JP2004335397A - Heat roller - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フルカラーカードプリンタ等において、画像が形成された記録媒体を加熱して転写インクを乾燥又は定着させるヒートローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来のヒートローラの構成を示す断面図で、1は例えば、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材2を巻回してなる抵抗素子、4は抵抗線材2の端子にそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、5は、例えば温度限界が350℃のシリコンラバー6を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、7は抵抗素子1を内部に挿入してリード線4を開口部5aから引き出したケース5に充填する粉末状の充填材、8はリード線4を引き出したケース5の開口部5aに充填して開口部5aを封止する封止材である。
【0003】
このように構成された従来のヒートローラにおいて、250Wの電力を抵抗素子1に供給すると、シリコンラバー6の表面温度、即ちローラ表面温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着できる温度、例えば210℃に139秒で到達する。
【0004】
そこで、ローラ表面温度が210℃に到達したのを温度センサー等で検出した後は、ローラ表面温度がほぼ210℃に保持されるように、抵抗線材2に供給する電力を温度調節装置によって制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度調節装置や温度センサー等が故障すると、250Wの電力が抵抗線材2に供給され続けて、ローラ表面温度は210℃を超える(図6参照)が、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材2の抵抗変化率は2%で、抵抗線材2の抵抗値はほとんど変化しないので、250Wの電力が抵抗線材2に引き続き供給されて、ローラ表面温度も上昇し続ける。
【0006】
このため、ローラ表面最大温度は350℃のシリコンラバー6の温度限界を超えて、800℃まで上昇する、所謂ヒートローラの熱暴走状態になり(図2のグラフに一点鎖線で図示)、抵抗素子1やシリコンラバー6の焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生の原因となっていた。
【0007】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に抑制できるヒートローラを提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
抵抗線材に耐熱性のリード線を接続した抵抗素子と、円筒状のケースと、前記抵抗素子を内部に挿入して前記リード線を開口部から引き出した前記ケースに充填する充填材とからなるヒートローラにおいて、抵抗素子は、抵抗温度係数が100〜500PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子の合成抵抗値の10〜40%とした第1の抵抗素子と、抵抗温度係数が3000〜10000PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子の合成抵抗値の90〜60%とした第2の抵抗素子とを直列に接続してなるものである。
【0009】
このヒートローラに電力を供給すると、ヒートローラの立上げを急速に行うと共に、ローラ表面温度が上昇するに連れて抵抗値を上昇させて、抵抗素子に流れる電力を次第に低下させることにより、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に自己抑制することができるので、抵抗素子やシリコンラバーの焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生を防止できる上、消費電力を低減できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全図において同一符号は同一部分を示す。
【0011】
図1は本発明の一実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図で、11は、抵抗線材12を芯3に巻回した第1の抵抗素子13と、抵抗線材14を芯3に巻回した第2の抵抗素子15とを直列に接続してなる抵抗素子、4は第1の抵抗素子13の抵抗線材12の端子と第2の抵抗素子15の抵抗線材14の端子とにそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、5は、例えば温度限界が350℃のシリコンラバー6を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、7は抵抗素子11を内部に挿入してリード線4を開口部5aから引き出したケース5に充填する粉末状の充填材、8はリード線4を引き出したケース5の開口部5aに充填して開口部5aを封止する封止材である。
【0012】
(実施例1)
本発明の実施例1の抵抗素子11は、抵抗変化率が136%となるように、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材12を芯3に巻回した2本の抵抗素子からなる第1の抵抗素子13と、抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材14を芯3に巻回した2本の抵抗素子からなる第2の抵抗素子15とを直列に接続したものである。
【0013】
実施例1のヒートローラにおいて、抵抗素子11に255Wの電力を供給すると、シリコンラバー6の表面温度、即ちローラ表面温度が上昇するに連れて、抵抗素子11の抵抗値も上昇するので、抵抗素子11に流れる電力は次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【0014】
そして、ローラ表面温度が410℃になったところで、抵抗素子11の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子11には111Wの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は410℃に保持される。
【0015】
この間、ローラ表面温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着できる温度、例えば210℃に到達するには、192秒の時間を要する。
【0016】
