JPH0564350B2 - - Google Patents
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- JPH0564350B2 JPH0564350B2 JP59018194A JP1819484A JPH0564350B2 JP H0564350 B2 JPH0564350 B2 JP H0564350B2 JP 59018194 A JP59018194 A JP 59018194A JP 1819484 A JP1819484 A JP 1819484A JP H0564350 B2 JPH0564350 B2 JP H0564350B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
- G03G15/2057—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電子写真や静電記録においてトナー像
を記録紙に定着するヒートロール定着器に関す
る。
を記録紙に定着するヒートロール定着器に関す
る。
電子写真技術を用いた複写機やレーザビームプ
リンタなどの記録装置において、トナー像の定着
には、オーブンやフラツシユランプなどを用いた
熱定着方式、圧力ロールを用いた圧力定着方式、
熱と圧力を併用したヒートロール定着方式などが
ある。
リンタなどの記録装置において、トナー像の定着
には、オーブンやフラツシユランプなどを用いた
熱定着方式、圧力ロールを用いた圧力定着方式、
熱と圧力を併用したヒートロール定着方式などが
ある。
従来のヒートロール定着器を第1図および第2
図を参照して説明する。
図を参照して説明する。
一般のヒートロール定着器は第1図に示すよう
に、上側のヒートロール1は、トナー像2を定着
させる記録紙3を移動せしめるべき方向に回転す
る金属製の円筒体1aと、この円筒体1aの中空
部に収納されこの円筒体1aを内側から加熱する
シーズヒータやハロゲンランプなどのヒータ1b
とを備えている。円筒体1aの表面にはトナー像
との離型性を良くするためにふつ素系樹脂層1c
が形成されている。下側のロール4は、定着すべ
き記録紙3とトナー像2が密着して十分な熱量が
トナー像2に伝わるように、金属コア4aに一定
肉厚のシリコンゴムなどの弾力層4bを設けたも
ので、上側のヒートロール1に一定の圧力で押し
つけられ、弾力層4bの変形により定着部(ニツ
プ幅)を形成する。更に、ヒートロール1の表面
温度を一定にするために、温度検出部5とヒータ
1bへの給電を制御して温度制御を行なう制御回
路6を備えている。
に、上側のヒートロール1は、トナー像2を定着
させる記録紙3を移動せしめるべき方向に回転す
る金属製の円筒体1aと、この円筒体1aの中空
部に収納されこの円筒体1aを内側から加熱する
シーズヒータやハロゲンランプなどのヒータ1b
とを備えている。円筒体1aの表面にはトナー像
との離型性を良くするためにふつ素系樹脂層1c
が形成されている。下側のロール4は、定着すべ
き記録紙3とトナー像2が密着して十分な熱量が
トナー像2に伝わるように、金属コア4aに一定
肉厚のシリコンゴムなどの弾力層4bを設けたも
ので、上側のヒートロール1に一定の圧力で押し
つけられ、弾力層4bの変形により定着部(ニツ
プ幅)を形成する。更に、ヒートロール1の表面
温度を一定にするために、温度検出部5とヒータ
1bへの給電を制御して温度制御を行なう制御回
路6を備えている。
このような従来のヒートロール定着器は、ヒー
トロール1の円筒体1aとヒータ1bとの間に空
気層があり、これが熱絶縁層になつて熱伝達を悪
くしている。そのため円筒体1aが所定の温度に
なるまでの立ち上がり時間が長くなるばかりか、
温度制御においても温度の上下幅(リツプル)が
大きくなる欠点があつた。
トロール1の円筒体1aとヒータ1bとの間に空
気層があり、これが熱絶縁層になつて熱伝達を悪
くしている。そのため円筒体1aが所定の温度に
なるまでの立ち上がり時間が長くなるばかりか、
温度制御においても温度の上下幅(リツプル)が
大きくなる欠点があつた。
この欠点を改良するために、第2図に示すよう
に、支持部として作用する金属製円筒体1aの内
面に電気絶縁層1dを介して加熱部としての円筒
体ヒータ1eを組込んだものがある。このヒータ
1eは金属粉末などの導電性粉末と合成樹脂との
混合物から成る抵抗体である。このヒートロール
1′は熱応答性がやや改善されるものの、金属製
円筒体1aの熱慣性が大きいので十分な性能が得
られない。
に、支持部として作用する金属製円筒体1aの内
面に電気絶縁層1dを介して加熱部としての円筒
体ヒータ1eを組込んだものがある。このヒータ
1eは金属粉末などの導電性粉末と合成樹脂との
混合物から成る抵抗体である。このヒートロール
1′は熱応答性がやや改善されるものの、金属製
