JPH0764425A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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Publication number
JPH0764425A
JPH0764425A JP21654793A JP21654793A JPH0764425A JP H0764425 A JPH0764425 A JP H0764425A JP 21654793 A JP21654793 A JP 21654793A JP 21654793 A JP21654793 A JP 21654793A JP H0764425 A JPH0764425 A JP H0764425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater roller
toner
heater
base
ceramics
Prior art date
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Pending
Application number
JP21654793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Nagasaki
浩一 長崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP21654793A priority Critical patent/JPH0764425A/en
Publication of JPH0764425A publication Critical patent/JPH0764425A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable the fixing rate of toner to be enhanced and to enable both warm-up time and power consumption to be reduced by forming the base of a heater roller from a specific conductive ceramic. CONSTITUTION:A heater roller 1 has a volume specific resistance of 0.1 to 10OMEGA.cm and has a cylindrical base 2 made from ceramics of a perovskite crystal structure. A plating layer of an electrically conductive metal, such as Ni, Ag or Al, is formed on the surface of each end of the base 2 to provide electrodes 3, and brushes 4 are brought into sliding contact with the electrodes 3 so that the heater roller 1 carries current. The surface of the base 2 except the electrodes 3 is coated with a layer 5 of mold releasing agent by electrostatic coating or by flame spraying. The ceramics from which the base 2 of the heater roller 1 is made is heated by itself because of its conductivity. Therefore the overall surface of the heater roller 1 can be heated evenly, and the fixing rate of toner 40 can be greatly enhanced.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複写機およびプリンタ
ー機(LEDプリンタ、レーザープリンタ、液晶シャッ
タプリンタなど)に内蔵されている画像形成装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus incorporated in a copying machine and a printer machine (LED printer, laser printer, liquid crystal shutter printer, etc.).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、複写機およびプリンター機に
おける画像形成装置は、図1に示すような感光ドラム3
1の外周面上に配置する帯電器32と現像器34、及び
LEDプリンタヘッドなどの露光器33で帯電、露光、
現像を行い、感光ドラム31の外周面にトナー40(現
像剤)を付着させ、このトナー40を転写コロン35に
よって印画用紙45に転写する。そして、トナー40が
転写された印画用紙45を定着部を構成するヒータロー
ラ1とプレッシャローラ36との間に送り込むと、印画
用紙45上のトナー40がヒータローラ1の熱とプレッ
シャローラ36による圧力で溶融し、印画用紙45上に
定着させるようになっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus in a copying machine or a printer has a photosensitive drum 3 as shown in FIG.
The charging device 32 and the developing device 34, which are arranged on the outer peripheral surface of 1, and the exposing device 33 such as an LED printer head, perform charging, exposure,
Development is performed, toner 40 (developer) is attached to the outer peripheral surface of the photosensitive drum 31, and the toner 40 is transferred to the printing paper 45 by the transfer colon 35. Then, when the printing paper 45 to which the toner 40 is transferred is sent between the heater roller 1 and the pressure roller 36 which form the fixing unit, the toner 40 on the printing paper 45 is melted by the heat of the heater roller 1 and the pressure of the pressure roller 36. Then, it is fixed on the printing paper 45.

【0003】この定着部のヒータローラ1は、図5に示
すようなアルミ合金から成る素管50の表面に離型材層
52を形成し、その素管50の内部に複数のハロゲンラ
ンプ53を内蔵し、これらハロゲンランプ53の発熱で
もってヒータローラ1を加熱するものであった。しか
し、上記構造のヒータローラ1を用いたものは多大な電
力が必要であり、電源投入から設定温度に達するまでの
待ち時間(以下、立ち上げ時間という)が非常に長かっ
た。又、加熱素子としてハロゲンランプ53を内蔵して
いるため、ヒータローラ1の大きさは制約を受け、小型
化できないといった問題もあった。
In the heater roller 1 of the fixing portion, a release material layer 52 is formed on the surface of a base pipe 50 made of an aluminum alloy as shown in FIG. 5, and a plurality of halogen lamps 53 are built in the base pipe 50. The heater roller 1 is heated by the heat generated by the halogen lamp 53. However, the heater roller 1 having the above structure requires a large amount of electric power, and the waiting time from power-on to reaching the set temperature (hereinafter, referred to as start-up time) is very long. Further, since the halogen lamp 53 is built in as a heating element, the size of the heater roller 1 is restricted, and there is a problem that the size cannot be reduced.

【0004】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、特開昭62−200379号公報や特開昭62−2
00380号公報に見られるように、図4に示すような
セラミックスなどから成る筒状基体60の外周面に、プ
リント印刷で多数の板状の発熱体63を等間隔に形成
し、その上に絶縁層61を形成して発熱体63を埋設す
るとともに、最外周面には、シリコンゴムなどの離型材
層62を形成した多層構造のヒータローラ1が用いられ
ていた。そして、ブラシ65を発熱体63の両端露出部
に接触させ、ブラシ65を通して電圧を印加することで
ヒータローラ1を発熱させるようになっていた。
Therefore, as means for solving these problems, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-200379 and 62-2 are known.
As shown in Japanese Patent No. 00380, a large number of plate-shaped heating elements 63 are formed at equal intervals by print printing on the outer peripheral surface of a cylindrical substrate 60 made of ceramics as shown in FIG. 4, and insulation is provided thereon. The heater roller 1 having a multi-layer structure in which the layer 61 is formed to embed the heating element 63 and the release material layer 62 such as silicon rubber is formed on the outermost peripheral surface is used. Then, the brush 65 is brought into contact with the exposed portions of both ends of the heating element 63, and a voltage is applied through the brush 65 to heat the heater roller 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ヒータローラ1では次のような問題があった。
However, such a heater roller 1 has the following problems.

