JP2006202583A - Heating roll and method of manufacturing same - Google Patents

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Munehiko Fukase
宗彦 深瀬
Yosuke Suganuma
洋介 菅沼
Toshiyuki Kishida
敏之 岸田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating roll taking a short time to raise the temperature of the surface of the heating roll to a set temperature even with simple structure, excellent in power consumption efficiency, and easy to manufacture, and a method of manufacturing the heating roll. <P>SOLUTION: This heating roll has a rotation shaft 11, a porous ceramic heat insulating layer 12 formed on the surface of the rotation shaft 11, a porous ceramic resistance heating element 13 formed on the surface of the heat insulating layer 12, and inorganic binders contained in the heat insulating layer 12 and the resistance heating element 13 are identical ones. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、特に、電子写真式画像形成装置に用いられるトナー定着用加熱ロール及び加熱ロールの製造方法に関するものである。   The present invention particularly relates to a toner fixing heating roll used in an electrophotographic image forming apparatus and a method of manufacturing the heating roll.

電子写真式画像形成装置の定着工程では、定着用加熱ローラや定着ベルトを介して圧力と熱エネルギーをトナー像に付与し、トナーを半溶融状態にして記録紙へ浸透させ、これを定着する方法をとっている。   In the fixing process of an electrophotographic image forming apparatus, a method of applying pressure and heat energy to a toner image via a fixing heating roller or a fixing belt, making the toner in a semi-molten state and penetrating the recording paper, and fixing the toner Have taken.

従来、定着用加熱体としては、アルミニウム等の金属製円筒体の内部にハロゲンランプ等の発熱体を付設し、発生する熱を熱伝達又は熱輻射により円筒体を加熱する加熱体、あるいは、ロール体自体を発熱体とし、これに通電することでロール体を直接発熱させて昇温させる加熱ローラが知られている。ロール体が直接発熱する加熱ローラは昇温時間が短く、エネルギー効率が高い点で多用されている。   Conventionally, as a heating element for fixing, a heating element such as a halogen lamp is attached inside a cylindrical body made of metal such as aluminum, and a heating element or roll that heats the generated cylinder by heat transfer or heat radiation. 2. Description of the Related Art There is known a heating roller that uses a body itself as a heating element, and heats the roll body directly by energizing it to raise the temperature. A heating roller that directly generates heat from a roll body is frequently used in that the temperature rise time is short and the energy efficiency is high.

電子写真式画像形成装置は、使用時、定着用加熱体の表面が一定の温度になっていることが必要である。電子写真式画像形成装置を新たに使用開始する場合、電源を入れた後、定着用加熱体の表面がその設定温度になるまで待機する必要があるが、この昇温時間が長い場合、仕事の効率が悪いばかりでなく、使用者のいらいらを募らせるという問題がある。   The electrophotographic image forming apparatus needs to have a fixed temperature on the surface of the fixing heating body during use. When starting to use a new electrophotographic image forming apparatus, it is necessary to wait until the surface of the fixing heating body reaches its set temperature after turning on the power. Not only is the efficiency low, but there is a problem that the user is frustrated.

これらの問題を解決するものとして、特開2004−22285号公報には、抵抗発熱性の多孔質セラミックス基体部と、基体部に電力を供給する電極部と、基体部の最外周表面に形成され、耐熱性、絶縁性かつ非粘着性の性質を有する被覆層とを主要構成要素とする加熱体が開示されている。この加熱体によれば、抵抗発熱体の基体部分が、一定の設定温度に急速に昇温でき且つ消費電力効率が優れる。   In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-22285 discloses a resistance exothermic porous ceramic base portion, an electrode portion for supplying power to the base portion, and an outermost peripheral surface of the base portion. In addition, there is disclosed a heating element mainly including a coating layer having heat resistant, insulating and non-adhesive properties. According to this heating element, the base portion of the resistance heating element can be rapidly heated to a predetermined set temperature, and the power consumption efficiency is excellent.

また、特開平2−137871号公報には、互いに密着して回転する加熱ロールと圧着ロールとの間に被転写手段を通過させ、被写体の写像を前記被転写手段に定着させるための電子写真装置の熱定着ロール装置であって、前記加熱ローラが、回転軸と、前記回転軸表面に成層された断熱層と、前記断熱層の表面に積層された抵抗発熱層とを有し、前記断熱層内に中空もしくは多孔質の硬質粒子が分散されている電子写真装置の熱定着ロール装置が開示されている。この熱定着ロール装置によれば、断熱層の剛性を向上させることができ、加熱ロールの温度変化による変形、劣化を防止でき、加熱ロールの耐久性が向上する。
特開2004−22285号公報(請求項1) 特開平2−137871号公報(請求項1)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-137871 discloses an electrophotographic apparatus for passing a transfer means between a heating roll and a pressure roll that rotate in close contact with each other, and fixing a subject image on the transfer means. The heating roller has a rotating shaft, a heat insulating layer stratified on the surface of the rotating shaft, and a resistance heating layer laminated on the surface of the heat insulating layer, and the heat insulating layer. A heat fixing roll device of an electrophotographic apparatus in which hollow or porous hard particles are dispersed is disclosed. According to this heat fixing roll device, the rigidity of the heat insulating layer can be improved, deformation and deterioration due to temperature change of the heating roll can be prevented, and the durability of the heating roll is improved.
JP 2004-22285 A (Claim 1) JP-A-2-137871 (Claim 1)

しかしながら、特開2004−22285号公報記載の加熱体は、軸シャフト又は軸パイプと抵抗発熱体の間に絶縁層が存在するものの、断熱の効果がないものである。このため、加熱体を急速に加熱するには十分であるとは言えない。また、特開平2−137871号公報記載の熱定着ロール装置は、回転軸と抵抗発熱層の間に断熱層を有するものの、この断熱層はシリコンゴムあるいは耐熱性樹脂をベースとしてガラス製あるいはセラミック製の多数の中空球体状粒子を混合し、分散させて成型したものであるため、ベースと粒子の混合の際、粒子割れを生じる恐れがあるか、あるいは多数の接着剤層を形成する工程が必要となる等、製作上の問題を残している。   However, the heating element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-22285 has no insulation effect although an insulating layer exists between the shaft shaft or the pipe and the resistance heating element. For this reason, it cannot be said that it is enough for heating a heating body rapidly. Further, the heat fixing roll device described in JP-A-2-137871 has a heat insulating layer between the rotating shaft and the resistance heat generating layer. This heat insulating layer is made of glass or ceramic based on silicon rubber or heat resistant resin. Since a large number of hollow sphere particles are mixed, dispersed, and molded, there is a risk of particle cracking when mixing the base and particles, or a process for forming a large number of adhesive layers is required. There are still problems in production.

従って、本発明の目的は、簡易な構造であるにも拘わらず、加熱ロール表面を設定温度にするまでの昇温時間が短く、消費電力効率に優れ、製作が容易な加熱ロール及び加熱ロールの製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a heating roll and a heating roll that are simple in structure and have a short heating time until the heating roll surface is set to a set temperature, excellent in power consumption efficiency, and easy to manufacture. It is to provide a manufacturing method.

