JPH05307333A - Fixing device - Google Patents
Fixing deviceInfo
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- JPH05307333A JPH05307333A JP4111093A JP11109392A JPH05307333A JP H05307333 A JPH05307333 A JP H05307333A JP 4111093 A JP4111093 A JP 4111093A JP 11109392 A JP11109392 A JP 11109392A JP H05307333 A JPH05307333 A JP H05307333A
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- roller
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体としてトナー
を用いる静電記録装置に組み込まれる定着装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device incorporated in an electrostatic recording device which uses toner as a recording medium.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知のように、静電記録装置の画像プロ
セスには、静電潜像形成プロセス,静電潜像現像プロセ
ス,転写プロセス,及び定着プロセスが含まれる。静電
潜像形成プロセスでは、感光体ドラムまたは感光体ベル
ト上に画像を光学的に投影することによって、あるいは
誘電体ドラム上に電荷を付与することによって、静電潜
像が形成される。2. Description of the Related Art As is well known, the image process of an electrostatic recording apparatus includes an electrostatic latent image forming process, an electrostatic latent image developing process, a transfer process and a fixing process. In the electrostatic latent image forming process, an electrostatic latent image is formed by optically projecting an image on a photosensitive drum or a photosensitive belt or by applying an electric charge on a dielectric drum.
【0003】静電潜像現像プロセスでは、そのように形
成された静電潜像に記録媒体としてトナーを静電的に付
着することによって、静電潜像が現像される。現像に用
いたトナーは、転写プロセスで記録紙に転写され、次い
で転写されたトナーは定着プロセスで記録紙に定着され
る。In the electrostatic latent image developing process, the electrostatic latent image is developed by electrostatically attaching toner as a recording medium to the electrostatic latent image thus formed. The toner used for the development is transferred to the recording paper in the transfer process, and then the transferred toner is fixed to the recording paper in the fixing process.
【0004】転写トナーの定着方式としては、圧力定着
方式,フラッシュ定着方式,熱定着方式が知られてお
り、いずれの方式を採用するかによってトナー定着機構
は異なる。ところで、プリンタや複写機等のOA機器で
は、省電力化,小型化,ウォームアップ時間の短縮化が
要求されているが、圧力定着方式及びフラッシュ定着方
式を採用するトナー定着機構の場合にはかかる要望に答
えることができない。Pressure fixing method, flash fixing method, and heat fixing method are known as fixing methods for transfer toner, and the toner fixing mechanism differs depending on which method is adopted. Meanwhile, in office automation equipment such as printers and copiers, power saving, downsizing, and reduction in warm-up time are required, but this is the case in the case of a toner fixing mechanism adopting a pressure fixing method and a flash fixing method. I cannot answer your request.
【0005】このことを具体的に説明すると、圧力定着
方式を採用するトナー定着機構では、消費電力が非常に
小さくまたウォームアップ時間も必要とされないという
利点を持っている。しかしながら、粉体トナーを圧力定
着方式で定着する際の欠点として、定着性の悪さと高い
印加圧力のために定着ローラを3本用いることで装置が
大型化する点や、軸方向の平行度をとるための機構を要
する点、さらに圧力に耐え得るローラを用いるために装
置の重量がかさむ等の欠点が指摘されている。To explain this in detail, the toner fixing mechanism adopting the pressure fixing method has the advantages that the power consumption is very small and no warm-up time is required. However, the disadvantages of fixing the powder toner by the pressure fixing method are that the size of the apparatus is increased by using three fixing rollers due to poor fixing property and high applied pressure, and the parallelism in the axial direction is reduced. It has been pointed out that a mechanism for taking it is required and that the weight of the device is increased because a roller that can withstand pressure is used.
【0006】そこで、粉体トナーの定着性の悪さを改善
するために、圧力ローラ間の線圧を20〜40kg/c
mまで高める一方、記録紙としてコート紙を用い、粉体
トナーをそのコート剤中に押し込める方式が提案されて
いる。しかしながら、そのような方式は、高い定着圧力
のために記録紙にしわが発生したり、記録紙の繊維がつ
ぶれて光沢が生じたりする点、さらにコート紙が市場の
ニーズに合わないという点で採用できない。Therefore, in order to improve the poor fixing property of the powder toner, the linear pressure between the pressure rollers is set to 20 to 40 kg / c.
A method has been proposed in which coated paper is used as the recording paper and the powder toner is pressed into the coating agent while being increased to m. However, such a method is used because wrinkles are generated on the recording paper due to high fixing pressure, fibers of the recording paper are crushed and gloss is generated, and coated paper does not meet the market needs. Can not.
【0007】また、フラッシュ定着方式を採用するトナ
ー定着機構の場合も、ウォームアップ時間は必要とされ
ないが、消費電力がきわめて大きく、しかも脱煙,脱臭
設備が必要なために大型化が避けられなくなる。Also, in the case of the toner fixing mechanism adopting the flash fixing method, warm-up time is not required, but the power consumption is extremely large, and further, smoke removing and deodorizing equipment is required, so that the size increase is inevitable. ..
