JP3742807B2 - Fixing roller and fixing device - Google Patents

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JP3742807B2 JP2003176880A JP2003176880A JP3742807B2 JP 3742807 B2 JP3742807 B2 JP 3742807B2 JP 2003176880 A JP2003176880 A JP 2003176880A JP 2003176880 A JP2003176880 A JP 2003176880A JP 3742807 B2 JP3742807 B2 JP 3742807B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像を加熱溶融し転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置の定着装置に関し、特に、電磁誘導発熱を利用した定着ローラーとその定着ローラを用いた定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電磁誘導発熱を利用した定着ローラー(加熱ローラーとも呼ばれる)としては、例えば、実開昭48−59458号公報に開示された誘導発熱ローラーがあり、この誘導発熱ローラーは、固定軸の外表面に固設された鉄心にコイルを巻き、コイルに交流電源を接続し、そのコイルを巻いたものの外周面に高導電性、高熱伝導性の非磁性材料よりなる薄肉円筒状の回転する発熱ローラーを固定軸と同心的に配設し、上記コイルに通電された時に誘起する鉄心を通る交番磁束の漏洩磁束が、上記発熱ローラーの円周側壁を貫通することにより、同ローラーを加熱するように構成されている。
【0003】
また、特開昭53−50844号公報には、軸に固着されている磁性体からなるコアーに巻き付けられた巻線と、巻線の外周に配設された弾性体からなる耐熱断熱層と、この耐熱断熱層を被覆する可橈性の誘導発熱層とからなる加熱ローラーとすることにより、加熱ローラーの立ち上がりを早くし、発熱層の強度不足を解消する技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンター等、トナーを用いた画像形成装置の定着装置としては一般的に熱ローラー定着装置が用いられる。この熱ローラー定着装置では、内部に熱源を有する定着ローラーと、定着ローラーに押圧される機構を備えた加圧ローラーを用い、それらから構成される熱ローラー対の間に形成されるニップ部に未定着のトナー像を担持した転写材を通過させることにより、トナーを加熱溶融し、転写材に固定する構成となっている。定着ローラーの熱源としては、赤外線ヒーターを用いることが一般的であるが、投入した電力の一部が可視光線となってしまうことが避けられないことと、赤外線を受光する定着ローラーの内壁での受光ロス等により、効率の限界がある。
【0005】
一方、実開昭48−59458号公報に開示されているように、発熱ローラーとして電磁誘導発熱を利用するものでは、定着ローラーは、回転駆動される外筒と、この外筒を誘導発熱させるための誘導コイルを備えた電磁誘導発熱機構を持つ内筒より構成されており、誘導コイルは外部に設けられた交流電源に接続され、誘導コイルが交流電源により励磁されると外筒の内壁に交流渦電流が誘起され、内壁近傍が発熱する仕組みになっている。この場合、外筒そのものが発熱源となるため、赤外線ヒーターを用いたときのような損失を無くすことができる。
【0006】
ところで、上記のような電磁誘導発熱を利用した定着ローラーの温度の立ち上がりを早めるには発熱層(金属層)を薄くすればよいが、定着ローラーを他のローラーに圧接させてシートの搬送を行わせる場合に、圧力に耐えられなくなってシート搬送に支障を来す欠点がある。この欠点を改良する発明であって、電磁誘導発熱を利用した定着ローラー(加熱ローラー)として開示されている特開昭53−50844号公報記載の技術では、加熱ローラーの立ち上がりを早くするために、発熱層を可橈性とし(金属を薄くする)、熱ローラー対として使用するときの圧力に耐えうるように、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体にて発熱層を支持するようにしている。このように構成することにより、熱ローラー対の機能を保ちつつ立ち上がり時間を早めることができるようになった。
【0007】
しかし、発熱層の支持部に弾性体を用いることにより、発熱層(金属の薄層)が繰り返し圧力により疲労して損壊してしまったり、高速度の画像形成に供される定着装置ではローラー対の圧力が非常に高いために発熱層が塑性変形してローラ対としての役割を果たせなかったりすることは避けられない。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、以下に、本発明の課題
(目的)を述べる。
(1)本発明では、上述した欠点の生じない、効率の良い、熱ローラー対に適した定着ローラーとそれを用いた定着装置を提供することを目的とする。
(2)本発明では、(1)の目的に加え、交換性の良い定着ローラーとそれを用いた定着装置を提供することを目的とする。
