JP2003142233A - Heating body, manufacturing method of heat generation body, heating device and image forming device - Google Patents

Heating body, manufacturing method of heat generation body, heating device and image forming device

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JP2003142233A
JP2003142233A JP2001333218A JP2001333218A JP2003142233A JP 2003142233 A JP2003142233 A JP 2003142233A JP 2001333218 A JP2001333218 A JP 2001333218A JP 2001333218 A JP2001333218 A JP 2001333218A JP 2003142233 A JP2003142233 A JP 2003142233A
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heating
heat
temperature
porous
film
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Yasumasa Otsuka
康正 大塚
Toshihiko Ochiai
俊彦 落合
Jun Asami
順 浅見
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a heating body rising in temperature rapidly and having PTC characteristics capable of self temperature control, a heating device satisfying on-demand property and energy-saving property by the heating body and also modifying or doing without a non-paper-passing part temperature rise phenomenon and an image forming device equipped with the heating device as an image heating and fixing means. SOLUTION: The heating body 1 is a porous material as a heat generating body 2 having positive temperature resistance coefficient and generating heat by electricity conducting. Also, the heating body 1 has as the heat generating body 2 a porous material of pore volume rate from 10 to 40% generating heat by electricity conducting and having positive temperature resistance coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、PTC特性(Posi
tive Temperature Coefficient)を有する自己温度制御
特性を持った加熱体、該加熱体の発熱主体の製造方法、
加熱装置、および画像形成装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a PTC characteristic (Posi
a heating body having a self-temperature control characteristic having a tive temperature coefficient, a method of manufacturing a heating body of the heating body,
The present invention relates to a heating device and an image forming apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、電子写真方式等の複写装置、プ
リンター、ファクシミリ装置等において、記録材面に形
成担持させた未定着トナー画像を永久固着画像として加
熱定着させる加熱装置(定着装置)としては熱ローラー
方式のものが広く使用されている。
2. Description of the Related Art For example, as a heating device (fixing device) for heating and fixing an unfixed toner image formed and carried on a recording material surface as a permanently fixed image in a copying machine such as an electrophotographic system, a printer or a facsimile machine. The heat roller type is widely used.

【0003】この熱ローラー方式の加熱装置は、互いに
圧接して回転するヒートローラー(定着ローラー)と弾
性加圧ローラーとの圧接ニップ部に未定着トナー画像を
形成担持させた被加熱材としての記録材を導入して挟持
搬送させてヒートローラーの熱で未定着トナー画像を加
熱溶融させて記録材上に定着させるものである。ヒート
ローラーは外周面をフッ素樹脂などの離型性の良いもの
で被覆した金属製円筒型シリンダーをヒートローラーと
し、該ローラーにハロゲンランプやキセノンランプ等の
ヒーターを内包させて、該ヒーターの発熱でヒートロー
ラーを内側から加熱し、ローラー温度検出素子を含む温
調系によりヒートローラーの外面温度が所定の定着温度
に維持されるように温調するものである。弾性加圧ロー
ラーは例えばフッ素樹脂などの離型性の良いもので被覆
したシリコンゴムローラーである。
This heating device of the heating roller system records as a heated material in which an unfixed toner image is formed and carried in a pressure contact nip portion between a heat roller (fixing roller) and an elastic pressure roller which rotate in pressure contact with each other. The material is introduced and nipped and conveyed, and the unfixed toner image is heated and melted by the heat of the heat roller to be fixed on the recording material. The heat roller is a metal cylindrical cylinder whose outer peripheral surface is coated with a good release material such as fluororesin, as a heat roller, and a heater such as a halogen lamp or a xenon lamp is included in the heat roller, so that the heat generated by the heater The heat roller is heated from the inside, and the temperature is controlled by a temperature control system including a roller temperature detection element so that the outer surface temperature of the heat roller is maintained at a predetermined fixing temperature. The elastic pressure roller is, for example, a silicon rubber roller coated with a material having a good mold release property such as a fluororesin.

【0004】熱ローラー方式の加熱装置は、ヒートロー
ラーの熱容量が大きい等のために急激に温度を立ち上げ
ること即ちオンデマンド定着が難しく、かつ不要なとこ
ろまで加熱されるため、省エネ効果も少ない。
The heating device of the heat roller type has a small energy saving effect because it is difficult to rapidly raise the temperature, that is, on-demand fixing is difficult because the heat capacity of the heat roller is large and heating is performed to an unnecessary portion.

【0005】オンデマンド定着が可能な装置としてフィ
ルム加熱方式の加熱装置が有る。これは、固定支持され
た加熱体と、この加熱体に接触して摺動移動する耐熱性
フィルム(定着フィルム)を有し、該フィルムを介した
加熱体からの熱により被加熱材を加熱する加熱装置であ
り、加熱体として低熱容量で急峻に温度立ち上げが可能
なセラミックヒーターを用い、フィルムも薄肉で低熱容
量のものを用いることで、オンデマンド定着が可能であ
る。セラミックヒーターは、例えば、0.6〜1mm厚
程度のアルミナ等のセラミック基板と、この基板面に抵
抗体ペーストを用いたスクリーン印刷等でパターン形成
した、銀−パラジューム等の通電発熱抵抗体層とを基本
構成とするもので、全体的に低熱容量で、通電発熱抵抗
体層に対する通電により急峻に温度立ち上げが可能であ
る。
As a device capable of on-demand fixing, there is a film heating type heating device. This has a fixedly supported heating element and a heat-resistant film (fixing film) that slides in contact with this heating element, and heats the material to be heated by the heat from the heating element via the film. On-demand fixing is possible by using a ceramic heater that is a heating device and has a low heat capacity and can rapidly raise the temperature as a heating body, and a thin film having a low heat capacity. The ceramic heater includes, for example, a ceramic substrate made of alumina or the like having a thickness of about 0.6 to 1 mm, and a conductive heating resistor layer such as silver-paradium which is patterned on the substrate surface by screen printing using a resistor paste. With a basic structure, the overall heat capacity is low and the temperature can be rapidly raised by energizing the energization heating resistor layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の熱ローラー方
式、フィルム加熱方式のいずれの加熱装置においても、
装置に通紙可能な最大通紙幅の被加熱材よりも幅の狭い
被加熱材を通紙すると、加熱部の被加熱材の通らない部
分(非通紙部)において、余剰の熱が蓄積される、いわ
ゆる「非通紙部昇温」の問題が発生していた。
In any of the above heating devices of the heat roller system and the film heating system,
When a material to be heated that is narrower than the material to be heated that has the maximum paper width that can be passed through the device is passed, excess heat accumulates in the part of the heating part where the heated material does not pass (non-paper passing part). That is, a problem of so-called “temperature rise in non-sheet passing portion” has occurred.

【0007】たとえば、通紙部分でのヒートローラーや
フィルムの温度を200℃で制御しても、非通紙部分で
は250℃を越えて(非通紙部昇温)、使用しているゴ
ムや樹脂にダメージを与えることがあった。あるいは、
非通紙部分での弾性加圧ローラーの径膨張が大きく軸方
向での外径差が生じることでフィルムがねじれたり、被
加熱材にシワが発生したりしていた。
For example, even if the temperature of the heat roller or the film in the paper passing portion is controlled at 200 ° C., the temperature of the non-paper passing portion exceeds 250 ° C. (temperature rise in the non-paper passing portion) and the rubber used is It could damage the resin. Alternatively,
The elastic pressure roller has a large diameter expansion in the non-sheet passing portion, and an outer diameter difference in the axial direction is generated, so that the film is twisted or wrinkles are generated in the material to be heated.

【0008】この問題を解決するために、加熱体を複数
設けて中央と端部を別々に発熱させたり、あるいは通紙
間隔を変化させるといったことが行われてきた。
In order to solve this problem, it has been practiced to provide a plurality of heating elements to separately generate heat at the center and end portions, or to change the sheet passing interval.

【0009】フィルム加熱方式の加熱装置は急激な温度
の立ち上げは可能だが、加熱体であるセラミックヒータ
ーが0.6〜1mm厚程度のものでは、長手方向の熱伝
達が悪いために、非通紙部昇温のために急速にプリント
速度を落とさないと小サイズ紙、たとえば、はがきや封
筒を通紙しつづけることができなかった。たとえば、A
4で毎分20枚プリントできる装置でも、封筒となると
瞬くまに毎分10枚以下にさげないと、ダメージを受け
てしまうといった状態であった。
The film heating type heating device can rapidly raise the temperature, but if the ceramic heater, which is a heating body, has a thickness of about 0.6 to 1 mm, the heat transfer in the longitudinal direction is poor, so that the heating is not conducted. It was not possible to continue passing small size paper, such as postcards and envelopes, unless the printing speed was rapidly reduced to raise the temperature of the paper portion. For example, A
Even with a device capable of printing 20 sheets per minute in No. 4, if it becomes an envelope, unless it is reduced to 10 sheets per minute or less, it will be damaged.

【0010】非通紙部昇温を解消すべく、例えば、セラ
ミックヒーターに形成する通電発熱抵抗体層自体にPT
C特性を持たせる内容が提案されている。PTC特性を
もつ通電発熱抵抗体は、通電により発熱して温度上昇す
るが、特定の温度(スイッチング温度)に至ると抵抗値
が急激に上昇して昇温が抑えられる、正の温度抵抗係数
(正の抵抗温度特性)を有する自己温度制御特性を持っ
た通電発熱抵抗体である。例えば、チタン酸バリウムに
ドープ材を添加して焼結した半導体セラミックスは約2
05℃をスイッチング温度とするPTC特性を有する。
In order to eliminate the temperature rise in the non-sheet passing portion, for example, PT is formed on the energization heating resistor layer itself formed in the ceramic heater.
Content that has C characteristics has been proposed. An energization heating resistor having a PTC characteristic heats up due to energization and rises in temperature, but when the temperature reaches a specific temperature (switching temperature), the resistance value suddenly rises and the temperature rise is suppressed. It is an energization heating resistor having a self-temperature control characteristic having a positive resistance temperature characteristic). For example, a semiconductor ceramic obtained by adding a doping material to barium titanate and sintering the same is about 2
It has a PTC characteristic in which the switching temperature is 05 ° C.

【0011】通電発熱抵抗体層自体にこのPTC特性を
持たせることで、加熱体の非通紙部部分は非通紙部昇温
しても特定のスイッチング温度に達するとその非通紙部
部分に対応する通電発熱抵抗体層部分に対する通電がP
TC特性により急激に減少して発熱が抑えられて非通紙
部昇温が解消あるいは緩和されるというものである。
By giving the PTC characteristic to the energization heat-generating resistor layer itself, the non-sheet passing portion of the heating body reaches the specific switching temperature even if the temperature of the non-sheet passing portion reaches a certain switching temperature. The energization to the energization heating resistor layer part corresponding to P is P
According to the TC characteristic, the temperature is rapidly reduced, heat generation is suppressed, and the temperature rise in the non-sheet passing portion is eliminated or alleviated.

