JPH09501792A - ゾーン加熱セラミックヒータローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複写機や蒸気加熱および誘導加熱アプリケーションに用いる熱伝導ローラ（10）は、セラミック材料をプラズマ溶射することで形成したセラミック加熱層（12）を有する。導電帯（21，30．35，36）は、セラミック加熱層の部分に電流を供給するために設けられる。第１の実施態様では、２つの狭い帯（21，30，35，36）間のローラの長さを通って電流が通過することで、熱が発生する。第２の実施態様では、ローラの加熱区域に一致する広い帯（53，54，55，56）を通して、ローラの芯体から外部接地層に放射状に電流が向かうことで、熱が発生する。第３の実施態様では、セラミック層（83）が鋼製芯体（81）の内部にある。

Description

【発明の詳細な説明】 ゾーン加熱セラミックヒータローラ ［技術分野］ 本発明は各種の産業機械に使用されるヒータローラに関する。 ［発明の背景］ 蒸気加熱ローラおよび誘導加熱ローラは、紙類の製造および印刷や、紙，フィ ルム，金属箔を加工する各産業に用いられる。このようなローラの例としては、 ローラおよびドラムを乾燥するためのウェブ加熱ローラや、乾燥ローラまたはド ラム，ラミネーティングローラ，エンボシング（浮出し）ローラ、およびキャス トフィルム押出しローラがある。 蒸気加熱ローラは、実際には高温度で圧力容器として作用する。蒸気加熱ロー ラおよび誘導加熱ローラ双方の内部構造は、温度の均一性が必要なために、相当 複雑で高価なものになることがある。加えて、ローラを通電あるいは加熱するた めに、相当量の外部装置が必要となる。 内部に加熱されたヒューザを有するローラは、複写機産業に用いられる。この ヒューザローラは、トナーを溶かして紙に押し付ける。一般的なヒューザローラ は、内部に石英加熱ランプ を有するアルミニウムあるいは非磁性金属コアからなる。コアの内径は、ランプ からの熱を吸収する特殊なコーティングを有する。ローラは、対向するローラと の加圧ニップを形成し、かつ、紙にトナーを放出するのに、例えばシリコーンゴ ムなどの非粘着性エラストマー材料で覆われる。 このコアの構造は、相当複雑で高価なものになる。石英ランプはもろく、耐用 寿命に限界があり、しかも、コアに均一な温度分布を付与することができない。 紙シートあるいはウェブの幅がローラの加熱長よりも小さい時の、ローラ面を 横切る不均一な温度は、技術上の専門的問題である。 ローラの各終端は、紙，シート，あるいはウェブにより覆われた部分よりも高 温度で動作し、このローラの覆われた部分から熱を放散するようになる。終端で の高温度は、最外部の被覆が有機物の場合、老化の増加を引き起こす。 多数の加熱素子を備えたゼログラフィーおよびその他に適用する加熱ローラは 、サクライ氏などの米国特許第 4,618,240号，コグレ氏などの米国特許第 4,801 ,968号，マーティン氏などの米国特許第 4,883,941号，ヘイガー氏の米国特許第 3,310,655号，およびドゥント氏などの米国特許第 5,041,718号に開示される。 ヒータローラは、加熱層の一端にボルテージ電位を印加し、加熱層の他端に接 地電位を印加して、加熱層に電流を発生させるのが一般的である。例えば、サト ムラ氏の米国特許第 4,628,183号によれば、セラミック加熱層の導電性フィンガ の一方の組に、電圧源の一側を印加するのに対し、セラミック加熱層の導電性フ ィンガの別の組に、電圧源の他側を印加する。２組のフィンガは互いに入り組み 合って、この２組のフィンガ間の加熱層内で電流が発生する。このセラミック材 料は、２つのセラミック層間で導電性の電極が交互に重なった焼成セラミック材 料である。 本発明は、セラミック抵抗性加熱ローラからなる改良されたゾーン（区域）加 熱用のセラミックヒータの構造に向けられている。 ［発明の概要］ 本発明は、区域加熱を有する通常のセラミック熱伝導ローラに関するものであ り、ローラは長さが変化する中央加熱区域、あるいは、その長さに沿った長手方 向のセグメントとして形成される多数の加熱区域を有する。 ローラの第１のタイプは、ローラの中央ウェブ搬送部に熱を印加するものであ り、これは、様々な形状のウェブの幅に調節することができる。 このタイプのローラは、第１の一対の導体がローラ芯体に沿って動き、この第 １の一対の導体は、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、ローラ外部の電気的 端子に接続するのに適合する終端を備えている。