JPH0963749A

JPH0963749A - ヒートローラー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0963749A
Application number: JP7218649A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Uchiyama; 哲夫内山; Kenichi Tsuji; 健一辻
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-07
Also published as: EP0761620A1; CA2184233A1

Abstract

(57)【要約】【目的】複写機等の静電記録方式装置においてトナー
を定着させるために用いられる自己発熱型ヒートローラ
ー、特に低温定着ヒートローラーに要求される均一な温
度分布及び短い立ち上がり時間を満足する導電性セラミ
ックスを提供する。【構成】絶縁性セラミックスに、純度９０％以上のＳ
ｉ粒子を全体に対して１０〜４０容量％添加してなる導
電性セラミックスをヒートローラー５に用い、また光学
顕微鏡組織内に存在することがある気孔を平均直径２０
μｍ以下の等軸状独立孔とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の静電記録方式の装置において、記録
紙上に転写したトナー像を定着させる為に設けられた定
着装置に用いられる、あるいはインクジェット方式の印
刷装置においてはインクの乾燥を速めるために用いられ
る自己発熱型ヒートローラー、及びその製造方法に関
し、詳しくは改善された室温での機械的性質を持ち、且
つ使用時の温度分布特性に優れた導電性セラミックスを
用いた直接加熱型定着用ヒートローラー及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、ファクシミリ、プリン
タ等の静電記録方式の装置においては、現像装置の感光
ドラムから記録紙上に転写したトナー像を、トナー粒子
を記録紙の繊維にからませることによって記録紙に熱定
着させる必要がある。

【０００３】そこで、定着装置は、その一型式によると
図１に示すごとく、熱源により加熱されるヒートローラ
ーＡと表面に耐熱性樹脂を被覆したバックアップローラ
ーＢを対接して構成され、ヒートローラーＡとバックア
ップローラーＢ間にトナー像を転写し記録した記録紙Ｃ
を通過させることによってトナーの定着を行っている。

【０００４】上記のヒートローラーＡには、赤外線ラン
プやハロゲンランプ等の熱源を熱伝導良好な金属製スリ
ーブの軸心位置に内接した間接加熱タイプが最も一般的
であるが、この間接加熱タイプの定着装置では、高価な
細管状ランプが必要となる上に金属製スリーブとしても
厚肉で且つ表面を高精度に平滑加工したものが必要とな
ることから極めて高価となる。またこのような間接加熱
タイプのヒートローラーは投入電力にもよるが電力投入
後３〜１０分経過しないと使用できない為、使用しない
時でも電力を投入したままで待機させるとか、あるいは
一般にスリープモードと呼ばれているものの短時間で使
用できるよう１００℃位に保持させたままで電力を無駄
に消費させることが多く、これらのことは特に近年、Ｏ
Ａ機器の省エネルギーの観点から問題視されている。最
近では、一定時間使用しない時は自動的にヒートローラ
ーの電力を切るような制御方式が採用されているが、省
エネルギの問題は解決しても、再度電力投入後はやはり
３〜１０分待たなければならないという使い勝手の悪さ
が残ってしまう。

【０００５】この問題を解決するものとして、ヒーター
が薄いフィルムを介してトナーに接触するものや、円筒
状の絶縁体表面に導電性材料よりなる発熱層を塗布して
発熱体とするものや、図２に示すごとく全体が自己発熱
型の導電性セラミックスから形成されたパイプ５を使用
する直接加熱タイプのものが上市あるいは検討され始め
ている。図２において、１は電源と接続された導電端子
２を導電性パイプ５と導通させるための低抵抗部（アル
ミ溶射層），３は軸受、４は耐熱性樹脂である。

【０００６】ところで導電性セラミックスとしては、多
種の組成が公知であって、例えば特開昭５２−３２５９
６号公報に低熱膨張セラミックス相中に金属、カーボ
ン、金属の窒化物、ホウ化物、炭化物又はケイ化物等の
導電性物質を複合した材料が開示されている。