【0008】これに対し、熱定着方式を採用するトナー
定着機構の場合は、ヒータを内蔵した熱ローラが用いら
れ、そのヒータの暖まる待ち時間すなわちウォームアッ
プ時間が必要である。しかも該ヒータによる消費電力が
大きいという欠点を有している。しかし、上記2つの方
式に比べて、装置の小型,軽量化が可能なこと、装置構
成が簡素なことにより、この熱定着方式が広く用いられ
ている。On the other hand, in the case of the toner fixing mechanism adopting the heat fixing method, a heat roller having a heater is used, and it is necessary to wait for the heater to warm up, that is, warm up time. Moreover, there is a drawback that the power consumption by the heater is large. However, the heat fixing method is widely used because the apparatus can be made smaller and lighter than the above two methods and the apparatus configuration is simple.
【0009】熱定着方式を採用する従来の熱ローラ定着
装置を図6に示す。図中、1は熱ローラ、2はバックア
ップローラ、3は熱ローラ1に内蔵されたハロゲンラン
プのヒータ、4はローラに付着したトナー及び塵を取り
除くためのクリーナ、5は熱電対(またはサーミス
タ)、6はローラから紙をはがす紙づめ、7はローラ間
に圧力を付与するばねである。FIG. 6 shows a conventional heat roller fixing device adopting a heat fixing method. In the figure, 1 is a heat roller, 2 is a backup roller, 3 is a heater of a halogen lamp built in the heat roller 1, 4 is a cleaner for removing toner and dust adhering to the roller, and 5 is a thermocouple (or thermistor). , 6 are sheets of paper that peel the paper from the rollers, and 7 is a spring that applies pressure between the rollers.
【0010】このような構成の定着装置の作用は次の通
りである。The operation of the fixing device having such a structure is as follows.
【0011】トナー像8が形成された記録紙100は図
6の左方向から搬送されてくる。定着装置では、熱ロー
ラ1をヒータ3により加熱して、これを熱電対5で検知
しさらに図示しないコントローラを介すことにより熱ロ
ーラ1の表面温度を一定に保つ。そして、ローラ表面が
所望の温度になったのを検知した後に記録紙100は熱
ローラ1とバックアップローラ2の間に通される。これ
により、記録紙100上のトナー像8は、熱ローラ1か
らの熱とバックアップローラ2による加圧により溶解し
て、ローラ間通過後の温度低下により記録紙100上に
定着,固化する。The recording paper 100 on which the toner image 8 is formed is conveyed from the left side in FIG. In the fixing device, the heat roller 1 is heated by the heater 3, this is detected by the thermocouple 5, and the surface temperature of the heat roller 1 is kept constant by a controller (not shown). Then, after detecting that the roller surface has reached a desired temperature, the recording paper 100 is passed between the heat roller 1 and the backup roller 2. As a result, the toner image 8 on the recording paper 100 is melted by the heat from the heat roller 1 and the pressure applied by the backup roller 2, and is fixed and solidified on the recording paper 100 due to the temperature decrease after passing between the rollers.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記従来構造では、熱
源とするハロゲンランプヒータより発せられた光が熱ロ
ーラ内壁に照射され、吸収された分だけ熱として消費さ
れる。しかし、熱ローラ内壁では光の反射等が起こり、
ハロゲンランプヒータに印加した電力の大体60%程度
しか定着の熱に利用されない。In the conventional structure described above, the light emitted from the halogen lamp heater as a heat source is applied to the inner wall of the heat roller, and the absorbed heat is consumed as heat. However, reflection of light occurs on the inner wall of the heat roller,
Only about 60% of the electric power applied to the halogen lamp heater is used for fixing heat.
【0013】また、ハロゲンランプの電圧印加部分(端
子部)は導電性を考慮して銅で形成されており、熱によ
る損傷を防ぐために発熱有効部より約40mm程度離し
て作られる。このため、全体のヒータ長さは定着する記
録紙よりも80mm(片側で40mm)以上長いものを
用いる必要があり、これに伴い定着装置の幅(熱ローラ
の軸線方向の寸法)も広くなる。The voltage application portion (terminal portion) of the halogen lamp is made of copper in consideration of conductivity, and is formed about 40 mm apart from the heat generation effective portion in order to prevent damage due to heat. For this reason, it is necessary to use a heater whose length is 80 mm (40 mm on one side) or more longer than that of the recording paper to be fixed, and accordingly, the width of the fixing device (dimension in the axial direction of the heat roller) is also widened.
【0014】本発明は、消費電力を低下させることので
きる小型化に有利な定着装置を提供することを目的とし
ている。An object of the present invention is to provide a fixing device which can reduce power consumption and which is advantageous for miniaturization.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、加熱源を内蔵する熱ローラを備え、記
録媒体としてトナーを用いる静電記録装置に組み込まれ
る定着装置において、前記加熱源として、前記熱ローラ
の内壁に全周にわたり密着,固定されるシート状ヒータ
を用いたことを特徴とする構成(第1の構成)とする。In order to achieve the above object, according to the present invention, a fixing device incorporated in an electrostatic recording device using a toner as a recording medium is provided with a heat roller having a built-in heating source. As a configuration (first configuration), a sheet-shaped heater that is in close contact with and fixed to the inner wall of the heat roller is used.
【0016】また、上記第1の構成の定着装置におい
て、シート状ヒータが、発熱抵抗体を絶縁性耐熱部材に
より覆って形成されたことを特徴とする構成(第2の構
成)とする。In the fixing device having the first structure, the sheet heater is formed by covering the heating resistor with an insulating heat-resistant member (second structure).
【0017】また、上記第2の構成の定着装置におい
て、シート状ヒータが巻き回して熱ローラ内に挿入され
たことを特徴とする構成(第3の構成)とする。In the fixing device of the second structure, the sheet heater is wound and inserted into the heat roller (third structure).