第１のセラミック層は、円筒芯 体により形成される円筒表面を覆うのに配置されるとともに、第２のセラミック 層は、第１のセラミック層を覆うのに配置され、第２のセラミック層は、少なく とも電流に関し半導体的でローラの抵抗加熱を許容する。 第１の一対の導電帯は、ローラの長さに沿って間隔をおいて離れて配置され、 ローラ芯体に対し周方向に延びて加熱層に接触する。少なくともローラの最長加 熱可能部よりも小さいローラの一つの長手方向区域内で、セラミック層に熱をも たらすように、導体，導電帯およびセラミック加熱層が回路を形成する。 第２のタイプの区域加熱ローラは、加熱領域がローラに沿った多数の長手方向 のセグメントとして形成される。正電位が芯体の近傍に印加されるとともに、接 地電位に接続される層に対して、電流が放射状外部に導かれる。この実施態様で は、導電帯が加熱される領域の幅に対応して横たわっており、相当広い。第３の 実施態様では、鋼製芯体の内径を囲んで形成されるセラミック層を備えたローラ に適用できるように、本発明が明確化される。 上述した以外の他の諸目的および諸利益は、次の好ましい実施態様の説明から 明白となるであろう。この説明中における符号は、ここでの一部分をなし、かつ 、本発明の各例を示す添付図面に示される。しかし、こうした各例は、本発明の 様々な実施態様を網羅するものではない。それゆえ、本発明の範囲を決定するた めに、説明に続くクレームが参照となる。 ［図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明におけるローラの第１実施態様の正面図である。 第２図は、第１図の２−２線で示した平面の断面図である。 第３図は、第１図の３−３線で示した平面の断面図である。 第４図は、第１図のローラの長手方向の左端破断図である。 第５図は、本発明におけるローラの第２実施態様の正面図である。 第６図は、第５図の６−６線で示した平面の断面図である。 第７図は、第５図の７−７線で示した平面の断面図である。 第８図は、本発明におけるローラの第３実施態様の縦断面図である。 ［好ましい態様の詳細な説明］ 第１図は、印刷，紙，フィルム，および金属箔を加工する各産業用の蒸気加熱 ローラあるいは誘導加熱ローラのように、複 写機あるいは他産業への応用に用いるタイプのヒータローラ10の好ましい実施態 様を示している。 最終のローラ10は、当業者に公知のタイプである適当な機械軸受け構造に配置 するために、適当なジャーナル軸38（第１図）を備えた中空の円筒芯体11（第２ 図）を有する。芯体の材料は、好ましい実施態様ではアルミニウムであるが、ス テンレス鋼，真鍮，鋼，ガラス，あるいはＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック ）複合型材料が用いられることもある。 アルミニウムのような導電材料からなる芯体11では、約１０ミル（１ミル＝０ ．００１インチ）の厚さを有するセラミック絶縁材料12の薄層が、芯体11の外面 全体を覆うように形成される（第２図，第４図）。その厚さは、ローラが用いら れる温度と電圧で、グランドから電気的に絶縁するように選択される。この絶縁 層12は、米国ニューヨーク州ウエストバリにあるメトコ コーポレーションより 入手可能なＭｅｔｃｏ１０１またはＭｅｔｃｏ１０５のようなアルミナセラミッ クパウダー、あるいは、好ましくはＭｅｔｃｏ２０１またはＭｅｔｃｏ２０４の ようなジルコニアを備えたプラズマ溶射により形成されることがある。より厚み のある層では、ジルコニアはその低い熱伝導性により、効果的な温度バリアコー ティングとなる。それは、２５０ミル（１／４インチ）以上の厚さの層にプラズ マ溶射さ れることがある。 次に、複数の金属電極ストリップ13，14，15，16（第１図および第２図）が、 ニッケル−アルミナイド，ニッケル，アルミニウム，亜鉛，ニッケル−クロム， またはステンレス鋼をプラズマ溶射することによって、約２ミルの厚さ、あるい は必要な電気的加熱電流を伝えるのに特定の適当な厚さに形成される。 ４つの金属電極ストリップ13，14，15，16は、各々ローラ芯体11における円筒 表面の１／４の長手方向部を占める。溶射する前に、１／４インチ以下のテープ ストリップがローラ芯体の回りに９０°毎に貼り付けられ、長手方向の１／４の 部分を決定する。このテープは、ガラス繊維テープ，ガラス繊維強化シリコーン テープ，あるいは金属箔テープのことがあり、これらはプラズマ溶射に持ちこた える。溶射後テープは除去され、電極ストリップ13，14，15，16を互いに分離す るとともに電気的に絶縁する隙間20が電極間に設けられる。 