【0006】即ち、このヒータローラ1の発熱体63に
通電しても、発熱体63上方の表面Aは直ちに設定温度
まで加熱され発熱するものの、発熱体63が埋設されて
いない表面Bでは設定温度まで加熱されておらず発熱ム
ラを生じることから、ヒータローラ1の表面A,Bの温
度分布を均一にするために、立ち上げ時間を短縮するこ
とができなかった。その為、このヒータロータ1を用い
た複写機等に電源を投入してもすぐには使用することが
できなかった。しかも、板状の発熱体63は筒状基体6
0に間隔をおいて形成してあるため、長時間通電したと
してもヒータローラ1の表面A,Bの温度を均一にする
ことが難しく、発熱ムラを生じるため、トナー40の定
着率を向上させることができなかった。
That is, even if the heating element 63 of the heater roller 1 is energized, the surface A above the heating element 63 is immediately heated to the set temperature and generates heat, but the surface B where the heating element 63 is not embedded does not reach the set temperature. Since it is not heated and uneven heat is generated, the start-up time cannot be shortened in order to make the temperature distribution on the surfaces A and B of the heater roller 1 uniform. For this reason, even if the power of a copying machine or the like using this heater rotor 1 is turned on, it cannot be used immediately. Moreover, the plate-shaped heating element 63 is the tubular base 6
Since they are formed at intervals of 0, it is difficult to make the temperatures of the surfaces A and B of the heater roller 1 uniform even if electricity is applied for a long time, and uneven heat generation occurs. Therefore, the fixing rate of the toner 40 is improved. I couldn't.

【0007】又、このヒータローラ1は、多層構造であ
るために各層で熱膨張係数が異なり、発熱時にはこれら
の熱膨張差によって歪みや割れを生じる恐れがあった。
そして、歪みや割れが生じると、印画用紙45に傷を付
けてしまう恐れがあるばかりか、ヒータローラ1の表面
A,Bの温度分布をさらに不均一なものとしてしまうこ
とから、トナー40の定着率を悪化させるといった問題
もあった。
Further, since the heater roller 1 has a multi-layer structure, each layer has a different coefficient of thermal expansion, and there is a risk of distortion or cracking due to the difference in thermal expansion between the layers.
If the distortion or crack occurs, the printing paper 45 may be scratched, and the temperature distribution on the surfaces A and B of the heater roller 1 may become more uneven, so that the fixing rate of the toner 40 may be increased. There was also a problem of worsening.

【0008】そこで、発熱ムラを解消するために、圧膜
印刷などの方法により発熱層63を筒状基体60の表面
全周に形成したヒータローラ1が提案されているが、こ
のヒータローラ1であっても、結局は各層の熱膨張差が
合わないために、歪みや割れを生じる恐れがあった。し
かも、製造においては、発熱ムラを低減するために、筒
状基体60に被着させる各層の厚みを一定にしなければ
ならないため、一つの層を形成するたびに切削加工を施
さなければならず、又、層を形成するときには切削加工
を行うことを考慮して厚めに形成しなければならないな
ど、作業時間および加工コストが増加するといった問題
もあった。
Therefore, in order to eliminate the unevenness of heat generation, there is proposed a heater roller 1 in which a heat generating layer 63 is formed on the entire circumference of the surface of the cylindrical substrate 60 by a method such as pressure film printing. However, in the end, the difference in thermal expansion between the layers does not match, which may cause distortion or cracking. Moreover, in manufacturing, in order to reduce unevenness of heat generation, the thickness of each layer to be adhered to the tubular substrate 60 must be constant, so that cutting must be performed each time one layer is formed, Further, when forming the layer, there is a problem that the working time and the processing cost are increased because the layer must be formed thicker in consideration of the cutting process.

【0009】しかも、発熱体或いは発熱層63の材質に
はニッケルやクロムなどが用いられるが、これらの材質
は熱損失が大きいため、ヒータローラ1の消費電力を低
減することができず、しかも寿命が短いといった問題も
あった。
Moreover, although nickel, chromium, etc. are used as the material of the heating element or the heating layer 63, since the heat loss of these materials is large, the power consumption of the heater roller 1 cannot be reduced and the life of the heater roller 1 is reduced. There was also the problem of being short.

【0010】一方、安定したトナー40の定着を得るた
めには、使用時にヒータローラ1の表面A,Bを設定温
度に保っておかなければならないため、一度プリントし
たあと再度プリントするまでの間は、プリント出力の有
無にかかわらず、ヒータローラ1の温度を常時設定温度
に保っておかなければならなかった。その為、ヒータロ
ーラ1には常に電圧を印加しておかなければならず、消
費電力の低減を実現することは難しいといった問題があ
った。
On the other hand, in order to obtain stable fixing of the toner 40, it is necessary to keep the surfaces A and B of the heater roller 1 at the set temperature at the time of use. The temperature of the heater roller 1 had to be constantly kept at the set temperature regardless of the presence or absence of print output. Therefore, it is necessary to always apply a voltage to the heater roller 1, and it is difficult to reduce power consumption.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では上記
問題に鑑み、体積固有抵抗値が0.1〜10Ω・cmで
あり、ペロブスカイト型の結晶構造を有する希土類クロ
マイト酸化物系セラミックスでヒータローラの基体を形
成するとともに、該ヒータローラを画像形成装置に配置
したものである。
In view of the above problems, therefore, in the present invention, a heater roller is made of a rare earth chromite oxide-based ceramic having a volume resistivity of 0.1 to 10 Ω · cm and a perovskite type crystal structure. The substrate is formed and the heater roller is arranged in the image forming apparatus.