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、中空円筒状の多孔質セラミックス断熱層と、該断熱層の表面に成層された多孔質セラミックス抵抗発熱体とを有し、該断熱層と該抵抗発熱体に含まれる無機バンインダーを同一物とした加熱ロールは、加熱ロール表面を設定温度にするまでの昇温時間が短く、消費電力効率に優れ、製作が容易であること、更に断熱層と抵抗発熱体は接着剤を用いなくとも一体化でき、強度的にも優れることなどを見出し、本発明を完成するに至った。   In such a situation, the present inventors have intensively studied, and as a result, have a hollow cylindrical porous ceramic heat insulating layer and a porous ceramic resistance heating element formed on the surface of the heat insulating layer, and the heat insulating layer. The heating roll with the same inorganic van binder contained in the resistance heating element has a short heating time until the heating roll surface is set to a set temperature, is excellent in power consumption efficiency, is easy to manufacture, and is further insulated. The layer and the resistance heating element can be integrated without using an adhesive, and the strength and the like have been found, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、回転軸と、該回転軸の表面に成層された多孔質セラミックス断熱層と、該断熱層の表面に成層された多孔質セラミックス抵抗発熱体とを有し、該断熱層と該抵抗発熱体に含まれる無機バンインダーは同一物である加熱ロールを提供するものである。   That is, the present invention comprises a rotating shaft, a porous ceramic heat insulating layer stratified on the surface of the rotating shaft, and a porous ceramic resistance heating element stratified on the surface of the heat insulating layer, The inorganic van binder included in the resistance heating element provides a heating roll that is the same.

また、本発明は、無機質バインダーを含有する第1原料混合物と、無機質バインダー及び導電性フィラーを含有する第2原料混合とを成形して2層構造の成形体を得る工程と、乾燥工程と、焼成工程を有するものであって、該第1原料混合物及び該第2原料混合物で用いる無機質バインダーは同一物であることを特徴とする加熱ロールの製造方法を提供するものである。   The present invention also includes a step of forming a first raw material mixture containing an inorganic binder and a second raw material mixture containing an inorganic binder and a conductive filler to obtain a two-layer structure, a drying step, The present invention provides a method for producing a heating roll having a firing step, wherein the inorganic binder used in the first raw material mixture and the second raw material mixture is the same.

本発明の加熱ロールは、回転軸と抵抗発熱体の間に断熱層を設けたため、加熱ロール表面を所定の設定温度にする昇温時間が短く、消費電力効率に優れる。また、断熱層と抵抗発熱体は、同じ無機バインダーが配合されているため、接着剤を用いなくとも一体化でき、強度的にも優れる。また、断熱層が絶縁機能を奏するため、回転軸表面に絶縁層を形成する別途の工程を省略できる。また、第1原料混合物と第2原料混合物を2層押出成形する方法によれば、1工程で一挙に2層構造一体化物を容易に作製することができる。   Since the heat roll of this invention provided the heat insulation layer between the rotating shaft and the resistance heat generating body, the temperature rising time which makes the heat roll surface the predetermined preset temperature is short, and it is excellent in power consumption efficiency. Moreover, since the same inorganic binder is mix | blended, a heat insulation layer and a resistance heating element can be integrated even if it does not use an adhesive agent, and it is excellent also in intensity | strength. Further, since the heat insulating layer has an insulating function, a separate process for forming the insulating layer on the surface of the rotating shaft can be omitted. In addition, according to the method in which the first raw material mixture and the second raw material mixture are subjected to two-layer extrusion molding, a two-layer structure integrated product can be easily produced in one step.

本発明の実施の形態における加熱ロールは、回転軸と、該回転軸の表面に成層された多孔質セラミックス断熱層と、該断熱層の表面に成層された多孔質セラミックス抵抗発熱体とを有し、該断熱層と該抵抗発熱体に含まれる無機バンインダーは同一物であり、この加熱ロールは、無機質バインダーを含有する第1原料混合物と、無機質バインダー及び導電性フィラーを含有する第2原料混合物とを成形して2層構造の成形体を得る工程と、乾燥工程と、焼成工程を有する製造方法により得られる。   A heating roll in an embodiment of the present invention has a rotating shaft, a porous ceramic heat insulating layer stratified on the surface of the rotating shaft, and a porous ceramic resistance heating element stratified on the surface of the heat insulating layer. The heat insulating layer and the inorganic vaninder included in the resistance heating element are the same, and the heating roll includes a first raw material mixture containing an inorganic binder, and a second raw material mixture containing an inorganic binder and a conductive filler. It is obtained by a production method having a step of obtaining a molded article having a two-layer structure, a drying step and a firing step.

第1原料混合物は焼成後、多孔質セラミックス断熱層を形成するものである。また、第1原料混合物で用いる無機質バインダーは、焼成後、セラミックス成分となり、且つ耐熱性無機質材料を相互に結合する機能を奏するものである。該無機質バインダーとしては、特に制限されないが、例えばガラスフリット、コロイダルシリカ、シリカゾル、アルミナゾル、珪酸ソーダ及び水ガラス等が挙げられ、このうち、ガラスフリットが強度も高く、2層の接着性が良い点で好ましい。また、これら無機質バインダーは、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The first raw material mixture forms a porous ceramic heat insulating layer after firing. In addition, the inorganic binder used in the first raw material mixture becomes a ceramic component after firing, and has a function of bonding heat-resistant inorganic materials to each other. The inorganic binder is not particularly limited, and examples thereof include glass frit, colloidal silica, silica sol, alumina sol, sodium silicate, and water glass. Among these, the glass frit has high strength and good adhesion between two layers. Is preferable. Moreover, these inorganic binders can be used singly or in combination of two or more.

第1原料混合物には、強度及び耐熱性を高めるために、必要に応じて耐熱性無機質材料が含有される。耐熱性無機質材料は、混練、成形及び焼成の各工程で実質的に溶融変形しない繊維状又は粒子状の材料を言う。繊維状耐熱性無機質材料としては、特に制限されないが、例えば、アルミナシリカ繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、カーボンファイバー、シリカ繊維、ジルコニア繊維、石膏ウイスカー、スラグウール、炭化珪素繊維、チタン酸カリウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、溶融シリカファイバー、ロックウールなどが挙げられ、このうち、アルミナシリカ繊維及びガラス繊維が、強度も高く、低コストである点で好ましい。これら繊維状耐熱性無機質材料は1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。また、繊維状耐熱性無機質材料の長さ及び径としては、特に制限されないが、長さは混合物又は混練物中の分散性を考慮して、3mm以下のものが好ましく、径は1〜15μm程度のものが、焼成後の多孔質セラミックス断熱層の気孔率をより大きくすることができる点で好ましい。   The first raw material mixture contains a heat-resistant inorganic material as necessary in order to increase strength and heat resistance. The heat-resistant inorganic material refers to a fibrous or particulate material that does not substantially melt and deform in each step of kneading, molding and firing. The fibrous heat-resistant inorganic material is not particularly limited. For example, alumina silica fiber, glass fiber, alumina fiber, carbon fiber, silica fiber, zirconia fiber, gypsum whisker, slag wool, silicon carbide fiber, potassium titanate whisker, Examples thereof include aluminum borate whisker, fused silica fiber, rock wool and the like. Among these, alumina silica fiber and glass fiber are preferable in terms of high strength and low cost. These fibrous heat-resistant inorganic materials can be used alone or in combination of two or more. Further, the length and diameter of the fibrous heat-resistant inorganic material are not particularly limited, but the length is preferably 3 mm or less in consideration of dispersibility in the mixture or kneaded material, and the diameter is about 1 to 15 μm. Is preferable in that the porosity of the fired porous ceramic heat insulating layer can be further increased.

