JP3215812B2 - Fixing roller - Google Patents

Fixing roller

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JP3215812B2
JP3215812B2 JP35287697A JP35287697A JP3215812B2 JP 3215812 B2 JP3215812 B2 JP 3215812B2 JP 35287697 A JP35287697 A JP 35287697A JP 35287697 A JP35287697 A JP 35287697A JP 3215812 B2 JP3215812 B2 JP 3215812B2
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crystallization
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着ロ
ーラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer and a facsimile .
On over La.

【0002】[0002]

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリなどで
は、現像された画像の定着に、定着ローラと加圧ローラ
とからなる定着装置を用いている。この定着装置では、
トナーが転写されて現像された転写紙は定着ローラと加
圧ローラとの間を通され、トナーが加熱溶融(軟化)さ
れて転写紙上に融着して定着される。
2. Description of the Related Art In a copying machine, a printer, a facsimile or the like, a fixing device including a fixing roller and a pressure roller is used for fixing a developed image. In this fixing device,
The transfer paper on which the toner has been transferred and developed is passed between a fixing roller and a pressure roller, where the toner is heated and melted (softened) and fused and fixed on the transfer paper.

【0003】この種の定着ローラでは、その外周面の温
度が定着に要求される温度(定着可能温度又は所定温度
(例えば、180度C))に達するまで、予めウオーミ
ングアップすることが行われている。このウオーミング
アップには長時間を要し、一般にはメイン電源のオンと
共に定着ローラを予備加熱する構成が採用されている。
In this type of fixing roller, warming up is performed in advance until the temperature of the outer peripheral surface reaches a temperature required for fixing (a fixable temperature or a predetermined temperature (for example, 180 ° C.)). . This warm-up requires a long time, and generally employs a configuration in which the fixing roller is preheated when the main power is turned on.

【0004】しかしながら、この予備加熱する構成の定
着ローラでは、電力の浪費が大きく、地球環境保護、省
エネルギーの観点から必ずしも望ましいものではない。
そこで、本件出願人は、筒状の芯金の外周に、非晶質と
結晶質との間で相転移が可能な相転移発熱物質からなる
相転移発熱層を設け、その相転移発熱層を保護層で被覆
する構成の定着ローラを提案した(例えば、特開平7−
140823号公報を参照)。この定着ローラによれ
ば、ヒータ加熱により定着ローラの外周面の温度が定着
可能温度に達するまでの間に、相転移発熱物質が非晶質
から結晶質に相転移するときに発生する熱エネルギーに
より、定着ローラの外周面の温度上昇をヒータのみによ
る昇温と較べて促進させている。これにより、ウオーミ
ングアップ時間の短縮及び省電力化が図られる。
However, the fixing roller having the preheating configuration consumes a large amount of electric power, which is not always desirable from the viewpoints of global environmental protection and energy saving.
Accordingly, the applicant of the present application has provided a phase-change heating layer made of a phase-change heating substance capable of performing a phase transition between amorphous and crystalline, on the outer periphery of the cylindrical cored bar. A fixing roller configured to be covered with a protective layer has been proposed (see, for example,
140823). According to this fixing roller, the heat energy generated when the phase-change exothermic substance undergoes a phase transition from amorphous to crystalline before the temperature of the outer peripheral surface of the fixing roller reaches the fixable temperature by heating the heater. In addition, the temperature rise of the outer peripheral surface of the fixing roller is promoted as compared with the temperature rise only by the heater. This shortens the warm-up time and saves power.

【0005】この種の定着ローラでは、相転移発熱物質
が結晶化する際に発生する熱エネルギーを利用している
ため、この相転移発熱物質の再使用を図るためには、こ
れらの相転移発熱物質は、溶融状態から急冷させること
により非晶質化し、その非晶質化した物質を昇温すると
結晶化する性質を有することが必要である。
In this type of fixing roller, heat energy generated when the phase-change exothermic substance is crystallized is used. Therefore, in order to reuse the phase-change exothermic substance, it is necessary to use the phase-change exothermic substance. It is necessary that a substance be made amorphous by rapid cooling from a molten state, and be crystallized when the temperature of the amorphous substance is raised.

【0006】この種の物質として、無機系物質では、周
期律表第III族〜第VI族の元素は多元系で、非晶質
化可能領域を有することが知られている。その中でもS
e(セレン)を主成分としたカルコゲンやカルコゲナイ
ド化合物は、急速に結晶化して発熱し、結晶化の際の発
熱エネルギーも大きいので好適な材料である。
As this kind of substance, among inorganic substances, it is known that elements of Groups III to VI of the periodic table are multi-elements and have an amorphousizable region. Among them, S
A chalcogen or a chalcogenide compound containing e (selenium) as a main component is a suitable material because it rapidly crystallizes and generates heat, and heat energy during crystallization is large.

【0007】有機系物質では、PET(ポリエチレンテ
レフタレート)系やPBT(ポリブチレンテレフタレー
ト)系等のポリエステル類のような結晶性熱可塑性樹脂
などの高分子系物質が非晶質化可能領域を有することが
わかってきた。さらに、低分子の有機系物質では、イソ
フタル酸ジフェニルの誘導体、ビスフェノール誘導体等
は結晶化の際に発熱することが確認されている。
[0007] Among organic materials, high molecular materials such as crystalline thermoplastic resins such as polyesters such as PET (polyethylene terephthalate) and PBT (polybutylene terephthalate) have a region capable of being made amorphous. I understand. Further, it has been confirmed that, among low molecular weight organic substances, derivatives of diphenyl isophthalate, bisphenol derivatives and the like generate heat during crystallization.

【0008】例えば、図1は熱分析装置(DTA)によ
る代表的な相転移発熱物質(Se)の熱分析特性を示し
ている。この図1において、符号L1はコントロール温
度直線を示し、この図1には、毎分10分の割合で昇温
させたときの発熱−吸熱曲線Qが示されている。符号T
gは相転移発熱物質のガラス転移点、Pg、Pmはその
物質の吸熱ピーク、Pcはその物質の発熱ピーク部分、
Tcpはその物質の発熱ピーク温度、Tciはその物質
が非晶質から結晶質に相転移を開始するときの結晶化開
始温度、Tcfはその物質による相転移が完了してコン
トロール温度になったときの結晶化終了温度、Tmはそ
の物質の溶融温度(融点)である。これらの温度特性値
は、コントロール速度が大きくなると若干高温側にシフ
トする。
For example, FIG. 1 shows the thermal analysis characteristics of a typical phase change exothermic substance (Se) by a thermal analyzer (DTA). In FIG. 1, reference numeral L1 indicates a control temperature straight line, and FIG. 1 shows a heat generation-endothermic curve Q when the temperature is raised at a rate of 10 minutes per minute. Sign T
g is the glass transition point of the phase change exothermic substance, Pg and Pm are the endothermic peak of the substance, Pc is the exothermic peak portion of the substance,
Tcp is the exothermic peak temperature of the substance, Tci is the crystallization start temperature when the substance starts a phase transition from amorphous to crystalline, and Tcf is the control temperature when the phase transition by the substance is completed. Is the crystallization end temperature, and Tm is the melting temperature (melting point) of the substance. These temperature characteristic values slightly shift to higher temperatures as the control speed increases.

【0009】この発熱−吸熱曲線Qでは、時間の経過
(温度上昇)に従って、まずガラス転移点Tgにおいて
小さな吸熱ピークPgが観測される。次いで結晶化に伴
う大きな発熱ピークPcが観測され、その後、溶融に基
づく吸熱ピークPmが観測される。
In the exothermic-endothermic curve Q, a small endothermic peak Pg is first observed at the glass transition point Tg as time elapses (temperature rise). Next, a large exothermic peak Pc due to crystallization is observed, and thereafter, an endothermic peak Pm due to melting is observed.

【0010】ところで、ウオーミングアップ時間を一層
短縮するためには、定着ローラの外周の表面温度を、定
着可能温度(トナーの軟化(溶融))温度以上に速やか
に上昇させることが必要である。相転移発熱物質を定着
可能温度に比べて著しく低い温度領域で発熱させると、
定着ローラの表面が定着可能温度に上昇するまでに、発
生した熱が周囲に散逸し、相転移発熱物質を有効に利用
することができない。一方、定着可能温度に達してから
相転移発熱物質を発熱させたとしてもウオーミングアッ
プ時間の短縮は図れない。また、相転移発熱物質が発熱
を開始してから発熱を終了するまでの発熱温度領域が高
すぎる場合には、所定の定着可能温度到達時以後も発熱
を伴うので、その温度以上に加熱され、いわゆるオーバ
ーヒートが生じる。
Incidentally, in order to further shorten the warm-up time, it is necessary to quickly raise the surface temperature of the outer periphery of the fixing roller to a temperature higher than a fixing temperature (softening (melting) of the toner). When the phase-change exothermic material is heated in a temperature range significantly lower than the fixing temperature,
By the time the surface of the fixing roller rises to the fixing-possible temperature, the generated heat is dissipated to the surroundings, and the phase-change exothermic substance cannot be used effectively. On the other hand, even if the phase-change exothermic substance is heated after reaching the fixable temperature, the warm-up time cannot be reduced. Further, if the heat generation temperature range from the start of heat generation to the end of heat generation of the phase change heat generating substance is too high, heat is generated even after reaching a predetermined fixable temperature, so that the material is heated to that temperature or higher. So-called overheating occurs.

【0011】しかしながら、各相転移発熱物質には、各
物質固有の結晶化開始温度Tci、発熱ピーク温度Tc
p、融点Tm、結晶化終了温度Tcf等の結晶化温度特
性があり、この相転移発熱物質は、適切な特性を有する
ことが望まれ、市販の定着ローラの場合、相転移発熱物
質としてその結晶化開始温度Tciから融点Tmまでの
温度範囲が通常80〜200°Cのものが望まれるが、
この温度領域を広くカバーできる相転移発熱物質の選択
は難しい。
However, each phase transition exothermic substance has its own crystallization start temperature Tci and exothermic peak temperature Tc.
It has crystallization temperature characteristics such as p, melting point Tm, and crystallization end temperature Tcf. It is desired that this phase transition exothermic substance has appropriate characteristics. It is desired that the temperature range from the formation start temperature Tci to the melting point Tm is usually 80 to 200 ° C.
It is difficult to select a phase change exothermic substance that can widely cover this temperature range.

【0012】本発明は、上記の事情を考慮して為された
もので、ウォーミングアップ時間の大幅な短縮化を実現
し得て、かつ、相転移発熱物質の選択の自由度が増大し
て製造上の制約が大幅に軽減され、しかも、ヒータの省
電力化を実現できる定着ローラ及び定着装置及びその定
着ローラの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can significantly reduce the warming-up time, and increase the degree of freedom in selecting a phase transition exothermic substance, thereby increasing the manufacturing efficiency. It is an object of the present invention to provide a fixing roller, a fixing device, and a method of manufacturing the fixing roller, in which the restriction of the fixing roller is greatly reduced and power saving of the heater can be realized.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】請求項1に記載のものは、結晶質と非晶質
とに相転移が可能な相転移発熱物質からなる相転移発熱
層を芯金上に設け、前記相転移発熱物質が非晶質から結
晶質へ相転移するときの発熱を利用して昇温が促進され
る定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質か
ら結晶質に相転移を開始する結晶化開始温度を有する第
1粒子と、該第1粒子と同一物質から構成されて前記第
1粒子の結晶化開始温度と異なる結晶化開始温度を有す
る第2粒子との少なくとも二種類からなり、前記第1粒
子が熱伝導性材料により被覆され、該熱伝導性材料は前
記第1粒子の融点及び前記第2粒子の融点よりも高い融
点を有していることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a phase change heat generating layer comprising a phase change heat generating material capable of phase transition between crystalline and amorphous, provided on a core metal, wherein the phase change heat generating material is amorphous. A fixing roller in which a temperature rise is promoted by utilizing heat generated during a phase transition from a crystalline phase to a crystalline phase .
Having a crystallization onset temperature at which a phase transition to crystalline starts
One particle and the same material as the first particle,
Has a crystallization start temperature different from the crystallization start temperature of one particle
That consists of at least two kinds of the second particles, said first particles are coated with a thermally conductive material, thermally conductive material have a melting point higher than the melting point and the second particles of the first particle It is characterized by doing.

【0018】請求項2に記載のものは、結晶質と非晶質
とに相転移が可能な相転移発熱物質からなる相転移発熱
層を芯金上に設け、前記相転移発熱物質が非晶質から結
晶質へ相転移するときの発熱を利用して昇温が促進され
る定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質か
ら結晶質に相転移を開始する結晶化開始温度を有する第
1粒子と、該第1粒子と同一物質から構成されて前記第
1粒子の結晶化開始温度と異なる結晶化開始温度を有す
る第2粒子との少なくとも二種類からなり、前記第1粒
子と前記第2粒子とが熱伝導性材料中に分散され、該熱
伝導性材料は前記第1粒子の融点及び前記第2粒子の融
点よりも高い融点を有していることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a phase-change heat-generating layer comprising a phase-change heat-generating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous is provided on a cored bar, and the phase-change heat-generating substance is amorphous. A fixing roller in which a temperature rise is promoted by utilizing heat generated during a phase transition from a crystalline phase to a crystalline phase .
Having a crystallization onset temperature at which a phase transition to crystalline starts
One particle and the same material as the first particle,
Has a crystallization start temperature different from the crystallization start temperature of one particle
And at least two types of second particles, wherein the first particles and the second particles are dispersed in a thermally conductive material, and the thermally conductive material has a melting point of the first particles and a melting point of the second particles. It has a melting point higher than the melting point.

