JPH08153567A - ロール状加熱体とその使用方法 - Google Patents
ロール状加熱体とその使用方法Info
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- JPH08153567A JPH08153567A JP29331694A JP29331694A JPH08153567A JP H08153567 A JPH08153567 A JP H08153567A JP 29331694 A JP29331694 A JP 29331694A JP 29331694 A JP29331694 A JP 29331694A JP H08153567 A JPH08153567 A JP H08153567A
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- Japan
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- roll
- heat
- heating element
- heating
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 表面温度の立ち上り時間を短縮できると共
に、消費電力を削減でき、しかも耐久性にもすぐれ、複
写機のトナー焼付定着用の加熱ロールとして有効に適用
できるロール状加熱体とその使用方法を提供する。 【構成】 同径の各内側部材4,5を同径の絶縁部材6
を介して接続の上、それらの外周面に耐熱性の絶縁材8
を介して発熱線9を巻き回した後、発熱線9を内側部材
4,5の各端部にそれぞれ接続し、その外周面を耐熱性
の絶縁材11を介して外側管材13で覆う。
に、消費電力を削減でき、しかも耐久性にもすぐれ、複
写機のトナー焼付定着用の加熱ロールとして有効に適用
できるロール状加熱体とその使用方法を提供する。 【構成】 同径の各内側部材4,5を同径の絶縁部材6
を介して接続の上、それらの外周面に耐熱性の絶縁材8
を介して発熱線9を巻き回した後、発熱線9を内側部材
4,5の各端部にそれぞれ接続し、その外周面を耐熱性
の絶縁材11を介して外側管材13で覆う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度立ち上がり時間を
短縮でき、特に複写機のトナー焼付定着用の加熱ロール
として有効に適用でき、内蔵した発熱体からの熱が外側
管材に迅速に伝えられるロール状加熱体とその使用方法
に関するものである。
短縮でき、特に複写機のトナー焼付定着用の加熱ロール
として有効に適用でき、内蔵した発熱体からの熱が外側
管材に迅速に伝えられるロール状加熱体とその使用方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年一般に使用されている複写機は、図
18の概念図に示すごとく、その機能部は大まかに光学
系100、作像系101、紙送り部102、定着部10
3に分けられ、このうち、画像支持体である記録紙に転
写されたトナー像が崩れないように固定するため、トナ
ー焼付け定着を行なう定着部103が複写機の最終工程
である。
18の概念図に示すごとく、その機能部は大まかに光学
系100、作像系101、紙送り部102、定着部10
3に分けられ、このうち、画像支持体である記録紙に転
写されたトナー像が崩れないように固定するため、トナ
ー焼付け定着を行なう定着部103が複写機の最終工程
である。
【0003】この定着部103では、樹脂粉末であるト
ナーに熱を与えて溶融し、紙の繊維に浸透させ、機械的
結合力を発生させるものである。トナーへの熱エネルギ
ーの伝達方法は各種の方式が提案されており、現在では
熱効率、定着性、安全性に優れた図19に示すような熱
ロール定着装置による方式が代表的なものとして採用さ
れている。
ナーに熱を与えて溶融し、紙の繊維に浸透させ、機械的
結合力を発生させるものである。トナーへの熱エネルギ
ーの伝達方法は各種の方式が提案されており、現在では
熱効率、定着性、安全性に優れた図19に示すような熱
ロール定着装置による方式が代表的なものとして採用さ
れている。
【0004】図19の加熱ロール104の表面温度は通
常140℃から150℃にコントロールされており、ト
ナー像は両ロールの接触域、すなわちニップ域を通過す
るときに加熱加圧され溶融流動するが、この時の定着強
度は、ロールの表面温度、加熱時間、そしてニップ圧力
の3つの基本パラメータにより決定される。なお、加熱
ロール104は金属性管材をフッ素樹脂や、シリコーン
ゴムといった耐熱高離型の材料で被覆した構造になって
いるが、これは加熱ロール104の表面がトナーと直接
接触するため、トナーの一部がロール表面に移転するオ
フセット現象を防止する必要があるためである。
常140℃から150℃にコントロールされており、ト
ナー像は両ロールの接触域、すなわちニップ域を通過す
るときに加熱加圧され溶融流動するが、この時の定着強
度は、ロールの表面温度、加熱時間、そしてニップ圧力
の3つの基本パラメータにより決定される。なお、加熱
ロール104は金属性管材をフッ素樹脂や、シリコーン
ゴムといった耐熱高離型の材料で被覆した構造になって
いるが、これは加熱ロール104の表面がトナーと直接
接触するため、トナーの一部がロール表面に移転するオ
フセット現象を防止する必要があるためである。
【0005】この加熱ロール104は、当然良好な熱伝
達特性が要求され、中空ロール状の管材106に仕組ま
れている発熱体であるハロゲンランプヒータ105から
輻射熱により、先ず管材106が加熱され、さらに離型
層表面まで素早く熱を伝わらせなければならない。一
方、このハロゲンランプ式の加熱ロール104を図20
の斜視図と図21の側断面図に示しているが、中空ロー
