JPS6079691A - 発熱体 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、酸化チタンを主成分とするセラミックを導電
性化した発熱体に関するものである。

（従来技術） 油在、一般的に使われている複写機の定着装置′として
は、圧力足フ＾、熱ロール定着、雰囲気定着、フラッジ
・方式を含む輻射熱定着、熱板定着等による装置を挙げ
ることができる。これら各種の定着装置のうち、安全性
や熱効率の点から、熱ロール定着によるものが主流とな
っている。また、湿式複写機については、画像面に例え
ば熱定着ロールが接触すると画像が乱れることから、熱
板定着等の非接触式によるものしか採用できない状況ど
なっている。

一方、熱ロール定着装置に関しても、熱ロールが大型の
ものや小型のもの、あるいは、その回転速度の異なるも
の等、種々のものが使用されている。このような種々の
熱ロール定着装置において、例えば、月間コピ一枚数が
少ない複写や使用者にあっては、電源を入れたままには
せず、複写を行なうと絆のみ、電源を入れることが伶く
一般的であり、このことから、電源投入時に定着温度を
即座に立上がらせることが要求される。

また、電源に関しても、複写速度が速いものではそれだ
け電力消費量が多いので、一般的な餉踪電圧よりも高い
２００　Ｖの電源を使わざるを得ないのが現状である。

しかし乍も、電源電圧としては、上で述べたよ５　ｖｃ
　１００　ｖが一般的であり、このような一般的な電源
を用いた上、複写速度を向上させるためには、定着温度
の立上がり時間をでき得る限り短縮化せ〜ねばブｒらず
、このためには定着ロールの熱効率をより向上させる必
要がある。

ところで、上述の立上がり時間て関しては、この時間が
、フラノシ一定着とか圧力定着によるものでは零秒とな
っており、熱ロール定着によるものでは早いもので２０
秒、遅いもので２０分程度となっている。かかる熱ロー
ル定着にお（・て、定着温度の立上がり時間をでき７ぢ
る限り短くしようとする場合、この機能は、例えば、］
・１図に示す従来例の如く定着ロール１の芯金２の重量
を軽くして内部のヒータ６への投入電力を太きぐするこ
とで達成で羨るが、反面、例えば、ロールの芯金１量を
軽くするためにはロール径を小さくすると共に、芯金肉
厚もできろだけ薄くせねばならず、このようにすると、
上下ロール間に加わる圧力が大きくなった場合、ロール
に撓みが生じ、この結果、定着不良を生じ、強いては定
着ロールに舅性変形を生じることにもなりかねない。

以上のような種々の問題を解消すべく、近年、セラミッ
クを用いた発熱体によるものが提案されている。かかる
セラミックは、この特性上、強度圧すぐれることから、
ある程度、大きな加圧力に充分に対応できるものとなっ
ている。しかし乍ら、このようなセラミックを用いた従
来の各提案例では構造が複雑であって、しかも高価なも
のとなってｔｄす、定着温度の立」二かり効率もさほど
良好ではなく、定着装置に良好に使用することができな
い状況にあった。

例えば、セラミック発熱体の分野で、セラミックに発熱
パター７を印刷して発熱体とした特開昭５４−３［，１
８４１号公報によるものや、発熱体をセラミックで挾持
するようにした特ＩＲＩ昭５６−１０９３７９号公報に
よるもの等が提案されるも、これらの例では、ロールの
外形悄度を向上させることができなかったり、あるいは
発熱体が金属または金属化合物となっていて、セラミッ
クに対し、熱膨張係数が異なることから、発熱体の剥離
や破れ等が生じたりする欠点があった。さらに、熱効率
に関して、発熱体からセラミックへ熱が奪れるため、熱
の定着に対する寄与率が低下し、定着温度の立上がり速
度もさほど速くすることができない状況にあ　つ　プこ
　。

（目　的） 本発明は、斜上の点に銅みなされた、安価で、強度にす
ぐれ、温度の立上がり特性が良好な、熱効率の良い発熱
体を提供することを目的と１−る。

（構　成） 本発明の構成について、以下、実確例に基づき説明する
。

３・２図は本発明に係る発熱体の一実症例である定着ロ
ールを示していて、この定着ロール１１は、ロール状芯
体１２と両端の軸部１２ａ、１２ａとを一体化したもの
となっていて、この一体化したものは導電性セラミック
より成っている。芯体１２の周表面には、刃・６図に示
すように７リコノゴム若しくはフッ素樹脂若しくはフッ
素ゴムなどより成ルオフセソト防市層１３が＃覆されて
いる。

ここで、上記定着ロールを形成する導電性セラミックの
製法について、以下に述べる。

先ず、原料の酸化チタン粉末を１１００度Ｃ雰囲気下の
電気炉中で２４時間、仮焼する。次いで、この材料に、
炭酸バリウム（硬化剤）と、可塑性付力の有併・バイ／
グー（ワックスエマルジョン）と、分散剤とをそれぞれ
添加１−る。この添加したものに４０　重量％の水を加
え、かつ、湿式粉砕を行なイ、１００時間経過後、３２
５メッシュのメツツユ体Ｋ　ａ　Ｌ、この後、粘度状に
なるまでフィルタープレスをかけ、さらに１１ロ〜ル機
に通ず。