【0019】請求項3に記載のものは、結晶質と非晶質
とに相転移が可能な相転移発熱物質からなる相転移発熱
層を芯金上に設け、前記相転移発熱物質が非晶質から結
晶質へ相転移するときの発熱を利用して昇温が促進され
る定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質か
ら結晶質に相転移を開始する第1結晶化開始温度を有す
る第1粒子と、該第1粒子と同一物質から構成されて前
記第1粒子の第1結晶化開始温度とは異なる第2結晶化
開始温度を有する第2粒子との少なくとも二種類からな
り、前記相転移発熱層は前記第1粒子を熱伝導性材料に
分散することにより形成された第1層と、前記第2粒子
を熱伝導性材料に分散することにより形成された第2層
とから構成され、各熱伝導材料が前記第1粒子の融点及
び前記第2粒子の融点よりも高い融点を有していること
を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a phase-change heat-generating layer comprising a phase-change heat-generating substance capable of undergoing a phase transition between crystalline and amorphous is provided on a cored bar, and the phase-change heat-generating substance is amorphous. A fixing roller in which a temperature rise is promoted by utilizing heat generated during a phase transition from a crystalline phase to a crystalline phase .
Has a first crystallization onset temperature at which phase transition to crystalline starts
A first particle and the same material as the first particle,
Second crystallization different from the first crystallization start temperature of the first particles
And at least two types of second particles having an onset temperature.
The phase change heating layer has a first layer formed by dispersing the first particles in a heat conductive material and a second layer formed by dispersing the second particles in a heat conductive material. Wherein each heat conductive material has a melting point higher than the melting point of the first particles and the melting point of the second particles.

【0020】請求項4に記載のものは、請求項3に記載
の定着ローラにおいて、前記第1結晶化開始温度が前記
第2結晶化開始温度よりも高く、前記第1層が前記第2
層の上に積層されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing roller according to the third aspect, the first crystallization start temperature is set to the first crystallization temperature.
The first layer is higher than the second crystallization start temperature,
It is characterized by being laminated on a layer.

【0021】請求項5に記載のものは、結晶質と非晶質
とに相転移が可能な相転移発熱物質からなる相転移発熱
層を芯金上に設け、前記相転移発熱物質が非晶質から結
晶質へ相転移するときの発熱を利用して昇温が促進され
る定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質か
ら結晶質に相転移を開始する第1結晶化開始温度を有す
る第1粒子と、該第1粒子と同一物質から構成されて前
記第1粒子の第1結晶化開始温度とは異なる第2結晶化
開始温度を有する第2粒子との少なくとも二種類からな
り、前記第1結晶化開始温度が前記第2結晶化開始温度
と前記第2粒子の発熱ピーク温度との間にあることを特
徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a phase change heat generating layer made of a phase change heat generating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous is provided on a cored bar, and the phase change heat generating substance is made of an amorphous material. A fixing roller in which a temperature rise is promoted by utilizing heat generated during a phase transition from a crystalline phase to a crystalline phase .
Has a first crystallization onset temperature at which phase transition to crystalline starts
A first particle and the same material as the first particle,
Second crystallization different from the first crystallization start temperature of the first particles
And at least two types of second particles having an onset temperature.
Ri, wherein the first crystallization start temperature is between the exothermic peak temperature of the second crystallization start temperature and the second particles.

【0022】請求項6に記載のものは、請求項4に記載
の定着ローラにおいて、前記第1結晶化開始温度が前記
第2粒子の発熱ピーク温度よりも低いことを特徴とす
る。
What is described in claim 6 is described in claim 4.
In the fixing roller of the first crystallization start temperature is equal to or lower than the exothermic peak temperature of the second particles.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】請求項17に記載のものは、円筒形状の芯
金の外周表面に円周状凹所が形成され、該円周状凹所内
に結晶質と非晶質との間で相転移可能の相転移発熱層が
配設され、前記相転移層は非晶質から結晶質への相転移
を開始する第1結晶化開始温度と第2結晶化開始温度と
を少なくとも有する相転移発熱物質から構成され、該相
転移発熱物質は第1結晶化開始温度を有する第1粒子と
第2結晶化開始温度を有する第2粒子とから構成され、
該第1粒子の粒径は前記第2粒子の粒径よりも大きく形
成され、該第2粒子は熱伝導性材料で被覆され、前記第
1粒子と前記第2粒子とは、ヒータを用いて加熱するこ
とにより非晶質から結晶質に相転移され、結晶質の各相
転移発熱物質を溶融状態にした後、冷却ファンを用いて
冷却することにより非晶質に相転移され、前記相転移層
の外周面に保護層が形成され、該保護層の端部は前記芯
金表面の端部に密着され、前記ヒータは前記芯金の中空
内に設置されてヒータコントローラによって制御され、
該ヒータコントローラは、前記各相転移発熱物質を非晶
質から結晶質に相転移させるときに第1結晶化開始温度
と第2結晶化開始温度とのうち少なくとも低い方の結晶
化開始温度まで前記ヒータを加熱制御する一方、前記第
1粒子と前記第2粒子とを溶融させるときに前記第1粒
子の融点と前記第2粒子の融点とのうち高い方の融点ま
で前記ヒータを加熱制御し、前記冷却ファンは第1粒子
が溶融状態から非晶質の固体となるときの冷却速度と第
2粒子が溶融状態から非晶質の固体となるときの冷却速
度とのうち早い方の冷却速度により溶融状態の相転移発
熱物質を前記保護層を介して冷却することを特徴とす
る。
According to the present invention, a cylindrical recess is formed on the outer peripheral surface of a cylindrical core, and a phase transition between crystalline and amorphous can be made in the circumferential recess. Wherein the phase change layer is formed of a phase change heat generating material having at least a first crystallization start temperature and a second crystallization start temperature at which a phase transition from amorphous to crystalline starts. Wherein the phase change exothermic material comprises first particles having a first crystallization onset temperature and second particles having a second crystallization onset temperature,
The particle diameter of the first particles is formed larger than the particle diameter of the second particles, the second particles are coated with a heat conductive material, and the first particles and the second particles are separated by using a heater. The phase transition from amorphous to crystalline by heating, the crystalline phase transition exothermic substance is brought into a molten state, and then cooled using a cooling fan to be transformed into amorphous by the cooling. A protective layer is formed on the outer peripheral surface of the layer, an end of the protective layer is in close contact with an end of the surface of the metal core, and the heater is installed in the hollow of the metal core and controlled by a heater controller,
The heater controller is configured to change the phase change exothermic substance from at least one of a first crystallization start temperature and a second crystallization start temperature to a phase change from an amorphous state to a crystalline state. While controlling the heating of the heater, when melting the first particles and the second particles, heating and controlling the heater to the higher melting point of the melting points of the first particles and the second particles, The cooling fan is configured so that the cooling speed when the first particles are changed from a molten state to an amorphous solid or the cooling speed when the second particles are changed from a molten state to an amorphous solid is the faster cooling speed. The phase change exothermic substance in a molten state is cooled through the protective layer.

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0032】[0032]

【発明の実施の形態1】次に、本発明の定着ローラを複
写機に適用した実施例について図面を参照しつつ説明す
る。
Embodiment 1 Next, an embodiment in which the fixing roller of the present invention is applied to a copying machine will be described with reference to the drawings.

【0033】図2において、複写機1は、装置本体2に
着脱可能に装着された給紙カセット3と、給紙カセット
3内にセットされた転写紙Pを装置本体2内に送り出す
給紙ローラ4と、表面に感光層5aを有するドラム式感
光体5と、ドラム式感光体5に付着したトナー像を転写
紙Pの一面に転写する転写装置6と、トナー転写後の転
写紙Pを定着部7に案内する補助ローラ8,8とを備え
ている。
In FIG. 2, the copying machine 1 includes a paper feed cassette 3 detachably mounted on the apparatus main body 2 and a paper feed roller for feeding the transfer paper P set in the paper feed cassette 3 into the apparatus main body 2. 4, a drum type photoreceptor 5 having a photosensitive layer 5a on the surface, a transfer device 6 for transferring a toner image adhered to the drum type photoreceptor 5 to one surface of a transfer sheet P, and fixing the transfer sheet P after the toner transfer. Auxiliary rollers 8, 8 for guiding to the section 7 are provided.

【0034】定着部7は、アルミニウムや鉄等の芯金の
外周にゴム等の弾性体を装着した加圧ローラ9と、加圧
ローラ9の回転に従動して回転する定着ローラ10とを
備えている。補助ローラ8,8によって案内された転写
紙Pに転写されたトナーは、定着ローラ10の熱によっ
て転写紙Pに定着される。その後、転写紙Pは装置本体
2の排出口2aから排出される。
The fixing section 7 includes a pressure roller 9 having an elastic body such as rubber mounted on the outer periphery of a core metal such as aluminum or iron, and a fixing roller 10 which rotates following the rotation of the pressure roller 9. ing. The toner transferred to the transfer paper P guided by the auxiliary rollers 8 is fixed to the transfer paper P by the heat of the fixing roller 10. Thereafter, the transfer paper P is discharged from the discharge port 2a of the apparatus main body 2.

【0035】定着ローラ10は、図3に示すように、熱
伝導率の良好なアルミニウム合金等の金属からなる芯金
11を有する。芯金11の外周面には円周状凹所11a
が形成されている。芯金11の外表面で円周状凹所11
a内には相転移発熱層12が設けられている。相転移発
熱層12は保護層13により被覆され、保護層13の端
部13aは芯金11の端部11bに密着されている。芯
金11の内表面にはヒータ14が設けられている。な
お、ヒータ14には配線14a,14aから電源が供給
される。このヒータ14は図3に示す筒状体のほか、ハ
ロゲンランプ等でもよい。なお、この実施例の定着ロー
ラ10は、基本的には、芯金11の外表面に相転移発熱
層12と保護層13とを設けることにより構成される
が、その他、図4に示すように接着層15、通電発熱
層、絶縁層等を必要に応じて追加形成してもよい。
As shown in FIG. 3, the fixing roller 10 has a metal core 11 made of a metal such as an aluminum alloy having a good thermal conductivity. A circumferential recess 11a is formed on the outer peripheral surface of the cored bar 11.
Are formed. Circumferential recess 11 on the outer surface of cored bar 11
A phase-change heating layer 12 is provided in a. The phase transition heating layer 12 is covered with a protective layer 13, and an end 13 a of the protective layer 13 is in close contact with an end 11 b of the core 11. A heater 14 is provided on the inner surface of the metal core 11. Power is supplied to the heater 14 from the wirings 14a, 14a. The heater 14 may be a halogen lamp or the like in addition to the cylindrical body shown in FIG. The fixing roller 10 of this embodiment is basically configured by providing a phase-change heating layer 12 and a protective layer 13 on the outer surface of a cored bar 11, and as shown in FIG. An adhesive layer 15, an electric heating layer, an insulating layer, and the like may be additionally formed as necessary.

【0036】相転移発熱層12は結晶質と非晶質との間
で相転移が可能な相転移発熱物質から構成されている。
この相転移発熱物質には非晶質から結晶質に相転移を開
始する結晶化開始温度(発熱開始温度ともいう)が二以
上存在しているものを使用する。ここでは、相転移発熱
層12を構成する相転移発熱物質は少なくとも二種類の
物質からなり、例えば、ヒータ14の発熱によって低温
領域で相転移を開始する第2相転移発熱物質(低温域相
転移発熱物質)と、第2相転移発熱物質の相転移に伴う
発熱に誘引されて相転移を開始する第1相転移発熱物質
(高温域相転移発熱物質)の混合物からなる。
The phase transition heating layer 12 is made of a phase transition heating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous.
As the phase transition exothermic substance, a substance having two or more crystallization onset temperatures (also referred to as exothermic onset temperatures) at which a phase transition from amorphous to crystalline starts is used. Here, the phase-change exothermic substance constituting the phase-change exothermic layer 12 is made of at least two kinds of substances, for example, a second phase-change exothermic substance that starts a phase transition in a low-temperature region by the heat generated by the heater 14 (low-temperature region phase transition). A heat-generating substance and a first phase-change heat-generating substance (high-temperature-area phase-change heat-generating substance) which starts the phase transition by being induced by the heat generated by the phase transition of the second phase-change heat-generating substance.

【0037】相転移発熱層12を形成する混合物は、下
記の表1に示す結晶化開始温度Tci、発熱ピーク温度
Tcp、融点Tm、結晶化終了温度Tcf、結晶化発熱
潜熱Lcが知られている物質を第1相転移発熱物質、第
2相転移発熱物質として用いる。これらの物質は選択的
に組み合わされる。
The mixture forming the phase change heat generating layer 12 is known to have a crystallization start temperature Tci, a heat generation peak temperature Tcp, a melting point Tm, a crystallization end temperature Tcf, and a crystallization heat generation latent heat Lc shown in Table 1 below. The substance is used as a first phase transition pyrogen and a second phase transition pyrogen. These substances are selectively combined.

【0038】[0038]

【表1】 相転移発熱層12は、溶融時に相互反応、相互溶解を起
こさない物質を使用することが望ましい。
[Table 1] It is desirable that the phase transition heating layer 12 be made of a material that does not cause mutual reaction and mutual melting at the time of melting.

【0039】というのは、電源OFFから再度電源ON
として、相転移による発熱を利用するための初期化を行
う際、一旦相転移発熱物質を融点以上に加熱溶融した後
に冷却するからである。従って、相転移発熱物質を繰り
返し使用するためには、これらの物質が化学反応等の相
互作用をせず、しかも、溶融時に相溶性がないことが必
要である。溶融時に二種類の物質が相溶すると変質し、
非晶質化が困難となる。また、結晶化開始温度、発熱ピ
ーク温度、融点が変化することが考えられ、再結晶化が
困難になるおそれがあるからである。
This is because the power is turned off and then turned on again.
This is because, when performing initialization for utilizing heat generated by the phase transition, the phase-change exothermic substance is once heated to a melting point or more and then cooled and then cooled. Therefore, in order to repeatedly use the phase change exothermic substance, it is necessary that these substances do not interact with each other such as a chemical reaction and that they have no compatibility at the time of melting. When two kinds of substances are compatible at the time of melting, it deteriorates,
Amorphization becomes difficult. In addition, the crystallization start temperature, the exothermic peak temperature, and the melting point may change, which may make recrystallization difficult.