粒子状耐熱性無機質材料としては、特に制限されないが、例えばクレー、タルク、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ジルコニア、チタニア、カオリン、ゼオライト、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミノボロシリケート、アルミノシリケート等の粒子状のものが挙げられる。なお、これら粒子状耐熱性無機質材料は1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。粒子状耐熱性無機質材料の最大長さとしては、特に制限されないが、混合物又は混練物中の分散性を考慮して、3mm以下のものが好ましく、径は1〜15μm程度のものが、焼成後の多孔質セラミックス断熱層の気孔率をより大きくすることができる点で好ましい。   The particulate heat-resistant inorganic material is not particularly limited, for example, clay, talc, silica, alumina, calcium carbonate, calcium oxide, magnesium oxide, zirconia, titania, kaolin, zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, aluminoborosilicate, Particulate matter such as aluminosilicate can be mentioned. In addition, these particulate heat-resistant inorganic materials can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The maximum length of the particulate heat-resistant inorganic material is not particularly limited, but considering the dispersibility in the mixture or kneaded material, it is preferably 3 mm or less, and the diameter is about 1 to 15 μm after firing. This is preferable in that the porosity of the porous ceramic heat insulating layer can be further increased.

耐熱性無機質材料の使用量としては、特に制限されないが、無機質バインダー100質量部に対して0〜500質量部が好ましく、特に0〜200質量部が好ましく、更に30〜100質量部が好ましい。使用量が500質量部を超えると、焼成後の多孔質セラミックス断熱層の強度が十分でなくなる。   The amount of the heat-resistant inorganic material used is not particularly limited, but is preferably 0 to 500 parts by weight, particularly preferably 0 to 200 parts by weight, and more preferably 30 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic binder. When the amount used exceeds 500 parts by mass, the strength of the fired porous ceramic heat insulating layer becomes insufficient.

第1原料混合物には、更に混練及び成形段階での混合物の可塑性の調節、強度向上等の取扱い性を改善するために、必要に応じて有機バインダーが含有され、また、内部気孔率を向上させるために、必要に応じて耐水性有機質材料が含有される。有機質バインダーは、通常増粘剤と呼ばれるものも含む。有機質バインダー及び耐水性有機質材料は焼成工程において焼失する。   The first raw material mixture further contains an organic binder as necessary in order to improve handling properties such as plasticity adjustment and strength improvement of the mixture in the kneading and molding stages, and also improves the internal porosity. Therefore, a water-resistant organic material is contained as necessary. Organic binders also include what are usually called thickeners. The organic binder and the water-resistant organic material are burned out in the baking process.

有機質バインダーとしては、特に制限されないが、例えば、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、カルボキシメチルセルロース、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、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などが挙げられる。これらの有機質バインダーは1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The organic binder is not particularly limited. For example, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, phenol resin, polyacrylate ester, sodium polyacrylate, acrylic resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin, etc. Is mentioned. These organic binders can be used singly or in combination of two or more.

有機質バインダーの使用量は、無機質バインダー100質量部に対して通常0〜100質量部が好ましく、特に10〜50質量部、更に15〜25質量部が好ましい。使用量が100質量部を越える場合は、不必要な有機分が多くなり、強度がでなくなる。   As for the usage-amount of an organic binder, 0-100 mass parts is preferable normally with respect to 100 mass parts of inorganic binders, 10-50 mass parts is especially preferable, and also 15-25 mass parts is preferable. When the amount used exceeds 100 parts by mass, unnecessary organic components increase and the strength is lost.

耐水性有機質材料としては、特に限定されないが、例えば、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、フェノール樹脂等の耐水性合成樹脂、木材、竹材及びその他の天然有機物などが挙げられる。耐水性有機質材料の形状としては、特に限定されず、繊維状又は粒子状であってもよい。これらの耐水性有機質材料は内部発泡しているものであってもよい。また、これら耐水性有機質材料は1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The water-resistant organic material is not particularly limited, and examples thereof include water-resistant synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, polystyrene, acrylic resin, and phenol resin, wood, bamboo, and other natural organic materials. The shape of the water-resistant organic material is not particularly limited, and may be fibrous or particulate. These water resistant organic materials may be foamed internally. These water-resistant organic materials can be used alone or in combination of two or more.

耐水性有機質材料の繊維状物の直径及び粒子状物の直径としては、通常1〜2000μmの範囲であり、好ましくは5〜1000μm、さらに好ましくは10〜500μmである。   The diameter of the fibrous material of the water-resistant organic material and the diameter of the particulate material are usually in the range of 1 to 2000 μm, preferably 5 to 1000 μm, more preferably 10 to 500 μm.

耐水性有機質材料の使用量としては、目的とする多孔質セラミックス断熱層の目標とする内部気孔率を考慮して必要に応じて適宜決定されるが、例えば無機質バインダー100質量部に対して、通常0〜300質量部、好ましくは0〜150質量部、更に好ましくは0〜100質量部である。耐水性有機質材料の使用量が300質量部を超える場合は、多孔質セラミックスの強度が著しく低くなる点で好ましくない。但し、耐水性有機質材料の使用量は、無機質材料の使用量との関係で決められ、耐水性有機質材料と無機質材料の合計量は無機質バインダー100質量部に対して0〜500質量部の範囲が好ましい。   The amount of the water-resistant organic material used is appropriately determined as necessary in consideration of the target internal porosity of the target porous ceramic heat insulating layer. For example, the amount is usually based on 100 parts by mass of the inorganic binder. It is 0-300 mass parts, Preferably it is 0-150 mass parts, More preferably, it is 0-100 mass parts. When the usage-amount of a water-resistant organic material exceeds 300 mass parts, it is unpreferable at the point which the intensity | strength of porous ceramics becomes remarkably low. However, the amount of the water-resistant organic material used is determined in relation to the amount of the inorganic material used, and the total amount of the water-resistant organic material and the inorganic material ranges from 0 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder. preferable.

第1原料混合物は、そのまま成形工程で用いることができるが、成形工程前に混練工程により混練物を得ることが好ましい。混練工程は、耐熱性無機質材料、無機質バインダー、有機質バインダー、耐水性有機質材料及びその他の添加物の所定量を水と混合し、該混合物を均一な塑性物とする工程である。混練工程において使用される水の量は、混合物が後工程である成形工程に適するように適宜調整されるが、各固形成分の全質量に対して概ね50〜200質量%である。混練工程で使用される混練装置としては、特に制限されず、公知のものが使用できる。具体的には例えば、加圧型ニーダー、双腕型ニーダー、高速ミキサー等が挙げられる。   The first raw material mixture can be used in the molding step as it is, but it is preferable to obtain a kneaded product by a kneading step before the molding step. The kneading step is a step of mixing a predetermined amount of a heat-resistant inorganic material, an inorganic binder, an organic binder, a water-resistant organic material and other additives with water to make the mixture a uniform plastic material. The amount of water used in the kneading step is appropriately adjusted so that the mixture is suitable for the molding step, which is a subsequent step, but is generally 50 to 200% by mass with respect to the total mass of each solid component. The kneading apparatus used in the kneading step is not particularly limited, and a known apparatus can be used. Specific examples include a pressure kneader, a double-arm kneader, and a high-speed mixer.

