JPH05114467A - ヒータ及びその製造方法 - Google Patents

ヒータ及びその製造方法

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JPH05114467A
JPH05114467A JP27383591A JP27383591A JPH05114467A JP H05114467 A JPH05114467 A JP H05114467A JP 27383591 A JP27383591 A JP 27383591A JP 27383591 A JP27383591 A JP 27383591A JP H05114467 A JPH05114467 A JP H05114467A
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JP
Japan
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heater
ptc element
temperature
glass
cylindrical
Prior art date
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Pending
Application number
JP27383591A
Other languages
English (en)
Inventor
Keishin Ohara
佳信 尾原
Kiwa Yano
喜和 矢野
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Sekisui Kasei Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Plastics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 樹脂内にチタン酸バリウム磁器半導体粉末を
均一に分散したスラリーを用いて、押出し成形により、
円筒形状の成形体を作製し、この成形体を乾燥後、焼結
することにより、PTC素子1を得る。そして、このP
TC素子1の外周面及び内周面に電極2a・2bを形成
し、さらに、PTC素子1を回転させながら、PTC素
子1の外周が所定の径を有する円形状となるように、電
極2aが形成されたPTC素子1の外周面にガラスコー
ティング膜4を形成することにより、円筒形状のヒータ
を作製する。 【効果】 十分な機械的強度および表面平滑性、高い真
円度を有するヒータを長尺物の場合でも容易に作製する
ことができ、ヒータの製造歩留りが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機等の定温ヒータ
として多くの応用分野で利用できるPTC(Positive Te
mperature Coefficient)特性を有する、例えばチタン酸
バリウム磁器半導体セラミックスからなるヒータ及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、複写機や、ファクシミリ等の電子
写真装置においては、粒状に形成されたトナーを感光体
ドラムの静電潜像に付着させた後、転写紙に転写して可
視画像とし、この可視画像を形成するトナーを加熱して
溶着させることで転写紙に定着させるようになってい
る。
【0003】この際、可視画像を形成するトナーの加熱
には、転写紙を押圧しながら通過させる一対の定着用ロ
ーラが用いられており、この定着用ローラは、転写紙に
当接する円筒形状のロールと、このロール内に内蔵され
た長尺のヒータとを有している。そして、上記転写紙
は、ロールを介して発熱したヒータにより加熱されるよ
うになっている。
【0004】一般に、上記のような長尺のヒータとして
は、例えば、 ニクロム線を入れた絶縁管 表面に発熱体金属を印刷焼付けたアルミナの円筒 高温に加熱したオイルを金属管内部に流入したオイル
ヒータ 遠赤外線ヒータ 等が挙げられる。
【0005】しかしながら、上記の各ヒータにおいて
は、次のような問題が生じていた。
【0006】1)発熱温度を一定にするために制御回路
が必要である。例えば、ヒータ部に温度センサ(熱電
対、サーミスタ、NTC〔Negative Temperature Coeff
icient〕等)を設置して制御する。
【0007】2)過熱防止のための回路が必要である。
例えば、熱定着装置では、安全対策として熱ロール表面
に温度ヒューズやサーモスタット等を設け、異常昇温時
にヒータへの通電を強制的に切断している。
【0008】3)上記のオイルヒータでは、外部装置