(3)本発明では、(2)の目的に加え、さらに交換性を向上させ、しかも、取付け位置精度をも確保できる定着ローラーとそれを用いた定着装置を提供することを目的とする。
(4)本発明では、(3)の目的に加え、支持方法を簡略化できる定着ローラーとそれを用いた定着装置を提供することを目的とする。
(5)本発明では、(1)の定着ローラーを大量に生産するときに歩留まりを向上させ、安定的に生産できる定着ローラーを提供することを目的とする。
(6)本発明では、(5)の目的に加え、重量を軽減して、取扱い性を向上させた定着ローラーを提供することを目的とする。
(7)本発明では、(6)の目的に加え、定着装置の温度制御機構等の故障によりローラーが過熱した際にローラーが破損し、高い圧力で圧接された熱ローラー対が飛散する事故をも防止できる定着ローラーを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明に係る定着ローラーは、磁界発生手段と、該磁界発生手段の外周を囲むように配設され電磁誘導発熱を利用して発熱する導電性発熱層と、強度的に劣る前記導電性発熱層が変形を受けないように支持する非導電性かつ非磁性の固定部と可動部を有し、取り外しを行うときには、可動部から外側を脱着できる構造としたものである。
また、本発明に係る定着ローラーは、前記固定部と可動部の熱膨張率を、固定部>可動部となるように構成したものである。
より具体的な構成について述べると、本発明に係る定着ローラーは、軸に固定されている筒状の磁性体からなるコアと該コアに巻き付けられた巻線(誘導コイル)から構成される磁界発生手段(筒状の構造であるため、これを内筒と呼ぶ)と、該磁界発生手段の外周を囲むように配設され電磁誘導発熱を利用して発熱する筒状の発熱部(前記内筒に対応して、これを外筒と呼ぶ)からなる定着ローラーであり、前記発熱部(外筒)が、非導電性耐熱支持層と薄層の導電性発熱層と離型層の3層から構成されている。
【0010】
そして、本発明に係る定着ローラーでは、前記3層構造の発熱部(外筒)は一体にて構成され、(内筒等の固定部側に対して)取り外し可能である。
【0011】
そして、本発明に係る定着ローラーでは、前記非導電性耐熱支持層を固定部と可動部の2体で形成し、取り外しを行うときには両部を分割し、可動部から外側を脱着できる構造とした(請求項)。
さらに本発明に係る定着ローラーでは、その非導電性耐熱支持層の固定部と可動部の熱膨張率を、固定部>可動部となるように構成した(請求項)。
そして、本発明に係る定着装置では、以上のような構成の定着ローラーを用いたものである
【0012】
尚、本発明に係る定着ローラーでは、前記非導電性耐熱支持層は、その耐熱温度が前記離型層を形成する際の温度負荷を上回るような材質から構成されるものとした。
また、本発明に係る定着ローラーでは、その非導電性耐熱支持層の材質が、耐熱樹脂からなるものとした。
さらに本発明に係る定着ローラーでは、その非導電性耐熱支持層の材質が、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等の耐熱の熱硬化性樹脂からなるものとした。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明が実施される、誘導発熱型の定着ローラーを用いた定着装置の一構成例を示す断面図である。また、図2は図1に示す定着装置のローラー軸に直交する断面を示す断面図である。定着ローラー21は、外筒1と、内筒2と、回転自在なフランジ3からなる。内筒2は、軸と一体に形成された鉄心(コア)11と、鉄心11に巻き付けられた誘導コイル12とからなり磁界発生手段を構成している。誘導コイル12はリード線14により、交流電源15に接続されている。発熱部である外筒1は内筒2の外周を囲むように同心的に配設され、その両側には、フランジ3が設置され、図示しないネジ等で結合されている。このフランジ3は、内筒2の鉄心11の軸に軸受13を介して回転自在に支持されており、フランジの1つには図示しない駆動ギヤが設けられ、該駆動ギヤを介して図示しないモータと接続されている。従って、定着ローラー21は内筒2が固定で、外筒1のみ回転するようになっている。
【0014】
加圧ローラー22は、シリコーンゴム等の弾性体を芯金上に形成したものを用い、定着ローラー21と所定の圧力で接触されて熱ローラー対を形成し、ニップ部を形成している。そして転写紙31上に坦持された未定着トナー32は、そのニップ部を通過することにより加熱溶融され、転写紙31上に固定される。定着ローラー21の外側表面にはサーミスタ等の温度検知手段16が設置されており、この温度検知手段16により定着ローラー21の表面温度が検知され、図示しない制御手段により交流電源15の出力電流を制御することにより所望の温度に制御している。
【0015】
ここで、従来構成の電磁誘導発熱を利用した定着ローラーでは、定着ローラー21の外筒1は、金属等の導電体からなり、内筒2の誘導コイル12が交流電源15により励磁されると、外筒1の内壁に交流渦電流が誘起され、ジュール熱により内壁近傍が発熱する。発生した熱は、外筒1の半径方向外側に向かって伝わり、表面が加熱される。このとき、外筒1は薄い方が熱容量が少ないため、温めるために要する立ち上げ時間が減少するという利点がある。しかし、薄くすることによって強度が低下し、加圧ローラと圧接されるときの圧力に耐えられずローラーが変形し、転写紙31の搬送性やトナー32の定着性に支障をきたすようになる。また、弾性体にて薄層の外筒を支持する方法があるが、課題のところで述べた問題点がある。
