JPH06231864A - ヒートローラ及びその製造方法 - Google Patents

ヒートローラ及びその製造方法

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JPH06231864A
JPH06231864A JP1520793A JP1520793A JPH06231864A JP H06231864 A JPH06231864 A JP H06231864A JP 1520793 A JP1520793 A JP 1520793A JP 1520793 A JP1520793 A JP 1520793A JP H06231864 A JPH06231864 A JP H06231864A
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JP
Japan
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heat roller
heating element
electrode
base
ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP1520793A
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English (en)
Inventor
Kenji Oshima
賢司 大島
Takeshi Tokiwa
剛 常盤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローコストで良好な定着が行えるヒートロー
ラを提供することを目的とする。 【構成】 ジルコニアセラミック製の基体20に、ディ
ップコーティング法によりPTCセラミックの発熱体2
1を形成し、発熱体21の表面の両端に共通電極24
と、共通電極24から基体20の長手方向に交互に線状
に引き出された櫛歯電極25を形成し、表面にフッ素系
樹脂等の被膜23を形成した構成とする。 【効果】 温度むらの少なく、発熱効率が良いヒートロ
ーラが、簡便な方法で製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電印刷、電子写真、
複写機、電子写真プリンタ等におけるトナー像の定着装
置、特にトナー定着のための熱源として構成されたヒー
トローラ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ヒートローラとして、正の抵抗温度係数
を有するセラミック(以下PTCセラミックと記す。)
を熱源として用いるものが知られている。PTCセラミ
ックを用いたヒートローラは、ヒートアップ時間が短
い、自己温度制御機能を有す、長寿命である等の利点を
有している。しかしながら、PTCセラミックは均一で
寸法精度の高い大型の焼結体の製作が困難であり、また
加工性が悪いといった欠点があり、ヒートローラの様な
応用に際しての問題点となっている。
【0003】このような問題点を解決するために、定着
装置の加熱源としてPTCセラミックの粒子をガラスや
ゴム等の結着材中に分散して結着、成形して作製した発
熱体が提案されている(特公昭64−4176参照)。
以下に従来のヒートローラについて説明する。
【0004】図4は従来のヒートローラを用いた定着装
置の構造概略図である。図4において、1はヒートロー
ラで、ヒートローラ1はガラスパイプやステンレス鋼パ
イプ等の剛性を有する材料でつくられたローラの基体2
と、PTCセラミックの粒子をガラスやゴム等の結着剤
中に分散して基体2の表面形成された発熱体3と、4沸
化エチレン樹脂やシリコーンゴム等の耐熱性、離型性を
有する被膜4よりなる。5は加圧ローラで、加圧ローラ
5は金属等の剛性を有するパイプ6にシリコーンゴムや
フッ素ゴム等の耐熱性弾性体の層7を被覆したもので、
ヒートローラ1に圧接されている。8は記録材である紙
で、9は紙8に担持された未定着のトナー像である。ヒ
ートローラ1と加圧ローラ5の回転により、紙8はヒー
トローラ1と加圧ローラ5の間を通り、この時トナー像
9はヒートローラ1に加熱されて熱溶融し紙8に定着さ
れる。
【0005】このように、ヒートローラ1は表面の薄い
被膜4の真下に発熱体3を有しているので、ローラの中
心部の空間にハロゲンランプを配設して熱源とした定着
装置に比べて、電源を入れてからローラがトナー像を紙
に定着させるのに十分な温度になるまでの時間(以下、
ウォームアップ時間という。)が短縮される。
【0006】図5は従来のヒートローラの縦断面図であ
る。10は耐熱ガラスを結着材とした硬質の発熱体で、
発熱体10はヒートローラの基体を兼ねている。11は
4沸化エチレン樹脂やシリコーンゴム等の耐熱性、離型
性を有する発熱体10の被膜である。12は発熱体10
の両端面に設けられた金属蒸着膜である。13は金属蒸
着膜12を介して発熱体10の内壁面に接合しているス
テンレス鋼等でつくられている軸部材で、軸部材13の
フランジ部14は金属蒸着膜12を介して発熱体10の
端面に密着している。15は軸部材13に固定されたポ
リイミド等の絶縁性耐摩耗材のスリーブである。16は
スリーブ15に嵌合されたボールベアリングで、ボール
ベアリング16は本体機枠に固定されている。17は金
属製のブラシで、ブラシ17は軸部材13とブラシ接点
を構成している。18はブラシ17に接続されている電
源で、電源18により発熱体10に所定の値の電圧を印
加し発熱体10を発熱させる。また、図4のようにステ
ンレス鋼等で形成された基体2の周面に発熱体3を設け
た場合、基体2と発熱体3とは接合面で電気的導通可能
であり、発熱体3の周面に金属を蒸着して電極膜を設け
