は押出成
形法に比較して、加熱により変形させる工程が増加する
ためにコストアップにつながる。
れないが、通常の押出成形法を用いることが好ましい。
押出成形法によれば、セラミックス焼結体を機械加工に
よって曲面形状を形成する場合に比べ、安価に曲面形状
を形成できるためである。押出成形法以外の手法として
は、ドクターブレード法でシートを作製した後、このシ
ートを５０℃以上の温度で加熱して曲面上に変形させる
ことでも成形は可能である。しかし、この方法は押出成
形法に比較して、加熱により変形させる工程が増加する
ためにコストアップにつながる。
【００２４】発熱体及び通電電極の材料としては、タン
グステンやモリブデン、及びこれらを主成分とする合金
を用いる。これらの高融点金属はセラミックスの焼結温
度において焼成できるため、本発明方法のコファイヤ法
に使用する金属として好適である。また、通電電極の電
気抵抗値を低下させるために、焼成後の通電電極上にメ
ッキを施すことができる。メッキの種類としては、特に
限定されないが、耐酸化性や耐熱性からニッケルや金な
どが好ましい。
グステンやモリブデン、及びこれらを主成分とする合金
を用いる。これらの高融点金属はセラミックスの焼結温
度において焼成できるため、本発明方法のコファイヤ法
に使用する金属として好適である。また、通電電極の電
気抵抗値を低下させるために、焼成後の通電電極上にメ
ッキを施すことができる。メッキの種類としては、特に
限定されないが、耐酸化性や耐熱性からニッケルや金な
どが好ましい。
【００２５】また、セラミックス基材の耐熱性フィルム
と接触する定着面には、耐摺動性の保護膜を設けること
が好ましい。特に、定着面側に発熱体や通電電極を形成
する場合には、これらを耐熱性フィルムとの摺動から保
護すると共に絶縁性を確保するために、これらの上に耐
摺動性の保護膜を被覆形成することが望ましい。耐摺動
性の保護膜としては、セラミックス基材とほぼ同一組成
のものが好ましく、そのセラミックスペーストをスクリ
ーン印刷などにより印刷又は塗布した後、焼成すること
により形成する。このようにすることによって、セラミ
ックス基材となる成形体、発熱体及び通電電極の焼成と
同一温度で同時に、保護膜を焼成することができる。
と接触する定着面には、耐摺動性の保護膜を設けること
が好ましい。特に、定着面側に発熱体や通電電極を形成
する場合には、これらを耐熱性フィルムとの摺動から保
護すると共に絶縁性を確保するために、これらの上に耐
摺動性の保護膜を被覆形成することが望ましい。耐摺動
性の保護膜としては、セラミックス基材とほぼ同一組成
のものが好ましく、そのセラミックスペーストをスクリ
ーン印刷などにより印刷又は塗布した後、焼成すること
により形成する。このようにすることによって、セラミ
ックス基材となる成形体、発熱体及び通電電極の焼成と
同一温度で同時に、保護膜を焼成することができる。
【００２６】また、更に好ましい耐摺動性の保護膜とし
て、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜がある。
ＤＬＣ膜は、耐摺動性に優れるだけでなく、熱伝導率が
ガラス膜よりも格段に高い（ガラスは数Ｗ／ｍ・Ｋに対
し、ＤＬＣは数百Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、ヒータの均熱幅を
大きくすることができ、定着性をより一層向上させるこ
とができる。尚、ＤＬＣの形成は、公知の化学的又は物
理的な気相合成法により行うことができる。
て、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜がある。
ＤＬＣ膜は、耐摺動性に優れるだけでなく、熱伝導率が
ガラス膜よりも格段に高い（ガラスは数Ｗ／ｍ・Ｋに対
し、ＤＬＣは数百Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、ヒータの均熱幅を
大きくすることができ、定着性をより一層向上させるこ
とができる。尚、ＤＬＣの形成は、公知の化学的又は物
理的な気相合成法により行うことができる。
【００２７】
【実施例】実施例１ 窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して、焼結助剤