【０００７】また特開昭６３−３０７６８２号公報や特
開平１−２２６７６５号公報にはアルミノケイ酸塩を主
とする絶縁性セラミックマトリックスに導電材としてＳ
ｉまたはＦｅＳｉを複合した材料が開示されており、比
抵抗１０^- ² 〜１０¹ Ωｃｍ、６００℃までの温度範囲
で３〜３０μｍの波長の遠赤外線を放射し、曲げ強度も
ＪＩＳ−Ｒ１６０ｌによる曲げ試験で７００〜１０００
ｋｇ／ｃｍ² であると記載されている。しかし、これら
は塗料の焼付や食品の熱処理、有機物の乾燥、焼付や水
分の除去等に有効に利用できることのみを扱っており、
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電記録方式の装
置におけるトナー定着用のヒートローラーに関しては全
く注意を向けていない。また、本明細書に述べるヒート
ローラーと密接な関係を有するものではない。というの
は前記公報ではヒートローラーに必要な厳密な温度分布
特性や適切な表面状態、必要な強度等について何等の記
載もなくもっぱら遠赤外線放射特性にのみ注意を向けて
いるからである。

【０００８】ヒートローラーを用いた定着条件は、従来
は１８０℃程度で行われ、許容される温度分布も±２０
℃程度であったが、最近では１６５℃、さらには１４５
℃へと低温定着指向のためトナーに改良が加えられてき
た。よって、トナーも温度に敏感になり、オフセットと
呼ばれるトナーのヒートローラーへの付着現象を防止す
るため±１０℃、あるいはそれ以下の優れた温度分布特
性が要求されるようになってきた。またそのような低温
定着に加えて高画質化を目的にトナーの粒径も従来の１
１μｍレベルから９μｍ、７μｍへと小サイズの粒径の
トナーが使われるようになってきた。粒径の小さいトナ
ーを使った場合、僅かな過剰の熱によっても融けすぎて
オフセットの問題が生じるので、それだけヒートローラ
ーの温度分布特性が重要になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ヒートローラーの表面
状態という観点では、通常四弗化エチレンやシリコンゴ
ム等のオフセット防止用樹脂を被覆することにより表面
状態を改善できるが、樹脂被覆前の素材に直径５０μｍ
以上のピンホールがあると、樹脂を被覆してもトナーが
入り込みオフセットの原因となるようなピンホールが樹
脂皮膜に残ってしまい問題となる。

【００１０】直接加熱型ヒートローラーではその抵抗を
ある範囲にコントロールすることが必要になり、この観
点では絶縁性セラミックスに導電材を複合した材料系が
都合良い。しかしながら、そのような導電性複合セラミ
ックスでヒートローラーとしての要求特性を満足する材
料特性を持ち、特に、使い勝手の良い即ち立ち上げ時間
の短い直接加熱型のヒートローラー用導電性セラミック
スの開発は従来行われていなかった。したがって、本発
明は、十分な機械的強度を有し、表面ピンホールのない
又はあったとしてもその径が小さく、且つ温度分布特性
に優れた直接加熱型の導電性セラミックヒートローラ
ー、及びその製造方法を提供することにより、ＯＡ機器
の省エネルギーに貢献することを目的とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】先ず本発明者らはセラミ
ックスの機械的強度に付いて考察した。セラミックスの
強度σ_f は、一般に σ_f ＝Ｋ_C ／Ｙ（ａ）^1/2 で表される。ここで、Ｋ_C は破壊靭性、ａは破壊に導く
欠陥サイズ、Ｙは幾何学的定数である。したがって、破
壊靭性を高め、破壊に導く欠陥サイズを小さくすること
によって機械的強度を向上することができる。欠陥サイ
ズに影響するセラミックスの表面は、機械加工によっ
て、すなわち研削加工では使用する砥石の粒度、切込
量、研削速度によって様々なレベルにコントロールでき
るが、欠陥には表面に存在するものだけではなく、材料
バルクの組織に存在するものもあるので、欠陥サイズは
結晶粒径や気孔率等に依存する。よって材料の組織を微
細にすることは破壊に導く欠陥サイズを小さくすること
につながり、また材料組織に依存しない希望の表面状態
を研削条件のコントロールにより得られることになる。