ル状の管材106の両端に1対の歯車107を装着し、
かつこの管材106内に非接触状態でハロゲンランプヒ
ータ105を設けた構造になっている。
達特性が要求され、中空ロール状の管材106に仕組ま
れている発熱体であるハロゲンランプヒータ105から
輻射熱により、先ず管材106が加熱され、さらに離型
層表面まで素早く熱を伝わらせなければならない。一
方、このハロゲンランプ式の加熱ロール104を図20
の斜視図と図21の側断面図に示しているが、中空ロー
ル状の管材106の両端に1対の歯車107を装着し、
かつこの管材106内に非接触状態でハロゲンランプヒ
ータ105を設けた構造になっている。
【0006】上記従来の複写機の定着部103の加熱ロ
ール104においては、中空ロール状の管材106が歯
車107により回転するため、ハロゲンランプヒータ1
05は管材106に非接触状態で設けられ、その結果、
ハロゲンランプヒータ105の熱は空気層を介して管材
106に伝わるので放射加熱によるため、発熱体と管材
106との間に温度差を生じ、その温度差分のエネルギ
ーが図22に示す温度特性になり、初期の見かけの温度
は上昇するものの初期の所定温度に安定させるのに時間
を要し、実質の立ち上り時間が長くなり、応答性良く温
度制御するのが難しかった。
ール104においては、中空ロール状の管材106が歯
車107により回転するため、ハロゲンランプヒータ1
05は管材106に非接触状態で設けられ、その結果、
ハロゲンランプヒータ105の熱は空気層を介して管材
106に伝わるので放射加熱によるため、発熱体と管材
106との間に温度差を生じ、その温度差分のエネルギ
ーが図22に示す温度特性になり、初期の見かけの温度
は上昇するものの初期の所定温度に安定させるのに時間
を要し、実質の立ち上り時間が長くなり、応答性良く温
度制御するのが難しかった。
【0007】また、ハロゲン式の加熱ロール104で
は、管材106単独で加圧、加熱するため強度が必要で
あり、そのため肉厚が大となり、熱容量が増して立ち上
りが遅くなり、この性能に限界があった。また、上記の
ごとく、管材106の熱容量が大きいため、ハロゲンラ
ンプヒータ105の出力、即ちワット数を上げることに
なるが、ランプのワット密度が上がり、点滅を繰り返す
温度制御によってその寿命を著しく低下させる欠点があ
った。さらに、管材106はハロゲンランプヒータ10
5に非接触に配置するため、その外径を小さくすること
ができないので寸法が大きくなり、熱容量が増し、シス
テムも大きくなる。
は、管材106単独で加圧、加熱するため強度が必要で
あり、そのため肉厚が大となり、熱容量が増して立ち上
りが遅くなり、この性能に限界があった。また、上記の
ごとく、管材106の熱容量が大きいため、ハロゲンラ
ンプヒータ105の出力、即ちワット数を上げることに
なるが、ランプのワット密度が上がり、点滅を繰り返す
温度制御によってその寿命を著しく低下させる欠点があ
った。さらに、管材106はハロゲンランプヒータ10
5に非接触に配置するため、その外径を小さくすること
ができないので寸法が大きくなり、熱容量が増し、シス
テムも大きくなる。
【0008】一方、ハロゲンランプ式は、輻射(放射)
加熱により管材106を加熱するため、管内面の熱吸収
が問題になる。即ち、管材106には熱伝導性の良いア
ルミ管が使われるが、アルミは反射率が大きく熱吸収し
にくいため、熱効率を上げるために内面に耐熱の黒色被
膜処理を施す必要があり、それだけ部品コストが上昇す
る。
加熱により管材106を加熱するため、管内面の熱吸収
が問題になる。即ち、管材106には熱伝導性の良いア
ルミ管が使われるが、アルミは反射率が大きく熱吸収し
にくいため、熱効率を上げるために内面に耐熱の黒色被
膜処理を施す必要があり、それだけ部品コストが上昇す
る。
【0009】さらに、ハロゲンランプ式は、ランプの両
端の発熱量が中央部に対して少なく、また発熱比に中央
部と両端とで差を持たせることが製造上難しく、管材1
06の両端と中央部との温度差が大きくなる。そのた
め、トナーを固定させる用紙の寸法の両端の温度を確保
するため用紙寸法より長い管長を必要として、システム
の寸法が大きくなるという問題がある。
端の発熱量が中央部に対して少なく、また発熱比に中央
部と両端とで差を持たせることが製造上難しく、管材1
06の両端と中央部との温度差が大きくなる。そのた
め、トナーを固定させる用紙の寸法の両端の温度を確保
するため用紙寸法より長い管長を必要として、システム
の寸法が大きくなるという問題がある。
【0010】さらにハロゲンランプ式は、ランプ固定の
ため管材106の両端を開放しなければならないため、
管内加熱空気が外部に流出するため、システム内の温度
上昇が大きく、熱効率も悪くなる。以上のごとく、ハロ
ゲンランプ方式は高温になって火災の危険と故障の可能
性が高く、ランプ交換も大変であった。
ため管材106の両端を開放しなければならないため、
管内加熱空気が外部に流出するため、システム内の温度
上昇が大きく、熱効率も悪くなる。以上のごとく、ハロ
ゲンランプ方式は高温になって火災の危険と故障の可能
性が高く、ランプ交換も大変であった。
【0011】一方、加熱ロール104の温度分布が均一
になりにくいと共に、加熱ロール104がコピー用紙の
大きさの大小により、無負荷部分を生じ、コピー用紙の
通過する部分と、通過しない他の部分とで温度差が生
じ、コピー用紙の伸び等によりコピー用紙のシワ発生の
原因となっていた。そこで、本発明者等は、発熱体の熱
を低電力で、上記加熱ロール104の管材106になる
べく早く、好ましくは通電開始20秒程度で、管材10
6表面温度20℃から140℃に昇温するための方策に
つき種々検討を行なう過程で、発熱体を管材106にな
るべく近づけることを考えた。
になりにくいと共に、加熱ロール104がコピー用紙の
大きさの大小により、無負荷部分を生じ、コピー用紙の
