KR100382230B1 - Industrial heater and heating roll for image formating device - Google Patents

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KR100382230B1
KR100382230B1 KR10-2000-0067052A KR20000067052A KR100382230B1 KR 100382230 B1 KR100382230 B1 KR 100382230B1 KR 20000067052 A KR20000067052 A KR 20000067052A KR 100382230 B1 KR100382230 B1 KR 100382230B1
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Abstract

본 발명은, 컨테이너의 표면 온도가 일정 수준에 도달할 때까지 상기 컨테이너 내에 설치한 주가열원으로 급속 가열을 한 다음 상기 컨테이너의 외측에 설치한 보조가열원으로 상기 표면온도를 목표온도로 계속해서 유지시키는 히트파이프식 히터와 이것을 이용한 이미지 정착장치에 관한 것이다.The present invention, the rapid heating with the main heating source installed in the container until the surface temperature of the container reaches a certain level, and then continuously maintains the surface temperature at the target temperature with the auxiliary heating source installed outside the container. It relates to a heat pipe heater and an image fixing apparatus using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프식 히터는 금속제의 컨테이너와, 상기 컨테이너에 부압(負壓)상태로 충전되는 작동유체와, 상기 컨테이너에 내장되어 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 작동유체의 상변화를 통해서 상기 컨테이너의 표면온도를 일정온도까지 급속하게 승온시키기 위해 작동유체를 가열하게 되는 주가열원과, 상기 컨테이너에서 방열된 만큼의 열량을 보상하여 표면의 온도를 일정온도로 지속해서 유지시키게 되는 보조가열원 및 상기 컨테이너의 내부압력의 변화에 응동하여 작동되는 온도조절부로 구성된다.Heat pipe type heater according to an embodiment of the present invention is a metal container, a working fluid to be filled in the container in a negative pressure state, and is built in the container and at the same time acts as a return path of the working fluid The main heating source that heats the working fluid to rapidly raise the surface temperature of the container to a certain temperature through the phase change of the fluid, and compensates the amount of heat radiated from the container to maintain the surface temperature at a constant temperature An auxiliary heating source to be maintained and a temperature control unit that operates in response to the change in the internal pressure of the container.

Description

히트파이프식 히터와 이것을 이용한 이미지 정착장치{Industrial heater and heating roll for image formating device}Heat pipe type heater and image fixing device using the same {Industrial heater and heating roll for image formating device}

본 발명은 보일러나 제설장치, 자동초오크와 같은 산업용 설비에서 사용되는히트파이프식 히터와 이것을 이용한 이미지 정착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pipe type heater used in an industrial facility such as a boiler, a snow removal device, and an automatic choke, and an image fixing device using the same.

더욱 구체적으로는, 금속용기(이하 컨테이너라 함)의 표면 온도가 일정 수준에 도달할 때까지 상기 컨테이너내에 설치한 작은 저항의 주가열원으로 컨테이너의 표면온도를 시동초기에 급속히 승온하여 목표온도에 도달시킨 다음, 상기 컨테이너의 표면으로부터 방열되는 열량만큼만 컨테이너의 외측에 설치한 큰 저항의 보조가열원으로 보상해 주므로써, 상기 컨테이너의 표면온도를 일정수준의 목표온도로 지속해서 유지시켜 주는 히트파이프식 히터에 관한 것이다.More specifically, a small resistance main heating source installed in the container until the surface temperature of the metal container (hereinafter referred to as container) reaches a target temperature by rapidly raising the surface temperature of the container at the beginning of startup. And heat pipe type to continuously maintain the surface temperature of the container at a target level by compensating with a large resistance auxiliary heating source installed on the outside of the container by the amount of heat radiated from the surface of the container. It is about a heater.

또한, 본 발명은 최초의 승온동작시 상기 주가열원과 함께 작동유체를 가열하므로써 컨테이너의 표면온도를 급속히 승온시킴과 동시에, 상기 작동유체의 귀환수단(위크)으로도 작용하는 금속망(스크린)을 상기 컨테이너 내에 설치한 히트파이프식 히터에 관한 것이다.In addition, the present invention, by heating the working fluid with the main heating source during the first heating operation, the temperature of the surface of the container is rapidly raised, and at the same time the metal mesh (screen) that also acts as a return means (week) of the working fluid The present invention relates to a heat pipe heater provided in the container.

또한, 본 발명은 컨테이너의 내부압력에 따라서 작동하는 압력응동형의 온도조절부를 컨테이너의 일측단부에 설치하므로써 상기 컨테이너의 표면온도가 목표온도에 도달한 경우, 상기 주가열원과 금속망으로의 전원 공급이 차단되도록 한 히트파이프식 히터에 관한 것이다.In addition, the present invention is provided by supplying a power supply to the main heating source and the metal network when the surface temperature of the container reaches the target temperature by installing a pressure-responsive temperature control unit operating in accordance with the internal pressure of the container at one end of the container. The heat pipe type heater which was made to block this is related.

또한, 본 발명은 컨테이너의 내벽에 바람직하게는 스파이럴 형상으로 설치되는 주가열원이 히트파이프의 위크와 같은 기능을 수행하는 히트파이프식 히터에 관한 것이다.The present invention also relates to a heat pipe type heater in which a main heating source installed in an inner wall of the container, preferably in a spiral shape, performs a function such as a wick of a heat pipe.

또한, 본 발명은 복사기, 팩시밀리, 또는 프린터 등에서 사용하는 이미지 정착장치의 히팅롤로서, 상기의 히트파이프식 히터를 채용한 이미지 정착장치에 관한것이다.The present invention also relates to an image fixing apparatus employing the heat pipe type heater as a heating roll of an image fixing apparatus used in a copying machine, a facsimile, a printer, or the like.

복사기, 프린터, 팩시밀리 등과 같이 기록용지 위에 이미지를 형성하는 장치는, 토너가 입혀진 드럼쪽으로 기록용지를 피드시켜 상기 기록용지 위로 토너를 옮긴 다음, 도3에 도시된 히팅롤(900)과 밀착롤(800)을 포함하는 이미지 정착장치 안으로 상기 기록용지를 밀어 넣어서 상기 토너를 기록용지상에 정착시키게 된다.An apparatus for forming an image on a recording paper such as a copying machine, a printer, a facsimile, or the like, feeds the recording paper toward the drum on which the toner is coated, moves the toner onto the recording paper, and then the heating roll 900 shown in FIG. The toner is fixed on the recording paper by pushing the recording paper into the image fixing apparatus including the image fixing device 800.

보급형 복사기에서는 상기의 히팅롤로서 보통 외표면이 테프론으로 코팅된 얇은 두께의 알루미늄 원통관 내에 전열 코일이나 할로겐램프가 설치된 것을 사용하고 있다.In popular type copiers, heat transfer coils or halogen lamps are used in thin aluminum cylinders whose outer surfaces are coated with Teflon.