が必要である。
【0009】4)温度コントロールが困難である。すな
わち、図4に示すように、上記各ヒータを用いた場合に
は、温度が図中bに示すように、設定温度t以上に上昇
することがあるため、オーバーシュートしてインディシ
ャル応答が生じる。
【0010】そこで、上記問題を回避するものとして、
図中aに示すように、設定温度t以上には、温度が上昇
しないような自己温度制御機能を備えたPTC素子を有
するヒータの採用が考えられた。従来では、このような
ヒータとして、例えば、チタン酸バリウム系磁器半導体
を上記定着用ローラの形状に応じて円筒形状に成形した
セラミックスが用いられるようになってきている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ヒータ
では、加工性の低いセラミックスが用いられているた
め、定着用ローラ等に使用可能な長尺のヒータを一体的
に形成することが困難であるという問題が生じている。
【0012】すなわち、上記ヒータの製造工程におい
て、押出し成形を行うと、長尺であるため、成形体の真
円度を出すことができない。一方、加圧成形を行うと、
長い形状になるほど熱膨張のため、焼成時に変形や破損
が生じ易い。
【0013】したがって、真円度の低いヒータを、例え
ば、円筒形状のロールに収納した場合には、ヒータの外
周面と、ロールの壁面との距離が一定ではなくなるた
め、ロールの全壁面を均一に加熱することが不可能であ
る。
【0014】また、上記セラミックスは、表面平滑性や
機械的強度も十分ではない。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のヒータ
は、上記課題を解決するために、正特性サーミスタから
なる円筒形状の発熱部材を備えたヒータにおいて、上記
発熱部材の外周が所定の径を有する円形状となるよう
に、発熱部材の外周面にガラスコーティング膜が設けら
れていることを特徴としている。
【0016】また、請求項2記載のヒータの製造方法
は、上記課題を解決するために、正特性サーミスタから
なる発熱部材を円筒形状に形成した後、上記発熱部材の
外周が所定の径を有する円形状となるように、上記発熱
部材の外周面に溶融したガラスを付着させ、このガラス
を硬化させることにより、ガラスコーティング膜を形成
することを特徴としている。
【0017】
【作用】請求項1記載の構成によれば、発熱部材の外周
が所定の径を有する円形状となるように、発熱部材の外
周面にガラスコーティング膜が設けられているため、ヒ
ータの真円度が向上する。さらに、発熱部材がセラミッ
クスのみからなる従来のヒータと比較して、機械的強度
および表面平滑性が向上する。
【0018】このように、高い真円度を有するヒータ
を、例えば円筒形状のロール内に収納した場合には、発
熱部材の外周面と、ロールの壁面との距離が一定になる
ように設置できることにより、ロールの全壁面を均一に
可能することが可能となる。
【0019】また、請求項2記載の製造方法によれば、
発熱部材を回転させながら、その外周が所定の径を有す
る円形状となるように、発熱部材の外周面に溶融したガ
ラスを付着させ、ガラスコーティング膜が形成される。
これにより、十分な機械的強度および表面平滑性を有す
ると共に、高い真円度を有するヒータを長尺物の場合で
も容易に作製することができ、ヒータの製造歩留りが向
上する。
【0020】
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図3に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0021】ヒータには、図1及び図2に示すように、
内部に空間を有する円筒形状のPTC素子(発熱部材)
1が用いられ、このPTC素子1の外周面および内周面
に、例えば、金、銅、あるいはニッケル等からなる電極
2a・2bが設けられている。上記電極2a・2bの一
端部には、図示しない電源に接続されたリード線3a・
3bがそれぞれ取付けられている。
【0022】また、PTC素子1の外周面に設けられた
電極2aには、PTC素子1の外周が所定の径を有する
円形状となるように、例えば低融点ガラス、あるいはホ
ウケイ酸ガラス等からなるガラスコーティング膜4が形
成されている。さらに、PTC素子1の両端部には、上
記ガラスコーティング膜4が設けられたPTC素子1と
ほぼ等しい径を有するアルミナ等からなる絶縁体キャッ
プ5・5がそれぞれ固定されている。
【0023】上記PTC素子1は、正特性温度係数を有
する素材、例えばチタン酸バリウムを主原料としたセラ
ミックス半導体からなり、室温からキュリー温度Tc