【0012】上記希土類クロマイト酸化物系セラミック
スとしては、LaCrO3 、PrCrO3 、NdCrO
3 、SmCrO3 、GdCrO3 、DyCrO3 、Ho
CrO3 、EoCrO3 などのセラミックスが挙げられ
る。
Examples of the rare earth chromite oxide-based ceramics include LaCrO 3 , PrCrO 3 , and NdCrO.
3 , SmCrO 3 , GdCrO 3 , DyCrO 3 , Ho
Examples include ceramics such as CrO 3 and EoCrO 3 .

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、ヒータローラの基体を、導電
性を有するセラミックスで形成したことにより、基体自
体を発熱体とすることができる。その為、上記基体に通
電すれば直ちに加熱でき、ヒータローラの表面をムラな
く発熱させることができる。しかも、上記セラミックス
は、0.1〜10Ω・cmの体積固有抵抗値を有してい
ることから、トナーを定着させるために必要な熱量を発
熱することができる。
According to the present invention, since the base of the heater roller is made of conductive ceramics, the base itself can be used as a heating element. Therefore, when the base is energized, it can be heated immediately, and the surface of the heater roller can be uniformly heated. Moreover, since the above-mentioned ceramics have a volume specific resistance value of 0.1 to 10 Ω · cm, it is possible to generate the amount of heat necessary for fixing the toner.

【0014】又、上記セラミックはペロブスカイト型の
結晶構造を有する希土類クロマイト酸化物を主体とする
ものであり、このセラミックは耐熱性に優れ、高温中で
も特性劣化がなため、長期にわたりその性能を持続する
ことができる。
The above-mentioned ceramic is mainly composed of a rare earth chromite oxide having a perovskite type crystal structure. Since this ceramic has excellent heat resistance and does not deteriorate in characteristics even at high temperatures, its performance is maintained for a long time. be able to.

【0015】その為、本発明の画像形成装置は、トナー
の定着率を向上させることができるとともに、立ち上げ
時間の短縮及び消費電力の低減を可能とすることがで
き、その性能を長期間にわたって維持することができ
る。
Therefore, the image forming apparatus of the present invention can improve the fixing rate of the toner, shorten the start-up time, and reduce the power consumption, and maintain its performance for a long period of time. Can be maintained.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0017】図1は本発明実施例に係るヒータローラを
備えた画像形成装置の作動状態を示す図であり、図2は
図1のヒータローラの一部を破断した斜視図である。た
だし、従来例と同一部分は同一符号で示す。
FIG. 1 is a diagram showing an operating state of an image forming apparatus having a heater roller according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view in which a part of the heater roller shown in FIG. 1 is cut away. However, the same parts as those in the conventional example are indicated by the same reference numerals.

【0018】図1に示す画像形成装置は、感光ドラム3
1の外周面上に配置する帯電器32により、感光ドラム
31の外周面を帯電させ、現像器34によりトナー40
を感光ドラム31の外周面に供給するとともに、感光ド
ラム31の内部に配置する露光器33から光をトナー4
0へ照射することで感光ドラム31の外周面にトナー4
0を付着させ、印画用紙45を挟んで反対側に配置する
転写コロン35によって上記トナー40を印画用紙45
上に転写するようになっている。そして、トナー40が
転写された印画用紙45は、その後に備えられたヒータ
ローラ1とプレッシャローラ55から成る定着部に送ら
れ、上記ヒータローラ1とプレッシャローラ55との間
に送り込むことで、ヒータローラ1の熱とプレッシャロ
ーラ55からの圧力により印画用紙45上のトナー40
を溶融し、定着させるようになっている。
The image forming apparatus shown in FIG.
The outer peripheral surface of the photosensitive drum 31 is charged by the charging device 32 arranged on the outer peripheral surface of the toner 1, and the toner 40 is discharged by the developing device 34.
Are supplied to the outer peripheral surface of the photosensitive drum 31, and light is emitted from the exposure device 33 disposed inside the photosensitive drum 31 to the toner 4
By irradiating 0 onto the outer peripheral surface of the photosensitive drum 31, the toner 4
0 is attached, and the toner 40 is printed by the transfer colon 35 arranged on the opposite side with the printing paper 45 sandwiched therebetween.
It is designed to be transferred on top. Then, the printing paper 45 on which the toner 40 is transferred is sent to a fixing portion which is provided thereafter and is composed of the heater roller 1 and the pressure roller 55, and is sent between the heater roller 1 and the pressure roller 55, whereby the heater roller 1 The toner 40 on the printing paper 45 is heated by the heat and the pressure from the pressure roller 55.
Is melted and fixed.