円筒体1aの熱慣性が大きいので十分な性能が得
られない。
また、これとは逆に、支持部として作用する金
属製円筒体の外周に断熱層を介して加熱部として
の抵抗層を被着したものも提案されており、これ
によれば、熱応答性を更に改善することができ
る。しかし、このようなものにおいては、ヒート
ロールの表面温度を均一な所定の温度に保持する
ためには、加熱部としての抵抗層をヒートロール
の表面全体にわたつて均一な所定の厚さに形成す
る必要があるが、抵抗層をこのように形成するこ
とは仲々困難で、その作業も大変であつた。
属製円筒体の外周に断熱層を介して加熱部として
の抵抗層を被着したものも提案されており、これ
によれば、熱応答性を更に改善することができ
る。しかし、このようなものにおいては、ヒート
ロールの表面温度を均一な所定の温度に保持する
ためには、加熱部としての抵抗層をヒートロール
の表面全体にわたつて均一な所定の厚さに形成す
る必要があるが、抵抗層をこのように形成するこ
とは仲々困難で、その作業も大変であつた。
従つて本発明の目的は、熱応答性に優れ、しか
もヒートロールの表面温度を均一な所定の温度に
保持することができるヒートロール定着器を提供
するにある。
もヒートロールの表面温度を均一な所定の温度に
保持することができるヒートロール定着器を提供
するにある。
本発明は、対設したヒートロールとバツクアツ
プロールの間を、トナー像を有する記録紙を通過
させることによりトナー像を記録紙に定着するヒ
ートロール定着器において、ヒートロールの加熱
部を支持部として兼用して、窒化けい素または炭
化けい素を主成分とする絶縁性セラミツク材に周
期津表4a族、5a族または6a族元素の炭化物また
は窒化物が添加された焼結体からなる導電性セラ
ミツク材の1つの円筒体で構成し、この円筒体を
通電発熱するようにしたもので、加熱部兼支持部
を構成する円筒体自体に発熱機能をもたせて熱応
答性を良好にすると共に、加熱部を支持部として
兼用し、これを構成する円筒体の材料として上記
の如き特殊な焼結体からなる導電性セラミツク材
を用いることによつて、ヒートロールの表面温度
を均一な温度に保持できるようにしたことを特徴
とする。
プロールの間を、トナー像を有する記録紙を通過
させることによりトナー像を記録紙に定着するヒ
ートロール定着器において、ヒートロールの加熱
部を支持部として兼用して、窒化けい素または炭
化けい素を主成分とする絶縁性セラミツク材に周
期津表4a族、5a族または6a族元素の炭化物また
は窒化物が添加された焼結体からなる導電性セラ
ミツク材の1つの円筒体で構成し、この円筒体を
通電発熱するようにしたもので、加熱部兼支持部
を構成する円筒体自体に発熱機能をもたせて熱応
答性を良好にすると共に、加熱部を支持部として
兼用し、これを構成する円筒体の材料として上記
の如き特殊な焼結体からなる導電性セラミツク材
を用いることによつて、ヒートロールの表面温度
を均一な温度に保持できるようにしたことを特徴
とする。
以下、第3図〜第9図を参照して本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
第3図はヒートロール7の縦断側面図で、バツ
クアツプロールとの対向部分は導電性のセラミツ
ク材を焼結して作られた円筒体7aと、離型性向
上のために円筒体7aの表面に50μmの厚さに形
成したふつ素系樹脂層7bで構成される。円筒体
7aは後述するように通電発熱体として使用され
るので、供給電圧V、定着に必要な温度を得るた
めの消費電力Pからその抵抗値Rが決められる。
この抵抗値を得るためには円筒体7aの給電端子
間の長さlや肉厚dを考慮してセラミツク材の抵
抗率ρを決めなければならないが、通常の絶縁性
セラミツク材よりも大幅に抵抗率ρを下げたもの
としなければならない。
クアツプロールとの対向部分は導電性のセラミツ
ク材を焼結して作られた円筒体7aと、離型性向
上のために円筒体7aの表面に50μmの厚さに形
成したふつ素系樹脂層7bで構成される。円筒体
7aは後述するように通電発熱体として使用され
るので、供給電圧V、定着に必要な温度を得るた
めの消費電力Pからその抵抗値Rが決められる。
この抵抗値を得るためには円筒体7aの給電端子
間の長さlや肉厚dを考慮してセラミツク材の抵
抗率ρを決めなければならないが、通常の絶縁性
セラミツク材よりも大幅に抵抗率ρを下げたもの
としなければならない。
このようなセラミツク材は、窒化けい素
(Si3N4)または炭化けい素(SIC)を主成分とす
る絶縁性セラミツク材料に、抵抗率ρを下げるた
めの添加材として周期津表の4a族、5a族または
6a族の元素の炭化物または窒化物を混合するこ
とで得られる。
(Si3N4)または炭化けい素(SIC)を主成分とす
る絶縁性セラミツク材料に、抵抗率ρを下げるた