として酸化カルシウム粉末０.３重量部、酸化ネオジウ
ム粉末１.５重量部、及び酸化イッテリビウム粉末１.５
重量部を加え、更にバインダーと有機溶剤を加えて混練
機で混練した。この混練物を押出成形し、耐熱性フィル
ムを介して加圧ローラと接触する面（定着面）の焼結後
の形状が下記Ａ〜Ｆになるように成形した。
として酸化カルシウム粉末０.３重量部、酸化ネオジウ
ム粉末１.５重量部、及び酸化イッテリビウム粉末１.５
重量部を加え、更にバインダーと有機溶剤を加えて混練
機で混練した。この混練物を押出成形し、耐熱性フィル
ムを介して加圧ローラと接触する面（定着面）の焼結後
の形状が下記Ａ〜Ｆになるように成形した。
【００２８】得られた窒化アルミニウム基材の各成形体
に対して、それぞれの定着面上又はその裏面上に、スク
リーン印刷により通電電極及び発熱体をＷペーストでス
クリーン印刷した。更に、上記成形体と同一組成の粉末
成分に有機溶媒とバインダーを加えて保護膜用のセラミ
ックスペーストとし、この保護膜用ペーストを各成形体
の上記定着面上に印刷塗布した。その後、全体を窒素雰
囲気中において８００℃で脱脂し、窒素雰囲気中におい
て１７００℃で焼成することにより、窒化アルミニウム
製のセラミックスヒータをそれぞれ作製した。尚、この
セラミックスヒータの窒化アルミニウム基材は、熱伝導
率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＪＩＳに基づく３点曲げ
強度が３０ＭＰａであった。
に対して、それぞれの定着面上又はその裏面上に、スク
リーン印刷により通電電極及び発熱体をＷペーストでス
クリーン印刷した。更に、上記成形体と同一組成の粉末
成分に有機溶媒とバインダーを加えて保護膜用のセラミ
ックスペーストとし、この保護膜用ペーストを各成形体
の上記定着面上に印刷塗布した。その後、全体を窒素雰
囲気中において８００℃で脱脂し、窒素雰囲気中におい
て１７００℃で焼成することにより、窒化アルミニウム
製のセラミックスヒータをそれぞれ作製した。尚、この
セラミックスヒータの窒化アルミニウム基材は、熱伝導
率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＪＩＳに基づく３点曲げ
強度が３０ＭＰａであった。
【００２９】各セラミックスヒータの定着面の形状は、
転写材の送り方向に直角な方向から見て以下に示す形状
Ａ〜Ｆのとおりである。また、各形状Ａ〜Ｆの転写材の
送り方向に直角な方向から見た断面形状を、図３〜図８
に模式的に示す。尚、図３〜図８において、（Ａ−
１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）、（Ｅ−
１）及び（Ｆ−１）は定着面に発熱体を設けた状態を示
し、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−
２）、（Ｅ−２）及び（Ｆ−２）は定着面の裏面に発熱
体を設けた状態を示す。
転写材の送り方向に直角な方向から見て以下に示す形状
Ａ〜Ｆのとおりである。また、各形状Ａ〜Ｆの転写材の
送り方向に直角な方向から見た断面形状を、図３〜図８
に模式的に示す。尚、図３〜図８において、（Ａ−
１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）、（Ｅ−
１）及び（Ｆ−１）は定着面に発熱体を設けた状態を示
し、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−
２）、（Ｅ−２）及び（Ｆ−２）は定着面の裏面に発熱
体を設けた状態を示す。
【００３０】セラミックスヒータの定着面形状 形状Ａ（図３）： 基材の定着面と裏面とがＲ＝２０ｍ
ｍの円弧状で、中央部の最大厚みが０.６３５ｍｍであ
る。 形状Ｂ（図４）： 基材の短手方向両端部に０.６３５
ｍｍの厚みを持ち、定着面がＲ＝２０ｍｍの円弧状で、
裏面は平坦面である。 形状Ｃ（図５）： 基材の定着面が凹形状（加熱ローラ
の円弧と逆向き）のＲ＝４０ｍｍの円弧状で、中央部の
最小厚みが０.６３５ｍｍであり、裏面は平坦面であ