【0019】一方、このような画像形成装置に備えるヒ
ータローラ1は、図2に示すように、0.1〜10Ω・
cmの体積固有抵抗値を持ち、ペロブスカイト型の結晶
構造から成るセラミックスにより筒状の基体2を形成し
てあり、この基体2の両端表面には、Ni、Ag、Al
などの導電性金属のメッキ層を形成して電極3とし、こ
の電極3にブラシ4を摺接させて通電するようにしてあ
り、電極3を除く基体2の表面には、離型材層5を静電
塗装又は溶射などの方法により、厚みtが15〜25μ
mの範囲でコーティングしてある。又、基体2の両端内
孔には、キー9などによりベアリング6が固定してあ
り、さらに一端に歯車7を備えた軸8を上記ベアリング
6に挿入・固定してある。そして、モータ(不図示)を
使って上記歯車7を駆動させることで、ヒータローラ1
を回転させるようになっている。
On the other hand, the heater roller 1 provided in such an image forming apparatus is, as shown in FIG.
A cylindrical base 2 is formed of ceramics having a volume resistivity value of cm and having a perovskite type crystal structure, and Ni, Ag, Al are formed on both end surfaces of the base 2.
A conductive metal plating layer is formed as an electrode 3, and a brush 4 is slidably contacted with the electrode 3 to energize the electrode 3, and a release material layer 5 is provided on the surface of the base 2 excluding the electrode 3. The thickness t is 15 to 25 μm by a method such as electrostatic coating or thermal spraying.
It is coated in the range of m. A bearing 6 is fixed to the inner holes of both ends of the base body 2 by a key 9 or the like, and a shaft 8 having a gear 7 at one end is inserted and fixed to the bearing 6. Then, by driving the gear 7 using a motor (not shown), the heater roller 1
Is designed to rotate.

【0020】このヒータロータ1は、基体2を成すセラ
ミックスが導電性を有していることから、セラミックス
自体が発熱する。その為、ヒータローラ1の表面全体を
ムラなく発熱させることでき、トナー40の定着率を大
幅に向上させることできる。しかも、セラミックスの体
積固有抵抗値を0.1〜10Ω・cmとしてあるのは、
ヒータローラ1の大きさが、印画用紙45の大きさによ
り決まるためで、凡そ外径15×内径12×長さ260
mm程度の大きさのものが使用される。従って、トナー
40を定着させるために必要な発熱量から算出すると基
体2を成すセラミックスの体積固有抵抗値は0.1〜1
0Ω・cmであることが重要なのである。つまり、体積
固有抵抗値が0.1Ω・cm未満では、発熱量が多くな
り過ぎるためにトナー40を溶融しすぎ、印画用紙45
上に形成される画像が潰れるからで、逆に、体積固有抵
抗値が10Ω・cmより大きいと、所定の発熱量が得ら
れないため、トナー40を溶融することができず、印画
用紙45上にトナー40を定着させることができないか
らである。
In this heater rotor 1, since the ceramics forming the substrate 2 is conductive, the ceramics themselves generate heat. Therefore, the entire surface of the heater roller 1 can be uniformly heated, and the fixing rate of the toner 40 can be significantly improved. Moreover, the volume resistivity of ceramics is 0.1 to 10 Ω · cm,
Since the size of the heater roller 1 is determined by the size of the printing paper 45, the outer diameter is approximately 15 × the inner diameter 12 × the length 260.
A size of about mm is used. Therefore, when calculated from the amount of heat generation required to fix the toner 40, the volume resistivity of the ceramics forming the substrate 2 is 0.1 to 1
It is important that it is 0 Ω · cm. That is, when the volume resistivity value is less than 0.1 Ω · cm, the heat generation amount becomes too large, so that the toner 40 is melted too much and the printing paper 45
On the contrary, if the volume resistivity value is larger than 10 Ω · cm, the predetermined heat generation amount cannot be obtained, so that the toner 40 cannot be melted and the image is formed on the printing paper 45. This is because the toner 40 cannot be fixed on the sheet.

【0021】又、上記基体2はそれ自体が発熱し、高温
化にさらされることになるが、ペロブスカイト型の結晶
構造を持つセラミックスから成るため、耐熱性に優れ、
高温中でも殆ど特性劣化することがない。その為、長期
にわたりヒータローラ1の交換が不要であり、このヒー
タローラ1を備えた画像形成装置は長寿命である。
The substrate 2 itself generates heat and is exposed to high temperature. However, it is excellent in heat resistance because it is made of ceramics having a perovskite type crystal structure.
The characteristics hardly deteriorate even at high temperatures. Therefore, it is not necessary to replace the heater roller 1 for a long period of time, and the image forming apparatus including the heater roller 1 has a long life.

【0022】さらにこのヒータローラ1は、基体2の外
周面に離型材層5をコーティングしただけの至って簡単
な構造であるため製造が容易で、しかも、ヒータローラ
1の肉厚hを薄くすることができることから、熱の伝達
を早めることができ、その結果、立ち上げ時間を短縮す
ることができる。
Further, the heater roller 1 has a simple structure in which the outer peripheral surface of the base body 2 is coated with the release material layer 5, so that the heater roller 1 is easy to manufacture and the thickness h of the heater roller 1 can be reduced. Therefore, the heat transfer can be accelerated, and as a result, the start-up time can be shortened.

【0023】なお、上記離型材層5としては、フッ素樹
脂を用いており、この材質であれば電気絶縁性を有する
とともに、熱が加わっても基体2の表面にムラなく密着
するため、基体2の表面精度とほぼ同等の面精度を得る
ことができ、離型材として最適である。
The release material layer 5 is made of a fluororesin. If this material is used, the release material layer 5 has an electric insulation property and evenly adheres to the surface of the base 2 even when heat is applied. It is possible to obtain the surface accuracy almost equal to the surface accuracy of, and it is most suitable as a release material.