【0018】また、加熱源を内蔵する熱ローラを備え、
記録媒体としてトナーを用いる静電記録装置に組み込ま
れる定着装置において、前記熱ローラがグラファイトに
より形成されたことを特徴とする構成(第4の構成)と
する。Further, a heat roller having a built-in heat source is provided,
In a fixing device incorporated in an electrostatic recording device using toner as a recording medium, the heat roller is made of graphite (fourth structure).
【0019】また、上記第4の構成の定着装置におい
て、加熱源として、熱ローラ内壁に全周にわたり密着,
固定されるシート状ヒータを用いたことを特徴とする構
成(第5の構成)とする。Further, in the fixing device having the above-mentioned fourth structure, as the heat source, the inner wall of the heat roller is closely contacted over the entire circumference,
A configuration (fifth configuration) is characterized in that a fixed sheet heater is used.
【0020】また、上記第5の構成の定着装置におい
て、シート状ヒータが、発熱抵抗体を絶縁性耐熱部材に
より覆って形成されたことを特徴とする構成(第6の構
成)とする。In the fixing device of the fifth structure, the sheet-shaped heater is formed by covering the heating resistor with an insulating heat-resistant member (sixth structure).
【0021】また、上記第6の構成の定着装置におい
て、シート状ヒータが巻き回して熱ローラ内に挿入され
たことを特徴とする構成(第7の構成)とする。In the fixing device of the sixth structure, the sheet heater is wound and inserted into the heat roller (seventh structure).
【0022】[0022]
【作用】熱ローラ内壁に密着するシート状ヒータを用い
た場合は、ヒータが発した熱を直接熱ローラに付加する
ことができ、熱の損失を減少させるとともに、所望の熱
ローラ温度までの待ち時間を短縮することが可能とな
る。また、熱ローラにグラファイトを用いた場合も、ロ
ーラ肉厚を薄くすることで、熱伝導性を向上させると同
時に熱容量を低下させることができ、同様の効果が得ら
れる。さらに、熱ローラにグラファイトを用いるととも
に、加熱源としてシート状ヒータを用いた場合は、上記
効果は一層向上する。When a sheet-shaped heater that adheres closely to the inner wall of the heat roller is used, the heat generated by the heater can be directly added to the heat roller, reducing heat loss and waiting for the desired heat roller temperature. It is possible to shorten the time. Also, when graphite is used for the heat roller, by reducing the thickness of the roller, it is possible to improve the thermal conductivity and simultaneously reduce the heat capacity, and the same effect can be obtained. Further, when graphite is used for the heat roller and a sheet heater is used as the heating source, the above effect is further improved.
【0023】[0023]
【実施例】以下、図1乃至図5に関連して本発明の実施
例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0024】図1乃至図3に第1の実施例を示す。A first embodiment is shown in FIGS. 1 to 3.
【0025】図1は本例の定着装置の要部構造を示す分
解斜視図で、図中、11は加熱源として用いられるシー
ト状ヒータ、12はシート状ヒータ11に電圧を印加す
るためのリード線、13はNiチューブの熱ローラ、1
4はオフセット防止用にトナーとの離型性の高い材質を
付けたコート部、15は熱ローラ13を支持する耐熱樹
脂製の支持部材、16はシート状ヒータ11への電圧印
加用のリング状の電極、17は装置側からの電圧供給用
端子、18は定着装置の側板、19は熱ローラ13に圧
接するバックアップローラである。FIG. 1 is an exploded perspective view showing the main structure of the fixing device of this embodiment. In the figure, 11 is a sheet heater used as a heating source, and 12 is a lead for applying a voltage to the sheet heater 11. Wire, 13 is a Ni tube heat roller, 1
Reference numeral 4 is a coating portion made of a material having a high releasability from toner for preventing offset, 15 is a support member made of a heat-resistant resin that supports the heat roller 13, and 16 is a ring shape for applying a voltage to the sheet-shaped heater 11. , 17 is a terminal for supplying a voltage from the apparatus side, 18 is a side plate of the fixing apparatus, and 19 is a backup roller which is in pressure contact with the heat roller 13.
【0026】熱ローラ13のNiチューブは厚さ150
μmで外径が20mmである。シート状ヒータ11は、
図2(A)に示す形状を有し、図2(B)に示すように
螺旋状に巻き回して熱ローラ13内に挿入される。該シ
ート状ヒータ11は、モリブデン合金,ニッケル合金,
ステンレス合金等で図3のような発熱抵抗体20を形成
し、これをシリコーンゴム,ふっ素樹脂,耐熱性不燃布
等の絶縁性耐熱材で挟み込んで1〜3mm厚のヒータと
したものである。本例では新日鉄(株)製のNR−ふっ
素樹脂プレートヒータを用いその厚さは1.5mmであ
る。The Ni tube of the heat roller 13 has a thickness of 150.
The outer diameter is 20 mm in μm. The sheet heater 11 is
It has a shape shown in FIG. 2 (A), and is spirally wound and inserted into the heat roller 13 as shown in FIG. 2 (B). The sheet heater 11 is made of molybdenum alloy, nickel alloy,
A heating resistor 20 as shown in FIG. 3 is formed of a stainless alloy or the like, and the heating resistor 20 is sandwiched between insulating heat resistant materials such as silicone rubber, fluororesin, and heat resistant nonflammable cloth to form a heater having a thickness of 1 to 3 mm. In this example, an NR-fluorine resin plate heater manufactured by Nippon Steel Co., Ltd. is used and its thickness is 1.5 mm.
