JP5464538B2 - Roller for heating - Google Patents
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Description
この発明は、加熱用ローラに関する。 The present invention relates to a heating roller.
各種の加工機器や複写機において加熱用ローラが広く使用されている。この加熱用ローラは、例えば、円筒状のローラ本体の内部空間に線状のヒータが組み込まれて構成されている。この種の加熱用ローラの場合、加熱用ローラ本体が鋼製であって熱伝導性があまり高くないので、軸受け側への放熱のため両端側部分の温度が中央部分に比して低くなり、すなわち、ローラ表面の均温性が保たれにくいという問題があった。また、内部空間の空気が断熱機能を果たすので熱応答性もあまり良好ではなかった。 Heating rollers are widely used in various processing machines and copying machines. The heating roller is configured, for example, by incorporating a linear heater in the internal space of a cylindrical roller body. In the case of this type of heating roller, since the heating roller body is made of steel and the thermal conductivity is not so high, the temperature of both end side parts is lower than the central part for heat dissipation to the bearing side, That is, there is a problem that the temperature uniformity on the roller surface is difficult to be maintained. In addition, the air responsiveness was not so good because the air in the internal space performed a heat insulating function.
この発明は上記の点に鑑みて行ったもので、均温性、熱応答性に優れる加熱用ローラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a heating roller having excellent temperature uniformity and thermal responsiveness.
この発明では、外周面を加熱面とする円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体をその内周位置において加熱する鋳込みヒータとからなり、前記鋳込みヒータは、その基体が高熱伝導材よりなるとともに前記ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であり、前記基体の全体にわたってシーズヒータが鋳込まれて形成され、前記鋳込みヒータの外周面が前記ローラ本体の内周面の全体にわたって接触配置されて構成されたことを特徴とする加熱用ローラを提供する。 In this invention, it comprises a cylindrical roller main body having an outer peripheral surface as a heating surface, and a cast heater that heats the roller main body at an inner peripheral position thereof. The linear expansion coefficient is larger than that of the roller body, and the sheet-like one has a cylindrically deformed slit, and is formed by casting a sheathed heater over the entire base, and the outer peripheral surface of the cast-in heater is Provided is a heating roller characterized by being arranged in contact with the entire inner peripheral surface of a roller body.
上記構成によれば、ローラ本体の内周面の全体に接触するように鋳込みヒータが配置されていることで、鋳込みヒータから接触面を介してローラ本体に熱が無駄なく与えられ熱応答性に優れる。さらに、鋳込みヒータが高熱伝導材よりなり鋳込みヒータ自身が均温状態を保ち、その鋳込みヒータにローラ本体が直接に接触していることでローラ本体も均一に加温され、これによりその表面の均温性が保たれる。 According to the above configuration, the cast heater is disposed so as to be in contact with the entire inner peripheral surface of the roller body, so that heat can be applied from the cast heater to the roller body through the contact surface without waste. Excellent. Further, the cast heater is made of a high heat conductive material, and the cast heater itself maintains a temperature-uniform state, and the roller main body is in direct contact with the cast heater, so that the roller main body is evenly heated, and thereby the surface of the cast heater is uniformly heated. Warmth is maintained.
とくに、鋳込みヒータの基体が、ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であることで、加熱時には径方向に膨張した鋳込みヒータの外周面がローラ本体の内周面の全体に密着して熱伝導がより促進され、これに伴い上記熱応答性、均温性がより促進される。くわえて、鋳込みヒータがスリットを持つ円筒形態とされることで、上記の膨張時の変形がローラ本体に完全に拘束されることがなくスリットで吸収されて鋳込みヒータに塑性変形が生じず、任意の使用温度において一定の内周面への密着性が維持される。 In particular, the casting heater base has a cylindrical shape having a linear expansion coefficient larger than that of the roller body, and a sheet-like one having a curved and deformed slit. The heat conduction is further promoted by being in close contact with the entire inner peripheral surface of the roller body, and the thermal response and temperature uniformity are further promoted accordingly. In addition, since the casting heater has a cylindrical shape with a slit, the deformation at the time of expansion described above is not completely restrained by the roller body, and is absorbed by the slit, so that the casting heater does not undergo plastic deformation, and any Adhesiveness to a constant inner peripheral surface is maintained at the operating temperature.