【００１２】次に、本発明者らはセラミックスを電気抵
抗加熱した場合についての温度上昇に付いて考察した。
無限長の導電性セラミックパイプに通電昇温した場合、
パイプの微小領域における温度はＴ＝（ｉ² Ｒ−Ｑ₀ ）／ｃｗ＋Ｔ₀ で表される。ここで、ｉ、Ｒ、Ｑ₀ 、ｃ、ｗ、Ｔ₀ はそ
れぞれ微小領域における電流、抵抗、放熱量、比熱、重
量、室温である。すなわち均一な温度分布を得るために
はどの微小領域を取っても、電流、抵抗、放熱量、比
熱、重量が一定であることが必要条件である。したがっ
て、まずパイプの断面積が一定の偏肉のないこと、組織
が均一であることが第一に重要である。さらに導電性セ
ラミックスをミクロ的にみると導電性物質粒子の接触に
よって導通を得ていることから、微小領域の抵抗Ｒは導
電性物質同士の接触界面の状況によって大きく変化する
ことが考えられる。また、ポア（気孔）の存在が許され
るとすればその形態が導電性物質粒子同士の接触界面に
影響することも考えられる。即ち微細な気孔でも連続し
た形態であれば局部的に導通不良を起こし均一な温度分
布を阻害すると考えられるので、連続気孔は均一温度分
布の観点からは許されない。

【００１３】以上の点を考慮して鋭意研究の結果、本発
明者らは、多種の導電性セラミックス材料系の中から絶
縁性セラミックスの中に導電材としてシリコンを複合す
る系を選択した上で、高い機械的強度と適切な表面状態
を可能とする微細な組織を持ち、ポア（気孔）が存在し
たとしても平均粒径２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ
以下の等軸状の独立気孔として存在し、導電材であるシ
リコン粒子同士の接触界面に大きな影響を与えないよう
な組織とするか、あるいはシリコン粒子及び絶縁性セラ
ミックス原料の平均粒径を２０μｍ以下としたものを焼
成すれば、十分な機械的強度を持ち、表面に有害なピン
ホールがなく、且つ温度分布特性に優れた直接加熱型導
電性セラミックヒートローラーを得ることができること
を発見し、本発明を提供するものである。なお等軸状と
は気孔がセラミックス体の任意の方向に長い方向性を実
質的にもたないことであり、また独立とはかかる等軸状
気孔が他の気孔と連続せず孤立していることである。

【００１４】即ち、絶縁性セラミックス及びシリコン粒
子からなる本発明の複合セラミックスは、純度９０質量
％（Ｓｉの純度に関する％は以下質量％を意味する）以
上のシリコン粒子を全体に対して１０〜４０容量％とな
るように絶縁性セラミックスに添加した複合セラミック
スであり、好ましくはシリコン粒子原料の平均粒径は２
０μｍ以下、絶縁性セラミックス原料の平均粒径の２０
μｍ以下のものを焼成してなることを特徴とする。

【００１５】ここで絶縁性セラミックスは、比抵抗が室
温で１０⁸ Ωcm以上のいわゆる絶縁体に属するあらゆる
セラミックスを使用することができるが、アルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃ ）、シリカ（ＳｉＯ₂ ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）、ムライト（Ａｌ₆ Ｓｉ₂Ｏ₁₃）、スピネル（Ｍｇ
Ａｌ₂ Ｏ₄ ）、コーデイエライト（Ｍｇ₂ Ａｌ₄ Ｓｉ₅
Ｏ₁₈）等の絶縁性酸化物、窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）、窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ボロン（ＢＮ）等の絶
縁性窒化物あるいはそれらの混合物、及び複合するシリ
コンの融点が１４２０℃である関係から、それ以下の温
度で焼結できるようにするためカオリンやベントナイト
等の粘土成分及び／またはホウケイ酸ガラス等のガラス
成分を加える。もちろんこれらの粘土成分及び／または
ガラス成分も絶縁性のものを用いる。

【００１６】また、本発明の導電性セラミックヒートロ
ーラーの製造方法は、まずできるだけ緻密な複合セラミ
ックスに焼結するため、（ａ）平均粒径の２０μｍ以下
で純度９０％以上のＳｉ粉末と（ｂ）平均粒径の２０μ
ｍ以下の絶縁性セラミックスと（ｃ）平均粒径の２０μ
ｍ以下の粘土成分及び／またはガラス成分とを含有する
原料粉末を調製する。それら原料粉末に水及び必要に応
じ適当な有機系バインダーを加えて混練し、押出等適宜
選択される成形方法により所望のサイズ、形状に成形、
乾燥後、窒素、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中かつ
１２００〜１４００℃で焼成を行うことを特徴とする。
ヒートローラーとするためには、さらに外周を研削加
工、両端部にアルミ溶射等により電極を形成し、加えて
記録紙への密着性を良くして熱定着効果を高める目的か
ら所定範囲にわたって四弗化エチレンやシリコンゴム等
の本材料と密着性に優れ且つ熱伝導性も良好で、トナー
の付着を防止する耐熱性樹脂を被覆することが必要であ
る。