【0040】適宜の相転移発熱物質を、低温領域で発熱
を開始する第2相転移発熱物質と高温領域で発熱を開始
する第1相転移発熱物質とを選択して組み合わせること
により、ヒータ14による低温加熱状態で第2相転移発
熱物質を発熱させて、定着ローラ10の表面温度を第2
相転移発熱物質の結晶化開始温度にまで急速に昇温さ
せ、従って、その急速な第2相転移発熱物質による発熱
によって第1相転移発熱物質の結晶化を誘発させること
ができ、これにより定着ローラ10の表面温度を素早く
立ちあげることができる。結晶化開始温度が単一の物質
では狭い温度範囲のみで発熱現象が生じるが、二以上の
結晶化開始温度を有する相転移発熱物質(混合物)を用
いているので、幅広い温度範囲に渡って急速に発熱させ
ることができる。
An appropriate phase change exothermic substance is selected by the heater 14 by selectively combining a second phase change exothermic substance which starts exothermic in a low temperature region and a first phase transition exothermic substance which starts exothermic in a high temperature region. The second phase transition exothermic substance is caused to generate heat in a low-temperature heating state, and the surface temperature of the fixing roller 10 is reduced to the second
The temperature is rapidly raised to the crystallization onset temperature of the phase change pyrogen, so that the rapid heat generation by the second phase change pyrogen can induce crystallization of the first phase change pyrogen, thereby fixing. The surface temperature of the roller 10 can be quickly raised. Exothermic phenomena occur only in a narrow temperature range in a single substance with a single crystallization onset temperature, but use a phase-change exothermic substance (mixture) with two or more crystallization onset temperatures, so rapid heating over a wide temperature range Can generate heat.

【0041】この理由を図5を参照しつつ更に詳細に説
明する。
The reason will be described in more detail with reference to FIG.

【0042】図5は従来の定着ローラ10’を加熱した
場合の温度−時間特性(昇温特性直線Aを破線で示す)
と、第2相転移発熱物質のみからなる相転移発熱層12
が形成された定着ローラを加熱した場合の温度−時間特
性(昇温特性曲線Bを1点鎖線で示す)と、第1相転移
発熱物質のみからなる相転移発熱層12が形成された定
着ローラを加熱した場合の温度−時間特性(昇温特性曲
線Cを2点鎖線で示す)と、第1相転移発熱物質と第2
相転移発熱物質との混合物からなる相転移発熱層12が
形成された定着ローラ10を加熱した場合の温度−時間
特性(昇温特性曲線Dを実線で示す)を比較して説明す
るためのグラフ図である。なお、従来の定着ローラ1
0’の構成は、例えば、図6に示されている。その定着
ローラ10’は芯金11’の外表面に離型層12’が形
成され、芯金11’の内部に設けられたハロゲンランプ
14’により加熱される。
FIG. 5 shows a temperature-time characteristic when the conventional fixing roller 10 'is heated (the temperature rise characteristic line A is indicated by a broken line).
And the phase-change heating layer 12 composed of only the second phase-change heating substance
And a fixing roller having a phase-change heating layer 12 made of only the first phase-change heating substance formed thereon. And the temperature-time characteristics (heat-rise characteristic curve C is indicated by a two-dot chain line) when the first phase-change exothermic substance and the second
A graph for comparing and explaining temperature-time characteristics (a temperature rise characteristic curve D is indicated by a solid line) when the fixing roller 10 on which the phase change heat generation layer 12 made of a mixture with a phase change heat generation material is formed is heated. FIG. The conventional fixing roller 1
The configuration of 0 'is shown, for example, in FIG. The fixing roller 10 ′ has a release layer 12 ′ formed on the outer surface of the core 11 ′, and is heated by a halogen lamp 14 ′ provided inside the core 11 ′.

【0043】第2相転移発熱物質のみから相転移発熱層
12がなる定着ローラの立ち上げ時間は従来の定着ロー
ラ10’の立ち上げ時間に較べてt1分短縮でき、第1
相転移発熱物質のみから相転移発熱層12がなる定着ロ
ーラの立ち上げ時間は従来の定着ローラ10’の立ち上
げ時間に較べてt2分短縮でき、第1相転移発熱物質と
第2相転移発熱物質との混合物から相転移発熱層12が
なる定着ローラ10の立ち上げ時間は従来の定着ローラ
10’の立ち上げ時間に較べてt3分短くできる。
The start-up time of the fixing roller in which the phase-change heating layer 12 is composed of only the second phase-change heating substance can be reduced by t1 minutes compared to the start-up time of the conventional fixing roller 10 '.
The start-up time of the fixing roller in which the phase-change exothermic layer 12 is formed only of the phase-change exothermic material can be shortened by t2 minutes compared to the start-up time of the conventional fixing roller 10 ', and the first phase-change exothermic substance and the second phase-change exothermic heat are obtained. The rise time of the fixing roller 10 in which the phase change heat generating layer 12 is formed from the mixture with the substance can be shortened by t3 minutes compared to the rise time of the conventional fixing roller 10 '.

【0044】第1相転移発熱物質の発熱ピーク温度Tc
p1は第2相転移発熱物質が固体状態を維持する必要が
あるため、第2相転移発熱物質の融点Tm2よりも低い
ことが条件である。第2相転移発熱物質が溶融すると、
定着ローラ10の表面の剛性を維持できず、加圧ローラ
9と定着ローラ10との間のニップ9’(図2参照)の
間隔を維持できなくなり、定着を適正に行うことができ
なくなるおそれがあるからである。
Exothermic peak temperature Tc of the first phase transition exothermic substance
It is necessary that p1 is lower than the melting point Tm2 of the second phase transition exothermic substance since the second phase transition exothermic substance needs to maintain a solid state. When the second phase transition pyrogen melts,
There is a possibility that the rigidity of the surface of the fixing roller 10 cannot be maintained, the interval of the nip 9 ′ (see FIG. 2) between the pressure roller 9 and the fixing roller 10 cannot be maintained, and the fixing cannot be performed properly. Because there is.

【0045】第2相転移発熱物質の結晶化開始温度Tc
i2とこの第2相転移発熱物質の発熱ピーク温度Tcp
2との間に第1相転移発熱物質の結晶化開始温度Tci
1が存在する第1相転移発熱物質と第2相転移発熱物質
とを組み合わせることにより、なだらかな昇温特性曲線
Dを得ることができる。
The crystallization onset temperature Tc of the second phase transition exothermic substance
i2 and the exothermic peak temperature Tcp of the second phase transition exothermic substance
2 and the crystallization start temperature Tci of the first phase transition exothermic substance
By combining the first phase transition exothermic substance in which 1 exists and the second phase transition exothermic substance, a gentle temperature rise characteristic curve D can be obtained.

【0046】第2相転移発熱物質はその発熱ピーク温度
Tcp2を過ぎると温度が一旦下がり、定着ローラ10
の温度上昇が鈍くなるが、第2相転移発熱物質の結晶化
開始温度Tci2とその発熱ピーク温度Tcp2との間
に第1相転移発熱物質の結晶化開始温度Tci1を存在
させると、第2相転移発熱物質の発熱により定着ローラ
の温度が結晶化開始温度Tci1を越えた時点で、第1
相転移発熱物質による発熱が開始され、第2相転移発熱
物質による発熱に第1相転移発熱物質による急激な発熱
が重なるからである。従って、第2相転移発熱物質の発
熱を第1相転移発熱物質の発熱に有効利用できる。
The temperature of the second phase transition exothermic material once drops after its exothermic peak temperature Tcp2, and the fixing roller 10
Although the temperature rise of the second phase transition exothermic substance becomes slow, if the crystallization initiation temperature Tci1 of the first phase transition exothermic substance is present between the crystallization initiation temperature Tci2 of the second phase transition exothermic substance and its exothermic peak temperature Tcp2, the second phase When the temperature of the fixing roller exceeds the crystallization start temperature Tci1 due to the heat generated by the transition exothermic substance, the first
This is because heat generation due to the phase transition heating substance is started, and rapid heat generation due to the first phase transition heating substance overlaps with heat generation due to the second phase transition heating substance. Therefore, the heat generated by the second phase transition heating substance can be effectively used for the heat generation of the first phase transition heating substance.

【0047】この加熱は第1相転移発熱物質の結晶化開
始温度Tci1まで行えば充分であるが、少なくとも第
2相転移発熱物質の結晶化開始温度Tci2まで加熱す
る必要がある。
It is sufficient to perform the heating up to the crystallization start temperature Tci1 of the first phase transition exothermic substance, but it is necessary to heat it to at least the crystallization start temperature Tci2 of the second phase transition exothermic substance.

【0048】ここで、記号Iは第1相転移発熱物質の結
晶化開始温度Tci1と第2相転移発熱物質の結晶化開
始温度Tci2との温度差を示し、記号IIは第1相転
移発熱物質の結晶化開始温度Tci1と第2相転移発熱
物質の発熱ピーク温度Tcp2との温度差を示し、II
Iは第1相転移発熱物質の発熱ピーク温度Tcp1と第
2相転移発熱物質の発熱ピーク温度Tcp2との温度差
を示し、IVは結晶化開始温度Tci2と発熱ピーク温
度Tcp2との温度差を示し、定着可能温度よりも上昇
している箇所Eはオーバシュートをしていることを示し
ている。
Here, symbol I indicates a temperature difference between the crystallization onset temperature Tci1 of the first phase transition exothermic substance and the crystallization onset temperature Tci2 of the second phase transition exothermic substance, and symbol II indicates the first phase transition exothermic substance. Shows the temperature difference between the crystallization onset temperature Tci1 and the exothermic peak temperature Tcp2 of the second phase transition exothermic substance, II
I indicates the temperature difference between the exothermic peak temperature Tcp1 of the first phase transition exothermic substance and the exothermic peak temperature Tcp2 of the second phase transition exothermic substance, and IV indicates the temperature difference between the crystallization start temperature Tci2 and the exothermic peak temperature Tcp2. The point E where the temperature is higher than the fixable temperature indicates that overshoot has occurred.

【0049】このオーバシュートが大きすぎると、トナ
ーの定着に支障が生じる。従って、第1相転移発熱物質
の発熱ピーク温度Tcp1は定着可能温度の近傍である
ことが望ましい。このオーバシュートによる温度は、以
下に説明する実施例では、ほとんど支障のない程度であ
った。なお、ヒータ14は定着可能温度を維持するため
にコントロールされ、通常ヒータ14は定着ローラ10
の表面温度が定着可能温度よりも若干低くなるようにコ
ントロールされる。
If the overshoot is too large, there is a problem in fixing the toner. Therefore, it is desirable that the exothermic peak temperature Tcp1 of the first phase transition exothermic substance is near the fixing-possible temperature. The temperature due to this overshoot was of a level that caused almost no trouble in the embodiments described below. The heater 14 is controlled in order to maintain a fixing-possible temperature.
Is controlled to be slightly lower than the fixable temperature.

【0050】二種類の相転移発熱物質は、複写時に固体
状態の結晶質となっている。従って、固体状態の非晶質
から固体状態の結晶質に相転移するときに発生する熱エ
ネルギーを再利用するために、二種類の相転移発熱物質
を一旦溶融させる。この場合、第1相転移発熱物質の融
点Tm1と第2相転移発熱物質の融点Tm2とのうちい
ずれか高い方よりも高い温度で各物質を溶融させる。第
2相転移発熱物質の発熱ピーク温度Tcp2が第1相転
移発熱物質の発熱ピーク温度Tcp1よりも低いからと
いって、必ずしも第2相転移発熱物質の融点Tm2が第
1相転移発熱物質の融点Tm1よりも低いとは限らない
からである。すなわち、発熱ピーク温度Tcp2が低い
第2相転移発熱物質の融点Tm2が発熱ピーク温度Tc
p1が高い第1相転移発熱物質の融点Tm1よりも高い
場合がある。
The two kinds of phase transition exothermic substances are in a solid state at the time of copying. Therefore, in order to reuse thermal energy generated when a phase transition from a solid-state amorphous to a solid-state crystalline is made, two kinds of phase-change exothermic substances are once melted. In this case, each substance is melted at a temperature higher than the higher one of the melting point Tm1 of the first phase transition heating substance and the melting point Tm2 of the second phase transition heating substance. Since the exothermic peak temperature Tcp2 of the second phase transition exothermic substance is lower than the exothermic peak temperature Tcp1 of the first phase transition exothermic substance, the melting point Tm2 of the second phase transition exothermic substance is not necessarily the melting point of the first phase transition exothermic substance. This is because it is not always lower than Tm1. That is, the melting point Tm2 of the second phase transition exothermic substance having a low exothermic peak temperature Tcp2 is determined by the exothermic peak temperature Tc2.
In some cases, p1 may be higher than the melting point Tm1 of the first phase transition exothermic substance.

【0051】例えば、Te8重量%含有のSeTe合金
は、結晶化開始温度Tciが100°C、発熱ピーク温
度Tcpが150°Cであり、その融点Tmは230°
Cである。一方、Te50重量%含有のSeTe合金
は、結晶化開始温度Tciが90°C、発熱ピーク温度
Tcpが110°Cであり、その融点Tmは280°
である。従って、結晶化開始温度Tci1が結晶化開始
温度Tci2と発熱ピーク温度Tcp2との間に存在す
るTe8重量%含有のSeTe合金を第1種相転移発熱
物質として用い、第2種相転移発熱物質としてTe50
重量%含有のSeTe合金を用いた場合、融点Tm1と
融点Tm2との関係が逆転する。
For example, a SeTe alloy containing 8% by weight of Te has a crystallization start temperature Tci of 100 ° C., an exothermic peak temperature Tcp of 150 ° C., and a melting point Tm of 230 °.
C. On the other hand, the SeTe alloy containing 50% by weight of Te has a crystallization start temperature Tci of 90 ° C., an exothermic peak temperature Tcp of 110 ° C., and a melting point Tm of 280 ° C.
It is. Therefore, a SeTe alloy containing 8% by weight of Te and having a crystallization start temperature Tci1 between the crystallization start temperature Tci2 and the exothermic peak temperature Tcp2 is used as the first type phase transition exothermic material, and as the second type phase transition exothermic material. Te50
In the case of using a weight percent containing SeTe alloy, the relationship between the melting points Tm1 and Tm2 is reversed.

【0052】二つの相転移発熱物質は急冷により溶融状
態から非晶質の固体に相転移する。この場合、融点の高
い方の相転移発熱物質が溶融状態から非晶質の固体状態
に相転移する冷却速度により冷却する。この二種類の相
転移発熱物質を急冷することにより各相転移発熱物質が
非晶質の固体となる。
The two phase transition exothermic substances undergo a phase transition from a molten state to an amorphous solid by rapid cooling. In this case, cooling is performed at a cooling rate at which the phase-change exothermic substance having a higher melting point undergoes a phase transition from a molten state to an amorphous solid state. By rapidly cooling the two kinds of phase change exothermic substances, each phase change exothermic substance becomes an amorphous solid.