(抵抗急変温度)までは低抵抗であるが、キュリー温度
Tcを超えると、急峻に抵抗値が増大する感熱素子とし
ての正特性サーミスタである。
【0024】この特性により、PTC素子1に電圧を印
加すると、最初は低抵抗なため、初期消費電力が大きく
急峻に温度が上昇し、温度がキュリー温度Tcを超える
と抵抗値が急峻に増大することにより、消費電力が大幅
に低下する。これにより、PTC素子1は、一定温度以
上には温度が上昇せず、安定な温度を保つこととなっ
て、自己温度制御機能を備えるものである。なお、この
PTC素子1は、材料組成によりキュリー温度Tcが、
およそ30℃〜250℃の範囲で任意に設定可能であ
り、PTC素子1の使用される条件に応じてキュリー温
度Tcが設定されるようになっている。
【0025】したがって、ヒータの発熱部材としてPT
C素子1を用いることにより、前記従来のヒータに用い
られていたニクロム線等の種々の発熱部材よりも、耐久
性が高く、かつ昇温速度が速いものとなる。また、上記
のように、PTC素子1が自己温度制御機能を備えてい
るため、サーモスタット等の温度制御手段を設ける必要
がなく、機械的温度制御機構が無いことから、温度制御
の信頼性が向上すると共に、ヒータの小型軽量化を図る
ことができる。
【0026】次に、上記ヒータの製造工程を順を追って
説明する。
【0027】まず、PTC素子1を作製するには、例え
ば、チタン酸バリウム磁器半導体粉末と樹脂とを混合す
ることによって、上記粉末が均一に分散したスラリーを
作製する。次いで、上記チタン酸バリウム磁器半導体粉
末とは反応性がない窒化コーティングが施されたスクリ
ューを内蔵する押出し装置を用いて、上記スラリーを円
筒形状に押出すことにより、円筒形状の成形体を得る。
この成形体を乾燥した後、所定の温度で焼成することに
より、均質な焼結体である円筒形状のPTC素子1を作
製する。
【0028】続いて、このPTC素子1の外周面および
内周面に、メッキあるいはペーストの焼付け等により、
電極2a・2bを形成する。この電極2a・2bの材料
としては、後述するガラスコーティング膜4の形成時
に、溶融した比較的高温のガラス6が付着した場合で
も、電極2a・2bが変性しないように、1000℃以
上の融点を有する例えば金、銅、あるいはニッケル等を
用いることが望ましい。また、上記電極2a・2bの一
端部には、半田付け等によりリード線3a・3bをそれ
ぞれ取付ける。
【0029】その後、図3に示すように、PTC素子1
の下部を溶融したガラス6を入れた容器7に浸す。上記
ガラス6としては、作業性の良さを考慮して、例えば低
融点ガラス、あるいは溶融温度の低いホウケイ酸ガラス
等が用いられる。そして、PTC素子1を図示しない回
転駆動源を用いて、図中矢印の方向に回転させることに
より、PTC素子1の全面にガラス6を付着させる。ま
た、PTC素子1の回転軸と所定の間隔をおいて固定さ
れた厚み調整刃8をPTC素子1の外周面に当接させ、
余分に付着したガラス6を削り取ることによって、PT
C素子1の外周面に付着するガラス6の厚みを調整し、
PTC素子1の外周が所定の径を有する円形状となるよ
うにする。
【0030】さらに、厚み調整刃8の上方には、冷却用
の空気を吹き出すノズル9が設けられており、このノズ
ル9からPTC素子1に向かって空気を吹きつけること
により、PTC素子1表面のガラス6を硬化させ、図1
及び図2に示すようなガラスコーティング膜4を形成す
る。
【0031】次に、電極2a・2b及びガラスコーティ
ング膜4が設けられたPTC素子1の両端部に、アルミ
ナ等からなる絶縁体キャップ5・5を取付けることによ
ってヒータが完成する。
【0032】上記のようにして作製されたヒータは、リ
ード線3a・3bが電源に接続されることにより、電極
2a・2bを介してPTC素子1に電圧が印加されて、
PTC素子1が発熱する。そして、PTC素子1の熱
は、ガラスコーティング膜4に伝達され、ガラスコーテ
ィング膜4から放出される。
【0033】以上のように、本実施例のヒータは、樹脂
内にチタン酸バリウム磁器半導体粉末を均一に分散させ
たスラリーを用いて、押出し成形により、円筒形状のP
TC素子1を作製し、PTC素子1の外周面及び内周面
にそれそれ電極2a・2bを形成した後、PTC素子1
の外周が所定の径を有する円形状となるように、電極2
aが形成されたPTC素子1の外周面に、ガラスコーテ
ィング膜4を形成するものである。
【0034】したがって、PTC素子1の外周面にガラ
スコーティング膜4が設けられたことにより、ヒータの
表面平滑性及び機械的強度が向上すると共に、PTC素
子1の外周面側に設けられた電極2aを保護することが