【0016】
そこで本発明では、定着ローラー21の発熱部を構成する外筒1を、非導電性耐熱支持層と薄層の導電性発熱層と離型層の3層で構成したものである。すなわち定着ローラーの外筒を3層構造にすることにより、効率良く、立ち上がり時間が短く、構造上の強度も十分に持った定着ローラを形成することが可能と成る。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【0017】
【実施例】
図3は本発明の第1の実施例を示す定着ローラーの断面図である。本発明の定着ローラー21の外筒1は、非導電性耐熱支持層25と、導電性発熱層26と、離型層27により構成される。導電性発熱層26は、金属の薄膜や炭素繊維を編んだもの等の導電性を有する材料からなり、熱容量が小さくなるように薄くしたものを用いる。非導電性耐熱支持層25は、強度的に劣る導電性発熱層26が変形を受けないように支持する役目を果たし、非導電性、非磁性の、例えば、ガラス、樹脂、セラミックス等を用いる。また、熱容量の小さい材質を用いたり、熱伝導率の小さな材質を用いて立ち上げ時間を阻害しないようにすることが望ましい。離型層27は、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂を10〜30μmの薄層にコーティングした物やチューブ状に加工したものを用い、ニップ部において溶融したトナーがローラ表面に付着して、再度転写紙上に付着する、いわゆるオフセットと呼ばれる不具合を防止する。
【0018】
次に第2の実施例として、図3に示す定着ローラー2の外筒1を構成する上記3層25,26,27が一体になるように材料を選定し、加工する。具体的には、非導電性耐熱支持層25の表面に、導電性発熱層26として金属、例えばニッケル、金、銀をメッキやコーティング、蒸着等の方法により薄層で形成し、その上に、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂の微粉末をコーティングし焼成したものや、薄層のチューブを被せて熱収縮させたものを用いて、離型層27を形成する。こうすることにより、3層構造の外筒1を一体的に形成することができ、定着ローラー21のフランジ3から一体的に取り外すことができ、各層を分離して取り外して交換する必要が無いため、メンテナンスを行う際の交換性が向上する。
【0019】
次に図4に第3の実施例を示す。ここでは、定着ローラー21の外筒1の非導電性耐熱支持層25を、固定部251と可動部252にて構成する。そして、固定部251を図1に示した定着ローラー21のフランジ3に固定し、可動部252を固定部251に設置する構成をとる。このように構成すると、離型層27の寿命等で定着ローラー21を交換する必要が生じたときには、可動部252から外側の部分を一体的に取り外すことができるため、駆動部や内筒2を取り外す必要がなくなり、交換性が向上する。
【0020】
次に第4の実施例として、図4に示す構成の定着ローラーにおいて、外筒1の非導電性耐熱支持層25を構成する固定部251と可動部252の材質を、固定部251の熱膨張率が、可動部252の熱膨張率よりも大きくなるような材質とする。例えば固定部251にPPS(ポリフェニルサルファイド)、可動部252にPI(ポリイミド)などを使用することにより、使用時の温度上昇により自然に絞まり方向になるため、特別な固定方法をとる必要がなくなるというメリットが生じる。さらに、固定部251の材質は、可動部252の材質よりも耐熱が低いものを選択することもできるため、安価に構成できるメリットもある。また、固定部251はフランジ3に固定したままとすることができるので、製造時に高精度に取り付けを行えば、メンテナンスを行っても位置精度が維持されるので、位置精度不良によるジターや搬送性の不良といったことが起こりにくくなる。
【0021】
次に第5の実施例として、図3に示した構成の定着ローラー21において、非導電性耐熱支持層25の耐熱温度を、離型層27を形成するフッ素樹脂の焼成温度よりも高くなるようにして、製造時に熱変形を起こして歩留まりが低下するようなことがなくなるようにした。
【0022】
次に第6の実施例として、図3に示した構成の定着ローラー21において、非導電性耐熱支持層25を構成する材質を耐熱樹脂とする。これにより外筒1の重量を軽減し、駆動始動時のトルク変動を抑えたり、メインテナンス時の取扱性を向上することができた。
【0023】
次に第7の実施例として、図3に示した構成の定着ローラー21において、非導電性耐熱支持層25を構成する材質をPI(ポリイミド)樹脂やPBI(ポリベンズイミダゾール)樹脂等の熱硬化性耐熱樹脂を用いて構成する。これにより、非常に高い強度を広い温度範囲において維持することができるようになり、例えば、温度制御機構の故障によって定着ローラー21の温度が異常に上昇した場合でも、ローラーが溶融して破損して事故を起こすようなことがなくなる。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような作用効果が得られる。