鋳込みヒータにおいてシーズヒータが中央部分において疎に両端部分それぞれにおいて密に配置されることで、中央部分よりも両端部分の方に大きな熱量が与えられ加熱されることで、ローラ本体が均一に加温されてその表面の均温性がより良好に保たれる。 In the cast-in heater, the sheathed heaters are arranged sparsely in the center part and densely in the both end parts, so that a large amount of heat is applied to both end parts than the center part and heated, so that the roller body is heated uniformly. As a result, the temperature uniformity of the surface is kept better.
鋳込みヒータを形成する高熱伝導材としては各種アルミニウム合金よりなるアルミニウム材、真鍮等の銅合金よりなる銅材が好適に用いられる。 As the high thermal conductive material forming the cast heater, aluminum materials made of various aluminum alloys and copper materials made of copper alloys such as brass are preferably used.
ローラ本体が長尺で鋳込みヒータが複数個並設されて構成されることで、長尺のローラ本体面の温度制御が綿密になされてその均温性が良好となる。 Since the roller main body is long and a plurality of cast heaters are arranged side by side, the temperature control of the long roller main body surface is carefully performed and the temperature uniformity is improved.
鋳込みヒータに循環冷却機構が備えられる構成とされることで、循環冷却機構による冷却動作もローラ本体の内周面に接触するように熱伝導性に優れる鋳込みヒータが配置されていることで、ローラ本体の熱が冷却された鋳込みヒータ側に効率良く移動することで迅速に行われる。 Since the cast-in heater is provided with a circulation cooling mechanism, the cast-in heater having excellent thermal conductivity is arranged so that the cooling operation by the circulation cooling mechanism is also in contact with the inner peripheral surface of the roller body. This is done quickly by efficiently moving the heat of the main body to the cooled casting heater side.
この発明によれば、ローラ本体の加熱が良好に行われて熱応答性に優れるとともに、ローラ本体表面の均温性も優れる加熱用ローラが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a heating roller in which the roller main body is well heated and excellent in thermal response and excellent in temperature uniformity on the roller main body surface.
図1はこの発明の加熱用ローラの断面構成図である。加熱用ローラ1は外周面を加熱面とする炭素鋼よりなる円筒状のローラ本体2の内周面に、アルミニウム合金よりなる基体3にシーズヒータ5が鋳込まれて形成された円筒状の鋳込みヒータ6が接触配置されて構成されている。鋳込みヒータ6はローラ本体2に両側において固定部材7のそれぞれにより固定され、鋳込みヒータ6がローラ本体2より短いことで形成される両端の凹部8、8それぞれに固定部材7、7の環状凸部9、9が嵌め込まれ、かつ、回り止めボルト10が装着されることで固定されている。 FIG. 1 is a sectional view of the heating roller according to the present invention. The heating roller 1 is a cylindrical casting formed by casting a sheathed
固定部材7、7のそれぞれは軸受12、12で受けられる回転軸部11、11を有するとともに内部に鋳込みヒータ6の内部空間14に連通する連通穴13、13を備え、一方の固定部材7の端部には多極ロータリーコネクタ15が取り付けられている。 Each of the
図2は上記鋳込みヒータ6の側面図、図3は同展開図である。鋳込みヒータ6はスリット16を備え、その内面の両端に近い位置にシーズヒータ5の接続端子18、18それぞれが突出して位置し、シーズヒータ5は基体3内の全体を蛇行するように配置されている。その際、シーズヒータ5は鋳込みヒータ6の中央部分6aにおける間隔L1に比して両端部分6bそれぞれにおける間隔L2方が狭くなるように配置されており、すなわち、中央部分6aにおいて疎に両端部分6bそれぞれにおいて密に配置されている。これにより中央部分6aよりも両端部分6bの方に大きな熱量が与えられるようになっている。 FIG. 2 is a side view of the cast-in
接続端子18、18それぞれは上記多極ロータリーコネクタ15に内部空間14、連通穴13を通してリード線20、20それぞれにより接続されている。鋳込みヒータ6は成形型により筒状に鋳込み成形され、その後スリット16部分が切除されることで作成される。 Each of the
上記加熱用ローラ1は、シーズヒータ5に電源が与えられて鋳込みヒータ6が加熱され、その熱がローラ本体2に与えられて加熱動作を行うもので、実験においてその加熱動作に際し従来品に比して熱応答性、均温性に優れることが確認された。 In the heating roller 1, a power is supplied to the sheathed