【0027】上記のように巻き回して挿入するために、
シート状ヒータ11の形状は、短辺11aの長さが熱ロ
ーラ13の内径で、長辺11bは巻き回しの角度に合わ
せ、螺旋状に巻き回した状態で定着幅となるようにす
る。本例では、60°と120°とで形成する平行四辺
形とした。巻き回して挿入されたシート状ヒータ11に
は、平板の状態に戻ろうとする反発力が働き、該シート
状ヒータ11は熱ローラ13の内壁に全周にわたり密着
する。従って、ヒータが発した熱を直接熱ローラ13に
付加することが可能になる。In order to wind and insert as described above,
The shape of the sheet-shaped heater 11 is such that the length of the short side 11a is the inner diameter of the heat roller 13 and the long side 11b is matched with the winding angle, and has a fixing width in a spirally wound state. In this example, the parallelogram is formed by 60 ° and 120 °. A repulsive force for returning to the flat plate state acts on the sheet-shaped heater 11 inserted by being wound, and the sheet-shaped heater 11 is in close contact with the inner wall of the heat roller 13 over the entire circumference. Therefore, the heat generated by the heater can be directly added to the heat roller 13.
【0028】耐熱樹脂製の支持部材15は、熱ローラ1
3をシート状ヒータ11とともに回転駆動するだけでな
く、シート状ヒータ11が熱ローラ13の外に出るのを
防ぐ働きも行う。このため、熱ローラ13の内側に入る
部分の端面はシート状ヒータ11の端面に接している。
また、支持部材15は熱ローラ13の軸の働きもするも
ので、熱ローラ13に挿入する側と反対側に、側板18
の穴21(熱ローラ13の軸受け部分)に嵌入する軸部
15aを有している。The support member 15 made of heat-resistant resin is used for the heat roller 1
Not only is the roller 3 driven to rotate with the sheet-shaped heater 11, but also functions to prevent the sheet-shaped heater 11 from coming out of the heat roller 13. Therefore, the end surface of the portion that enters the inside of the heat roller 13 is in contact with the end surface of the sheet-shaped heater 11.
The support member 15 also functions as the shaft of the heat roller 13, and the side plate 18 is provided on the side opposite to the side inserted into the heat roller 13.
It has a shaft portion 15a fitted into the hole 21 (bearing portion of the heat roller 13).
【0029】支持部材15のギア部15bと軸部15a
の間には、シート状ヒータ11に電圧を印加するための
電極16嵌め込み用の溝15cが形成されている。電極
16はこの溝15cに嵌め込まれ、該電極16に一体に
形成されてリード線12が接続される突起16aは軸部
15aに形成された穴21に嵌入している。なお、熱ロ
ーラ13の反対側を支持する支持部材(図示省略)は図
1の支持部材15からギア部15bを除いたものであ
る。The gear portion 15b and the shaft portion 15a of the support member 15
In between, a groove 15c for fitting the electrode 16 for applying a voltage to the sheet-shaped heater 11 is formed. The electrode 16 is fitted in the groove 15c, and the projection 16a formed integrally with the electrode 16 and connected to the lead wire 12 is fitted in the hole 21 formed in the shaft portion 15a. A support member (not shown) that supports the opposite side of the heat roller 13 is the support member 15 of FIG. 1 from which the gear portion 15b is removed.
【0030】各支持部材には、支持部材15について図
1に示したようにキー22が設けられ、該キー22は熱
ローラ13に設けられたキー溝23に係合している。従
って、図示しない駆動系によりギア部15bを駆動する
ことによって、熱ローラ13はシート状ヒータ11とと
もに回転する。Each support member is provided with a key 22 as shown in FIG. 1 for the support member 15, and the key 22 is engaged with a key groove 23 provided in the heat roller 13. Therefore, the heat roller 13 is rotated together with the sheet-shaped heater 11 by driving the gear portion 15b by a drive system (not shown).
【0031】この熱ローラ13の回転時に電極16も回
転するが、該電極16に対する電圧供給は、側板18に
絶縁部材を介し取り付けられた電圧供給用端子17を介
し行われる。端子17の接点部17aは電極16に圧接
して相対的に摺動するようになっており、これにより、
リード線12を介するシート板ヒータ11への電圧印加
が行われる。While the electrode 16 also rotates when the heat roller 13 rotates, the voltage supply to the electrode 16 is performed through the voltage supply terminal 17 attached to the side plate 18 via an insulating member. The contact portion 17a of the terminal 17 is adapted to be in pressure contact with the electrode 16 and slide relative to each other.
A voltage is applied to the seat plate heater 11 via the lead wire 12.
【0032】バックアップローラ19は、熱ローラ13
のコート部14に対応する長さを有しており、該コート
部14に圧接している。The backup roller 19 is a heat roller 13.
Has a length corresponding to the coating portion 14 and is in pressure contact with the coating portion 14.
【0033】上記構成の定着装置を静電記録装置内に装
着して印字出力を行った。用いたトナーのベースレンジ
はポリエステル系のものを用いたために、コート部14
のコート剤はPFA樹脂とした、また、シート状ヒータ
11の消費電力は約1.5w/cm2 であり、定着幅を
220mm(A4縦送り;紙幅210mm)としたた
め、シート状ヒータ11全体の消費電力は約200wと
なる。そして、電圧供給用端子17に100vを印加し
たところ、定着温度170℃に達するまでの時間は9.