【００１７】以下本発明をより詳細に説明する。本発明
では平均粒径２０μｍ以下で純度９０％以上のＳｉ粉末
を用いる。平均粒径２０μｍを超えると導入される欠
陥、気孔等が大きくなり強度、表面状態ともにヒートロ
ーラーとして十分とならない。またＳｉ粉末の純度が９
０％以下であると融点が低下し、絶縁性セラミックスの
焼結に必要な１２００〜１４００℃の焼成温度で溶融し
てしまい、粗大な球状の独立したＳｉ粒子が分散した組
織となって抵抗が高くなりヒートローラーとして適切な
導電性を持たなくなる。好ましくは平均粒径が１０μｍ
以下で純度が９５％以上のＳｉ粉末を用いる。

【００１８】また本発明では、マトリックスを構成する
絶縁性セラミックス、即ちＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、Ｍｇ
Ｏ、Ａｌ₆ Ｓｉ₂ Ｏ₁₃、ＭｇＡｌ₂ Ｏ₄ 、Ｍｇ₂ Ａｌ₄
Ｓｉ₅ Ｏ₁₈、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＡｌＮ、ＢＮ等の原料粉末の
平均粒径は２０μｍ以下とする。また１４００℃以下の
焼成温度で緻密化を可能にするカオリン、ベントナイト
等の粘土成分及び／またはホウケイ酸ガラス等のガラス
成分の原料粉末の平均粒径も２０μｍ以下とする。これ
らの平均粒径２０μｍを超えるとやはり導入される欠
陥、気孔が大きくなり強度、表面状態ともにヒートロー
ラーとして十分とならない。好ましくは、平均粒径１０
μｍ以下の原料粉末を用いる。

【００１９】各成分の配合は以下のとおりとする。即ち
Ｓｉ粒子及び絶縁性セラミックスの合計を１００容量％
としてＳｉ粒子を１０〜４０容量％、残部を実質的に絶
縁性セラミックスとする。Ｓｉ粒子の量が１０容量％未
満では抵抗が高く、一方４０容量％を越す量のＳｉ粒子
を配合すると逆に抵抗が低くなりすぎてヒートローラー
としては適切な導電性を持たなくなる。

【００２０】上記したＳｉ粒子の純度及び粒径、絶縁性
セラミックスの種類、気孔の大きさ等を好ましい値に制
御することにより、導電性セラミックスの平均曲げ強度
が１０ｋｇ／ｍｍ² 以上であり、表面上の最大ピンホー
ル径が５０μｍ以下である導電性セラミックスを製造す
ることができる。また同様に、定着条件でのローラー表
面温度分布のバラツキ幅が所定定着仕様温度の±１０
℃、好ましくは±５℃の範囲に入る導電性セラミックス
を製造することができる。

【００２１】次に、導電性セラミックヒートローラーの
製造方法について説明する。まず、上述した規格の原料
となるＳｉ粒子及び絶縁性セラミックスを所定量秤量
し、さらに水及び必要に応じ適当なバインダーを加えて
混練する。混練はニーダーなどにより十分に（例えば１
５分以上）行うのがよい。混練後、バインダー（粘土
類）に水が十分に吸収されるように一定時間（例えば、
４８時間以上）乾燥を防いだ密閉雰囲気内で養生するこ
とが好ましい。

【００２２】次に、得られた混練物を成形、乾燥後、窒
素、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中、１２００〜１
４００℃で焼成を行う。ここで有機系バインダーを添加
した場合には焼成前に非酸化性雰囲気中で脱脂を行う必
要がある。焼成雰囲気が酸化雰囲気であると、Ｓｉが酸
化し導電性が得られなくなり、また緻密化もしなくなる
ので、焼成は非酸化雰囲気で行う必要がある。一方、焼
成温度については、１２００℃未満とすると複合セラミ
ックスの緻密化が達成できない。また１４００℃を越す
と焼成中にＳｉ粒子が溶融して粗大な球状の独立したＳ
ｉ粒子が分散した組織となる結果、得られたセラミック
スは抵抗が高くなりヒートローラーとして適切な導電性
を持たなくなる。