次に、厚さ１０ミルの第２のセラミック絶縁層17が、ストリップ13，14，15， 16の外面上に形成される。この層は、第１の絶縁層12と同一の厚さの、同一材料 からなることがある。この層17は、マスクされる４つの小領域を有し、マスクが 取り去られたときに層17内に孔18が設けられる。各々の孔18は、４つの電極スト リップ13，14，15，16の一つに達する。絶縁層17は電 極ストリップ13，14，15，16よりも終端が短く、これにより、ストリップ13〜16 の終端が第１図に示すように露出される。 塗布される次層は、ストリップ電極に対し用いられるものと同一材料の溶射さ れた金属層である。溶射された金属は、孔18を充填するフィードスループラグ19 を形成する。絶縁層17の領域はマスクされ、ローラ芯体11を取り囲む導電帯ある いはリング21，30，35，36を決定する。各帯またはリング21，30，35，36は、別 々のフィードスループラグ19，29および電極ストリップ13，14，15，16に接続す る。 これは、半導体セラミック加熱層22（第３図および第４図）を塗布することに より守られる。その厚さは、加熱される領域，動作温度，および電源電圧に基づ く。この例では、厚さは約２ミルである。 ローラの外面は、シリコーンゴム，セラミック，または炭化タングステンから なる機能層23、あるいは金属スリーブによって設けられる。外部機能層23が、ス テンレス鋼，ニッケル，または炭化タングステンとコバルトの複合物のような電 導体からなる場合、この外部層23は、電源の接地された負（−）側に接続される （第５図）。外部層23が金属からなる場合、絶縁セラミック層39によって、加熱 層から絶縁されることがある（第３図および第４図）。 第２の絶縁層17およびセラミック加熱層22は、ストリップ電極13，14，15，16 よりも短く形成される。このため、電極13〜16は、素子24，25によって示される 電気ブラシに接触する終端で露出する。 ブラシ24およびブラシ25は、電極13，14と接触し続けるために、各々の電極13 ，14ともに回転する。ブラシ24，25は、ローラの露出終端を取り囲むリングある いは軌道輪の内側上を滑動するように配置されることがある。したがって、第１ 図は、電圧源26の第１の正（Ａ＋）電圧端子と、電圧源26の第１の負（Ａ−）（ 接地）端子に、ブラシ24，25が電気的に接続されるような範囲の図面であること を理解されるはずである。 正電圧（Ａ＋）を電極13に配置するのに、ブラシ24が電極ストリップ13に接触 する一方（第１図および第２図）、電圧（Ａ−）を電極14に配置するのに、ブラ シ25が電極ストリップ14に接触する。さらに２つのブラシ27，28（第１図および 第２図に仮に示す。）が、ローラ10の反対側終端で他の２つの電極ストリップ15 ，16に接触するとともに、電極15に電圧（Ｂ＋）を印加し、電極16に電圧（Ｂ− ）を印加するために、素子15，16とともに回転する。 ここで使用される「ブラシ」という用語は、ローラ表面と電気的に接触させる ため全てのタイプの装置を含むものであるこ とが理解されるはずである。 電圧源26は、交流あるいは直流のいずれを供給するものであってもよい。スイ ッチ31〜34（第１図）は、ローラ10への電圧Ａあるいは電圧Ｂのいずれかを印加 するために設けられる。電圧Ａが印加されると、電流はストリップ13，14，フィ ードスルー19，29，および導電帯21，30を通過し、帯21および帯30間のセラミッ ク層22の長さを通過して伝えられる。電圧Ｂが印加されると、電流はストリップ 15，16，フィードスルー（図示せず），および導電帯35，36を通過し、帯35およ び帯36間のセラミック層22の長さを通過して伝えられる。電圧Ｂが印加されると き、一次加熱を受けるローラ10の長さは、電圧Ａが印加された場合におけるロー ラの長さよりも短い。これは、ローラ10の終端で、ローラの長さに沿って熱を調 節するのに用いてもよい。 本発明のこの実施態様を遂行するのに最小の帯数は２である。ローラの長手方 向中央に向いている２つの帯を動かすことによって、異なる加熱特性を得ること ができる。４つの帯を備えていれば、ローラを変えることなく熱を選択でき、か つスイッチできるようになる。 セラミック加熱層22に対し好ましい材料は、Ｍｅｔｃｏ１０２セラミックパウ ダーのような二酸化チタンである。これは、商業的に米国ニューヨーク州ウエス トバリにあるメトコ コー ポレーションより入手可能である。二酸化チタン（ＴｉＯ₂）は、通常は電気絶 縁材料である。しかし、この材料がプラズマ溶射されると、化学的に二酸化物の 形態の幾つかが、導電性の副酸化物（一酸化物）の形態に還元され、溶着したコ ーティングが電気的に半導体になる。 