通過する部分と、通過しない他の部分とで温度差が生
じ、コピー用紙の伸び等によりコピー用紙のシワ発生の
原因となっていた。そこで、本発明者等は、発熱体の熱
を低電力で、上記加熱ロール104の管材106になる
べく早く、好ましくは通電開始20秒程度で、管材10
6表面温度20℃から140℃に昇温するための方策に
つき種々検討を行なう過程で、発熱体を管材106にな
るべく近づけることを考えた。
【0012】しかしながら、ハロゲンランプヒータ10
5を管材106に接近させるには限界があり、この場合
の立ち上り時間と立ち上り温度との関係を示す図23
と、この図23の温度特性を判りやすく示した図24の
実線で示すように、20秒で立ち上げるには800Wの
電力を要し、不経済であった。一方、図25の斜視図及
び図26の側断面図に示すように、加熱ロール104
を、マグネシヤMを充填した管材106内に挿着したシ
ーズヒータ108の両端に歯車107を設け、シーズヒ
ータ108の端子109で電源を供給する方式のものも
あるが、この場合、端子109を固定するパッキン11
0に絶縁性を持たせることから、碍子やシリコーンを使
用するため、シーズヒータ108の端子109のセンタ
ー出しが難しく、完全に固定ができず、軸として用いる
ことが難しく、回転などに対応する耐久性に欠ける問題
点があった。
5を管材106に接近させるには限界があり、この場合
の立ち上り時間と立ち上り温度との関係を示す図23
と、この図23の温度特性を判りやすく示した図24の
実線で示すように、20秒で立ち上げるには800Wの
電力を要し、不経済であった。一方、図25の斜視図及
び図26の側断面図に示すように、加熱ロール104
を、マグネシヤMを充填した管材106内に挿着したシ
ーズヒータ108の両端に歯車107を設け、シーズヒ
ータ108の端子109で電源を供給する方式のものも
あるが、この場合、端子109を固定するパッキン11
0に絶縁性を持たせることから、碍子やシリコーンを使
用するため、シーズヒータ108の端子109のセンタ
ー出しが難しく、完全に固定ができず、軸として用いる
ことが難しく、回転などに対応する耐久性に欠ける問題
点があった。
【0013】また、図26の両端部lの長さが長いと、
両端の温度分布が悪く、全長Lを長くしなければなら
ず、その分エネルギーロスとなり、かつシステムが大き
くなってコストが増大することになる。従って、上記の
端子109の寸法は短かくする必要があり、端子固定し
ろが少ないため、回転に対応する耐久性に欠ける結果と
なる。
両端の温度分布が悪く、全長Lを長くしなければなら
ず、その分エネルギーロスとなり、かつシステムが大き
くなってコストが増大することになる。従って、上記の
端子109の寸法は短かくする必要があり、端子固定し
ろが少ないため、回転に対応する耐久性に欠ける結果と
なる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたものであり、表面温度
立ち上り時間を短縮できると共に、消費電力を削減で
き、しかも耐久性にもすぐれて複写機のトナー焼付定着
用の加熱ロールとして有効に適用できるロール状加熱体
とその使用方法を提供することを目的としている。
問題点を解決するためになされたものであり、表面温度
立ち上り時間を短縮できると共に、消費電力を削減で
き、しかも耐久性にもすぐれて複写機のトナー焼付定着
用の加熱ロールとして有効に適用できるロール状加熱体
とその使用方法を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のロール状加熱体は、同径の各内側管材同志
をその対向する各開口端面で同径の絶縁部材を介して接
続の上、それらの外周面に耐熱性絶縁材を介して発熱体
を巻き付けた後、その発熱体を上記内側管材の各端部に
それぞれ接続し、さらに上記発熱体の外周面を耐熱性の
絶縁材を介して外側管材で覆うことを特徴としたもので
ある。
めの本発明のロール状加熱体は、同径の各内側管材同志
をその対向する各開口端面で同径の絶縁部材を介して接
続の上、それらの外周面に耐熱性絶縁材を介して発熱体
を巻き付けた後、その発熱体を上記内側管材の各端部に
それぞれ接続し、さらに上記発熱体の外周面を耐熱性の
絶縁材を介して外側管材で覆うことを特徴としたもので
ある。
【0016】また、上記の絶縁部材を介して接続された
内側管材は、2個の他、3個以上で構成してもよく、さ
らに、これら内側管材の両端部にそれぞれ軸部が設けら
れることも好ましい構成である。さらに、上記絶縁部材
が、アルミナ、ジルコニア等のセラミック素材や、ポリ
ベンゾイミダゾール樹脂またはポリフェニレンスルフイ
ド樹脂等の耐熱樹脂部材で形成されることも望ましく、
また発熱体がセラミック質の皮膜、または耐熱性樹脂で
被覆されていることも好ましい構成である。
内側管材は、2個の他、3個以上で構成してもよく、さ
らに、これら内側管材の両端部にそれぞれ軸部が設けら
れることも好ましい構成である。さらに、上記絶縁部材
が、アルミナ、ジルコニア等のセラミック素材や、ポリ
ベンゾイミダゾール樹脂またはポリフェニレンスルフイ
ド樹脂等の耐熱樹脂部材で形成されることも望ましく、
また発熱体がセラミック質の皮膜、または耐熱性樹脂で
被覆されていることも好ましい構成である。
【0017】一方、本発明のロール状加熱体の使用方法
としては、前記の構成からなるロール状加熱体の外側管
材を複写機のトナー定着用の加熱ロールとして使用する
ことを特徴としている。
としては、前記の構成からなるロール状加熱体の外側管
材を複写機のトナー定着用の加熱ロールとして使用する
ことを特徴としている。
【0018】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
るが、図1は本発明のロール状加熱体を複写機用に適用