【0012】しかしながら、スクリーン印刷でセラミッ
ク基板上に抵抗体ペーストを印刷する方法では、印刷ペ
ーストの調整が実現されていない。
However, in the method of printing the resistor paste on the ceramic substrate by screen printing, adjustment of the print paste has not been realized.

【0013】また、市販されているPTC加熱体は緻密
(バルク)な焼結体であるため、熱容量が大きく昇温速
度が遅く熱効率的に無駄が多くなる。したがって、市場
の要求である、オンデマンド性と省エネ性を満たすこと
は出来ていなかった。
Further, since the commercially available PTC heating body is a dense (bulk) sintered body, it has a large heat capacity, a slow temperature rising rate, and a large amount of waste in terms of thermal efficiency. Therefore, it has not been possible to meet the demands of the market such as on-demand and energy saving.

【0014】そこで本発明は、高速に昇温するととも
に、自己温度制御可能なPTC特性を有する加熱体を提
供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a heating element having a PTC characteristic capable of rapidly heating and controlling its own temperature.

【0015】また該加熱体により、オンデマンド性と省
エネ性を満たし、且つ非通紙部昇温現象をなくした、も
しくは緩和した加熱装置、および該加熱装置を画像加熱
定着手段として具備させた画像形成装置を提供すること
を目的とする。
Further, the heating member satisfies the on-demand property and the energy saving property, and eliminates or alleviates the temperature rise phenomenon in the non-sheet passing portion, and an image provided with the heating device as an image heating fixing means. An object is to provide a forming device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする、加熱体、発熱主体の製造方法、加熱装置、お
よび画像形成装置である。
The present invention provides a heating element, a method of mainly producing heat, a heating device, and an image forming apparatus characterized by the following constitutions.

【0017】(1)通電により発熱し正の温度抵抗係数
を有する多孔質材を発熱主体とすることを特徴とする加
熱体。
(1) A heating element characterized in that a porous material having a positive temperature coefficient of resistance, which generates heat when energized, is mainly composed of heat generation.

【0018】(2)通電により発熱し正の温度抵抗係数
を有する、気孔体積率10〜40%の多孔質材を発熱主
体とすることを特徴とする加熱体。
(2) A heating body characterized in that the main body of heat generation is a porous material having a pore volume ratio of 10 to 40%, which has a positive temperature resistance coefficient by generating heat when energized.

【0019】(3)前記発熱主体である多孔質材が多孔
質セラミック材であることを特徴とする(1)または
(2)に記載の加熱体。
(3) The heating element according to (1) or (2), characterized in that the porous material which is the main body of heat generation is a porous ceramic material.

【0020】(4)前記発熱主体をサンドイッチに挟ん
で給電用電極部材を有することを特徴とする(1)から
(3)の何れか1つに記載の加熱体。
(4) The heating element according to any one of (1) to (3), characterized in that the heating element is sandwiched between sandwiches of a power feeding electrode member.

【0021】(5)前記発熱主体に対する通電方向は加
熱体と被加熱材との相対的移動方向に並行な方向か、被
加熱材の面に対して垂直な方向であることを特徴とする
(1)から(4)の何れか1つに記載の加熱体。
(5) The energization direction to the heat generating main body is parallel to the relative movement direction of the heating body and the material to be heated or is perpendicular to the surface of the material to be heated ( The heating element according to any one of 1) to (4).

【0022】(6)温度制御用の温度検出素子が配設さ
れていることを特徴とする(1)から(5)の何れか1
つに記載の加熱体。
(6) Any one of (1) to (5), characterized in that a temperature detecting element for temperature control is provided.
The heating element described in 1.

【0023】(7)正の温度抵抗係数を有する物質の粉
体と、耐熱繊維と、充填材と、耐水性粒状有機物と、結
合剤と、水を混合して得られる可塑性混合物を、成形後
に焼成することを特徴とする、(1)から(6)の何れ
か1つに記載の加熱体における発熱主体の製造方法。
(7) A plastic mixture obtained by mixing powder of a substance having a positive temperature resistance coefficient, heat resistant fibers, a filler, a water resistant granular organic substance, a binder and water is molded and then molded. A method for producing a heat-generating main body in a heating element according to any one of (1) to (6), characterized by firing.

【0024】(8)加熱体の熱により被加熱材を加熱す
る加熱装置において、加熱体が(1)から(6)の何れ
か1つに記載の加熱体であることを特徴とする加熱装
置。
(8) A heating device for heating a material to be heated by the heat of the heating device, wherein the heating device is the heating device according to any one of (1) to (6). .

【0025】(9)加熱体の熱により被加熱材を加熱す
る加熱装置において、加熱体が(1)から(6)の何れ
か1つに記載の加熱体であることを特徴とする加熱装
置。
(9) A heating device for heating a material to be heated by the heat of the heating member, wherein the heating member is the heating member according to any one of (1) to (6). .

【0026】(10)固定支持された加熱体と、この加
熱体に接触して摺動移動するフィルムを有し、該フィル
ムを介した加熱体からの熱により被加熱材を加熱する加
熱装置において、加熱体が(1)から(6)の何れか1
つに記載の加熱体であることを特徴とする加熱装置。
(10) In a heating device having a fixedly supported heating body and a film that slides in contact with the heating body, and heats a material to be heated by heat from the heating body through the film. , The heating element is any one of (1) to (6)
A heating device according to claim 3.

【0027】(11)フィルムを挟んで加熱体と相互圧
接して加熱ニップ部を形成する加圧回転体を有すること
を特徴とする(10)に記載の加熱装置。
(11) The heating device according to (10), further comprising a pressure rotator that forms a heating nip portion by being pressed against each other with the film interposed therebetween.

【0028】(12)被加熱材が画像を担持した記録材
であることを特徴とする(9)から(11)の何れか1
つに記載の加熱装置。
(12) Any one of (9) to (11), wherein the material to be heated is a recording material carrying an image.
The heating device described in 1.

【0029】(13)記録材に未定着トナー画像を形成
担持させる作像手段と、記録材上の未定着トナー画像を
加熱定着させる画像定着手段を有する画像形成装置にお
いて、画像定着手段が(9)から(12)の何れか1つ
に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装
置。
(13) In an image forming apparatus having an image forming means for forming and carrying an unfixed toner image on a recording material and an image fixing means for heating and fixing the unfixed toner image on the recording material, the image fixing means is (9) ) To (12), the image forming apparatus.

【0030】[作 用]PTC特性を有する発熱主体を
多孔質材にすることで熱容量を低下させて加熱体に急峻
な温度上昇性を具備させることができ、加熱装置のオン
デマンド性と省エネ性を満たすことができる。
[Operation] By making the heat-generating main body having the PTC characteristic a porous material, the heat capacity can be lowered and the heating body can be provided with a steep temperature rising property. Can meet.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】[実施例1] (1)画像形成装置 図1は画像形成装置例の概略構成模型図である。本実施
例における画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用
のレーザービームプリンターである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] (1) Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic structural model view of an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus in this embodiment is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process.

【0032】31は像担持体としての回転ドラム型の電
子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、矢印
の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
Reference numeral 31 denotes a rotary drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as an image bearing member, which is rotationally driven in a clockwise direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed.

【0033】32は帯電手段としての帯電ローラーであ
り、回転する感光ドラム31の外周面を所定の極性・電
位に一様に帯電処理する。本例では約−600Vに一様
に帯電処理する。
Reference numeral 32 denotes a charging roller as a charging means, which uniformly charges the outer peripheral surface of the rotating photosensitive drum 31 to a predetermined polarity and potential. In this example, the charging process is uniformly performed at about -600V.

【0034】33は情報書き込み手段としてのレーザー
ビームスキャナーであり、画像情報の時系列電気デジタ
ル画素信号に対応して変調したレーザー光Lを出力し
て、上記の感光ドラム31の一様帯電面を走査露光す
る。この走査露光により感光ドラム31の一様帯電面の
露光明部の電位が減衰して露光暗部の電位との電位コン
トラストにより走査露光パターンに対応した静電潜像が
感光ドラム面に形成される。
Reference numeral 33 denotes a laser beam scanner as an information writing means, which outputs a laser beam L modulated in accordance with a time-series electric digital pixel signal of image information to output the uniformly charged surface of the photosensitive drum 31. Scan and expose. Due to this scanning exposure, the potential of the exposed light portion on the uniformly charged surface of the photosensitive drum 31 is attenuated, and an electrostatic latent image corresponding to the scanning exposure pattern is formed on the surface of the photosensitive drum due to the potential contrast with the potential of the exposed dark portion.

【0035】34は現像手段であるトナー現像装置であ
る。本例ではマイナス帯電極性のネガトナーを用いた反
転現像装置であり、上記の感光ドラム面の露光明部にト
ナーが付着して静電潜像がトナー画像として現像され
る。
A toner developing device 34 is a developing means. In this example, the reversal developing device uses a negative toner having a negative charging polarity, and toner adheres to the exposed bright portion on the surface of the photosensitive drum to develop the electrostatic latent image as a toner image.

【0036】35は給紙カセットであり、この給紙カセ
ット内に積載収納されている記録材(転写紙)Pがピッ
クアップローラー36により一枚分離給紙され、シート
パス37、レジストセンサー38を経由して、感光ドラ
ム31と転写手段としての転写ローラー39との当接部
である転写ニップ部に所定の制御タイミングで給送され
る。転写ローラー39には所定の転写バイアス(プラス
1KV〜5KV)が印加され、転写ニップ部を挟持搬送
される記録材Pの面に感光ドラム31の面に形成されて
いるトナー画像が静電転写される。
Reference numeral 35 denotes a paper feed cassette. A recording material (transfer paper) P stacked and stored in the paper feed cassette is separated and fed by a pickup roller 36, and passes through a sheet path 37 and a registration sensor 38. Then, the toner is fed to the transfer nip portion, which is the contact portion between the photosensitive drum 31 and the transfer roller 39 as the transfer means, at a predetermined control timing. A predetermined transfer bias (plus 1 KV to 5 KV) is applied to the transfer roller 39, and the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 31 is electrostatically transferred onto the surface of the recording material P that is nipped and conveyed in the transfer nip portion. It

【0037】40は定着装置であり、転写ニップ部を通
って感光ドラム31の面から分離された記録材Pが導入
され、記録材P面の未定着トナー画像を永久固着画像と
して加熱定着する。この定着装置40については次の
(2)項で詳述する。
A fixing device 40 introduces the recording material P separated from the surface of the photosensitive drum 31 through the transfer nip portion, and heats and fixes the unfixed toner image on the surface of the recording material P as a permanently fixed image. The fixing device 40 will be described in detail in the next section (2).