그런데, 상기의 히팅롤(900)은 전열 코일이나 할로겐램프(950)의 발열에 의해서 알루미늄 원통관의 표면온도가 승온될 때, 원통관의 길이방향 및 반경방향에서의 온도가 일정치 않은 단점이 있었다. 또한, 기록용지와 맞닿게 되는 상기 히팅롤의 중앙부분은 양측부보다 열손실이 많기 때문에-즉, 기록용지가 히팅롤의 표면열을 빼앗아 가기 때문에-모든 부위에서 일정온도를 유지한다는 것은 거의 불가능하였다. 이처럼, 히팅롤의 표면온도가 구간별로 다르게 되면, 출력물의 인쇄 상태가 불량해진다.However, the heating roll 900 has the disadvantage that the temperature in the longitudinal direction and the radial direction of the cylindrical tube is not constant when the surface temperature of the aluminum cylindrical tube is raised by the heat generation of the heat transfer coil or halogen lamp 950. there was. In addition, since the central portion of the heating roll that comes into contact with the recording paper has more heat loss than both sides-that is, because the recording paper takes away the surface heat of the heating roll-it is almost impossible to maintain a constant temperature in all areas. It was. As such, when the surface temperature of the heating roll is different for each section, the printing state of the printed matter becomes poor.

이러한 문제점은 기록용지의 길이가 길거나 또는 인쇄속도가 빠를수록 심화되는데, 이는 히팅롤의 표면으로부터 기록용지쪽으로 전달되는(손실되는) 단위시간당의 열량이 전열코일이나 할로겐램프로부터 공급되는 단위시간당의 보상 열량보다 커서 그 효과가 누적되기 때문이다.This problem is exacerbated as the length of the recording paper is longer or the printing speed is faster, and the amount of heat per unit time transferred (lost) from the surface of the heating roll to the recording paper is compensated per unit time supplied from the heat transfer coil or the halogen lamp. This is because the effect is cumulative because it is larger than calories.

이런 문제점을 개선하기 위해, 최근 히트파이프의 원리를 이용한 히팅롤에대해서 다수의 국내외 특허가 제안된 바 있다.In order to improve this problem, a number of domestic and foreign patents have recently been proposed for the heating roll using the principle of the heat pipe.

상술한 히트파이프의 원리를 이용한 히팅롤에 대한 국내 문헌으로서, 예를 들면 공개특허공보 공개번호 제2000-30160호, 제2000-12446호, 제2000-30111호 등이 있다.As a domestic document on a heating roll using the principle of the above-mentioned heat pipe, there exist Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-30160, 2000-12446, 2000-30111, etc., for example.

상기 문헌들에 기재되어 있는 각 히팅롤은, 세부 구성에서 약간의 차이는 있지만, 공통적으로 양단부가 막혀 있는 이중관 형태의 컨테이너 내에 소정의 작동유체를 부압(진공압)상태로 충전하고, 양단부가 개방되어 있는 이중관 형태의 컨테이너의 중공부에 할로겐램프를 삽입한 구성으로 되어 있다.Each of the heating rolls described in the above documents, although there is a slight difference in the detailed configuration, is commonly filled with a predetermined working fluid in a negative pressure (vacuum pressure) state in a double tube type container in which both ends are closed, and both ends are opened. Halogen lamp is inserted into the hollow part of the double tube type container.

그런데, 이러한 히트파이프식 히팅롤은, 상기 할로겐램프로 컨테이너의 내피를 가열한 다음 상기 가열된 내피가 작동유체를 가열하고, 상기 가열작용에 의해서 기체상태로 상변화한 작동유체가 상기 컨테이너의 외피 쪽으로 다시 열을 전달하여 표면온도가 원하는 목표온도까지 승온되도록 하고 있어서, 상기 컨테이너의 표면온도를 목표온도까지 승온시키는데 시간이 많이 걸리고, 또한 3회에 걸친 열전달과정을 통해서 발열수단(할로겐램프)으로부터 컨테이너의 외피까지 열이 전달되기 때문에 열효율이 떨어지는 단점이 있었다.By the way, the heat pipe type heating roll, the inner shell of the container is heated by the halogen lamp, and the heated endothelial heats the working fluid, and the working fluid whose phase is changed into a gas state by the heating action is the outer shell of the container. Heat is transferred back to the surface temperature so that the surface temperature is raised to a desired target temperature, and it takes a long time to raise the surface temperature of the container to the target temperature, and from the heat generating means (halogen lamp) through three heat transfer processes Since heat is transferred to the outer surface of the container, there is a disadvantage that the thermal efficiency is lowered.

또한, 상술한 기능상의 단점 외에도 상기 컨테이너의 축심부분에 할로겐램프를 끼워 넣기 위한 중공부를 형성하므로써, 상기 히팅롤의 크기가 커진다는 단점이 있었다.In addition, in addition to the above-described disadvantages of the function, there is a disadvantage that the size of the heating roll is increased by forming a hollow portion for fitting the halogen lamp in the shaft portion of the container.

본 발명은 이러한 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 최초의 승온동작시 주가열원 또는 주가열원과 함께 제공되는 금속망에 의하여 컨테이너의 표면온도를 급속히 승온시킬 수 있으며, 상기 컨테이너의 표면온도가 목표 온도에 도달한 후에는 표면에서 손실되는 열량만큼만 보조가열원으로 보상해 줌으로써 상기 컨테이너의 표면온도를 일정 수준으로 지속해서 유지할 수 있고, 특히 정상상태 운전시에는 주가열원과 금속망이 작동유체의 귀환로(위크라고도 함)로 작용하는 히트파이프식 히터(이하, 히터라 함)를 제공함에 목적이 있다. 또한, 상기 히터를 토너 정착용의 히팅롤로 채용한 이미지 정착장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve these problems, the first heating operation can be rapidly heated the surface temperature of the container by the main heating source or the metal mesh provided with the main heating source, the surface temperature of the container is the target temperature After reaching, the auxiliary heating source compensates for only the amount of heat lost from the surface to maintain the surface temperature of the container at a constant level.In particular, the main heating source and the metal mesh return to the working fluid during steady state operation. An object of the present invention is to provide a heat pipe type heater (hereinafter referred to as a heater) which acts as a wick. Another object of the present invention is to provide an image fixing apparatus employing the heater as a heating roll for fixing toner.

또한, 본 발명은 중공형 금속관으로 상기 컨테이너를 제작하므로써, 무게를 줄임과 동시에 작은 열부하로도 컨테이너의 표면온도를 큰 폭으로 조절할 수 있게 한 히터와 이것을 이용한 이미지 정착장치를 제공함에 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a heater and an image fixing apparatus using the same by manufacturing the container with a hollow metal tube, thereby reducing the weight and controlling the surface temperature of the container largely even with a small heat load.

또한, 본 발명은 작동유체와 주가열원을 컨테이너의 충전공간에 내장시키므로써 전체를 슬림하게 만든 히터 또는 이미지 정착장치를 제공함에 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a heater or an image fixing device that makes the whole slim by embedding the working fluid and the main heating source in the filling space of the container.

또한, 본 발명은 주가열원과 금속망, 그리고 보조가열원으로의 전원공급 및 전원차단 시점을 컨테이너의 내부압력으로 제어할 수 있도록, 압력응동형 온도조절부를 전원공급회로와 연계시킨 히터나 이미지 정착장치를 제공함에 목적이 있다.In addition, the present invention is to set the heater or the image to connect the pressure-responsive temperature control unit with the power supply circuit so that the power supply to the main heating source and the metal mesh, and the auxiliary heating source can be controlled by the internal pressure of the container It is an object to provide a device.