した一実施例に係る加熱ロール1を示しており、この加
熱ロール1は、図2の側断面図に示すごとき構造になっ
ており、同径の2個の各内側管材4,5同志をその対向
する各開口端面で図5に示すように同径の絶縁部材6を
介して接続し、これら一体にした両端の内側管材4,5
の左右開口部に、内側管材4,5の中心と同位置に軸穴
を設けた金属性の閉塞材3を取り付け、電気的に接続す
るようにしている。
るが、図1は本発明のロール状加熱体を複写機用に適用
した一実施例に係る加熱ロール1を示しており、この加
熱ロール1は、図2の側断面図に示すごとき構造になっ
ており、同径の2個の各内側管材4,5同志をその対向
する各開口端面で図5に示すように同径の絶縁部材6を
介して接続し、これら一体にした両端の内側管材4,5
の左右開口部に、内側管材4,5の中心と同位置に軸穴
を設けた金属性の閉塞材3を取り付け、電気的に接続す
るようにしている。
【0019】閉塞材3は材質が銅系の焼結金属からでき
ており、軸穴は固定と通電用電極の役目をするものであ
る。また、上記内側管材4,5は15mm径の0.3mm厚
さのステンレス鋼で135mm長さのものとし、絶縁部材
6はアルミナ等のセラミックス素材や、PBI樹脂また
はPPS材等の耐熱樹脂部材からなり、所定の絶縁度を
有するものであり、また2本の内側管材4,5は同じ長
さでなくともよく、これらを絶縁部材6を介して所定長
さの内管組立に接続するよう各長さを決定すればよく、
その絶縁部材6の形状を図3に示している。
ており、軸穴は固定と通電用電極の役目をするものであ
る。また、上記内側管材4,5は15mm径の0.3mm厚
さのステンレス鋼で135mm長さのものとし、絶縁部材
6はアルミナ等のセラミックス素材や、PBI樹脂また
はPPS材等の耐熱樹脂部材からなり、所定の絶縁度を
有するものであり、また2本の内側管材4,5は同じ長
さでなくともよく、これらを絶縁部材6を介して所定長
さの内管組立に接続するよう各長さを決定すればよく、
その絶縁部材6の形状を図3に示している。
【0020】なお、上記PBIはポリベンゾイミダゾー
ル樹脂であり、芳香族テトラアミンと芳香族ジャルボン
酸ジフェニルの溶融−固相重縮合によって合成、製造さ
れた樹脂であり、耐熱性に優れ、またこのPBIは空気
中450℃までは熱分解を起こさない高度の難燃性を示
すものである。一方、PPSはポリフェニレンスルフイ
ド樹脂で、ベンゼン環と硫黄が交互に繰り返し結合した
分子構造を有したもので、耐熱性、耐薬品性、低吸湿
性、耐放射線性等を有し、線膨張率、吸水率、温度膨張
率が小さく、環境変化による寸法変化も小さい特性を示
すものである。
ル樹脂であり、芳香族テトラアミンと芳香族ジャルボン
酸ジフェニルの溶融−固相重縮合によって合成、製造さ
れた樹脂であり、耐熱性に優れ、またこのPBIは空気
中450℃までは熱分解を起こさない高度の難燃性を示
すものである。一方、PPSはポリフェニレンスルフイ
ド樹脂で、ベンゼン環と硫黄が交互に繰り返し結合した
分子構造を有したもので、耐熱性、耐薬品性、低吸湿
性、耐放射線性等を有し、線膨張率、吸水率、温度膨張
率が小さく、環境変化による寸法変化も小さい特性を示
すものである。
【0021】上記図5の内側管材4,5を絶縁部材6を
介して直線的に一体にした内管組立7を図6に示してい
るが、上記の内管組立7の外周面に、耐熱性を有する絶
縁材8を図7のごとく介設させた上に、図8で示すよう
に発熱体9を巻き付けた後、その発熱体9の端部を内側
管材4,5の各部にそれぞれ溶接により接続して、ヒー
タ体10としている。
介して直線的に一体にした内管組立7を図6に示してい
るが、上記の内管組立7の外周面に、耐熱性を有する絶
縁材8を図7のごとく介設させた上に、図8で示すよう
に発熱体9を巻き付けた後、その発熱体9の端部を内側
管材4,5の各部にそれぞれ溶接により接続して、ヒー
タ体10としている。
【0022】なお、上記絶縁材8としてはアラミッド
紙、例えばポリアミド樹脂を紙状にバインドしたデュポ
ンの商標ノーメックスを使用できるが、ポリアミドフィ
ルムまたはガラスシートより特にアラミッド紙の0.1
5mm程度の厚さのものを3重から4重巻きすることが熱
絶縁効果を生じて好ましい。さらに、内側管材4,5は
シーム部分が開口したC字断面の管状部材でも良い。
紙、例えばポリアミド樹脂を紙状にバインドしたデュポ
ンの商標ノーメックスを使用できるが、ポリアミドフィ
ルムまたはガラスシートより特にアラミッド紙の0.1
5mm程度の厚さのものを3重から4重巻きすることが熱
絶縁効果を生じて好ましい。さらに、内側管材4,5は
シーム部分が開口したC字断面の管状部材でも良い。
【0023】すなわち、上記内管組立7表面にアラミッ
ド紙などの絶縁材8を用いて一定厚の絶縁層を作り、そ
の表面に一定間隔で発熱体9を巻き付けている。この発
熱体9は、鉄クロム材質の0.5mm径、5m長さの発熱
線を引張り力約10kgで一定ピッチで約120回巻き付
けて300Wの仕様としており、その両端を内側管材
4,5の両端にそれぞれ溶接またはかしめで接続してい
るが、特に溶接処理で接続するのが好ましい。
ド紙などの絶縁材8を用いて一定厚の絶縁層を作り、そ
の表面に一定間隔で発熱体9を巻き付けている。この発
熱体9は、鉄クロム材質の0.5mm径、5m長さの発熱
線を引張り力約10kgで一定ピッチで約120回巻き付
けて300Wの仕様としており、その両端を内側管材
4,5の両端にそれぞれ溶接またはかしめで接続してい
るが、特に溶接処理で接続するのが好ましい。
【0024】このように組立てたヒータ体10の外周面
をさらに図9に示すように、耐熱性の絶縁材11を介在
させ、図10に示すごとく外側管材13で覆い、この外
側管材13の表面を、プレス、またはロール、またはス
ェージングすることで外側管材13と中空管材4,5と