すなわち、本発明では、定着ローラーの外筒(発熱部)を非導電性耐熱支持層と薄層の導電性発熱層と離型層の3層構造にしたことにより、効率良く、立ち上がり時間が短く、構造上の強度を充分に持った定着ローラーが得られた。
【0025】
本発明では、外筒(発熱部)の3層構造を一体的に構成することにより、交換性の良い定着ローラーを提供することができる。
【0026】
本発明では、非導電性耐熱支持層を可動部と固定部の2部分にて構成することにより、さらに交換性を向上させ、コストも低く抑え、しかも、取付け位置精度をも確保できる定着ローラーが得られた。
【0027】
本発明では、非導電性耐熱支持層の固定部の熱膨張を可動部の熱膨張よりも大きくしたので、特別な固定方法を用いなくても自然にローラーが固定されるようになり、可動部の支持方法を簡略化できる定着ローラーが得られた。
【0028】
本発明では、非導電性耐熱支持層の耐熱温度をフッ素樹脂の焼成温度よりも高くなるようにしたので、上記構成の定着ローラーを大量に生産するときに、歩留まりを向上させ、安定的に生産できる定着ローラーが得られた。
【0029】
本発明では、非導電性耐熱支持層の材質を樹脂にしたので、重量を軽減して、取扱い性を向上させた定着ローラーが得られた。
【0030】
本発明では、非導電性耐熱支持層の材質をPIやPBI等の熱硬化性の樹脂にしたので、定着装置の温度制御機構等の故障によりローラーが過熱した際にローラーが破損し、高い圧力で圧接された熱ローラー対が飛散する事故をも防止できる定着ローラーが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が実施される誘導発熱型の定着ローラーを用いた定着装置の一構成例を示す断面図である。
【図2】図1に示す定着装置のローラー軸に直交する断面を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例を示す定着ローラーの断面図である。
【図4】本発明による定着ローラーの外筒の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 外筒(発熱部)
2 内筒(磁界発生手段)
3 フランジ
11 鉄心(コア)
12 誘導コイル(巻線)
13 軸受
14 リード線
15 交流電源
16 温度検知手段
21 定着ローラー
22 加圧ローラー
25 非導電性耐熱支持層
26 導電性発熱層
27 離型層
31 転写紙
32 未定着トナー
251 非導電性耐熱支持層の固定部
252 非導電性耐熱支持層の可動部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device of an image forming apparatus in which a toner image is heated and melted and fixed on a transfer material to form an image, and more particularly to a fixing roller using electromagnetic induction heat and a fixing device using the fixing roller.
[0002]
[Prior art]
As a fixing roller (also called a heating roller) using electromagnetic induction heat generation, for example, there is an induction heat generation roller disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 48-59458, and this induction heat generation roller is fixed on the outer surface of the fixed shaft. A coil is wound around the installed iron core, an AC power supply is connected to the coil, and a thin cylindrical rotating heating roller made of a non-magnetic material with high conductivity and high heat conductivity is fixed to the outer peripheral surface of the coil. The magnetic flux leakage of the alternating magnetic flux passing through the iron core that is induced when the coil is energized penetrates the circumferential side wall of the heat generating roller, thereby heating the roller. Yes.