도1은 본 발명에 따른 일 실시예의 히트파이프식 히터를 축방향으로 단면한 단면도이다.1 is a cross-sectional view in the axial direction of the heat pipe heater of an embodiment according to the present invention.

도2는 본 발명에 따른 일 실시예의 히트파이프식 히터를 직경방향으로 단면한 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view in the radial direction of the heat pipe heater of an embodiment according to the present invention.

도3은 종래의 이미지 정착장치를 나타낸 개략 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram showing a conventional image fixing apparatus.

[도면 부호의 설명][Description of Drawing Reference]

100...컨테이너, 200...주가열원,100 ... container, 200 ... heating source,

300...금속망, 400...보조가열원,300 ... metal mesh, 400 ... secondary heating source,

500...온도조절부, 600...충전공간,500 ... temperature control unit, 600 ... charging space,

700...푸울, 800...밀착롤,700 ... wool, 800 ...

900...히팅롤.900 ... heating rolls.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 전에, 본 발명의 히터와 이미지 정착장치(특히, 히팅롤)에서 응용되고 있는 히트파이프의 원리에 대해 설명함으로써, 본 발명에 대한 이해를 돕고자 한다.Before describing the preferred embodiment of the present invention, the principle of the heat pipe applied in the heater and the image fixing apparatus (particularly, the heating roll) of the present invention will be described to help the understanding of the present invention.

주지하다시피, 히트파이프(heat pipe)는 컨테이너 내부에 포화상태로 충전시킨 작동유체가 연속적으로 기체-액체로 상변화 하는 과정을 통하여, 컨테이너의 일단부에서 타단부 쪽으로 즉 상대적으로 온도가 높은 증발부에서 온도가 낮은 응축부 쪽으로 열(또는 열량)을 전달하는 장치로서, 작동유체의 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시키는 열 수송장치이다. 이러한 히트파이프는 단일상(phase)의 작동유체를 이용하는 통상의 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘한다.As is well known, heat pipes are evaporated from one end of the container to the other end, i.e., relatively high temperature, through the process of saturating the working fluid charged into the container into a gas-liquid phase. A device for transferring heat (or heat) to a condenser having a low temperature at a part, and is a heat transport device that transfers heat by using latent heat of a working fluid. Such heat pipes exhibit very high heat transfer performance compared to conventional heat transfer equipment using a single phase working fluid.

상술한 히트파이프는 크게 컨테이너, 작동유체, 그리고 모세관 구조물로 이루어진다.The heat pipe described above is largely composed of a container, a working fluid, and a capillary structure.

상기의 모세관 구조물은 형태에 따라서 스크린 위크(wick)와 그루브 위크, 아이드롭(eye-drop)형으로 나뉘어지며, 상대적으로 온도가 낮은 컨테이너의 응축부 쪽에서 증발부 쪽으로 포화액체를 귀환시킬 때 귀환로의 역할을 수행한다.The capillary structure is divided into screen wick, groove wick, and eye-drop type according to the shape, and is returned to the return path when the saturated liquid is returned from the condenser side of the relatively low temperature container toward the evaporator side. Plays the role of.

정확하게는 상기 작동유체의 귀환이 위크에 의해서 이루어지는 경우를 "히트파이프"라 명명하지만, 중력이나 원심력 등으로도 작동유체를 귀환시킬 수 있기 때문에 통칭하여 "히트파이프"라 부른다.Precisely, the case where the return of the working fluid is performed by wick is called a "heat pipe", but since it can return the working fluid by gravity or centrifugal force, etc., it is collectively called "heat pipe."

여기서, 작동유체의 귀환이란, 포화액체 상태의 작동유체를 발열부(증발부) 쪽으로 이동(펌핑)시키는 작용을 의미한다. 일반적으로, 상기 작동유체로는 밀도, 표면장력, 증발잠열이 크고 액체의 점도가 작은 것이 선호된다.Here, the return of the working fluid means the action of moving (pumping) the working fluid in a saturated liquid state toward the heat generating part (evaporation part). In general, the working fluid is preferably high density, surface tension, latent heat of evaporation and low viscosity of the liquid.

상기 히트파이프의 작동온도(설정온도, 목표온도)는 컨테이너 내에 충전되는 작동유체의 종류와 봉입량, 그리고 충전압력에 따라 정해지게 되지만, 대개의 경우 3중점(triple point)과 임계점(critical point) 사이의 온도로 정해진다. 이에 대해서는 다수의 문헌에 상세히 기재되어 있다.The operating temperature (set temperature, target temperature) of the heat pipe is determined according to the type and filling amount of the working fluid charged in the container, and the filling pressure, but in most cases, triple point and critical point The temperature is set between. This is described in detail in a number of documents.

일반적으로, 위크와 컨테이너의 구성재료로는 작동유체와 친화성이 없는 것을 사용하도록 권장하고 있는데, 이는 작동유체와의 화학반응에 의해서 컨테이너 등이 부식이나 침식되지 않도록 하기 위해서이다.In general, it is recommended to use a material that is not compatible with the working fluid as a material of the wick and the container, so that the container, etc. are not corroded or eroded by the chemical reaction with the working fluid.

위에서 언급한 각 사항들은, 본 발명의 히터와 이미지 정착장치를 구성할 때 충분히 고려되는 것이 바람직하다.Each of the above-mentioned matters is preferably considered sufficiently when configuring the heater and the image fixing apparatus of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명에서는 기록용지상의 토너를 히팅롤로 녹여 정착시키는 이미지 정착장치에 있어서, 상기 히팅롤이 원통형의 컨테이너와, 상기 컨테이너에 부압상태로 충전되는 작동유체와, 상기 컨테이너에 내장되어서 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 작동유체의 상변화(phase change)를 통해서 상기 컨테이너의 표면온도를 일정 온도까지 급속하게 승온시키기 위해 작동유체를 가열하게 되는 주가열원과, 상기 컨테이너에서 기록용지쪽으로 방열된 만큼의 열량을 보상하여 표면의 온도를 일정 온도로 유지시키게 되는 보조가열원으로 구성되는 이미지 정착장치를 제안한다.In the present invention, an image fixing apparatus for fixing and fixing a toner on a recording paper with a heating roll, wherein the heating roll is a cylindrical container, a working fluid filled in the container under negative pressure, and a return path of the working fluid built into the container. A main heating source for heating the working fluid to rapidly increase the surface temperature of the container to a certain temperature through the phase change of the working fluid and the heat dissipation toward the recording paper in the container. An image fixing apparatus comprising an auxiliary heating source that compensates heat and maintains a surface temperature at a constant temperature is proposed.

여기서, 부압상태란 컨테이너의 내부가 진공상태 또는 산소가 없거나 대단히 희박하게 남아 있는 낮은 압력 상태인 것으로 정의한다.Here, the negative pressure state is defined as a vacuum state or a low pressure state in which there is no oxygen or remains very sparse.