【0038】41はドラムクリーニング装置であり、記
録材分離後の感光ドラム31の面に残存する転写残トナ
ーや紙粉等の汚染物を除去して感光ドラム面を清掃す
る。
A drum cleaning device 41 cleans the surface of the photosensitive drum by removing contaminants such as transfer residual toner and paper dust remaining on the surface of the photosensitive drum 31 after the recording material is separated.

【0039】定着装置40を通過した記録材はシートパ
ス42を通って排紙トレイ43に排紙される。
The recording material that has passed through the fixing device 40 is discharged to a discharge tray 43 through a sheet path 42.

【0040】(2)定着装置40 図2は本実施例における定着装置40の要部の概略の横
断面模型図である。本例の定着装置40は基本的には特
開平4−44075〜44083号公報等に開示の加圧
ローラー駆動タイプのフィルム加熱方式の加熱装置であ
り、加熱体としてPTC特性を有する多孔質セラミック
加熱体を用いている。
(2) Fixing Device 40 FIG. 2 is a schematic cross-sectional model view of the main part of the fixing device 40 in this embodiment. The fixing device 40 of this example is basically a pressure roller driving type film heating type heating device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-44075 to 44083, and a porous ceramic heating having PTC characteristics as a heating body. I am using my body.

【0041】1はPTC特性を有する多孔質セラミック
加熱体(以下、PTCポーラス加熱体と記す)であり、
記録材搬送面内において記録材Pの移動方向Aに直交す
る方向(図2において図面に垂直方向)を長手とする横
長部材である。本例では長さ230mm、幅6mm、高
さ(厚さ)3mmの細長角柱状部材であり、通電により
発熱し、温調系により所定温度に温調制御される。この
PTCポーラス加熱体1の詳細は次の(3)項で述べ
る。
Reference numeral 1 is a porous ceramic heating body having PTC characteristics (hereinafter referred to as PTC porous heating body),
It is a laterally long member having a longitudinal direction in a direction (perpendicular to the drawing in FIG. 2) orthogonal to the moving direction A of the recording material P in the recording material conveying surface. In this example, it is an elongated prismatic member having a length of 230 mm, a width of 6 mm, and a height (thickness) of 3 mm, which generates heat when energized and is temperature controlled to a predetermined temperature by a temperature control system. Details of the PTC porous heating body 1 will be described in the following item (3).

【0042】11は加熱体支持体(加熱体ホルダー)で
あり、上記のPTCポーラス加熱体1をその加熱面側を
下向きに露呈させて断熱支持する。
Reference numeral 11 denotes a heating body support (heating body holder) which heat-insulates and supports the PTC porous heating body 1 by exposing its heating surface side downward.

【0043】12は円筒状(エンドレス)の耐熱性フィ
ルム(以下、定着フィルムと記す)であり、上記のPT
Cポーラス加熱体1を固定支持させた加熱体支持体11
にルーズに外嵌させてある。本例においては上記の円筒
状の定着フィルム12は径φ24mm、厚み45μmの
シームレスポリイミドフィルムの表面に厚さ10μmの
フッ素樹脂コートをしたものである。
Reference numeral 12 denotes a cylindrical (endless) heat resistant film (hereinafter referred to as a fixing film), which has the above-mentioned PT.
Heating body support 11 on which the C porous heating body 1 is fixedly supported
It is loosely fitted on. In this example, the cylindrical fixing film 12 is a seamless polyimide film having a diameter of 24 mm and a thickness of 45 μm and a fluororesin coat having a thickness of 10 μm coated on the surface thereof.

【0044】定着フィルム12は、伝熱性を高めて熱容
量を小さくし、クイックスタート性を向上させるため
に、フィルム膜厚は100μm以下、好ましくは10〜
50μm程度の耐熱性のあるPTFE、PFA、FEP
の単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、PE
EK、PES、PPS等の外周表面にPTFE、PF
A、FEP等を混合コーティングした複合層フィルム等
を使用できる。
The fixing film 12 has a film thickness of 100 μm or less, and preferably 10 to 10 μm in order to enhance the heat transfer property, reduce the heat capacity, and improve the quick start property.
PTFE, PFA, FEP with heat resistance of about 50 μm
Single layer, or polyimide, polyamideimide, PE
PTFE, PF on the outer surface of EK, PES, PPS, etc.
A composite layer film in which A, FEP and the like are mixed and coated can be used.

【0045】13は鉄等の金属で構成した剛性加圧ステ
ー(鉄ステー)であり、円筒状の定着フィルム12内に
挿入して加熱体支持体11の内側に位置させて配設して
ある。この剛性加圧ステー13はその上面が定着フィル
ム内面に接触或は近接していて定着フィルム12を内側
から支持するフィルム内面ガイド部材を兼ねている。
Reference numeral 13 denotes a rigid pressure stay (iron stay) made of a metal such as iron, which is inserted into the cylindrical fixing film 12 and positioned inside the heating body support 11. . The upper surface of the rigid pressure stay 13 is in contact with or close to the inner surface of the fixing film and also serves as a film inner surface guide member for supporting the fixing film 12 from the inside.

【0046】14は外径φ20mmの弾性加圧ローラー
であり、本例のものは、外径φ14mmの鉄又はアルミ
の芯金15と、厚さ3mm、アスカーC硬度50度のシ
リコンゴム層16と、厚さ300μmのフッ素樹脂の表
面コート層17から成る。
Reference numeral 14 denotes an elastic pressure roller having an outer diameter of 20 mm. In this example, an iron or aluminum core metal 15 having an outer diameter of 14 mm and a silicon rubber layer 16 having a thickness of 3 mm and an Asker C hardness of 50 degrees are provided. , A surface coating layer 17 of fluororesin having a thickness of 300 μm.

【0047】加圧ローラー14は芯金15の両端部を定
着装置の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸
受支持させて配設してある。この加圧ローラー14の上
側に、上記のPTCポーラス加熱体1、加熱体支持体1
1、定着フィルム12、加圧ステー13等の組み立てア
センブリを、PTCポーラス加熱体1側を下向きにして
加圧ローラー14に並行に配設し、加圧ステー13を加
圧ローラー14の弾性に抗して不図示の付勢手段で下方
に所定の押圧力をもって加圧付勢状態にすることで、P
TCポーラス加熱体1の下面を定着フィルム12を挟ま
せて加圧ローラー14に圧接させることで所定幅の定着
ニップ部Nを形成させている。本例では総圧で150N
を加えた。その結果定着ニップ部Nの幅は6mmとなっ
た。
The pressure roller 14 is arranged such that both ends of the cored bar 15 are rotatably supported by bearings between the side plates (not shown) and the front side of the fixing device. Above the pressure roller 14, the PTC porous heater 1 and the heater support 1 are provided.
1. The assembly assembly of 1, the fixing film 12, the pressure stay 13, and the like is arranged in parallel with the pressure roller 14 with the PTC porous heating body 1 side facing downward, and the pressure stay 13 is resistant to the elasticity of the pressure roller 14. Then, by applying a predetermined pressing force downward with an urging means (not shown) to apply a pressure urging state, P
The lower surface of the TC porous heating element 1 is sandwiched with the fixing film 12 and pressed against the pressure roller 14 to form the fixing nip portion N having a predetermined width. In this example, the total pressure is 150N
Was added. As a result, the width of the fixing nip portion N became 6 mm.

【0048】加圧ローラー14は不図示の駆動手段によ
り動力伝達系を介して回転駆動力が伝達されて矢印の反
時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ロ
ーラー14の回転駆動による、定着ニップ部Nにおける
該ローラー14と定着フィルム12の外面との摩擦力で
定着フィルム12に回転力が作用し(記録材Pが定着ニ
ップ部Nに導入された時は記録材Pを介して定着フィル
ム12に回転力が間接的に作用)、定着フィルム12
が、その内面が定着ニップ部NにおいてPTCポーラス
加熱体1の下向きの表面に圧接摺動しつつ矢印の時計方
向に回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねる
加圧ステー13はこの定着フィルム12の回転を容易に
する。
The pressure roller 14 is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed by the rotational driving force transmitted by a driving means (not shown) via a power transmission system. The rotational force of the pressure roller 14 acts on the fixing film 12 by the frictional force between the roller 14 and the outer surface of the fixing film 12 in the fixing nip portion N (the recording material P is introduced into the fixing nip portion N). The rotational force indirectly acts on the fixing film 12 via the recording material P), the fixing film 12
However, the inner surface of the PTC porous heating body 1 is rotationally driven in the clockwise direction indicated by the arrow while sliding in pressure contact with the downward surface of the PTC porous heating body 1 in the fixing nip portion N. The pressure stay 13 which also serves as a film inner surface guide member facilitates rotation of the fixing film 12.

【0049】定着フィルム12はその周長の少なくとも
一部は常にテンションフリー(テンションが加わらない
状態)の状態で回転するので、回転に伴う定着フィルム
12の軸線方向への寄り移動力は小さい。そのため、定
着フィルム12の寄り移動規制手段としては、図には省
略したけれども、定着フィルム端部を単に受止めるフラ
ンジ部材等の簡単な部材で足りる。
Since the fixing film 12 always rotates in a tension-free state (a state in which no tension is applied) for at least a part of its circumference, the displacement force of the fixing film 12 in the axial direction due to the rotation is small. Therefore, although not shown in the figure, a simple member such as a flange member that simply receives the end portion of the fixing film is sufficient as the deviation movement restricting means of the fixing film 12.

【0050】この定着装置40の加圧ローラー14の回
転駆動と、PTCポーラス加熱体1への通電は、画像形
成装置のコピーボタンの押下もしくはプリント命令信号
に基づいて、あるいは画像定着すべき未定着トナー画像
tを支持した記録材Pの先端が定着装置の手前側に配設
した不図示のセンサーに検知された信号に基づいて開始
される。
The rotation of the pressure roller 14 of the fixing device 40 and the energization of the PTC porous heater 1 are carried out based on the pressing of the copy button of the image forming apparatus or the print command signal, or the unfixed image to be fixed. The start of the recording material P supporting the toner image t is started based on a signal detected by a sensor (not shown) provided on the front side of the fixing device.