(実施例2)
本発明の実施例2の抵抗素子11は、抵抗変化率が194%となるように、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材12を芯3に巻回した1本の抵抗素子からなる第1の抵抗素子13と、抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材14を芯3に巻回した3本の抵抗素子からなる第2の抵抗素子15とを直列に接続したものである。
【0017】
実施例2のヒートローラにおいて、抵抗素子11に290Wの電力を供給すると、図2に示すように、210℃のローラ表面温度に150秒で到達するが、抵抗素子11の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子11に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【0018】
そして、ローラ表面温度が320℃になったところで、抵抗素子11の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子11には103Wの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は320℃に保持される。
【0019】
(実施例3)
本発明の実施例3の抵抗素子11は、抵抗変化率が266%となるように、抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材12を芯3に巻回した4本の抵抗素子を直列に接続したものである。
【0020】
実施例3のヒートローラにおいて、抵抗素子11に340Wの電力を供給すると、210℃のローラ表面温度に192秒で到達するが、抵抗素子11の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子11に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【0021】
そして、ローラ表面温度が308℃になったところで、抵抗素子11の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子11には108Wの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は308℃に保持される。
【0022】
(実施例4)
本発明の実施例4の抵抗素子11は、抵抗変化率が315%となるように、抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材12を芯3に巻回した2本の抵抗素子からなる第1の抵抗素子13と、抵抗温度係数が6700PPM/℃の抵抗線材14を芯3に巻回した2本の抵抗素子からなる第2の抵抗素子15とを直列に接続したものである。
【0023】
実施例4のヒートローラにおいて、抵抗素子11に485Wの電力を供給すると、210℃のローラ表面温度に168秒で到達するが、抵抗素子11の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子11に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【0024】
そして、ローラ表面温度が375℃になったところで、抵抗素子11の抵抗値もほぼ一定となり、485Wの電力を抵抗素子11の端子間に供給し続けても、抵抗素子11の抵抗線材12及び抵抗線材14には128Wの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は375℃に保持される。
【0025】
(実施例5)
本発明の実施例5の抵抗素子11は、抵抗変化率が651%となるように、抵抗線材12を芯3に巻回した第1の抵抗素子13及び抵抗線材14を芯3に巻回した第2の抵抗素子15の代わりに3個のPCT素子を並列に接続したものである。
【0026】
実施例5のヒートローラにおいて、抵抗素子11に250Wの電力を供給すると、84℃のローラ表面温度に180秒で到達するが、抵抗素子11の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、3個のPTC素子に流れる電力は次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【0027】
そして、ローラ表面温度が130℃になったところで、抵抗素子11の抵抗値もほぼ一定となり、250Wの電力を抵抗素子11の端子間に供給し続けても、抵抗素子11の抵抗線材12及び抵抗線材14には32Wの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は130℃に保持される。
【0028】
実施例1乃至5の結果及び従来例の結果を表にすると、図3のようになる。
【0029】
この結果から明らかなように、立上げ時間が180秒以内という仕様を満足するのは実施例2,4及び5のヒートローラであり、ローラ表面最大温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着する210℃からシリコンラバー6の温度限界である350℃までという仕様を満足するのは実施例2のヒートローラである。
【0030】
この結果、立上げ時間が180秒以内という仕様とローラ表面最大温度が210〜350℃という仕様とを満足するのは実施例2のヒートローラのみである。
【0031】
即ち、実施例2のヒートローラによれば、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材12からなる第1の抵抗素子13は、立上げ域(図6参照)においてヒートローラを急速に加熱して、ローラ表面温度を180秒以内に210℃まで立ち上げ、又、抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材14からなる第2の抵抗素子15は、ローラ表面温度の上昇に伴う第2の抵抗素子15の抵抗値の増加により抵抗素子11の抵抗値を増加させて、抵抗素子11に流れる電力を低減させ、ローラ表面温度を210〜350℃の範囲に保持する。
【0032】
なお、立上げ時間が180秒以内という仕様とローラ表面最大温度が210〜350℃という仕様とを満足するのは、実験の結果、実施例2のヒートローラに限定されるものではなく、抵抗温度係数が100〜500PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子11の合成抵抗値の10〜40%とした第1の抵抗素子13と、抵抗温度係数が3000〜10000PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子11の合成抵抗値の90〜60%とした第2の抵抗素子15とを直列に接続してなる抵抗素子11からなるヒートローラであればよい。