る。 形状Ｄ（図６）： 基材の定着面の短手方向両端部にＲ
＝３０ｍｍの曲面を形成し、それ以外は平面であり、短
手方向両端部以外の厚みは０.６３５ｍｍで一定であ
り、裏面は平坦面である。 形状Ｅ（図７）： 基材の定着面の短手方向両端部にＲ
＝０.５ｍｍの曲面を形成し、それ以外は平面で、最大
厚みは０.６３５ｍｍで一定であり、裏面は平坦面であ
る。 形状Ｆ（図８）： 基材の定着面及び裏面とも平坦面で
あり、厚みは０.６３５ｍｍ（一定）の矩形平板状であ
る（従来例）。 尚、各ヒータの大きさは、長さ３００ｍｍ、及び幅は１
２ｍｍとした。
ｍの円弧状で、中央部の最大厚みが０.６３５ｍｍであ
る。 形状Ｂ（図４）： 基材の短手方向両端部に０.６３５
ｍｍの厚みを持ち、定着面がＲ＝２０ｍｍの円弧状で、
裏面は平坦面である。 形状Ｃ（図５）： 基材の定着面が凹形状（加熱ローラ
の円弧と逆向き）のＲ＝４０ｍｍの円弧状で、中央部の
最小厚みが０.６３５ｍｍであり、裏面は平坦面であ
る。 形状Ｄ（図６）： 基材の定着面の短手方向両端部にＲ
＝３０ｍｍの曲面を形成し、それ以外は平面であり、短
手方向両端部以外の厚みは０.６３５ｍｍで一定であ
り、裏面は平坦面である。 形状Ｅ（図７）： 基材の定着面の短手方向両端部にＲ
＝０.５ｍｍの曲面を形成し、それ以外は平面で、最大
厚みは０.６３５ｍｍで一定であり、裏面は平坦面であ
る。 形状Ｆ（図８）： 基材の定着面及び裏面とも平坦面で
あり、厚みは０.６３５ｍｍ（一定）の矩形平板状であ
る（従来例）。 尚、各ヒータの大きさは、長さ３００ｍｍ、及び幅は１
２ｍｍとした。
【００３１】上記形状Ａ〜Ｆの形状の定着面を有する各
セラミックスヒータに対して、耐熱性樹脂からなる直径
４０ｍｍのエンドレスな耐熱性フィルムを配置し、トナ
ー定着器に組み入れて直径２５ｍｍの加圧ローラと接触
させた。このトナー定着装置を用いて、４０ｐｐｍの定
着速度で加圧ローラを回転することで、耐熱性フィルム
の耐久性を比較した。尚、ヒータの制御温度は、各評価
条件において良好な定着性が得られる最低限の温度とし
た。また、上記ＡｌＮの保護膜の代りにＤＬＣ（熱伝導
率４００Ｗ／ｍ・Ｋ）の保護膜を形成したセラミックス
ヒータについても、同様にテストした。得られた結果を
下記表１に示す。
セラミックスヒータに対して、耐熱性樹脂からなる直径
４０ｍｍのエンドレスな耐熱性フィルムを配置し、トナ
ー定着器に組み入れて直径２５ｍｍの加圧ローラと接触
させた。このトナー定着装置を用いて、４０ｐｐｍの定
着速度で加圧ローラを回転することで、耐熱性フィルム
の耐久性を比較した。尚、ヒータの制御温度は、各評価
条件において良好な定着性が得られる最低限の温度とし
た。また、上記ＡｌＮの保護膜の代りにＤＬＣ（熱伝導
率４００Ｗ／ｍ・Ｋ）の保護膜を形成したセラミックス
ヒータについても、同様にテストした。得られた結果を
下記表１に示す。
【００３２】
【表１】試料 基 材 定着面形状 保護膜 耐熱性フィルムの耐久性 １ ＡｌＮ Ａ−１ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず ２ ＡｌＮ Ａ−１ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず ３ ＡｌＮ Ａ−２ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず ４ ＡｌＮ Ａ−２ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず ５ ＡｌＮ Ｂ−１ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず ６ ＡｌＮ Ｂ−１ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず ７ ＡｌＮ Ｂ−２ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず ８ ＡｌＮ Ｂ−２ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず ９ ＡｌＮ Ｃ−１ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず １０ ＡｌＮ Ｃ−１ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず １１ ＡｌＮ Ｃ−２ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず １２ ＡｌＮ Ｃ−２ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず １３ ＡｌＮ Ｄ−１ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず １４ ＡｌＮ Ｄ−１ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず １５ ＡｌＮ Ｄ−２ ＡｌＮ ３０００時間後も破損せず １６ ＡｌＮ Ｄ−２ ＤＬＣ ３０００時間後も破損せず １７ ＡｌＮ Ｅ−１ ＡｌＮ １７００時間で破損 １８ ＡｌＮ Ｅ−１ ＤＬＣ １８００時間で破損 １９ ＡｌＮ Ｅ−２ ＡｌＮ １８００時間で破損 ２０ ＡｌＮ Ｅ−２ ＤＬＣ １８５０時間で破損 ２１ ＡｌＮ Ｆ−１ ＡｌＮ １０５０時間で破損 ２２ ＡｌＮ Ｆ−１ ＤＬＣ １１５０時間で破損 ２３ ＡｌＮ Ｆ−２ ＡｌＮ １０００時間で破損 ２４ ＡｌＮ Ｆ−２ ＤＬＣ １０５０時間で破損 （注）試料２１〜２４は従来例である。
【００３３】以上の結果から、セラミックス基材の定着
面側の形状を曲面形状とすることによって、従来の矩形
板状の場合に比べて、耐熱性フィルムの耐久性が大幅に
向上することが分る。特に、形状Ａ及び形状Ｂのように
定着面全体を円弧状に形成した試料、並びに形状Ｃ及び
形状Ｄの試料では、４０ｐｐｍの高速で３０００時間連
続稼動しても破損がなく、極めて優れた耐久性を備える
ことが分る。
面側の形状を曲面形状とすることによって、従来の矩形
板状の場合に比べて、耐熱性フィルムの耐久性が大幅に
向上することが分る。特に、形状Ａ及び形状Ｂのように
定着面全体を円弧状に形成した試料、並びに形状Ｃ及び
形状Ｄの試料では、４０ｐｐｍの高速で３０００時間連
続稼動しても破損がなく、極めて優れた耐久性を備える
ことが分る。
【００３４】次に、上記各セラミックスヒータの幾つか
を用いて、ヒータに通電後、定着可能になる迄に必要な
ウォーミングアップ時間（アップ時間と表示）、及び４
０ｐｐｍの定着速度で一枚の用紙を定着するときに必要
な消費電力について評価を行い、その結果を下記表２以
下に示す。
を用いて、ヒータに通電後、定着可能になる迄に必要な
ウォーミングアップ時間（アップ時間と表示）、及び４
０ｐｐｍの定着速度で一枚の用紙を定着するときに必要
な消費電力について評価を行い、その結果を下記表２以
下に示す。
【００３５】
【表２】試料 基 材 定着面形状 保護膜 アップ時間 消費電力 １ ＡｌＮ Ａ−１ ＡｌＮ ２.２秒 １.３６Ｗｈ ５ ＡｌＮ Ｂ−１ ＡｌＮ ３.６秒 １.７８Ｗｈ ９ ＡｌＮ Ｃ−１ ＡｌＮ ３.２秒 １.５１Ｗｈ １３ ＡｌＮ Ｄ−１ ＡｌＮ ２.０秒 １.２５Ｗｈ １７ ＡｌＮ Ｅ−１ ＡｌＮ ２.２秒 １.３１Ｗｈ ２１ ＡｌＮ Ｆ−１ ＡｌＮ ２.１秒 １.３３Ｗｈ （注）試料２１は従来例である。
【００３６】以上の結果から分るように、本発明例にお
ける各試料のセラミックスヒータは、ウォーミングアッ
プ時間及び消費電力とも従来例のヒータとほぼ同じであ
る。ただし、全体としての厚みが厚い形状Ｂの定着面形
状を有する試料５のセラミックスヒータは、熱容量が大
きいために消費電力が多少大きくなる。また、形状Ｃの
試料９のセラミックスヒータは、中央部の最小厚みが
０.６３５ｍｍであり、ヒータの熱容量としては従来の
形状Ｆに比較して円弧形状を形成した分大きくなるため
に、ヒータのウォーミングアップ時間が長くなり、また
一枚の紙を定着するときに必要な消費電力も大きくな
る。
ける各試料のセラミックスヒータは、ウォーミングアッ
プ時間及び消費電力とも従来例のヒータとほぼ同じであ
る。ただし、全体としての厚みが厚い形状Ｂの定着面形
状を有する試料５のセラミックスヒータは、熱容量が大
きいために消費電力が多少大きくなる。また、形状Ｃの
試料９のセラミックスヒータは、中央部の最小厚みが