第2原料混合物は焼成後、多孔質セラミックス抵抗発熱体を形成するものである。第2原料混合物において、第1原料混合物と異なる点は、導電性フィラーを更に含有する点にある。すなわち、第2原料混合物において使用される材料は、第1原料混合物で使用される原料と同様のものが挙げられ、このうち、無機質バインダーは、第1原料混合物で使用される無機質バインダーと同一物が使用される。   The second raw material mixture forms a porous ceramic resistance heating element after firing. The second raw material mixture is different from the first raw material mixture in that it further contains a conductive filler. That is, the material used in the second raw material mixture is the same as the raw material used in the first raw material mixture. Among these, the inorganic binder is the same as the inorganic binder used in the first raw material mixture. Is used.

第2原料混合物で使用される導電性フィラーとしては、特に制限されないが、例えば黒鉛、カーボンブラック、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス、亜鉛、金、銀、白金、窒化珪素及びそれらの合金、酸化チタン、酸化亜鉛及び酸化スズ等の金属酸化物、あるいは非導電性物質の粒子の表面に金属粒子や金属メッキ層を被覆したもの等が挙げられ、このうち、黒鉛が導電性に優れ、強度も高くできる点で好ましい。これらの導電性フィラーは、粉体、球形、繊維状であってもよい。また、これら導電性フィラーは1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   The conductive filler used in the second raw material mixture is not particularly limited. For example, graphite, carbon black, iron, copper, aluminum, stainless steel, zinc, gold, silver, platinum, silicon nitride and their alloys, titanium oxide Metal oxides such as zinc oxide and tin oxide, or non-conductive substance particles coated with metal particles or a metal plating layer. Of these, graphite has excellent conductivity and high strength. It is preferable in that it can be performed. These conductive fillers may be powder, sphere, or fiber. Moreover, these electrically conductive fillers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

導電性フィラーの使用量としては、多孔質セラミックス抵抗発熱体の体積抵抗率を考慮して適宜決定されるが、無機質バインダー100質量部に対して、通常5〜500質量部が好ましく、特に10〜100質量部が好ましい。導電性フィラーが5質量部未満では、体積抵抗率が高くなり過ぎ、500質量部を超えると、体積抵抗率が必要以上に低くなり且つ強度も低下するため好ましくない。多孔質セラミックス抵抗発熱体の体積抵抗率は、通常0.01〜100,000Ω・cmである。   The amount of the conductive filler to be used is appropriately determined in consideration of the volume resistivity of the porous ceramic resistance heating element, but is usually preferably 5 to 500 parts by weight, particularly preferably 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic binder. 100 parts by mass is preferred. When the conductive filler is less than 5 parts by mass, the volume resistivity becomes too high, and when it exceeds 500 parts by mass, the volume resistivity becomes unnecessarily low and the strength is also unfavorable. The volume resistivity of the porous ceramic resistance heating element is usually 0.01 to 100,000 Ω · cm.

第2原料混合物は、そのまま成形工程で用いることができるが、成形工程前に混練工程により混練物を得ることが好ましい。混練工程は、導電性フィラー、耐熱性無機質材料、無機質バインダー、有機質バインダー及びその他の添加物の所定量を水と混合し、該混合物を均一な塑性物とする工程である。混練工程において使用される水の量及び混練装置は、第1原料混合物の混練工程と同様である。   The second raw material mixture can be used in the molding step as it is, but it is preferable to obtain a kneaded product by a kneading step before the molding step. The kneading step is a step of mixing a predetermined amount of conductive filler, heat-resistant inorganic material, inorganic binder, organic binder, and other additives with water to make the mixture a uniform plastic material. The amount of water and the kneading apparatus used in the kneading step are the same as in the kneading step of the first raw material mixture.

成形工程は、第1原料混合物と第2原料混合物から2層構造の成形体を得る工程であり、第1原料混合物と第2原料混合物とを2層押出成形して2層構造の成形体を得る方法、混練工程を経た第1原料混練物と混練工程を経た第2原料混練物とを2層押出成形して2層構造の成形体を得る方法、第1原料混合物又は混練工程を経た第1原料混練物を押出成形して成形体を得、次いで該成形体の表面に第2原料混合物又は第2原料混練物を積層して押出成形する方法、あるいは第1原料混合物又は混練工程を経た第1原料混練物を押出成形して成形体を得、次いで該成形体の表面に第2原料混合物又はこれをスラリー化したものを浸漬又は塗布して2層構造の成形体を得る方法等が挙げられ、このうち、混練工程を経た第1原料混練物と混練工程を経た第2原料混練物とを2層押出成形して2層構造の成形体を得る方法が、1つの工程により、一挙に2層構造の一体化物を容易に作製できる点で好ましい。また、成形工程においては、成形と同時に回転軸を一体的に組み込んでもよく、また、成形工程の後工程で回転軸が嵌め込まれるよう、中空部を残した成形体を得るようにしてもよい。   The forming step is a step of obtaining a two-layered molded body from the first raw material mixture and the second raw material mixture. The two-layered molded body is obtained by subjecting the first raw material mixture and the second raw material mixture to extrusion molding. A method of obtaining, a method of obtaining a molded body having a two-layer structure by extruding a first raw material kneaded material that has undergone a kneading step and a second raw material kneaded material that has undergone a kneading step, a first raw material mixture or a first material having undergone a kneading step A raw material kneaded product is extruded to obtain a molded body, and then the second raw material mixture or the second raw material kneaded material is laminated on the surface of the molded body for extrusion molding, or the first raw material mixture or the kneading step is passed. A method of obtaining a molded body having a two-layer structure by extruding the first raw material kneaded material to obtain a molded body, and then immersing or applying the second raw material mixture or a slurry thereof on the surface of the molded body. Among these, the first raw material kneaded material and the kneading worker that have undergone the kneading step The second raw material kneaded product and a method to obtain a molded product of two-layer extrusion molding to the two-layer structure which has undergone is, by one step, preferably at a stroke in that an integrated product of a two-layer structure can be easily manufactured. Further, in the molding process, the rotating shaft may be integrally incorporated simultaneously with the molding, or a molded body having a hollow portion may be obtained so that the rotating shaft is fitted in a subsequent process of the molding process.

混練工程を経た第1原料混練物と混練工程を経た第2原料混練物とを2層押出成形して2層構造の成形体を得る方法としては、公知の2層押出機を用いて行うことができる。2層押出機は、2重ノズル部を先端に有するクロスヘッド構造のものが使用できる。すなわち、第2原料混練物は2重ノズルの軸方向から供給され、第1原料混練物は軸方向に直交する側から供給され、当該2つの原料が交差する部分から第1原料混練物の表面に第2原料混練物が積層された2層構造の成形体が先端の2重ノズル部を通って押し出されるものである。この場合、回転軸(シャフト)を2層押出機の中心に配設して、該回転軸と成形体を一体的に組み込むことができる。   As a method for obtaining a two-layered molded article by subjecting the first raw material kneaded product after the kneading step and the second raw material kneaded product after the kneading step to a two-layer structure, a known two-layer extruder is used. Can do. A two-layer extruder having a cross head structure having a double nozzle portion at the tip can be used. That is, the second raw material kneaded material is supplied from the axial direction of the double nozzle, the first raw material kneaded material is supplied from the side orthogonal to the axial direction, and the surface of the first raw material kneaded material from the portion where the two raw materials intersect. A two-layered molded body in which the second raw material kneaded material is laminated is extruded through the double nozzle portion at the tip. In this case, the rotary shaft (shaft) can be disposed at the center of the two-layer extruder, and the rotary shaft and the molded body can be integrated together.