【0053】二種類の相転移発熱物質を効率よく非晶質
化する場合には、融点の低い相転移発熱物質の凝固点T
m’(融点Tmとほぼ同じ温度)の近傍で冷却速度を切
り替える。各相転移発熱物質を効率よく非晶質化するた
めの冷却速度は各物質によって異なっており、融点Tm
の高い相転移発熱物質は融点Tmの低い方の相転移発熱
物質の凝固点近傍で非晶質化がほぼ完了するため、融点
の低い方の相転移発熱物質の凝固点近傍でその物質を効
率良く冷却できる冷却速度に切り替えると、非晶質化効
率が向上するからである。
In order to efficiently amorphize the two kinds of phase transition exothermic substances, the freezing point T of the phase transition exothermic substance having a low melting point is required.
The cooling rate is switched in the vicinity of m '(a temperature substantially equal to the melting point Tm). The cooling rate for efficiently amorphizing each phase transition exothermic substance is different for each substance, and the melting point Tm
Amorphous phase-change exothermic material having a high melting point is almost completely amorphized near the freezing point of the phase-change exothermic material having a lower melting point Tm, so that the material is efficiently cooled near the freezing point of the phase-change exothermic material having a lower melting point. This is because switching to a cooling rate that can be achieved improves the amorphousization efficiency.

【0054】また、第1相転移発熱物質が溶融状態から
非晶質の固体に相転移する冷却速度と第2相転移発熱物
質が溶融状態から非晶質の固体に相転移する冷却速度と
のうち早い方の冷却速度により冷却しても良い。これに
より、速やかに溶融状態の相転移発熱物質を非晶質の固
体状態に移行させることができる。この場合にも、融点
の低い相転移発熱物質の凝固点近傍で、冷却速度を切り
替えることにより、各相転移発熱物質を効率良く非晶質
化できる。相転移完了後、後述する冷却ファンによる冷
却を停止する。相転移発熱物質はその後、環境温度とな
る。その図5において、符号Fは早い方の冷却速度を示
し、符号Gは遅い方の冷却速度を示している。相転移発
熱物質の発熱を再利用するときには、ヒータ14により
定着ローラ10を再加熱する。
The cooling rate at which the first phase change exothermic substance changes from a molten state to an amorphous solid and the cooling rate at which the second phase change exothermic substance changes from a molten state to an amorphous solid are determined. The cooling may be performed at a higher cooling rate. As a result, the phase change exothermic substance in the molten state can be promptly transferred to the amorphous solid state. In this case as well, by switching the cooling rate near the freezing point of the phase transition exothermic substance having a low melting point, each phase transition exothermic substance can be efficiently made amorphous. After the completion of the phase transition, the cooling by the cooling fan described later is stopped. The phase change pyrogen is then brought to ambient temperature. In FIG. 5, the symbol F indicates the faster cooling speed, and the symbol G indicates the slower cooling speed. When the heat generated by the phase change heating substance is reused, the fixing roller 10 is reheated by the heater 14.

【0055】図7〜図10は加熱・溶融から冷却までの
制御を説明するための具体例を示している。
FIGS. 7 to 10 show specific examples for explaining control from heating / melting to cooling.

【0056】図7に示すように、芯金11はその軸部1
1eが支持筒11fに回転可能に保持されている。芯金
11には送風ファン20が臨まされている。この送風フ
ァン20はモータ21によって駆動され、送風ファン2
0とモータ21とは冷却部を構成する。ヒータ14はこ
こではハロゲンランプからなり、ヒータ14は相転移発
熱層12を加熱する加熱部として機能すると共に、結晶
質化した相転移発熱物質を溶融させる溶融部として機能
する。そのヒータ14、モータ21は制御部(CPU)
22によりコントロールされる。この制御部22には温
度センサ23とメインスイッチ24と図示を略す本体パ
ネルの開閉検知スイッチ25とが接続されている。温度
センサ23は定着ローラ10の表面温度を検出する。
As shown in FIG. 7, the shaft 11 is
1e is rotatably held by the support cylinder 11f. A blower fan 20 faces the metal core 11. The blower fan 20 is driven by a motor 21 and the blower fan 2
0 and the motor 21 constitute a cooling unit. Here, the heater 14 is formed of a halogen lamp, and the heater 14 functions as a heating unit for heating the phase change heat generation layer 12 and also functions as a melting unit for melting the crystallized phase change heat generation material. The heater 14 and the motor 21 are controlled by a control unit (CPU).
22. A temperature sensor 23, a main switch 24, and an opening / closing detection switch 25 on a main body panel (not shown) are connected to the control unit 22. The temperature sensor 23 detects the surface temperature of the fixing roller 10.

【0057】メインスイッチ24をオンすると、制御部
22はヒータ14に通電を開始し、定着ローラ10が加
熱される。これにより、各相転移発熱物質が各結晶化開
始温度で発熱を開始し、定着ローラ10が急速に定着可
能温度にまで立ち上げられる。
When the main switch 24 is turned on, the control unit 22 starts energizing the heater 14, and the fixing roller 10 is heated. As a result, each phase-change exothermic substance starts to generate heat at each crystallization start temperature, and the fixing roller 10 is quickly raised to a fixing-possible temperature.

【0058】制御部22は温度センサ23により定着ロ
ーラ10の表面温度が定着可能温度を維持するようにヒ
ータ14を通電制御する。メインスイッチ24をオフ又
は本体パネルを開成すると、制御部22は相転移発熱物
質を溶融させるためにヒータ14への通電量を増加す
る。温度センサ23は相転移発熱物質が溶融したか否か
を表面温度により判定する。制御部22は温度センサ2
3に基づき相転移発熱物質の溶融を判断し、ヒータ14
への通電を停止する。次に、同時に又は所定時間後、制
御部22はモータ21を駆動し、相転移発熱物質の冷却
を開始する。制御部22により冷却速度を切り替える場
合、定着ローラ10の表面温度が温度センサ23により
融点の低い方の凝固点近となった時点で行う。制御部2
2は各相転移発熱物質が固体状態の非晶質となった時点
で送風を停止させる。図8はその通電制御のタイミング
図である。これらの制御は、後述する発明の実施の形態
2、形態3についても適用できる。
The controller 22 controls the energization of the heater 14 by the temperature sensor 23 so that the surface temperature of the fixing roller 10 maintains the fixing-possible temperature. When the main switch 24 is turned off or the main body panel is opened, the control unit 22 increases the amount of electricity supplied to the heater 14 to melt the phase change exothermic substance. The temperature sensor 23 determines whether or not the phase change exothermic substance has melted based on the surface temperature. The control unit 22 includes the temperature sensor 2
3 to determine the melting of the phase change exothermic substance,
Stop supplying power to Next, at the same time or after a predetermined time, the control unit 22 drives the motor 21 to start cooling the phase change heating substance. The switching of the cooling speed by the control unit 22 is performed when the surface temperature of the fixing roller 10 becomes closer to the solidification point having a lower melting point by the temperature sensor 23. Control unit 2
No. 2 stops blowing when each phase transition exothermic substance becomes amorphous in a solid state. FIG. 8 is a timing chart of the energization control. These controls can also be applied to Embodiments 2 and 3 of the invention described later.

【0059】制御部22はメインスイッチ24がオン又
は本体パネルが閉じられると再びヒータ14に通電を開
始し、これにより定着ローラ10が急速に定着可能温度
に立ち上げられる。ここでは、加熱と溶融とを1個のヒ
ータ14により行っているが加熱部と溶融部とを別々に
設けても良く、また芯金11を加熱する構成となってい
るが、相転移発熱層12を直接加熱する構成を採用して
も良い。
When the main switch 24 is turned on or the main body panel is closed, the control section 22 starts supplying electricity to the heater 14 again, whereby the fixing roller 10 is quickly raised to a fixing-possible temperature. Here, heating and melting are performed by one heater 14, but the heating part and the melting part may be provided separately, and the core 11 is heated. A configuration for directly heating 12 may be employed.

【0060】図7では相転移発熱層12を内部から冷却
する構成としているが、図9に示すように、相転移発熱
層12を外側から強制的に送風ファン20により冷却す
る構成とすることもできる。この場合、ニップ9’に向
けて送風するようにすると、定着ローラ10の変形を防
止できて望ましい。また、図10に示すように、定着ロ
ーラ10を回転させながら溶融させると共に冷却するよ
うにすると、加圧ローラ9による加圧力が均一に定着ロ
ーラ10の外周面に加わることとなるので、溶融・冷却
後の相転移発熱層12の厚さを均一に保つことができ
る。
In FIG. 7, the phase-change heating layer 12 is cooled from the inside. However, as shown in FIG. 9, the phase-change heating layer 12 may be forcibly cooled from the outside by the blower fan 20. it can. In this case, it is desirable to blow air toward the nip 9 ′ because deformation of the fixing roller 10 can be prevented. Further, as shown in FIG. 10, when the fixing roller 10 is melted while being rotated and cooled, the pressing force of the pressing roller 9 is uniformly applied to the outer peripheral surface of the fixing roller 10, so that the melting The thickness of the phase change heating layer 12 after cooling can be kept uniform.

【0061】次に、この発明の実施の形態の定着ローラ
10の各種実施例と比較例とを説明する。
Next, various examples of the fixing roller 10 according to the embodiment of the present invention and comparative examples will be described.

【0062】[0062]

【実施例1】外径20mmの芯金11の表面上に、2つ
の蒸発源を真空蒸着槽内にセットして、その1つにTe
8重量%含有のSeTe合金を、他の1つにイソフタル
酸ジフェニールの誘導体を(分子量約600、融点21
0℃)を投入して両者の蒸発源に通電加熱して蒸着し、
厚さ60μmの相転移発熱層12を形成した。
EXAMPLE 1 Two evaporation sources were set in a vacuum evaporation tank on the surface of a cored bar 11 having an outer diameter of 20 mm, and one of them was Te.
8% by weight of a SeTe alloy, and another one of a derivative of diphenyl isophthalate (molecular weight: about 600, melting point: 21).
0 ° C.), and heats and vapor-deposits both evaporation sources,
The phase change heat generating layer 12 having a thickness of 60 μm was formed.

【0063】その後、PFAの熱収縮チューブを保護層
13として被せて封止し、250℃まで加熱した後、毎
分10℃以上の冷却速度により急冷して発熱定着ローラ
10を作成した(表2に示すSample No1)。
Thereafter, a heat-shrinkable tube made of PFA was covered and sealed as a protective layer 13, heated to 250 ° C., and rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C. or more per minute to produce a heat generating fixing roller 10 (Table 2). Sample No. 1) shown in FIG.

【0064】[0064]

【実施例2】外径20mmの芯金11の表面上に、2つ
の蒸発源を真空蒸着槽内にセットして、その1つにイソ
フタル酸ジフェニールの誘導体を、他の1つにビスフェ
ノールAに炭酸ジフェニールを付加した3〜5量体の誘
導体(分子量約800、融点215℃)を、それぞれ投
入して両者の蒸発源に通電加熱して蒸着し、厚さ60μ
mの相転移発熱物質層12を形成した。
Example 2 Two evaporation sources were set in a vacuum evaporation tank on the surface of a core metal 11 having an outer diameter of 20 mm, and a derivative of diphenyl isophthalate was added to one of them and bisphenol A to another. Diphenyl carbonate-added tri- to pentamer derivatives (molecular weight: about 800, melting point: 215 ° C.) were respectively charged, and the two evaporation sources were heated and vapor-deposited, and the thickness was 60 μm.
m of the phase change heating substance layer 12 was formed.

【0065】その後、PFAの熱収縮チューブを保護層
13として被せて封止し、230℃まで加熱した後、毎
分10℃以上の冷却速度により急冷して定着ローラ10
を作成した(表2に示すSample No2)。
Thereafter, a heat-shrinkable tube made of PFA is covered as a protective layer 13 and sealed, heated to 230 ° C., and rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C. or more per minute to fix the fixing roller 10.
Was prepared (Sample No. 2 shown in Table 2).

【0066】[0066]

【実施例3】予め粉末にしたPET、及びTe50重量
%含有のSeTe合金を1:1の比率で混合し、この混
合粉末を静電塗装により外径20mmの芯金11の表面
上に塗装して厚さ60μmの相転移発熱物質層12を形
成した。
Example 3 PET powdered in advance and a SeTe alloy containing 50% by weight of Te were mixed at a ratio of 1: 1 and the mixed powder was applied on the surface of a cored bar 11 having an outer diameter of 20 mm by electrostatic coating. Thus, a phase change heating substance layer 12 having a thickness of 60 μm was formed.

【0067】その後、150℃付近の温度にまで急速に
加熱して合金が結晶化して芯金11に焼き付けを起こし
た段階で、PFAの熱収縮チューブを保護層13として
被せて封止し、285℃まで減圧加熱した後、毎分50
℃以上の冷却速度により急冷して定着ローラ10を作成
した(表2に示すSample No3)。
Then, at the stage where the alloy was crystallized by heating rapidly to a temperature of about 150 ° C. and burned on the metal core 11, a heat-shrinkable tube of PFA was covered as a protective layer 13 and sealed. After heating under reduced pressure to
The fixing roller 10 was rapidly cooled at a cooling rate of not less than ° C. to prepare the fixing roller 10 (Sample No. 3 shown in Table 2).

【0068】[0068]

【比較例1】実施例1〜3で使用した相転移発熱物質
を、各々単体で各実施例と同様にして芯金11の表面上
に膜形成して定着ローラ10を作成した。但し、SeT
e合金、イソフタル酸ジフェニールの誘導体および炭酸
ジフェニール付加ビスフェノールA誘導体は真空蒸着に
より膜を形成し、PETは予備加熱カール法で形成した
(表2に示すSample No4,5,6,7,
8)。
Comparative Example 1 A fixing roller 10 was prepared by forming a film on the surface of a cored bar 11 in the same manner as in each of the examples, using the phase change exothermic substances used in Examples 1 to 3 alone. However, SeT
e alloy, a diphenyl isophthalate derivative and a diphenyl carbonate-added bisphenol A derivative formed a film by vacuum evaporation, and PET was formed by a preheating curl method (Sample Nos. 4, 5, 6, 7, and 10 shown in Table 2).
8).