8秒であった。この結果を各種比較例と比較すると次の
通りである。The fixing device having the above-mentioned structure was mounted in the electrostatic recording device to print out. Since the base range of the toner used is of the polyester type, the coating portion 14 is used.
The coating agent was PFA resin, the power consumption of the sheet-shaped heater 11 was about 1.5 w / cm 2 , and the fixing width was 220 mm (A4 vertical feed; paper width 210 mm). The power consumption is about 200w. When 100 V is applied to the voltage supply terminal 17, the time required to reach the fixing temperature of 170 ° C. is 9.
It was 8 seconds. The results are as follows when compared with various comparative examples.
【0034】(比較例1)上記第1の実施例と同様の構
成をとり、熱ローラを肉厚1.5mmのアルミニウム管
に代えて用いたところ、電圧印加時より定着温度(17
0℃)に達するまでの時間は19.2秒とNiチューブ
を用いた場合より2倍以上必要とするため、装置内温度
の上昇にも影響することが分かる。(Comparative Example 1) A structure similar to that of the above-mentioned first embodiment was adopted, and a heat roller was used instead of an aluminum tube having a thickness of 1.5 mm.
It takes 19.2 seconds to reach (0 ° C.), which is more than twice as long as when a Ni tube is used.
【0035】(比較例2)第1の実施例と同様の構成
(A4縦送り定着;紙幅210mm)で、加熱源をシー
ト状ヒータ11からハロゲンランプに代えて定着装置を
構成したところ、該ハロゲンランプ長は308mmとな
り、さらに該ハロゲンランプへの電圧印加用端子部分が
片側で7mmとなるため、定着装置の全長は322mm
となった。これは、シート状ヒータを用いた全長264
mmの定着装置より約60mm長くなる。(Comparative Example 2) A fixing device was constructed by replacing the sheet-shaped heater 11 with a halogen lamp as the heating source with the same construction as the first embodiment (A4 vertical feed fixing; paper width 210 mm). The lamp length is 308 mm, and the terminal for voltage application to the halogen lamp is 7 mm on one side, so the total length of the fixing device is 322 mm.
Became. This is a total length 264 using a sheet heater.
It is about 60 mm longer than the fixing device of mm.
【0036】上述の説明では平行四辺形のシート状ヒー
タを螺旋状に巻き回して熱ローラ内壁に密着させる例に
ついて述べたが、長方形のシート状ヒータを用い、これ
を円筒状に巻いて熱ローラに挿入しても良い。この場合
は、熱ローラの円周上の軸に沿った一箇所(シート状ヒ
ータの円筒の継目に対応する部分)が低温となり、この
ままで定着を行うと、記録紙上に部分的に定着不良が発
生する。In the above description, an example in which a parallelogram sheet heater is spirally wound and brought into close contact with the inner wall of the heat roller has been described. However, a rectangular sheet heater is used and wound in a cylindrical shape to form the heat roller. You may insert it in. In this case, the temperature is low at one location along the circumference of the heat roller along the axis (the portion corresponding to the joint of the cylinder of the sheet-like heater), and if fixing is performed as it is, there will be partial fixing failure on the recording paper. Occur.
【0037】この問題を解決するためには、シート状ヒ
ータの継目に近い発熱抵抗体の発熱を他の部分より大き
くすれば良い。本例では、シート状ヒータの中央部の発
熱に対し継目近くの発熱を20%増とすることで、熱ロ
ーラ表面の部分的温度低下を防止して良好な定着を行え
るようになった。In order to solve this problem, the heat generation of the heating resistor near the seam of the sheet-shaped heater may be made larger than that of other portions. In this example, the heat generation near the seam is increased by 20% with respect to the heat generation at the central portion of the sheet-shaped heater, so that it is possible to prevent a partial temperature decrease on the surface of the heat roller and perform good fixing.
【0038】以上の記載から明らかなように、本例の定
着装置では、加熱源にシート状ヒータを用いてこれを熱
ローラ内壁に密着させているため、熱伝導性が向上して
熱の損失が低減され、必要温度に上昇するまでの待ち時
間の短縮が可能となった。また、装置の長さも従来用い
ているハロゲンランプより短かくすることが可能となっ
た。さらに、熱ローラにNi等の高強度の材料を用いる
と、ローラの肉厚を薄くすることができ、より効果的で
ある。As is clear from the above description, in the fixing device of this embodiment, the sheet heater is used as the heating source and is brought into close contact with the inner wall of the heat roller, so that the thermal conductivity is improved and the heat loss is lost. It is possible to reduce the waiting time until the temperature rises to the required temperature. Further, the length of the device can be made shorter than that of the halogen lamp used conventionally. Furthermore, when a high-strength material such as Ni is used for the heat roller, the thickness of the roller can be reduced, which is more effective.
【0039】図4及び図5に第2の実施例を示す。A second embodiment is shown in FIGS. 4 and 5.
