JPS60131784A

JPS60131784A - ヒ−トロ−ラ−

Info

Publication number: JPS60131784A
Application number: JP58237838A
Authority: JP
Inventors: 里村　博
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-07-13
Also published as: US4628183A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、正の抵抗温度特性（以下ＰＴＣ特性という）
を有する、特に電子写真複写装置における定着装置に用
いられる様な、ヒートローラーに関する。さらに詳しく
は、ローラーの表面温度な検知して、該ローラーの表面
温度を制御する為の回路を必要としない、自己温度制御
型ヒートローラーに関する。

発熱体として正の抵抗温度係数を有するｉラミック（本
明細書ではこれをＰＴＣ特性を有するセラミック、又は
ＰＴＣセラミック等という）が公知、である。このＰＴ
Ｃセラミックは適宜な電圧を印加することによって発熱
するものであるが、特に検温素子を使用して温度を監視
しっつ印加電力を外部から調節せずとも自己温度制御機
能を有していること、電源電圧の変動に対して発熱量の
変動が小さいこと、長寿命であること、等加熱源として
種々の加熱装置に使用する場合等に種々の利点を有して
いる。

これらの利点を活用するものとして、従来第１図（４）
に示すように、ＰＴＣセラミックを中空シリンダ１に成
形したヒートローラーが提案されている。

しかしながら、ＰＴＣセラミックは、その焼成後に寸法
安定性が悪いという欠点があり、これはＰＴＣセラミッ
ク成型品の体積や表面積が大になる程、顕著になる。さ
らに、ＰＴＣセラミック形成形成体積や表□面債が大に
なる程焼成、冷゛却の際′にクラックが生じたり、部分
的に質的なムラが生じてしまう。この為発熱体表面で均
一な発熱分布−や或いは所望の発熱量が得られないとい
った不都合がある。

これらの理由は、原料の混合が充分でなく、部分的に原
料組成のムラが生じている事、さらに、成形時に外部か
ら圧力を加える為に、成形体内１’に残留応力、残留歪
が生じ、成形中の体積や’に’、Ｆｊ’：ｆＪｉ。

が大なる程、顕層になり、焼成時にｉける収縮、　“成
形体内の粒子（グレイン）の成長が均一に進まない事に
依存している。

この為、従来第１図（Ｂ）に示すように、円柱状ＰＴＣ
セラミック１′を何枚か貼り合わせて熱ローラーを作る
方法が提案されている。しかし、貼り合わせ時のズレが
生じる為、貼り合わせた後に、切削やω■摩等を行なう
必要があった。

一方、ＰＴＣセラミックは切削や研磨等の加工性に劣り
、それ故ＰＴＣセラミックで比較的大型の発熱体を所望
の寸法、形状に精度よく成型することは実際画題として
極めて困難で、その為量産性が悪くコストの高いものと
なる。

これらの欠点を防止す３為、第１．図（Ｃ）に示すよう
に、ＰＴＣセラミック板１“を良熱伝導体２−例えば銅
等−を介してアル、ミニラムチューブ乙に熱伝導させる
構成のものが提案されている。しかしながら、この構成
ではＰＴＣセラミック板自身は昇温か速いが゛、アルミ
ニウムチューブ表面の昇温か遅く、１１°１＾度立上り
特性上、ｉましい熱ローラ−゛　とはなりにくいもので
あった。又、Ｐ、ＴＣセラミックを加熱素子として使用
する為には、ＰＴＣセラミック上に電極を付ける必要が
生じるが、従来はＰＴＣセラミックを焼結後に電極を付
けていた為に、ＰＴＣセラミックの体積や表面積が大き
くなる程、電極付は時の熱ショックによって寸法変形や
クラック等が生じるものであった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を克服し、Ｐ″ｒ′Ｃ
ｒ′Ｃセラミツクンシート成形体によって残留応力、残
留歪のない円筒成形体を作る事により□、クラックや部
分的に質的なムラのない寸法、形状安定性に秀れたヒー
トローラーを提供するとと□もに、ＰＴＣセラミック占
−ラーの焼成前に電極を印刷し、セラミックローラーの
焼成と同時に電極を形成する事により、電極付は時の熱
ショックによる寸法変形やクラックを防止し、かつ量産
性を向上させ、低コストのヒートローラーを提供−する
にある。

さらには電子写真装置の定着装置に用いられるようなト
ナー像を支持面に定着する為の融解装置に使用する加熱
ローラーとして、サーモスタット等のローラーの表面温
度制御の不要な融解装置を提供するとともに、加熱され
る迄の待ち時間の短い、いわゆるクイックスタート可能
な融解装置を提供するにある。