【００２３】さらに外周を研削加工、両端部にアルミ溶
射により電極を形成し、加えて四弗化エチレンやシリコ
ンゴム等のオフセット防止用樹脂を被覆してヒートロー
ラーとする。

【００２４】

【実施例】以下の具体的実施例により、本発明を詳細に
説明する。実施例１（Ｊ１）純度９６％、平均粒径７．４μｍのＳｉ粉末が３３容量
％、平均粒径５μｍのＡｌ_z Ｏ₃ が３７容量％、平均粒
径８μｍの木節粘土が１０容量％、平均粒径１４μｍの
ワイオミング産ベントナイトが１０容量％、平均粒径４
μｍのホウケイ酸ガラスが１０容量％となるように配合
した混合粉をニーダーを用いて乾式で１０分、水をこれ
ら粉末全量に対して２０重量部加え２０分混練した。

【００２５】得られた混練物を３日間養生し、押出成形
機を用いパイプ状に成形し、乾燥後、Ａｒ雰囲気中１３
００℃で１時間焼成することによって外径３１ｍｍ、内
径２３ｍｍ、長さ７２０ｍｍの焼結体を得た。さらに、
得られた焼結体の両端部の端面及び端部から１０ｍｍに
及ぶ内周面にＡｌ溶射により電極を形成した。

【００２６】次に得られたパイプ状焼結体を研削加工に
より外径３０ｍｍに仕上げ、さらに、四弗化エチレンを
中央部６６０ｍｍにわたってコートしてヒートローラー
を得た。この時のヒートローラーの抵抗は８．５Ωであ
った。

【００２７】このようにして得られた本発明品につい
て、１ｋｗの電力投入後の温度立ち上がり時間を測定し
た結果、５５秒で１８０℃まで昇温した。また３０ｍｍ
間隔で測定した温度（温度分布）も図３（表１）に示
す。測定温度の内、最高温度と最低温度の差を温度分布
幅と定義すると、この場合６℃であった。これはヒート
ローラーとして十分に使用できるものであった。また、
本発明品から２．５×４×１３ｍｍの試験片を採取し、
スパン１０ｍｍ、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ
の３点曲げ試験を行った。その結果、１０．３〜１５．
０ｋｇ／ｍｍ² （平均強度１２．５ｋｇ／ｍｍ² 、ワイ
ブル係数１１．３）の強度を得た。顕微鏡組織内に存在
する気孔の大きさは平均粒径７μｍで形状も独立した等
軸状であった。表面に存在するピンホール径の最大のも
のは１５μｍであった。

【００２８】実施例２（Ｊ２）絶縁性セラミックスとして、平均粒径１２μｍのムライ
トを１５容量％とした以外は実施例１で用いた木節粘土
を３５容量％、ワイオミング産ベントナイトを１５容量
％、ホウケイ酸ガラスを１０容量％、Ｓｉ粉末を２５容
量％として、実施例１と同様にして外径２５ｍｍ、内径
１９ｍｍ、長さ２４６ｍｍのヒートローラーを作製し
た。このヒートローラーの抵抗は１８Ωで、８００ｗの
電力投入の温度立ち上がり時間を測定した結果、１６秒
で１６０℃まで昇温した。同じく３０ｍｍ間隔で測定し
た温度（温度分布）も図４（表２）に示す。また、光学
顕微鏡（倍率４００倍）で認識される組織中に存在する
気孔の大きさは平均粒径１０μｍで形状も独立した等軸
状であった。最大のピンホールも直径１３μｍであっ
た。

【００２９】比較例１（Ｈ１）比較のために、純度７５％、平均粒径７．５μｍのＳｉ
（Ｆｅ−Ｓｉ）を用いた以外は、実施例１と同様にして
ヒートローラー素材を得た。抵抗が高過ぎて（〜ＭΩ）
ヒーターとして機能しなかった。