【0033】
図4は本発明の他の実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図で、16は、抵抗温度係数が250PPM/℃の抵抗線材12を芯3に巻回した巻回した1本の抵抗素子からなる第1の抵抗素子13とPTC素子17とを直列に接続してなる抵抗素子、4は第1の抵抗素子13の抵抗線材12の端子とPTC素子17の端子とにそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、5は、例えば温度限界が350℃のシリコンラバー6を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、7は抵抗素子11を内部に挿入してリード線4を開口部5aから引き出したケース5に充填する粉末状の充填材、8はリード線4を引き出したケース5の開口部5aに充填して開口部5aを封止する封止材である。
【0034】
本実施の形態におけるヒートローラは、前述の実施の形態の実施例2におけるヒートローラの抵抗温度係数が4500PPM/℃の抵抗線材14を芯3に巻回した3本の抵抗素子からなる第2の抵抗素子15の代わりに、PTC素子17を用いたもので、第2の抵抗素子15の特性と同一又は類似した特性のPTC素子17を用いることにより、実施例2におけるヒートローラと同様に機能させることができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヒートローラの立上げを急速に行うと共に、ローラ表面温度が上昇するに連れて抵抗値を上昇させて、抵抗素子に流れる電力を次第に低下させることにより、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に自己抑制することができるので、抵抗素子やシリコンラバーの焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生を防止できるという効果と、消費電力を低減できるという効果とを奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図
【図2】本発明の一実施の形態による実施例2のヒートローラと従来のヒートローラとの時間−温度/抵抗値/電力特性を示すグラフ
【図3】本発明の一実施の形態によるヒートローラと従来のヒートローラとの比較表
【図4】本発明の他の実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図
【図5】従来のヒートローラの構成を示す断面図
【図6】ヒートローラの加熱特性図
【符号の説明】
3 芯
4 リード線
5 ケース
6 シリコンラバー
7 充填材
8 封止材
11,16 抵抗素子
12,14 抵抗線材
13 第1の抵抗素子
15 第2の抵抗素子
17 PCT素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat roller for drying or fixing transfer ink by heating a recording medium on which an image is formed in a full-color card printer or the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional heat roller.
[0003]
In the conventional heat roller configured as described above, when a power of 250 W is supplied to the
[0004]
Then, after detecting that the roller surface temperature has reached 210 ° C. by a temperature sensor or the like, the power supplied to the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the temperature control device or the temperature sensor fails, 250 W of power is continuously supplied to the
[0006]
Therefore, the roller surface maximum temperature exceeds the temperature limit of the
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat roller capable of suppressing a roller surface temperature to be equal to or lower than a temperature limit of silicon rubber.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Heat consisting of a resistance element in which a heat-resistant lead wire is connected to a resistance wire, a cylindrical case, and a filler for filling the case in which the resistance element is inserted inside and the lead wire is drawn out from an opening. In the roller, the resistance element includes a first resistance element having a resistance temperature coefficient of 100 to 500 PPM / ° C. or a resistance value of 10 to 40% of the resistance value of the resistance wire; Are connected in series with a second resistor element having a combined resistance value of the resistance wire rod of 3000-10000 PPM / ° C. or a resistance value of 90-60% of the combined resistance value of the resistor element.