【0024】上記基体2を成すセラミックスとしては、
ランタンクロマイト(LaCrO3)、プラセオジムク
ロマイト(PrCrO3 )、ネオジムクロマイト(Nd
CrO3 )、サマリウムクロマイト(SmCrO3 )、
ガドリニウムクロマイト(GdCrO3 )、ジスプロシ
ウムクロマイト(DyCrO3 )、ホルミウムクロマイ
ト( HoCrO3 )、エルビウムクロマイト(ErC
rO3 )、或いはこれらを複合した希土類クロマイト酸
化物系セラミックスを用いることができる。これらのセ
ラミックスは、ほぼ体積固有抵抗値が0.1〜10Ω・
cmの範囲にあるため、ヒータローラ1の発熱基体とし
て最適である。又、上記セラミックスのうち、体積固有
抵抗値が0.1〜10Ω・cmの範囲内にないセラミッ
クスにあっては、希土類元素の一部を置換することで、
0.1〜10Ω・cmの体積固有抵抗値を得ることがで
きる。つまり、上記セラミックスのうち、希土類元素の
一部をCa、Sr、Ba等の周期律表第2a族元素で置
換することで、格子欠陥を形成させ、MnやCrなどの
ホッピング伝導を寄与させることにより、導電性を増大
させることができると言うように、置換量を調整するこ
とで0.1〜10Ω・cmの体積固有抵抗値を有するセ
ラミックスとすることができる。
The ceramics forming the base 2 are as follows:
Lanthanum chromite (LaCrO 3 ), praseodymium chromite (PrCrO 3 ), neodymium chromite (Nd
CrO 3 ), samarium chromite (SmCrO 3 ),
Gadolinium chromite (GdCrO 3 ), dysprosium chromite (DyCrO 3 ), holmium chromite (HoCrO 3 ), erbium chromite (ErC)
It is possible to use rO 3 ) or a rare earth chromite oxide-based ceramic compounding these. These ceramics have a volume resistivity of 0.1 to 10 Ω.
Since it is in the range of cm, it is most suitable as the heat-generating substrate of the heater roller 1. Further, among the above ceramics, for ceramics whose volume resistivity is not within the range of 0.1 to 10 Ω · cm, by substituting a part of the rare earth element,
A volume resistivity value of 0.1 to 10 Ω · cm can be obtained. That is, in the above ceramics, a part of the rare earth element is replaced with a Group 2a element of the periodic table such as Ca, Sr, or Ba to form a lattice defect and contribute to hopping conduction such as Mn or Cr. As described above, the conductivity can be increased, and thus the ceramic having a volume specific resistance value of 0.1 to 10 Ω · cm can be obtained by adjusting the substitution amount.

【0025】又、これらのセラミックスはペロブスカイ
ト型の結晶構造を有していることから、耐熱性に優れ、
高温中でも殆ど特性劣化することがない。しかし、高温
中では微量のCr成分が蒸発し、徐々に特性劣化を招く
恐れがあるため、より長い期間使用できるヒータローラ
1が必要な場合においては、上記セラミックスのうちC
rの一部をMn、Co、Fe、Ni、Ce、Zr等の元
素や周期律表第3A、4A族で置換することにより、C
r成分の蒸発を抑え、特性劣化を抑えた長寿命のヒータ
ローラ1とすることもできる。
Further, since these ceramics have a perovskite type crystal structure, they are excellent in heat resistance,
The characteristics hardly deteriorate even at high temperatures. However, since a trace amount of Cr component evaporates at high temperatures and the characteristics may be gradually deteriorated, when the heater roller 1 that can be used for a longer period of time is required, C of the above ceramics is used.
By substituting a part of r with an element such as Mn, Co, Fe, Ni, Ce, or Zr or Group 3A or 4A of the periodic table, C
It is also possible to use the heater roller 1 having a long life in which the evaporation of the r component is suppressed and the characteristic deterioration is suppressed.

【0026】しかも、これらのセラミックスは、比熱が
0.2cal/℃以下と小さいことから、ヒータローラ
1の熱容量を小さくすることができ、熱膨張係数も1×
10-7/℃程度とアルミナや炭化珪素などに比較して小
さい。その為、消費電力を低減し、立ち上げ時間を短縮
することができるとともに、ヒータローラ1の膨張によ
ってドラム31とヒータローラ1との間に挟まれたトナ
ー40に余分な圧力を加えることがないため、トナー4
0へ常に一定圧を加えることができ、安定したトナー4
0の定着を行うことができる。
Moreover, since the specific heat of these ceramics is as small as 0.2 cal / ° C. or less, the heat capacity of the heater roller 1 can be reduced and the coefficient of thermal expansion is 1 ×.
It is about 10 -7 / ° C, which is smaller than that of alumina or silicon carbide. Therefore, the power consumption can be reduced, the start-up time can be shortened, and the expansion of the heater roller 1 does not apply an extra pressure to the toner 40 sandwiched between the drum 31 and the heater roller 1. Toner 4
A stable toner 4 that can always apply a constant pressure to 0
Fixing of 0 can be performed.

【0027】さらに、急加熱されるヒータとして実用的
に問題のない耐熱衝撃性を持たせるために気孔率を10
〜30%とすれば良い。これは、気孔率が10%より低
いと耐熱衝撃性が低下し急加熱時に破損し易いからであ
り、逆に気孔率が30%より高いと機械的強度が低下し
て取扱時に破損し易いからである。
Further, the porosity is set to 10 in order to have a thermal shock resistance which is practically no problem as a heater to be rapidly heated.
It may be set to -30%. This is because if the porosity is lower than 10%, the thermal shock resistance is lowered, and it is easily damaged during rapid heating. Conversely, if the porosity is higher than 30%, the mechanical strength is decreased and the damage is likely to occur during handling. Is.