[0003]
JP-A-53-50844 discloses a winding wound around a core made of a magnetic material fixed to a shaft, a heat-resistant heat insulating layer made of an elastic body disposed on the outer periphery of the winding, A technique has been disclosed in which the heating roller is made up of a flexible induction heating layer that covers the heat-resistant heat insulating layer, whereby the heating roller rises quickly and the lack of strength of the heating layer is resolved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A heat roller fixing device is generally used as a fixing device of an image forming apparatus using toner, such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, and a printer. In this heat roller fixing device, a fixing roller having a heat source inside and a pressure roller having a mechanism pressed against the fixing roller are used, and the nip portion formed between the heat roller pair constituted by these is undecided. The toner is heated and melted by passing through the transfer material carrying the attached toner image, and fixed to the transfer material. In general, an infrared heater is used as the heat source for the fixing roller. However, it is inevitable that a part of the input electric power becomes visible light, and the inner wall of the fixing roller that receives infrared light. There is a limit of efficiency due to loss of light reception.
[0005]
On the other hand, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 48-59458, in the case of using electromagnetic induction heat generation as a heat generating roller, the fixing roller has an outer cylinder that is rotationally driven and an induction heat generated by the outer cylinder. The induction coil is composed of an inner cylinder with an electromagnetic induction heating mechanism, and the induction coil is connected to an AC power supply provided outside, and when the induction coil is excited by the AC power supply, an AC is applied to the inner wall of the outer cylinder. An eddy current is induced, and the vicinity of the inner wall generates heat. In this case, since the outer cylinder itself becomes a heat generation source, it is possible to eliminate a loss as in the case of using an infrared heater.
[0006]
By the way, the heating layer (metal layer) can be thinned in order to accelerate the temperature rise of the fixing roller using electromagnetic induction heat as described above, but the sheet is conveyed by pressing the fixing roller against another roller. In this case, there is a drawback in that it cannot withstand the pressure and hinders sheet conveyance. In order to speed up the rise of the heating roller in the technique described in JP-A-53-50844, which is an invention for improving this drawback and disclosed as a fixing roller (heating roller) using electromagnetic induction heat generation, The heat generation layer is made flexible (thin metal is thinned), and the heat generation layer is supported by an elastic body such as silicone rubber or fluororubber so that it can withstand the pressure when used as a pair of heat rollers. By comprising in this way, it came to be able to shorten rise time, maintaining the function of a heat roller pair.
[0007]
However, by using an elastic body for the support portion of the heat generating layer, the heat generating layer (thin metal layer) is repeatedly fatigued and damaged by pressure, or in a fixing device used for high-speed image formation, a pair of rollers is used. It is inevitable that the heat generation layer plastically deforms and cannot serve as a roller pair due to the extremely high pressure.
[0008]
This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: The subject (object) of this invention is described below.
(1) An object of the present invention is to provide an efficient fixing roller suitable for a pair of heat rollers that does not cause the above-described drawbacks, and a fixing device using the same.
(2) In addition to the object of (1), an object of the present invention is to provide a fixing roller with good exchangeability and a fixing device using the same.
(3) In addition to the object of (2), an object of the present invention is to provide a fixing roller that can further improve the exchangeability and secure the mounting position accuracy, and a fixing device using the same.
(4) In addition to the object of (3), an object of the present invention is to provide a fixing roller capable of simplifying the support method and a fixing device using the same.
(5) An object of the present invention is to provide a fixing roller capable of improving the yield and producing stably when the fixing roller of (1) is produced in large quantities.
(6) In addition to the object of (5), an object of the present invention is to provide a fixing roller having reduced weight and improved handleability.
(7) In the present invention, in addition to the purpose of (6), when the roller is overheated due to a failure of the temperature control mechanism of the fixing device, the roller is damaged, and a pair of hot rollers pressed by high pressure is scattered. An object of the present invention is to provide a fixing roller that can prevent the above-described problem.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, a fixing roller according to the present invention includes a magnetic field generating means, a conductive heating layer that is disposed so as to surround the outer periphery of the magnetic field generating means, and generates heat using electromagnetic induction heat generation. The non-conductive and non-magnetic fixed part and the movable part are supported to prevent the conductive heat generating layer, which is inferior in strength, from being deformed, and the outside can be detached from the movable part when detaching. Is.