０.６３５ｍｍであり、ヒータの熱容量としては従来の
形状Ｆに比較して円弧形状を形成した分大きくなるため
に、ヒータのウォーミングアップ時間が長くなり、また
一枚の紙を定着するときに必要な消費電力も大きくな
る。
【００３７】また、本発明例の上記各セラミックスヒー
タの幾つかに関して、保護膜がＡｌＮのものとＤＬＣの
ものについて、定着性を比較した。得られた結果を下記
表３に示す。尚、表３における定着性の評価は、定着し
た画像を紙で擦ったとき、トナーの脱落がなく非常に定
着性が良いものを◎、若干のトナーの脱落があるものの
実用上定着性に問題がないものを○で示した。下記表３
から分るように、保護膜がＡｌＮの場合に比べ、ＤＬＣ
を用いた場合には、その熱伝導率が良いため定着性が改
善される。
タの幾つかに関して、保護膜がＡｌＮのものとＤＬＣの
ものについて、定着性を比較した。得られた結果を下記
表３に示す。尚、表３における定着性の評価は、定着し
た画像を紙で擦ったとき、トナーの脱落がなく非常に定
着性が良いものを◎、若干のトナーの脱落があるものの
実用上定着性に問題がないものを○で示した。下記表３
から分るように、保護膜がＡｌＮの場合に比べ、ＤＬＣ
を用いた場合には、その熱伝導率が良いため定着性が改
善される。
【００３８】
【表３】
【００３９】実施例２ 実施例１と同様にして、上記形状Ａ〜Ｆの定着面を有
し、基材が窒化珪素又はアルミナからなる各セラミック
スヒータを製造した。即ち、窒化珪素製のセラミックス
ヒータについては、窒化珪素粉末１００重量部に燒結助
剤として酸化イットリウム粉末５重量部及びアルミナ粉
末２重量部加え、更にバインダーと有機溶剤を加えて混
練した後、実施例１と同様の手法で成形体を作製した。
この成形体上に実施例１と同一の手法により、Ｗペース
トを用いて発熱体と通電電極を形成し、更に上記窒化珪
素の成形体と同一組成の粉末成分に有機溶媒とバインダ
ーを加えたペーストを用いて保護膜を印刷した。全体を
乾燥した後、窒素雰囲気中において８００℃で脱脂を行
い、更に窒素雰囲気中において１８００℃で焼結して、
Ｓｉ３Ｎ４製のセラミックスヒータを得た。尚、このセ
ラミックスヒータの窒化珪素基材は、熱伝導率が１００
Ｗ／ｍ・Ｋ、ＪＩＳに基づく３点曲げ強度が１００ＭＰ
ａであった。
し、基材が窒化珪素又はアルミナからなる各セラミック
スヒータを製造した。即ち、窒化珪素製のセラミックス
ヒータについては、窒化珪素粉末１００重量部に燒結助
剤として酸化イットリウム粉末５重量部及びアルミナ粉
末２重量部加え、更にバインダーと有機溶剤を加えて混
練した後、実施例１と同様の手法で成形体を作製した。
この成形体上に実施例１と同一の手法により、Ｗペース
トを用いて発熱体と通電電極を形成し、更に上記窒化珪
素の成形体と同一組成の粉末成分に有機溶媒とバインダ
ーを加えたペーストを用いて保護膜を印刷した。全体を
乾燥した後、窒素雰囲気中において８００℃で脱脂を行
い、更に窒素雰囲気中において１８００℃で焼結して、
Ｓｉ３Ｎ４製のセラミックスヒータを得た。尚、このセ
ラミックスヒータの窒化珪素基材は、熱伝導率が１００
Ｗ／ｍ・Ｋ、ＪＩＳに基づく３点曲げ強度が１００ＭＰ
ａであった。
【００４０】また、アルミナ製のセラミックスヒータ
は、アルミナ粉末１００重量部に焼結助剤として酸化マ
グネシウム粉末３重量部、酸化カルシウム粉末２重量
部、二酸化珪素粉末１重量部を加え、バインダーと有機
溶剤を加えて混練した後、実施例１と同様の手法で成形
体を作製した。この成形体成形体上に実施例１と同一の
手法により、Ｗペーストを用いて発熱体と通電電極を形
成し、更に上記アルミナの成形体と同一組成の粉末成分
に有機溶媒トバインダーを加えたペーストを用いて保護
膜を印刷した。全体を乾燥した後、窒素雰囲気中におい
て８００℃で脱脂を行い、更に窒素雰囲気中において１
６００℃で焼結して、Ａｌ２Ｏ３製のセラミックスヒー
タを製造した。尚、このセラミックスヒータのアルミナ
基材は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ、ＪＩＳに基づく３
点曲げ強度が４０ＭＰａであった。
は、アルミナ粉末１００重量部に焼結助剤として酸化マ
グネシウム粉末３重量部、酸化カルシウム粉末２重量