【００３０】比較例２（Ｈ２）比較のために、純度９２％、平均粒径２３μｍのＳｉを
２５容量％と、平均粒径６８μｍのムライトを１５容量
％用いた以外は、実施例２と同様にしてヒートローラー
素材を得た。また実施例１と同様の曲げ試験を行った結
果、７．５〜８．４ｋｇ／ｍｍ² （平均強度７．９ｋｇ
／ｍｍ² ）であった。表面粗さも粗く、四弗化エチレン
をコートした後にもピンホールが残りヒートローラーの
定着性能に悪影響を及ぼした。顕微鏡組織内に存在する
気孔は形状的には独立した等軸状であった。サイズ的に
は平均粒径が２５μｍであった。また最大の表面ピンホ
ール径は６０μｍであった。

【００３１】実施例３〜９（Ｊ３〜Ｊ９）絶縁性セラミックスとして、実施例１及び２のアルミ
ナ、ムライト以外に、シリカ、マグネシア、スピネル、
コーデイエライト、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化
ボロンを用い、図５（表３）に示す配合で、実施例１と
同様にしてヒートローラーを作製した。ここでは有機バ
インダーを使用しているので焼成前に４５０℃１時間の
脱脂処理を行った。特性値も実施例１と同様、抵抗、温
度分布（温度幅＝Ｔ_max −Ｔ_min ）、強度、表面のピン
ホール径、立ち上げ時間の測定を行った。結果を図６
（表４）に示す。また顕微鏡組織中に存在する気孔はい
ずれも独立した等軸状で平均粒径２０μｍ以下であっ
た。最大の表面ピンホール径も３０μｍ以下であった。

【００３２】実施例１０〜１１（Ｊ１０〜Ｊ１１）及び
比較例３（Ｈ３）実施例２における木節粘土の代わりに、笠岡粘土、蛙目
粘土を用い、図７（表５）に示す配合内容で実施例２と
同様にしてヒートローラーを作製した。ここで入手でき
た原料の平均粒径が２０μｍ以上ある場合は２０μｍ以
下となるように粉砕処理を行った。ヒートローラーとし
ての特性についても測定を行った。結果図７（表５）に
併せて示す。

【００３３】実施例１２〜１３（Ｊ１２〜Ｊ１３）及び
比較例４〜６（Ｈ４〜Ｈ６）図８（表６）に示す焼成条件とした以外は、実施例１と
同様にして（実施例１と同一の組成で）ヒートローラー
を作製した。ヒートローラーとしての特性についても測
定を行った。結果を表６に併せて示す。ここで、実施例
１２、１３の顕微鏡組織内の気孔は等軸状で２０μｍ以
下であったが、比較例５の気孔は独立した等軸状の気孔
でなく連続した気孔として存在していた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明による直接
加熱型導電性セラミックヒートローラーは、十分な機械
的強度、適切な表面状態、温度分布幅の小さい優れた温
度特性を示し、且つ立ち上げ時間が短いため、ＯＡ機器
の省エネルギーに貢献する使い勝手の良いヒートローラ
ーとして使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の概略を構成を示す説明図である。