【0051】加熱ローラー14の回転駆動による定着フ
ィルム12の従動回転周速度が定常化し、PTCポーラ
ス加熱体1の温度が所定に立ち上がった状態において、
定着ニップ部Nの定着フィルム12と加圧ローラー14
との間に被加熱材としての画像定着すべき記録材Pが導
入されて、定着フィルム12と一緒に定着ニップ部Nを
挟持搬送されることによりPTCポーラス加熱体1の熱
が定着フィルム12を介して記録材Pに付与され未定着
トナー画像tが記録材P面に加熱定着されるものであ
る。定着ニップ部Nを通った記録材Pは定着フィルム1
2の面から分離されて搬送される。定着ニップNの領域
は加圧ローラー14とPTCポーラス加熱体1の間で圧
力と温度のかかった領域である。
In a state where the driven peripheral speed of the fixing film 12 is stabilized by the rotational driving of the heating roller 14 and the temperature of the PTC porous heater 1 rises to a predetermined level,
The fixing film 12 and the pressure roller 14 in the fixing nip portion N
A recording material P to be image-fixed as a material to be heated is introduced between and, and the fixing nip portion N is nipped and conveyed together with the fixing film 12, whereby the heat of the PTC porous heating body 1 causes the fixing film 12 to move. The unfixed toner image t applied to the recording material P via the recording material P is heated and fixed on the surface of the recording material P. The recording material P passing through the fixing nip portion N is the fixing film 1
It is separated from the second surface and conveyed. The area of the fixing nip N is an area where pressure and temperature are applied between the pressure roller 14 and the PTC porous heating body 1.

【0052】(3)PTCポーラス加熱体1 図3は本例の定着装置におけるPTCポーラス加熱体部
分の拡大横断面模型図、図4の(a)はPTCポーラス
加熱体1の途中部分省略の裏面側の平面模型図、(b)
は同じく途中部分省略の表面側の平面模型図である。
(3) PTC Porous Heating Body 1 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional model view of the PTC porous heating body portion in the fixing device of this embodiment, and FIG. 4 (a) is the rear surface of the PTC porous heating body 1 with the middle portion omitted. Side plan view, (b)
Similarly, it is a plane model drawing of the surface side with the middle part omitted.

【0053】本例のPTCポーラス加熱体1は、 .発熱主体2としての、PTC特性を有する、すなわ
ち通電により発熱し正の温度抵抗係数を有する多孔質の
セラミック材と、 .該発熱主体2の記録材移動方向Aの上流側と下流側
の2つの側面に設けた第1と第2の給電用電極層3a・
3bと、 .発熱主体2の定着フィルム摺動面側を加熱体表面側
としてこの表面側に設けたオーバーコート層(保護層)
としての摺動性ガラス層4と、 .発熱主体2の定着フィルム摺動面側とは反対側を加
熱体裏面側としてこの裏面側に設けた温度検出素子とし
てのサーミスタ5と、から成る。
The PTC porous heating element 1 of the present example comprises: A porous ceramic material that has PTC characteristics, that is, generates heat when energized and has a positive temperature resistance coefficient, as the heat generating main body 2; First and second power supply electrode layers 3a provided on the two side surfaces of the heat generating body 2 on the upstream side and the downstream side in the recording material moving direction A.
3b ,. An overcoat layer (protective layer) provided on the surface of the heating body 2 where the sliding surface of the fixing film is the surface of the heating body
The slidable glass layer 4 as a. The heating main body 2 has a side opposite to the sliding surface side of the fixing film as a heating body rear surface side, and a thermistor 5 as a temperature detecting element provided on the rear surface side.

【0054】発熱主体2としてのPTC特性を有する多
孔質のセラミック材は、記録材搬送面内において記録材
Pの移動方向Aに直交する方向を長手とする横長部材で
あり、本例では長さ230mm、幅6mm、高さ(厚
さ)3mmの細長角柱状部材である。
The porous ceramic material having PTC characteristics as the heat generating main body 2 is a laterally elongated member having a length in the direction orthogonal to the moving direction A of the recording material P in the recording material conveying surface, and in this example, the length is long. It is an elongated prismatic member having a width of 230 mm, a width of 6 mm, and a height (thickness) of 3 mm.

【0055】第1と第2の給電用電極層3a・3bは厚
さ数10μm程度の導電材層である。例えば、発熱主体
2の記録材移動方向Aの上流側と下流側の2つの側面に
対してその側面全面に銀ペースト層をスクリーン印刷等
で施して焼成処理して設けられる。電極の形成方向は、
記録材の通紙される方向に上下流で設ける。これによっ
て、電流が記録材の通紙方向と平行になり非通紙部分で
の昇温が発生した際には、その部分での発熱主体2の抵
抗値が上昇して、電流を押さえるので、非通紙部での発
熱が抑制されることになる。
The first and second power supply electrode layers 3a and 3b are conductive material layers having a thickness of several tens of μm. For example, a silver paste layer is applied by screen printing or the like to the two side surfaces of the heat generating main body 2 on the upstream side and the downstream side in the recording material moving direction A by screen printing or the like, and the silver paste layer is baked. The electrode formation direction is
It is provided upstream and downstream in the direction in which the recording material is passed. As a result, when the current becomes parallel to the sheet passing direction of the recording material and a temperature rise occurs in the non-sheet passing portion, the resistance value of the heat generating main body 2 in that portion rises and the current is suppressed, Heat generation in the non-sheet passing portion is suppressed.

【0056】摺動性ガラス層4も10〜数10μm程度
の薄層である。例えば、発熱主体2の定着フィルム摺動
面側に全面的にガラスペースト層をスクリーン印刷等で
施して焼成処理して設けられる。
The slidable glass layer 4 is also a thin layer of about 10 to several tens of μm. For example, a glass paste layer is entirely applied to the sliding surface side of the fixing film of the heat-generating body 2 by screen printing or the like and baked.

【0057】本例のPTCポーラス加熱体1において、
第1と第2の給電用電極層3a・3bもガラス層4も上
記のように薄層であるので、PTCポーラス加熱体1の
長さ、幅、高さ(厚さ)の寸法は、発熱主体2としての
PTC特性を有する多孔質セラミック材の上記の長さ、
幅、高さ(厚さ)の寸法と実質的に同じである。
In the PTC porous heating body 1 of this example,
Since the first and second power feeding electrode layers 3a and 3b and the glass layer 4 are thin layers as described above, the length, width, and height (thickness) of the PTC porous heating body 1 are determined by the heat generation. The above length of the porous ceramic material having PTC characteristics as the main body 2,
It is substantially the same as the width and height (thickness).

【0058】温度検出素子としてのサーミスタ5は最小
通紙幅領域に対応する加熱体裏面部分に接触させて具備
させてある。本例においては記録材Pの搬送は中央基準
でなされ、サーミスタ5は加熱体裏面の加熱体長手方向
の略中央部に配設してある。
The thermistor 5 as a temperature detecting element is provided in contact with the back surface of the heating element corresponding to the minimum sheet passing width area. In this example, the recording material P is conveyed with the center as a reference, and the thermistor 5 is arranged on the back surface of the heating body at a substantially central portion in the longitudinal direction of the heating body.

【0059】100は制御回路部、101は給電回路部
(交流電源)である。給電回路部101から第1と第2
の給電用電極層3a・3b間に給電されて、発熱主体2
の長手各部が通電により発熱する。発熱主体2の長手各
部における通電方向は本例の場合は定着ニップ部Nにお
ける被加熱材であるフィルム12・記録材Pの移動方向
A方向に並行な方向になる。
Reference numeral 100 is a control circuit section, and 101 is a power supply circuit section (AC power supply). From the power supply circuit unit 101 to the first and second
Power is supplied between the power supply electrode layers 3a and 3b of the
The longitudinal portions of the element generate heat when energized. In the present example, the energization direction in each longitudinal portion of the heat generating main body 2 is parallel to the moving direction A of the film 12 and the recording material P which are the material to be heated in the fixing nip portion N.

【0060】発熱主体2の温度がサーミスタ5で検出さ
れてその検出温度情報が制御回路部100に入力する。
制御回路部100はサーミスタ5で検出される温度が所
定の定着温度に維持されるように、給電回路部101か
ら第1と第2の給電用電極層3a・3b間に給電する電
力を制御して加熱体1を温調制御する。
The temperature of the heating element 2 is detected by the thermistor 5, and the detected temperature information is input to the control circuit section 100.
The control circuit unit 100 controls the power supplied from the power supply circuit unit 101 to the first and second power supply electrode layers 3a and 3b so that the temperature detected by the thermistor 5 is maintained at a predetermined fixing temperature. The temperature control of the heating element 1 is performed.

【0061】本例の発熱主体2としてのPTC特性を有
する多孔質のセラミック材は、PTC特性を有する物質
としてチタン酸バリウムを主成分とする、気孔体積率2
0%の多孔質焼結材であり、長さ230mm、幅6m
m、高さ3mmの柱状に成形加工したものを用いた。電
気抵抗値は第1と第2の給電用電極層3a・3b間で1
8Ωである。120Vの交流電源に接続することで最大
で、800Wの電力が取り出せる。
The porous ceramic material having PTC characteristics as the heat generating main body 2 of this example has a porosity volume ratio of 2 containing barium titanate as a main component as a substance having PTC characteristics.
0% porous sintered material, length 230mm, width 6m
A m-shaped column having a height of 3 mm was used. The electric resistance value is 1 between the first and second power supply electrode layers 3a and 3b.
It is 8Ω. By connecting to a 120V AC power source, a maximum of 800W of power can be taken out.

【0062】図5は本実施例におけるPTCポーラス加
熱体1のPTC特性であり、スイッチング温度は205
℃である。
FIG. 5 shows the PTC characteristics of the PTC porous heating element 1 in this example, with a switching temperature of 205.
℃.

【0063】ここで、チタン酸バリウムのバルクの焼結
体は、密度がおよそ5g/cm3、比熱がおよそ0.8
J/K・gであり、この掛け算として得られる1cm3
あたりの熱容量は4J/Kとなる。
The barium titanate bulk sintered body has a density of about 5 g / cm 3 and a specific heat of about 0.8.
J / K · g, which is 1 cm 3 obtained by this multiplication
The heat capacity per unit is 4 J / K.

【0064】一方、本実施例における気孔体積率20%
のチタン酸バリウム多孔質焼結材は、密度がおよそ0.
7g/cm3、比熱がおよそ1.93J/K・gであ
り、この掛け算として得られる1cm3あたりの熱容量
は1.35J/Kとなり、チタン酸バリウムのバルクの
焼結体の約1/3であり、暖まりやすさは約3倍とな
る。
On the other hand, the pore volume ratio in this example is 20%.
The barium titanate porous sintered material has a density of about 0.
7 g / cm 3 , specific heat is about 1.93 J / K · g, and the heat capacity per 1 cm 3 obtained by this multiplication is 1.35 J / K, which is about 1/3 of the bulk sintered body of barium titanate. And, the easiness of warming is about 3 times.