【0028】ここで、上記セラミックスのうち、LaC
rO3 を基本とするセラミックスにより形成したヒータ
ローラ1について説明する。
Among the above ceramics, LaC
The heater roller 1 formed of ceramics based on rO 3 will be described.

【0029】体積固有抵抗値が0.1〜10Ω・cmと
なるようにするため、LaCrO3のLaの一部をCa
又はSrで置換し、特性劣化をさらに抑えるため、Cr
の一部もMnで置換する。
In order to set the volume resistivity to 0.1 to 10 Ω · cm, a part of La of LaCrO 3 is Ca.
Alternatively, in order to further suppress the characteristic deterioration by substituting with Sr, Cr
Is partially replaced with Mn.

【0030】この最適な置換量はサイト比X:Yで表さ
れ、その比率は (La1-X X )(Cr1-Y Y )O3 0≦X≦0.7 0≦Y≦0.6 A:Ca又はSr,B:Mn の範囲にあるものが好ましく、この範囲で置換されたラ
ンタンクロマイト(LaCrO3 )から成るセラミック
スは表1に示すように、体積固有抵抗値が0.1〜10
Ω・cmの範囲にある。
This optimum substitution amount is represented by the site ratio X: Y, and the ratio is (La 1-X A X ) (Cr 1-Y B Y ) O 3 0 ≦ X ≦ 0.7 0 ≦ Y ≦ 0.6 A: Ca or Sr, B: Mn is preferable, and the ceramics made of lanthanum chromite (LaCrO 3 ) substituted in this range have a volume resistivity of 0. 1-10
It is in the range of Ω · cm.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】このセラミックスから成るヒータローラ1
を製造するには、セラミック原料としてLa2 3 とC
2 3 を混合し、導電性を高めるためにSrO又はC
aOと、特性劣化を抑えるために、Mn2 3 を置換材
料として所定量添加する。そして、これらの原料に有機
バインダー等を添加混練し、押出成形機を用いて筒状体
を成形し、得られた筒状体を所定寸法に切削加工を施し
たあと酸化雰囲気中で焼成することによって発熱体を成
す筒状の基体2を得ることができる。しかるのち、仕上
げとして基体2の表面を中心線平均粗さ(Ra)で1〜
2.5μmに研摩すれば所望の筒状基体2とすることが
できる。ここで基体2の面粗さを中心線平均粗さで1〜
2.5μmに研摩するのは、この表面上にコーティング
する離型材層5の厚みが非常に薄いため、表面の面粗さ
が下地となる基体2の面粗さにそのまま影響するため
で、中心線平均粗さが1μmより滑らかであると、ヒー
タローラ1が空回りを起こし、安定した印画用紙45の
搬送を行うことができないためであり、中心線平均粗さ
が2.5μmであると、表面が粗すぎるため、ヒータロ
ーラ1の表面の温度分布が均一にならず、安定したトナ
ー40の定着を施すことができないからである。
Heater roller 1 made of this ceramic
Is manufactured by using La 2 O 3 and C as the ceramic raw materials.
r 2 O 3 is mixed, and SrO or C is added to enhance conductivity.
AO and a predetermined amount of Mn 2 O 3 are added as a substitute material in order to suppress deterioration of characteristics. Then, an organic binder or the like is added to these raw materials and kneaded, a tubular body is formed by using an extruder, and the obtained tubular body is cut to a predetermined size and then fired in an oxidizing atmosphere. Thus, the cylindrical substrate 2 forming the heating element can be obtained. After that, the surface of the substrate 2 is finished with a center line average roughness (Ra) of 1 to
The desired cylindrical substrate 2 can be obtained by polishing to 2.5 μm. Here, the surface roughness of the substrate 2 is 1 to the center line average roughness.
The reason for polishing to 2.5 μm is that the release agent layer 5 coated on this surface is so thin that the surface roughness of the surface directly affects the surface roughness of the base body 2 as the base. This is because when the line average roughness is smoother than 1 μm, the heater roller 1 idles and the printing paper 45 cannot be stably conveyed. When the center line average roughness is 2.5 μm, the surface is This is because the temperature distribution on the surface of the heater roller 1 is not uniform because it is too coarse, and stable fixing of the toner 40 cannot be performed.

【0033】次に、この筒状の基体2の両端表面にNi
メッキ層を形成して電極3とし、電極3を除く基体2の
表面に、厚みtが15μm程度のフッ素樹脂をコーティ
ングすれば本発明に係るヒータローラ1を得ることがで
きる。
Next, Ni is formed on both end surfaces of this cylindrical substrate 2.
The heater roller 1 according to the present invention can be obtained by forming a plated layer to form the electrode 3 and coating the surface of the substrate 2 excluding the electrode 3 with a fluororesin having a thickness t of about 15 μm.

【0034】ところで、本発明に係るヒータローラ1
は、トナー40の転写と定着を別々に行う画像形成装置
だけでなく、転写と定着を同時に行う図3に示すような
画像形成装置にも用いることができる。
By the way, the heater roller 1 according to the present invention
Can be used not only in the image forming apparatus that separately transfers and fixes the toner 40, but also in the image forming apparatus as shown in FIG. 3 that simultaneously transfers and fixes the toner.

