JPH063990A - Fixing device - Google Patents
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- JPH063990A JPH063990A JP16085992A JP16085992A JPH063990A JP H063990 A JPH063990 A JP H063990A JP 16085992 A JP16085992 A JP 16085992A JP 16085992 A JP16085992 A JP 16085992A JP H063990 A JPH063990 A JP H063990A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に利用さ
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 used in an electrophotographic apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子写真装置の定着装置は、例えば、印
刷用紙等の記録媒体の搬送路を介して対向する発熱ロー
ラと加圧ローラとをスプリング等の加圧機構で圧接する
ようにした構造が知られている。そして、このような定
着装置は、記録媒体に転写されたトナーを発熱ローラの
発熱で加熱溶融させ、ローラ間で加圧することでトナー
を記録媒体に定着させるようになっている。2. Description of the Related Art A fixing device of an electrophotographic apparatus has a structure in which a heat generating roller and a pressure roller, which are opposed to each other via a conveyance path of a recording medium such as printing paper, are pressed against each other by a pressure mechanism such as a spring. It has been known. In such a fixing device, the toner transferred onto the recording medium is heated and melted by the heat generated by the heat generating roller, and the toner is fixed on the recording medium by pressing between the rollers.
【０００３】そして、上述のような定着装置の発熱ロー
ラを正の抵抗温度係数を有する発熱体で形成すること
で、この発熱ローラの発熱温度を自動的に一定に維持す
るようにした定着装置が特公昭64-4176 号公報に提案さ
れている。ここで、上記公報に開示された定着装置を従
来例として図９に基づいて説明する。まず、この定着装
置１は、発熱ローラ２と加圧ローラ３とが所定のニップ
量で圧接された構造となっており、この加圧ローラ３は
金属等の円筒形の支持体４上にフッ化エチレン樹脂やシ
リコンゴム等の弾性体５を設けた構造となっている。そ
して、前記発熱ローラ２は、フッ化エチレン樹脂やシリ
コンゴム等の被膜６を円筒形の発熱体７上に設けた構造
となっており、この発熱体７は、正の抵抗温度係数を有
するセラミックの粒子をガラスやシリコンゴム等の結着
材に分散することで正の抵抗温度係数を有している。Then, by forming the heat-generating roller of the above-mentioned fixing device by a heat-generating body having a positive temperature coefficient of resistance, there is provided a fixing device which automatically keeps the heat-generating temperature of the heat-generating roller constant. It is proposed in JP-B-64-4176. Here, the fixing device disclosed in the above publication will be described as a conventional example with reference to FIG. First, the fixing device 1 has a structure in which a heat generating roller 2 and a pressure roller 3 are pressed against each other with a predetermined nip amount, and the pressure roller 3 is supported on a cylindrical support 4 made of metal or the like. It has a structure in which an elastic body 5 such as ethylene oxide resin or silicon rubber is provided. The heating roller 2 has a structure in which a coating film 6 made of fluorinated ethylene resin, silicon rubber or the like is provided on a cylindrical heating element 7, and the heating element 7 is a ceramic having a positive temperature coefficient of resistance. Has a positive temperature coefficient of resistance by dispersing the particles in a binder such as glass or silicon rubber.
【０００４】このような構成において、この定着装置１
は、電子写真装置（図示せず）では記録媒体である印刷
用紙９に転写されたトナー８を発熱体７の加熱で溶融さ
せると同時にローラ２，３間で加圧することでトナー８
を印刷用紙９に定着させる。そして、この定着装置１で
は、発熱ローラ２内の発熱体７は正の抵抗温度係数を有
するので、通電開始時の温度上昇が良好で印加電力の出
力制御などを要することなく加熱温度が一定に維持され
るようになっている。ここで、正の抵抗温度係数を有す
る発熱体７とは、温度が上昇すると抵抗値も上昇するサ
ーミスタを意味しており、これは所定の加熱温度で抵抗
値と印加電力とがバランスするので、検温素子や電力制
御回路を要することなく加熱温度が一定の発熱ローラを
形成することができる。In such a structure, the fixing device 1
In the electrophotographic apparatus (not shown), the toner 8 transferred onto the printing paper 9 which is a recording medium is melted by the heating of the heating element 7, and at the same time, the toner 8 is pressed by the rollers 2 and 3.
Is fixed to the printing paper 9. Further, in the fixing device 1, the heating element 7 in the heating roller 2 has a positive temperature coefficient of resistance, so that the temperature rise at the start of energization is good and the heating temperature is constant without output control of the applied power. It is supposed to be maintained. Here, the heating element 7 having a positive temperature coefficient of resistance means a thermistor whose resistance value also increases as the temperature rises, which means that the resistance value and the applied power are balanced at a predetermined heating temperature. It is possible to form a heat roller having a constant heating temperature without requiring a temperature detecting element or a power control circuit.
