KR920006988B1 - Heat roll for electro-photography - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 직접 가열형 가열 롤의 단면도.1 is a cross-sectional view of a direct heating type heating roll according to one embodiment of the present invention.
제2도는 실시예 1과 비교예에 관한 가열 롤의 온도 분포를 도시한 도면.2 is a diagram showing a temperature distribution of heating rolls according to Example 1 and a comparative example.
제3도는 본 발명의 실시예 2와 비교예에 관한 가열 롤의 온도 분포를 도시한 도면.3 is a diagram showing a temperature distribution of a heating roll according to Example 2 and Comparative Example of the present invention.
제4도는 본 발명의 코어 내경과 고온 전도 부재의 외경의 직경 차이에 의거한 온도상승 특성을 도시한 도면.4 is a diagram showing the temperature rise characteristic based on the difference in the diameter of the core inner diameter and the outer diameter of the high-temperature conductive member of the present invention.
제5도는 종래의 가열 롤의 구조를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional heating roll.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 코어 3 : 결합층2: core 3: bonding layer
4 : 절연층 5 : 저항층4: insulation layer 5: resistance layer
6 : 전극링 7 : 이송 브러쉬6: electrode ring 7: transfer brush
8 : 절연층8: insulation layer
본 발명은 중공 원통 모양으로 형성된 코어의 외표면에 결합층, 절연층, 저항층 및 표면절연층을 순차적으로 설치하고, 저항층을 통전시켜 열을 발생시킴으로써 기록 매체상에 토우너 영상을 정착시켜주는 전자사진용 가열 롤의 개량에 관한 것이다.The present invention sequentially installs a bonding layer, an insulating layer, a resistive layer, and a surface insulating layer on the outer surface of the core formed in a hollow cylindrical shape, and fixes the toner image on the recording medium by generating heat by energizing the resistive layer. Note relates to the improvement of an electrophotographic heating roll.
복사지 등의 기록 매체상에 전사된 토우너 영상을 열정착시키는 전자사진 프린팅 시스템에 사용되는 종래의 알려진 가열 롤은, 중공 원통 코어 안에 가열을 행하는 열원으로서 할로겐 램프가 설치되도록 배치된다. 이러한 유형의 가열롤에는, 전력 소비량이 크고 통전 후 복사 개시하는 동안에 필요한 워밍-업 시간이 길다는 단점이 있다. 또한 그 내부에 램프가 설치되기 때문에 외경을 작게할 수 없다는 또 다른 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하는 수단으로서, 코어의 외표면에 발열 저항체가 배치되는 직접-가열식 가열 롤이 알려져 있다. 제5도는 한 예를 도시한 일부 단면 정면도로서, 중공 원통 모양으로 형성된 코어(2)의 외표면에 결합층(3)을 매개로 하여 절연층(4)과 저향층(5)이 설치되어 있다. 전극링(6)들은 각기 저항층(5)의 양단부에 고착되어 있고 또한 저항층(5)에 전기적으로 접속되어 있다. 이송 브로쉬(7)는 각각의 전극 링(6)의 외부에 미끄러지게 접촉되도록 배치된다. 표면절연층(8)은, 저항층(5)을 전기적으로 보호하고 또한 외력에 의한 저항층(5)의 손상을 방지하기 위해 저항층(5)의 외주에 배치되어 있다. 통상 절연층(8)과 저항층(5)에는 세라믹을 사용한다. 또한 코어가 절연 재료로 이루어지는 경우에는 결합층(3)과 절연층(4)의 설치가 필요없게 된다.A conventionally known heating roll used in an electrophotographic printing system for passionately depositing a toner image transferred onto a recording medium such as copy paper is arranged such that a halogen lamp is installed as a heat source for heating in a hollow cylindrical core. This type of heating roll has the disadvantage that the power consumption is large and the warm-up time required during the start of radiation after energization is long. In addition, there is another disadvantage that the outer diameter can not be reduced because the lamp is installed therein. As a means to solve this disadvantage, a direct-heating heating roll is known in which a heat generating resistor is arranged on the outer surface of the core. 5 is a partial cross-sectional front view showing an example in which an insulating layer 4 and a refracting layer 5 are provided on the outer surface of the
단일 절연층 또는 저항층에 세라믹을 사용한다면, 코어의 재료에 대해서는 세라믹의 열팽창 계수(통상 5 내지 10×10-6/℃)에 가까운 것을 사용해야할 필요가 있다. 만일 열팽창 계수가 큰 알루미늄 합금을 코어로 사용한다면, 제조시 또는 사용시 생기는 열부하의 반복에 의해 세라믹에는 균열이 발생하고 그 결과로서 전기 특성이 저하하고 저항체가 단선된다. 경제성의 견지에서는 철합금(연강, 페라이트-계 스테인레스 강, 또는 마르텐 사이트-계 스테인레스 강)이 가장 바람직하다. 또한 알루미나 등의 절연성 세라믹을 사용하는 경우도 있다.If ceramic is used for a single insulating layer or resistive layer, it is necessary to use a material close to the thermal expansion coefficient of the ceramic (usually 5 to 10 × 10 −6 / ° C.) for the material of the core. If an aluminum alloy having a large coefficient of thermal expansion is used as a core, cracking occurs in the ceramic due to repetition of the thermal load generated during manufacture or use, and as a result, the electrical properties decrease and the resistor is disconnected. In view of economics, iron alloys (mild steel, ferritic-based stainless steel, or martensitic-based stainless steel) are most preferred. In addition, an insulating ceramic such as alumina may be used.