ここで使用される「導体」材料という用語は、１０³オームセンチメートル以 下の体積抵抗率を有する材料を意味する。「絶縁」材料という用語は、１０¹⁰オ ームセンチメートル以上の体積抵抗率を有する材料を意味する。ここで使用され る「半導体」材料という用語は、１０³オームセンチメートルから１０¹⁰オーム センチメートルの間の体積抵抗率を有する材料を意味する。酸化クロム（ＣｒＯ₂ またはＣｒＯ）は、半導体または低抵抗セラミックスの例である。溶射してい ないパウダーはＣｒ₂Ｏ₃であり、この材料は溶射後にＣｒＯまたはＣｒＯ₂にな ることがある。 二酸化チタンは、加熱層の単独の構成要素として用いられることがあり、さも なければ、仕上げコーティングの体積抵抗率を増加あるいは減少させるために、 他のセラミックスや金属とともに混合されることがある。例えば、ジルコニアま たはアルミナのような絶縁セラミックスは、酸化クロムのような半導体セラミッ クスや、ニッケル，圧延鋼，ステンレス鋼あるいは他 の合金，またはアルミニウムのような導電性金属とともに混合されることがある 。 セラミック−金属の混合物によるプラズマ溶射は、セラミックコーティングの 気孔率を変えて、その耐用寿命期間中の熱的な誘発ストレスを減らすとともに、 ローラの使用可能な温度範囲の間で、金属芯体とセラミック層との間の熱膨脹差 を最小にする。プラズマ溶射は熱溶射の一タイプであるが、加熱層の二酸化チタ ン部における電気抵抗を調節するのに、コーティングの厚さを調節するのが好都 合である。 チタニア（二酸化チタン）を含有するセラミック層は、どのような層であって もその抵抗が溶射状態の影響を受ける。チタニアは、プラズマ炎内で水素あるい は他の還元剤の存在によって部分的に亜酸化物に還元される。セラミック層22の 半導体はこの亜酸化物である（おそらくＴｉＯ₂ではなく、むしろＴｉＯである ）。二酸化チタンは通常は絶縁材料である。二酸化チタンの代表的な平均化学組 成は、プラズマ溶射されたコーティングにおいては、一分子当たり酸素２．０で はなく、むしろ酸素１．８である。このレベル（そしてこのようなコーティング 特性）は、プラズマ炎内における水素の割合を高くしたり低くしたりすることで 、ある範囲に調節することができる。通常の一次ガスは窒素あるいはアルゴンで あるのに対し、二次ガスは 水素あるいはヘリウムである。二次ガスは、ある与えられた電極電流で出力レベ ルを増加することによって、混合物のイオン化ポテンシャルを上げる。代表的な Ｍｅｔｃｏのプラズマ銃の場合、このプラズマ銃の電極電圧を７４ボルトから８ ０ボルトの間に維持するように、水素レベルが調節される。 使用されるパウダー混合物に拘らず、仕上げられたセラミック層22における材 料の混合が確実に意図されたものと同じになるように、プラズマ溶射のパラメー タは適当に調節されるべきである。前述した全てのパウダーは、同一の出力レベ ル、スプレー距離およびその他のパラメータを必要としない。したがって、スプ レー距離の調節は、例えば他方のパウダーを覆う一方のパウダーの付着率を増や し、仕上げコーティングにおける材料の混合を変えればよい。 プラズマ銃を１回パス（層）するか、または複数回パスすることで、プラズマ 溶射されたセラミックコーティングを形成することができる。コーティングを塗 布する殆どのタイプの一般的な方法は、多数の薄いセラミックコーティングを塗 布して、必要な厚さに形成する。前述したセラミック層は均一なセラミック組成 を有してはいるが、得られた層22内におけるセラミックの副次層は、同一の組成 を有する必要はない。 ローラの終端から終端にかけて不均一な電気抵抗を有する二 酸化チタンを形成するのに、各々の溶射パスにおける塗布中に水素レベルを変え ることがある。これは、その動作環境において、ローラ面を横切って一定の温度 を達成するために、熱損失がより多い箇所であるローラの各終端に、熱を多く加 えることで一般に行なわれるであろう。 加熱層22の厚さは、塗布時に適当な抵抗となるように調節されることがある。 加熱層22は、ローラの直径や長さ、動作温度、ワット数の処理量、および電源電 圧に応じて、全厚を約１ミルから約１００ミルに変えてもよい。好ましい実施態 様では、加熱層22は約２ミルの厚さである。 プラズマ溶射されたセラミックは、非常に薄い層に形成される（少なくとも１ 回の溶射パスにつき、０．１ミル程度に小さい）。多くの加熱塗布によって、プ ラズマ溶射による薄層で形成されたヒータ層は、得られた層の厚さの変化により 最小限の温度変化をもたらす。 この温度の均一性は、主としてヒータ層の厚さの均一性に依存する。