つぎに本発明を実施例により図面を参照して説明する。

第２図（４）は本発明のヒートローラーの斜視図でアラ
て、同図において、円筒状ＰＴＣセラミック４はその表
面に電極５Ａ、５Ｂが印刷されている。

６はつぎ１」である。

第６図に示すフローチャートにより本発明のＰＴＣヒー
トローラーの製造について説明する。まず、ＰＴＣ特性
を有するＢａＴｉ　０３系セラミツクの原料１０である
ＢｍＣＯｓ　、’　ＴｉＯ２に、半導体化の為の添加元
・素、例□えば、Ｌａ　＋　Ｃｅ　＋　Ｎｂ　、　Ｔａ
　＋　Ｂｔ　、　８ｂ＋Ｗ等の酸化物を加え、さらに、
正の抵抗温度係数を大きくする成分−Ｍｎ　＊　Ｆｅ　
、　Ｃｕ　、　Ｃｒ等の元素−１及び半導体化の促進、
粒径の調整を行なう成分−Ａ１２０３　、５ｉ０２　、
　Ｔｉ０２−を溶媒１１、分散剤１２とともに充分に混
合・粉砕１６する。ここで溶媒１１として、トリタレン
、アルコール、酢酸エチル、トルエン、アセトン、ＭＥ
Ｋ、水等を用い、分散剤１２として、魚油、オクテルア
ミゾ、グリセリルモノオレート（Ｇｌｙｃｅｒｙｌ　ｍ
ｏｎｏｏｌｅａｔｅ　）、グリセリルトリオレート（’
Ｇｌｙｃｅｒｙｌ　ｔｒｉｏｌｅａｔｅ　）等を用いる
。さらに可塑剤１５、バインダー１６を・加えて再度充
分な混合、粉砕１４し、成形、乾燥１７を行□なってグ
リーンシート＋作製１８する。ここで可塑剤１５として
、ポリエチレングリコール、ＤＢＰ％ＤＯＰ、５ＡＩＢ
、グリセリン等を用い、バインダー１６として、セルロ
ースアセテート、ホリアクリレイト、ＰＶＡ、ＰＶＢ、
　ＥＶＡ等を用いる。このようにして、厚み０．５〜２
朋のグリーンシートを作製１８した後、このシート上に
、高温焼結用導電ペースト、好ましくはＷ粉末ペースト
をスクリーン印刷法により、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）
の５Ａ、５Ｂに示されるように、くし歯状に印刷１９す
る。次に、このシートを円筒状に成形２０する。

この円筒状成形物は、外部からの圧力付与手段を必要と
しない為、この成形物内には、残存応力、歪等の影響の
ないものが作られる。

このようにして成形した円筒状成形物を内部に残存した
バインダー１６を加熱除去２１し、時間当り２００〜４
００℃で昇温し、約１３００〜１４００℃で２時間焼結
２２し、時間当り１００℃〜２００℃で冷却して、第２
図（Ａ）に示すようなローラーを作製する。

一般にセラミックは焼成する事により収縮するが、この
収縮の部分的ムラによってクラックや質的なムラ、さら
には、寸法ムラが生じる。この部分的な収縮のムラは原
料の混合ムラや成形時の圧力による残存応力、残存歪に
よって生じる。

従来、この焼成時にクラックや質的なムラが生じたので
あるが、本方法では、成形時に外部圧力の影響を受けて
おらず、その結果、成形体内に残存応力、残存歪がない
為、クラックや質的なムラを生じることなく、前記ロー
ラーを作製する事が出来る。

コ”）してＰＴＣ特性を有する、ＰＴＣセラミックロー
ラーが製造される。このローラーは焼結と同時に電極も
焼付けられており、電極を後付けする必要はないので、
この電極付は時の熱ショックによるクラックの発生や寸
法変形の発生を防止出来る。

第２図（Ｂ）は本発明の他の実施例の斜視図であって、
この場合、前述のＰＴＣグリーンシートは円筒体７に成
形される。この成形されたＰＴＣセラミックの円筒体７
には８Ａ、８Ｂのように端部にのみ電極が形成されてい
る。この成形物に前記電極印刷済みシート４を、電極面
側を円筒面の内側にくるように重ねる。このとき、シー
ト４の電極５Ａ、５Ｂはその端部で円筒体７上に印刷さ
れた電極８Ａ、８Ｂにそれぞれ接触−される。この時、
各シート４，７の継ぎ目６は、第４図に示すように、別
の位置になるように、重ねる事が望ましい。