これは、ローラ本体2の外周面の加熱作用部位Aに対応する内周面位置の全体に接触するように鋳込みヒータ6が配置されていることで、鋳込みヒータ6から接触面を介してローラ本体2の加熱作用部位Aに熱が無駄なく与えられることで熱応答性が良好となったものである。 This is because the
また、従来品においては熱の逃げやすい加熱用ローラの両端部分においてどうしても温度が低くなったが、鋳込みヒータ6の基体3が熱伝導性に優れるアルミニウム合金よりなり鋳込みヒータ6自身が均温状態を保ち、その鋳込みヒータ6にローラ本体2が直接に連続して接触していること、さらに、シーズヒータ5が鋳込みヒータ6の中央部分6aにおいて疎に両端部分6bそれぞれにおいて密に配置されて中央部分6aよりも両端部分6bそれぞれの方に大きな熱量が与えられ加熱されることで、ローラ本体2が均一に加温されてその表面の均温性が保たれるものである。 Further, in the conventional product, the temperature is inevitably lowered at both ends of the heating roller where heat is easily escaped, but the
さらに、加熱時においては鋳込みヒータ6の基体3がアルミニウム合金よりなりその線張率がローラ本体2より十分に大きいので、膨張した鋳込みヒータ6の外周面がローラ本体2の内周面に密着して熱伝導がより促進され、これに伴いローラ本体2表面の均温性もより促進される。上記膨張時の変形が過大となった場合にもスリット16で吸収されて鋳込みヒータ6に塑性変形が生じることはなく、これにより密着性が損なわれることがない。 Furthermore, since the
図4はこの発明の加熱用ローラの他の実施形態の断面構成図である。図番において上記実施形態のものと同一のものには同一のものを使用している。この加熱用ローラ30においては長尺のローラ本体31に対し3個の鋳込みヒータ6、6、6を並設して使用している。この実施形態においても上記実施形態のものと同様に良好な熱応答性、均温性が発揮され、とくにこの実施形態においては鋳込みヒータ6、6、6のそれぞれの温度制御を行うことで長尺のローラ本体31表面の温度制御が綿密になされる。 FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of another embodiment of the heating roller of the present invention. In the figure numbers, the same components as those in the above embodiment are used. In the
図5はこの発明の加熱用ローラのさらに他の実施形態の断面構成図、図6はそこに使用される鋳込みヒータ6の側面図である。図番において上記実施形態のものと同一のものには同一のものを使用している。この加熱用ローラ40では鋳込みヒータ6に循環冷却機構41が一体に備えられている。多極ロータリーコネクタ15が取り付けられていない側の固定部材7の連通穴13内に循環冷却機構41の二重管部42が配置され、冷却水循環パイプ43は鋳込みヒータ6の基体3内のシーズヒータ5の内側位置に同様に蛇行して配置され、その冷却水循環パイプ43の両端が二重管部42の内側管、外側管にそれぞれ接続されている。そして、二重管部42の内側管からの冷却水が冷却水循環パイプ43内に送り込まれて外側管内に戻ることで鋳込みヒータ6の基体3内を循環して鋳込みヒータ6の冷却が行われ、これにより、加熱終了時等における加熱用ローラ40の冷却が迅速に行われるようになっている。 FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram of still another embodiment of the heating roller of the present invention, and FIG. 6 is a side view of a cast-in
この実施形態の加熱用ローラ40によれば、その加熱作動時には上記それぞれの実施形態のものと同様に良好な熱応答性、均温性が発揮される。さらに、循環冷却機構41による冷却動作も、ローラ本体2の内周面位置の全体に接触するように熱伝導性に優れる鋳込みヒータ6が配置されていることで、ローラ本体2の熱が冷却された鋳込みヒータ6側に効率良く移動することで迅速に行われる。 According to the
1 加熱用ローラ
2 ローラ本体
5 シーズヒータ
6 鋳込みヒータ1
Claims (2)
前記ローラ本体をその内周位置において加熱する鋳込みヒータとからなり、It consists of a cast-in heater that heats the roller body at its inner circumferential position,
前記鋳込みヒータは、その基体が高熱伝導材よりなるとともに前記ローラ本体より線膨張率が大きく、面状のものが湾曲変形されたスリットを持つ筒状形態であり、前記基体の全体にわたってシーズヒータが鋳込まれて形成され、The cast-in heater has a cylindrical shape with a base made of a high heat conductive material and a linear expansion coefficient larger than that of the roller main body, and a sheet-like one having a curved and deformed slit. Cast and formed,
前記鋳込みヒータの外周面が前記ローラ本体の内周面の全体にわたって接触配置されて構成されたことを特徴とする加熱用ローラ。A heating roller, wherein an outer peripheral surface of the cast-in heater is arranged in contact with the entire inner peripheral surface of the roller body.
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