【0069】[0069]

【比較例2】Te50重量%含有SeTe合金と、Se
単体とを別々の蒸発源に投入し、これらを芯金11の外
表面に真空中で同時に蒸着して相転移発熱層12を形成
した。その後、PFAの熱収縮チューブを保護層13と
して被せて封止して発熱定着ローラ10を作成した(表
2に示すSample No9)。
Comparative Example 2 SeTe alloy containing 50% by weight of Te and Se
The simple substance and the single substance were put into separate evaporation sources, and these were simultaneously vapor-deposited on the outer surface of the metal core 11 in a vacuum to form the phase-change heating layer 12. Thereafter, a heat-shrinkable tube made of PFA was covered as a protective layer 13 and sealed to form a heat-fixing roller 10 (Sample No. 9 shown in Table 2).

【0070】[0070]

【比較例3】実施例2で使用したビスフェノールAに炭
酸ジフェニールを付加した3〜5量体の誘導体と、ビス
フェノールA誘導体とを別々の蒸発源に投入し、これら
を芯金11の外表面に真空中で同時に蒸着して相転移発
熱層12を形成した。その後、PFAの熱収縮チューブ
を保護層13として被せて封止して定着ローラ10を作
成した(表2に示すSample No10)。
Comparative Example 3 A tri- to pentamer derivative obtained by adding diphenyl carbonate to bisphenol A used in Example 2 and a bisphenol A derivative were charged into separate evaporation sources, and these were placed on the outer surface of the core metal 11. The phase change heat generating layer 12 was formed by simultaneous vapor deposition in a vacuum. Thereafter, a heat-shrinkable tube of PFA was covered as a protective layer 13 and sealed to form a fixing roller 10 (Sample No. 10 shown in Table 2).

【0071】これらの実施例1〜3、比較例1〜3の発
熱定着ローラ10をリコー社製電子写真複写機M210
の定着装置に組込み、ヒーター電力960Wで加熱しな
がら定着ローラの表面温度の上昇状況等を調べてみた。
尚、表2は以下に示す各実施例並びに比較例の実験結果
を示す。
The heat fixing roller 10 of each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was manufactured by using an electrophotographic copying machine M210 manufactured by Ricoh Company.
Of the fixing roller was heated at a heater power of 960 W, and an increase in the surface temperature of the fixing roller was examined.
Table 2 shows the experimental results of the following examples and comparative examples.

【0072】[0072]

【表2】 この結果、実施例では、図5に示したように、表面温度
の上昇が2つの相転移物質の結晶化発熱パターンが複合
化した形となり、第2相転移発熱物質の結晶化開始温度
Tci2から温度急上昇が起こって連続的に上昇し良好
な結果が得られた。第2相転移発熱物質のみによる昇温
では結晶化開始温度Tci2が低いので定着可能温度付
近で息切れして昇温効果が薄れ、第1相転移発熱物質の
みによる昇温では、結晶化開始温度Tci1が高い分だ
け昇温開始が遅れた。なお、2種の相転移発熱物質が類
似の性質を持つ場合、初期には2つの相転移発熱物質に
よる昇温が別々に認められるが、繰り返すと段々結晶化
開始温度が変化し、安定していないことが確認された。
[Table 2] As a result, in the example, as shown in FIG. 5, the rise in the surface temperature becomes a form in which the crystallization heat generation patterns of the two phase change substances are compounded, and the crystallization start temperature Tci2 of the second phase change heat generation substance is increased. A rapid rise in temperature occurred and the temperature rose continuously, and good results were obtained. When the temperature is increased only by the second phase transition exothermic substance, the crystallization start temperature Tci2 is low, so that the temperature rise effect is weakened due to shortness of the gas near the fixable temperature. However, the start of heating was delayed by a higher amount. When the two phase transition exothermic substances have similar properties, the temperature rise due to the two phase transition exothermic substances is separately recognized at the initial stage. Not confirmed.

【0073】この相転移発熱層12を3種類以上の複数
の相転移発熱物質の混合物により形成しても良い。
The phase-change heating layer 12 may be formed of a mixture of three or more kinds of phase-change heating substances.

【0074】このように、相転移発熱物質が固有の温度
特性を有することを積極的に利用して、ヒータ14のみ
による昇温よりも急激な昇温作用を有する2種類の相転
移発熱物質によって相転移発熱層12を形成し、この相
転移発熱層12の発熱によって、比較的低い温度から段
階的に急激な昇温効果を得ることができ、ウォーミング
アップ時間の大幅な短縮、並びに、ヒータ14の省電力
化を実現できた。
As described above, by positively utilizing the fact that the phase-change exothermic substance has an inherent temperature characteristic, two types of phase-change exothermic substances having a temperature increasing action that is more rapid than that of the heater 14 alone are used. The phase change heat generating layer 12 is formed, and by the heat generated by the phase change heat generating layer 12, a rapid temperature rising effect can be obtained from a relatively low temperature in a stepwise manner. Power saving was achieved.

【0075】また、複写機を使用する環境下での常温か
ら定着可能温度までの温度範囲で昇温させるとき、結晶
化温度特性(結晶化開始温度、発熱ピーク温度等をい
う)の異なる物質を混合して相転移発熱層12を形成す
ることにしたので、使用する物質の組み合わせにより、
温度範囲の選定が容易となった。
Further, when the temperature is raised in a temperature range from normal temperature to a fixing temperature in an environment where a copying machine is used, substances having different crystallization temperature characteristics (referred to crystallization start temperature, exothermic peak temperature, etc.) may be used. Since it was decided to form the phase transition heating layer 12 by mixing, depending on the combination of the substances used,
The selection of the temperature range became easy.

【0076】[0076]

【発明の実施の形態2】発明の実施の形態1では、相転
移発熱層12を第1相転移発熱物質と第2相転移発熱物
質との混合物から形成した。この発明の実施の形態2で
は、相転移発熱層12を第1相転移発熱物質のみからな
る第1層と第2相転移発熱物質のみからなる第2層とに
より構成したものである。この作用効果は発明の実施の
形態1と大略同一であるのでその詳細な説明は省略する
こととし、異なる部分についてのみ説明することとす
る。
Second Embodiment In the first embodiment of the present invention, the phase-change exothermic layer 12 is formed from a mixture of the first and second phase-change exothermic materials. In Embodiment 2 of the present invention, the phase-change exothermic layer 12 is composed of a first layer made of only the first phase-change exothermic substance and a second layer made of only the second phase-change exothermic substance. Since this operation and effect are substantially the same as those of the first embodiment of the invention, a detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described.

【0077】図11は相転移発熱層12を第1層12a
と第2層12bとから構成し、保護層13により相転移
発熱層12を被覆した構成を示している。第1層12a
は第1相転移発熱物質のみから構成され、第2層12b
は第2相転移発熱物質のみから構成され、第1層12a
は第2層12bの上に積層形成されている。ここでは、
第1相転移発熱物質の結晶化開始温度を第1結晶化開始
温度といい、第2相転移発熱物質の結晶化開始温度を第
2結晶化開始温度ということにする。第1結晶化開始温
度は第2結晶化開始温度よりも高い。
FIG. 11 shows a phase change heating layer 12 as a first layer 12a.
And a second layer 12b, and the protective layer 13 covers the phase-change heating layer 12. First layer 12a
Is composed of only the first phase change heating substance, and the second layer 12b
Is composed of only the second phase transition exothermic substance, and the first layer 12a
Are formed on the second layer 12b. here,
The crystallization start temperature of the first phase transition exothermic substance is referred to as a first crystallization start temperature, and the crystallization start temperature of the second phase transition exothermic substance is referred to as a second crystallization start temperature. The first crystallization start temperature is higher than the second crystallization start temperature.

【0078】この相転移発熱層12には図12に示すよ
うに、第1層12aと第2層12bとの間に結晶化開始
温度が第1結晶化開始温度と第2結晶化開始温度との間
に存在する相転移発熱物質のみからなる第3層12cを
設けても良い。
As shown in FIG. 12, the phase change heating layer 12 has a crystallization start temperature between the first layer 12a and the second layer 12b, which is different from the first crystallization start temperature and the second crystallization start temperature. A third layer 12c consisting only of a phase change exothermic substance existing between the first and second layers may be provided.

【0079】さらに、図13に示すように、第2層12
bと第1層12aとの間にアルミニウム合金等の熱伝導
率の大きな仕切り層12dを介在させても良い。この仕
切り層12dにはその融点が各相転移発熱物質の融点T
m1、Tm2よりも高いものを使用するのが望ましい。
各相転移発熱物質の溶融時に相互に融合しないようにす
るためである。相溶性を有する物質を組み合わせて用い
る場合には、上述した仕切り層12dを設けることが望
ましい。
Further, as shown in FIG.
A partition layer 12d having a high thermal conductivity such as an aluminum alloy may be interposed between the first layer 12b and the first layer 12a. The melting point of the partition layer 12d is the melting point T of each phase transition exothermic substance.
It is desirable to use one higher than m1 and Tm2.
This is to prevent the respective phase transition exothermic substances from fusing with each other at the time of melting. When a combination of compatible substances is used, it is desirable to provide the above-described partition layer 12d.

【0080】第1層12a、第2層12bを構成する物
質には、発明の実施の形態1と同様に表1に示す物質を
使用する。
The materials shown in Table 1 are used for the first layer 12a and the second layer 12b as in the first embodiment of the present invention.

【0081】以下に、発明の実施の形態2の定着ローラ
10各種実施例と比較例とを説明する。
Hereinafter, various examples of the fixing roller 10 according to the second embodiment of the present invention and comparative examples will be described.

【0082】[0082]

【実施例1】外径20mmのアルミニウム合金からなる
芯金11の外表面に、イソフタル酸ジフェニールの誘導
体を分散した塗工液を塗布して第2層12bを形成し、
この第2層12bを乾燥させた後、真空蒸着槽内にセッ
トし、Te8重量%含有のセレン・テルル(SeTe)
合金を蒸発源として通電加熱して、これを第2層12b
の上に蒸着して膜厚60μmの第1層12aを形成し
た。
Embodiment 1 A second layer 12b is formed by applying a coating liquid in which a derivative of diphenyl isophthalate is dispersed on the outer surface of a core metal 11 made of an aluminum alloy having an outer diameter of 20 mm.
After drying the second layer 12b, it is set in a vacuum evaporation tank, and selenium tellurium (SeTe) containing 8% by weight of Te is used.
The current is heated by using the alloy as an evaporation source, and the second layer 12b is heated.
To form a first layer 12a having a thickness of 60 μm.

【0083】その後、ペルフルオロアルコキシフッ素樹
脂(PFA)の熱収縮チューブを第1層12aに被せて
封止し、250℃まで加熱した後、毎分10℃以上の冷
却速度により急冷して定着ローラ10を作成した(表3
に示すSample No1)。
Thereafter, a heat-shrinkable tube made of a perfluoroalkoxy fluororesin (PFA) is put on the first layer 12a, sealed, heated to 250 ° C., and then rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C. or more per minute to fix the fixing roller 10a. (Table 3)
Sample No. 1) shown in FIG.

【0084】[0084]

【実施例2】外径20mmの芯金11の外表面に、2つ
の蒸発源を真空蒸着槽内にセットして、その1つにイソ
フル酸ジフェニールの誘導体を投入し、他の1つにビス
フェノールAに炭酸ジフェニールを付加した3〜5量体
の誘導体を投入し、まずイソフル酸ジフェニールの誘導
体の蒸発源を通電加熱して蒸着することにより、第2層
12bを形成し、その後、ビスフェノールAの誘導体に
通電加熱して蒸着し、第1層12aを形成して、厚さ6
0μmの相転移発熱層12を形成した。
Example 2 Two evaporation sources were set in a vacuum evaporation tank on the outer surface of a cored bar 11 having an outer diameter of 20 mm, and a diphenyl isoflurate derivative was charged into one of them and bisphenol was added to the other. A is charged with a derivative of a tri- to pentamer obtained by adding diphenyl carbonate to A, and first, an evaporation source of the derivative of diphenyl isoflurate is heated and vapor-deposited to form a second layer 12b. The first layer 12a is formed by applying a current to the derivative by heating and heating, and a thickness of 6
A 0 μm phase change heat generating layer 12 was formed.

【0085】その後、PFAの熱収縮チューブを被せて
封止して保護層13とし、220℃まで加熱した後、毎
分10℃以上の冷却速度により急冷して定着ローラ10
を作成した(表2に示すSample No2)。
Thereafter, a heat-shrinkable tube made of PFA is put on and sealed to form a protective layer 13, which is heated to 220 ° C., quenched at a cooling rate of 10 ° C. or more per minute, and fixed.
Was prepared (Sample No. 2 shown in Table 2).

【0086】[0086]

【実施例3】予め予備加熱カール法によってPET膜
(第2層12b)を形成した外径20mmの芯金11の
外表面にTe8重量%含有のSeTe合金を真空蒸着し
て膜(第1層12a)を形成して、厚さ60μmの2層
の相転移発熱層12を形成した。
Example 3 A SeTe alloy containing 8% by weight of Te was vacuum-deposited on the outer surface of a core metal 11 having an outer diameter of 20 mm on which a PET film (second layer 12b) was previously formed by a preheating curl method. 12a) was formed to form two phase change heat generating layers 12 having a thickness of 60 μm.

【0087】その後、PFAの熱収縮チューブを被せて
封止して保護層13とし、285℃まで減圧加熱した
後、毎分50℃以上の冷却速度で急冷して定着ローラ1
0を作成した(表2に示すSample No3)。
Thereafter, a protective layer 13 is formed by covering with a heat-shrinkable tube of PFA to form a protective layer 13, heated under reduced pressure to 285 ° C., and rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C. or more per minute to fix the fixing roller 1.
0 was created (Sample No. 3 shown in Table 2).

【0088】[0088]

【実施例4】外径20mmの芯金11の外表面に真空蒸
着でTe50重量%含有SeTe合金を第2層12bと
して形成した後、その表面にスパッタリングによってス
テンレス鋼膜(仕切り層12d)を形成し、さらにその
上にTe8重量%含有SeTe合金を第1層12aとし
て形成した。
Embodiment 4 After forming a SeTe alloy containing 50% by weight of Te as a second layer 12b on the outer surface of a core metal 11 having an outer diameter of 20 mm by vacuum evaporation, a stainless steel film (partition layer 12d) is formed on the surface by sputtering. Then, a SeTe alloy containing 8% by weight of Te was formed thereon as the first layer 12a.