めの添加材として周期津表の4a族、5a族または
6a族の元素の炭化物または窒化物を混合するこ
とで得られる。
第4図の特性曲線は添加材の添加量に対するセ
ラミツク材の抵抗率ρの変化特性である。炭化け
い素を主成分として炭化ジルコニウムを添加した
場合の特性を曲線に示し、酸化アルミニウムを
主成分としてほう化ジルコニウムを添加した場合
の特性を曲線に示す。
ラミツク材の抵抗率ρの変化特性である。炭化け
い素を主成分として炭化ジルコニウムを添加した
場合の特性を曲線に示し、酸化アルミニウムを
主成分としてほう化ジルコニウムを添加した場合
の特性を曲線に示す。
これらの曲線,から判るように、絶縁セラ
ミツク材の主成分として炭化けい素を用いた場合
には、酸化アルミニウムを用いた場合に比べて、
添加材の量に対する抵抗率ρの変化が、ヒートロ
ールの円筒体を形成するセラミツク材に要求され
る抵抗率ρの範囲10-4〜103において、少ないの
で、抵抗値の調整が容易である。このことは、絶
縁セラミツク材の主成分として窒化けい素を用い
た場合にも同様である。
ミツク材の主成分として炭化けい素を用いた場合
には、酸化アルミニウムを用いた場合に比べて、
添加材の量に対する抵抗率ρの変化が、ヒートロ
ールの円筒体を形成するセラミツク材に要求され
る抵抗率ρの範囲10-4〜103において、少ないの
で、抵抗値の調整が容易である。このことは、絶
縁セラミツク材の主成分として窒化けい素を用い
た場合にも同様である。
100Vの供給電圧で800Wのヒートロールを得る
ための一例を以下に説明する。この場合に必要な
抵抗値Rは R=V2/P から、R=12.5Ωとなる。セラミツク円筒体7a
の肉厚dが5mm、長さlが30cm、外径寸法Dが
32.5mmとすると、この円筒体7aの抵抗値Rは R=12.5=ρl/(D−d/2)×π×d となることから、抵抗率ρは、ρ=1.96Ω・cmと
なる、この抵抗率ρは炭化けい素に炭化ジルコニ
ウムを2〜10%の範囲で添加することによつて得
られる。また窒化けい素の場合も同様にして抵抗
値を制御することができる。
ための一例を以下に説明する。この場合に必要な
抵抗値Rは R=V2/P から、R=12.5Ωとなる。セラミツク円筒体7a
の肉厚dが5mm、長さlが30cm、外径寸法Dが
32.5mmとすると、この円筒体7aの抵抗値Rは R=12.5=ρl/(D−d/2)×π×d となることから、抵抗率ρは、ρ=1.96Ω・cmと
なる、この抵抗率ρは炭化けい素に炭化ジルコニ
ウムを2〜10%の範囲で添加することによつて得
られる。また窒化けい素の場合も同様にして抵抗
値を制御することができる。
このような導電性セラミツク材による円筒体7
aの両端には、第5図に示すように、絶縁材であ
るマイカ粉を混ぜた耐熱性エポキシ樹脂7cを介
して金属製のロール軸7d,7eが接着固定さ
れ、更に、給電のための銅の給電環7f,7gが
円筒体7aと電気的に接続状態となるように嵌着
される。
aの両端には、第5図に示すように、絶縁材であ
るマイカ粉を混ぜた耐熱性エポキシ樹脂7cを介
して金属製のロール軸7d,7eが接着固定さ
れ、更に、給電のための銅の給電環7f,7gが
円筒体7aと電気的に接続状態となるように嵌着
される。
上記ヒートロール7を用いた定着器の正面図を
第6図に示す。上側のヒートロール7と下側のバ
ツクアツプロール8は、ロール軸7d,7eと軸
8aを押しつけ金具9a,9bで挾むことにより
所定の圧力で圧接される。ヒートロール7の軸7
dには歯車10が取付けられており、この歯車1
0を図示せざる駆動源に連結することにより両ロ
ール7,8を紙送り方向に回転させる。給電環7
f,7gには燐青銅の接触子11a,11bを押
接して電源12から制御回路13を介して給電す
る。
第6図に示す。上側のヒートロール7と下側のバ
ツクアツプロール8は、ロール軸7d,7eと軸
8aを押しつけ金具9a,9bで挾むことにより
所定の圧力で圧接される。ヒートロール7の軸7
dには歯車10が取付けられており、この歯車1
0を図示せざる駆動源に連結することにより両ロ
ール7,8を紙送り方向に回転させる。給電環7
f,7gには燐青銅の接触子11a,11bを押
接して電源12から制御回路13を介して給電す
る。
第7図の特性曲線は、従来のハロゲンラツプを
熱源とする定着器の温度特性曲線aと上記した本
発明になる定着器の温度特性曲線bと対比させて
示したものである。ヒートロールを室温T0から
所定温度T1(約160℃)まで加熱するのに、従来
のものでは約90秒の所要時間であつたが、本発明
になる定着器では5〜10秒の所要時間で十分であ
つた。そして更に、所定温度での定温制御におい
ても本発明になる定着器は温度変化のリツプルが
少なく、安定した定着温度が得られた。
熱源とする定着器の温度特性曲線aと上記した本
発明になる定着器の温度特性曲線bと対比させて