그러나 철합금, 알루미나 등을 사용하게 되면, 알루미늄, 강 그리고 이들의 합금에 비해 열팽창 계수가 작기 때문에 롤 각 부분의 온도가 균일하지 못하게 되어 정착불량을 일으키고 특정부분의 온도를 고온으로 상승시키는 등의 단점이 생긴다.However, when using iron alloy, alumina, etc., the coefficient of thermal expansion is smaller than that of aluminum, steel, and their alloys, so that the temperature of each part of the roll becomes uneven, causing fixing failure and raising the temperature of a specific part to high temperature. There are disadvantages.
따라서 본 발명의 목적은, 열팽창 계수의 차이로 인해 생기는 영향을 경감시키고 또한 가열 롤의 온도를 예정된 온도까지 상승 촉진시켜서 종래 기술에 의한 상기 단점들을 해결할 수 있는 전자사진용 가열 롤을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an electrophotographic heating roll which can alleviate the effects caused by the difference in thermal expansion coefficient and promote the rise of the temperature of the heating roll to a predetermined temperature to solve the above disadvantages by the prior art.
상기 목적을 위해 본 발명에서는, 결합층, 절연층, 저항층, 및 표면 절연층 등이 중공 원통 코어의 외표면에 순차적으로 설치되어 있고 또한 가열 롤의 양단부에는 베어링에 알맞은 베어링 부재가 정착되어 있고 발열 저항체를 가진 전자사진용 가열 롤이 제공된다. 코어의 내부에는 연강보다 큰 열전도 계수를 가진 알루미늄, 알루미늄 함금, 동, 동합금 등으로 이루어진 파이프 또는 둥근 막대가 배치된다.For this purpose, in the present invention, a bonding layer, an insulating layer, a resistance layer, a surface insulating layer, and the like are sequentially provided on the outer surface of the hollow cylindrical core, and bearing members suitable for bearings are fixed to both ends of the heating roll. An electrophotographic heating roll having a heat generating resistor is provided. Inside the core are pipes or round bars made of aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, etc., having a thermal conductivity greater than that of mild steel.
본 발명에서, 코어의 내표면과 고온 전도 재료로 이루어진 부재의 외표면 사이에 0.2㎜ 또는 그 이상의 갭을 제공하여 온도상승시의 열팽창 계수의 차이로 인한 영향을 경감시키는 것이 좋다. 또한 파이프 또는 둥근 막대의 축방향 이동을 실제적으로 방지하는 방식으로 구성을 하는 것이 바람직하다. 상기 구성은 절연막, 저항막 등의 박리를 방지하는 효과를 가져온다. 또한 본 발명에서는, 가열 롤의 내부에 고온 전도성 재료를 가지기 때문에 온도가 균일화되는 잇점이 있다. 또한 0.2㎜ 또는 그 이상의 갭을 제공하게 되면, 보다 작은 갭이 제공된 경우에 비해서 가열 롤의 예정된 온도까지 온도상승이 촉진된다.In the present invention, it is preferable to provide a gap of 0.2 mm or more between the inner surface of the core and the outer surface of the member made of the high-temperature conductive material to alleviate the effect due to the difference in the coefficient of thermal expansion during temperature rise. It is also desirable to configure in a manner that practically prevents axial movement of the pipe or the round rod. The above structure has the effect of preventing peeling of the insulating film, the resistive film and the like. Moreover, in this invention, since it has a high temperature conductive material in the inside of a heating roll, there exists an advantage that temperature becomes uniform. Providing a gap of 0.2 mm or more also promotes a rise in temperature to a predetermined temperature of the heating roll as compared to the case where a smaller gap is provided.