【0089】その後、PFAの熱収縮チューブを被せて
封止して保護層13とし、285℃まで減圧加熱した
後、毎分10℃以上の冷却速度により急冷して定着ロー
ラ10を作成した(表2に示すSample No
4)。
Thereafter, a protective layer 13 was formed by covering with a heat-shrinkable tube of PFA to form a protective layer 13. After heating under reduced pressure to 285 ° C., it was rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C. or more per minute to form a fixing roller 10. Sample No. shown in 2
4).

【0090】[0090]

【実施例5】外径20mmの芯金11の外表面に、イソ
フタル酸ジフェニールの誘導体を分散した塗工液を塗布
して第2層12bを形成し、この第2層12bが乾燥し
た後、予めアルミニウム膜(仕切層12d)を形成した
PETシートを、アルミニウム膜面を内側にして予備加
熱でカールさせた後、第2層12bを形成した芯金11
の上に第1層12aを形成した。
Embodiment 5 A second layer 12b is formed by applying a coating liquid in which a derivative of diphenyl isophthalate is dispersed on the outer surface of a cored bar 11 having an outer diameter of 20 mm, and after the second layer 12b is dried, After curling a PET sheet on which an aluminum film (partition layer 12d) has been formed in advance by preheating with the aluminum film surface inside, the core metal 11 having the second layer 12b formed thereon
The first layer 12a was formed on the substrate.

【0091】その後、PFAの熱収縮チューブを被せて
封止して保護層13とし、250℃まで減圧加熱した
後、毎分50℃以上の冷却速度により急冷して定着ロー
ラ10を作成した(表2に示すSample No
5)。
Thereafter, a protective layer 13 was formed by covering with a heat-shrinkable tube made of PFA to form a protective layer 13, heated under reduced pressure to 250 ° C., and rapidly cooled at a cooling rate of 50 ° C. or more per minute to form a fixing roller 10 (see Table 1). Sample No. shown in 2
5).

【0092】[0092]

【比較例1】実施例1〜3で使用した相転移発熱物質
を、各々単体で実施例と同様にして芯金11支持体の上
に形成した。ただし、SeTe合金、イソフタル酸ジフ
ェニールの誘導体および炭酸ジフェニール付加ビスフェ
ノールA誘導体は真空蒸着により膜を形成し、PETは
予備加熱カール法で形成したものである(表2に示すS
ample No6,7,8,9)。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 The phase change exothermic substances used in Examples 1 to 3 were individually formed on a support of a cored bar 11 in the same manner as in Example. However, the SeTe alloy, the diphenyl isophthalate derivative, and the diphenyl carbonate-added bisphenol A derivative form a film by vacuum evaporation, and PET is formed by a preheating curl method (see Table 2).
sample Nos. 6, 7, 8, 9).

【0093】[0093]

【比較例2】実施例4の2種類のSeTe合金を真空蒸
着で順次積層して第2層12bと第1層12aとを形成
し、その後、PFAの熱収縮チューブを被せて封止して
保護層13として定着ローラ10を作製した(表2に示
すSample No10)。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 The two kinds of SeTe alloys of Example 4 were sequentially laminated by vacuum evaporation to form a second layer 12b and a first layer 12a, which were then sealed with a PFA heat-shrinkable tube. The fixing roller 10 was manufactured as the protective layer 13 (Sample No. 10 shown in Table 2).

【0094】[0094]

【比較例3】実施例5と同様にして、第2層12bと第
1層13aとの間にアルミニウム被膜のない(仕切層1
2dのない)定着ローラ10を作製した(表2に示すS
ample No11)。
Comparative Example 3 In the same manner as in Example 5, there was no aluminum coating between the second layer 12b and the first layer 13a (partition layer 1).
A fixing roller 10 (without 2d) was produced (S shown in Table 2).
sample No11).

【0095】これらの実施例1〜5、比較例1〜3の定
着ローラ10をリコー製電子写真複写機M210の定着
装置に組込み、ヒーター電力960Wで加熱しながら各
定着ローラ10の表面温度の上昇状況等を調べてみた。
尚、表3は以下に示す各実施例並びに比較例の実験結果
を示す。
The fixing rollers 10 of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were incorporated in a fixing device of an electrophotographic copying machine M210 manufactured by Ricoh, and the surface temperature of each fixing roller 10 was increased while heating with a heater power of 960 W. I checked the situation.
Table 3 shows the experimental results of the following examples and comparative examples.

【0096】[0096]

【表3】 この比較結果は、発明の実施の形態1とほぼ同じであっ
たが、比較例2、3のように相溶性を有する物質を積層
形成した場合、繰り返し使用により段々と結晶化開始温
度がずれ、しかも、発熱も劣化してきたが、実施例4、
5のように第1層12aと第2層12bとの間に仕切り
層12dを形成した場合には繰り返し使用でも、結晶化
開始温度が安定していた。
[Table 3] Although the comparison result was almost the same as that of the first embodiment of the invention, when the compatible substances were laminated and formed as in Comparative Examples 2 and 3, the crystallization start temperature gradually shifted due to repeated use, In addition, the heat generation has also deteriorated.
In the case where the partition layer 12d was formed between the first layer 12a and the second layer 12b as shown in 5, the crystallization start temperature was stable even after repeated use.

【0097】[0097]

【発明の実施の形態3】発明の実施の形態1では二種の
異なる相転移発熱物質を混合して芯金11に相転移発熱
層12を形成した。発明の実施の形態2では単一の相転
移発熱物質のみからなる第2層と第1層とを積層して芯
金11に少なくも2層からなる相転移発熱層12を形成
した。
Third Embodiment In the first embodiment of the present invention, two different kinds of phase-change exothermic substances are mixed to form a phase-change exothermic layer 12 on a metal core 11. In the second embodiment of the present invention, the second layer made of only a single phase change exothermic substance and the first layer are laminated to form the phase change exothermic layer 12 composed of at least two layers on the metal core 11.

【0098】しかし、2種以上の相転移発熱物質を用い
る場合には、結晶化温度範囲の選択に加え、2種以上の
物質の相溶性、融点、ガラス転移点等の特性を極めて相
性よく選択する必要がある。それ故、発明の実施の形態
1、2ではそれでもなお、物質の適用範囲が限定されて
いる。
However, when two or more phase transition exothermic substances are used, in addition to the selection of the crystallization temperature range, the properties such as the compatibility, melting point, and glass transition point of the two or more substances are extremely well selected. There is a need to. Therefore, in the first and second embodiments of the invention, the application range of the substance is still limited.

【0099】例えば、結晶化した相転移発熱層12を溶
融させるとき、その融点が300°C近傍以上の相転移
発熱物質は、転写紙Pの発火点温度を考慮すると高すぎ
る。他方、その融点が定着可能温度以下である場合、昇
温時にその相転移発熱物質が融解されると吸熱する。こ
れにより、定着ローラ10の温度上昇は促進されず、か
えって減速される。また、ガラス転移点が常温よりも低
い場合には、非晶化された相転移発熱層が経時的に結晶
化される。さらに、相溶性があると、2種の相転移発熱
物質は相互に溶解される。
For example, when melting the crystallized phase-change heating layer 12, the phase-change heating substance having a melting point of about 300 ° C. or more is too high in consideration of the firing point temperature of the transfer paper P. On the other hand, when the melting point is lower than the fixable temperature, the phase transition exothermic substance is absorbed when the temperature rises and the phase transition exothermic substance is melted. As a result, the temperature rise of the fixing roller 10 is not promoted, but rather decelerated. When the glass transition point is lower than room temperature, the non-crystallized phase transition heating layer is crystallized with time. In addition, if compatible, the two phase change pyrogens are mutually dissolved.

【0100】一般に、相転移発熱物質の結晶化温度(T
ci,Tcp,Tcf)はその物質に固有の温度であ
り、使用する相転移発熱材料によって決ってしまうと考
えられていた。また、ガラス転移点Tg、融点Tmも同
様に一般にその物質固有の温度である。それ故、異なる
結晶化温度を有する材料を選択すると融点も同様に異な
ると予想される。
In general, the crystallization temperature (T
(ci, Tcp, Tcf) is a temperature peculiar to the substance, and was thought to be determined by the phase-change exothermic material used. Similarly, the glass transition point Tg and the melting point Tm are also generally temperatures inherent to the substance. Therefore, if one selects materials with different crystallization temperatures, the melting points are expected to be different as well.

【0101】しかしながら、本発明者の研究によれば、
相転移発熱材料は一般的に固有の結晶化温度を有する
が、ある特定の処理、たとえば粉砕処理を行なうことに
より本来の塊(バルク)の固有の結晶化温度よりも低い
第二の結晶化発熱温度を有する特性に改良できることが
判明した。これにより、相転移発熱材料の固有の値であ
る融点Tmやガラス転移点Tgは元のままで、相転移の
結晶化温度領域を拡大することができた。
However, according to the study of the present inventors,
The phase change exothermic material generally has an intrinsic crystallization temperature, but by performing a specific treatment, for example, a pulverization treatment, a second crystallization exotherm lower than the intrinsic crystallization temperature of the original bulk. It has been found that properties having temperature can be improved. As a result, the crystallization temperature range of the phase transition could be expanded while maintaining the melting point Tm and the glass transition point Tg, which are the intrinsic values of the phase transition exothermic material.

【0102】この現象は結晶の成長速度の方向性、成長
速度の異方性などの結晶成長時の条件に起因すると推測
される。たとえば、水の結晶である雪がいわゆる雪印形
の平面デンドライト形態を有したり、水晶のような石柱
錘形を有すように、結晶成長時の条件で結晶の形状が変
化することが知られている。
It is presumed that this phenomenon is caused by crystal growth conditions such as the directionality of the crystal growth rate and the anisotropy of the growth rate. For example, it is known that the shape of a crystal changes under the conditions during crystal growth, such that snow, which is a crystal of water, has a so-called snow-mark-shaped plane dendrite shape or a stone-shaped cone like quartz. I have.

【0103】Se系非晶質物質の結晶化の粒径による結
晶化パターンの変化の理由は、たとえば、次のように考
えることができる。
The reason for the change in the crystallization pattern depending on the crystallization particle size of the Se-based amorphous material can be considered, for example, as follows.

【0104】Seにおいて発生した2重ピークの結晶化
の活性化エンタルピーは、低温域ピークで1.3eV
(379cal/g)、高温域ピークで1.0eV(2
92cal/g)となる。Teを6重量%(wt%)含
むSeTe合金でも同様に低温域ピークの活性化エンタ
ルピーが高いとの測定結果が得られている。このこと
は、高温域ピークは結晶化し易く、低温域ピークは結晶
化しにくいことを示している。それ故、この低温域ピー
クは高温域ピークに比べて活性化エンタルピーが高いの
で塊中ではこの低温域ピークに基づく結晶化は発現しに
くいと考えられる。
The activation enthalpy of crystallization of the double peak generated in Se is 1.3 eV at the low temperature region peak.
(379 cal / g), 1.0 eV (2
92 cal / g). Similarly, a measurement result that the activation enthalpy of the peak in the low temperature region is high is obtained for a SeTe alloy containing 6 wt% (wt%) of Te. This indicates that the high temperature region peak is easily crystallized, and the low temperature region peak is not easily crystallized. Therefore, it is considered that crystallization based on this low-temperature region peak is unlikely to occur in a lump since the low-temperature region peak has a higher activation enthalpy than the high-temperature region peak.

【0105】ここで、Se等のカルコゲンでは、塊を粉
砕するとその破断面では結合手が切断され、無数のダン
グリングボンドが発生する。このダングリングボンド
は、空気中に放置しておくと酸素と結合して安定化す
る。一方、Seは酸素濃度の増大に従って結晶化しやす
くなることが確認されている(特願平7−144130
号明細書参照)。これらの事実を総合すると、ダングリ
ングボンド自体は結晶核としても働くが、この安定化し
たダングリングボンドも結晶核として作用するものと推
定される。これにより微細化は、結晶成長を促進する結
晶核を表面に多数発生させるのに、寄与していると考え
られる。
Here, in the case of chalcogen such as Se, when a lump is pulverized, bonds are cut at the fractured surface, and countless dangling bonds are generated. When this dangling bond is left in the air, it is combined with oxygen and stabilized. On the other hand, it has been confirmed that Se becomes easily crystallized as the oxygen concentration increases (Japanese Patent Application No. Hei 7-144130).
No.). Summing up these facts, it is presumed that the dangling bonds themselves also act as crystal nuclei, but the stabilized dangling bonds also act as crystal nuclei. Thus, it is considered that the miniaturization contributes to generating a large number of crystal nuclei for promoting crystal growth on the surface.

【0106】また、Se等のカルコゲンでは、塊中での
結晶成長形態は球晶であるが、しばしば蒸着薄膜の結晶
形態を観察すると、くらげ状あるいは茸状の平面放射状
の大きな結晶が認められる。このことは、この材料では
塊中での成長よりも表面での結晶成長速度が速いと考え
られる。微細化は、この結晶成長速度の速い表面の増大
に寄与していると考えられる。
In the case of chalcogens such as Se, the crystal growth form in the lump is spherulite, but when the crystal form of the vapor-deposited thin film is often observed, large jelly-like or mushroom-like plane radial crystals are observed. This is thought to be due to the fact that this material has a higher crystal growth rate on the surface than growth in bulk. It is considered that the miniaturization contributes to the increase of the surface having a high crystal growth rate.

【0107】それ故、この物質では、微粒子化すること
により粒子表面に結晶核が多数発生して結晶化が促進さ
れるとともに、結晶化が塊中よりも速いと考えられる表
面の微粒子化に伴う増大によって、更に結晶化が促進さ
れると考えられる。したがって、微細化により発生した
粒子表面の多数の結晶核や、微細化による粒子表面積の
増大、により結晶化が促進され、これらの結晶化の促進
により活性化エンタルピーが高くて結晶化しにくい低温
域ピークが出現するものと推定される。
Therefore, in this substance, a number of crystal nuclei are generated on the surface of the particles by finer particles to promote crystallization, and crystallization is considered to be faster than in a lump. It is believed that the increase further promotes crystallization. Therefore, crystallization is promoted by a large number of crystal nuclei on the particle surface generated by the refinement and an increase in the particle surface area due to the refinement, and the enthalpy of activation is high due to the promotion of these crystallizations. Is assumed to appear.