【図２】直接加熱型ヒートローラーの一例を示す軸方向
断面図である。

【図３】実施例１のヒートローラーの温度分布を示す図
表（表１）である。

【図４】実施例２のヒートローラーの温度分布を示す図
表（表２）である。

【図５】実施例３〜９におけるセラミックスの配合を示
す図表（表３）である。

【図６】実施例３〜９におけるセラミックスの特性を示
す図表（表４）である。

【図７】実施例１０〜１１、比較例３におけるセラミッ
クスの特性を示す図表（表５）である。

【図８】実施例１２〜１３、比較例４〜６におけるセラ
ミックスの特性を示す図表（表６）である。

【符号の説明】

ＡヒートローラーＢバックアップローラーＣ記録紙５導電性パイプ（ヒートローラー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性セラミックスに、純度９０％以上
のＳｉ粒子を全体に対して１０〜４０容量％添加してな
り、また光学顕微鏡組織内に存在することがある気孔が
平均直径２０μｍ以下の等軸状独立孔であることを特徴
とする直接加熱型定着用ヒートローラー。
【請求項２】絶縁性セラミックスに、純度９０％以上
のＳｉ粒子を全体に対して１０〜４０容量％添加してな
り、また前記Ｓｉ粒子の原料の平均粒径及び前記絶縁性
セラミックスの原料の平均粒径がいずれも２０μｍ以下
であるものを焼成したことを特徴とする導電性セラミッ
クスを用いた直接加熱型定着用ヒートローラー。
【請求項３】前記Ｓｉ粒子の原料の平均粒径及び前記
絶縁性セラミックスの原料の平均粒径がいずれも１０μ
ｍ以下であるものを焼成したことを特徴とする請求項２
記載の導電性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒ
ートローラー。
【請求項４】前記絶縁性セラミックスが、（１）Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ、Ａｌ₆ Ｓｉ₂ Ｏ₁₃、ＭｇＡ
ｌ₂ Ｏ₄ 、Ｍｇ₂ Ａｌ₄ Ｓｉ₅ Ｏ₁₈等の絶縁性酸化物、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＡｌＮ、ＢＮ等の絶縁性窒化物の中から選
択される１種の化合物あるいはそれらの化合物の混合
物、及び（２）カオリン、ベントナイト等の粘土成分及
びホウケイ酸ガラス等のガラス成分から選択される１種
の化合物あるいはそれらの化合物の混合物を焼成したも
のであることを特徴とする請求項１から３までの何れか
１項記載の導電性セラミックスを用いた直接加熱型定着
用ヒートローラー。
【請求項５】前記粘土成分が、木節粘土、蛙目粘土、
笠岡粘土、ベントナイトの中から選択される１種類の粘
土あるいはそれらの粘土の混合物であることを特徴とす
る請求項４記載の導電性セラミックスを用いた直接加熱
型定着用ヒートローラー。
【請求項６】光学顕微鏡組織内に存在することがある
気孔が平均直径２０μｍ以下の等軸状独立孔であること
を特徴とする請求項２から５までの何れか１項記載の導
電性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒートロー
ラー。
【請求項７】光学顕微鏡組織内に存在することがある
気孔が平均直径１０μｍ以下の等軸状独立孔であること
を特徴とする請求項１から５までの何れか１項記載の導
電性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒートロー
ラー。
【請求項８】前記導電性セラミックスの平均曲げ強度
が１０ｋｇ／ｍｍ²以上であり、表面上の最大ピンホー
ル径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１か
ら７までの何れか１項記載の導電性セラミックスを用い
た直接加熱型定着用ヒートローラー。
【請求項９】定着条件でのローラー表面温度分布のバ
ラツキ幅が所定定着仕様温度の±１０℃の範囲に入るこ
とを特徴とする請求項１から８までの何れか１項記載の
導電性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒートロ
ーラー。
【請求項１０】定着条件でのローラー表面温度分布の
バラツキ幅が所定定着仕様温度の±５℃の範囲に入るこ
とを特徴とする請求項１から８までの何れか１項記載の
導電性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒートロ
ーラー。
【請求項１１】（ａ）平均粒径２０μｍ以下で純度９
０％以上のＳｉ粉末と、（ｂ）平均粒径２０μｍ以下の
絶縁性セラミックス粉末と、（ｃ）平均粒径２０μｍ以
下の粘土成分及びガラス成分から選択された１種または
２種を含有する原料粉末を成形後、非酸化性雰囲気中で
１２００〜１４００℃で焼成することを特徴とする導電
性セラミックスを用いた直接加熱型定着用ヒートローラ
ーの製造方法。
【請求項１２】前記絶縁性セラミックスがＡｌ₂ Ｏ
₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ、Ａｌ₆ Ｓｉ₂ Ｏ₁₃、ＭｇＡｌ₂
Ｏ₄ 、Ｍｇ₂ Ａｌ₄ Ｓｉ₅ Ｏ₁₈等の絶縁性酸化物、Ｓｉ
₃ Ｎ₄ 、ＡｌＮ、ＢＮ等の絶縁性窒化物の中から選択さ
れる１種類の化合物あるいはそれらの化合物の混合物で
あることを特徴とする請求項１１記載の導電性セラミッ
クスを用いた直接加熱型定着用ヒートローラーの製造方
法。
【請求項１３】前記粘土成分が、木節粘土、蛙目粘
土、笠岡粘土、ベントナイトの中から選択される１種類
の粘土あるいはそれらの粘土の混合物であることを特徴
とする請求項１１記載の導電性セラミックスを用いた直
接加熱型定着用ヒートローラーの製造方法。