【0065】本実施例においては上記の定着装置仕様
で、加圧ローラー14を表面の周速で200mm/秒で
回転させながら加熱体1に100Vを入力して加熱した
ところ、サーミスタ5の出力で測定すると190℃まで
加熱するのに常温(25℃)から5秒であり、オンデマ
ンド性を維持するのに十分な昇温速度を得られた。
In the present embodiment, when the pressure roller 14 is rotated at a peripheral speed of the surface of 200 mm / sec and 100 V is input to the heating element 1 to heat it with the above fixing device specifications, the output of the thermistor 5 is obtained. When measured, it took 5 seconds from room temperature (25 ° C.) to heat to 190 ° C., and a temperature rising rate sufficient to maintain the on-demand property was obtained.

【0066】このように、PTC特性を有する発熱主体
2を多孔質材にすることで熱容量を低下させて急峻な温
度上昇性を具備させることができ、オンデマンド性と省
エネ性を満たすことができる。
As described above, by making the heat-generating main body 2 having the PTC characteristic a porous material, it is possible to reduce the heat capacity and to provide a steep temperature rise property, and it is possible to satisfy the on-demand property and the energy saving property. .

【0067】またPTC特性を有する発熱主体2のスイ
ッチング温度は205℃(図5)であり、通紙部の定着
温調190℃に対して非通紙部の温度が205℃を越え
るとPTC特性により非通紙部に対応する発熱主体部分
だけその抵抗値が大きくなり通電を減らすので、昇温が
停止して205℃以上にあがることがない。したがっ
て、非通紙部昇温現象が無くなるので、通紙速度150
mm/秒の状態で10枚目以降も連続して通紙をつづけ
ることが可能となった。
Further, the switching temperature of the heat generating main body 2 having the PTC characteristic is 205 ° C. (FIG. 5), and when the temperature of the non-sheet passing portion exceeds 205 ° C., the fixing temperature control of the sheet passing portion exceeds 190 ° C. As a result, the resistance value of only the heat-generating main portion corresponding to the non-sheet passing portion increases and the energization is reduced, so that the temperature rise does not stop and the temperature does not rise above 205 ° C. Therefore, the temperature rise phenomenon of the non-sheet passing portion is eliminated, and the sheet passing speed of
It has become possible to continue feeding paper even after the 10th sheet in the state of mm / sec.

【0068】(4)発熱主体2の製造方法 発熱主体2としてのPTC特性を有する多孔質のセラミ
ック材の製造要領を説明する。
(4) Manufacturing Method of Heating Main Body 2 A manufacturing procedure of a porous ceramic material having PTC characteristics as the heating main body 2 will be described.

【0069】発熱主体2としてのPTC特性を有する多
孔質のセラミック材は、チタン酸バリウム等の正の温度
抵抗係数を有する物質の粉体と、耐熱繊維と、必要に応
じて充填材と、耐水性粒状有機物と、結合剤と、水を混
合して得られる可塑性混合物を、成形、乾燥後に焼成す
ることで製造することができる。
The porous ceramic material having PTC characteristics as the heat generating main body 2 is a powder of a substance having a positive temperature resistance coefficient such as barium titanate, a heat resistant fiber, a filler if necessary, and a water resistant material. It can be manufactured by molding, drying and then firing a plastic mixture obtained by mixing the organic particulate organic substance, the binder, and water.

【0070】a)耐熱性繊維としては、ロックウール、
アルミノシリケート質繊維、アルミナ繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維等を使用することができる。用いる耐
熱性繊維の太さは製品の繊維間空隙の大きさに影響し、
大きな空隙のものを得るにはやや太い、たとえば繊維径
が約2〜15μmのものを用いるのが有利である。
A) Heat-resistant fibers include rock wool,
Aluminosilicate fibers, alumina fibers, glass fibers, aramid fibers and the like can be used. The thickness of the heat-resistant fiber used affects the size of the interfiber gap of the product,
In order to obtain large voids, it is advantageous to use a slightly thicker fiber having a fiber diameter of about 2 to 15 μm.

【0071】b)必要ならば、耐熱性繊維に対して約3
00重量%までの充填材、たとえば蛙目粘土、木節粘
土、カオリン、ベントナイト、アルミナ、シリカ等を併
用して製品の繊維間空隙の量を調整することができる。
すなわち、充填材を配合することにより、またその配合
量を増やすほど、繊維間空隙を少なくすることができ
る。しかし、充填材配合量が耐熱性繊維に対して300
重量%をこえると、熱容量が増加して前述の機構による
加熱体としての昇温速度を確保することが困難になる。
逆に50%以下では、空隙が多すぎて、加熱体としての
強度を得られない。
B) If necessary, about 3 for heat resistant fiber
The amount of interfiber voids in the product can be adjusted by using up to 00% by weight of a filler, for example, gairome clay, kibushi clay, kaolin, bentonite, alumina, silica and the like.
That is, the interfiber voids can be reduced by blending the filler and increasing the blending amount thereof. However, the filler content is 300 with respect to the heat resistant fiber.
When the content exceeds 10% by weight, the heat capacity increases, and it becomes difficult to secure the rate of temperature rise as the heating element by the above mechanism.
On the other hand, if it is 50% or less, there are too many voids and the strength as a heating element cannot be obtained.

【0072】また、電気抵抗性を持たせるために、PT
C特性を有するチタン酸バリウム粒子とその他金属酸化
物(たとえば、酸化鈴や酸化亜鉛、酸化チタン)、金属
粉、SiCやカーボンといった粉末のものを調合して添
加する。
Further, in order to have electric resistance, PT
Barium titanate particles having C characteristics and other metal oxides (for example, tin oxide, zinc oxide, and titanium oxide), metal powders, and powders such as SiC and carbon are prepared and added.

【0073】c)耐水性粒状有機物は、製品中に気孔を
生じさせるために使用する。この材料としては、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂
等、各種合成樹脂からなるものが適当であり、発泡樹脂
粒子を用いることもできる。このほか、木材等耐水性天
然有機物の粉砕物、カーボン粉等を用いることもでき
る。なお、この材料が耐水性であることは、原料混合物
が水と混合、成形されて乾燥されるまで粒状を維持させ
るために必要である。
C) The water-resistant granular organic material is used to generate pores in the product. As this material, materials made of various synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, polystyrene and acrylic resin are suitable, and expanded resin particles can also be used. In addition, pulverized products of water-resistant natural organic substances such as wood, carbon powder and the like can also be used. It is necessary for this material to be water resistant in order to maintain the granular state until the raw material mixture is mixed with water, molded, and dried.

【0074】耐水性粒状有機物の粒径は少なくとも0.
05mmあることが必要で、あまりに微細では、前述し
た断熱をし、かつ熱容量をさげるために役立つ気孔を形
成することができない。また、2mmをこえる粒径の粒
状物は、過大な気孔を生じさせ製品の物性と均一性を悪
くするとともに、強度も低下させる耐水性粒状有機物の
配合比率は、製品中に形成される気孔の総量を左右す
る。したがって、この材料の配合比率を変えることによ
り、製品の熱容量を変えることができる。
The particle size of the water-resistant granular organic material is at least 0.
It needs to be 05 mm, and if it is too fine, it cannot form the pores that serve for the above-mentioned heat insulation and for reducing the heat capacity. Further, the granular material having a particle size of more than 2 mm causes excessive pores to deteriorate the physical properties and uniformity of the product, and also lowers the strength. The compounding ratio of the water-resistant granular organic matter is that of the pores formed in the product. Control the total amount. Therefore, the heat capacity of the product can be changed by changing the compounding ratio of this material.

【0075】d)結合剤としては、メチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、フェノール樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリ
アクリル酸ソーダ等の有機質結合剤のほか、コロイダル
シリカ、アルミナゾル、けい酸ソーダ、けい酸リチウ
ム、ガラスフリット等の無機質結合剤を用いることがで
きる。ただし、他の添加物と反応性のないもの、あるい
は、電気伝導性をもたずかつ経時変化のないもの、PT
C特性をもつチタン酸バリウム粒子と反応性をもたない
ものが選ばれる。
D) As a binder, methyl cellulose,
In addition to organic binders such as carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, phenolic resins, polyacrylic acid esters, sodium polyacrylate, etc., inorganic materials such as colloidal silica, alumina sol, sodium silicate, lithium silicate, glass frit, etc. Binders can be used. However, those that do not react with other additives, or those that have no electrical conductivity and do not change with time, PT
Those having no reactivity with barium titanate particles having C characteristics are selected.

【0076】有機質結合剤は、原料混合物を成形して乾
燥しただけの段階で強度を発現してその後の取り扱いを
容易にするほか、ほとんどのものは原料混合物の粘度を
高めて成形を容易にする作用もする。一方、無機結合剤
は原料混合物を成形し1000℃に達するような高温で
焼成したときも焼失することなく結合力を維持する。
The organic binder develops strength just after the raw material mixture is molded and dried to facilitate the subsequent handling, and most of them increase the viscosity of the raw material mixture to facilitate the molding. It also works. On the other hand, the inorganic binder maintains the binding force without burning even when the raw material mixture is molded and fired at a high temperature reaching 1000 ° C.

【0077】したがって、有機結合剤と無機結合剤の両
方を併用するのが有利であり、最終製品の強度および硬
度を必要な水準のものとするのに必要な量の無機結合剤
に、原料混合物の成形性と焼成前の成形体強度を確保す
るという観点から補助的に有機結合剤を併用することが
望ましい。
Therefore, it is advantageous to use both an organic binder and an inorganic binder in combination, and the raw material mixture is added to the inorganic binder in the required amount to bring the strength and hardness of the final product to the required level. From the viewpoint of ensuring the moldability of and the strength of the molded product before firing, it is desirable to use an organic binder in combination.

【0078】e)上述の原料に適量の水を加えて混合
し、均一な可塑性混合物とするが、結合剤および水の配
合量も、製品の繊維間微細空隙の大きさと量を左右す
る。
E) An appropriate amount of water is added to the above raw materials and mixed to form a uniform plastic mixture. The amount of the binder and water also influences the size and amount of the interfiber microvoids of the product.

【0079】原料の好適配合比は結合剤の種類、成形後
の加熱温度および必要とされる製品特性等によって異な
るが、150〜400℃に加熱して製品を得る場合、原
料の好適配合比はおおむね次の範囲にある。
The preferable mixing ratio of the raw materials varies depending on the kind of the binder, the heating temperature after molding, the required product characteristics and the like, but when heating to 150 to 400 ° C. to obtain the product, the preferable mixing ratio of the raw materials is Generally within the following range.