部、二酸化珪素粉末１重量部を加え、バインダーと有機
溶剤を加えて混練した後、実施例１と同様の手法で成形
体を作製した。この成形体成形体上に実施例１と同一の
手法により、Ｗペーストを用いて発熱体と通電電極を形
成し、更に上記アルミナの成形体と同一組成の粉末成分
に有機溶媒トバインダーを加えたペーストを用いて保護
膜を印刷した。全体を乾燥した後、窒素雰囲気中におい
て８００℃で脱脂を行い、更に窒素雰囲気中において１
６００℃で焼結して、Ａｌ２Ｏ３製のセラミックスヒー
タを製造した。尚、このセラミックスヒータのアルミナ
基材は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ、ＪＩＳに基づく３
点曲げ強度が４０ＭＰａであった。
【００４１】上記のごとくセラミックス基材が窒化珪素
又はアルミナからなり且つ上記形状Ａ〜Ｆの定着面を有
する各セラミックスヒータに対して、直径４０ｍｍのエ
ンドレスな耐熱性フィルムを配置し、トナー定着器に組
み入れて直径２５ｍｍの加圧ローラと接触させた。この
トナー定着装置を用いて、４０ｐｐｍの定着速度で加圧
ローラを回転することで、耐熱性フィルムの耐久性を比
較した。
又はアルミナからなり且つ上記形状Ａ〜Ｆの定着面を有
する各セラミックスヒータに対して、直径４０ｍｍのエ
ンドレスな耐熱性フィルムを配置し、トナー定着器に組
み入れて直径２５ｍｍの加圧ローラと接触させた。この
トナー定着装置を用いて、４０ｐｐｍの定着速度で加圧
ローラを回転することで、耐熱性フィルムの耐久性を比
較した。
【００４２】
【表４】試料 基 材 定着面形状 保護膜 耐熱性フィルムの耐久性 ２５ Ａｌ２Ｏ３ Ａ−２ Ａｌ２Ｏ３ ３０００時間後も破損せず ２６ Ｓｉ３Ｎ４ Ａ−２ Ｓｉ３Ｎ４ ３０００時間後も破損せず ２７ Ａｌ２Ｏ３ Ｂ−２ Ａｌ２Ｏ３ ３０００時間後も破損せず ２８ Ｓｉ３Ｎ４ Ｂ−２ Ｓｉ３Ｎ４ ３０００時間後も破損せず ２９ Ａｌ２Ｏ３ Ｃ−２ Ａｌ２Ｏ３ ３０００時間後も破損せず ３０ Ｓｉ３Ｎ４ Ｃ−２ Ｓｉ３Ｎ４ ３０００時間後も破損せず ３１ Ａｌ２Ｏ３ Ｄ−２ Ａｌ２Ｏ３ ３０００時間後も破損せず ３２ Ｓｉ３Ｎ４ Ｄ−２ Ｓｉ３Ｎ４ ３０００時間後も破損せず ３３ Ａｌ２Ｏ３ Ｅ−２ Ａｌ２Ｏ３ １６００時間で破損 ３４ Ｓｉ３Ｎ４ Ｅ−２ Ｓｉ３Ｎ４ １４５０時間で破損 ３５ Ａｌ２Ｏ３ Ｆ−２ Ａｌ２Ｏ３ ９８０時間で破損 ３６ Ｓｉ３Ｎ４ Ｆ−２ Ｓｉ３Ｎ４ ９２０時間で破損 （注）試料３５と３６は従来例である。
【００４３】以上の結果から分るように、アルミナ製や
窒化珪素製のセラミックスヒータにおいても、定着面に
曲面形状を設けることによって、従来例の場合よりも耐
熱性フィルムの寿命が向上した。
窒化珪素製のセラミックスヒータにおいても、定着面に
曲面形状を設けることによって、従来例の場合よりも耐
熱性フィルムの寿命が向上した。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、耐熱性フィルムの変形
量を小さくし、回転時にかかる負荷を低減して破損を防
止することができるので、従来は不可能であったから２
４ｐｐｍを超える定着速度で耐熱性フィルムを用いるこ
とができる。従って、定着時の消費電力を従来通り低減
することができ、且つ２４ｐｐｍを越える高速の定着速
度が可能な、セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用
いる定着方式の高速化を可能とするものである。
量を小さくし、回転時にかかる負荷を低減して破損を防
止することができるので、従来は不可能であったから２
４ｐｐｍを超える定着速度で耐熱性フィルムを用いるこ
とができる。従って、定着時の消費電力を従来通り低減
することができ、且つ２４ｐｐｍを越える高速の定着速
度が可能な、セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用
いる定着方式の高速化を可能とするものである。
【図１】セラミックスヒータと耐熱性フィルムを用いた
定着方式によるトナー定着器を模式的に示す断面図であ
る。
定着方式によるトナー定着器を模式的に示す断面図であ