成形工程後、乾燥工程に移る。乾燥工程は、通常、常温または加熱温度下に乾燥して、水分を除去するとともに成形体を硬化させてその形状を得る工程である。乾燥工程における加熱温度は、通常、200℃以下、好ましくは水分が穏やかに且つ蒸発し易い100℃程度で行われる。また、乾燥時間は、成形体の形状及び加熱温度等により適宜決定されるが、通常0.5〜12時間である。   After the molding process, the process proceeds to the drying process. The drying step is usually a step of drying at room temperature or heating temperature to remove moisture and cure the molded body to obtain its shape. The heating temperature in the drying step is usually 200 ° C. or lower, preferably about 100 ° C., where water is gently evaporated and easily evaporated. Moreover, although drying time is suitably determined by the shape of a molded object, heating temperature, etc., it is 0.5 to 12 hours normally.

乾燥工程後、焼成工程に移る。焼成工程は、予備焼成工程と最終焼成工程を分けて行うことが好ましい。予備焼成工程は、高温での最終焼成工程で粒子状有機物の急激な消失による亀裂の発生などを防止するために行われ、通常、大気中、150〜400℃の温度で行われる。また、予備焼成時間は、成形体の形状及び加熱温度等により適宜決定されるが、通常12〜72時間である。   After the drying process, the process proceeds to the firing process. The firing step is preferably performed by dividing the preliminary firing step and the final firing step. The preliminary firing step is performed in order to prevent the occurrence of cracks due to the rapid disappearance of the particulate organic matter in the final firing step at a high temperature, and is usually performed at a temperature of 150 to 400 ° C. in the atmosphere. The pre-baking time is appropriately determined depending on the shape of the molded body, the heating temperature, and the like, but is usually 12 to 72 hours.

最終焼成工程は、通常400〜1000℃の高温において行われ、残存している粒子状有機物、有機質バインダーを完全に消失させ、更に無機質バインダーを溶融させて全体を一体化する工程である。なお、導電性フィラーとしてカーボンブラック、金属粒子、その他400℃以上で酸化または変質の可能性がある素材を使用する場合は、還元雰囲気下において行うのが好ましい。最終焼成工程の加熱時間は、成形体の形状、加熱温度、使用材料成分及び配合比などにより適宜決定されるが、通常0.5〜24時間である。   The final firing step is usually performed at a high temperature of 400 to 1000 ° C., and the remaining particulate organic matter and organic binder are completely disappeared, and the inorganic binder is melted to integrate the whole. When carbon black, metal particles, or other materials that may be oxidized or denatured at 400 ° C. or higher are used as the conductive filler, it is preferably performed in a reducing atmosphere. The heating time in the final firing step is appropriately determined depending on the shape of the molded body, the heating temperature, the used material components, the blending ratio, and the like, but is usually 0.5 to 24 hours.

焼成工程において、第1原料混合物と第2原料混合物の無機質バインダーが同じであるため、焼成体は、多孔質セラミックス断熱層とその表面に成層された多孔質セラミックス抵抗発熱体との界面部分では熱溶融した無機質バインダーが、双方の耐熱性無機質材料と共に一体化している。このため、多孔質セラミックス断熱層と多孔質セラミックス抵抗発熱体は、接着剤を使用することなく、強固に接合されている。また、焼成工程を経た焼成体の多孔質セラミックス抵抗発熱体の表面には、更に塗装、表面コーティング、およびその他の二次加工を行うことができる。   In the firing step, since the inorganic binders of the first raw material mixture and the second raw material mixture are the same, the fired body is heated at the interface portion between the porous ceramic heat insulating layer and the porous ceramic resistance heating element formed on the surface thereof. The molten inorganic binder is integrated with both heat-resistant inorganic materials. For this reason, the porous ceramic heat insulating layer and the porous ceramic resistance heating element are firmly bonded without using an adhesive. The surface of the fired porous ceramic resistance heating element that has undergone the firing process can be further subjected to painting, surface coating, and other secondary processing.

内層の多孔質セラミックス断熱層及び外層の多孔質セラミックス抵抗発熱体の半径方向の厚さとしては、特に制限されないが、外層の多孔質セラミックス抵抗発熱体のリング状断面の片側の厚みは、通常0.5〜5.0mmであり、内層の多孔質セラミックス断熱層と外層の多孔質セラミックス抵抗発熱体との断面部分における厚みの比としては、外層:内層で1:1〜10である。外層:内層比が1:1未満であると、断熱効果が不十分となり、また、外層:内層比が1:10を超えると、製造が困難となる点で好ましくない。   The thickness in the radial direction of the inner layer porous ceramic heat insulating layer and the outer layer porous ceramic resistance heating element is not particularly limited, but the thickness of one side of the ring-shaped cross section of the outer layer porous ceramic resistance heating element is usually 0. The thickness ratio in the cross-section of the inner porous ceramic heat insulating layer and the outer porous ceramic resistance heating element is 1: 1 to 10 for the outer layer: inner layer. When the outer layer: inner layer ratio is less than 1: 1, the heat insulating effect is insufficient, and when the outer layer: inner layer ratio exceeds 1:10, it is not preferable in that the production becomes difficult.

焼成工程を経て得られた多孔質セラミックス断熱層及び多孔質セラミックス抵抗発熱体の内部気孔率は、共に20〜90%、好ましくは40〜85%である。多孔質セラミックス抵抗発熱体の内部気孔率が20%未満では、電力効率及び昇温速度の点で十分なものが得られず、90%を超えると十分な強度を維持することが困難となる。多孔質セラミックス断熱層の内部気孔率が20%未満では、十分な断熱効果を得られず、90%を十分な強度を維持することが困難となる。   Both the internal porosity of the porous ceramic heat insulating layer and the porous ceramic resistance heating element obtained through the firing step are 20 to 90%, preferably 40 to 85%. If the internal porosity of the porous ceramic resistance heating element is less than 20%, sufficient power efficiency and temperature increase rate cannot be obtained, and if it exceeds 90%, it is difficult to maintain sufficient strength. If the internal porosity of the porous ceramic heat insulating layer is less than 20%, a sufficient heat insulating effect cannot be obtained, and it becomes difficult to maintain a sufficient strength of 90%.

また、多孔質セラミックス断熱層及び多孔質セラミックス抵抗発熱体の嵩密度は、共に0.2〜1.95g/cmであり、好ましくは0.4〜1.5g/cmである。多孔質セラミックス抵抗発熱体の嵩密度が1.95g/cmを超えると、電力効率及び昇温速度の点で十分なものが得られず、0.2g/cm未満では強度が十分でない。また、多孔質セラミックス断熱層の嵩密度が1.95g/cmを超えると、断熱効果が不十分であり、0.2g/cm未満では十分な強度を維持することが困難となる。 The bulk density of the porous ceramic heat insulating layer and the porous ceramic resistance heating element are both 0.2 to 1.95 g / cm 3 , preferably 0.4 to 1.5 g / cm 3 . If the bulk density of the porous ceramic resistance heating element exceeds 1.95 g / cm 3 , sufficient power efficiency and temperature increase rate cannot be obtained, and if it is less than 0.2 g / cm 3 , the strength is not sufficient. If the bulk density of the porous ceramic heat insulating layer exceeds 1.95 g / cm 3 , the heat insulating effect is insufficient, and if it is less than 0.2 g / cm 3 , it is difficult to maintain sufficient strength.