【０００５】ここで、この定着装置１では、正の抵抗温
度係数を有するセラミックの粒子を結着材に分散した発
熱体７で加熱温度を自己制御する発熱ローラ２を実現し
ているが、このように正の抵抗温度係数を有するセラミ
ックとしては、チタン酸バリウム程度しか実用化されて
おらず、その材料の選択性に乏しいために生産性や実用
性が阻害されている。In this fixing device 1, the heating roller 2 is realized in which the heating temperature is self-controlled by the heating element 7 in which ceramic particles having a positive temperature coefficient of resistance are dispersed in a binder. As a ceramic having a positive temperature coefficient of resistance, only barium titanate has been put to practical use, and the poor selectivity of the material impedes productivity and practicality.
【０００６】一方、このような正の抵抗温度係数を有す
る発熱体の他の形成手段として、特公昭59-10553号公報
や特公昭58-58793号公報には、導電性粉体と結晶性高分
子材料とを混練することで、抵抗温度係数が正でない各
種の材料で正の抵抗温度係数を有する発熱体を形成でき
ることが提案されている。しかし、上記公報には導電性
粉体としてカーボンブラックやグラファイトを利用する
ことが開示されているが、このような材料は発熱温度が
比較的低いため、加熱温度に高温が要求される定着装置
の発熱ローラなどには適用不可能である。On the other hand, as another means for forming a heating element having such a positive temperature coefficient of resistance, Japanese Patent Publication No. 59-10553 and Japanese Patent Publication No. 58-58793 disclose conductive powder and high crystallinity. It has been proposed that by kneading with a molecular material, a heating element having a positive temperature coefficient of resistance can be formed from various materials having a non-positive temperature coefficient of resistance. However, although the above-mentioned publication discloses the use of carbon black or graphite as the conductive powder, such a material has a relatively low heat generation temperature, so that a fixing device that requires a high heating temperature is used. It cannot be applied to heat-generating rollers.
【０００７】そこで、このような課題を解決するために
本出願人が提案した特願平３−１９８９８８号や特願平
３−２５６２８７号の定着装置では、負の抵抗温度係数
を有するセラミックの粒子を結着材に分散した発熱体で
発熱ローラを形成することで、発熱体を形成する材料の
選択性と加熱温度とを改善している。Therefore, in the fixing devices of Japanese Patent Application No. 3-198988 and Japanese Patent Application No. 3-256287 proposed by the present applicant to solve such a problem, ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance are used. By forming the heating roller with the heating element dispersed in the binder, the selectivity of the material forming the heating element and the heating temperature are improved.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本出願人が提案した特
願平3-198988号や特願平3-256287号の定着装置では、負
の抵抗温度係数を有するセラミックの粒子を結着材に分
散することで、発熱ローラを形成する材料の選択性と加
熱温度とを改善している。In the fixing devices of Japanese Patent Application No. 3-198988 and Japanese Patent Application No. 3-256287 proposed by the present applicant, ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance are used as a binder. By dispersing, the selectivity of the material forming the heat roller and the heating temperature are improved.
【０００９】ここで、上述のような定着装置の発熱ロー
ラは、熱容量の低減による発熱動作の応答性の向上や軽
量化が要望されているので、その発熱体を必然的に円筒
形の中空構造として形成されている。しかし、このよう
な円筒形の発熱体からなる発熱ローラは強度が低く押圧
力に対して湾曲しやすいため、加圧ローラを圧接しても
中央部の密着性が低下している。このため、上述のよう
な定着装置で印刷用紙のトナー像を定着すると、印刷用
紙の中央部などに定着不良が発生しがちである。[0009] Here, since the heat generating roller of the fixing device as described above is required to have improved responsiveness of heat generating operation and weight reduction by reducing the heat capacity, the heat generating element is necessarily a hollow cylindrical structure. Is formed as. However, since the heat generating roller made of such a cylindrical heat generating element has low strength and is easily bent by a pressing force, even if the pressure roller is brought into pressure contact, the adhesion of the central portion is deteriorated. Therefore, when the toner image on the printing paper is fixed by the fixing device as described above, the fixing failure tends to occur in the central portion of the printing paper.
【００１０】さらに、上述のような発熱ローラは、一般
的に円筒形の発熱体の両端部にフランジを装着した構造
となっているが、この場合は駆動力が伝達されるフラン
ジに発熱体を固定的に連結する必要がある。例えば、実
開平3-45566 号公報に開示された定着装置では、フラン
ジに軸方向に嵌合するキーに凸部を形成し、この凸部が
嵌合する貫通孔を円筒形の発熱体に形成した構造となっ
ている。しかし、これではフランジの駆動力が発熱体の
貫通孔に集中的に作用するので、発熱体が貫通孔の位置
から破損しやすいことになり、さらに、部品数が増加し
て組立性も低下するので好ましくない。Further, the heat generating roller as described above has a structure in which a flange is attached to both ends of a generally cylindrical heat generating element. In this case, the heat generating element is attached to the flange to which the driving force is transmitted. Need to be fixedly connected. For example, in the fixing device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-45566, a convex portion is formed on a key that is axially fitted to a flange, and a through hole into which the convex portion is fitted is formed in a cylindrical heating element. It has a structure. However, in this case, the driving force of the flange intensively acts on the through hole of the heating element, so that the heating element is likely to be damaged from the position of the through hole, and further, the number of parts increases and the assemblability also deteriorates. It is not preferable.
【００１１】本発明は、軽量で応答性と定着性能とが共
に良好な定着装置を得るものである。The present invention provides a fixing device which is lightweight and has excellent responsiveness and fixing performance.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】回転自在に軸支された発
熱ローラと加圧ローラとを対向配置し、これらの発熱ロ
ーラと加圧ローラとの少なくとも一方を他方に付勢する
加圧機構を設けた定着装置において、負の抵抗温度係数
を有するセラミックの粒子を結着材に分散した円筒形の
発熱体の内周面に軸方向と平行に補強部材を設けて前記
発熱ローラを形成した。A heat-generating roller and a pressure roller, which are rotatably supported by a shaft, are arranged to face each other, and a pressure mechanism for urging at least one of the heat-generating roller and the pressure roller toward the other is provided. In the provided fixing device, a reinforcing member is provided parallel to the axial direction on the inner peripheral surface of a cylindrical heating element in which ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance are dispersed in a binder to form the heating roller.
【００１３】[0013]
【作用】発熱ローラの材料の選択性が良好で発熱温度も
高いので生産性や定着性能の向上に寄与することがで
き、また、内周面の補強部材により中空構造であるため
に湾曲しやすい発熱体の熱容量や重量を増加させること
なく発熱ローラの剛性を向上させることができ、軽量で
応答性と定着性能とが共に良好な定着装置を得ることが
できる。The heat roller has a high material selectivity and a high heat generation temperature, which contributes to the improvement of productivity and fixing performance. Further, the reinforcing member on the inner peripheral surface has a hollow structure, which is likely to bend. The rigidity of the heat generating roller can be improved without increasing the heat capacity and weight of the heat generating element, and it is possible to obtain a fixing device which is lightweight and has excellent responsiveness and fixing performance.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の実施例を図１ないし図８に基づいて
説明する。まず、この定着装置１０では、図１及び図２
に例示するように、本体ハウジング１１内に絶縁耐熱軸
受１２，１３で回転自在に軸支された発熱ローラ１４と
加圧ローラ１５とが所定のニップ量で圧接されており、
これらのローラ１４，１５にはギヤ１６を介して駆動モ
ータ１７が連結されている。また、前記加圧ローラ１５
は、金属製の支持シャフト１８上にシリコンゴム、フッ
素ゴム等の弾性体１９を設けた構造となっており、前記
発熱ローラ１４は、支持シャフト２０の両端部に金属製
のフランジ２１，２２を装着し、これらのフランジ２
１，２２上に円筒形の発熱体２３を装着した構造となっ
ている。Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in the fixing device 10, as shown in FIGS.
As illustrated in FIG. 2, a heat generating roller 14 and a pressure roller 15, which are rotatably supported by insulating heat resistant bearings 12 and 13, are pressed against each other in a predetermined nip amount in the main body housing 11.
A drive motor 17 is connected to the rollers 14 and 15 via a gear 16. In addition, the pressure roller 15
Has a structure in which an elastic body 19 such as silicon rubber or fluororubber is provided on a metal support shaft 18, and the heat generating roller 14 has metal flanges 21 and 22 at both ends of the support shaft 20. Fitted with these flanges 2
It has a structure in which a cylindrical heating element 23 is mounted on 1 and 22.
【００１５】より詳細には、図３に例示するように、こ
の定着装置１０では、負の抵抗温度係数を有するセラミ
ックの粒子を結着材に分散することで正の抵抗温度係数
を有する円筒形の前記発熱体２３を形成しており、図１
及び図４に例示するように、この発熱体２３は内周面に
軸方向と平行な波形の補強部材である凹凸２４が周方向
に連設されている。そして、図１及び図３に例示するよ
うに、このような構造の発熱体２３は表裏面に電極層２
５，２６が形成されており、その外周面上には熱収縮性
チューブ２７が装着されている。そして、このような構
造の発熱ローラ１４は、一端に露出した外方の前記電極
層２５上に金属管からなるスリーブ２８が導通状態で装
着されて前記フランジ２２が内方の前記電極層２６に導
通しており、このフランジ２２と前記スリーブ２８とに
ブラシ２９を介して定電圧電源３０が接続されている。More specifically, as illustrated in FIG. 3, in this fixing device 10, a cylindrical shape having a positive temperature coefficient of resistance is obtained by dispersing ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance in a binder. The heating element 23 of FIG.
Further, as illustrated in FIG. 4, the heating element 23 has a corrugated reinforcing member 24, which is a corrugated reinforcing member parallel to the axial direction, continuously provided on the inner peripheral surface in the circumferential direction. Then, as illustrated in FIGS. 1 and 3, the heating element 23 having such a structure has the electrode layer 2 on the front and back surfaces.
5, 26 are formed, and a heat-shrinkable tube 27 is mounted on the outer peripheral surface thereof. In the heat roller 14 having such a structure, a sleeve 28 made of a metal tube is mounted on the outer electrode layer 25 exposed at one end in a conductive state, and the flange 22 is attached to the inner electrode layer 26. A constant voltage power supply 30 is connected to the flange 22 and the sleeve 28 via a brush 29.
【００１６】なお、この定着装置１０では、前記発熱体
２３の内周面の波形の凹凸２４を補強する波形の凹凸３
１が前記フランジ２１，２２の外周面に形成されてお
り、これらの凹凸２４，３１が嵌合することで、前記フ
ランジ２１，２２と前記発熱体２３とが固定的に連結さ
れている。In the fixing device 10, the corrugated irregularities 3 for reinforcing the corrugated irregularities 24 on the inner peripheral surface of the heating element 23.
1 is formed on the outer peripheral surface of the flanges 21 and 22, and the flanges 21 and 22 and the heating element 23 are fixedly connected to each other by fitting the projections and depressions 24 and 31.
【００１７】そして、この定着装置１０では、図２に例
示したように、前記加圧ローラ１５は絶縁耐熱軸受１３
が前記本体ハウジング１１にスライド自在に装着されて
加圧機構である押圧スプリング３２で前記発熱ローラ１
４に向かって付勢されており、この発熱ローラ１４の外
周面には前記加圧ローラ１５とは逆側の位置でトナーク
リーナ３３が圧接されている。ここで、この加圧機構で
もあるトナークリーナ３３は、シリコンオイルを含浸さ
せたフェルト等のクリーニングパッド３４を支持フレー
ム３５の表面に交換自在に装着し、この支持フレーム３
５の中央部を板バネ３６で前記本体ハウジング１１に弾
発的に装着した構造となっている。In the fixing device 10, as shown in FIG. 2, the pressure roller 15 includes the insulating heat-resistant bearing 13.
Is slidably mounted on the main body housing 11 and is provided with a pressing spring 32 which is a pressing mechanism.
The toner cleaner 33 is pressed against the outer peripheral surface of the heat generating roller 14 at a position opposite to the pressure roller 15 on the outer peripheral surface thereof. Here, in the toner cleaner 33 which is also the pressurizing mechanism, a cleaning pad 34 such as felt impregnated with silicon oil is attached to the surface of the support frame 35 in a replaceable manner.
5 has a structure in which the central portion of 5 is elastically attached to the main body housing 11 by a leaf spring 36.
【００１８】なお、この定着装置１０では、負の抵抗温
度係数を有するセラミックの粒子を結着材に分散するこ
とで、正の抵抗温度係数を有する前記発熱体２３が形成
されており、このようにして形成された発熱体２３は、
ここでは表面粗度Ｒが30〜80（μm)となっている。さら
に、この定着装置１０では、上述のような発熱体２３上
に自身の熱収縮で前記熱収縮性チューブ２７が装着され
ており、この熱収縮性チューブ２７の厚さｔは、前記発
熱体２３の外周面の表面粗度Ｒに対し、 Ｒ≦ｔ≦60Ｒ の関係を満足するようになっている。In the fixing device 10, the heating element 23 having a positive temperature coefficient of resistance is formed by dispersing ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance in a binder. The heating element 23 formed by
Here, the surface roughness R is 30 to 80 (μm). Further, in this fixing device 10, the heat-shrinkable tube 27 is mounted on the heat-generating body 23 as described above by its own heat-shrinking, and the thickness t of the heat-shrinkable tube 27 is the heat-generating body 23. With respect to the surface roughness R of the outer peripheral surface, the relation of R≤t≤60R is satisfied.
【００１９】このような構成において、この定着装置１
０は、電子写真装置（図示せず）では記録媒体である印
刷用紙３８に転写されたトナー３７を発熱体２３の加熱
で溶融させると同時に発熱ローラ１４と加圧ローラ１５
との間で加圧することで画像を定着させる。そして、こ
の定着装置１０では、発熱ローラ１４の発熱体２３は正
の抵抗温度係数を有するので、通電開始時の温度上昇が
良好で定電圧電源３０の出力制御などを要することなく
加熱温度が一定に維持されるようになっている。なお、
この定着装置１０では、上述のようにして印刷用紙３８
のトナー３７を定着させた発熱ローラ１４は、その回転
によって外周面上の付着トナー等の汚損がトナークリー
ナ３３でクリーニングされるようになっている。In such a structure, the fixing device 1
In the electrophotographic apparatus (not shown), 0 melts the toner 37 transferred onto the printing paper 38, which is a recording medium, by heating the heating element 23, and at the same time, the heating roller 14 and the pressure roller 15
The image is fixed by applying pressure between and. Further, in the fixing device 10, the heating element 23 of the heating roller 14 has a positive temperature coefficient of resistance, so that the temperature rise at the start of energization is good and the heating temperature is constant without the need for output control of the constant voltage power supply 30. It is supposed to be maintained. In addition,
In the fixing device 10, the printing paper 38 is processed as described above.
The heat roller 14 on which the toner 37 of FIG.
【００２０】ここで、この定着装置１０では、上述のよ
うに正の抵抗温度係数を有する発熱体２３を負の抵抗温
度係数を有するセラミックの粒子で形成しており、その
材料の選択性が良好なので、定着装置１０の生産性や実
用性の向上に寄与することができ、さらに、このような
材料は発熱温度が高いので、加熱温度が高く実用的な定
着装置１０を得ることができる。Here, in this fixing device 10, the heating element 23 having a positive temperature coefficient of resistance is formed of ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance as described above, and the selectivity of the material is good. Therefore, it is possible to contribute to the improvement of the productivity and practicality of the fixing device 10. Furthermore, since such a material has a high heat generation temperature, the heating temperature is high and a practical fixing device 10 can be obtained.
【００２１】そして、この定着装置１０では、その熱容
量を低減して発熱動作の応答性を向上させるために発熱
ローラ１４の発熱体２３が円筒形の中空構造で形成され
ているので、この発熱体２３は強度が低下して押圧力に
より湾曲しやすくなっている。しかし、この定着装置１
０では、凹凸２４で発熱体２３が補強されているので、
熱容量や重量を増加させることなく発熱ローラ１４の剛
性が向上しており、軽量で応答性も良好でありながら定
着性能が良好である。In the fixing device 10, the heat generating element 23 of the heat generating roller 14 is formed in a cylindrical hollow structure in order to reduce the heat capacity thereof and improve the responsiveness of the heat generating operation. No. 23 has a reduced strength and is easily bent by a pressing force. However, this fixing device 1
At 0, since the heating element 23 is reinforced by the unevenness 24,
The rigidity of the heat generating roller 14 is improved without increasing the heat capacity and weight, and the fixing performance is good while being lightweight and having good responsiveness.
【００２２】さらに、この定着装置１０では、発熱体２
３とフランジ２１，２２とは、その内周面と外周面との
凹凸２４，３１が嵌合することで固定的に連結されてい
るので、フランジ２１，２２から発熱体２３に伝達され
る駆動力が極めて多数の箇所に分散され、キーや連結ピ
ン等のように駆動力の伝達箇所が集中しないので発熱体
２３の破損が防止されている。さらに、この定着装置１
０では、上述のように発熱体２３とフランジ２１，２２
とは凹凸２４，３１の嵌合で固定的に連結されているの
で、その連結にキーや連結ピン等のような部品を要する
ことがなく、その部品数が削減されて組立性も良好であ
る。Further, in the fixing device 10, the heating element 2
3 and the flanges 21 and 22 are fixedly connected by fitting the concavities and convexities 24 and 31 on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface thereof, so that the drive transmitted from the flanges 21 and 22 to the heating element 23. The force is distributed to an extremely large number of places, and the drive force transmitting places such as the keys and the connecting pins are not concentrated, so that the heating element 23 is prevented from being damaged. Furthermore, this fixing device 1
0, as described above, the heating element 23 and the flanges 21 and 22.
And are fixedly connected by fitting the concavities and convexities 24 and 31, there is no need for parts such as keys and connecting pins for the connection, and the number of parts is reduced and the assemblability is good. .
【００２３】なお、本出願人は実際に上述のような構造
の定着装置１０を試作して生産性や性能等を検討した。
まず、本出願人は、直径8.0 (mm)の金属軸からなる支持
シャフト１８上に硬度25度のシリコンゴムからなる弾性
体１９を厚さ4.0(mm）に被覆することで、実質的に硬度
40度で外径16(mm)の加圧ローラ１５を実際に試作した。The applicant of the present invention actually tested the fixing device 10 having the above-described structure and examined the productivity and performance.
First, the Applicant substantially coats the support shaft 18 made of a metal shaft having a diameter of 8.0 (mm) with the elastic body 19 made of silicon rubber having a hardness of 25 degrees so as to have a thickness of 4.0 (mm).
A pressure roller 15 having an outer diameter of 16 (mm) at 40 degrees was actually prototyped.
【００２４】つぎに、発熱ローラ１４を形成する発熱体
２３としては、負の抵抗温度係数を有するセラミックと
してスピネル型フェライト単結晶であるＭn-Ｚn フェラ
イトを採用すると共に、結着材としては熱可塑性樹脂で
あるポリエーテルエーテルケトンを採用し、Ｍn-Ｚn フ
ェライトの基材を平均粒径3.0(μm)に粉砕してポリエー
テルエーテルケトンに50体積％に分散させ、これを押出
成形機で成形硬化させることで発熱体２３を形成した。
この発熱体２３は、外径16(mm)、内径14(mm)、長さ240
(mm）の円筒形として成形し、その内外周面にニッケル
メッキで膜厚10(μm）の電極膜を形成して厚さ方向に通
電を行なうようにし、さらに、最外周面に四フッ化エチ
レンで膜厚0.4(mm）の離型膜を形成した。すると、この
発熱体２３は、寸法精度が良好でクラックが生じること
もなく、材料的にも均質で量産性も良好であることが確
認された。なお、本出願人は円筒形の発熱体２３を製作
する場合、１／３２＜Ｔ／Ｄ＜１／８の関係を満足する
ように肉厚Ｔと直径Ｄとを設定することで、良好な発熱
体２３が製作できることを確認した。また、このような
発熱体２３は、既存の射出成形技術や押出成形技術等で
極めて容易に実施可能である。Next, as the heating element 23 forming the heating roller 14, Mn-Zn ferrite, which is a spinel-type ferrite single crystal, is adopted as the ceramic having a negative temperature coefficient of resistance, and the binder is thermoplastic. Adopting resin polyetheretherketone, pulverizing the base material of Mn-Zn ferrite to an average particle size of 3.0 (μm) and dispersing it in 50% by volume of polyetheretherketone, and molding and curing with an extruder. By doing so, the heating element 23 was formed.
This heating element 23 has an outer diameter of 16 (mm), an inner diameter of 14 (mm) and a length of 240.
(mm) cylindrical shape, nickel-plated electrode film with a thickness of 10 (μm) is formed on the inner and outer peripheral surfaces to conduct electricity in the thickness direction. A release film having a thickness of 0.4 (mm) was formed from ethylene. Then, it was confirmed that the heating element 23 has good dimensional accuracy, no cracks, homogeneous material, and good mass productivity. When the present applicant manufactures the cylindrical heating element 23, the thickness T and the diameter D are set so as to satisfy the relationship of 1/32 <T / D <1/8, which is preferable. It was confirmed that the heating element 23 could be manufactured. Further, such a heating element 23 can be implemented very easily by the existing injection molding technique, extrusion molding technique, or the like.
【００２５】そこで、上述のようにして製作した発熱体
２３とＭn-Ｚn フェライトとの抵抗温度係数を実測した
ところ、図５に例示するように、Ｍn-Ｚn フェライトは
負の抵抗温度係数で発熱体２３は200(℃）以上で正の抵
抗温度係数となった。そして、この発熱体２３は、図６
に例示するように、100(Ｖ）の交流を通電すると約20(s
ec）で加熱温度は230(℃）に到達して以後は230 ±5
(℃）で安定し、自己温度制御に到達してからの電流量
は約0.8(Ａ）で安定することが確認された。つまり、こ
の発熱体２３は、単位面積当たりの消費電力が7.0 ×10
~3（Ａ／cm2)なので、100(Ｗ）以下の消費電力で定着動
作を実現することができる。Therefore, the temperature coefficient of resistance of the heating element 23 manufactured as described above and the Mn-Zn ferrite was measured, and as shown in FIG. 5, the Mn-Zn ferrite generated heat with a negative temperature coefficient of resistance. The body 23 has a positive temperature coefficient of resistance above 200 (° C). The heating element 23 is shown in FIG.
As shown in the figure, when an alternating current of 100 (V) is applied, about 20 (s
ec), the heating temperature reached 230 (℃) and then 230 ± 5
It was confirmed that the temperature was stable at (° C.) and the amount of current after reaching self-temperature control was stable at about 0.8 (A). In other words, this heating element 23 has a power consumption of 7.0 × 10 per unit area.
Since it is ~ 3 (A / cm 2 ), the fixing operation can be realized with the power consumption of 100 (W) or less.
【００２６】なお、上述のような特性を示す熱収縮性チ
ューブ２７としては、耐熱性と剥離性とを両立する各種
の材料が利用可能であり、例えば、テトラフルオロエチ
レンとフッ素化されたエチレン性不飽和化合物とのコポ
リマーであるＰＦＡやＦＥＰ及びシリコンゴム等が利用
可能である。As the heat-shrinkable tube 27 having the above-mentioned characteristics, various materials having both heat resistance and releasability can be used. For example, tetrafluoroethylene and fluorinated ethylene PFA, FEP, silicone rubber, and the like, which are copolymers with unsaturated compounds, can be used.
【００２７】また、上述した負の抵抗温度係数を有する
セラミックとしては、ＮｉＯ、Ｃo3Ｏ4 、Ｍn3Ｏ4 、Ｃ
r2Ｏ3 などの遷移金属酸化物の複合系ＮｉＯ−ＴｉＯ2
系、ＣｏＯ−Ａl2Ｏ3 系、ＳｎＯ2-ＴｉＯ2 系等も利用
可能であり、結着材の材料としては、耐熱性が良好なシ
リコンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ＰＦＡ樹脂、
ＦＥＰ樹脂等の他、結晶性樹脂であるポリテトラフルオ
ロエチレンやポリフェニレンサルファイド及びポリケト
ン、非結晶性樹脂であるポリイミドやポリエーテルイミ
ド等が利用可能である。The ceramics having a negative temperature coefficient of resistance described above include NiO, Co 3 O 4 , Mn 3 O 4 and C.
r 2 O 3 composite systems of transition metal oxides, such as NiO-TiO 2
, CoO—Al 2 O 3 system, SnO 2 —TiO 2 system, etc. can be used, and as the material of the binder, heat resistant silicon rubber, nitrile rubber, fluororubber, PFA resin,
In addition to FEP resins, crystalline resins such as polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide and polyketone, and amorphous resins such as polyimide and polyetherimide can be used.
【００２８】例えば、ＲＴＶシリコンゴムの生ゴムにフ
ェライトの粒子を硬化材と共に混練したものや、ＰＦＡ
樹脂の微粒子にセラミックの粒子を混合したものをＲＴ
Ｖシリコンゴムなどと同様な製法で円筒形に硬化させて
から研磨や切削等で成形することでも発熱体２３を製作
可能である。また、無機絶縁材料であるアルミナや耐熱
ガラスの粉砕粒子にセラミックの粉砕粒子を混合して12
00（℃）程度で溶融させ、これをガラス成形技術で円筒
形に成形することでも発熱体２３を製作可能である。な
お、上述のようにシリコンゴムやフッ素樹脂からなる結
着材で発熱体を製作した場合、このような高分子材料は
弾性を有して分散されたセラミックの粒子の剥離が防止
されるので、その耐久性や信頼性が良好である。For example, raw rubber of RTV silicon rubber and ferrite particles are kneaded together with a hardening material, or PFA.
RT is a mixture of resin particles and ceramic particles.
It is also possible to manufacture the heating element 23 by hardening it into a cylindrical shape by a manufacturing method similar to V silicone rubber or the like, and then molding it by polishing or cutting. In addition, crushed particles of ceramics are mixed with crushed particles of alumina or heat-resistant glass, which are inorganic insulating materials.
The heating element 23 can also be manufactured by melting the material at about 00 (° C.) and molding it into a cylindrical shape by a glass molding technique. When a heating element is made of a binder made of silicon rubber or fluororesin as described above, such polymer material has elasticity and prevents separation of dispersed ceramic particles. Its durability and reliability are good.
【００２９】また、本実施例の定着装置１０では、図１
及び図４に例示したように、発熱体２３の内周面に形成
する凹凸２４の形状が波形であることを例示したが、本
発明は上記構造に限定されるものではなく、図７に例示
するように、各々台形の凸部と凹部とからなる凹凸３９
で補強部材を形成した発熱体４０や、図８に例示するよ
うに、三角形の凸部と台形の凹部とからなる凹凸４１で
補強部材を形成した発熱体４２なども実施可能である。
さらに、このような凹凸内に高剛性の凹凸の補強材を挿
入して固着することも実施可能である。Further, in the fixing device 10 of the present embodiment, as shown in FIG.
As illustrated in FIG. 4 and FIG. 4, the shape of the unevenness 24 formed on the inner peripheral surface of the heating element 23 is illustrated as a waveform, but the present invention is not limited to the above structure and illustrated in FIG. 7. As shown in FIG.
The heating element 40 having the reinforcing member formed therein and the heating element 42 having the reinforcing member formed by the unevenness 41 including the triangular convex portion and the trapezoidal concave portion as illustrated in FIG. 8 can also be implemented.
Further, it is also possible to insert and fix a reinforcing material having a highly rigid unevenness in such unevenness.
【００３０】また、本実施例の定着装置１０では、発熱
体２３の表裏面に電極層２５，２６を設けて通電を発熱
体２３の厚さ方向に行なうことを例示したが、このよう
な電極層２５，２６を設けることなく発熱体２３の両端
部に電極（図示せず）を設けて通電を発熱体２３の長手
方向に行なうことも実施可能である。Further, in the fixing device 10 of this embodiment, the electrode layers 25 and 26 are provided on the front and back surfaces of the heating element 23 to conduct electricity in the thickness direction of the heating element 23. It is also possible to provide electrodes (not shown) at both ends of the heat generating element 23 without providing the layers 25 and 26 to conduct electricity in the longitudinal direction of the heat generating element 23.
【００３１】また、本発明で云う負の抵抗温度係数と
は、温度が上昇すると抵抗値が低下することを意味して
おり、例えば、ＮＴＣ(Negative Temperature Coeffici
ent Thermistor）やＣＴＲ(Critical Temperature Resi
stor）などを内包している。The negative resistance temperature coefficient in the present invention means that the resistance value decreases as the temperature rises. For example, NTC (Negative Temperature Coefficiency).
ent Thermistor) and CTR (Critical Temperature Resi)
stor) is included.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明は上述のように、回転自在に軸支
された発熱ローラと加圧ローラとを対向配置し、これら
の発熱ローラと加圧ローラとの少なくとも一方を他方に
付勢する加圧機構を設けた定着装置において、負の抵抗
温度係数を有するセラミックの粒子を結着材に分散した
円筒形の発熱体の内周面に軸方向と平行に補強部材を設
けて前記発熱ローラを形成したことにより、発熱ローラ
の材料の選択性が良好で発熱温度も高いので生産性や定
着性能の向上に寄与することができ、また、補強部材に
より中空構造であるために湾曲しやすい発熱体の熱容量
や重量を増加させることなく発熱ローラの剛性を向上さ
せることができ、軽量で応答性と定着性能とが共に良好
な定着装置を得ることができる等の効果を有するもので
ある。As described above, according to the present invention, the heat generating roller and the pressure roller which are rotatably supported are arranged to face each other, and at least one of the heat generating roller and the pressure roller is urged to the other. In a fixing device provided with a pressure mechanism, a reinforcing member is provided parallel to the axial direction on the inner peripheral surface of a cylindrical heating element in which ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance are dispersed in a binder, By forming the heat roller, the heat roller has good material selectivity and high heat generation temperature, which can contribute to the improvement of productivity and fixing performance. The rigidity of the heat-generating roller can be improved without increasing the heat capacity and weight of the body, and it is possible to obtain a fixing device which is lightweight and has excellent responsiveness and fixing performance.
【図１】本発明を適用した定着装置の実施例を示す縦断
側面図である。FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of a fixing device to which the present invention is applied.
【図２】縦断正面図である。FIG. 2 is a vertical sectional front view.
【図３】発熱ローラを示す縦断正面図である。FIG. 3 is a vertical sectional front view showing a heat generating roller.
【図４】発熱体を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a heating element.
【図５】抵抗温度係数を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a temperature coefficient of resistance.
【図６】時間に対する電流値と温度との変化を示す特性
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in current value and temperature with respect to time.
【図７】発熱体の変形例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of a heating element.
【図８】発熱体の変形例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of a heating element.
【図９】従来例を示す縦断側面図である。FIG. 9 is a vertical sectional side view showing a conventional example.
１０ 定着装置 １４ 発熱ローラ １５ 加圧ローラ ２３，４０，４２ 発熱体 ２４，３９，４１ 補強部材 ３２，３３ 加圧機構 10 Fixing Device 14 Heat Generation Roller 15 Pressure Roller 23, 40, 42 Heat Generation Element 24, 39, 41 Reinforcing Member 32, 33 Pressure Mechanism
Claims (1)
ローラとを対向配置し、これらの発熱ローラと加圧ロー
ラとの少なくとも一方を他方に付勢する加圧機構を設け
た定着装置において、負の抵抗温度係数を有するセラミ
ックの粒子を結着材に分散した円筒形の発熱体の内周面
に軸方向と平行に補強部材を設けて前記発熱ローラを形
成したことを特徴とする定着装置。1. A fixing device provided with a heat generating roller and a pressure roller, which are rotatably supported by a shaft, facing each other, and provided with a pressure mechanism for urging at least one of the heat generating roller and the pressure roller toward the other. In the above, the heating roller is formed by providing a reinforcing member parallel to the axial direction on the inner peripheral surface of a cylindrical heating element in which ceramic particles having a negative temperature coefficient of resistance are dispersed in a binder. Fixing device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16085992A JPH063990A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fixing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16085992A JPH063990A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fixing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063990A true JPH063990A (en) | 1994-01-14 |
Family
ID=15723927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16085992A Pending JPH063990A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Fixing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063990A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007212988A (en) * | 2005-08-19 | 2007-08-23 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
| KR100946294B1 (en) * | 2008-06-25 | 2010-03-09 | 주식회사 태진정공 | Roller for fusing unit and manufacturing method the same |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16085992A patent/JPH063990A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007212988A (en) * | 2005-08-19 | 2007-08-23 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
| KR100946294B1 (en) * | 2008-06-25 | 2010-03-09 | 주식회사 태진정공 | Roller for fusing unit and manufacturing method the same |
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