の間隔を狭めている。上記絶縁材11としては、ポリイ
ミドフィルムとか、アラミッド紙も使用できるが、ポリ
イミドフィルムがアラミッド紙より1枚当りの厚さが薄
く、熱を伝えやすくて温度差が少なく、かつ発熱体9に
よる材料破壊が起こりにくいので好ましい。
をさらに図9に示すように、耐熱性の絶縁材11を介在
させ、図10に示すごとく外側管材13で覆い、この外
側管材13の表面を、プレス、またはロール、またはス
ェージングすることで外側管材13と中空管材4,5と
の間隔を狭めている。上記絶縁材11としては、ポリイ
ミドフィルムとか、アラミッド紙も使用できるが、ポリ
イミドフィルムがアラミッド紙より1枚当りの厚さが薄
く、熱を伝えやすくて温度差が少なく、かつ発熱体9に
よる材料破壊が起こりにくいので好ましい。
【0025】この実施例では、厚さ20ミクロンのポリ
イミドフィルムの絶縁材11を用いて2巻きして、その
外周面に外側管材13として17mm径の0.5mm厚、2
60mm長さのアルミ材の管材を用い、この中にヒータ体
10を挿入する形で収納しており、この外側管材13の
両端に所定の寸法、例えば10mmづつ内側管材4,5の
一部を突出するよう位置決めし、さらに、外側管材13
の表面から、プレスまたはロール、またはスェージング
により外径17mmを16mmまで押し縮めて、ヒータ組立
としている。
イミドフィルムの絶縁材11を用いて2巻きして、その
外周面に外側管材13として17mm径の0.5mm厚、2
60mm長さのアルミ材の管材を用い、この中にヒータ体
10を挿入する形で収納しており、この外側管材13の
両端に所定の寸法、例えば10mmづつ内側管材4,5の
一部を突出するよう位置決めし、さらに、外側管材13
の表面から、プレスまたはロール、またはスェージング
により外径17mmを16mmまで押し縮めて、ヒータ組立
としている。
【0026】このようにヒータ組立とした後、外側管材
13の外周表面に図4の拡大断面図に示すフッ素樹脂の
表面処理14を行なうことにより、複写機のトナーが管
表面に付きにくく、かつ加熱用に適した加熱ロール1に
仕上げている。この表面処理14としては、PFAコー
ティングを20ミクロン塗布するのが好ましく、このP
FAはペルフルオロアルコキシ樹脂と呼ばれるものであ
り、融点は310℃であるが、高温での強度や耐クリー
プ特性が良く加熱ロール1として実用に適している。
13の外周表面に図4の拡大断面図に示すフッ素樹脂の
表面処理14を行なうことにより、複写機のトナーが管
表面に付きにくく、かつ加熱用に適した加熱ロール1に
仕上げている。この表面処理14としては、PFAコー
ティングを20ミクロン塗布するのが好ましく、このP
FAはペルフルオロアルコキシ樹脂と呼ばれるものであ
り、融点は310℃であるが、高温での強度や耐クリー
プ特性が良く加熱ロール1として実用に適している。
【0027】以上のように仕上げた図10のヒータ組立
において、外側管材13の両端から突出した内側管材
4,5の両端面に電圧を印加することで発熱体9が通電
されて外側管材13が直接的に加熱される。さらに上記
内側管材4,5の端面に図11に示すように金属性の軸
部15を挿入し、加熱ロール1を完成の上、この加熱ロ
ール1を実際の複写機に図12のごとく取付けて、駆動
部18により駆動させるが、トナーの焼付定着に適用時
における室温20℃で、100Vの一定電圧を印加して
外側管材13の表面温度の立ち上り時間を測定したのが
図13であり、図13を判りよく示したのが図14であ
る。
において、外側管材13の両端から突出した内側管材
4,5の両端面に電圧を印加することで発熱体9が通電
されて外側管材13が直接的に加熱される。さらに上記
内側管材4,5の端面に図11に示すように金属性の軸
部15を挿入し、加熱ロール1を完成の上、この加熱ロ
ール1を実際の複写機に図12のごとく取付けて、駆動
部18により駆動させるが、トナーの焼付定着に適用時
における室温20℃で、100Vの一定電圧を印加して
外側管材13の表面温度の立ち上り時間を測定したのが
図13であり、図13を判りよく示したのが図14であ
る。
【0028】なお、この場合の制御は外側管材13の表
面温度を計測して行なっており、表面温度140℃に昇
温する立ち上り時間が、300Wの所要電力で約16秒
であり、図23及び図23を判りやすく示した図24の
従来例のハロゲンランプ使用の場合に比べ、同一の30
0W電力で立ち上り時間を半減でき、所要電力を少なく
でき省エネである。
面温度を計測して行なっており、表面温度140℃に昇
温する立ち上り時間が、300Wの所要電力で約16秒
であり、図23及び図23を判りやすく示した図24の
従来例のハロゲンランプ使用の場合に比べ、同一の30
0W電力で立ち上り時間を半減でき、所要電力を少なく
でき省エネである。
【0029】次に、他の応用例としては、内側管材を絶
縁部材を介して3個以上設け、発熱線をその個数に応じ
て3種類以上巻き付けるようにする構造のロール状加熱
体にも本発明を適用できる。図16は上記応用例を示す
他の実施例の側断面図であり、同径の内側管材4,5,
51同志をそれらの対向する各開口端面で同径の絶縁部
材6,61を介して接続し、これらを一体にした両端部
の内側管材4,51の左右の両端開口部に金属性の閉塞
材3,31を取り付け、電気的に接続している。
縁部材を介して3個以上設け、発熱線をその個数に応じ
て3種類以上巻き付けるようにする構造のロール状加熱
体にも本発明を適用できる。図16は上記応用例を示す
他の実施例の側断面図であり、同径の内側管材4,5,
51同志をそれらの対向する各開口端面で同径の絶縁部
材6,61を介して接続し、これらを一体にした両端部
の内側管材4,51の左右の両端開口部に金属性の閉塞
材3,31を取り付け、電気的に接続している。
【0030】そして、内側管材4,5の上面に発熱体9