기록용지상에 정착시키는 토너의 종류에 따라 히팅롤에 요구되는 최적의 표면온도는 달라지게 되지만, 대개의 경우, 상기 히팅롤은 표면온도가 180℃에 도달될 때까지 가열된다. 이때, 상기 히팅롤의 승온은 주가열원의 발열에 의해 이루어진다. 즉, 상기 주가열원로부터 열역학적 포화상태에 있는 작동유체로 열전달이 이루어지고, 그 열에 의하여 상기 작동유체의 상(phase)이 달라지게 된다.The optimum surface temperature required for the heating roll varies depending on the type of toner to be fixed on the recording paper. In most cases, the heating roll is heated until the surface temperature reaches 180 ° C. At this time, the heating of the heating roll is made by the heat of the main heating source. That is, heat is transferred from the main heating source to the working fluid in a thermodynamic saturation state, and the phase of the working fluid is changed by the heat.

상기 작동유체의 포화기체부분은 컨테이이너의 내면에 닿아서 일정 열량을 컨테이너의 벽면에 제공하게 되고 자신은 포화액체로 응축된다. 상기 작동유체의 상변화 과정중에서 컨테이너의 벽면쪽으로 전달되는 열량은 액체상태에 있는 작동유체의 일정량을 기체상태로 변화시키기 위해 공급한 전력량 또는 상변태 열량(잠열;latent heat)만큼이다. 이와 같이 하여, 상기 컨테이너로부터 기록용지상의 토너(toner)로 열전달이 이루어지며, 전달된 열량에 의하여 상기 토너가 녹아서 기록용지에 정착된다. 한편, 상기 컨테이너의 표면으로부터 토너쪽으로 전달된 열량만큼 컨테이너의 표면온도는 낮아지게 되지만, 보조가열원이 손실된 열량만큼 계속해서 보상을 해줌으로 인쇄량에 상관없이 표면온도가 일정하게 유지된다.The saturated gas portion of the working fluid contacts the inner surface of the container to provide a certain amount of heat to the wall of the container and condense itself into the saturated liquid. The amount of heat transferred to the wall surface of the container during the phase change process of the working fluid is equal to the amount of power or latent heat supplied to change a certain amount of the working fluid in the liquid state into the gas state. In this way, heat is transferred from the container to the toner on the recording paper, and the toner melts and is fixed to the recording paper by the amount of heat transferred. On the other hand, the surface temperature of the container is lowered by the amount of heat transferred from the surface of the container to the toner, but the surface temperature is kept constant regardless of the printing amount by continuously compensating for the amount of heat lost by the auxiliary heating source.

또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 컨테이너 내에 금속망을 설치하여, 상기 금속망이 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 최초의 승온동작시 주가열원과 함꼐 작동유체를 가열하는 부차적 가열원으로서의 역할을 수행하도록 한 이미지 정착장치를 제안한다.In addition, in the present invention, preferably by installing a metal mesh in the container, the metal mesh serves as a return path of the working fluid and at the same time serves as a secondary heating source for heating the working fluid together with the main heating source during the first heating operation. We propose an image fixing apparatus for performing the following.

최초의 승온동작시 상기 금속망에 전원이 인가되고, 공급된 전력량만큼 상기 금속망으로부터 작동유체쪽으로 줄열(joule's heat)이 전달된다. 따라서, 상기 작동유체를 더욱 급속하게 가열할 수 있으며, 짧은 시간내에 목표온도에 도달할 수 있다. 또한, 상기 금속망은 기록용지 쪽으로의 열전달이 일어나고 있는 부분(응축부)에서 포화기체가 포화액체로 상변화한 경우, 그 포화액체를 가장 근접해 있는 망목(메쉬)에 고정시켜서 상기 망목에 가장 가깝게 인접해 있는 주가열원이 다시포화기체로 상변화시키게 하는 히트파이프의 위크와 같은 기능을 수행한다. 상기 금속망은 바람직하게는 컨테이너의 내표면과 주가열원 사이에 설치되는 것이 좋지만, 경우에 따라서는 주가열원을 내측에서 감싸는 형태로 설치될 수도 있다.In the first heating operation, power is applied to the metal network, and joule's heat is transferred from the metal network to the working fluid by the amount of power supplied. Therefore, the working fluid can be heated more rapidly, and the target temperature can be reached within a short time. In addition, when the saturated gas phase changes into a saturated liquid at the portion (condensation) where heat transfer is directed toward the recording paper, the metal mesh is fixed to the closest mesh (mesh) closest to the mesh. It performs the same function as the wick of the heat pipe which causes the adjacent main heating source to change phase again into a saturation gas. Preferably, the metal mesh is installed between the inner surface of the container and the main heating source, but in some cases, the metal mesh may be installed in a form surrounding the main heating source.

또한, 본 발명에서는, 더욱 바람직하게는 상기 컨테이너의 일측단부에 컨테이너의 내부압력에 따라 작동하는 온도조절부를 설치함으로써, 컨테이너의 표면온도가 목표온도에 도달한 경우 주가열원과 금속망으로의 전원공급이 차단되게 한 이미지 정착장치를 제안한다. 최초의 승온동작시, 주가열원과 금속망에 전원이 공급되어 발열이 시작된다. 이때의 열로 상기 컨테이너 내에 포화상태로 충전된 작동유체가 가열된다. 가열에 의해서 상기 작동유체의 상(phase)이 변하게 되며 컨테이너의 내부압력은 올라가게 된다. 즉, 컨테이너의 표면온도 및 내부압력은 비례관계에 있는 것이다. 따라서, 컨테이너의 표면온도가 올라가면 컨테이너의 내부압력도 올라가게 되고, 내부압력에 응동하는 온도조절부가 작동하여 전원공급회로를 개방시키게 된다.Further, in the present invention, more preferably, by providing a temperature control unit operating at one side end of the container in accordance with the internal pressure of the container, when the surface temperature of the container reaches the target temperature, the power supply to the main heating source and the metal mesh We propose an image fixing device which is made to be blocked. In the first heating operation, power is supplied to the main heating source and the metal network to start the heat generation. At this time, the working fluid filled in the container in a saturated state is heated. By heating, the phase of the working fluid changes and the internal pressure of the container rises. That is, the surface temperature and the internal pressure of the container are in proportional relationship. Therefore, when the surface temperature of the container rises, the internal pressure of the container also rises, and the temperature controller responding to the internal pressure operates to open the power supply circuit.

또한, 본 발명에서는, 예를 들면 적설량이 많거나 빙결이 자주 일어나는 지역의 비상활주로나 간선도로와 같은 노면 밑에 매설하여, 비상시에 많은 열을 한꺼번에 노면쪽으로 방열하여 짧은 시간 동안에 제설 또는 제빙할 수 있도록 하는 히트파이프식의 산업용 히터로서, 컨테이너와; 상기 컨테이너에 부압상태로 충전되는 작동유체와; 상기 컨테이너에 내장되어 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 작동유체의 상변화를 통해서 상기 컨테이너의 표면온도를 일정 온도까지 급속하게 승온시키기 위해 작동유체를 가열하게 되는 주가열원으로 구성된 것을 제안한다.Further, in the present invention, for example, be buried beneath the road surface, such as emergency runway or trunk road in the area of heavy snowfall or freezing frequently, so that in the event of an emergency, a lot of heat can be radiated to the road surface at the same time to remove snow or ice for a short time A heat pipe type industrial heater comprising: a container; A working fluid filled in the container under a negative pressure; It is proposed that the main heating source is built in the container and serves as a return path of the working fluid and simultaneously heats the working fluid to rapidly raise the surface temperature of the container to a predetermined temperature through a phase change of the working fluid.