ることにより、管肉方向に電圧を印加して発熱体3を発
熱させることもできる。
【0007】発熱体3、10はPTCセラミックの粒子
を結着材中に分散して形成したものであるが、PTCセ
ラミックのバルクと同じ正の抵抗温度係数特性を有する
ことが確認されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、環状の発熱体10の両端の金属蒸着膜1
2を電極としてヒートローラの長手方向に電圧を印加す
るので、金属蒸着膜間の距離が長くなりPTCセラミッ
クの粒子の混合状態が不均一になり発熱体10の特性が
均質でなくなりヒートローラ表面の温度にむらが生じる
ことがあった。また、発熱体3の内周面および外周面い
っぱいに電極膜を設け発熱体3の肉厚方向に電圧を印加
する方式の場合、発熱体3内面の電極面積が発熱体3表
面の電極面積より小さくなるため、発熱が発熱体3の内
面に集中して効率よくヒートローラの表面を昇温するこ
とができないことがあった。また、ヒートローラの製造
方法においては、PTCセラミックを微粒子に粉砕した
後PTCセラミックと結着材とを充分に混練することが
必要であり、更に研磨工程が必要となるためコスト高に
なるという問題点を有していた。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、温度むらの少なく、発熱効率が良く、簡便な方法で
製造できるヒートローラ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のヒートローラは、ジルコニアセラミック製の
パイプの外面にディップコーティング法によって薄板上
のPTCセラミックの発熱体を形成し、発熱体の表面に
櫛形の印刷電極を構成したものである。
【0011】
【作用】この構成によって、PTCセラミックの原料扮
をスラリーとし、ジルコニアセラミック製のパイプを前
記スラリーに浸漬し引き上げることにより前記パイプの
外面にPTCセラミックを塗装し、乾燥後、焼成してP
TCセラミックの発熱体を正の抵抗温度係数特性を劣化
させることなく、容易に作業効率よく製造することがで
きる。また、電極間距離が短いのでヒートローラの表面
の温度むらもなく、効率よく加熱、昇温することができ
る。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例におけるヒートロ
ーラを用いた定着装置の構造概略図である。
【0014】19はヒートローラで、ヒートローラ19
は例えば外径15mm、内径12mm、長さ260mmの高耐
熱性を有する絶縁セラミックであるジルコニアセラミッ
ク製のパイプでつくられたローラの基体20と、PTC
セラミックの粒子をディップコーティング法で基体20
の表面形成された発熱体21と、発熱体21の表面に印
刷法で設けた電極22と、ヒートローラ19の表面を平
滑にし、離型製を高めるためヒートローラ19の表面を
被覆したフッ素系樹脂等よりなる被膜23よりなる。5
は加圧ローラ、8は紙、9はトナー像で従来例と同じな
ので説明は省略する。ヒートローラ19と加圧ローラ5
の回転により、紙8はヒートローラ19と加圧ローラ5
の間を通り、この時トナー像9はヒートローラ19に加
熱されて熱溶融し紙8に定着される。
【0015】図2は本発明の一実施例におけるヒートロ
ーラの概略図で、被膜23は省略している。図1と同一
番号は同一内容なので説明は省略する。図2に示すよう
に基体20の両端部では帯状に円周を取り巻いて共通電
極24となっており、共通電極24から左右交互に基板
20の長手方向に引き出された櫛歯電極25で櫛形の構
成になっている。
【0016】図3は本発明の一実施例におけるヒートロ
ーラの電極の要部拡大図である。共通電極24の幅L1
は5mm,櫛歯電極25の幅L2 は1mm,櫛歯電極25間
の距離L3 は3mm、共通電極24と櫛歯電極25間の距
離L4 は3mmである。
【0017】つぎに、ヒートローラ19の製造方法につ
いて以下に説明する。PTCセラミックの主成分である
BaTiO3 を重量比で75%、キュリーポイントの調
整のためにPbTiO3 を20%、特性安定化のために
SrTiO3を4%、CaTiO3 を1%を主成分と
し、添加物として比抵抗値調整のためにMnCO3
0.09%、焼結助剤としてTiO2 を1%、Nb2
5 を0.1%、SiO2 を2%、Al2 3 を0.2%
を主成分に対する割合としてボールミルに入れ、水を加
えて24時間混合粉砕した。
【0018】つぎに、前記混合粉を200℃で24時間
乾燥した後、るつぼに入れ電気炉中で1050℃で2時
間仮焼した。このときの昇温および降温速度は300℃
/Hとした。得られた仮焼粉は再びボールミルによって
24時間粉砕を行なった後、200℃で24時間乾燥
し、粒度分布計によって混合粉の粒径の分布を調べ、混
合粉の平均粒径が1μmより小さくなるまで粉砕を行な
う。
【0019】つぎに、平均粒径を調整した仮焼粉にキシ
レン系の溶剤を重量比で30%加え、分散剤としてアク
リル酸エステル系のものを前記混合溶媒の1%、バイン
ダーとしてアクリル系溶剤タイプのものを約10%加
え、ボールミルによって24時間混合し、ディップコー
ティング用のスラリーを得る。
【0020】つぎに、ジルコニアセラミック製の基体2
0を前記スラリーに浸漬し引き上げることにより基体2
0の外周面にスラリーの塗装を行ない膜をつくる。(こ
の方法をディップコーティング法と言う。)成膜後、室
温で約3時間乾燥し、その後1350℃で1時間焼成す
る。このときの昇温および降温速度は200℃/Hとす
る。このようにして、基体20の外周面に薄板状のPT
Cセラミック層の発熱体21を形成する。