を絶縁材8,81を介して設け、発熱体9の端部を内側
管材4及び5に接続し、その発熱体9の上面を絶縁材1
1を介して発熱体91を巻き付け、発熱体9,91の各
端部を内側管材4及び51に接続し、その発熱体91の
上面に絶縁材111を介して外側管材13で覆ったもの
である。
を絶縁材8,81を介して設け、発熱体9の端部を内側
管材4及び5に接続し、その発熱体9の上面を絶縁材1
1を介して発熱体91を巻き付け、発熱体9,91の各
端部を内側管材4及び51に接続し、その発熱体91の
上面に絶縁材111を介して外側管材13で覆ったもの
である。
【0031】このロール状加熱体の使用にあたっては、
図中A及びBで示す2つの閉塞材31の一方と閉塞材3
との間に電圧を印加することで発熱体9あるいは、91
が通電され、外側管材13の任意部分を加熱することが
できる。さらに、内側管材を絶縁部材を介して6個設
け、発熱体を4種類巻き付ける構造にして外側管材の外
周表面の発熱分布を変化させることもでき、これにより
複写機におけるコピー用紙サイズB5,A4,B4それ
ぞれによる無負荷部分の通電を停止し、各コピー用紙サ
イズを連続した時のコピー用紙のシワを防止することが
できる。
図中A及びBで示す2つの閉塞材31の一方と閉塞材3
との間に電圧を印加することで発熱体9あるいは、91
が通電され、外側管材13の任意部分を加熱することが
できる。さらに、内側管材を絶縁部材を介して6個設
け、発熱体を4種類巻き付ける構造にして外側管材の外
周表面の発熱分布を変化させることもでき、これにより
複写機におけるコピー用紙サイズB5,A4,B4それ
ぞれによる無負荷部分の通電を停止し、各コピー用紙サ
イズを連続した時のコピー用紙のシワを防止することが
できる。
【0032】以上の応用例を図17の更に他の実施例の
側断面図で説明すると、同径の内側管材4,5,51,
104,105,151を、それらの各対向する各開口
端面で同径の絶縁部材6,61,106を介して接続
し、これらを一体にした両端の内側管材51,151の
左右開口部に内側管材4,51の中心と同位置に軸穴を
設けた金属性の閉塞材32,33を取り付け、電気的に
接続したものである。
側断面図で説明すると、同径の内側管材4,5,51,
104,105,151を、それらの各対向する各開口
端面で同径の絶縁部材6,61,106を介して接続
し、これらを一体にした両端の内側管材51,151の
左右開口部に内側管材4,51の中心と同位置に軸穴を
設けた金属性の閉塞材32,33を取り付け、電気的に
接続したものである。
【0033】そして、内側管材4の上面に発熱体9を絶
縁材8を介して設け、発熱体9の端部を内側管材4及び
5に接続し、その発熱体9の上面に絶縁材11を介して
発熱体91を巻き付け、その発熱体91の端部を内側管
材4及び51に接続し、その発熱体91の上面に絶縁材
111を介する一方、内側管材104,151の中心と
同位置に軸穴を設けた金属製の閉塞材33を取り付け、
内側管材104上面に発熱体91を絶縁材81を介して
設け、発熱体92,93の端部を内側管材104,10
5に接続し、その発熱体92の上面に絶縁材112を介
して発熱体93を巻き付け、その端部を内側管材104
及び151に接続し、その上面を絶縁材113を介し
て、絶縁材111上面と共に外側管材133を設けたも
のである。
縁材8を介して設け、発熱体9の端部を内側管材4及び
5に接続し、その発熱体9の上面に絶縁材11を介して
発熱体91を巻き付け、その発熱体91の端部を内側管
材4及び51に接続し、その発熱体91の上面に絶縁材
111を介する一方、内側管材104,151の中心と
同位置に軸穴を設けた金属製の閉塞材33を取り付け、
内側管材104上面に発熱体91を絶縁材81を介して
設け、発熱体92,93の端部を内側管材104,10
5に接続し、その発熱体92の上面に絶縁材112を介
して発熱体93を巻き付け、その端部を内側管材104
及び151に接続し、その上面を絶縁材113を介し
て、絶縁材111上面と共に外側管材133を設けたも
のである。
【0034】上記のロール状加熱体の使用にあたって
は、閉塞材32のC、33のCと32のBと33のBと
の間に電圧を印加することで発熱体9あるいは92が通
電され、閉塞材32のC、33のCと32のAと33の
Aとの間に電圧を印加することで発熱体91,92が通
電されるようになっている。一方、発熱体9をセラミッ
ク質の皮膜、または耐熱性樹脂膜で例えば被覆すること
により、これらの被覆が前記の耐熱性の絶縁材8及び1
1の機能をすることになり、絶縁材8,11を巻く工程
を省くこともできる。
は、閉塞材32のC、33のCと32のBと33のBと
の間に電圧を印加することで発熱体9あるいは92が通
電され、閉塞材32のC、33のCと32のAと33の
Aとの間に電圧を印加することで発熱体91,92が通
電されるようになっている。一方、発熱体9をセラミッ
ク質の皮膜、または耐熱性樹脂膜で例えば被覆すること
により、これらの被覆が前記の耐熱性の絶縁材8及び1
1の機能をすることになり、絶縁材8,11を巻く工程
を省くこともできる。
【0035】一方、本発明のロール状加熱体は、重さ
M、比熱C、温度上昇量Tで示す熱容量=MCT(ca
l.) が小さいため、表面温度の目的温度に対する特性
が、図15に示すようになり、図22の従来のハロゲン
ランプ使用の場合の特性に比べ、よりす早く所定温度に
達する。さらに、本発明のロール状加熱体では加熱線の
巻き回しを任意に選定することにより任意の温度分布が
得られ、例えばロール状加熱体の両端の加熱体をやや密
に巻き回し、中央部をやや粗に巻くことにより、幅方向
にフラットな温度分布特性が得られることになり、また
必要に応じて温度分布の選定が容易にできる。
M、比熱C、温度上昇量Tで示す熱容量=MCT(ca
l.) が小さいため、表面温度の目的温度に対する特性