こうして出来た成形体を前述の方法で焼成することによ
り第２図（Ｂ）に示されるＰＴＣ発熱ローラーが作られ
る。

こ″の方法で、肉厚０．５”〜４ｒｕＬ（二枚ノシ一ト
４・：２７を貼り合わせた厚み）約３０φ程度のもの迄
作製□出来る。又、焼成後の寸法は約１０φのローラー
で±０．３〜０．５％程度の精度である。

第２図（Ｂ）は、第２図（Ａ）に較べ、表面に電極ＢＡ
。

８Ｂが露出しておらず、電極面の凹凸がない事、表面か
らの発熱による空気中への熱の拡散がない事、ローラー
の継ぎ目６が１．２重に構成されている為、強度的にも
強い事等の点で、さらに好ましい。

この方法によって作製したローラーのＰＴＣ特性を図５
に示す。この図は本実施例による抵抗の温度変化を２５
℃の抵抗を基準に規格化したものである。第５図におけ
るデータはＢａ原子を２５重量％ｐｂで置換したものを
用いたものであるが、この場合ｐｂの置換置が増大する
とともに、ｐｂの蒸発による焼成時の不均一が生じ易く
なる為、ｐｂ　の置換置は少ない方が好ましい。

又、このＰ　Ｔ　、Ｃセラミックローラーを電子写真用
の加熱ローラーとして用いる場合、トナー像からのトナ
ーの融着な防止する為に、表面に、第４図１ニ示すよう
な表面離型層９、例えばＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂等の高分子物質層を設ける事が好ましい。

このようにしてＰＴＣセラミックを作製する事により、
肉厚の薄いローラーを作る事が可能であり：ばかりでな
く、寸法精度のよい歪みの少ないローラーを、電極を同
時に焼付けて作る事が出来る。

このＰＴＣセラミックローラーの表面にテフロンをコー
トしたものを電子写真におけるトナー像加熱融解部材と
して端部に軸受けを設けて構成し、その温度特性を、従
来のハロゲンヒーターによる加熱ローラー（円筒材ＳＵ
Ｓ、表面ＴＦＥコートどちらも２５±５μ厚）と比較し
て測定した。その結果を第１表に示す。

第１表第１表のごとく、立上り特性、温度分布の良好なものが
得られた。又、第１図（Ｃ）で説明したような、ＰＴＣ
セラミック板１１′を良熱伝導体２を介してｈｌｌチュ
ーブ６の内面に設けた熱ローラーと比較すると、この場
合は、ＰＴＣセラミック板は２０〜３０“で１８０℃迄
昇温しているが、表面の温度が１８０℃迄達するには、
９０〜１００“の時間を要した。

以上説明した様にＰＴＣセラミック原料をシート状に成
形し、その表面に電極印刷した後、円筒成形して焼結さ
せＰＴＣセラミックローラーをつくる事により、１、寸法精度をそこなう事なく、かつクラック、質的な
ムラを発生させる事なくｐ’ｒｃローラーを作る事が可
能になり、発熱効率の良好なＰＴＣセラミックローラー
が作製出来る、２、　セラミックローラーの焼成と同時に電極を形成す
る事により電極材は時の熱ショックによる寸法変形、ク
ラックを防止するとともに、低コストのローラーを提供
出来る、３、電子写真用定着装置における加熱ローラーとして用
いる事により立上り特性の良好なりイックスタート可能
な融解装置を提供出来る、以、Ｌの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

斜視図、第１図（Ｃ）は従来のヒートローラーの断面図
、第２図（４）は本発明の実施例の斜視図、第２図（Ｂ
）は本発明の他の実施例の斜視図、第６図は本発明のヒ
ートローラーの製造のフローチャート、第４図は表面に
離型層を設けた本発明のヒートローラーの断面図、第５
図は本発明の実施例による抵抗の温度変化を２５℃の抵
抗を基準として規格化して示すグラフである。４・・・円筒状ＰＴＣセラミック５Ａ、５Ｂ・・・電極６・・・つなぎ目７・・・ＰＴＣセラミック円筒体８Ａ、８Ｂ・・・端部電極９・・・離型層第　１　図（Ｂ）第２図り第　４　図

Claims

【特許請求の範囲】１、ＰＴＣ特性を有する原料をシート状に成形し、その
表面に導電性ペーストを印刷し、その後円筒状に成形し
、該導電性ペーストを印刷され円筒状に成形、された成
形体を焼結してなるヒートローラ０２、該ヒートローラー表面に離型層を設けた事を特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のヒートローラー。３、前記導電性ペーストがＷ粉末ペーストであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒートローラー
。