多孔質セラミックス抵抗発熱体は導電性であり、その体積抵抗率は、通常0.01〜100,000Ω・cm、好ましくは0.1〜10,000Ω・cmであり、より好ましくは0.1〜1000Ω・cmである。体積抵抗率が0.01Ω・cm未満の場合は抵抗が小さいため所定温度への温度制御が困難となり、かつ、消費電力が大きくなる。また、100,000Ω・cmを超える場合は、抵抗が大きいため必要な発熱量が得られない。   The porous ceramic resistance heating element is conductive, and its volume resistivity is usually 0.01 to 100,000 Ω · cm, preferably 0.1 to 10,000 Ω · cm, more preferably 0.1 to 100,000 Ω · cm. 1000 Ω · cm. When the volume resistivity is less than 0.01 Ω · cm, since the resistance is small, it is difficult to control the temperature to a predetermined temperature, and the power consumption increases. On the other hand, if it exceeds 100,000 Ω · cm, the necessary heat generation cannot be obtained because of the large resistance.

回転軸を一体成形しない方法で得られた焼成体の中空部分には回転軸を貫通して装着する。回転軸を装着する方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができる。また、本発明の加熱ロールにおいて、ロール状多孔質セラミックス抵抗発熱体は抵抗発熱性であり、多孔質セラミックス抵抗発熱体に電流を通すことにより発熱させて昇温することができる。通電は多孔質セラミックス抵抗発熱体の長さ方向に電流を通じさせて行う。また、多孔質セラミックス抵抗発熱体は負の温度係数を有するNTC特性を有するため、加熱対象物と接触しない部分の昇温を抑制することができ、通紙部と非通紙部の温度差が無い加熱ロールを得ることができる。   A hollow part of the fired body obtained by a method in which the rotary shaft is not integrally formed is attached through the rotary shaft. The method for mounting the rotating shaft is not particularly limited, and can be performed by a known method. Further, in the heating roll of the present invention, the roll-shaped porous ceramic resistance heating element is resistance exothermic, and can be heated to raise its temperature by passing an electric current through the porous ceramic resistance heating element. Energization is performed by passing an electric current in the length direction of the porous ceramic resistance heating element. Moreover, since the porous ceramic resistance heating element has an NTC characteristic having a negative temperature coefficient, it is possible to suppress a temperature rise in a portion that is not in contact with the heating object, and a temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion is reduced. No heating roll can be obtained.

多孔質セラミックス抵抗発熱体の長さ方向に電流を通す方法としては、ロール状の多孔質セラミックス抵抗発熱体の両側端面または抵抗発熱体の内側で且つ両側端近傍に導電性ペースト等を塗布し、焼成し、該導電性ペースト部分と金属電極板を接触させて電極を設け、この電極に電源を接続すればよい。   As a method of passing an electric current in the length direction of the porous ceramic resistance heating element, a conductive paste or the like is applied to both side end surfaces of the roll-shaped porous ceramic resistance heating element or inside the resistance heating element and in the vicinity of both side ends, After firing, the conductive paste portion and the metal electrode plate are brought into contact with each other to provide an electrode, and a power source may be connected to the electrode.

外層である多孔質セラミックス抵抗発熱体の最外周表面には、通常、被覆層が形成される。この被覆層としては、耐熱性、絶縁性、非粘着性など加熱ロールとしての表面適性を具備したものが好ましい。被覆層を形成する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、PFA、PTFE等のフッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコンゴム等を主成分とするシート状物を貼付する方法、あるいはガラス、アルミナ等の無機絶縁体をコーティングする方法等が挙げられる。無機絶縁体をコーティングする方法としては、最外周表面に多孔質セラミックス抵抗発熱体を有する焼成体に無機絶縁体を塗布し、更に焼成する方法あるいは成形体の状態で無機絶縁体を塗布し、同時に焼成を行う方法等が挙げられる。被覆層の厚みはロール状の加熱体を使用する用途により適宜設定されるが、例えば数十μm〜5mm程度である。   A coating layer is usually formed on the outermost peripheral surface of the porous ceramic resistance heating element that is the outer layer. As this coating layer, those having surface suitability as a heating roll such as heat resistance, insulation and non-adhesiveness are preferable. As a method of forming the coating layer, a known method can be used, for example, a method of sticking a sheet-like material whose main component is a fluororesin such as PFA or PTFE, fluororubber, silicon rubber, or the like, glass, Examples thereof include a method of coating an inorganic insulator such as alumina. As a method of coating the inorganic insulator, the inorganic insulator is applied to a fired body having a porous ceramic resistance heating element on the outermost peripheral surface, and further, the inorganic insulator is applied in the form of a fired method or a molded body. Examples include a method of firing. Although the thickness of a coating layer is suitably set by the use which uses a roll-shaped heating body, it is about several dozen micrometers-5 mm, for example.

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this is only an illustration and does not restrict | limit this invention.

(第1原料混合物及び混練物の製造)
耐熱性無機質材料としてアルミナシリカ繊維及びガラス繊維100質量部、無機質バインダーとしてガラスフリット75質量部、有機質バインダーとしてメチルセルロース14質量部及び耐水性有機質材料としてポリエチレン43質量部の混合物に、水90質量部を加えた水系混合物を約20分、双腕型ニーダで混練して可塑性混練物を得た。
(Production of first raw material mixture and kneaded product)
100 parts by mass of alumina silica fiber and glass fiber as the heat resistant inorganic material, 75 parts by mass of glass frit as the inorganic binder, 14 parts by mass of methyl cellulose as the organic binder, and 43 parts by mass of polyethylene as the water resistant organic material, 90 parts by mass of water The added aqueous mixture was kneaded with a double-arm kneader for about 20 minutes to obtain a plastic kneaded product.

(第2原料混合物及び混練物の製造)
耐熱性無機質材料としてアルミナシリカ繊維及びガラス繊維50質量部、無機質バインダーとしてガラスフリット100質量部、有機質バインダーとしてメチルセルロース18質量部、耐水性有機質材料としてポリエチレン60質量部及び導電性フィラーとして黒鉛25質量部の混合物に、水90質量部を加えた水系混合物を約20分、双腕型ニーダで混練して可塑性混練物を得た。
(Production of second raw material mixture and kneaded product)
Alumina silica fiber and glass fiber 50 parts by weight as heat resistant inorganic material, 100 parts by weight of glass frit as inorganic binder, 18 parts by weight of methyl cellulose as organic binder, 60 parts by weight of polyethylene as water resistant organic material and 25 parts by weight of graphite as conductive filler An aqueous mixture obtained by adding 90 parts by mass of water to this mixture was kneaded with a double-arm kneader for about 20 minutes to obtain a plastic kneaded product.