【0040】従来の熱ローラは、主にアルミニウム管が
用いられ、管内には加熱源であるハロゲンランプヒータ
が配置されている。そして、ハロゲンランプヒータから
発せられた光のうち、反射されずに管壁に吸収された分
だけ熱として定着に寄与される。しかし、熱ローラとし
てアルミニウムを用いた場合には、バックアップローラ
との圧力に対してローラに撓みが発生しないように、ロ
ーラの肉厚を厚くしなければならない。An aluminum tube is mainly used for the conventional heat roller, and a halogen lamp heater as a heating source is arranged in the tube. Then, of the light emitted from the halogen lamp heater, it is contributed to the fixing as heat as much as it is absorbed by the tube wall without being reflected. However, when aluminum is used as the heat roller, the roller must be thickened so that the roller does not bend due to the pressure applied to the backup roller.
【0041】このようにローラの肉厚を厚くするとロー
ラ温度上昇に費やすエネルギが必要なため、ウォームア
ップ時間が長くなる。この問題に対し、特開昭59−4
389では、熱ローラとしてNi電鋳製のものを用い、
また、特開昭54−21739ではローラを薄肉とする
ことで熱容量を低下させ、ウォームアップ時間の短縮化
とローラとしての剛性,量産性とを付与している。When the thickness of the roller is increased as described above, energy required for raising the temperature of the roller is required, so that the warm-up time becomes long. To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 59-4
In 389, a heat roller made of Ni electroforming is used,
Further, in JP-A-54-21739, by making the roller thin, the heat capacity is reduced, the warm-up time is shortened, and the rigidity and mass productivity of the roller are provided.
【0042】このうち、前者の熱ローラにNi電鋳品を
用いたものは、ローラの肉厚も薄くなり、これに伴い熱
容量も低下することから、消費電力の低減に有効であ
る。しかし、装置の小型化,薄型化等に伴う定着装置の
小型化により熱ローラ自身もより小さい径のものが必要
とされる現状では、電鋳製のローラが、内径に相当する
型上にNiを積層した後に型から剥がす工程により成形
される際に変形しやすい。Among them, the former heat roller using the Ni electroformed product is effective in reducing the power consumption since the thickness of the roller is thinned and the heat capacity is reduced accordingly. However, under the present circumstances in which the heat roller itself needs to have a smaller diameter due to the downsizing of the fixing device accompanying the downsizing and thinning of the device, the electroformed roller is formed on the mold corresponding to the inner diameter with Ni. After being laminated, it is easily deformed when molded by the step of peeling from the mold.
【0043】また、他の金属で薄肉ローラを製造する後
者の場合には、シート状の金属を型に合わせて巻き回
し、継ぎ目を溶接することでパイプ状とするため、直径
15mm以下となるような小径のローラの場合には、製
造上の困難を伴うだけでなく、真円度も問題になる。In the latter case where a thin roller is made of another metal, a sheet metal is wound in conformity with a mold and a seam is welded to form a pipe, so that the diameter is 15 mm or less. In the case of a roller having a small diameter, not only manufacturing difficulties but also roundness becomes a problem.
【0044】本例は、上記の問題を解決するもので、熱
ローラをグラファイトで形成することにより、熱ローラ
の径を小さくした場合でも強度のある熱ローラが得ら
れ、かつ省電力化を実現することができる。次に本例の
定着装置の構成,作用を図4,5により説明する。This example solves the above problem. By forming the heat roller from graphite, a heat roller having strength can be obtained even when the diameter of the heat roller is reduced, and power saving is realized. can do. Next, the structure and operation of the fixing device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
【0045】図4は本例の定着装置の要部構造を示す分
解斜視図で、図中、31はグラファイトの熱ローラ、3
2はオフセット防止用にトナーとの離型性の高い材質を
付けたコート部、33は耐熱樹脂製の支持部材、34は
加熱源として熱ローラ31内に挿入されたハロゲンラン
プ、35は側板、36はハロゲンランプ34を固定する
ための固定部材、37はバックアップローラである。固
定部材36は側板35に固定され、ハロゲンランプ34
は、固定部材36に取り付けられた図示しない電極部に
より電圧印加を受ける。FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of the main part of the fixing device of this embodiment, in which 31 is a graphite heat roller and 3 is a graphite heat roller.
2 is a coating part made of a material having a high releasability from toner for preventing offset, 33 is a support member made of heat-resistant resin, 34 is a halogen lamp inserted in the heat roller 31 as a heating source, 35 is a side plate, 36 is a fixing member for fixing the halogen lamp 34, and 37 is a backup roller. The fixing member 36 is fixed to the side plate 35, and the halogen lamp 34
Is applied with a voltage by an electrode portion (not shown) attached to the fixing member 36.
【0046】熱ローラ31は、図5に示すようにグラフ
ァイト線40をローラ内径に相当する型に巻き回してロ
ーラ形状とし、1000〜3000℃の範囲において焼
結してローラ状としたもので、厚さ100μm,外径1
5mmである。このままではローラ表面にグラファイト
線の凹凸があるばかりでなく、トナーとの離型性が低い
ためにトナー画像にオフセットが発生する。このため
に、ふっ素樹脂等の離型性のあるものを塗布してコート
部32を形成し、ローラ表面平滑化とトナー離型性向上
を図っている。As shown in FIG. 5, the heat roller 31 is formed by winding a graphite wire 40 in a mold corresponding to the inner diameter of the roller to form a roller, and sintering it in the range of 1000 to 3000 ° C. to form a roller. Thickness 100 μm, outer diameter 1
It is 5 mm. If it is left as it is, not only the graphite wire has irregularities on the surface of the roller, but also the releasing property from the toner is low, so that an offset occurs in the toner image. For this reason, a releasable material such as a fluororesin is applied to form the coat portion 32 to smooth the roller surface and improve the toner releasability.