또한, 본 발명에서는 앞서 언급한 이미지 정착장치의 히팅롤에 적용되고 있는 각각의 특징적 구성요건들이 취사 선택된 히터를 제안한다.In addition, the present invention proposes a heater for which each characteristic configuration requirement applied to the heating roll of the image fixing apparatus mentioned above is selected.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 히터와 이것을 이용한 이미지 정착장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 먼저, 본 발명의 각 실시예에 대한 설명부분에서 사용되는 용어중 응축부는 주변보다 상대적으로 온도가 낮아서 포화기체가 포화액체로 상변화 하게 되는 영역을 의미하고, 증발부는 포화액체가 포화기체로 상변화 하는 영역인 것으로 정의한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a heater and an image fixing apparatus using the same according to the present invention will be described. First, the term "condensation" in terms used in the description of each embodiment of the present invention means a region where the saturated gas phase changes to a saturated liquid because the temperature is relatively lower than the surroundings, and the evaporation portion is a saturated gas. It is defined as a changing area.

도1은 본 발명에 따른 일 실시예의 히터를 축방향으로 단면한 단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 일 실시예의 히터를 직경방향으로 단면한 단면도이다.1 is a cross-sectional view in the axial direction of the heater of one embodiment according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view in the radial direction of the heater of an embodiment according to the present invention.

도면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터는 컨테이너, 주가열원, 금속망, 보조가열원, 작동유체, 그리고 온도조절부를 포함하는 구성으로 되어 있다.In the drawings, a heater according to an embodiment of the present invention is configured to include a container, a main heating source, a metal net, an auxiliary heating source, a working fluid, and a temperature control unit.

이중에서, 가열대상(예를 들면, 기록용지나 노면)쪽으로 외표면을 통해 열을 전달하게 되는 컨테이너와, 전원 공급시 발열작용을 수행하게 되는 주가열원, 그리고 상기 주가열원(증발부)으로부터 전달되는 열에 의하여 포화액체에서 포화기체로 상변화를 한 후 상기 컨테이너(응축부)에 열을 전달하고 자신은 다시 포화액체로 응축하게 되는 작동유체는, 필수 구성요건이다.Among them, the container which transfers heat through the outer surface toward the heating target (for example, recording paper or road surface), the main heating source to perform the heating operation when the power supply, and the main heating source (evaporation unit) A working fluid that transfers heat to the container (condensation unit) after the phase change from saturated liquid to saturated gas by heat, and condenses itself into saturated liquid, is an essential component.

본 실시예에서 중공형의 원통관으로 도시되고 있는 컨테이너(100)는, 예를 들면 재질이 알루미늄인 것이 바람직하지만, 작동유체와 친화성이 없는 금속이라면 재질이 다른 금속으로 대체될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 컨테이너의 외표면에 코팅이 될 수도 있다.In the present embodiment, the container 100 shown as a hollow cylindrical tube is preferably made of, for example, aluminum, but may be replaced with another metal as long as the metal is not compatible with the working fluid. In some cases, the outer surface of the container may be coated.

상기 컨테이너(container)의 두께는, 컨테이너(100)내에 충전되는 작동유체의 최대 팽창압력을 견딜 수 있는 두께 이상의 범위에서 가급적이면 얇은 것이 좋은데, 그 이유는 두께가 얇을수록 컨테이너의 열용량이 작아지게 되므로 작은 열부하로도 급속히 히터의 표면온도를 낮추거나 올릴 수 있고, 또 히터의 전체 중량을 줄여 운반과 취급에 편리성을 제공할 수 있기 때문이다.The thickness of the container is preferably as thin as possible within the range that can withstand the maximum expansion pressure of the working fluid to be filled in the container 100, because the thinner the thickness, the smaller the heat capacity of the container This is because even with a small heat load, the surface temperature of the heater can be rapidly lowered or raised, and the total weight of the heater can be reduced to provide convenience for transportation and handling.

상기 컨테이너 내에 설치되는 주가열원(200)으로서 본 실시예에서는 스파이럴(spiral) 형태의 전기저항선(열선;이하 제1가열선이라 함)이 사용되고 있는데, 상기 제1가열선은 스파이럴 이외의 형태, 예를 들면 지그재그 형태로 설치될 수도 있다.As the main heating source 200 installed in the container, in this embodiment, an electrical resistance wire (heat wire; hereinafter referred to as a first heating wire) of a spiral type is used, and the first heating wire has a shape other than spiral, eg For example, it may be installed in a zigzag form.

본 발명에서는 상기 컨테이너의 표면온도를 시동 초기(최초의 승온동작시)에 급속히 상승시키기 위하여, 컨테이너의 내표면상에 스파이럴 형태로 밀착 설치한 제1가열선에 큰 전력(P)을 공급하게 된다. 이때, 제1가열선에서 발생되는 열량(H;단위는 cal)은, 0.24×P×t(전력공급시간)이다. 한편, 상기 컨테이너의 표면온도를 급속하게 승온시키기 위해서는, 상기 제1가열선의 저항은 가급적이면 작은 것이 바람직한데 그 이유는 제1저항선에서 발생되는 열량(H)이 저항값에 반비례하기 때문이다. 초기 승온동작시 공급되는 전력의 크기는, 예를 들면 히터에 요구되는 목표온도와 작동유체의 증발잠열 등을 고려하여 결정하게 된다.In the present invention, in order to rapidly increase the surface temperature of the container at the initial start-up (at the time of the first temperature increase operation), a large power (P) is supplied to the first heating wire closely installed in a spiral form on the inner surface of the container. . At this time, the heat amount H (unit: cal) generated in the first heating wire is 0.24 x P x t (power supply time). On the other hand, in order to rapidly raise the surface temperature of the container, the resistance of the first heating wire is preferably as small as possible because the amount of heat H generated in the first resistance wire is inversely proportional to the resistance value. The amount of power supplied during the initial temperature increase operation is determined by considering, for example, the target temperature required for the heater and the latent heat of evaporation of the working fluid.

상기 제1가열선의 발열작용에 의하여 컨테이너의 표면온도가 목표온도에 도달한 후에는 전원공급이 중단되어 발열수단으로서의 기능은 상실하게 된다.After the surface temperature of the container reaches the target temperature by the heating action of the first heating wire, the power supply is stopped and the function as the heating means is lost.

그러나, 예를 들면 본 실시예의 히터가 이미지 정착장치에 적용된 경우에는,작동유체에 대하여 상대적인 회전운동을 하게 되므로써 포화액체 상태로 응축된 작동유체를 증발부쪽으로 귀환시키는 펌핑력을 가지게 되어 히트파이프의 위크와 같은 기능을 수행하게 된다.However, for example, when the heater of the present embodiment is applied to the image fixing device, it has a pumping force for returning the working fluid condensed in a saturated liquid state to the evaporation part by performing a relative rotational motion with respect to the working fluid. It will perform the same function as wick.