が、図15に示すようになり、図22の従来のハロゲン
ランプ使用の場合の特性に比べ、よりす早く所定温度に
達する。さらに、本発明のロール状加熱体では加熱線の
巻き回しを任意に選定することにより任意の温度分布が
得られ、例えばロール状加熱体の両端の加熱体をやや密
に巻き回し、中央部をやや粗に巻くことにより、幅方向
にフラットな温度分布特性が得られることになり、また
必要に応じて温度分布の選定が容易にできる。
【0036】
【発明の効果】以上に説明した本発明のロール状加熱体
によれば、温度立ち上り時間を短縮できるとともに、消
費電力の削減ができ、しかも耐久性にもすぐれているの
で特に複写機のトナー焼付け定着用の加熱ロールとして
有効に使用することができる。その場合、従来の加熱ロ
ールに比べて、表面温度が目的温度にす早く到達する。
によれば、温度立ち上り時間を短縮できるとともに、消
費電力の削減ができ、しかも耐久性にもすぐれているの
で特に複写機のトナー焼付け定着用の加熱ロールとして
有効に使用することができる。その場合、従来の加熱ロ
ールに比べて、表面温度が目的温度にす早く到達する。
【0037】しかも加熱線の熱が外側管材に直接伝導さ
れるので、温度応答性がすぐれている。特に、前述の従
来ハロゲンランプ式の加熱ロールに比べて、本発明のロ
ール状加熱体は内側管材を熱的に絶縁するので、熱容量
を増すことなく軸方向の強度を増すことができるので外
側管材は極限まで薄くでき、熱容量を少なくでき、それ
だけ立ち上りを早くできる。
れるので、温度応答性がすぐれている。特に、前述の従
来ハロゲンランプ式の加熱ロールに比べて、本発明のロ
ール状加熱体は内側管材を熱的に絶縁するので、熱容量
を増すことなく軸方向の強度を増すことができるので外
側管材は極限まで薄くでき、熱容量を少なくでき、それ
だけ立ち上りを早くできる。
【0038】また、本発明のロール状加熱体では、発熱
体と管材表面の温度差が約30℃から40℃の範囲で少
なく、低温であるため長寿命を保つことができる。さら
に、本発明のロール状加熱体では必要最少限の外径を選
択でき、ヒータの構造的な都合で限界を生じるのではな
く、トナー定着時のコピー用紙のしわの発生する限界等
の複写機の限界で求められる外径まで対応でき、システ
ムのコンパクト化をはかることができる。
体と管材表面の温度差が約30℃から40℃の範囲で少
なく、低温であるため長寿命を保つことができる。さら
に、本発明のロール状加熱体では必要最少限の外径を選
択でき、ヒータの構造的な都合で限界を生じるのではな
く、トナー定着時のコピー用紙のしわの発生する限界等
の複写機の限界で求められる外径まで対応でき、システ
ムのコンパクト化をはかることができる。
【0039】また、本発明のロール状加熱体は直接伝導
加熱であり、従来のハロゲンランプ式のように、内面に
耐熱の黒色被膜処理を施す必要がなく安価に形成でき
る。一方、本発明では、発熱量を自在に調整できるので
コピー用紙の寸法に対し最小の長さを設定できるので、
システムの寸法を最少にすることができ、さらにロール
状加熱体の管両端が閉塞されているため、管内の加熱空
気が外部に流出することがなく、システム内の温度上昇
を少なくでき、熱効率が高い。
加熱であり、従来のハロゲンランプ式のように、内面に
耐熱の黒色被膜処理を施す必要がなく安価に形成でき
る。一方、本発明では、発熱量を自在に調整できるので
コピー用紙の寸法に対し最小の長さを設定できるので、
システムの寸法を最少にすることができ、さらにロール
状加熱体の管両端が閉塞されているため、管内の加熱空
気が外部に流出することがなく、システム内の温度上昇
を少なくでき、熱効率が高い。
【0040】以上のごとく、本発明を複写機用のトナー
定着用の加熱ロールとして使用すれば、複写機の小形
化、軽量化、コストの低減化に寄与することができ、さ
らに故障の可能性が低減し、耐久性が向上する。
定着用の加熱ロールとして使用すれば、複写機の小形
化、軽量化、コストの低減化に寄与することができ、さ
らに故障の可能性が低減し、耐久性が向上する。
【図1】本発明のロール状加熱体を複写機に適用した一
実施例に係る加熱ロールの斜視図である。
実施例に係る加熱ロールの斜視図である。
【図2】図1の要部側断面図である。
【図3】図2の絶縁部材の斜視図である。
【図4】図2の矢印A部分の拡大側断面図である。
【図5】図1の加熱ロールの内側管材と絶縁部材との接
続前の斜視図である。
続前の斜視図である。
【図6】図5の接続後の内管組立の斜視図である。
【図7】図6の内管組立に絶縁材を巻いている斜視図で
ある。
ある。
【図8】図7に発熱線を巻き付けた状態の斜視図であ
る。
る。
【図9】図8の外周面に絶縁材を巻いている斜視図であ
る。
る。
【図10】図9の絶縁材の外周面を外側管材で覆ったヒ
ータ組立の斜視図である。
ータ組立の斜視図である。
【図11】図10のヒータ組立の両端に軸部を挿入前の
斜視図である。
斜視図である。
【図12】図1の加熱ロールを複写機に取付けた状態の
要部側断面図である。
要部側断面図である。
【図13】図1の加熱ロールを複写機に適用時の外側管
材の表面温度の立ち上り時間を測定した線図である。
材の表面温度の立ち上り時間を測定した線図である。
【図14】図13を判りやすく示した線図である。
【図15】図1の加熱ロールを複写機に適用時の外側管
材の表面温度が目的温度に達する状態を示す線図であ
る。
材の表面温度が目的温度に達する状態を示す線図であ
る。
【図16】本発明のロール状加熱体の他の実施例の側断
面図である。
面図である。
【図17】本発明のロール状加熱体の更に他の実施例の
側断面図である。
側断面図である。
【図18】従来の複写機の概念図である。
【図19】図18の複写機のトナー焼付け定着を行なう
定着部の拡大側断面図である。
定着部の拡大側断面図である。