る。
【図２】セラミックスヒータを模式的に示す定着面側か
ら見た平面図である。
ら見た平面図である。
【図３】実施例における定着面形状Ａのセラミックスヒ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図４】実施例における定着面形状Ｂのセラミックスヒ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図５】実施例における定着面形状Ｃのセラミックスヒ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図６】実施例における定着面形状Ｄのセラミックスヒ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図７】実施例における定着面形状Ｅのセラミックスヒ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図８】実施例における従来例として、定着面形状Ｆの
セラミックスヒータを示す断面図である。
セラミックスヒータを示す断面図である。
１ セラミックスヒータ ２ 加熱ローラ ３ 耐熱性フィルム ４ 加圧ローラ ５ ニップ部 ６ 転写材 ６ａ トナー画像 ６ｂ 画像 １１ セラミックス基材 １２ 発熱体 １３ 通電電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA20 AA23 BA08 BA25 BA26 BB01 BB18 BB21 BB22 BB28 BB33 BB34 BB38 BE03 3K058 AA73 AA81 AA87 BA08 BA18 CE04 CE13 CE19 CE29 DA05 3K092 PP18 QA05 QB13 QB32 QB43 QB49 QB60 QB74 QB76 QC02 QC19 QC25 QC49 QC58 RA03 RF03 RF11 RF17 RF22 SS12 UA20 VV15 VV26 VV31
Claims (9)
- 【請求項１】 外周部に長手方向に沿ってセラミックス
ヒータを設けた加熱ローラと、該加熱ローラに周接して
移動するエンドレスの耐熱性フィルムと、該加熱ローラ
のセラミックスヒータに対向する外周部で該耐熱性フィ
ルムを介してニップ部を形成しつつ該耐熱性フィルムと
同期回転する加圧ローラとを備え、 前記耐熱性フィルムと前記加圧ローラの回転によって前
記ニップ部に転写材を送り込み、該転写材上のトナー画
像を加圧ローラの圧力と加熱ローラ上のセラミックスヒ
ータによる加熱によって定着するトナー定着器におい
て、 該トナー定着器に使用される前記セラミックスヒータで
あって、そのセラミックス基材上に発熱体及び通電電極
が高融点金属によって形成されると共に、前記耐熱性フ
ィルムと接触する面の少なくとも一部が、転写材の送り
方向に直角な方向から見て曲面状をなしていることを特
徴とするトナー定着器用セラミックスヒータ。 - 【請求項２】 前記耐熱性フィルムと接触する面の全体
が円弧状であることを特徴とする、請求項１に記載のト
ナー定着器用セラミックスヒータ。 - 【請求項３】 前記耐熱性フィルムと接触する面に、耐
摺動性の保護膜が形成されていることを特徴とする、請
求項１又は２に記載のトナー定着器用セラミックスヒー
タ。 - 【請求項４】 前記耐摺動性の保護膜がセラミックス基
材とほぼ同一組成のセラミックスからなることを特徴と
する、請求項３に記載のトナー定着器用セラミックスヒ
ータ。 - 【請求項５】 前記耐摺動性の保護膜がダイヤモンドラ
イクカーボンからなることを特徴とする、請求項３に記
載のトナー定着器用セラミックスヒータ。 - 【請求項６】 セラミックスヒータの基材が窒化アルミ
ニウム系セラミックスからなることを特徴とする、請求
項１〜５のいずれかに記載のトナー定着器用セラミック
スヒータ。 - 【請求項７】 セラミックスヒータの基材が窒化珪素系
セラミックスからなることを特徴とする、請求項１〜６
のいずれかに記載のトナー定着器用セラミックスヒー
タ。 - 【請求項８】 外周部に長手方向に沿ってセラミック
スヒータを設けた加熱ローラと、該加熱ローラに周接し