도시된 금속망(300)은, 통상 구조의 히트파이프에서 사용되는 스크린 위크와 형상 및 기능이 동일하지만, 최초의 승온동작시, 직접적인 전기 저항체가 되어 제1가열선과 함께 발열하게 되는 점에서 특징이 있는 구성요건이다. 상기의 금속망에 의하면, 주가열원(제1가열선)만으로 컨테이너의 표면온도를 승온시킬 때보다 급속히 표면온도를 승온시킬 수 있다.The illustrated metal mesh 300 has the same shape and function as the screen wick used in the heat pipe of the normal structure, but is characterized in that it becomes a direct electric resistor during the first heating operation and generates heat together with the first heating wire. Configuration requirements. According to the metal mesh described above, the surface temperature can be raised more rapidly than when the surface temperature of the container is raised only by the main heating source (first heating wire).

컨테이너의 외측에 설치되는 보조가열원(400)으로서, 본 실시예에서는 상기 컨테이너의 적어도 일측단부의 외표면에 밀착 설치된 전기저항선(이하, 제2가열선이라 함)이 이용되고 있다.As the auxiliary heating source 400 provided outside the container, in this embodiment, an electrical resistance wire (hereinafter referred to as a second heating wire) provided in close contact with the outer surface of at least one end of the container is used.

상기 제2가열선은, 최초의 승온동작시 제1가열선의 부하를 일부 감당하게 되며, 또 컨테이너의 축방향에 따른 온도 강하도 방지하게 된다. 그리고, 본 실시예의 히터가 정상상태로 작동할 때는, 발열하여 컨테이너의 외표면을 가열하게 된다.The second heating wire bears part of the load of the first heating wire during the first heating operation, and also prevents a temperature drop along the axial direction of the container. When the heater of the present embodiment operates in the normal state, it generates heat to heat the outer surface of the container.

도시된 온도조절부(500)는, 본 실시예에서는 내부에 불활성가스가 충전된 벨로우즈(belows)로 나타나 있다. 이 벨로우즈는 컨테이너의 일측단부에 설치되며, 컨테이너의 내부압력에 응동하여 수축과 팽창을 반복하게 된다.The illustrated temperature control unit 500 is represented by bellows filled with an inert gas therein in this embodiment. This bellows is installed at one end of the container and responds to the internal pressure of the container to repeat contraction and expansion.

즉, 컨테이너의 표면온도가 낮은 경우(저온상태) 작동유체의 대부분이 포화액체 상태로 있으므로 내부의 압력은 낮아지게 되며, 따라서 일정 압력의 불활성가스로 충전된 벨로우즈가 팽창하게 된다. 반대로, 컨테이너의 표면온도가 높은 경우에는 벨로우즈가 수축하게 된다. 그러므로, 제1가열선이나 금속망 또는 제2가열선의 전원공급회로 스위치를 벨로우즈의 체적변화에 연계시켜 놓으면, 컨테이너의 표면온도를 제어할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예의 히터에 요구되는 작동온도(목표온도) 값은, 상기 벨로우즈의 내부충전압력을 압력조절기(550)를 이용하여 조절함으로써 쉽게 설정할 수 있다.That is, when the surface temperature of the container is low (low temperature state), since most of the working fluid is in a saturated liquid state, the internal pressure is lowered, and thus the bellows filled with the inert gas at a constant pressure is expanded. On the contrary, when the surface temperature of the container is high, the bellows contracts. Therefore, if the power supply circuit switch of the first heating wire, the metal mesh, or the second heating wire is connected to the volume change of the bellows, the surface temperature of the container can be controlled. Therefore, the operating temperature (target temperature) value required for the heater of this embodiment can be easily set by adjusting the internal charging force of the bellows using the pressure regulator 550.

여기서, 상술한 구성요건중 보조가열원과 금속망, 온도조절부는 반드시 필요한 것은 아니지만, 바람직하게는 본 실시예의 히터나 이미지 정착장치를 구성할 때 이들 구성요건을 모두 채택하는 것이 좋다. 또한, 너무도 당연한 기술적 사항은, 예를 들면 컨테이너의 양단부가 엔드캡이나 마감판 등으로 밀봉되어 있다는 등의 일반적인 사항들은 개시하지 않았으나, 본 발명의 각 실시예에 이들이 반영되고 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상이 이미지 정착장치에 적용되는 경우, 앞서 설명한 종래 문헌상의 구성요건중 필요한 것은 채택될 수 있음도 간과해서는 아니될 것이다.Here, although the auxiliary heating source, the metal mesh, and the temperature control unit are not necessary among the above-described configuration requirements, it is preferable to adopt all of these configuration requirements when configuring the heater or image fixing apparatus of the present embodiment. Further, too obvious technical matters, for example, the general matters such as the both ends of the container is sealed with an end cap, a closing plate or the like, but not disclosed, these are of course reflected in each embodiment of the present invention. In addition, when the technical idea of the present invention is applied to the image fixing apparatus, it is not to be overlooked that what is necessary in the above-mentioned conventional document configuration requirements may be adopted.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 이미지 정착장치의 히팅롤로 채용된 경우에 있어서의 작용 및 기능에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation and function in the case where the heater according to an embodiment of the present invention is employed as a heating roll of the image fixing apparatus will be described.

먼저, 복사기 등과 같이 기록용지상에 이미지를 형성하는 장치를 작동시키기 위하여 스위치를 ON 하면, 본 실시예에서 주가열원(200)으로 작용하는 제1가열선에 전원이 공급되어서 발열하기 시작하며, 거의 동시에 히팅롤이 회전하기 시작한다.First, when the switch is turned on to operate an apparatus for forming an image on a recording paper such as a copying machine or the like, power is supplied to the first heating wire acting as the main heating source 200 in this embodiment and starts to generate heat. At the same time, the heating roll starts to rotate.

이때, 상기의 히팅롤이 부차적인 가열원으로서 금속망을 채용하고 있는 경우, 금속망(300)에도 전원이 공급되어 발열하게 된다. 따라서, 주가열원만으로 컨테이너의 표면온도를 승온시킬 때보다 빠른 속도로, 즉 짧은 시간에 표면온도를 목표온도로 승온시킬 수 있게 된다.At this time, when the heating roll employs a metal mesh as a secondary heating source, power is also supplied to the metal mesh 300 to generate heat. Therefore, it is possible to raise the surface temperature to the target temperature at a higher speed than that of raising the surface temperature of the container with only the main heating source, that is, in a short time.