【0035】この図3に示す画像形成装置は、感光ドラ
ム31の内部にLED或いはレーザなどのヘッドを成す
露光器33が水平方向に光を照射するように配置してあ
り、この露光器33と対抗する位置に現像器34があっ
て、該現像器34上部から送り込んだトナー40を、感
光ドラム31の外周面に付着させて送るようになってお
り、上記感光ドラム31の下方には印画用紙45を挟ん
でヒータローラ1を配置した構造となっている。つま
り、感光ドラム31とヒータローラ1で搬送装置を形成
させており、この感光ドラム31とヒータローラ1との
間隙に印画用紙45を挿入してヒータローラ1を回転さ
せると、印画用紙45は感光ドラム31とヒータローラ
1の押圧力により搬送されるとともに、感光ドラム31
上のトナー40が転写と同時にヒータローラ1の熱と圧
力により印画用紙45に定着するようになっている。
In the image forming apparatus shown in FIG. 3, an exposing device 33, which is a head such as an LED or a laser, is arranged inside the photosensitive drum 31 so as to emit light in the horizontal direction. A developing device 34 is provided at a position opposed to the developing device 34, and the toner 40 fed from the upper portion of the developing device 34 is attached to the outer peripheral surface of the photosensitive drum 31 and fed. It has a structure in which the heater roller 1 is arranged with 45 interposed therebetween. That is, the photosensitive drum 31 and the heater roller 1 form a conveying device, and when the printing paper 45 is inserted into the gap between the photosensitive drum 31 and the heater roller 1 and the heater roller 1 is rotated, the printing paper 45 becomes the photosensitive drum 31. The photosensitive drum 31 is conveyed by the pressing force of the heater roller 1 and
The upper toner 40 is fixed on the printing paper 45 by the heat and pressure of the heater roller 1 simultaneously with the transfer.

【0036】このような画像形成装置に本発明に係るヒ
ータローラ1を配置すれば、装置を大幅に小型化するこ
とができるとともに、電圧が印加されれば、ヒータロー
ラ1の表面を短時間で設定温度まで発熱させることがで
きるため、電源を投入して早期に使用することができ
る。しかも、ヒータローラ1表面の温度分布は常に均一
であるため、トナー40の優れた定着率を得ることがで
き、又、熱容量が小さいために消費電力も低減すること
ができる。
By disposing the heater roller 1 according to the present invention in such an image forming apparatus, the size of the apparatus can be greatly reduced, and when a voltage is applied, the surface of the heater roller 1 is heated to a set temperature in a short time. Since it can generate heat up to, it can be used soon after the power is turned on. Moreover, since the temperature distribution on the surface of the heater roller 1 is always uniform, an excellent fixing rate of the toner 40 can be obtained, and the heat capacity is small, so that the power consumption can be reduced.

【0037】なお、本発明に係るヒータローラ1にあっ
ては、立ち上げ時間が非常に短いことから、プリント時
以外の時にはヒータの電源を切っておくことができ、大
幅な電力の節約が可能である。
Since the heater roller 1 according to the present invention has a very short start-up time, it is possible to turn off the power supply of the heater at times other than printing, and it is possible to save a large amount of electric power. is there.

【0038】〔実験例〕本発明に係るヒータローラと、
比較例として図5に示すアルミナ素管にハロゲンランプ
を備えたヒータ、及び図4に示すアルミナセラミックス
から成る筒状基体の表面に絶縁層と板状の発熱層を形成
したヒータを試作し、設定温度までの昇温時間と消費電
力について実験を行った。
Experimental Example A heater roller according to the present invention,
As a comparative example, a heater having a halogen lamp in an alumina tube shown in FIG. 5 and a heater having an insulating layer and a plate-like heat generating layer formed on the surface of a cylindrical substrate made of alumina ceramics shown in FIG. Experiments were conducted on the temperature rise time and power consumption.

【0039】本発明のヒータローラは、表1に示す3種
類のランタンクロマイト酸化物系セラミックスで筒状基
体を形成し、この筒状基体の両端にNi電極を設け、電
極以外の部分をフッ素樹脂でコーティングしたヒータロ
ーラを用いた。又、比較例の筒状基体がアルミナセラミ
ックス製のヒータローラには、複数のW(タングステ
ン)から成る発熱板状体を敷設し、その上にシリコンゴ
ムの絶縁層を形成し、最外層にフッ素樹脂を形成したも
のを用いた。
In the heater roller of the present invention, a cylindrical substrate is formed from the three types of lanthanum chromite oxide ceramics shown in Table 1, Ni electrodes are provided on both ends of this cylindrical substrate, and the portions other than the electrodes are made of fluororesin. A coated heater roller was used. Further, in a comparative example, a heater roller whose cylindrical substrate is made of alumina ceramics is laid with a heating plate-like body made of a plurality of W (tungsten), an insulating layer of silicone rubber is formed on the heating plate-like body, and a fluororesin is formed on the outermost layer. Was used.

【0040】なお、各ヒータローラの寸法は外径15m
m、肉厚1. 5mm、長さ260mmに統一してある。
ただし、ハロゲンランプ内蔵のヒータローラにあっては
外径20mmのものである。そして、これらのヒータロ
ーラに100Vの電圧を印加して設定温度である180
°Cになるまでの昇温時間と消費電力を測定した。
Each heater roller has an outer diameter of 15 m.
m, wall thickness 1.5 mm, length 260 mm.
However, the heater roller with a built-in halogen lamp has an outer diameter of 20 mm. Then, by applying a voltage of 100 V to these heater rollers, the set temperature of 180 V is applied.
The temperature rising time until the temperature reached to ° C and the power consumption were measured.