【0108】有機高分子の結晶化のメカニズムは複雑で
あるが、基本的には塊(バルク)中と自由表面での関係
は同様であると推定される。すなわち、微細化すること
により表面積を増大させたり、高分子粒子の表面に公知
の結晶核剤を付着させることにより、第2の結晶化ピー
クの発現が促進される。
Although the crystallization mechanism of the organic polymer is complicated, it is presumed that the relationship between the free surface and the inside of the lump (bulk) is basically the same. That is, the expression of the second crystallization peak is promoted by increasing the surface area by miniaturization or by attaching a known crystal nucleating agent to the surface of the polymer particles.

【0109】この相転移発熱物質は複数の結晶化発熱温
度を有するので、単一の結晶化発熱温度を有する相転移
発熱物質に比べて比較的広い範囲の温度領域でこの促進
が行なわれる。したがって、この発熱の促進は比較的低
い温度から開始され、また、定着ローラの定着温度付近
の高い温度まで加速させることが可能となる。さらに、
このものは同一物質であり、融解に基づく単一の吸熱温
度を有する材料であるので、非晶質化のために溶融する
場合には単一の融点以上に加熱すればよい。従って、複
数の異なる物質を用いる場合に比べて材料の選択が容易
となる。
Since this phase transition exothermic substance has a plurality of crystallization exothermic temperatures, this promotion is performed in a relatively wide temperature range as compared with a phase change exothermic substance having a single crystallization exothermic temperature. Therefore, the heat generation is started from a relatively low temperature, and can be accelerated to a high temperature near the fixing temperature of the fixing roller. further,
This is the same substance, and is a material having a single endothermic temperature based on melting. Therefore, in the case of melting for amorphization, the material may be heated to a single melting point or higher. Therefore, material selection becomes easier as compared with the case where a plurality of different substances are used.

【0110】また、粒径を異ならせた同一物質を選択的
に組み合わせて用いることにより二種以上の結晶化開始
温度を有する相転移発熱層12を形成できる。
The phase change heat generating layer 12 having two or more crystallization onset temperatures can be formed by selectively using the same substances having different particle diameters in combination.

【0111】たとえば、カルコゲン系元素を主体とした
合金は、粉砕して微粒子にすれば低温域に新たに結晶化
開始温度を発生させることができる。また、カルコゲン
系元素合金の中でもSeは融点が217°であること
から、合金になっても融点は大きくはシフトしない。し
たがって、非晶質初期化の融解過程で高温を必要せずに
効果的に行える。
For example, if an alloy mainly composed of a chalcogen-based element is pulverized into fine particles, a new crystallization start temperature can be generated in a low temperature region. Further, among the chalcogen-based element alloys, Se has a melting point of 217 ° C. , so that the melting point does not shift significantly even when it becomes an alloy. Therefore, it can be effectively performed without requiring a high temperature in the melting process of the amorphous initialization.

【0112】相転移発熱層12を構成する物質には、溶
融水中ショット法で調製された高純度Se(純度99.
999%)ペレットが用いられる。本発明者の研究によ
れば、第二の結晶化開始温度は、塊を粉砕すると発現す
る。そこで、この現象を確認するため、ペレットを粉砕
機で粉砕させ、得られた粉末を0.5mm以上の塊、
0.2〜0.5mmの粉、0.1mm未満の微粉に分級
する。各々の試料を毎分10°Cの昇温速度の条件によ
り熱分析DTAを行ない、結果を表4にまとめた。
The substance constituting the phase transition heating layer 12 includes high purity Se (purity 99.
(999%) pellets are used. According to the inventor's research, the second crystallization onset temperature is developed when the mass is crushed. Therefore, in order to confirm this phenomenon, the pellets were pulverized with a pulverizer, and the obtained powder was lumped to 0.5 mm or more,
Classify into 0.2-0.5 mm powder, fine powder less than 0.1 mm. Each sample was subjected to thermal analysis DTA under the condition of a heating rate of 10 ° C./min, and the results are summarized in Table 4.

【0113】[0113]

【表4】 試料番号1の塊は、図14に示すように、図1と同様な
結晶化による発熱パターンを示し、140°Cにシャー
プな発熱ピーク温度Tcpを示している。
[Table 4] As shown in FIG. 14, the lump of sample number 1 shows a heat generation pattern due to crystallization similar to that of FIG. 1, and shows a sharp heat generation peak temperature Tcp at 140 ° C.

【0114】これに対して、機械的に微粉砕した粒径
0.1mm未満の試料番号3の微粉では、図15に示す
ように低温側に発熱パターンのピーク部分が広がった比
較的大きな発熱量を有する発熱ピークを認めることがで
きた。また、試料番号2,3の材料は、高温側の発熱ピ
ーク温度Tcp1(140°C)に加え、低温側の発熱
ピーク温度Tcp2(110°C)が発現するので、低
温側から高温側まで広い範囲の発熱領域を有する物質で
あることが理解される。また、結晶化開始温度も低温側
にずれている。これにより、粒径をコントロールすると
いう簡単な構成により結晶化開始温度がコントロールで
きることが理解される。また、この試料番号2、3の材
料は低温側から高温側まで広い範囲で昇温を促進させる
材料として有効に利用されることが理解される。
On the other hand, in the case of the fine powder of Sample No. 3 having a particle diameter of less than 0.1 mm, which was mechanically pulverized, a relatively large calorific value in which the peak portion of the calorific pattern spread to the low temperature side as shown in FIG. Was observed. Further, the materials of sample numbers 2 and 3 exhibit a low-temperature exothermic peak temperature Tcp2 (110 ° C.) in addition to the high-temperature exothermic peak temperature Tcp1 (140 ° C.). It is understood that the material has a range of exothermic regions. Further, the crystallization start temperature is also shifted to the lower temperature side. Thus, it is understood that the crystallization start temperature can be controlled by a simple structure of controlling the particle size. Further, it is understood that the materials of Sample Nos. 2 and 3 are effectively used as materials for accelerating the temperature rise in a wide range from the low temperature side to the high temperature side.

【0115】とくに、試料番号3の材料は、試料番号2
の材料に比べて発熱パターンがブロード化されているこ
とが理解され、この試料番号3の材料は、広い領域で連
続的に滑らかに昇温を促進させる効果が期待される。ま
た、これらの試料番号2,3の材料はいずれも融点T
m、ガラス転移点Tgともに試料番号1の材料と実質的
に変化は認められなかった。
In particular, the material of sample No. 3
It is understood that the heat generation pattern is broader than that of the material No. 3, and the material of sample No. 3 is expected to have an effect of smoothly and continuously promoting the temperature increase over a wide area. The materials of Samples 2 and 3 have melting points T
Both m and the glass transition point Tg were not substantially changed from the material of Sample No. 1.

【0116】一方、対照として同ペレットを支持体基板
温度50°Cにて真空蒸着して厚さ0.1mmの蒸着膜
を形成させ、剥離させて蒸着膜試料(試料番号4)を得
た。同様にして熱分析DTAを行なったところ、図14
と同様な発熱パターンを示し、その結果を併せて表4に
示した。蒸着膜では、厚さが0.1mmと薄くても第2
の発熱ピークは認められなかった。
On the other hand, as a control, the same pellet was vacuum-deposited at a support substrate temperature of 50 ° C. to form a deposited film having a thickness of 0.1 mm and peeled off to obtain a deposited film sample (sample No. 4). When thermal analysis DTA was performed in the same manner, FIG.
The heat generation pattern was the same as that of Example 1. The results are also shown in Table 4. In the case of a deposited film, the second
No exothermic peak was observed.

【0117】同様に高純度Seに代えて、Teを6重量
%含むSeTe合金およびTeを50重量%含むSeT
e合金(融点285°C)についても粉砕、分級してD
TAを行なったところ、図16に示すように、Te組成
に基づき高純度Seに比較して発熱ピーク温度はやや高
温側にシフトするものの、Seと全く同じ挙動を示し、
粉砕された材料では、二つの発熱ピークが確認された。
これにより、カルコゲナイド系化合物ではSeと同様な
挙動を示すことが確認される。
Similarly, a SeTe alloy containing 6% by weight of Te and a SeT alloy containing 50% by weight of Te are used instead of high-purity Se.
e alloy (melting point 285 ° C)
When TA was performed, as shown in FIG. 16, the exothermic peak temperature slightly shifted to a higher temperature side as compared with high-purity Se based on the Te composition, but showed exactly the same behavior as Se.
Two exothermic peaks were observed in the milled material.
This confirms that the chalcogenide compound exhibits the same behavior as Se.

【0118】これらの微粉砕化されたSeおよびSeT
e合金のDTAパターンは、その試料を数年間放置して
も初期の2重ピークパターンが維持されていることが確
認されている。したがって、この微粉砕化された試料を
加熱ロールの転移層を構成する材料として利用しても耐
久性がよいと理解される。
These finely divided Se and SeT
It has been confirmed that the DTA pattern of the e-alloy maintains the initial double peak pattern even when the sample is left for several years. Therefore, it is understood that durability is good even when this finely pulverized sample is used as a material constituting the transition layer of the heating roll.

【0119】以上の説明から明らかなように、この発明
の実施の形態3によれば、相転移発熱物質の粒子径をコ
ントロールすることにより発熱温度範囲を制御すること
ができる。例えば、粒子径を小さくすることにより低温
域でより多くの発熱を伴う物質とすることができる。
As is clear from the above description, according to the third embodiment of the present invention, the temperature range of the heat generation can be controlled by controlling the particle diameter of the phase transition heat generating substance. For example, by reducing the particle size, a substance that generates more heat in a low temperature range can be obtained.

【0120】すなわち、これらの粒子の径が異なる同一
物質を選択的に組み合わせることにすれば、発明の実施
の形態1、発明の実施の形態2で説明したと同様に、低
温領域から高温領域に渡って広い温度範囲で昇温させる
相転移発熱層12を形成することができる。相転移発熱
層12は図17〜図19に示すように第1粒子30と第
2粒子31とを混合した混合物からなる一層構成のもの
であっても良い。
That is, if the same substances having different particle diameters are selectively combined, as described in the first and second embodiments of the present invention, the temperature can be changed from the low temperature region to the high temperature region. It is possible to form the phase transition heating layer 12 that is heated over a wide temperature range. The phase change heat generating layer 12 may have a single-layer structure made of a mixture of the first particles 30 and the second particles 31 as shown in FIGS.

【0121】相転移発熱層12を第1粒子30と第2粒
子31とからなる混合物により一層のみの構成とする場
合、第1粒子30と第2粒子31とを全体に渡って混在
させて均一に分散させる構成とするのが望ましい。
When the phase-change heat generating layer 12 is composed of a single layer of a mixture of the first particles 30 and the second particles 31, the first particles 30 and the second particles 31 are mixed over the entire surface to form a uniform layer. It is desirable to adopt a configuration in which the components are dispersed.

【0122】この相転移発熱層12は同一物質であるの
で、融点Tm、凝固点Tm’が同一である。このため、
溶融時に融合しないように第1粒子30の融点及び第2
粒子31の融点よりも高い融点を有する熱伝導性の形態
保持材料により保持することが必要である。特に、第1
粒子30よりも粒子径が小さい第2粒子31はその結晶
化開始温度が第1粒子30の結晶化開始温度よりも低い
ので、その第2粒子31の結晶化開始温度を維持するた
めに、図17に示すように、形態保持材料34により被
覆することが望ましいが、図18に示すように第1粒子
30と第2粒子31とを両方とも形態保持材料34によ
り被覆しても良い。
Since the phase transition heating layers 12 are made of the same substance, the melting point Tm and the freezing point Tm 'are the same. For this reason,
The melting point of the first particles 30 and the second
The particles 31 need to be held by a thermally conductive form holding material having a melting point higher than the melting point. In particular, the first
Since the second particles 31 having a smaller particle diameter than the particles 30 have a crystallization start temperature lower than the crystallization start temperature of the first particles 30, in order to maintain the crystallization start temperature of the second particles 31, As shown in FIG. 17, it is desirable to coat with the form holding material 34, but as shown in FIG. 18, both the first particles 30 and the second particles 31 may be covered with the form holding material 34.

【0123】また、図19に示すように、第1粒子30
と第2粒子31とを、この各粒子30、31の融点より
も高い融点を有する熱伝導性の形態保持材料35中に均
一に分散させて混在させる構成としても良い。この場合
には、各粒子30、31を被覆する必要はない。
As shown in FIG. 19, the first particles 30
The second particles 31 may be uniformly dispersed and mixed in the thermally conductive form holding material 35 having a melting point higher than the melting points of the respective particles 30 and 31. In this case, it is not necessary to coat each particle 30, 31.

【0124】更に、図20に示すように、第1粒子30
を熱伝導性の形態保持材料36に均一に分散させて第1
層32を構成し、第2粒子31を熱伝導性の形態保持材
料37に均一に分散させて第2層33を構成し、この第
1層32と第2層33とにより相転移発熱層12を形成
しても良い。この場合、発明の実施の形態1と同様に結
晶化開始温度の高い第1粒子30のみからなる第1層3
2を第2粒子31のみからなる第2層33の上に形成す
るのが望ましい。なお、第1相転移発熱物質には、蒸着
膜を用いても良い。
Further, as shown in FIG.
Is uniformly dispersed in the thermally conductive form-holding material 36 so that the first
The second layer 33 is formed by uniformly dispersing the second particles 31 in the thermally conductive form-holding material 37, and the first layer 32 and the second layer 33 form the phase transition heating layer 12. May be formed. In this case, like the first embodiment of the invention, the first layer 3 composed of only the first particles 30 having a high crystallization start temperature is used.
2 is desirably formed on the second layer 33 composed of only the second particles 31. Note that a vapor deposited film may be used as the first phase change heating substance.

【0125】また、熱伝導性の形態保持材料には、エポ
キシ系接着剤、熱可塑性ポリイミド系接着剤を用いる
が、粒子を被覆した状態で、相転移発熱物質を非晶質化
させるために、相転移発熱物質を溶融させた状態で、そ
の塗膜が溶融したり、分解したりせずに形態を保つこと
により、初期の粒子の形態を保持できるものであればよ
い。このような材料には、たとえば、架橋型高分子や高
融点高分子などがある。
An epoxy-based adhesive or a thermoplastic polyimide-based adhesive is used as the thermally conductive form-holding material. In order to make the phase-change exothermic substance amorphous while covering the particles, Any material may be used as long as it can maintain the initial particle form by maintaining the form without melting or decomposing the coating film in a state where the phase change heating substance is melted. Such materials include, for example, cross-linked polymers and high melting point polymers.