(成形、乾燥及び焼成工程)
この2つの可塑性混練物を2層押出成形装置を使用して断面が外径16mm×内径8mm×長さ220mmの第1原料混合物由来の内層12及び外径20mm×内径16mm×長さ230mmの第2原料混合物由来の外層13、長さ230mmの中空2層構造のロール状成形体を2層押出し成形し、100℃で3時間乾燥して硬化した成形体を得た。この成形体を600℃で48時間加熱して、メチルセルロース、ポリエチレンを焼失させ、無機質バインダーを融着させて、無機質成分を一体化させたロール状の加熱体を得た。
(Molding, drying and firing process)
Using the two-layer extrusion molding apparatus, the two plastic kneaded materials are obtained by using the inner layer 12 derived from the first raw material mixture having an outer diameter of 16 mm × inner diameter of 8 mm × length of 220 mm and an outer diameter of 20 mm × inner diameter of 16 mm × length of 230 mm. Two layers of the outer layer 13 derived from the mixture of two raw materials and a roll-shaped molded body having a hollow two-layer structure having a length of 230 mm were extruded by two layers and dried at 100 ° C. for 3 hours to obtain a molded body cured. This molded body was heated at 600 ° C. for 48 hours to burn off methylcellulose and polyethylene, and an inorganic binder was fused to obtain a roll-shaped heating body in which inorganic components were integrated.

(加熱ロールの評価方法)
得られたロール状の加熱体とは別に、外層の抵抗発熱体、内層の多孔質セラミックス断熱層単体で押出し成形、焼成を行い、それぞれの円筒体を得た。抵抗発熱体は、両端面に導電性塗料(藤倉化成(株)製 ドータイトD−550)を塗布して体積抵抗率測定用試験体を作製し、下記試験方法により20℃での試験体の体積抵抗率を測定した。次いで、嵩密度及び気孔率を測定した。また、内層の多孔質セラミックス断熱層についても同様に嵩密度及び気孔率を測定した。それらの結果を表1に記載した。
(Evaluation method of heating roll)
Separately from the obtained roll-shaped heating body, the outer layer resistance heating element and the inner layer porous ceramic heat insulating layer were extruded and fired to obtain respective cylindrical bodies. The resistance heating element was prepared by applying a conductive paint (Dotite D-550, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) to both end faces to prepare a volume resistivity measuring test specimen. The resistivity was measured. The bulk density and porosity were then measured. The bulk density and porosity of the inner porous ceramic heat insulating layer were also measured in the same manner. The results are shown in Table 1.

得られたロール状の加熱体一本について、ロール状の加熱体の中空部に、外径8mm、長さ260mmのSUS製回転軸11を圧入し、ロール状の加熱体10の外層13の内面であって、且つ両端から5mmの部分に銀ペーストを塗布し、両端部の外層13のみの部分にリン青銅製の電極15を密着して配設した。なお、電極15周りはPPS樹脂で封止した。また、ロール状の加熱体の外周表面に厚さ30μmのPFA製被覆層14を吹き付けコーティングにより形成し、加熱ロールを作製した。なお、符号は図1を参照のこと。   About one obtained roll-shaped heating body, the SUS rotating shaft 11 having an outer diameter of 8 mm and a length of 260 mm is press-fitted into the hollow portion of the roll-shaped heating body, and the inner surface of the outer layer 13 of the roll-shaped heating body 10. And silver paste was apply | coated to the part 5 mm from both ends, and the phosphor bronze electrode 15 was closely_contact | adhered and arrange | positioned only to the part of the outer layer 13 of both ends. The periphery of the electrode 15 was sealed with PPS resin. Further, a PFA coating layer 14 having a thickness of 30 μm was formed by spray coating on the outer peripheral surface of the roll-shaped heating body to produce a heating roll. For the reference numerals, see FIG.

ミノルタ製A4モノクロコピー機を用いて、通紙速度13ppm、定着温度200℃の条件下、下記方法により、昇温速度、消費電力、抵抗値、通紙部と非通紙部の温度差を測定した。その結果を表1に記載した。   Using a Minolta A4 monochrome copier, under the conditions of paper feed speed of 13 ppm and fixing temperature of 200 ° C., the temperature rise speed, power consumption, resistance value, and temperature difference between the paper-passing part and the non-paper-passing part are measured by the following methods. did. The results are shown in Table 1.

・嵩密度(g/cm):試験片の質量と形状寸法から算出される体積とから算出した。
・気孔率(%):所定寸法の試験片を切り出し、試験片の形状寸法から算出される体積と空気比較式比重計1000型(東京サイエンス株式会社製)を使用して得られる気孔体積とから100分率値として算出した。
・体積抵抗率(Ω・cm、20℃):試験体の寸法と抵抗値からJIS H0505に準じて平均断面積法により算出した。
・ 抵抗値(Ω、20℃):試験体の電極間の抵抗値を測定した。
・昇温速度(秒):印加電圧650Wを印加したときの200℃まで昇温に要した時間を測定した。
・消費電力:加熱ロールに650Wの電圧を印加して室温から200℃に昇温し、昇温を含めて合計60秒間温調保持するサイクルを10回繰り返し、それに要する消費電力の1サイクル当たりの平均値を求めた。
・通紙部と非通紙部の温度差:A4サイズに対して、ハガキサイズ(小サイズ紙)を通紙した場合の通紙部と非通紙部の温度差
・2層結合強度:得られた加熱体の外層の抵抗発熱体、内層の多孔質セラミックス断熱層の強度を、実機評価でも問題ないものを○、2層が空回転するものを×とした。
Bulk density (g / cm 3 ): Calculated from the mass of the test piece and the volume calculated from the shape dimensions.
Porosity (%): A test piece having a predetermined size is cut out, and the volume calculated from the shape and size of the test piece and the pore volume obtained by using an air comparison type hydrometer 1000 type (manufactured by Tokyo Science Co., Ltd.) Calculated as a 100-minute value.
-Volume resistivity (ohm * cm, 20 degreeC): It computed by the average cross-sectional area method according to JISH0505 from the dimension and resistance value of the test body.
Resistance value (Ω, 20 ° C.): The resistance value between the electrodes of the test specimen was measured.
-Rate of temperature increase (seconds): The time required for temperature increase to 200 ° C. when an applied voltage of 650 W was applied was measured.
Power consumption: Applying a voltage of 650 W to the heating roll to raise the temperature from room temperature to 200 ° C., repeating the cycle of maintaining the temperature for 60 seconds in total, including the temperature rise, 10 times. The average value was obtained.
・ Temperature difference between the paper-passing part and the non-paper-passing part: temperature difference between the paper-passing part and the non-paper-passing part when a postcard size (small size paper) is passed for A4 size. The strength of the resistance heating element of the outer layer of the obtained heating element and the strength of the porous ceramic heat insulating layer of the inner layer were evaluated as “B” when there was no problem even in actual evaluation, and “C” when the two layers were idle.

実施例2及び3
第2原料混合物において、表1に示す組成とした以外は、実施例1と同様にして行った。その結果を表1に示す。
Examples 2 and 3
The second raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition shown in Table 1 was used. The results are shown in Table 1.

比較例1
第2原料混合物において、表1に示す組成とした以外は、実施例1と同様にして行った。すなわち、多孔質セラミックス断熱層で使用するガラスフリット75質量部に代えて、コロイダルシリカを固形分量として70質量部を使用した以外は、実施例1と同様に行ったものである。その結果を表1に示す。
Comparative Example 1
The second raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition shown in Table 1 was used. That is, the same procedure as in Example 1 was performed except that 70 parts by mass of colloidal silica was used as the solid content instead of 75 parts by mass of the glass frit used in the porous ceramic heat insulating layer. The results are shown in Table 1.