ヒータ層 は多くの薄層あるいは溶射パスにより構成されるので、材料の変化は一般に問題 にならない。ヒータ層の厚さを正確に調節するには、セラミック層を慣例的に研 磨することで達成され得る。 外部層23は、金属，セラミック，あるいはシリコーンゴム単 独であることがあり、さもなければ、外部層23は、代替可能な金属スリーブを覆 って形成したセラミックあるいはシリコーンゴムからなることがある。一例では 、セラミック22は密封され、外部機能層は、好ましくはシリコーンゴムが電気め っきに接着され、セラミック加熱層22の外面にめっきされる。電気めっきは芯体 に接触してはならない。 １０ミルの厚さの絶縁セラミック層39によって金属層が加熱層22から絶縁され るならば、外部機能層23はプラズマ溶射された金属のことがあり得る。外部機能 層23は、プラズマ溶射され、セラミック絶縁層39に接着されるであろう。こうし た外部金属層23は、好ましくはニッケル合金，ステンレス鋼，低抵抗サーメット ，あるいは炭化タングステン複合品であろう。 外部機能層23は、ニッケル，鋼，あるいはアルミニウムからなり、取外し可能 で代替可能な金属スリーブを覆って形成されるものであってもよい。外部機能層 23は、その後代替可能なスリーブに接着される。 金属スリーブを装着する前のローラ直径を調節できる場合であれば、セラミッ ク加熱層22は接地されかつ密封されるであろう。たとえ外部機能層23が損傷した り磨耗しても、新たなスリーブを取り付けることによって、ローラを返却して簡 単に修理することができる。 第５図，第６図および第７図に示す第２の実施態様において、電流は、芯体40 近傍の素子43〜46から外部接地層64に向かって放射方向に流れる。第６図に示す ように、ローラ10´は中空の円筒金属芯体40の回りに形成され、これは、ローラ 10´を適当なジャーナル軸受けに保持する適当なジャーナル軸41間に延びている 。絶縁セラミック層42は、終端キャップおよびジャーナル軸41を有する芯体10の 本体を覆うのに形成される。この層42は、第１の実施態様における層12で述べた 手法により形成される。 第１図〜第４図のストリップ13〜16と同じ４つの導電ストリップ43，44，45， 46は、層42の表面上を長手方向に延びており、その各々は層42の周囲にある９０ 度の四分円を僅かに小さく覆い、マスキング操作によって形成された狭い隙間57 により、ストリップ43〜46は電気的に分離される。第１図〜第４図の層17のよう な第２のセラミック絶縁層47は、露出されたままでいるストリップ43〜46の対向 端を除いて、４つの金属ストリップ43〜46の回りを覆って配置される。 絶縁層47は孔48とともに形成され、その後、第１図および第４図の導体19．29 の形成と同様に、孔48はフィードスルー導体49，50，51，52によって充填される 。次に、４つの広い帯53，54，55，56に分割された金属導電層が、絶縁層47の回 りを覆っ て配置される。各帯53，54，55，56は、フィードスルー導体49，50，51，52の各 々の一つに接続されるとともに、この帯は、導電帯53，54，55，56間のマスキン グ狭帯により形成される相対的に狭い隙間により分離される。したがって、各帯 53，54，55，56は、ストリップ43〜46の露出端を含むローラ円周の丁度四分の一 を覆う。 セラミック加熱層62は、第３図及び第４図で述べたように形成され、導電帯53 ，54，55，56を覆うのに、ローラ芯体の周囲に配置される。その後、外部機能層 64は、セラミック加熱層62の回りを覆うように配置される金属スリーブから形成 されることがある。また、外部機能層は、層64のように接地金属層上に配置され るシリコーンゴムあるいはセラミックから形成されることもある。 第５図における電圧源70は、スイッチ71〜74を介して、各々の電極ストリップ 43〜46に接触する電気ブラシ66〜69に正電圧を供給する。ブラシ66〜69の電気的 接続は実際には略図であって、機械的には、ブラシ66〜69がローラ10´の終端を 取り囲むリングあるいは軌道輪を備えて、ローラ10´とともに回転することが理 解されるはずである。ブラシ66〜69は、ローラの絶縁芯体40の近傍に正電圧を供 給する。第５のブラシ65は金属層64に接触して、この金属層64を接地電位に保持 する。電流は、広 い導電帯53〜56および対応するセラミック加熱層62の領域を通過して、電極スト リップ43〜46と外部機能層64との間を流れる。中央の帯54，55を介して、Ｂ＋お よびＣ＋の電圧を印加することによって、ローラ10´の中央部のみが加熱される 。