【0047】この熱ローラ31は、薄肉であるにもかか
わらず十分な強度を有しており(引っ張り強さが、ニッ
ケルの5.0×108 Paに対しグラファイトは6.2
×108 Paである)、しかもグラファイトの熱伝導特
性はKaye & Laby,1973によると80〜
230w・m-1・k-1であり、ニッケルの94,アルミ
ニウムの236と比較しても、ローラ肉厚を考慮すると
良好であるといえる。The heat roller 31 has sufficient strength in spite of being thin-walled (tensile strength is 5.0 × 10 8 Pa for nickel and 6.2 for graphite).
× 10 is 8 Pa), yet thermal conductivity of the graphite 80 According to Kaye & Laby, 1973
It is 230 w · m −1 · k −1 , which can be said to be good in consideration of the roller thickness even when compared with 94 of nickel and 236 of aluminum.
【0048】すなわち、グラファイト製の熱ローラ31
は、十分な強度を有しているため肉厚を薄くすることが
できる。また、ローラ肉厚を薄くすることで熱伝導性を
向上させると同時に、熱容量を低下したことにより熱損
失を低下させることができ、かつ、必要温度に上昇する
までの待ち時間の短縮が可能になる。That is, the heat roller 31 made of graphite
Has a sufficient strength, so that the wall thickness can be reduced. In addition, the roller thickness can be reduced to improve the thermal conductivity, and at the same time, the heat capacity can be reduced to reduce the heat loss, and the waiting time to reach the required temperature can be shortened. Become.
【0049】支持部材33は、前例の支持部材15から
電極16嵌合部分を省略したもので、側板35に嵌合,
支持される軸部33aと、ギア部33bと、熱ローラ3
1に嵌入すると支持部33cとを備えており、支持部3
3cにはキー38が設けられている。キー38は、支持
部33cを熱ローラ31に嵌入させて固定する際に、熱
ローラ31に設けられたキー溝39と係合して熱ローラ
31を回転方向に係止する。なお、図4では片側の支持
部材33のみを示したが、熱ローラ31の他方は同様の
支持部材(ギア部なし)に固定され、この状態で熱ロー
ラ31は両側板に支持される。The support member 33 is obtained by omitting the electrode 16 fitting portion from the support member 15 of the previous example, and is fitted to the side plate 35.
The shaft portion 33a supported, the gear portion 33b, and the heat roller 3
1 is provided with a support portion 33c.
A key 38 is provided on 3c. The key 38 engages with a key groove 39 provided in the heat roller 31 to lock the heat roller 31 in the rotational direction when the support portion 33c is fitted and fixed to the heat roller 31. Although only one support member 33 is shown in FIG. 4, the other one of the heat rollers 31 is fixed to a similar support member (without a gear portion), and the heat roller 31 is supported by both side plates in this state.
【0050】このように両支持部材により熱ローラ31
を固定することで回転軸の振れは抑えられるが、バック
アップローラ37からの圧力により熱ローラ31と支持
部材33の接続部分でき裂が発生しないようにするため
には、該接続部分である熱ローラ31の端部の厚さを大
きくすれば良い。この場合外径は全体にわたり一様と
し、内径を変化させれば、定着性能に影響を及ぼすこと
はない。In this way, the heat roller 31 is supported by both supporting members.
The rotation of the rotary shaft can be suppressed by fixing the heat roller. However, in order to prevent cracks from occurring at the connection portion between the heat roller 31 and the support member 33 due to the pressure from the backup roller 37, the heat roller that is the connection portion is connected. The thickness of the end portion of 31 may be increased. In this case, if the outer diameter is made uniform throughout and the inner diameter is changed, the fixing performance will not be affected.
【0051】このような構成の定着装置を静電記録装置
に入れ、印字出力を行った。用いたトナーのベースレジ
ンはポリエステル系のものを用いたために、オフセット
防止用のコート部32はふっ素系のPFA樹脂とした。
ハロゲンランプ34は消費電力100wのものを用い
た。これに通電して定着を行ったところ、温度変化が急
激に起こったため、ハロゲンランプ34に印加する電力
を調整して温度を調節した。The fixing device having such a structure was put in an electrostatic recording device to print out. Since the base resin of the toner used was a polyester-based resin, the offset preventing coat portion 32 was made of a fluorine-based PFA resin.
The halogen lamp 34 used had a power consumption of 100 w. When electricity was applied to this and fixing was performed, the temperature changed abruptly, so the temperature was adjusted by adjusting the power applied to the halogen lamp 34.
【0052】これによると、定着温度である170℃で
の安定には約20wあれば良く、定着時でも50w以下
の電力印加で良い。According to this, about 20 w is sufficient for stabilization at the fixing temperature of 170 ° C., and power of 50 w or less may be applied even during fixing.
【0053】以上の記載から明らかなように、本例の定
着装置では、熱ローラとしてグラファイト製のものを用
い、ローラ肉厚を薄くすることで、熱伝導性を向上させ
ると同時に、熱容量低下により熱の損失を低減すること
ができ、かつ、必要温度に上昇するまでの待ち時間の短
縮が可能となる。As is clear from the above description, in the fixing device of the present embodiment, the heat roller made of graphite is used, and the roller thickness is reduced to improve the thermal conductivity and at the same time reduce the heat capacity. The heat loss can be reduced, and the waiting time until the temperature rises to the required temperature can be shortened.