示したものである。ヒートロールを室温T0から
所定温度T1(約160℃)まで加熱するのに、従来
のものでは約90秒の所要時間であつたが、本発明
になる定着器では5〜10秒の所要時間で十分であ
つた。そして更に、所定温度での定温制御におい
ても本発明になる定着器は温度変化のリツプルが
少なく、安定した定着温度が得られた。
第8図はヒートロールの変形例で、このヒート
ロール15は、導電性セラミツク材による円筒体
15aの表面に厚肉のシリコンゴム層15bを設
けたものである。そしてこのヒートロール15
は、第9図に示すように、金属コア16aの外周
に弾性層16bを設けたバツクアツプロール16
と対にして使用されて定着器を構成する。
ロール15は、導電性セラミツク材による円筒体
15aの表面に厚肉のシリコンゴム層15bを設
けたものである。そしてこのヒートロール15
は、第9図に示すように、金属コア16aの外周
に弾性層16bを設けたバツクアツプロール16
と対にして使用されて定着器を構成する。
以上に本発明の実施例におけるヒートロールを
複数種類説明したが、一般のヒートロール定着器
の寸法から、ヒートロールの円筒体を形成するセ
ラミツク材に要求される抵抗率ρは10-4〜103
Ω・cmの範囲であり、この程度の抵抗率ρは主成
分となる絶縁性セラミツク材に体積比で2〜40%
の範囲の導電性添加材を調整して混合することで
得ることができる。
複数種類説明したが、一般のヒートロール定着器
の寸法から、ヒートロールの円筒体を形成するセ
ラミツク材に要求される抵抗率ρは10-4〜103
Ω・cmの範囲であり、この程度の抵抗率ρは主成
分となる絶縁性セラミツク材に体積比で2〜40%
の範囲の導電性添加材を調整して混合することで
得ることができる。
以上説明したように本発明によれば、支持部を
兼用した加熱部を構成する円筒体自体を通電発熱
するようにしたので、熱応答性を向上できるばか
りでなく、加熱部を機械的強度を持つ導電性セラ
ミツク材で構成して支持部を兼用したので、加熱
部と支持部を焼結により1つの円筒体として構成
することができ、支持部の表面上に断熱層を介し
て加熱部を形成するものなどに比べて、加熱部
(兼支持部)を均一な厚さの円筒体として容易に
製作することができると共に、ヒートロールの部
品点数も少なくなる。また、導電性セラミツク材
として、窒化けい素または炭化けい素を主成分と
する絶縁性セラミツク材に周期律表4a族、5a族
または6a族元素の炭化物または窒化物が添加さ
れた焼結体からなる新規な導電性セラミツク材を
使用したので、上記円筒体としてその外形寸法な
どの変形がきわめて少ないものが得られると共
に、上記導電性添加材の添加量の調整によつて円
筒体の抵抗値を容易に所定の値に管理することが
できる。
兼用した加熱部を構成する円筒体自体を通電発熱
するようにしたので、熱応答性を向上できるばか
りでなく、加熱部を機械的強度を持つ導電性セラ
ミツク材で構成して支持部を兼用したので、加熱
部と支持部を焼結により1つの円筒体として構成
することができ、支持部の表面上に断熱層を介し
て加熱部を形成するものなどに比べて、加熱部
(兼支持部)を均一な厚さの円筒体として容易に
製作することができると共に、ヒートロールの部
品点数も少なくなる。また、導電性セラミツク材
として、窒化けい素または炭化けい素を主成分と
する絶縁性セラミツク材に周期律表4a族、5a族
または6a族元素の炭化物または窒化物が添加さ
れた焼結体からなる新規な導電性セラミツク材を
使用したので、上記円筒体としてその外形寸法な
どの変形がきわめて少ないものが得られると共
に、上記導電性添加材の添加量の調整によつて円
筒体の抵抗値を容易に所定の値に管理することが
できる。
第1図は従来のヒートロール定着器の縦断側面
図、第2図は改良された従来のヒートロールの縦
断側面図である。第3図〜第9図は本発明の実施
例を示すもので、第3図はヒートロールの縦断側
面図、第4図はセラミツク材の抵抗率変化特性
図、第5図はヒートロールの一部縦断正面図、第
6図は第5図に示したヒートロールを用いた定着
器の正面図、第7図は温度特性曲線図、第8図は
ヒートロールの変形例を示す縦断側面図、第9図
は第8図に示したヒートロールを用いた定着器の
一部縦断正面図である。 7…ヒートロール、7a…セラミツク製円筒
体、8…バツクアツプロール。
図、第2図は改良された従来のヒートロールの縦
断側面図である。第3図〜第9図は本発明の実施
例を示すもので、第3図はヒートロールの縦断側
面図、第4図はセラミツク材の抵抗率変化特性
図、第5図はヒートロールの一部縦断正面図、第
6図は第5図に示したヒートロールを用いた定着
器の正面図、第7図は温度特性曲線図、第8図は
ヒートロールの変形例を示す縦断側面図、第9図
は第8図に示したヒートロールを用いた定着器の