外側の帯53，56を介して、Ａ＋およびＤ＋の電圧を加えると、ローラ10´の有 効長さが加熱される。本発明のこの実施態様を実行するための最小の帯数は、２ である。ローラの長さに沿って２つの帯の幅を変えることにより、様々な加熱特 性が得られるであろう。４つの帯を有するものでは、ローラを交換することなし に、熱が選択できかつスイッチできるようになる。単に動作中であるか否かとい うよりもむしろ、様々な領域を同一あるいは異なる温度で維持できるようにもな る。 次の第８図を参照すると、本発明は、さらに各層が芯体の内部にあるローラを 具体化している。第８図では、ローラ80が鋼製芯体81，セラミック熱調節層82お よびセラミック加熱層83を有している。電極帯84はローラ80の内周の回りを動く とともに、電気的に端子92に接続される。電極帯85はローラ80の内周の回りを動 くとともに、電気的に端子93に接続される。電極帯86はローラ80の内周の回りを 動くとともに、電気的に端子95に接続される。電極帯87はローラ80の内周の回り を動くとともに、電気的に端子94に接続される。芯体81は、接地端子97に接続さ れ る。 層83が回転すると、帯83〜87はこの層とともに移動するものの、各々の固定接 点（図示せず）とは接触し続ける。４本の絶縁された線材90が、ジャーナル軸89 の開口部を通過して延びており、ジャーナル軸89は、中空のローラ芯体80の一終 端を覆う環状の終端キャップに取り付けられる。 端子92〜95および帯84〜87に電気的に接続する線材が、ローラ80が回転したと きに固定し続けるように、スリップリング部に端子92〜95が接続される。 端子84〜87のいかなる対、例えば、端子85の正電極（＋Ｖ）および端子84の接 地電位（ＧＮＤ）に電圧を印加しても、このローラ80は区域加熱用に動作される 。矢印91に示す電流は、層83の抵抗が熱で十分に増加すると、層83より後の主に 熱調節層82を通過して、帯85から帯84に流れる。様々な時間長さで様々な帯84〜 87に電圧を印加することによって、帯85と帯86との間の中央部と、帯84，85の対 と帯86，87の対との間に位置する終端部において、熱を調節することができる。 このように、本発明における区域加熱の着想は、外径を囲んで形成される層を 備えたローラや、あるいは、内径を囲んで形成される層を備えたローラに適応で きる。 ここまで、いかにして本発明を成し遂げるかという例を詳述 した。当業者であれば、他の詳細な実施態様に帰着して様々に細部を変更でき、 しかも、これらの実施態様が本発明の範囲に含まれることが理解できるであろう 。 本発明によって含まれる発明の範囲および実施態様を公に知らせるのに、次の クレームが記載される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年９月２２日 【補正内容】 導電帯が加熱される領域の幅に対応して横たわっており、相当広い。第３の実施 態様では、鋼製芯体の内径を囲んで形成されるセラミック層を備えたローラに適 用できるように、本発明が明確化される。 上述した以外の他の諸目的および諸利益は、次の好ましい実施態様の説明から 明白となるであろう。この説明中における符号は、ここでの一部分をなし、かつ 、本発明の各例を示す添付図面に示される。しかし、こうした各例は、本発明の 様々な実施態様を網羅するものではない。それゆえ、本発明の範囲を決定するた めに、説明に続くクレームが参照となる。 ［図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明におけるローラの第１実施態様の正面図である。 第２図は、第１図の２−２線で示した平面の断面図である。 第３図は、第１図の３−３線で示した平面の断面図である。 第４図は、第１図のローラの長手方向の左端破断図である。 第５図は、本発明におけるローラの第２実施態様の正面図である。 第６図は、第５図の６−６線で示した平面の断面図である。 第７図は、第５図の７−７線で示した平面の断面図である。 特許請求の範囲 １．