[0009]
When power is supplied to the heat roller, the heat roller is quickly started up, and as the roller surface temperature rises, the resistance value is increased, and the power flowing through the resistance element is gradually reduced, so that the roller surface is gradually cooled. Since the temperature can be self-controlled to below the temperature limit of silicon rubber, the occurrence of secondary accidents, such as burning of resistor elements and silicon rubber, fires, and destruction of devices or equipment around the heat roller can be prevented. Power consumption can be reduced.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals indicate the same parts.
[0011]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a heat roller according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 11 denotes a
[0012]
(Example 1)
The resistance element 11 according to the first embodiment of the present invention is composed of two resistance elements each formed by winding a resistance wire 12 having a temperature coefficient of resistance of 250 PPM / ° C. around a
[0013]
In the heat roller of the first embodiment, when the power of 255 W is supplied to the resistance element 11, the resistance value of the resistance element 11 increases as the surface temperature of the
[0014]
Then, when the roller surface temperature reaches 410 ° C., the resistance value of the resistance element 11 also becomes substantially constant, and only 111 W of power flows through the resistance element 11. Regardless of whether or not, the maximum roller surface temperature is maintained at 410 ° C.
[0015]
During this time, it takes 192 seconds for the roller surface temperature to reach a temperature at which the transfer ink can be dried or fixed to the recording medium, for example, 210 ° C.
[0016]
(Example 2)
The resistance element 11 according to the second embodiment of the present invention includes a first resistance element formed by winding a resistance wire 12 having a temperature coefficient of resistance of 250 PPM / ° C. around a
[0017]
In the heat roller of Example 2, when 290 W of electric power is supplied to the resistance element 11, the roller surface temperature of 210 ° C. is reached in 150 seconds as shown in FIG. 2, but the resistance value of the resistance element 11 is equal to the roller surface temperature. Rises as the temperature rises, so that the power flowing through the resistance element 11 gradually decreases, and the temperature of the roller surface also gradually increases.
[0018]
Then, when the roller surface temperature reaches 320 ° C., the resistance value of the resistance element 11 becomes substantially constant, and only 103 W of power flows through the resistance element 11. Regardless of whether or not, the maximum roller surface temperature is maintained at 320 ° C.
[0019]
(Example 3)
In the resistance element 11 according to the third embodiment of the present invention, four resistance elements in which a resistance wire 12 having a resistance temperature coefficient of 4500 PPM / ° C. is wound around the
[0020]
In the heat roller of the third embodiment, when 340 W of power is supplied to the resistance element 11, the roller surface temperature of 210 ° C. is reached in 192 seconds, but the resistance value of the resistance element 11 increases as the roller surface temperature increases. As a result, the power flowing through the resistance element 11 gradually decreases, and the rise in the roller surface temperature also gradually decreases.
[0021]
Then, when the roller surface temperature reaches 308 ° C., the resistance value of the resistance element 11 also becomes substantially constant, and only 108 W of power flows through the resistance element 11. Regardless of whether or not, the maximum roller surface temperature is maintained at 308 ° C.
[0022]
(Example 4)
The resistance element 11 according to the fourth embodiment of the present invention includes a first resistance element including two resistance elements wound around a
[0023]
In the heat roller of Example 4, when 485 W of electric power is supplied to the resistance element 11, the roller surface temperature of 210 ° C. is reached in 168 seconds, but the resistance value of the resistance element 11 increases as the roller surface temperature increases. As a result, the power flowing through the resistance element 11 gradually decreases, and the rise in the roller surface temperature also gradually decreases.
[0024]
Then, when the roller surface temperature reaches 375 ° C., the resistance value of the resistance element 11 becomes substantially constant, and even if the power of 485 W is continuously supplied between the terminals of the resistance element 11, the resistance wire 12 and the resistance Since only 128 W of power flows through the wire 14, the roller surface maximum temperature is maintained at 375 ° C. regardless of whether or not the temperature controller, the temperature sensor, and the like have failed.