The fixing roller according to the present invention is configured such that the thermal expansion coefficients of the fixed portion and the movable portion are such that the fixed portion> the movable portion .
More specifically, the fixing roller according to the present invention generates a magnetic field composed of a core made of a cylindrical magnetic body fixed to a shaft and a winding (induction coil) wound around the core. Means (because it has a cylindrical structure, this is called an inner cylinder) and a cylindrical heat generating part that is arranged so as to surround the outer periphery of the magnetic field generating means and generates heat using electromagnetic induction heat generation (the inner cylinder) The heat generating part (outer cylinder) is composed of three layers, a non-conductive heat-resistant support layer, a thin conductive heat-generating layer, and a release layer. It is configured.
[0010]
In the fixing roller according to the present invention, the heat generating part (outer cylinder) having the three-layer structure is integrally formed and is removable (relative to the fixed part side such as the inner cylinder).
[0011]
In the fixing roller according to the present invention, the non-conductive heat-resistant support layer is formed of two bodies, a fixed part and a movable part, and when removing, both parts are divided so that the outside can be detached from the movable part. (Claim 1 ).
In fixing roller according to the present invention further a thermal expansion coefficient of the fixed portion and the movable portion of the non-conductive heat-resistant support layer, and configured such that the fixed portion> the movable portion (claim 2).
Then, the fixing device according to the present invention using a fixing roller having the above configuration.
[0012]
In the fixing roller according to the present invention, the non-conductive heat-resistant support layer is made of a material whose heat-resistant temperature exceeds the temperature load when forming the release layer.
In the fixing roller according to the present invention, the non-conductive heat-resistant support layer is made of a heat-resistant resin.
Furthermore, in the fixing roller according to the present invention, the non-conductive heat-resistant support layer is made of a heat-resistant thermosetting resin such as polyimide resin or polybenzimidazole resin.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a fixing device using an induction heating type fixing roller in which the present invention is implemented. 2 is a cross-sectional view showing a cross section orthogonal to the roller axis of the fixing device shown in FIG. The fixing roller 21 includes an outer cylinder 1, an inner cylinder 2, and a rotatable flange 3. The inner cylinder 2 includes an iron core (core) 11 formed integrally with the shaft and an induction coil 12 wound around the iron core 11 to constitute a magnetic field generating means. The induction coil 12 is connected to an AC power supply 15 by a lead wire 14. The outer cylinder 1 which is a heat generating part is disposed concentrically so as to surround the outer periphery of the inner cylinder 2, and flanges 3 are installed on both sides of the outer cylinder 1 and are connected by screws or the like (not shown). The flange 3 is rotatably supported on the shaft of the iron core 11 of the inner cylinder 2 via a bearing 13, and a driving gear (not shown) is provided on one of the flanges, and a motor (not shown) is provided via the driving gear. Connected with. Therefore, the inner cylinder 2 is fixed to the fixing roller 21, and only the outer cylinder 1 is rotated.
[0014]
The pressure roller 22 uses an elastic body such as silicone rubber formed on a core metal, and is brought into contact with the fixing roller 21 with a predetermined pressure to form a heat roller pair, thereby forming a nip portion. The unfixed toner 32 carried on the transfer paper 31 is heated and melted by passing through the nip portion, and is fixed on the transfer paper 31. Temperature detection means 16 such as a thermistor is installed on the outer surface of the fixing roller 21. The surface temperature of the fixing roller 21 is detected by the temperature detection means 16, and the output current of the AC power supply 15 is controlled by a control means (not shown). Thus, the desired temperature is controlled.
[0015]
Here, in the conventional fixing roller using electromagnetic induction heat generation, the outer cylinder 1 of the fixing roller 21 is made of a conductor such as metal, and when the induction coil 12 of the inner cylinder 2 is excited by the AC power source 15, An alternating eddy current is induced on the inner wall of the outer cylinder 1, and the vicinity of the inner wall generates heat due to Joule heat. The generated heat is transmitted toward the outer side of the outer cylinder 1 in the radial direction, and the surface is heated. At this time, since the outer cylinder 1 is thinner, the heat capacity is smaller, so there is an advantage that the start-up time required for heating is reduced. However, when the thickness is reduced, the strength is reduced, and the roller cannot withstand the pressure when being pressed against the pressure roller, so that the roller is deformed, and the transportability of the transfer paper 31 and the fixing property of the toner 32 are hindered. Further, there is a method of supporting a thin outer cylinder with an elastic body, but there are problems described in the section of the problem.