て移動するエンドレスの耐熱性フィルムと、該加熱ロー
ラのセラミックスヒータに対向する外周部で該耐熱性フ
ィルムを介してニップ部を形成しつつ該耐熱性フィルム
と同期回転する加圧ローラとを備え、 前記耐熱性フィルムと前記加圧ローラの回転によって前
記ニップ部に転写材を送り込み、該転写材上のトナー画
像を加圧ローラの圧力と加熱ローラ上のセラミックスヒ
ータによる加熱によって定着するトナー定着器におい
て、 該トナー定着器に使用される前記セラミックスヒータの
製造方法であって、セラミックス基材を、前記耐熱性フ
ィルムと接触する面の少なくとも一部が、転写材の送り
方向に直角な方向から見て曲面状をなすように押出成形
し、この成形体の耐熱性フィルムと接触する面又はその
裏面に高融点金属ペーストからなる発熱体及び通電電極
を印刷した後、同時に焼成することを特徴とするトナー
定着器用セラミックスヒータの製造方法。 - 【請求項９】 前記耐熱性フィルムと接触する面に、耐
摺動性の保護膜を形成することを特徴とする、請求項８
に記載のトナー定着器用セラミックスヒータの製造方
法。
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|---|---|---|---|
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| US09/834,642 US6384378B2 (en) | 2000-05-10 | 2001-04-16 | Ceramic heater for toner-fixing units and method for manufacturing the heater |
| EP01304105A EP1154337B1 (en) | 2000-05-10 | 2001-05-04 | Ceramic heater for toner-fixing units and method for manufacturing the heater |
| DE60107749T DE60107749D1 (de) | 2000-05-10 | 2001-05-04 | Keramisches Heizelement für Fixierungseinheiten und Herstellungsverfahren des Heizelements |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000136621 | 2000-05-10 | ||
| JP2000-136621 | 2000-05-10 | ||
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|---|---|
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ID=26591579
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|---|---|---|---|
| JP2000239281A Pending JP2002031976A (ja) | 2000-05-10 | 2000-08-08 | トナー定着器用セラミックスヒータ及びその製造方法 |
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| EP (1) | EP1154337B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002031976A (ja) |
| DE (1) | DE60107749D1 (ja) |
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- 2001-05-04 DE DE60107749T patent/DE60107749D1/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| EP1154337B1 (en) | 2004-12-15 |
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