【0054】上記第1の実施例では加熱源として熱ロー
ラ内壁に密着するシート状ヒータを用いたものを示し、
第2の実施例では熱ローラをグラファイトで薄肉に形成
したものを示したが、これらを組み合わせる、すなわ
ち、熱ローラとしてグラファイト製のものを用い、加熱
源としてシート状ヒータを用いることによって、より優
れた効果を得ることができる。In the above-mentioned first embodiment, a sheet-like heater that adheres closely to the inner wall of the heat roller is used as the heating source.
In the second embodiment, the heat roller is made of graphite to have a thin wall. However, by combining these, that is, by using a graphite roller as the heat roller and a sheet heater as the heating source, it is more excellent. You can get the effect.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、熱
の損失を低下させて消費電力を低下させるとともに、必
要温度に上昇するまでの待ち時間を短縮することが可能
になる。また、加熱源としてシート状ヒータを用いた場
合は、熱ローラの長さを短かくすることができ、装置の
小型化を実現することが可能になる。As described above, according to the present invention, it is possible to reduce heat loss and power consumption, and to shorten the waiting time until the temperature rises to the required temperature. Further, when the sheet-shaped heater is used as the heating source, the length of the heat roller can be shortened, and the device can be downsized.
【図1】本発明の第1の実施例の定着装置の要部構造を
示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main structure of a fixing device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例のシート状ヒータの形状
説明図で、図2(A)はシート状ヒータの斜視図、図2
(B)はシート状ヒータの巻き回し状態を示す斜視図で
ある。2A and 2B are shape explanatory views of the sheet-shaped heater of the first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a perspective view of the sheet-shaped heater, and FIG.
(B) is a perspective view showing a wound state of the sheet-shaped heater.
【図3】本発明の第1の実施例のシート状ヒータの発熱
抵抗体の形状説明図である。FIG. 3 is a shape explanatory view of a heating resistor of the sheet-shaped heater according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例の定着装置の要部構造を
示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing a main part structure of a fixing device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施例のグラファイト製熱ロー
ラの形状を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the shape of a graphite heat roller according to a second embodiment of the present invention.
【図6】従来の熱ローラ定着装置の構造を示す側面図で
ある。FIG. 6 is a side view showing the structure of a conventional heat roller fixing device.
11 シート状ヒータ(加熱源) 13,31 熱ローラ(加熱源) 15,33 支持部材 20 発熱抵抗体 34 ハロゲンランプ(加熱源) 40 グラファイト線 11 Sheet Heater (Heating Source) 13,31 Heat Roller (Heating Source) 15,33 Supporting Member 20 Heating Resistor 34 Halogen Lamp (Heating Source) 40 Graphite Wire
Claims (7)
れぞれ支持される熱ローラを備え、記録媒体としてトナ
ーを用いる静電記録装置に組み込まれる定着装置におい
て、 前記加熱源として、前記熱ローラの内壁に全周にわたり
密着,固定されるシート状ヒータを用いたことを特徴と
する定着装置。1. A fixing device incorporated in an electrostatic recording apparatus using a toner as a recording medium, the fixing device including a heat roller having a built-in heat source and supported at both ends by support members. A fixing device characterized by using a sheet-shaped heater that is adhered and fixed to the inner wall over the entire circumference.
耐熱部材により覆って形成されたことを特徴とする請求
項1記載の定着装置。2. The fixing device according to claim 1, wherein the sheet-shaped heater is formed by covering the heating resistor with an insulating heat-resistant member.
内に挿入されたことを特徴とする請求項2記載の定着装
置。3. The fixing device according to claim 2, wherein the sheet-shaped heater is wound and inserted into the heat roller.
により支持される熱ローラを備え、記録媒体としてトナ
ーを用いる静電記録装置に組み込まれる定着装置におい
て、熱ローラがグラファイトにより形成されたことを特
徴とする定着装置。4. A fixing device incorporated in an electrostatic recording device using a toner as a recording medium, the heating roller having a heat source built-in, both ends being supported by supporting members, wherein the heat roller is made of graphite. A fixing device.
わたり密着,固定されるシート状ヒータを用いたことを
特徴とする請求項4記載の定着装置。5. The fixing device according to claim 4, wherein a sheet-shaped heater is used as a heating source, which is in close contact with and fixed to the inner wall of the heat roller over the entire circumference.
耐熱部材により覆って形成されたことを特徴とする請求
項5記載の定着装置。6. The fixing device according to claim 5, wherein the sheet-shaped heater is formed by covering the heating resistor with an insulating heat-resistant member.
に挿入されたことを特徴とする請求項6記載の定着装
置。7. The fixing device according to claim 6, wherein the sheet-shaped heater is wound and inserted into the heat roller.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11109392A JP3158224B2 (en) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | Fixing device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1308778C (en) * | 2000-03-15 | 2007-04-04 | 富士施乐株式会社 | Fixing device |
JP2008112047A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Ibiden Co Ltd | Heat roller, fixing device and image forming apparatus |
JP2009103327A (en) * | 2003-01-17 | 2009-05-14 | Illinois Tool Works Inc <Itw> | Conductive heat-equalization device |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP11109392A patent/JP3158224B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP3158224B2 (en) | 2001-04-23 |
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