機械用の熱伝導ローラであって、この熱伝導ローラは、ローラの熱が調節さ れる区域を備えており、長手方向に延びる円筒状のローラ芯体と、ローラ芯体に 沿って動き、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、ローラ外部の電気的端子に 接続するのに適合する終端を備えた第１の一対の導体と、円筒芯体により形成さ れる円筒表面を覆うのに配置される第１のセラミック層と、第１のセラミック層 を覆うのに配置され、少なくとも電流に関し半導体的でローラの抵抗加熱を許容 する第２のセラミック層と、ローラ芯体の外径を囲んで延びるとともに、第２の セラミックに電気的に接触し、ローラの長さに沿って間隔をおいて離れて配置さ れローラ芯体に対し周方向に延びる第１の一対の導電帯とにより構成され、少な くともローラの最長加熱可能部よりも小さいローラの一つの長手方向区域内でセ ラミック層に熱をもたらすように、導体，導電帯およびセラミック加熱層が回路 を形成するとともに、第１の一対の導体は第１の一対の導電ストリップであって 、これは互いに分離されかつ電気的に絶縁され、ローラ外部の電気的端子に電気 的に接続される各々の電気接点により、接触するのに適合する露出終端を有する ものであることを特徴とするゾーン加熱セラミックヒータローラ ２．導電帯は各々導電帯の間に設けられた間隔よりも小さな寸法の幅を有するこ とを特徴とする請求項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ３．導電帯は各々導電帯の間に設けられた間隔よりも大きな寸法の幅を有するこ とを特徴とする請求項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ４．加熱層に電気的に接触する第２の一対の導電帯をさらに備え、この第２の一 対の導電帯は、第１の一対の導電帯の間にローラの長さに沿ってお互いおよび第 １の一対の導電帯から間隔をおいて配置され、第１の一対の導電帯の間に設けら れる第１の加熱区域よりも短い長手方向の寸法を有する第２の加熱区域を得るた めに、第２の一対の導電帯が第２のセラミック層に電気的に接続されることを特 徴とする請求項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ５．ローラ芯体の外径を囲んで延びるとともに、加熱層に電気的に接触し、ロー ラの長さに沿って間隔をおいて離れて配置されローラ芯体に対し周方向に延びる 第２の一対の導電帯と、第２の一対の導電帯に電気的に接続されるとともに、互 いに分離 されかつ電気的に絶縁され、外部端子に電気的に接続される各々の電気接点によ り、接触するのに適合する露出終端を有する第２の一対の導電ストリップとをさ らに備えたことを特徴とする請求項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ 。 ６．機械用の熱伝導ローラであって、この熱伝導ローラは、複数の電気接点を通 して電流を受けるものであり、長手方向に延びる円筒状のローラ芯体と、絶縁さ れたローラ芯体に沿って縦方向に動き、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、 外部電源に電気的に接続するのに適合する露出終端を備えることで、電位が印加 されるようになる複数の長手方向の導体と、長手方向の導体の露出終端を覆うこ となく、芯体によって形成された円筒表面を覆うのに配置されたセラミック層と 、第１のセラミック層を覆って配置され、少なくとも電流に関し半導体的でロー ラの抵抗加熱を許容する第２のセラミック層と、セラミック加熱層に接触し、ロ ーラの反対側終端に向かってローラ芯体に対し周方向に延びることで、各々の長 手方向の導体に接続する複数の導電帯とからなり、複数の長手方向の導体は、少 なくともローラ芯体に沿って縦方向に動く４つの長手方向の導体を有し、この４ つの長手方向の導体が、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、電気接点に適合 する露出終端を有することで、複数の 導電帯は、少なくともローラ芯体の長さに沿って配置される４つの導電帯を有す ることを特徴とするゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ７．複数の導電帯が各々の導電帯の幅よりも小さい距離の間隔で離れて配置され ることを特徴とする請求項６記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ８．