【0080】 耐熱性繊維(充填材を使用する場合は充填材との合計量) 100重量部 チタン酸バリウム 10〜100重量部 カーボン 20〜100重量部 耐水性粒状有機物 10〜300重量部 結合剤 2〜100重量部 水 適量(通常、上記原料合計量に対し 20〜200重量%) 得られた可塑性混合物は、棒状、円筒状、板状等、製品
の使途に応じて所定の形状に成形する。成形法に制限は
なく、押出成形、プレス成形等、任意の成形法を製品形
状に応じて選ぶことができる。
Heat-resistant fiber (total amount with filler when using filler) 100 parts by weight Barium titanate 10-100 parts by weight Carbon 20-100 parts by weight Water-resistant granular organic matter 10-300 parts by weight Binder 2 ˜100 parts by weight Water Appropriate amount (usually 20 to 200% by weight based on the total amount of the above raw materials) The obtained plastic mixture is molded into a predetermined shape such as a rod shape, a cylinder shape, a plate shape or the like according to the intended use of the product. There is no limitation on the molding method, and any molding method such as extrusion molding and press molding can be selected according to the product shape.

【0081】次いで常温または加熱下に乾燥して成形体
を硬化させるとともに水分を除く。繊維間の微細な連通
空隙はこの段階で形成される。さらに約150〜400
℃に昇温して粒状有機物を燃焼または分解・ガス化させ
ることにより消失させると、その後に気孔が残る。
Next, the molded body is dried at room temperature or under heating to cure and remove water. Fine communication voids between the fibers are formed at this stage. Further about 150-400
When the particulate organic substance is burnt or decomposed and gasified to be extinguished by raising the temperature to ℃, pores remain after that.

【0082】なお、加熱して粒状有機物を消失させる工
程では有機結合剤も一部炭化または燃焼するのが避けら
れないが、それは最小限度に抑えることが望ましく、し
たがって、結合剤として有機質のものだけを用いた場合
は加熱処理が制約されることが多い。一方、無機結合剤
を主たる結合剤とし有機結合剤を補助的に使用した場合
は、有機結合剤が全部焼失してしまっても十分な製品強
度が得られるので、400℃以上1000℃付近までの
高温で焼成して粒状有機物を容易に且つ完全に消失させ
ると共に無機結合剤を完全に硬化させ、その特性を十分
に発揮させることができる。
In the step of heating and eliminating the particulate organic matter, it is inevitable that the organic binder also partially carbonizes or burns, but it is desirable to minimize it. Therefore, only organic binders should be used. When using, the heat treatment is often restricted. On the other hand, when an inorganic binder is used as a main binder and an organic binder is used as an auxiliary, a sufficient product strength can be obtained even if the organic binder is completely burned off. It is possible to easily and completely eliminate the particulate organic matter by baking at a high temperature, and to completely cure the inorganic binder, so that its characteristics can be sufficiently exhibited.

【0083】なお、400℃以上1000℃付近までの
高温で焼成による粒状有機物の急激な消失による亀裂の
発生等を防ぐため、高温での焼成に先立ち150〜40
0℃での予備加熱を行う場合もある。この場合の原料の
好適配合比はおおむね以下の範囲にある。
In order to prevent the occurrence of cracks due to the rapid disappearance of the granular organic matter due to the firing at a high temperature of 400 ° C. to about 1000 ° C., 150 to 40 prior to the firing at a high temperature.
Preheating at 0 ° C may be performed in some cases. In this case, the preferable mixing ratio of the raw materials is in the range below.

【0084】 耐熱性繊維(充填材を使用する場合は充填材との合計量) 100重量部 チタン酸バリウム 10〜100重量部 カーボン 20〜100重量部 耐水性粒状有機物 10〜300重量部 結合剤 50〜300重量部 水 適量(通常、上記原料合計量に対し 20〜200重量%) 以上により、PTC特性を有し、機械的強度と耐久性に
もすぐれた、発熱主体2としてのPTC特性を有する多
孔質セラミック材が得られる。
Heat resistant fiber (total amount with filler when using filler) 100 parts by weight Barium titanate 10 to 100 parts by weight Carbon 20 to 100 parts by weight Water-resistant granular organic matter 10 to 300 parts by weight Binder 50 Up to 300 parts by weight Water Appropriate amount (usually 20 to 200% by weight with respect to the total amount of the above raw materials) By the above, it has PTC characteristics, and also has PTC characteristics as a heat-generating main body 2 that is excellent in mechanical strength and durability A porous ceramic material is obtained.

【0085】上記多孔質セラミック材の成形の途中ない
し成形後に銀や白金をガラスに分散させたペーストを該
多孔質セラミック材の所要部分に塗布し、同時また後工
程で焼成することで、第1と第2の給電用電極層3a・
3bを形成することが可能である。摺動性ガラス層4も
ガラスペーストをディップないし印刷焼成してつけるこ
とができる。
During the molding of the porous ceramic material or after the molding, a paste in which silver or platinum is dispersed in glass is applied to a required portion of the porous ceramic material, and the paste is baked at the same time or in a later step. And the second power supply electrode layer 3a
It is possible to form 3b. The slidable glass layer 4 can also be applied by dipping or printing and firing a glass paste.

【0086】発熱主体2としてのPTC特性を有する多
孔質セラミック材の気孔体積率は10〜40%の設定が
よい。
The porosity volume ratio of the porous ceramic material having PTC characteristics as the heat generating main body 2 is preferably set to 10 to 40%.

【0087】気孔体積率が10%よりも小さいと、熱容
量が大きくなり暖まりにくくなることで十分なオンデマ
ンド効果が得られない。また40%よりも大きいと、成
形体としての強度が下がるのと、電極層や摺動ガラス層
を形成した際に平面になりずらく、接点を取りにくい、
あるいはフィルムとの接触が悪く熱を伝えにくいといっ
た問題が生じる。
If the pore volume ratio is less than 10%, the heat capacity becomes large and it becomes difficult to warm up, so that a sufficient on-demand effect cannot be obtained. If it is more than 40%, the strength as a molded article decreases, and it becomes difficult to form a flat surface when an electrode layer or a sliding glass layer is formed, which makes it difficult to make a contact.
Alternatively, there is a problem that heat is not easily transferred to the film because of poor contact with the film.

【0088】本発明において、PTC特性を有する多孔
質のセラミック材の気孔体積率は、PTC特性を有する
多孔質のセラミック材の外形寸法から出した体積Vと、
PTC特性を有する多孔質のセラミック材に液体を含浸
させて、その量V′を測定して、V′/V×100
(%)で算出される値である。
In the present invention, the porosity volume ratio of the porous ceramic material having the PTC characteristic is the volume V derived from the outer dimensions of the porous ceramic material having the PTC characteristic,
A porous ceramic material having PTC characteristics is impregnated with a liquid, and the amount V ′ is measured to obtain V ′ / V × 100.
It is a value calculated by (%).

【0089】(5)他の定着装置との対比 a)上記実施例1の、PTCポーラス加熱体1を用いた
フィルム加熱方式のオンデマンド定着装置と、 b)従来のハロゲンヒーター内包タイプの熱ローラー方
式の定着装置と c)加熱体として板状セラミックヒーターを用いたフィ
ルム加熱方式のオンデマンド定着装置 の3つをそれぞれ比較したものを表1に示す。
(5) Comparison with other fixing devices a) Film heating type on-demand fixing device using the PTC porous heating element 1 of the above-mentioned Example 1, and b) Conventional halogen heater-containing heat roller. Table 1 shows a comparison of three fixing devices of the system and c) an on-demand fixing device of the film heating system using a plate-shaped ceramic heater as a heating body.

【0090】図6は、上記の比較で用いた熱ローラー方
式の加熱定着装置の構成模型図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a heat roller type heat fixing device used in the above comparison.

【0091】21はヒートローラー(定着ローラー)で
あり、外径25mm、肉厚0.8mmのアルミパイプ
(シリンダー)を基体とし、その外周面に25μm厚の
PFAコートを施したものである。22はこのヒートロ
ーラー21内に挿入して配設した750Wのハロゲンヒ
ーターである。14は加圧ローラーであり、本実施例の
加熱定着装置で用いた加圧ローラーと同様のものであ
る。ヒートローラー21と加圧ローラー14は150N
の荷重で圧接させて幅6mmの定着ニップ部Nを形成さ
せている。ヒートローラー21と加圧ローラー14は矢
印の方向に回転駆動される。ヒートローラー21はハロ
ゲンヒーター22の発熱で内側から加熱され、ローラー
温度検出素子を含む温調系によりハロゲンヒーター22
に対する供給電力が制御されてヒートローラー21の外
面温度が所定の定着温度本例では190℃に維持される
ように温調される。そして定着ニップ部Nに未定着トナ
ー画像Tを形成担持させた記録材Pを導入して挟持搬送
させてヒートローラー21の熱で未定着トナー画像を加
熱溶融させて記録材上に定着させるものである。
Reference numeral 21 denotes a heat roller (fixing roller), which is made of an aluminum pipe (cylinder) having an outer diameter of 25 mm and a wall thickness of 0.8 mm as a substrate, and the outer peripheral surface of which is coated with 25 μm thick PFA. Reference numeral 22 is a 750 W halogen heater inserted and arranged in the heat roller 21. Reference numeral 14 denotes a pressure roller, which is similar to the pressure roller used in the heat fixing device of this embodiment. Heat roller 21 and pressure roller 14 are 150N
The fixing nip portion N having a width of 6 mm is formed by press-contacting with the load. The heat roller 21 and the pressure roller 14 are rotationally driven in the direction of the arrow. The heat roller 21 is heated from the inside by the heat generated by the halogen heater 22, and the halogen heater 22 is heated by a temperature control system including a roller temperature detecting element.
Is controlled so that the outer surface temperature of the heat roller 21 is maintained at a predetermined fixing temperature of 190 ° C. in this example. Then, the recording material P on which the unfixed toner image T is formed and carried is introduced into the fixing nip portion N and is nipped and conveyed to heat and melt the unfixed toner image by the heat of the heat roller 21 to fix it on the recording material. is there.

【0092】図7は、上記比較で用いた、加熱体として
板状セラミックヒーターを用いたオンデマンド定着装置
の構成模型図である。本実施例1のオンデマンド加熱定
着装置との対比において、加熱体がPTCポーラス加熱
体ではなく、板状セラミックヒーター23である点で異
なり、他の装置構成は実質的に同じである。
FIG. 7 is a structural schematic diagram of an on-demand fixing device using a plate-shaped ceramic heater as a heating element used in the above comparison. In comparison with the on-demand heat fixing device of the first embodiment, the difference is that the heating body is not the PTC porous heating body but the plate-shaped ceramic heater 23, and the other device configurations are substantially the same.