[0025]
(Example 5)
In the resistance element 11 of Example 5 of the present invention, the
[0026]
In the heat roller of Example 5, when 250 W of electric power is supplied to the resistance element 11, the roller surface temperature of 84 ° C. is reached in 180 seconds, but the resistance value of the resistance element 11 increases as the roller surface temperature increases. Therefore, the power flowing through the three PTC elements gradually decreases, and the rise in the roller surface temperature gradually decreases.
[0027]
Then, when the roller surface temperature reaches 130 ° C., the resistance value of the resistance element 11 becomes substantially constant, and even if the power of 250 W is continuously supplied between the terminals of the resistance element 11, the resistance wire 12 and the resistance Since only 32 W of power flows through the wire 14, the maximum roller surface temperature is maintained at 130 ° C. irrespective of whether or not the temperature controller, the temperature sensor, and the like have failed.
[0028]
FIG. 3 is a table showing the results of Examples 1 to 5 and the result of the conventional example.
[0029]
As is apparent from these results, the heat rollers of Examples 2, 4 and 5 satisfy the specification that the start-up time is within 180 seconds, and the maximum surface temperature of the rollers is such that the transfer ink is dried or fixed on the recording medium. The heat roller of the second embodiment satisfies the specification from 210 ° C. to 350 ° C., which is the temperature limit of the
[0030]
As a result, only the heat roller of Example 2 satisfies the specification that the start-up time is within 180 seconds and the specification that the roller surface maximum temperature is 210 to 350 ° C.
[0031]
That is, according to the heat roller of the second embodiment, the
[0032]
It is to be noted that it is not limited to the heat roller of Example 2 that the specification that the start-up time is within 180 seconds and the specification that the roller surface maximum temperature is 210 to 350 ° C. A
[0033]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a heat roller according to another embodiment of the present invention. Reference numeral 16 denotes a single wound resistance obtained by winding a resistance wire 12 having a temperature coefficient of resistance of 250 PPM / ° C. around a
[0034]
The heat roller according to the present embodiment includes a second resistance element formed by winding a resistance wire 14 having a temperature coefficient of resistance of 4500 PPM / ° C. around the
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heat roller is quickly started up, the resistance value is increased as the roller surface temperature increases, and the power flowing through the resistance element is gradually reduced. In addition, since the roller surface temperature can be self-controlled to below the temperature limit of silicon rubber, secondary accidents such as burnout of resistor elements and silicon rubber, fire, etc., and destruction of equipment or equipment around the heat roller, etc. This has the effect of preventing generation and the effect of reducing power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a heat roller according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time-temperature / resistance between a heat roller of Example 2 according to an embodiment of the present invention and a conventional heat roller. FIG. 3 is a graph showing a value / power characteristic. FIG. 3 is a comparison table between a heat roller according to one embodiment of the present invention and a conventional heat roller. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a heat roller according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional heat roller. FIG. 6 is a heating characteristic diagram of the heat roller.
3
Claims (2)
前記抵抗素子は、抵抗温度係数が100〜500PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を前記抵抗素子の合成抵抗値の10〜40%とした第1の抵抗素子と、抵抗温度係数が3000〜10000PPM/℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を前記抵抗素子の合成抵抗値の90〜60%とした第2の抵抗素子とを直列に接続してなることを特徴とするヒートローラ。Heat consisting of a resistance element in which a heat-resistant lead wire is connected to a resistance wire, a cylindrical case, and a filler for filling the case in which the resistance element is inserted inside and the lead wire is drawn out from an opening. At the roller
The resistance element has a resistance temperature coefficient of 100 to 500 PPM / ° C., a first resistance element having a combined resistance value or a resistance value of 10 to 40% of the combined resistance value of the resistance element having a resistance temperature coefficient of 100 to 500 PPM / ° C. A heat roller comprising a series connection of a second resistance element having a combined resistance value of a resistance wire of 3000 to 10000 PPM / ° C or a resistance value of 90 to 60% of the combined resistance value of the resistance element. .
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