比較例2
回転軸を装着した加熱ロールの代わりに、アルミニウム製軸パイプの表面に厚さ30μmのPFA被膜層を塗布により形成した。この軸パイプの中空部にハロゲンランプ熱源を装着した後、固定してロール状の加熱体を作製した以外は、実施例1と同様の方法で行った。このハロゲンランプの両電極に100ボルト電源を接続し、実施例1と同様にして昇温速度、消費電力及び通紙部と非通紙部の温度差を測定した。その結果を表1に記載した。
Comparative Example 2
Instead of a heating roll equipped with a rotating shaft, a PFA coating layer having a thickness of 30 μm was formed on the surface of an aluminum shaft pipe by coating. This was carried out in the same manner as in Example 1 except that a halogen lamp heat source was attached to the hollow portion of the shaft pipe and then fixed and a roll-shaped heating body was produced. A 100-volt power source was connected to both electrodes of the halogen lamp, and the temperature increase rate, power consumption, and temperature difference between the sheet passing portion and the non-sheet passing portion were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2006202583
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表1から明らかなように、実施例1〜3は、加熱ロール表面を所定の設定温度にする昇温時間が短く、消費電力効率に優れる。また、断熱層と抵抗発熱体は、同じ無機バインダーが配合されているため、接着剤を用いなくとも一体化できた。また、断熱層が絶縁機能を奏するため、回転軸表面に絶縁層を形成する別途の工程を省略できた。また、第1原料混合物と第2原料混合物を2層押出成形したため、1工程で一挙に2層構造一体化物を容易に作製することができた。また、本発明の加熱体はNTC特性を有するため、連続して通紙した際、小サイズの紙でも非通紙部の温度上昇が抑制され、加圧ローラや定着ベルトなどに熱ダメージを与えることがないことが判った。   As is apparent from Table 1, Examples 1 to 3 are excellent in power consumption efficiency because the heating time for bringing the heating roll surface to a predetermined set temperature is short. Moreover, since the same inorganic binder was mix | blended, the heat insulation layer and the resistance heating element were able to be integrated even if it did not use an adhesive agent. Further, since the heat insulating layer has an insulating function, a separate process for forming the insulating layer on the surface of the rotating shaft can be omitted. Moreover, since the first raw material mixture and the second raw material mixture were subjected to two-layer extrusion molding, a two-layer structure integrated product could be easily produced in one step. In addition, since the heating body of the present invention has NTC characteristics, the temperature rise of the non-sheet passing portion is suppressed even when a small size paper is passed, and heat damage is caused to the pressure roller and the fixing belt. It turns out that there is nothing.

実施例で得られた加熱ロールの概略構成図を示す。The schematic block diagram of the heating roll obtained in the Example is shown.

符号の説明Explanation of symbols

10 加熱ロール
11 回転軸
12 多孔質セラミックス断熱層
13 多孔質セラミックス抵抗発熱体
14 被覆層
15 電極
16 封止材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heating roll 11 Rotating shaft 12 Porous ceramic heat insulation layer 13 Porous ceramic resistance heating element 14 Coating layer 15 Electrode 16 Sealing material

Claims (9)

回転軸と、該回転軸の表面に成層された多孔質セラミックス断熱層と、該断熱層の表面に成層された多孔質セラミックス抵抗発熱体とを有し、該断熱層と該抵抗発熱体に含まれる無機バインダーは同一物であることを特徴とする加熱ロール。   Included in the heat insulating layer and the resistance heating element, comprising: a rotating shaft; a porous ceramic heat insulating layer formed on the surface of the rotating shaft; and a porous ceramic resistance heating element formed on the surface of the heat insulating layer. A heating roll characterized in that the inorganic binder is the same. 更に、前記抵抗発熱体の表面に成層された被覆層を有することを特徴とする請求項1記載の加熱ロール。   The heating roll according to claim 1, further comprising a coating layer formed on the surface of the resistance heating element. 前記無機バインダーが、ガラスフリットであることを特徴とする請求項1又は2記載の加熱ロール。   The heating roll according to claim 1 or 2, wherein the inorganic binder is a glass frit. 前記断熱層は、無機質バインダー100質量部と、耐熱性無機質材料0〜500質量部とを主成分として含有する焼成体であって、内部気孔率が20〜90%、嵩密度が0.2〜1.95g/cmの多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の加熱ロール。 The heat insulating layer is a fired body containing as a main component 100 parts by mass of an inorganic binder and 0 to 500 parts by mass of a heat-resistant inorganic material, and has an internal porosity of 20 to 90% and a bulk density of 0.2 to The heating roll according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating roll is a porous ceramic of 1.95 g / cm 3 . 前記抵抗発熱体は、無機質バインダー100質量部と、耐熱性無機質材料0〜500質量部と、導電性フィラー5〜300質量部とを主成分として含有する焼成体であって、内部気孔率が20〜90%、体積抵抗率が0.01〜100,000Ω・cm、嵩密度が0.2〜1.95g/cmの多孔質セラミックスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の加熱ロール。 The resistance heating element is a fired body containing 100 parts by mass of an inorganic binder, 0 to 500 parts by mass of a heat-resistant inorganic material, and 5 to 300 parts by mass of a conductive filler, and has an internal porosity of 20 The porous ceramic material according to any one of claims 1 to 4, which is a porous ceramic having a volume resistivity of 0.01 to 100,000 Ω · cm and a bulk density of 0.2 to 1.95 g / cm 3 . The heating roll according to item 1. 前記抵抗発熱体の抵抗温度特性はNTC特性を有し、加熱電流が該抵抗発熱体の長さ方向に通電されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の加熱ロール。   The heating roll according to any one of claims 1 to 5, wherein the resistance temperature characteristic of the resistance heating element has an NTC characteristic, and a heating current is passed in a length direction of the resistance heating element. 無機質バインダーを含有する第1原料混合物と、無機質バインダー及び導電性フィラーを含有する第2原料混合物とを成形して2層構造の成形体を得る工程と、乾燥工程と、焼成工程を有するものであって、該第1原料混合物及び該第2原料混合物で用いる無機質バインダーは同一物であることを特徴とする加熱ロールの製造方法。   It has a step of forming a first raw material mixture containing an inorganic binder and a second raw material mixture containing an inorganic binder and a conductive filler to obtain a two-layer molded body, a drying step, and a firing step. And the inorganic binder used by this 1st raw material mixture and this 2nd raw material mixture is the same thing, The manufacturing method of the heating roll characterized by the above-mentioned. 前記第1原料混合物は、無機質バインダー100質量部及び耐熱性無機質材料0〜500質量部とを主成分として含有するものであり、前記第2原料混合物は、前記無機質バインダー100質量部、耐熱性無機質材料0〜500質量部及び導電性フィラー5〜300質量部を主成分として含有するものであることを特徴とする請求項7記載の加熱ロールの製造方法。   The first raw material mixture contains 100 parts by weight of an inorganic binder and 0 to 500 parts by weight of a heat-resistant inorganic material as main components, and the second raw material mixture comprises 100 parts by weight of the inorganic binder, a heat-resistant inorganic material. The method for producing a heating roll according to claim 7, comprising 0 to 500 parts by mass of a material and 5 to 300 parts by mass of a conductive filler as main components. 前記成形が、2層押出成形であることを特徴とする請求項7又は8の加熱ロールの製造方法。   The method for producing a heating roll according to claim 7 or 8, wherein the molding is two-layer extrusion molding.
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