【0093】図7の(b)はここで用いた加熱体として
の板状セラミックヒーター23の横断面拡大模型図であ
り、幅6mm、厚さ0.6mmの横長のアルミナ基材を
ヒーター基板24とし、このヒーター基板24上に、発
熱抵抗体25として、例えばAg/Pd(銀パラジウ
ム)等の電気抵抗材料を厚み10〜30μm、幅0.8
〜3mmにスクリーン印刷等により塗工・焼成し、その
上にオーバコート層26(保護層)としてガラスやフッ
素樹脂などをコートしてある、抵抗値18Ωのものであ
る。この板状セラミックヒーター23を加熱体支持体1
1の外側下面に長手に沿って設けた溝に嵌め込んで接着
して固定支持させてある。
FIG. 7B is an enlarged cross-sectional model view of the plate-shaped ceramic heater 23 as a heating body used here, in which a horizontally long alumina base material having a width of 6 mm and a thickness of 0.6 mm is used as the heater substrate 24. As the heating resistor 25, an electric resistance material such as Ag / Pd (silver-palladium) is formed on the heater substrate 24 so as to have a thickness of 10 to 30 μm and a width of 0.8.
It has a resistance value of 18Ω and is coated and baked by screen printing or the like to ˜3 mm, and is coated with glass or fluororesin as the overcoat layer 26 (protective layer). The plate-shaped ceramic heater 23 is used as the heating body support 1
1 is fitted in a groove provided along the longitudinal direction on the outer lower surface of 1 and is adhered and fixedly supported.

【0094】板状セラミックヒーター23は、通電発熱
抵抗体25に対する給電により該通電発熱抵抗体が長手
全長にわたって発熱することで速やかに昇温し、その昇
温が温度検知素子27で検知されて不図示の制御系にフ
ィードバックされて、像加熱時、この温度検知素子27
の温度が所定の設定温度、本例では190℃に維持され
るように発熱抵抗体25への通電がコントロールされ
る。加圧力は150N、定着ニップ部Nの幅は6mmで
ある。
The plate-shaped ceramic heater 23 rapidly rises in temperature when the energization heating resistor 25 generates heat over the entire length of the energization heating resistor 25, and the temperature rise is detected by the temperature detecting element 27. The temperature detection element 27 is fed back to the control system shown in the drawing to heat the image.
The energization to the heating resistor 25 is controlled so that the temperature is maintained at a predetermined set temperature, 190 ° C. in this example. The pressing force is 150 N, and the width of the fixing nip portion N is 6 mm.

【0095】[0095]

【表1】 [Table 1]

【0096】モノクロ印字の定着に必要な熱量として、
温調温度190℃まで立ち上げるのに熱ローラータイプ
の定着装置は45秒かかっているが、本実施例1のオン
デマンド定着装置では5秒で立上り、印字可能となっ
た。これからすると、熱ローラータイプの定着装置は立
ち上がりが遅くオンデマンド性は得られないことが判
る。
As the amount of heat required for fixing monochrome printing,
It took 45 seconds for the heat roller type fixing device to rise to the temperature-controlled temperature of 190 ° C., but the on-demand fixing device of Example 1 started up in 5 seconds and printing was possible. From this, it can be seen that the heat roller type fixing device has a slow start-up and cannot obtain the on-demand property.

【0097】セラミックヒーター23を用いたオンデマ
ンド定着装置は本実施例1のオンデマンド定着装置と同
じ時間で昇温させることができる。
The on-demand fixing device using the ceramic heater 23 can raise the temperature in the same time as the on-demand fixing device of the first embodiment.

【0098】これらの装置にコマーシャル10サイズの
封筒(104.8mm×242.3mm)を連続して1
0枚、通紙速度150mm/秒で通紙させた時の非通紙
部昇温も表1に示してある。
A commercial 10 size envelope (104.8 mm × 242.3 mm) was continuously attached to one of these devices.
Table 1 also shows the temperature rise in the non-sheet-passing portion when 0 sheets are passed at a sheet-passing speed of 150 mm / sec.

【0099】熱ローラータイプの定着装置では、ヒート
ローラー21の熱容量と断面積のおかげで、この枚数で
は205℃にしか昇温しない。
In the heat roller type fixing device, due to the heat capacity and the cross-sectional area of the heat roller 21, the number of sheets is raised to 205 ° C. only.

【0100】しかし、セラミックヒーター23を用いた
オンデマンド定着装置の場合には、長手方向の熱伝導が
悪いので、非通紙部分の加圧ローラー表面温度が260
℃にも達してしまい、フッ素樹脂の耐熱温度を越えるの
で、定着装置を破損してしまう。これを防止するために
は6枚目あたりで通紙間隔を広げないといけない。
However, in the case of the on-demand fixing device using the ceramic heater 23, since the heat conduction in the longitudinal direction is poor, the surface temperature of the pressure roller at the non-sheet passing portion is 260.
Since the temperature reaches up to ℃ and exceeds the heat resistant temperature of the fluororesin, the fixing device is damaged. In order to prevent this, it is necessary to widen the sheet passing interval around the sixth sheet.

【0101】PTCポーラス加熱体1を用いた本実施例
1のオンデマンド定着装置では、非通紙部分では205
℃に達した時点で、非通紙の部分だけ加熱体の抵抗値が
大きくなり通電を減らすので、昇温が停止して205℃
以上にあがることがない。したがって、通紙速度150
mm/秒の状態で10枚目以降も連続して通紙をつづけ
ることが可能となった。
In the on-demand fixing device of the first embodiment using the PTC porous heating element 1, the non-sheet passing portion is 205
When the temperature reaches ℃, the resistance value of the heating element increases only in the non-sheet passing area and the current flow is reduced.
No more than that. Therefore, the sheet passing speed is 150
It has become possible to continue feeding paper even after the 10th sheet in the state of mm / sec.

【0102】以上説明したように、PTC特性を有する
多孔質材を発熱主体とする加熱体を使用していることか
ら軽量で、高速で昇温する一方で自己温度制御の可能な
加熱体が得られた。また、この加熱体をもちいた定着装
置では、オンデマンド性と省エネ性を兼ね備えかつ、非
通紙部分での昇温を押さえた装置を得ることが可能とな
った。
As described above, since the heating body which mainly uses the porous material having the PTC characteristic as the heat generating element is used, it is possible to obtain a heating body which is lightweight and capable of heating at a high speed while controlling its own temperature. Was given. Further, in the fixing device using this heating element, it is possible to obtain a device that has both on-demand property and energy saving property and that suppresses the temperature rise in the non-sheet passing portion.

【0103】また、実施例1の定着装置のPTCポーラ
ス加熱体1と同寸法のバルクのPTC加熱体を用いて実
施例1の定着装置と同じフィルム加熱方式の定着装置を
構成し,同一の電力を加えたところ、室温25℃から1
90℃に達するのに25秒かかってしまった。
Further, a bulk PTC heating element having the same size as the PTC porous heating element 1 of the fixing apparatus of Example 1 was used to form a fixing apparatus of the same film heating system as that of the fixing apparatus of Example 1, and the same power was used. Was added, room temperature from 25 ℃ to 1
It took 25 seconds to reach 90 ° C.

【0104】[実施例2]セラミックヒーター23を用
いたオンデマンド定着装置では、フィルム12の基材に
熱伝導を求めて、金属を用いた場合には、曲率を持った
ヒーターを構成することが困難である。なぜなら、ヒー
ター基板24としてのアルミナや窒化アルミニウムとい
ったセラミック材は焼結による寸法変化が大きいのと、
焼結後の加工性が悪い、さらには曲面形状をつけた後に
抵抗体等のパターン印刷をすることは、抵抗体パターン
の厚みや幅の精度を悪くするため、所望の抵抗値を得る
ことが困難であった。
[Embodiment 2] In the on-demand fixing device using the ceramic heater 23, it is possible to form a heater having a curvature when a metal is used in order to obtain heat conduction in the base material of the film 12. Have difficulty. Because the ceramic material such as alumina or aluminum nitride as the heater substrate 24 has a large dimensional change due to sintering,
The workability after sintering is poor, and if a pattern such as a resistor is printed after forming a curved surface shape, the accuracy of the thickness and width of the resistor pattern deteriorates, so that a desired resistance value can be obtained. It was difficult.

【0105】これに対して、本発明に係るPTCポーラ
ス加熱体1の場合は、発熱主体であるPTC特性を有す
る多孔質材2が切削性の良い材料であり、また押し出し
成形や型成形で大枠の形状をつくってから仕上げるた
め、容易に曲面を作ることができる。また、全体が発熱
体として機能するため、抵抗値の精度上げられる。図8
はフィルム摺動側である表面に曲面をつけたPTCポー
ラス加熱体1の例である。
On the other hand, in the case of the PTC porous heating body 1 according to the present invention, the porous material 2 having PTC characteristics, which is the main component of heat generation, is a material with good machinability, and it is a large frame for extrusion molding or die molding. Since it is finished after forming the shape of, the curved surface can be easily made. Moreover, since the whole functions as a heating element, the accuracy of the resistance value can be improved. Figure 8
Is an example of the PTC porous heater 1 having a curved surface on the film sliding side.

【0106】[実施例3]図9はPTCポーラス加熱体
1の第1と第2の給電用電極層3a・3bの取り方を変
えたものである。
[Embodiment 3] FIG. 9 shows a PTC porous heater 1 in which the first and second feeding electrode layers 3a and 3b are taken in different manners.

【0107】本実施例のものは、発熱主体であるPTC
特性を有する多孔質材2のフィルム摺動側である表面側
と、その反対側である裏面側とに第1と第2の給電用電
極層3a・3bを形成し、表面側である第1の給電用電
極層3aの面に絶縁性のコート(ガラスないしアルミナ
等のセラミックコート)4を形成して加熱体1にしてい
る。
In the present embodiment, the PTC which is the main body of heat generation
The first and second power feeding electrode layers 3a and 3b are formed on the front surface side which is the film sliding side of the porous material 2 having the characteristics and the back surface side which is the opposite side thereof, and the first surface which is the front surface side. An insulating coating (glass or ceramic coating such as alumina) 4 is formed on the surface of the power feeding electrode layer 3a to form the heating element 1.

【0108】本実施例においてPTCポーラス加熱体1
の第1と第2の給電用電極層3a・3bの取り方をこの
ように変えた理由は2つある。
In this example, the PTC porous heating element 1 was used.
There are two reasons for changing the way of taking the first and second power feeding electrode layers 3a and 3b.

【0109】まず、発熱主体であるPTC特性を有する
多孔質材2の定着フィルム12との摺動面を平滑にする
ために、ガラス等のコート4を実施例1では行わなけれ
ばいけなかったが、本実施例では電極3aを形成するた
めのコートで多孔質材2の表面の目止めがなされた上
に、絶縁性のコート4を形成するので、少ない回数で平
滑な面を形成することができる。
First, in order to make the sliding surface of the porous material 2 having the PTC characteristic, which is the main component of heat generation, with the fixing film 12 smooth, the coat 4 of glass or the like had to be applied in Example 1. In this embodiment, since the surface of the porous material 2 is sealed with the coat for forming the electrode 3a and the insulating coat 4 is formed, a smooth surface can be formed with a small number of times. it can.