【0126】なお、これらの実施例では、結晶化した固
体を非晶質の固体に相転移させるために、結晶化した固
体を溶融状態にし、この溶融状態の液体を急冷すること
により非晶質の固体に相転移させているが、結晶化した
固体にイオンを注入することにより結晶化した固体を非
晶質の固体に相転移させることができる。この場合、イ
オン注入装置を複写機内に組み込めば良い。
In these examples, in order to cause a phase transition from a crystallized solid to an amorphous solid, the crystallized solid is brought into a molten state, and the liquid in the molten state is rapidly cooled to obtain an amorphous state. However, the crystallized solid can be phase-transformed to an amorphous solid by implanting ions into the crystallized solid. In this case, the ion implanter may be incorporated in the copying machine.

【0127】この発明の実施の形態3によれば、同一物
質で広い範囲の加熱促進が図れ、複数の異なる種類の相
転移発熱物質を用いるよりも製造上の制約が大幅に軽減
される。
According to the third embodiment of the present invention, a wide range of heating can be promoted with the same substance, and the restrictions on manufacturing are greatly reduced as compared with the case where a plurality of different types of phase transition exothermic substances are used.

【0128】異なる粒径の物質を均一に分散させること
により、ローラの全体に渡って昇温促進効果が均一とな
る。
By uniformly dispersing substances having different particle diameters, the effect of promoting the temperature rise becomes uniform over the entire roller.

【0129】機械的微粉砕により、相転移発熱物質の結
晶化温度を拡大できる。
The mechanical crushing can increase the crystallization temperature of the phase change exothermic substance.

【0130】非晶質化のために相転移発熱物質を溶融さ
せたとしても、被覆により保護、分離されているので、
互いの粒子は相溶することはなく、繰り返し使用に対し
て常に同じ粒子形状が保たれる。また、被覆物質が良熱
伝導性であるので、発生した熱の伝熱効率がよい。
Even if the phase-change exothermic substance is melted for amorphization, it is protected and separated by the coating.
The particles do not dissolve in each other and always maintain the same particle shape for repeated use. Further, since the coating material has good thermal conductivity, the heat transfer efficiency of generated heat is good.

【0131】カルコゲン系元素を主体とした合金は、粉
砕して微粒子にすることで容易に低温域結晶化発熱温度
を発生させることができる。
An alloy mainly composed of a chalcogen element can easily generate a low-temperature crystallization exothermic temperature by pulverizing the alloy into fine particles.

【0132】カルコゲン系元素合金の中でもSeは融点
が217°であることから、合金になっても融点は大
きくはシフト変化せず、非晶質初期化のための融解が効
果的に行える。
[0132] Among the chalcogen-based element alloys, Se has a melting point of 217 ° C. Therefore, even when an alloy is formed, the melting point does not significantly change and the melting for the amorphous initialization can be performed effectively.

【0133】[0133]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着ロー
は、相転移発熱物質層を構成する相転移発熱物質が、
二種以上の結晶化開始温度を有しているので、ウォーミ
ングアップ時間の大幅な短縮化を実現し得て、しかも、
温度範囲の選定が容易で、ヒータの省電化をも実現する
ことができる。
As described above, the fixing roller of the present invention is
La is the phase transition heating substance that constitutes the phase transition heating substance layer,
Since it has two or more types of crystallization onset temperatures, it is possible to significantly reduce the warm-up time, and
The temperature range can be easily selected, and power saving of the heater can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 相転移発熱物質の発熱特性を説明するための
模式的なDTA曲線図を示す。
FIG. 1 is a schematic DTA curve diagram for explaining the exothermic characteristics of a phase change exothermic substance.

【図2】 本発明の実施の形態に係わる複写機の概略構
成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a copying machine according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態に係わる定着ローラの構
成の一例を示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view illustrating an example of a configuration of a fixing roller according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図4】 本発明に係わる定着ローラの変形例を示す拡
大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a modification of the fixing roller according to the present invention.

【図5】 本発明に係わる定着ローラの昇温特性を説明
するための温度−時間曲線を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a temperature-time curve for explaining a temperature rise characteristic of the fixing roller according to the present invention.

【図6】 従来の定着ローラの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional fixing roller.

【図7】 本発明に係わる定着装置の制御を説明するた
めの構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating control of a fixing device according to the present invention.

【図8】 図7に示す定着装置の制御タイミングを示す
図である。
8 is a diagram showing control timing of the fixing device shown in FIG.

【図9】 定着ローラの外周面を冷却する構成を示す概
略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration for cooling an outer peripheral surface of a fixing roller.

【図10】 定着ローラを回転させながら冷却構成を示
す概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a cooling configuration while rotating a fixing roller.

【図11】 相転移発熱層を第1層と第2層との2層構
成とした定着ローラの拡大断面図である。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a fixing roller having a two-layer structure of a first layer and a second layer as a phase change heat generating layer.

【図12】 相転移発熱層を第1層と第2層と第3層と
の3層構成とした定着ローラの拡大断面図である。
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a fixing roller having a three-layer structure including a first layer, a second layer, and a third layer as a phase transition heating layer.

【図13】 相転移発熱層を第1層と第2層との2層構
成とし、第1層と第2層との間に仕切り層を設けた定着
ローラの拡大断面図である。
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a fixing roller having a two-layer structure of a phase-change heat generating layer including a first layer and a second layer, and a partition layer provided between the first layer and the second layer.

【図14】 高純度Se塊の結晶化発熱特性を示すDT
A曲線図である。
FIG. 14: DT showing crystallization exothermic characteristics of high-purity Se lump
It is an A curve figure.

【図15】 高純度Se微粉の結晶化発熱特性を示すD
TA曲線図である。
FIG. 15D shows the crystallization exothermic characteristics of high-purity Se fine powder.
It is a TA curve figure.

【図16】 SeTe合金粉の結晶化発熱特性を示すD
TA曲線図である。
FIG. 16 is a graph showing a heat generation characteristic of crystallization of SeTe alloy powder.
It is a TA curve figure.

【図17】 粒径の異なる同一物質を混合して芯金に相
転移発熱物質を形成した状態を示す定着ローラの部分拡
大図であり、粒径の小さい方の粒子を熱伝導性の形態保
持材料により被覆した状態を示している。
FIG. 17 is a partially enlarged view of a fixing roller showing a state in which the same substance having different particle diameters are mixed to form a phase-change exothermic substance on a core metal, and particles having a smaller particle diameter retain a heat conductive form; The state covered with the material is shown.

【図18】 同一物質からなる粒径の異なる第1粒子と
第2粒子とを混合して芯金に相転移発熱物質を形成した
定着ローラの部分拡大図であり、両方の粒子を熱伝導性
の形態保持材料により被覆した状態を示している。
FIG. 18 is a partially enlarged view of a fixing roller in which first particles and second particles of the same substance and having different particle diameters are mixed to form a phase-change exothermic substance on a cored bar; 2 shows a state covered with a shape maintaining material.

【図19】 粒径の異なる第1粒子と第2粒子とを混合
して熱伝導性の材料に均一に分散させて相転移発熱層を
形成した定着ローラの部分拡大図である。
FIG. 19 is a partially enlarged view of a fixing roller in which first and second particles having different particle sizes are mixed and uniformly dispersed in a thermally conductive material to form a phase change heat generating layer.

【図20】 同一物質の第1粒子のみからなる第1層と
第2粒子にのみからなる第2層とにより相転移発熱層を
形成した定着ローラの部分拡大図である。
FIG. 20 is a partially enlarged view of a fixing roller in which a phase change heating layer is formed by a first layer made of only first particles of the same substance and a second layer made of only second particles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…定着ローラ 11…芯金 12…相転移発熱層 30…第1粒子 31…第2粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fixing roller 11 ... Core metal 12 ... Phase transition heating layer 30 ... 1st particle 31 ... 2nd particle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20 F16C 13/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03G 13/20 G03G 15/20 F16C 13/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 結晶質と非晶質とに相転移が可能な相転
移発熱物質からなる相転移発熱層を芯金上に設け、前記
相転移発熱物質が非晶質から結晶質へ相転移するときの
発熱を利用して昇温が促進される定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質から結晶質に相転移を開始
する結晶化開始温度を有する第1粒子と、該第1粒子と
同一物質から構成されて前記第1粒子の結晶化開始温度
と異なる結晶化開始温度を有する第2粒子との少なくと
も二種類からなり、 前記第1粒子が熱伝導性材料により
被覆され、該熱伝導性材料は前記第1粒子の融点及び前
記第2粒子の融点よりも高い融点を有している定着ロー
ラ。
1. A phase-change heat-generating layer comprising a phase-change exothermic material capable of phase transition between crystalline and amorphous is provided on a core metal, and the phase-change exothermic material undergoes a phase transition from amorphous to crystalline. In the fixing roller in which the temperature rise is promoted by utilizing the heat generated during the heating, the phase change exothermic substance starts a phase transition from amorphous to crystalline.
First particles having a crystallization onset temperature, and the first particles
The crystallization start temperature of the first particles, which is composed of the same substance
At least a second particle having a crystallization onset temperature different from
A fixing roller , wherein the first particles are coated with a heat conductive material, and the heat conductive material has a melting point higher than a melting point of the first particles and a melting point of the second particles.
【請求項2】 結晶質と非晶質とに相転移が可能な相転
移発熱物質からなる相転移発熱層を芯金上に設け、前記
相転移発熱物質が非晶質から結晶質へ相転移するときの
発熱を利用して昇温が促進される定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質から結晶質に相転移を開始
する結晶化開始温度を有する第1粒子と、該第1粒子と
同一物質から構成されて前記第1粒子の結晶化開始温度
と異なる結晶化開始温度を有する第2粒子との少なくと
も二種類からなり、 前記第1粒子と前記第2粒子とが熱
伝導性材料中に分散され、該熱伝導性材料は前記第1粒
子の融点及び前記第2粒子の融点よりも高い融点を有し
ている定着ローラ。
2. A phase transition heating layer comprising a phase transition heating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous is provided on a core metal, and the phase transition heating substance is changed from an amorphous phase to a crystalline phase. In the fixing roller in which the temperature rise is promoted by utilizing the heat generated during the heating, the phase change exothermic substance starts a phase transition from amorphous to crystalline.
First particles having a crystallization onset temperature, and the first particles
The crystallization start temperature of the first particles, which is composed of the same substance
At least a second particle having a crystallization onset temperature different from
And the first particles and the second particles are dispersed in a heat conductive material, and the heat conductive material has a melting point higher than the melting point of the first particles and the melting point of the second particles. Fusing roller.
【請求項3】 結晶質と非晶質とに相転移が可能な相転
移発熱物質からなる相転移発熱層を芯金上に設け、前記
相転移発熱物質が非晶質から結晶質へ相転移するときの
発熱を利用して昇温が促進される定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質から結晶質に相転移を開始
する第1結晶化開始温度を有する第1粒子と、該第1粒
子と同一物質から構成されて前記第1粒子の第1結晶化
開始温度とは異なる第2結晶化開始温度を有する第2粒
子との少なくとも二種類からなり、 前記相転移発熱層は
前記第1粒子を熱伝導性材料に分散することにより形成
された第1層と、前記第2粒子を熱伝導性材料に分散す
ることにより形成された第2層とから構成され、各熱伝
導材料が前記第1粒子の融点及び前記第2粒子の融点よ
りも高い融点を有している定着ローラ。
3. A phase change heating layer comprising a phase change heating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous is provided on a core metal, and the phase transition heating substance is changed from an amorphous phase to a crystalline phase. In the fixing roller in which the temperature rise is promoted by utilizing the heat generated during the heating, the phase change exothermic substance starts a phase transition from amorphous to crystalline.
Particles having a first crystallization onset temperature, and the first particles
First crystallization of the first particles, the first crystallization being made of the same material as the particles
Second grains having a second crystallization onset temperature different from the onset temperature
And a phase transition heating layer, wherein the first layer is formed by dispersing the first particles in a thermally conductive material, and the second particles are dispersed in a thermally conductive material. And a second layer formed by the following method, wherein each heat conductive material has a melting point higher than the melting point of the first particles and the melting point of the second particles.
【請求項4】 請求項3に記載の定着ローラにおいて、
前記第1結晶化開始温度 が前記第2結晶化開始温度より
も高く、前記第1層が前記第2層の上に積層されている
定着ローラ。
4. The fixing roller according to claim 3, wherein
The first crystallization start temperature is higher than the second crystallization start temperature
A fixing roller , wherein the first layer is stacked on the second layer.
【請求項5】 結晶質と非晶質とに相転移が可能な相転
移発熱物質からなる相転移発熱層を芯金上に設け、前記
相転移発熱物質が非晶質から結晶質へ相転移するときの
発熱を利用して昇温が促進される定着ローラにおいて、前記相転移発熱物質が非晶質から結晶質に相転移を開始
する第1結晶化開始温度を有する第1粒子と、該第1粒
子と同一物質から構成されて前記第1粒子の第1結晶化
開始温度とは異なる第2結晶化開始温度を有する第2粒
子との少なくとも二種類からなり、 前記第1結晶化開始
温度が前記第2結晶化開始温度と前記第2粒子の発熱ピ
ーク温度との間にあることを特徴とする定着ローラ。
5. A phase transition heating layer comprising a phase transition heating substance capable of phase transition between crystalline and amorphous, provided on a cored bar, wherein said phase transition heating substance changes from amorphous to crystalline. In the fixing roller in which the temperature rise is promoted by utilizing the heat generated during the heating, the phase change exothermic substance starts a phase transition from amorphous to crystalline.
Particles having a first crystallization onset temperature, and the first particles
First crystallization of the first particles, the first crystallization being made of the same material as the particles
Second grains having a second crystallization onset temperature different from the onset temperature
And a fixing roller , wherein the first crystallization start temperature is between the second crystallization start temperature and the heat generation peak temperature of the second particles.
【請求項6】 請求項4に記載の定着ローラにおいて、
前記第1結晶化開始温度が前記第2粒子の発熱ピーク温
度よりも低いことを特徴とする定着ローラ。
6. The fixing roller according to claim 4, wherein
The first crystallization start temperature is lower than a heat generation peak temperature of the second particles.
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