제1도는 본 발명에 따른 가열 롤의 단면도이다. 이 도면에서 파이프(1)는 알루미늄과 같은 고온 전도성재료로 이루어지고 2 내지 3㎜의 두께를 갖는다. 그러나 상기 재료는 알루미늄 합금, 동, 동 합금 등으로 이루어질 수도 있다. 필요하다면 파이프(1) 대신에 둥근 막대를 사용할 수도 있다. 연강으로 된 코어(2)는 중공 원통 모양으로 형성되고, 코어(2)와 파이프(1)사이에는 0.2㎜ 또는 그 이상의 갭이 제공된다.1 is a cross-sectional view of a heating roll according to the present invention. In this figure the
상기 코어의 외표면에는 두께 25㎛의 니켈-알루미늄-몰리브덴(Ni-Al-Mo)으로 이루어진 결합층(3) 두께 30㎛의 산화 알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 절연층(4), 두께 70㎛의 산화알루미늄 + 니켈 크롬(Al2O3+NiCr)으로 이루어진 발열 저항체로서의 저항층(5), 및 두께 100㎛의 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 절연막으로서의 절연층(8)등이 순차적으로 피복되어 있다. 저항층(5)의 양단부에는 알루미늄 청동과 같은 전도성 재료로 이루어진 전극 링(6)이 돌출식으로 설치되어 있고, 또한 이송브러쉬(7)도 미끄럼식으로 설치되어 있다. 또한 표면 절연층(8)이 외주면은 두께 30㎛ 정도의 테플론으로 피복되어 있고, 전극 링(6) 이측에는 있는 절연층(4)의 단부 표면은 실리콘 수지로 절연되어 있다. 상기 구성에 의하면, 가열 전류를 이송 브러쉬(7)로부터 전극 링(6)을 매개로 하여 저항측(5)까지 공급하게 될 때 가열 롤은 그 기능을 발휘하게 된다.On the outer surface of the core, a
[실시예 1]Example 1
외경이 40㎜, 내경이 37.2㎜, 전극 사이 거리가 330㎜이고 연강 코어를 사용하는 종래의 가열 롤의 내면에는, 외경이 36.4㎜, 내경이 33.8㎜, 길이가 350㎜인 알루미늄(A5056) 파이프가 전극 사이의 거리에 실제 대응하는 방식으로 설치되어 있다. 본 실시예의 경우와 파이프가 없는 종래 구조의 온도분포를 비교해 보았다. 그 결과는 제2도에 도시되어 있다. 도면에서 점선은, 본 발명에 따른 가열 롤의 온도가 안정되었을 때와 A4 용지 100매를 연속 통과시킨 직후의 온도분포를 도시한다.An aluminum (A5056) pipe having an outer diameter of 36.4 mm, an inner diameter of 33.8 mm, and a length of 350 mm on the inner surface of a conventional heating roll using an mild steel core with an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 37.2 mm, and a distance between electrodes of 330 mm. Is provided in a manner that actually corresponds to the distance between the electrodes. In this example, the temperature distribution of the conventional structure without the pipe was compared. The result is shown in FIG. The dotted line in the figure shows the temperature distribution when the temperature of the heating roll according to the present invention is stabilized and immediately after passing 100 sheets of A4 paper continuously.
한편으로 실선은, 고온 전도성 재료가 없는 종래의 가열 롤에서의 온도 분포를 도시한다. 도면에서 명백한 바와같이 본 발명은 온도분포의 개선효과가 크고, 또한, 정착성능의 향상이 크게 되도록 그 능력을 발휘한다.On the other hand, the solid line shows the temperature distribution in the conventional heating roll without the high temperature conductive material. As apparent from the drawings, the present invention exhibits its ability to greatly improve the temperature distribution and to improve the fixing performance.
[실시예 2]Example 2
외경이 15㎜, 내경이 12.6㎜, 전극 사이 거리가 220㎜이고 연강 코어를 사용하는 종래의 가열 롤의 내면에는, 외경이 11.8㎜이고 알루미늄(A5056)으로된 둥근 막대기 전극 사이의 거리에 대응하는 방식으로 설치되어 있다. 본 실시예의 경우와 둥근 막대가 없는 종래 구조의 온도분포를 비교해 보았다. 그 결과는 제3도에 도시되어 있다. 도면에서 점선은, 본 발명에 따른 가열 롤의 온도가 안정되었을 때와 A4 용지 100매를 연속 통과시킨 직후의 온도분포를 도시한다. 한편으로 실선은, 고온 전도성 재료가 없는 종래의 가열 롤에서의 온도분포를 도시한다. 도면에서 명백한 바와같이 본 발명은 온도분포의 개선을 가능하게 한다.On the inner surface of a conventional heating roll using a mild steel core having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 12.6 mm, and an electrode distance of 220 mm, the outer diameter is 11.8 mm and corresponds to the distance between round bar electrodes made of aluminum (A5056). Installed in such a way. In this example, the temperature distribution of the conventional structure without the round bar was compared. The result is shown in FIG. The dotted line in the figure shows the temperature distribution when the temperature of the heating roll according to the present invention is stabilized and immediately after passing 100 sheets of A4 paper continuously. On the other hand, the solid line shows the temperature distribution in the conventional heating roll without the high temperature conductive material. As is evident from the figure, the present invention makes it possible to improve the temperature distribution.