【0021】つぎに、図2に示すように基体20の両端
部では帯状に円周を取り巻いて共通電極24となり、共
通電極24から左右交互に基板20の長手方向に引き出
された櫛歯電極25で櫛形の電極22を、図3に示すよ
うに共通電極24の幅L1 は5mm,櫛歯電極25の幅L
2 は1mm,櫛歯電極25間の距離L3 は3mm、共通電極
24と櫛歯電極25間の距離L4 は3mmの寸法で発熱体
21の表面に印刷法で形成する。つぎに、ヒートローラ
19の表面を平滑にし、離型性を高めるためにフッ素系
樹脂等の被膜23を形成して、ヒートローラ19を製造
する。
【0022】なお、本発明の一実施例において基板2は
パイプとしたが、基板2は低面があってもよいことは言
うまでもない。
【0023】以上のように本実施例によれば、ディップ
コーティング法でPTCセラミックの発熱体を形成し、
前記発熱体の表面に櫛形の電極を印刷法で設けることに
より、ヒートローラの製造工程が簡素化され作業能率が
高まり生産性が向上しコストダウンが図れる。また、電
極間の距離が短くなりヒートローラの表面を効率よく加
熱してウォームアップ時間が短くなり、ヒートローラの
表面の温度むらをなくすことができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、ディップコーテ
ィング法でPTCセラミックの発熱体を形成し、前記発
熱体の表面に櫛形の電極を印刷法で設けることにより、
ヒートローラの製造工程が簡素化され作業能率が高まり
生産性が向上しコストダウンが図れる。また、結着材等
を必要としないため、PTCセラミックの正の抵抗温度
係数特性を劣化させることなく発熱体を形成でき、電極
間の距離が短くなるので、ヒートローラの表面を効率よ
く加熱してウォームアップ時間を短縮でき、ヒートロー
ラの表面の温度むらをなくし良好な定着が行える優れた
ヒートローラを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるヒートローラを用い
た定着装置の構造概略図
【図2】本発明の一実施例におけるヒートローラの概略
【図3】本発明の一実施例におけるヒートローラの電極
の要部拡大図
【図4】従来のヒートローラを用いた定着装置の構造概
略図
【図5】従来のヒートローラの縦断面図
【符号の説明】
5 加圧ローラ 8 紙 9 トナー像 19 ヒートローラ 20 基体 21 発熱体 22 電極 23 被膜 24 共通電極 25 櫛歯電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも円柱の側面を備えた基体と、前
    記基体の側面に設けられた正の抵抗温度係数を有するセ
    ラミックの発熱体と、前記発熱体の表面に前記基体の長
    手方向に複数設けられた帯状の電極であってお互いに電
    気的に接続された第1の電極群と、前記第1の電極群の
    各電極の間に前記基体の長手方向に設けられた帯状の電
    極であってお互いに電気的に接続された第2の電極群と
    を備えたことを特徴とするヒートローラ。
  2. 【請求項2】少なくとも円柱の側面を備えた基体と、前
    記基体の側面に設けられた正の抵抗温度係数を有するセ
    ラミックの発熱体と、前記発熱体の表面に前記基体の長
    手方向に複数設けられた帯状の電極と、前記電極を一つ
    おきに電気的に接続し前記基体の端部の円周に設けられ
    た第1の共通電極と、前記第1の共通電極に接続されな
    い前記電極を電気的に接続し前記基体の前記第1の共通
    電極の逆端部の円周に設けられた第2の共通電極とを備
    えたことを特徴とするヒートローラ。
  3. 【請求項3】基体がジルコニアセラミックであることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載のヒートロー
    ラ。
  4. 【請求項4】少なくとも円柱の側面を備えた基体を、正
    の抵抗温度係数を有するセラミックを主成分としたスラ
    リーに浸漬しディップコーティングする第1の工程と、
    前記セラミックをコーティングした前記基体を焼成し発
    熱体を形成する第2の工程と、前記発熱体の表面に印刷
    法により電極を印刷する第3の工程によりなることを特
    徴とするヒートローラの製造方法。
  5. 【請求項5】スラリーの主成分の平均粒径が1μm以下
    であること特徴とする請求項3記載のヒートローラの製
    造方法。
JP1520793A 1993-02-02 1993-02-02 ヒートローラ及びその製造方法 Pending JPH06231864A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006344532A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Taisei Laminator Co Ltd 加熱ロール
JP2007328158A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Canon Inc 像加熱装置及びその装置に用いられる加熱体
JP2008177069A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Gex Corp 水中用線状ヒーター
WO2010137797A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Ls Cable Ltd. Heating pipe

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