[0016]
Therefore, in the present invention, the outer cylinder 1 constituting the heat generating portion of the fixing roller 21 is configured by three layers of a non-conductive heat-resistant support layer, a thin conductive heat generating layer, and a release layer. That is, by forming the outer cylinder of the fixing roller into a three-layer structure, it is possible to form a fixing roller that is efficient, has a short rise time, and has sufficient structural strength.
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[0017]
【Example】
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing roller showing the first embodiment of the present invention. The outer cylinder 1 of the fixing roller 21 of the present invention includes a nonconductive heat resistant support layer 25, a conductive heat generating layer 26, and a release layer 27. The conductive heat generating layer 26 is made of a conductive material such as a metal thin film or a knitted carbon fiber, and is made thin so as to reduce the heat capacity. The non-conductive heat-resistant support layer 25 serves to support the conductive heat generating layer 26 that is inferior in strength so as not to be deformed, and uses non-conductive and non-magnetic materials such as glass, resin, and ceramics. Further, it is desirable to use a material having a small heat capacity or a material having a small thermal conductivity so as not to disturb the start-up time. As the release layer 27, a thin layer of 10 to 30 μm coated with a fluororesin such as PFA, PTFE, FEP or the like and processed into a tube shape, the toner melted at the nip portion adheres to the roller surface, The problem of so-called offset that adheres to the transfer paper again is prevented.
[0018]
Next, as a second embodiment, the material is selected and processed so that the three layers 25, 26 and 27 constituting the outer cylinder 1 of the fixing roller 2 shown in FIG. Specifically, on the surface of the non-conductive heat-resistant support layer 25, a metal, such as nickel, gold, or silver, is formed as a conductive heat generating layer 26 by a method such as plating, coating, vapor deposition, etc. The mold release layer 27 is formed by using a fine powder of fluororesin such as PFA, PTFE, FEP, etc., which has been coated and fired, or a thin layer tube covered and thermally shrunk. By doing so, the outer cylinder 1 having a three-layer structure can be integrally formed, and can be integrally removed from the flange 3 of the fixing roller 21, and there is no need to separate and remove each layer for replacement. The exchangability during maintenance is improved.
[0019]
Next, FIG. 4 shows a third embodiment. Here, the non-conductive heat-resistant support layer 25 of the outer cylinder 1 of the fixing roller 21 is composed of a fixed portion 251 and a movable portion 252. Then, the fixed portion 251 is fixed to the flange 3 of the fixing roller 21 shown in FIG. 1, and the movable portion 252 is installed on the fixed portion 251. With this configuration, when it is necessary to replace the fixing roller 21 due to the life of the release layer 27, the outer portion can be integrally removed from the movable portion 252, so that the driving portion and the inner cylinder 2 can be removed. There is no need to remove it, improving exchangeability.
[0020]
Next, as a fourth embodiment, in the fixing roller having the configuration shown in FIG. 4, the material of the fixed portion 251 and the movable portion 252 constituting the non-conductive heat-resistant support layer 25 of the outer cylinder 1 is the thermal expansion of the fixed portion 251. A material whose rate is larger than the thermal expansion coefficient of the movable portion 252 is used. For example, when PPS (polyphenyl sulfide) is used for the fixed portion 251 and PI (polyimide) is used for the movable portion 252, it becomes a natural constricting direction due to a temperature rise during use, so there is no need to take a special fixing method. This produces the merit. Furthermore, since the material of the fixed part 251 can be selected from a material having lower heat resistance than the material of the movable part 252, there is an advantage that it can be configured at low cost. Further, since the fixing portion 251 can be kept fixed to the flange 3, if it is attached with high accuracy during manufacturing, the positional accuracy is maintained even if maintenance is performed. This makes it difficult to happen.
[0021]
Next, as a fifth embodiment, in the fixing roller 21 having the configuration shown in FIG. 3, the heat resistance temperature of the non-conductive heat-resistant support layer 25 is set higher than the firing temperature of the fluororesin that forms the release layer 27. As a result, the yield is not reduced due to thermal deformation during manufacturing.
[0022]
Next, as a sixth embodiment, in the fixing roller 21 having the configuration shown in FIG. 3, the material constituting the nonconductive heat resistant support layer 25 is a heat resistant resin. As a result, the weight of the outer cylinder 1 can be reduced, torque fluctuation at the start of driving can be suppressed, and handling at the time of maintenance can be improved.