【0041】それぞれの結果を表2に示す。The respective results are shown in Table 2.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】表2より判るように、試料5のヒータでは
昇温時間に65秒要し、一時間に消費する電力は850
Wであった。又、試料4のヒータでも、昇温時間に25
秒要し、消費電力も650Wである。
As can be seen from Table 2, the heater of sample 5 required 65 seconds to raise the temperature, and the electric power consumed in one hour was 850.
It was W. Moreover, even with the heater of sample 4, it takes 25
Seconds are required and power consumption is 650W.

【0044】これに対して、試料1〜3の本発明に係る
ヒータは、昇温時間が12秒と、試料5のヒータに対し
ておよそ80%程度昇温時間を低減することができ、試
料4のヒータに対してもおよそ50%低減できることが
判る。又、消費電力では560Wと、やはり消費電力を
低減することができることが判る。
On the other hand, the heaters of Samples 1 to 3 according to the present invention have a heating time of 12 seconds, which is about 80% less than that of the heater of Sample 5. It can be seen that it can be reduced by about 50% even for the heater of No. 4. Also, it can be seen that the power consumption is 560 W, which can also reduce the power consumption.

【0045】又、試料1〜4のヒータローラをそれぞれ
画像形成装置に組み込みんだところ、試料4のヒータロ
ーラの表面には40°C程の温度差が生じており、全面
にトナーを転写した印画用紙を定着部に送る込んだ時に
トナーの定着が見られる割合(トナーの定着率)は92
%であった。
Further, when the heater rollers of Samples 1 to 4 were respectively incorporated in the image forming apparatus, a temperature difference of about 40 ° C. was generated on the surface of the heater roller of Sample 4, and the printing paper on which toner was transferred was printed. When toner is sent to the fixing unit, the ratio of toner fixing (toner fixing ratio) is 92.
%Met.

【0046】これに対し、本発明に係る試料1〜3のヒ
ータローラにあっては、トナーの定着率を99%以上ま
で向上させることができ、より安定したプリントが可能
であることが判った。
On the other hand, with the heater rollers of Samples 1 to 3 according to the present invention, it was found that the toner fixing rate can be improved to 99% or more, and more stable printing is possible.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、画像形成装置に備える
ヒータローラの基体を、ペロブスカイト型の結晶構造か
ら成る希土類クロマイト酸化物系セラミックスで形成し
たことにより、耐熱性に優れ、高温度での特性劣化の少
ないものとすることができる。
According to the present invention, since the base body of the heater roller provided in the image forming apparatus is formed of the rare earth chromite oxide-based ceramics having the perovskite type crystal structure, it has excellent heat resistance and high temperature characteristics. It can be made less deteriorated.

【0048】又、このセラミックスは導電性を有してお
り、体積固有抵抗値を0.1〜10Ω・cmとしてある
ため、電圧を印加すると所定の発熱量を得ることがで
き、しかも、比熱が小さいことから、立ち上げ時間を短
縮することができ、消費電力も低減することができる。
Further, since this ceramic is electrically conductive and has a volume resistivity of 0.1 to 10 Ω · cm, it is possible to obtain a predetermined amount of heat generation by applying a voltage, and moreover, a specific heat is obtained. Since it is small, startup time can be shortened and power consumption can be reduced.

【0049】さらに、この基体自体が発熱体として作用
するため、従来のような多層構造とする必要がなく、小
型化にも貢献することができる。その為、このヒータロ
ーラを備える本発明の画像形成装置は、トナーの定着率
を向上させることができるとともに、電源を投入して早
期のうちに使用することができ、消費電力も低減するこ
とができると言うように、非常に優れた性能を有したも
のとすることができる。
Further, since the base body itself functions as a heating element, it is not necessary to have a conventional multi-layer structure, and it is possible to contribute to miniaturization. Therefore, the image forming apparatus of the present invention including the heater roller can improve the fixing rate of toner, can be used in an early stage by turning on the power, and can reduce power consumption. As described above, it can have very excellent performance.

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

【図1】本発明に係る画像形成装置の作動状態を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an operating state of an image forming apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る画像形成装置を構成するヒータロ
ーラを示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a heater roller that constitutes an image forming apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る他の画像形成装置の作動状態を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an operating state of another image forming apparatus according to the present invention.

【図4】従来のヒータローラを示す一部を破断した斜視
図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a conventional heater roller.

【図5】従来のヒータローラを示す一部を破断した斜視
図である。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a conventional heater roller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒータローラ 2 基体 3 電極 5 離型材層 6 ベアリング 7 歯車 8 軸 9 キー 31 感光ドラム 32 帯電器 33 露光器 34 現像器 40 印画用紙 45 トナー 65 ブラシ 1 Heater Roller 2 Substrate 3 Electrode 5 Release Material Layer 6 Bearing 7 Gear 8 Shaft 9 Key 31 Photosensitive Drum 32 Charger 33 Exposure Device 34 Developer 40 Printing Paper 45 Toner 65 Brush

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】0.1〜10Ω・cmの体積固有抵抗値を
有する希土類クロマイト酸化物系セラミックスによりヒ
ータローラの基体を形成したトナー定着用のヒータロー
ラを備えてなる画像形成装置。
1. An image forming apparatus comprising a heater roller for fixing toner, wherein a heater roller substrate is formed of a rare earth chromite oxide ceramics having a volume resistivity of 0.1 to 10 Ω · cm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997023810A1 (en) * 1994-06-27 1997-07-03 Nippon Petrochemicals Co., Ltd. Laminate structure for heating
WO2002104073A1 (en) * 2001-06-19 2002-12-27 Ibiden Co., Ltd. Ceramic heater

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