이와 같이 하여, 상기 주가열원과 금속망(300)에서 발생된 열은, 인접해 있는 포화액체 상태의 작동유체와 컨테이너의 벽면쪽으로 전달된다. 상기 컨테이너의 내부공간 즉 충전공간(600)의 저부에 고여 있는 작동유체의 푸울(700)로 전달된 열은, 포화액체 상태의 작동유체를 포화기체로 상변화시키거나 또는 상변화에 필요한 잠열로써 흡수된다. 이에 반해서, 표면장력에 의하여 상기 금속망의 메쉬 사이나 주가열원으로 작용하는 제1가열선의 표면, 또는 상기 제1가열선과 컨테이너의 내표면 사이에 얇은 막 형태로 고정되어 있는 작동유체는, 전달된 열에 의하여 포화액체 상태로부터 포화기체 상태로 상변화를 하게 된다. 이처럼, 포화기체 상태로 상변화를 한 작동유체는, 컨테이너의 벽면에 맞닿아서 잠열의 형태로 저장된 열을 벽면쪽으로 전달하고 자신은 포화액체로 응축된다. 그리고, 포화액체로 응축된 상기의 작동유체는 다시 푸울(700)로 흘러 내리거나 또는 금속망의 메쉬 등에 얇은 막의 형태로 고정되고, 다시 가열되어 포화기체로 상변화를 하게 된다.In this way, the heat generated from the main heating source and the metal mesh 300 is transferred to the working fluid in the adjacent saturated liquid state and the wall surface of the container. The heat transferred to the pool 700 of the working fluid accumulated in the inner space of the container, that is, the bottom of the filling space 600, is used as a latent heat required to change the working fluid in a saturated liquid state into a saturated gas or phase change. Is absorbed. On the contrary, the working fluid fixed in the form of a thin film between the mesh of the metal mesh by the surface tension or the surface of the first heating wire acting as a main heating source or between the first heating wire and the inner surface of the container is transferred. The phase changes from saturated liquid state to saturated gas state by heat. In this way, the working fluid having a phase change in the state of saturated gas is in contact with the wall surface of the container transfers the heat stored in the form of latent heat toward the wall surface and condenses itself into the saturated liquid. The working fluid condensed with the saturated liquid flows back to the pool 700 or is fixed in the form of a thin film on a mesh of a metal mesh, and is heated again to change phase into a saturated gas.

이러한 작동유체의 상변화 과정이 연속적으로 일어나면, 컨테이너의 표면온도가 예를 들면 180℃로 올라가게 된다.If this phase change process of the working fluid occurs continuously, the surface temperature of the container rises to, for example, 180 ° C.

한편, 상기 컨테이너의 표면온도가 목표온도에 도달되면 더이상 온도가 올라가지 않도록, 주가열원이나 금속망으로의 전원공급을 중단한다.On the other hand, when the surface temperature of the container reaches the target temperature, the power supply to the main heating source or the metal net is stopped so that the temperature does not increase any more.

상기 주가열원이나 금속망으로의 전원공급중단은 종래의 온도검출수단에 의해서 달성될 수도 있지만, 본 실시예에서 제공하는 벨로우즈 형태의 압력응동형 온도조절부(500)에 의해 달성될 수도 있다. 오히려, 다음과 같은 점에서 압력응동형 온도조절부(500)를 채택하는 것이 바람직하다.The power supply to the main heating source or the metal network may be stopped by a conventional temperature detecting means, but may also be achieved by a bellows type pressure actuating temperature controller 500 provided in the present embodiment. Rather, it is preferable to adopt the pressure-responsive temperature control unit 500 in the following points.

즉, 종래에는 히팅롤의 표면온도를 검출하기 위해서 외표면의 일측단부에 온도검출수단을 설치하였었는데, 앞에서도 언급한 것처럼, 기록용지와 맞닿게 되는 중앙부의 표면온도가 양측부의 표면온도보다 낮기 때문에 축방향으로의 온도분포가 불균일할 수 밖에 없었다. 따라서, 컨테이너 양측부의 표면온도를 검출하여 전원의 공급 및 중단을 결정하는 경우, 작업영역인 중앙부의 표면온도를 최적으로 유지하기 어려워 출력물(인쇄물)의 품질이 나빠지는 경우가 더러 있었다.That is, in the related art, in order to detect the surface temperature of the heating roll, a temperature detecting means is provided at one end of the outer surface. As mentioned above, the surface temperature of the center portion in contact with the recording paper is lower than the surface temperature of both sides. Therefore, the temperature distribution in the axial direction was inevitably uneven. Therefore, when the surface temperature of both sides of the container is detected and power supply and interruption are determined, it is difficult to optimally maintain the surface temperature of the central portion, which is the working area, and the quality of the printed matter is sometimes poor.

이에 반해, 본 실시예의 온도조절부(500)는 강도성 상태량인 컨테이너의 내부압력에 응동하는 것이기 때문에, 전원의 공급 및 중단시점을 정밀하게 측정할 수 있다. 따라서, 작업영역인 중앙부의 표면온도를 최적으로 유지할 수 있으므로 인쇄물의 품질이 양호해지게 된다.On the other hand, since the temperature control part 500 of this embodiment responds to the internal pressure of the container which is a rigid state quantity, it can measure the supply and interruption time of a power supply precisely. Therefore, the surface temperature of the center portion, which is the working area, can be optimally maintained, so that the quality of the printed matter is good.

한편, 전원공급이 중단된 상태로 가만히 있으면 컨테이너(또는 히팅롤)의 표면으로부터 주변 공기로의 방열이 일어나서 표면온도가 떨어지게 되는데, 복사작업이나 프린팅작업과 같은 이미지 정착작업 중에는 표면온도의 강하가 휠씬 빨리 일어나게 된다. 왜냐하면, 이미지 정착작업 도중에, 상기 컨테이너의 표면으로부터 기록용지나 토너로 열전달이 일어나 순간적으로 많은 열이 손실되기 때문이다.On the other hand, if the power supply is still, the surface temperature decreases due to heat radiation from the surface of the container (or heating roll) to the surrounding air, and the surface temperature decreases significantly during image fixing such as copying or printing. Get up quickly. This is because, during the image fixing operation, heat transfer occurs from the surface of the container to the recording paper or toner, which causes a large amount of heat to be lost instantaneously.

이러한 컨테이너의 표면온도 강하에 대하여, 종래에는 할로겐램프가 발열하여 3단계의 전열과정 통해 보상하기 때문에 전력이 불필요하게 많이 소모되는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 제2가열선으로 컨테이너의 표면을 직접 가열함으로써, 작은 전력으로도 충분히 온도 보상을 할 수 있게 되어 전력낭비를 예방하고 있다. 이러한 효과는, 이전의 히트파이프나 이미지 정착장치에서는 볼 수 없었던 것으로서, 고온단에서 저온단으로 열을 전달할 때 중간의 전열단계가 적을수록 전열량이 커진다는 사실을 반영한 것이다.With respect to the surface temperature drop of such a container, conventionally, halogen lamps generate heat and compensate for the three steps of heat transfer. However, in the present invention, by directly heating the surface of the container with the second heating wire, it is possible to sufficiently compensate the temperature even with a small power to prevent the waste of power. This effect, which was not seen in previous heat pipes or image fixing devices, reflects the fact that the smaller the intermediate heat transfer step, the higher the heat transfer amount when transferring heat from the hot end to the cold end.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 히터 또는 이미지 정착장치는, 다음과 같은 특유의 효과를 나타낸다.The heater or image fixing device of the present invention configured as described above has the following unique effects.