【図20】従来の複写機の加熱ロールの斜視図である。
【図21】図20の側断面図である。
【図22】従来の複写機の加熱ロールの表面温度の目的
温度に達する状態を示す線図である。
温度に達する状態を示す線図である。
【図23】従来の複写機の加熱ロールの立ち上り時間を
測定した線図である。
測定した線図である。
【図24】図23を判りやすく示した線図である。
【図25】他の従来例の加熱ロールの斜視図である。
【図26】図25の側断面図である。
1 加熱ロール 4 内側管材 5 内側管材 6 絶縁部材 8 絶縁材 9 発熱線 11 絶縁材 13 外側管材 15 軸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 元 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 杉山 五久夫 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 太田 光 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 鶴川 弘幸 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 高橋 定伸 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 服部 崇 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 (72)発明者 三田寺 博 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 同径の各内側管材同志をその対向する各
開口端面で同径の絶縁部材を介して接続の上、それらの
外周面に耐熱性の絶縁材を介して発熱体を巻き付けた
後、その発熱体を上記内側管材の各端部にそれぞれ接続
し、さらに上記発熱体の外周面を耐熱性の絶縁材を介し
て外側管材で覆ったロール状加熱体。 - 【請求項2】 絶縁部材を介して接続された内側管材が
3個以上からなる請求項1記載のロール状加熱体。 - 【請求項3】 絶縁部材を介して接続された内側管材の
両端部にそれぞれ軸部が設けられている請求項1または
2記載のロール状加熱体。 - 【請求項4】 内側管材同志を接続する絶縁部材がアル
ミナ等のセラミック素材や、ポリベンゾイミダゾール樹
脂またはポリフェニレンスルフイド樹脂等の耐熱樹脂部
材から形成されている請求項1、2または3記載のロー
ル状加熱体。 - 【請求項5】 発熱線がセラミック質の皮膜、または耐
熱性樹脂膜で被覆されている請求項1、2、3または4
記載のロール状加熱体。 - 【請求項6】 同径の各内側管材同志をその対向する各
開口端面で同径の絶縁部材を介して接続の上、それらの
外周面に耐熱性の絶縁材を介して発熱体を巻き付けた
後、その発熱体を上記内側管材の各端部にそれぞれ接続
し、さらに発熱体の外周面を耐熱性の絶縁材を介して覆
った外側管材を複写機のトナー定着用の加熱ロールとし
て使用するロール状加熱体の使用方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29331694A JPH08153567A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ロール状加熱体とその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29331694A JPH08153567A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ロール状加熱体とその使用方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08153567A true JPH08153567A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=17793261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29331694A Pending JPH08153567A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | ロール状加熱体とその使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08153567A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6792239B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-09-14 | Samsung Electronics Co., Ltd | Fusing roller assembly for electrophotographic image forming apparatus |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP29331694A patent/JPH08153567A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6792239B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-09-14 | Samsung Electronics Co., Ltd | Fusing roller assembly for electrophotographic image forming apparatus |
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