[실시예 3]Example 3
외경이 20.0㎜, 내경이 17.0㎜, 전극 사이 거리가 220㎜인 종래의 가열 롤의 내면에는, 외경이 16.8㎜이고, 알루미늄 합금(A505)으로 된 둥근 막대가 전극 사이의 거리에 대응하는 방식으로 설치되어 있고, 테스트는 실시예 2와 동일한 방법으로 시행하였다. 따라서 그 결과는 실시예 2에서와 유사하게 얻어졌다.On the inner surface of a conventional heating roll having an outer diameter of 20.0 mm, an inner diameter of 17.0 mm, and an electrode-to-electrode distance of 220 mm, an outer diameter of 16.8 mm and a round bar made of aluminum alloy A505 correspond to the distance between the electrodes. It was installed and the test was conducted in the same manner as in Example 2. Thus, the result was obtained similarly as in Example 2.
[실시예 4]Example 4
실시예 1, 2, 3의 가열 롤안에서 롤의 내표면과 고온 전도성 재료의 외표면 사이의 직경 차이를 0.2㎜, 0.8㎜로 변화시킴으로써, 190℃까지의 온도상승 특성을 조사하였다. 그 결과는 제4도에 도시되어 있다.The temperature rise characteristic to 190 degreeC was investigated by changing the diameter difference between the inner surface of a roll and the outer surface of a high-temperature conductive material to 0.2 mm and 0.8 mm in the heating rolls of Examples 1, 2, and 3. The result is shown in FIG.
도면에서 명백한 바와 같이 0.8㎜의 직경 차이를 가진 가열 롤은 0.2㎜의 직경 차이를 가진 가열 롤에 비해 보다 짧은 상승시간을 보여준다. 특히 롤 직경이 200㎜이하이고 상승시간이 약 40초 이하인 경우에 있어서는, 온도 분포가 양호하고 상승시간이 짧아서 양호한 결과를 나타낸다.As evident in the figure, heating rolls with a diameter difference of 0.8 mm show shorter rise times compared to heating rolls with a diameter difference of 0.2 mm. In particular, in the case where the roll diameter is 200 mm or less and the rise time is about 40 seconds or less, the temperature distribution is good and the rise time is short, thereby showing good results.
종래의 가열 롤 내면에 고온 전도성 재료를 설치하는 수단 뿐만 아니라 상기한 바와같이 갭을 제공함으로써 상기 고온 전도성 재료를 설치하는 방법으로서, 내면 화염 분사총을 사용하여 고온 전도성 재료를 부착시키는 방법, 커다란 갭을 제공하고 이 갭에 땜납, 접착제 등을 사용하는 방법, 또는 수축 정착 혹은 팽창 정착을 수행하는 방법등을 이용할 수 있다.A method of installing the high temperature conductive material by providing a gap as described above as well as a means of installing a high temperature conductive material on the inner surface of a conventional heating roll, a method of attaching the high temperature conductive material using an inner flame spray gun, a large gap And a method of using solder, an adhesive or the like in this gap, or a method of performing shrinkage fixation or expansion fixation.
상기 방법들 중에서, 갭을 제공함으로써 고온 전도성 재료를 설치하는 방법이 가장 간단하며, 가열시 외부 실린더에 발생하는 응력이 작기 때문에 이 방법이 매우 바람직하다.Among the above methods, the method of installing a high temperature conductive material by providing a gap is the simplest, and this method is very preferable because the stress generated in the outer cylinder during heating is small.
또한, 내측의 고온 전도성 재료가 롤의 단부까지 연장되어 있고, 복합 파이프가 사용될 수 있음은 말할 필요도 없다.It goes without saying that the inner high temperature conductive material also extends to the end of the roll, and that a composite pipe can be used.
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KR1019880004571A KR920006988B1 (en) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | Heat roll for electro-photography |
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KR890016436A KR890016436A (en) | 1989-11-29 |
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