첫째, 본 발명에 의하면 최초 승온시의 발열과정에서 발생된 열이 컨테이너의 벽면에 직접 전달되거나 또는 작동유체에 바로 전달되기 때문에, 종래의 열전달과정보다 적어도 1단계이상 단축되어 컨테이너의 표면온도를 빠른 시간내에 목표온도로 급속히 승온시킬 수 있다는 장점이 있다.First, according to the present invention, since the heat generated during the heat generation process at the first temperature rise is directly transmitted to the wall of the container or directly to the working fluid, the surface temperature of the container is increased by at least one step shorter than the conventional heat transfer process. There is an advantage that the temperature can be rapidly raised to the target temperature in time.

둘째, 컨테이너의 표면온도가 목표 온도에 도달한 후에는 표면에서 손실되는 열량만큼만 보조가열원으로 직접 보상해 줌으로써, 작은 전력으로도 상기 컨테이너의 표면온도를 항상 일정 수준으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.Secondly, after the surface temperature of the container reaches the target temperature, the auxiliary heating source directly compensates only the amount of heat lost from the surface, thereby maintaining the surface temperature of the container at a constant level even with a small amount of power.

세째, 본 발명에서는 주가열원 또는 금속망이 최초 승온시에는 발열수단(가열원)으로 작용하다가 컨테이너의 표면온도가 목표온도에 도달하여 전원공급이 중단된 이후에는 컨테이너와 함께 회전하면서 응축된 작동유체를 증발부쪽으로 펌핑하는 위크의 기능을 수행하므로써 종래의 히트파이프보다 포화액체의 귀환경로를 짧아지게 한다는 장점이 있다.Third, in the present invention, the main heating source or the metal mesh acts as a heating means (heating source) when the temperature is initially raised, and then the surface temperature of the container reaches the target temperature, and after the power supply is stopped, the working fluid condensed while rotating with the container. By performing the function of the wick pumping the evaporation portion has the advantage of shortening the return path of the saturated liquid than the conventional heat pipe.

네째, 본 발명에서는 주가열원과 금속망, 그리고 보조가열원으로의 전원공급및 전원차단 시점을 컨테이너의 내부 압력에 응동하는 온도조절부와 연계시켜 놓으므로써, 컨테이너의 표면온도를 정확히 제어할 수 있다는 장점이 있다.Fourthly, in the present invention, the surface temperature of the container can be precisely controlled by linking the power supply to the main heating source, the metal mesh, and the auxiliary heating source with the temperature control unit that responds to the internal pressure of the container. There is an advantage.

다섯째, 본 발명에서는 바람직하게는 중공형 금속관으로 컨테이너를 제작하므로써, 무게를 줄임과 동시에 작은 열 부하로도 컨테이너의 표면온도를 큰 폭으로 조절할 수 있다는 장점이 있다.Fifth, the present invention preferably has a merit that the surface temperature of the container can be largely adjusted with a small heat load while reducing the weight by making the container with a hollow metal tube.

여섯째, 본 발명에서는 작동유체와 주가열원을 컨테이너의 충전공간에 내장시키므로써, 전체를 슬림하게 만들 수 있다는 장점이 있다.Sixth, the present invention has the advantage that the whole can be made slim by embedding the working fluid and the main heating source in the container filling space.

그 외에도, 작동유체를 부압상태로 충전하므로써 주가열원으로 작용하는 제1가열선의 산화를 방지하여, 수명을 연장시킬 수 있다는 장점 등이 있다.In addition, by filling the working fluid in a negative pressure state, there is an advantage of preventing the oxidation of the first heating wire acting as the main heating source and extending the life.

Claims (7)

기록용지상의 토너를 히팅롤로 녹여 정착시키는 이미지 정착장치에 있어서,An image fixing apparatus for fixing a toner on a recording sheet by melting with a heating roll, 상기 히팅롤이The heating roll 원통형의 컨테이너와;A cylindrical container; 상기 컨테이너에 부압상태로 충전되는 작동유체와;A working fluid filled in the container under a negative pressure; 상기 컨테이너에 내장되어서 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 작동유체의 상변화를 통해서 상기 컨테이너의 표면 온도를 일정 온도까지 급속하게 승온시키기 위해 작동유체를 가열하게 되는 주가열원과;A main heating source embedded in the container to serve as a return path of the working fluid and to heat the working fluid to rapidly raise the surface temperature of the container to a predetermined temperature through a phase change of the working fluid; 상기 컨테이너에서 방열된 만큼의 열량을 보상하여 표면의 온도를 일정 온도로 유지시키게 되는 보조가열원으로 구성된 것을 특징으로 하는 이미지 정착장치.And an auxiliary heating source configured to compensate for the amount of heat radiated from the container to maintain the surface temperature at a constant temperature. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 최초의 승온동작시 주가열원과 함꼐 작동유체를 가열하는 부차적 가열원으로서의 역할을 수행하도록, 상기 컨테이너 내에 금속망이 설치됨을 특징으로 하는 이미지 정착장치.And a metal mesh is installed in the container to serve as a return path of the working fluid and at the same time serve as a secondary heating source for heating the working fluid together with the main heating source during the first heating operation. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 작동유체의 상변화에 따른 컨테이너의 내부압력의 변화를 감지하여 주가열원으로의 전원공급을 개페하도록, 상기 컨테이너의 일측단부에 온도조절부가설치됨을 특징으로 하는 이미지 정착장치.And a temperature controller is installed at one end of the container to detect a change in the internal pressure of the container according to the phase change of the working fluid to close the supply of power to the main heating source. 삭제delete 컨테이너와;With a container; 상기 컨테이너에 부압상태로 충전되는 작동유체와;A working fluid filled in the container under a negative pressure; 상기 컨테이너에 내장되어서 작동유체의 귀환로 역할을 수행함과 동시에 작동유체의 상변화를 통해서 상기 컨테이너의 표면온도를 일정 온도까지 급속하게 승온시키기 위해 작동유체를 가열하게 되는 주가열원으로 구성되되,The main heating source is built in the container and serves as a return path of the working fluid and simultaneously heats the working fluid to rapidly raise the surface temperature of the container to a predetermined temperature through a phase change of the working fluid. 상기 컨테이너의 외측에, 표면으로부터 방열된 만큼의 열량을 보상하여 표면의 온도를 일정 온도로 지속해서 유지시키는 보조가열원이 설치된 것을 특징으로 하는 히트파이프식 히터.A heat pipe type heater, characterized in that an auxiliary heating source is provided on the outside of the container to compensate for the amount of heat radiated from the surface to maintain the surface temperature at a constant temperature. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 작동유체의 귀환로의 역할을 수행함과 동시에 최초의 승온동작시 주가열원과 함꼐 작동유체를 가열하는 부차적 가열원으로서의 역할을 수행하도록, 상기 컨테이너 내에 금속망이 설치됨을 특징으로 하는 히트파이프식 히터.Heat pipe type heater, characterized in that the metal mesh is installed in the container to serve as a return source of the working fluid and at the same time as a secondary heating source for heating the working fluid with the main heating source during the first heating operation. . 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 작동유체의 상변화에 따른 컨테이너의 내부 압력의 변화를 감지하여 주가열원으로의 전원공급을 개페하도록, 상기 컨테이너의 일측단부에 온도조절부가 설치됨을 특징으로 하는 히트파이프식 히터.And a temperature control part is installed at one end of the container to detect a change in the internal pressure of the container according to the change of the working fluid to open the power supply to the main heating source.
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