次いで、粘度状のものを真空抽出成形機で抽出成形を行
ブＺい、この成形を行なったものを自然乾燥後、７０度
Ｃで加熱乾燥させる。

次に、本焼成を行なうのであるが、これは、成形品を４
０υ度Ｃまで徐々に昇温ぜしめ、１Ｑ　ｔｌｉ’１間で
１２００度Ｃ前後に達せしめ、この状態を２時間保持す
る如くして行なう。次に、焼成品を、金属チタニウムお
よび黒鉛と共に炉内に密に詰め、当該焼成品を導電、性
化すべく、１２００度Ｃに再加熱して不活性ガス若しく
はプロパンガス等の還元ガスを通し、Ｔｉ０７　を還元
してＴｊ、Ｏにする。このような還元処理を行ｔｃ　５
ことにより、焼成品は導電性化され、導電性セラミック
として作製されるのである。

以上のような製造条件で、外径４０ｍ／ｍ　、肉１享１
．５ｍ／ｍ、長さ３００　ｍ　／　ｍ仕様のロールを作
製し、このロールの表面湿度と、抵抗値との相関関係を
、刈・８図に示す如く、得た。牙８図中、実線Ｌ１　で
示す特性曲線は、導電性セラミックに印加される電圧が
６０　ｖ　の場合であり、破線Ｌ２　で示す特性曲線は
、上記電圧が８０Ｖ　の場合であり、１点鎖線Ｌ３　で
示す特性曲線は、上記′電圧が１００Ｖの場合である。

／、ｃお、セラミックの抵抗値としては５及至１０００
程度であるが、最適な抵抗値は１０及至６０Ω程度であ
る。

牙４図は、前述した製法により作製した定着ロール１１
への電圧の印加の仕方を説明するための図であって、電
圧印加用のｔｌｆｆ１１５が、芯体１２と共に導電性セ
ラミ’７りとなっている軸部１２ａの端部へ、例えば、
１．２ｋｇの接触圧で当接するようになっていて、との
当接部分から定着ロール１１に電圧が印加され、との印
加により定着ロール１１が発熱する。

なお、この図において、軸部１２ａを回転自在に支持す
る軸受１４は、絶縁材料のすべり軸受等より成っている
。

ところで、本発明者らの実験によれば前述した製法で作
製した、矛２図に示す導電性セラミツクのロール１１に
、オフ４図の電極１５でｗ口■の重圧を印加したところ
、当該ロールに平均で８００ワツトの電力が流れ、２５
度Ｃから２００度Ｃにロール温度が上昇するまで、６０
　秒程役の短かいｌｌ、’７１＆ｉロー６過であった。

このロールに対する熱効率は０．９８　という良好な数
値を示し、従来のセラミック発熱体や一般的な金属芯体
より成る発熱体の熱効率が０．８程度であることからし
て、本発明の発熱体に関し、熱効率が大巾に向上されて
（・ることか確認された。

牙５図は、矛４図の例の如ぎ軸部１２ａを有さない、単
純な円筒状のロールを、導電性セラミックで形成するよ
うにした実症例を示すものであって、このロール２１に
対する電圧の印加の仕方は、刈・６図に示すように、電
％２５をばね２６によってロール２１　の唱部（ｌｌＱ
の例局面に圧接させる如くして行なう。この場合、篭、
極をロール２１の内周面に圧接させる構成としてもよい
。

則・７図は、発熱体を板状にした実症例を示すものであ
って、この発熱体３１は、前述した製法にもとすいて導
電性セラミックとし゛て板状に作製され、例えば、定着
ロールと同様に定着機能を達成する。

なお、この発熱体６１０両ｌ１１１１端には電、極ろ５
，３５が接続され、この電極により、発熱体３１ｖＣ所
定の電圧が印加される。この電圧の印加により発熱体６
１は発熱して、例えば、この発熱体に近接移動する転写
紙を定着する。なお、かかる一連の発熱体の温度制御は
、接触型、非接触型のザーミスタ等を用いて行なわれる
ようになっている。

この他、本発明においては、４を重性セラミックの材料
に関し、抵抗値の選定によって自由に選ぶことができる
。また、オフセット防止層としては、熱定着ロール方式
の場合、必要であるが、例えば、板状の発熱体を用いる
雰囲気加熱方式の定着装置の場合、必ずしもそのような
オフセット防止層は必要としない。さらに、表面にオフ
セット防止層を形成する定着ロールの場合、この導電性
セラミックより成るロール表面にプライマーを塗布する
とか、あるいは、表面を和すことにより、同表面にオフ
セット防止層を付は易くすることができる。

（効　果） 以上、本発明の発熱体てよれば、熱効率にすぐれるので
消費電力が少なくかつ姑１度の立上がり時間も短く、さ
らには強度的にすぐれると共に、従来のセラミック発熱
体と比べて１ｈ造も簡単で安価である等の効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

オ・１図は従来例の熱定着ロールの斜視図、召・２図は
本発明実症例の熱定着ロールの斜視図、ン・６図は矛２
図の重層ロールにオフセット防止層を被覆したものの断
面図、」・４図は上記熱定着ロールに甫；圧印加を行な
うことを説明するためのロール要部構成図、刃・５図は
別の実癩例の円筒状にした発熱体の斜視図、】・６図は
同上発熱体に電圧印加を行なうことを説明するための概
略構成図、】・７図はさらに別の実癩例の板状にした発
熱体の斜視図、刃・８図は本発明の導電性セラミックに
係る温度と抵抗値との相関関係を示す特性曲線図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　酸化チタンを主成分とするセラミンクを還元処理し
   て導電性化したことを特徴とする発熱体。 ２、発熱体は、円筒状に構成される特許請求の範囲２・
   １項記載の発熱体。 ３、　発熱体は、板状に構成される特許請求の範囲牙１
   項記載の発熱体。 ４８　発熱体は、複写機の定着に供せられるものである
   特許請求の範１＃ＪＩ　、Ａ□　１項又は矛２項又は牙
   ６項記載の発熱体。