セラミック加熱層および導電帯を覆うのに配置される外部接地層をさらに備 え、これによりローラ芯体の長さに沿って導電帯の長手方向の範囲で決められる ローラ部分を加熱するために、電流が各々の導電帯を通して外部に放射状に流れ ることを特徴とする請求項７記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械用の熱伝導ローラであって、この熱伝導ローラは、ローラの熱が調節さ れる区域を備えており、長手方向に延びる円筒状のローラ芯体と、ローラ芯体に 沿って動き、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、ローラ外部の電気的端子に 接続するのに適合する終端を備えた第１の一対の導体と、円筒芯体により形成さ れる円筒表面を覆うのに配置される第１のセラミック層と、第１のセラミック層 を覆うのに配置され、少なくとも電流に関し半導体的でローラの抵抗加熱を許容 する第２のセラミック層と、加熱層に電気的に接触し、ローラの長さに沿って間 隔をおいて離れて配置されローラ芯体に対し周方向に延びる第１の一対の導電帯 とにより構成され、少なくともローラの最長加熱可能部よりも小さいローラの一 つの長手方向区域内でセラミック層に熱をもたらすように、導体，導電帯および セラミック加熱層が回路を形成したことを特徴とするゾーン加熱セラミックヒー タローラ。 ２．導電帯がローラ芯体の内径の回りを動くものであることをを特徴とする請求 項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ３．導電帯は各々導電帯の間に設けられた間隔よりも小さな寸法の幅を有するこ とを特徴とする請求項２記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ４．第１の一対の導体は互いに分離されかつ電気的に絶縁された第１の一対の絶 縁された線材であり、この線材は電気的に外部端子に接続されることを特徴とす る請求項２記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ５．導電帯がローラ芯体の外径の回りを動くものであることをを特徴とする請求 項１記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ ６．導電帯は各々導電帯の間に設けられた間隔よりも大きな寸法の幅を有するこ とを特徴とする請求項５記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ７．加熱層に電気的に接触する第２の一対の導電帯をさらに備え、この第２の一 対の導電帯は、第１の一対の導電帯の間にローラの長さに沿ってお互いおよび第 １の一対の導電帯から間隔をおいて配置され、第１の一対の導電帯の間に設けら れる第１の加熱区域よりも短い長手方向の寸法を有する第２の加熱領域 を得るために、第２の一対の導電帯が第２のセラミック層に電気的に接続される ことを特徴とする請求項５記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ８．第１の一対の導体は第１の一対の導電ストリップであって、これは互いに分 離されかつ電気的に絶縁されるとともに、外部端子に電気的に接続される各々の 電気接点により、接触するのに適合する露出終端を有するものであることを特徴 とする請求項５記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。 ９．機械用の熱伝導ローラであって、この熱伝導ローラは、複数の電気接点を通 して電流を受けるものであり、長手方向に延びる円筒状のローラ芯体と、絶縁さ れたローラ芯体に沿って縦方向に動き、互いに分離されかつ電気的に絶縁され、 外部電源に電気的に接続するのに適合する露出終端を備えることで、電位が印加 されるようになる複数の長手方向の導体と、長手方向の導体の露出終端を覆うこ となく、芯体によって形成された円筒表面を覆うのに配置されたセラミック層と 、第１のセラミック層を覆って配置され、少なくとも電流に関し半導体的でロー ラの抵抗加熱を許容する第２のセラミック層と、セラミック加熱層に接触し、ロ ーラの反対側終端に向かってローラ芯体に対 し周方向に延びることで、各々の長手方向の導体に接続する複数の導電帯とから なることを特徴とするゾーン加熱セラミックヒータローラ。 10．複数の長手方向の導体は、少なくともローラ芯体に沿って縦方向に動く４つ の長手方向の導体を有し、この４つの長手方向の導体が、互いに分離されかつ電 気的に絶縁され、電気接点に適合する露出終端を有することで、複数の導電帯は 、少なくともローラ芯体の長さに沿って、各導電帯の幅よりも小さい距離の間隔 で離れて配置される４つの導電帯を有することを特徴とする請求項９記載のゾー ン加熱セラミックヒータローラ。 11．セラミック加熱層および導電帯を覆うのに配置される外部接地層をさらに備 え、これによりローラ芯体の長さに沿って導電帯の長手方向の範囲で決められる ローラ部分を加熱するために、電流が各々の導電帯を通して外部に放射状に流れ ることを特徴とする請求項10記載のゾーン加熱セラミックヒータローラ。