【0110】この摺動面が平滑でないと、熱の伝達が悪
く定着性が悪くなるのと、定着フィルム12の摺動が悪
くなり、スリップが発生する危険性がある。
If the sliding surface is not smooth, heat transfer is poor and the fixability is poor, and the sliding of the fixing film 12 is bad, and there is a risk of slippage.

【0111】絶縁性のコート4の表面粗さとしては、R
zで1ミクロン以下好ましくは0.5ミクロン以下が良
い。
The surface roughness of the insulating coat 4 is R
The z is preferably 1 micron or less, more preferably 0.5 micron or less.

【0112】[その他] 1)本発明の加熱体はフィルム加熱方式の加熱装置ばか
りではなく、加熱体支持体に支持させた加熱体を被加熱
材に直接接触させて加熱する等の加熱装置等にも適用で
きることは勿論である。
[Others] 1) The heating element of the present invention is not limited to a film heating type heating apparatus, but a heating apparatus for directly heating a heating element supported by a heating element support to a material to be heated. Of course, it can also be applied to.

【0113】また本発明の加熱体は、例えば、蚊取りマ
ットの加熱体、遠赤外線ホーター等を用いたファン、ヘ
アドライヤ等の加熱装置における加熱体に使用すること
ができる。
The heating element of the present invention can be used, for example, as a heating element for a mosquito repellent mat, a heating element such as a fan using a far infrared ray heater, a hair dryer, or the like.

【0114】2)フィルム加熱方式の加熱装置におい
て、エンドレスベルト状のフィルムをテンションを与え
て懸回張設し、これを回転駆動させる装置構成にするこ
ともできる。また、ロール巻きにした長尺の有端フィル
ムを用い、これを繰り出し軸側からヒーターを経由させ
て巻き取り軸側へ所定の速度で走行させるように装置構
成することもできる。
2) In a film heating type heating device, an endless belt-shaped film may be tensioned and stretched so as to be rotatably driven. It is also possible to use a long end film wound in a roll and to make the device run at a predetermined speed from the delivery shaft side to the winding shaft side via a heater.

【0115】3)また本発明の加熱装置は画像加熱定着
装置としてばかりではなく、その他、例えば、画像を担
持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加
熱装置、仮定着処理する像加熱装置、シート状物を給送
して乾燥処理・ラミネート処理・熱シール処理、シワ取
り処理する等の加熱装置、インクジェットプリンタ等に
用いられる乾燥用の加熱装置等として広く使用出来る。
3) Further, the heating device of the present invention is not limited to an image heating and fixing device, but other than that, for example, an image heating device for heating a recording material carrying an image to modify the surface properties such as gloss, and a post-fixing treatment. It can be widely used as an image heating device for heating, a heating device for feeding a sheet-like material for drying treatment, laminating treatment, heat sealing treatment, wrinkle removing treatment, a heating device for drying used in an inkjet printer, and the like.

【0116】[0116]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
速に昇温するとともに、自己温度制御可能なPTC特性
を有する加熱体を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a heating element having a PTC characteristic capable of controlling the self-temperature while increasing the temperature at a high speed.

【0117】また該加熱体により、オンデマンド性と省
エネ性を満たし、且つ非通紙部昇温現象をなくした、も
しくは緩和した加熱装置、および該加熱装置を画像加熱
定着手段として具備させた画像形成装置を提供すること
ができる。
Further, the heating member satisfies the on-demand property and the energy saving property and eliminates or alleviates the temperature rising phenomenon in the non-sheet passing portion, and an image provided with the heating device as the image heating and fixing means. A forming device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例1における画像形成装置の概略構成模
型図
FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment.

【図2】 定着装置の横断面模型図FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing device.

【図3】 PTCポーラス加熱体部分の拡大横断面模型
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional model view of a PTC porous heating body portion.

【図4】 (a)はPTCポーラス加熱体の途中部分省
略の裏面側の平面模型図、(b)は同じく途中部分省略
の表面側の平面模型図
FIG. 4 (a) is a plan view of the back side of the PTC porous heating body with the middle part omitted, and FIG. 4 (b) is a top side plan view of the PTC porous heating body with the middle part omitted.

【図5】 PTC特性図FIG. 5 PTC characteristic diagram

【図6】 比較例としての、熱ローラー方式の定着装置
の構成略図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a heat roller type fixing device as a comparative example.

【図7】 比較例としての、セラミックヒーターを用い
たオンデマンド定着装置の構成略図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an on-demand fixing device using a ceramic heater as a comparative example.

【図8】 実施例2におけるPTCポーラス加熱体部分
の拡大横断面模型図
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional model view of a PTC porous heating body portion according to the second embodiment.

【図9】 実施例3におけるPTCポーラス加熱体部分
の拡大横断面模型図
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional model view of a PTC porous heating body portion according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・PTCポーラス加熱体、2・・発熱主体としての
PTC多孔質材、3a,3b・・第1と第2の給電用電
極層、4・・摺動性ガラス層、5・・温度検出素子、1
1・・加熱体支持体、12・・定着フィルム、13・・
剛性加圧ステー、14・・加圧ローラー、N・・定着ニ
ップ部、P・・記録材(被加熱材)、t・・トナー画像
1 ... PTC porous heating element, 2 ... PTC porous material as the main body of heat generation, 3a, 3b ... First and second power feeding electrode layers, 4 ... Sliding glass layer, 5 ... Temperature detection Element, 1
1 ... Heating body support, 12 ... Fixing film, 13 ...
Rigid pressure stay, 14 ... Pressure roller, N ... Fixing nip part, P ... Recording material (heated material), t ... Toner image

フロントページの続き (72)発明者 浅見 順 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H033 AA03 AA23 AA30 AA32 BA25 BA26 BA27 BA32 BE03 CA51 3K058 AA02 AA13 AA81 BA18 CA12 CA22 CA61 CB10 DA04 3K092 PP18 QA05 QB21 QB30 QB37 QB74 RF11 UA06 VV16 VV21Continued front page    (72) Inventor Jun Asami             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F-term (reference) 2H033 AA03 AA23 AA30 AA32 BA25                       BA26 BA27 BA32 BE03 CA51                 3K058 AA02 AA13 AA81 BA18 CA12                       CA22 CA61 CB10 DA04                 3K092 PP18 QA05 QB21 QB30 QB37                       QB74 RF11 UA06 VV16 VV21

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 通電により発熱し正の温度抵抗係数を有
する多孔質材を発熱主体とすることを特徴とする加熱
体。
1. A heating body comprising a porous material having a positive temperature coefficient of resistance as a main body of heat generation by generating heat when energized.
【請求項2】 通電により発熱し正の温度抵抗係数を有
する、気孔体積率10〜40%の多孔質材を発熱主体と
することを特徴とする加熱体。
2. A heating body comprising a porous material having a pore volume ratio of 10 to 40% and having a positive temperature resistance coefficient as a main body of heat generation by generating heat when energized.
【請求項3】 前記発熱主体である多孔質材が多孔質セ
ラミック材であることを特徴とする請求項1または2に
記載の加熱体。
3. The heating element according to claim 1, wherein the porous material that is the main body of heat generation is a porous ceramic material.
【請求項4】 前記発熱主体をサンドイッチに挟んで給
電用電極部材を有することを特徴とする請求項1から3
の何れか1つに記載の加熱体。
4. The power supply electrode member is provided with the main body of heat generation being sandwiched between the power supply electrode members.
The heating element according to any one of 1.
【請求項5】 前記発熱主体に対する通電方向は加熱体
と被加熱材との相対的移動方向に並行な方向か、被加熱
材の面に対して垂直な方向であることを特徴とする請求
項1から4の何れか1つに記載の加熱体。
5. The heating element is energized in a direction parallel to the relative movement direction between the heating body and the material to be heated or a direction perpendicular to the surface of the material to be heated. The heating element according to any one of 1 to 4.
【請求項6】 温度制御用の温度検出素子が配設されて
いることを特徴とする請求項1から5の何れか1つに記
載の加熱体。
6. The heating element according to claim 1, further comprising a temperature detecting element for controlling temperature.
【請求項7】 正の温度抵抗係数を有する物質の粉体
と、耐熱繊維と、耐水性粒状有機物と、結合剤と、水を
混合して得られる可塑性混合物を、成形、乾燥後に焼成
することを特徴とする、請求項1から6の何れか1つに
記載の加熱体における発熱主体の製造方法。
7. A plastic mixture obtained by mixing powder of a substance having a positive temperature resistance coefficient, heat resistant fibers, water resistant granular organic matter, a binder and water is molded, dried and then fired. The method for producing a heat-generating main body in the heating element according to claim 1, wherein
【請求項8】 前記可塑性混合物に充填材が配合される
ことを特徴とする請求項7に記載の加熱体における発熱
主体の製造方法。
8. The method for producing a heat-generating main body in a heating element according to claim 7, wherein a filler is blended in the plastic mixture.
【請求項9】 加熱体の熱により被加熱材を加熱する加
熱装置において、加熱体が請求項1から6の何れか1つ
に記載の加熱体であることを特徴とする加熱装置。
9. A heating device for heating a material to be heated by heat of a heating body, wherein the heating body is the heating body according to any one of claims 1 to 6.
【請求項10】 固定支持された加熱体と、この加熱体
に接触して摺動移動するフィルムを有し、該フィルムを
介した加熱体からの熱により被加熱材を加熱する加熱装
置において、加熱体が請求項1から6の何れか1つに記
載の加熱体であることを特徴とする加熱装置。
10. A heating device having a fixedly supported heating body and a film that slides in contact with the heating body, and heats a material to be heated by heat from the heating body through the film, A heating device, wherein the heating member is the heating member according to any one of claims 1 to 6.
【請求項11】 フィルムを挟んで加熱体と相互圧接し
て加熱ニップ部を形成する加圧回転体を有することを特
徴とする請求項10に記載の加熱装置。
11. The heating device according to claim 10, further comprising a pressure rotator that forms a heating nip portion by being pressed against each other with the film interposed therebetween.
【請求項12】 被加熱材が画像を担持した記録材であ
ることを特徴とする請求項9から11の何れか1つに記
載の加熱装置。
12. The heating device according to claim 9, wherein the material to be heated is a recording material carrying an image.
【請求項13】 記録材に未定着トナー画像を形成担持
させる作像手段と、記録材上の未定着トナー画像を加熱
定着させる画像定着手段を有する画像形成装置におい
て、 画像定着手段が請求項9から12の何れか1つに記載の
加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
13. An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms and carries an unfixed toner image on a recording material; and an image fixing unit that heat-fixes the unfixed toner image on the recording material. 13. The image forming apparatus according to any one of items 1 to 12.
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