できる。また、PTC素子1を回転させながら、溶融し
たガラス6を付着させ、厚み調整刃8により余分なガラ
ス6を取り除くことにより、真円度の高いヒータを得る
ことができる。これにより、長尺のヒータを真円度の低
下や、破損等を生じることなく、簡便に供給することが
でき、ヒータの製造歩留りが向上する。
【0035】また、上記ヒータが、例えば電気写真装置
の定着ローラのように円筒形状のロール内に収容された
場合には、ヒータをロール内の同軸上に設置することに
より、ヒータの外周が真円度の高い円形状に形成されて
いることから、定着用ローラの壁面とヒータの外周面と
の距離を一定なものにすることができる。したがって、
ヒータの外周面から放射される熱量を均一に定着用ロー
ラの壁面に伝達することが可能となる。
【0036】なお、上記ヒータは、電子写真装置等の定
温ヒータ以外にも、温度検知できるセンサーや、低温発
熱する棒状ヒータ等の工業材料、あるいは高機能材料と
して多くの応用分野に利用可能である。
【0037】
【発明の効果】請求項1記載のヒータは、以上のよう
に、発熱部材の外周が所定の径を有する円形状となるよ
うに、発熱部材の外周面にガラスコーティング膜が設け
られている構成である。
【0038】それゆえ、発熱部材がセラミックスのみか
らなる従来のヒータと比較して、ヒータの真円度が向上
し、さらに、機械的強度および表面平滑性も向上する。
したがって、高い真円度を有するヒータが、例えば、円
筒状のロール内に収容された場合には、発熱部材の外周
面と、ロールの壁面との距離を一定にできることによ
り、ロールの全壁面を均一に加熱することが可能になる
という効果を奏する。
【0039】また、請求項2記載のヒータの製造方法
は、以上のように、正特性サーミスタからなる発熱部材
を円筒形状に形成した後、上記発熱部材の外周が所定の
径を有する円形状となるように、上記発熱部材の外周面
に溶融したガラスを付着させ、このガラスを硬化させる
ことにより、ガラスコーティング膜を形成するものであ
る。
【0040】それゆえ、十分な機械的強度および表面平
滑性を有すると共に、高い真円度を有するヒータを長尺
物の場合でも容易に作製することができ、ヒータの製造
歩留りが向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるヒータの断面図であ
る。
【図2】上記ヒータの斜視図である。
【図3】上記ヒータの製造工程において、PTC素子の
外周面にガラスコーティング膜を形成する方法を示す説
明図である。
【図4】PTC素子を用いたヒータおよびPTC以外の
ヒータにおける時間と温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 PTC素子(発熱部材) 2a・2b 電極 3a・3b リード線 4 ガラスコーティング膜 5 絶縁キャップ 6 ガラス 7 容器 8 厚み調整刃 9 ノズル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正特性サーミスタからなる円筒形状の発熱
    部材を備えたヒータにおいて、 上記発熱部材の外周が所定の径を有する円形状となるよ
    うに、発熱部材の外周面にガラスコーティング膜が設け
    られていることを特徴とするヒータ。
  2. 【請求項2】正特性サーミスタからなる発熱部材を円筒
    形状に形成した後、上記発熱部材の外周が所定の径を有
    する円形状となるように、上記発熱部材の外周面に溶融
    したガラスを付着させ、このガラスを硬化させることに
    より、ガラスコーティング膜を形成することを特徴とす
    るヒータの製造方法。
JP27383591A 1991-10-22 1991-10-22 ヒータ及びその製造方法 Pending JPH05114467A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101385611B1 (ko) * 2012-10-12 2014-04-15 주식회사 유라코퍼레이션 유온센서

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS599680A (ja) * 1982-07-08 1984-01-19 Toshiba Corp 複写機用ヒ−タの製造方法
JPS63307682A (ja) * 1987-06-09 1988-12-15 Tokai Kounetsu Kogyo Kk 遠赤外線ヒ−タ

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