[0023]
Next, as a seventh embodiment, in the fixing roller 21 having the configuration shown in FIG. 3, the material constituting the nonconductive heat-resistant support layer 25 is thermosetting such as PI (polyimide) resin or PBI (polybenzimidazole) resin. The heat-resistant resin is used. As a result, a very high strength can be maintained in a wide temperature range. For example, even when the temperature of the fixing roller 21 rises abnormally due to a failure of the temperature control mechanism, the roller melts and breaks. There will be no accidents.
[0024]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, in the present invention, the outer cylinder (heat generating portion) of the fixing roller has a three-layer structure of a non-conductive heat-resistant support layer, a thin conductive heat generating layer, and a release layer. A fixing roller having sufficient structural strength was obtained.
[0025]
In the present invention, it is possible to provide a fixing roller with good exchangeability by integrally forming the three-layer structure of the outer cylinder (heat generating portion).
[0026]
In the present invention, a non-conductive heat-resistant support layer is composed of two parts, a movable part and a fixed part, so that the fixing roller can further improve the exchangeability, keep the cost low, and secure the mounting position accuracy. Obtained.
[0027]
In the present invention, since the thermal expansion of the fixed part of the non-conductive heat-resistant support layer is larger than the thermal expansion of the movable part, the roller can be fixed naturally without using a special fixing method. A fixing roller capable of simplifying the supporting method was obtained.
[0028]
In the present invention, the heat resistance temperature of the non-conductive heat-resistant support layer is set to be higher than the firing temperature of the fluororesin. Therefore, when producing a large number of fixing rollers having the above structure, the yield is improved and stable production is achieved. A fixing roller capable of being obtained was obtained.
[0029]
In the present invention, since the material of the non-conductive heat-resistant support layer is made of resin, a fixing roller with reduced weight and improved handleability was obtained.
[0030]
In the present invention, since the material of the non-conductive heat-resistant support layer is a thermosetting resin such as PI or PBI, when the roller is overheated due to a failure of the temperature control mechanism of the fixing device, the roller is damaged and high pressure is applied. A fixing roller that can prevent accidents in which a pair of heated rollers that are pressed in place scatters was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a fixing device using an induction heating type fixing roller in which the present invention is implemented.
2 is a cross-sectional view illustrating a cross section orthogonal to a roller axis of the fixing device illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a fixing roller showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration example of an outer cylinder of a fixing roller according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Outer cylinder (heat generating part)
2 Inner cylinder (magnetic field generating means)
3 Flange 11 Iron core (core)
12 Induction coil (winding)
13 Bearing 14 Lead wire 15 AC power supply 16 Temperature detecting means 21 Fixing roller 22 Pressure roller 25 Non-conductive heat resistant support layer 26 Conductive heat generating layer 27 Release layer 31 Transfer paper 32 Unfixed toner 251 Non-conductive heat resistant support layer Fixed part 252 Movable part of non-conductive heat-resistant support layer

Claims (2)

磁界発生手段と、該磁界発生手段の外周を囲むように配設され電磁誘導発熱を利用して発熱する筒状の発熱部からなり、前記発熱部が、非導電性耐熱支持層と薄層の導電性発熱層と離型層の3層からなる定着ローラーにおいて、
前記非導電性耐熱支持層を固定部と可動部の2体で形成し、取り外しを行うときには両部を分割し、可動部から外側を脱着できる構造としたことを特徴とする定着ローラー。
A magnetic field generating means, and a cylindrical heat generating portion that is disposed so as to surround the outer periphery of the magnetic field generating means and generates heat using electromagnetic induction heat generation , wherein the heat generating portion includes a non-conductive heat resistant support layer and a thin layer. In a fixing roller consisting of three layers, a conductive heat generating layer and a release layer,
A fixing roller characterized in that the non-conductive heat-resistant support layer is formed of two bodies of a fixed part and a movable part, and when removing, both parts are divided so that the outside can be detached from the movable part.
前記非導電性耐熱支持層の固定部と可動部の熱膨張率を、固定部>可動部となるように構成したことを特徴とする請求項1記載の定着ローラー。2. The fixing roller according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficient of the fixed portion and the movable portion of the non-conductive heat-resistant support layer is set so that the fixed portion> the movable portion.
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