一部縦断正面図である。 7…ヒートロール、7a…セラミツク製円筒
体、8…バツクアツプロール。
Claims (1)
- 1 加熱部とこの加熱部を支持する支持部からな
るヒートロールと、このヒートロールに対設され
たバツクアツプロールとを備え、トナー像を有す
る記録紙を前記両ロール間を通過させることによ
りトナー像を記録紙に定着するヒートロール定着
器において、前記ヒートロールの加熱部を前記支
持部として兼用して、窒化けい素または炭化けい
素を主成分とする絶縁性セラミツク材に周期津表
4a族、5a族または6a族元素の炭化物または窒化
物が添加された焼結体からなる導電性セラミツク
材の1つの円筒体で構成し、この円筒体を通電発
熱するようにしたことを特徴とするヒートロール
定着器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1819484A JPS60163071A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | ヒ−トロ−ル定着器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1819484A JPS60163071A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | ヒ−トロ−ル定着器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60163071A JPS60163071A (ja) | 1985-08-24 |
JPH0564350B2 true JPH0564350B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=11964816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1819484A Granted JPS60163071A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | ヒ−トロ−ル定着器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60163071A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2515840B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 熱定着装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5236344A (en) * | 1975-09-18 | 1977-03-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Fever |
JPS56123581A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-28 | Canon Inc | Fixation device |
JPS56138766A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Kyocera Corp | Heat fixing roll |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56120559U (ja) * | 1980-02-12 | 1981-09-14 |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP1819484A patent/JPS60163071A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5236344A (en) * | 1975-09-18 | 1977-03-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Fever |
JPS56123581A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-28 | Canon Inc | Fixation device |
JPS56138766A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Kyocera Corp | Heat fixing roll |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60163071A (ja) | 1985-08-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |