JPH10340023A - Heating device - Google Patents
Heating deviceInfo
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- JPH10340023A JPH10340023A JP16495497A JP16495497A JPH10340023A JP H10340023 A JPH10340023 A JP H10340023A JP 16495497 A JP16495497 A JP 16495497A JP 16495497 A JP16495497 A JP 16495497A JP H10340023 A JPH10340023 A JP H10340023A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置に関する
ものであり、より詳細には、複写機，レーザプリンタ，
ファクシミリで用いられる定着装置における加熱装置に
関するものであるが、その他、記録体を搬送しながら、
加熱する装置（例えば、リサイクルコピア＝コピー済み
の記録紙から、トナーを剥離する装置）にも応用可能な
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device, and more particularly, to a copying machine, a laser printer,
It relates to a heating device in a fixing device used in a facsimile, but in addition, while conveying a recording medium,
The present invention is also applicable to a device for heating (for example, a device for peeling toner from a copied recording paper that is recycled copier).
【０００２】[0002]
【従来の技術】紙やフィルムなどの表面に形成された未
定着トナーを定着する方法としては、加熱源を有する加
熱ローラと、この加熱ローラに一部で接触し、該加熱ロ
ーラ側に加圧されている加圧ローラという構成が用いら
れ、加熱ローラが加熱された状態で回転することによ
り、接触部で紙やフィルムを挟んで搬送される。そのよ
うな加熱装置を用いた装置は、特に、ＰＰＣやレーザー
プリンタ，普通紙ＦＡＸのような電子写真記録装置で、
記録紙の上に形成したトナー画像を定着する定着方法の
一つとして、もっとも一般的に用いられている。2. Description of the Related Art As a method of fixing unfixed toner formed on the surface of paper, film, or the like, a heating roller having a heating source is partially contacted with the heating roller, and pressure is applied to the heating roller side. A pressure roller is used, and the heating roller rotates in a heated state, so that the paper or film is conveyed at the contact portion. Devices using such a heating device are, in particular, electrophotographic recording devices such as PPCs, laser printers, and plain paper faxes.
It is most commonly used as one of fixing methods for fixing a toner image formed on recording paper.
【０００３】２つのローラのうち、一方を加熱する場
合、加熱する方のローラを加熱ローラと呼び、他方のロ
ーラを加圧ローラ呼ぶ。加熱ローラには、ハロゲンラン
プあるいはセラミックスヒータ等の熱源が、加熱ローラ
の軸方向に内装されている。加熱ローラの外側表面に
は、温度センサが取り付けられており、加熱ローラと加
圧ローラの接触部であるニップ部の温度が、定着に適し
た温度に維持されるように、熱源への電力供給量が制御
されている。[0003] When one of the two rollers is heated, the roller to be heated is called a heating roller, and the other roller is called a pressure roller. A heat source such as a halogen lamp or a ceramic heater is provided in the heating roller in the axial direction of the heating roller. A temperature sensor is attached to the outer surface of the heating roller, and power is supplied to the heat source so that the temperature of the nip, which is the contact portion between the heating roller and the pressure roller, is maintained at a temperature suitable for fixing. The amount is controlled.
【０００４】従来の加熱ローラでは、ローラ自体の熱容
量が比較的大きく、また、加熱ローラの内部から、空気
を介して加熱するため、加熱ローラが冷えた状態のとき
には、加熱ローラを所定温度に加熱するのに時間がかか
り、すぐに使用することができないという問題がある。
そのため、一般には、未使用時（待機時）にも、加熱ロ
ーラを加熱しておき、印字時にすぐに所定温度に昇温で
きるようにしている。In a conventional heating roller, since the heat capacity of the roller itself is relatively large, and heating is performed from the inside of the heating roller via air, when the heating roller is cold, the heating roller is heated to a predetermined temperature. There is a problem that it takes time to perform, and cannot be used immediately.
Therefore, in general, the heating roller is heated even when it is not used (during standby) so that the temperature can be immediately raised to a predetermined temperature during printing.
【０００５】しかし、このような方法では、常時、加熱
ローラを加熱するための電力を必要とし、省エネルギー
という点で問題である。この問題を解決し、省エネルギ
ー化を図る方法としては、加熱ローラの熱容量を小さく
して、加熱ローラがすぐに昇温できるようにする方法
や、加熱ローラとして、ガラスやセラミックス基材表面
に加熱源を設けて、実際に定着に用いられる加熱ローラ
の表面を集中的に効率よく加熱する方法などがある。ガ
ラスやセラミックス以外にも、ＳＵＳやＡｌなどの金属
の表面にＳｉＯ2などの電気的な絶縁層を設けたものを
使用することもできる。[0005] However, such a method always requires electric power for heating the heating roller, which is problematic in terms of energy saving. In order to solve this problem and save energy, there are methods to reduce the heat capacity of the heating roller so that the temperature of the heating roller can be raised immediately. And a method of intensively and efficiently heating the surface of a heating roller actually used for fixing. In addition to glass and ceramics, it is also possible to use a material in which an electrically insulating layer such as SiO 2 is provided on the surface of a metal such as SUS or Al.
【０００６】前者の熱容量を小さくする方法としては、
加熱ローラの厚さを薄くする方法が最も一般的である。
また、後者のような表面発熱型の加熱ローラは、ハロゲ
ンランプ等を用いた定着に比べ、熱源と加熱ローラとが
一体となっていること、また、熱源が定着が行われる加
熱ローラ表面近傍を直接加熱することから、加熱効率が
よく、消費電力の低減が図れるとともに、定着温度まで
の昇温時間を短くすることができるという長所がある。The former method for reducing the heat capacity is as follows.
The most common method is to reduce the thickness of the heating roller.
In addition, the surface-heating type heating roller such as the latter has a heat source and a heating roller integrated with each other, and has a structure near the surface of the heating roller where the heat source is fixed, as compared with fixing using a halogen lamp or the like. Direct heating has advantages in that heating efficiency is good, power consumption can be reduced, and the time required to raise the temperature to the fixing temperature can be shortened.
【０００７】しかし、このような表面発熱タイプの定着
方式でも、昇温時間を１５秒以下、望ましくは１０秒以
下にするためには、熱容量を小さくして、暖まりやすく
する必要があり、前者の低熱容量化と同様、加熱ローラ
を薄く形成する必要がある。ところが、毎分３０枚以上
の中高速機やカラー機では、トナーに必要な熱を十分供
給するために、大きなニップ幅が必要となり、加圧力を
高く設定している。そのため、加熱ローラを薄くした場
合、加熱ローラのたわみが大きくなり、中央部で十分定
着されないという不具合が生じてしまう。また、場合に
よっては、高い加圧力のために加熱ローラが破損してし
まうことも考えられる。However, even with such a surface heating type fixing system, it is necessary to reduce the heat capacity and make it easier to warm in order to reduce the temperature rise time to 15 seconds or less, preferably 10 seconds or less. Like the heat capacity reduction, it is necessary to form the heating roller thin. However, a medium or high-speed machine or a color machine of 30 sheets or more per minute requires a large nip width in order to sufficiently supply heat required for toner, and the pressing force is set high. Therefore, when the heating roller is made thinner, the deflection of the heating roller becomes large, and a problem that the fixing is not sufficiently performed at the central portion occurs. In some cases, the heating roller may be damaged due to the high pressing force.
【０００８】この問題を解決した方法として、特開平２
−７３２７９号公報，特開平４−３２４４７６号公報，
特開平５−８０６６６号公報等に記載の技術がある。こ
れらは、加圧ベルトを用いることによって、ニップ幅を
大きくするものであり、いずれも、加熱するのは定着ロ
ーラであり、従って、定着ローラの昇温時間ということ
では、従来の加圧ローラを用いた方法として何ら変わる
ところがなく、昇温時間の短縮化を図ったものではな
い。As a method for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open No.
-73279, JP-A-4-324476,
There is a technique described in JP-A-5-80666. These use a pressure belt to increase the nip width.In each case, the heating is performed by the fixing roller. There is no change in the method used, and it is not intended to shorten the time required for temperature rise.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたものであり、高速複写機やカラ
ー機のように、大きなニップ幅を必要とする場合でも、
昇温時間が早く、しかも、十分な定着性が得られる加熱
装置を提供すること（請求項１〜１０）、芯金への放熱
を低減し、さらに昇温時間を速くした加熱装置を提供す
ること（請求項３）、さらに、信頼性のある加熱装置を
提供すること（請求項４，５）、さらに、定着性を向上
した加熱装置を提供すること（請求項６）、さらに、所
望の抵抗値が得られ、それにより、電源のコストアップ
を防いだ加熱装置を提供すること（請求項７）、電源コ
ストが安い加熱装置を提供すること（請求項８）、さら
に、抵抗値のばらつきが少ない加熱装置を提供すること
（請求項９）、及び、安全性に優れた加熱装置を提供す
ること（請求項１０）を目的としてなされたものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is intended for use in a case where a large nip width is required, such as a high-speed copying machine or a color machine.
To provide a heating device which has a fast heating time and which can obtain sufficient fixing property (Claims 1 to 10), and to provide a heating device which reduces heat radiation to a cored bar and further has a fast heating time. (Claim 3) Further, to provide a reliable heating device (Claims 4 and 5), and to provide a heating device with improved fixability (Claim 6), To provide a heating device capable of obtaining a resistance value and thereby preventing an increase in the cost of the power supply (Claim 7), to provide a heating device with a low power supply cost (Claim 8), and to further vary the resistance value. It has been made for the purpose of providing a heating device with less heat (claim 9) and to provide a heating device with excellent safety (claim 10).
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも、芯金と、弾性を有する材料からなる弾性体層
と、金属からなる金属層と、離型性を有する材料からな
る離型層とを、この順番に順次積層して成るローラと、
該ローラと一部で圧接した押圧部材と、前記ローラを加
熱する加熱手段を有することを特徴とし、もって、高速
複写機やカラー機のように、大きなニップ幅を必要とす
る場合でも、昇温時間が早く、しかも、十分な定着性が
得られる加熱装置を提供するものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided at least a core bar, an elastic layer made of a material having elasticity, a metal layer made of metal, and a mold release made of a material having releasability. A roller formed by sequentially laminating layers in this order;
It is characterized by having a pressing member which is partially pressed against the roller and a heating means for heating the roller, so that even when a large nip width is required as in a high-speed copying machine or a color machine, the temperature is increased. It is an object of the present invention to provide a heating device that requires a short time and can obtain sufficient fixing properties.
【００１１】請求項２の発明は、少なくとも、芯金と、
弾性を有する材料からなる弾性体層と、金属の薄膜で形
成される金属層と、離型性を有する材料からなる離型層
とを、この順番に順次積層して一体化して成るローラ
と、該ローラと一部で圧接した押圧部材とを有し、前記
金属の薄膜で形成される金属層に通電することにより前
記ローラを加熱することを特徴とし、もって、高速複写
機やカラー機のように、大きなニップ幅を必要とする場
合でも、昇温時間が早く、しかも、十分な定着性が得ら
れる加熱装置を提供するものである。[0011] The invention of claim 2 provides at least a cored bar,
An elastic body layer made of a material having elasticity, a metal layer formed of a metal thin film, and a release layer made of a material having releasability, a roller formed by sequentially stacking and integrating the layers in this order, The roller is heated by energizing a metal layer formed of a thin film of the metal, the roller having a pressing member partially pressed against the roller, thereby heating the roller. In addition, even when a large nip width is required, the present invention provides a heating device in which the temperature rise time is short and sufficient fixing properties can be obtained.
【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記弾性を有する材料からなる弾性体層が、
発泡ゴムからなることを特徴とし、もって、芯金への放
熱を低減し、さらに昇温時間を速くするようにしたもの
である。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the elastic layer made of the material having elasticity is
It is characterized by being made of foamed rubber, thereby reducing heat radiation to the metal core and further increasing the temperature rise time.
【００１３】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段が、前記ローラと非接触であることを
特徴とし、もって、加熱ヒータを加熱ローラに対して非
接触とすることにより、加熱ローラとの摩耗によって加
熱手段或いは加熱ローラが傷つくことをなくし、信頼性
を高めたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating means is not in contact with the roller, and the heating means is in non-contact with the heating roller. In addition, the heating means or the heating roller is prevented from being damaged by abrasion with the heating roller, thereby improving reliability.
【００１４】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段と前記加熱ローラとが耐熱性樹脂を介
して接触していることを特徴とし、もって、加熱ヒータ
と加熱ローラとの間に、対摩耗層となる樹脂層を挿入す
ることにより、加熱ローラとヒータとが直接接触して、
加熱ローラの離型層が傷つくことをなくし、信頼性を高
めたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating means and the heating roller are in contact with each other via a heat-resistant resin. In between, by inserting the resin layer that will be the wear layer, the heating roller and the heater come into direct contact,
The release layer of the heating roller is prevented from being damaged, and the reliability is improved.
【００１５】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段が、前記加熱ローラの回転方向上流側
であって、前記加熱ローラの半周面上にあることを特徴
とし、もって、定着性を向上させたものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating means is located on an upstream side in a rotation direction of the heating roller and on a half circumferential surface of the heating roller. The fixing property is improved.
【００１６】請求項７の発明は、請求項２の発明におい
て、前記金属の薄膜から形成される金属層が、前記弾性
体層に螺旋状に形成されていることを特徴とし、もっ
て、所望の抵抗値が容易に得られ、それにより電源コス
トのアップのない加熱装置が得られるようにしたもので
ある。According to a seventh aspect of the present invention, in the second aspect, a metal layer formed of the metal thin film is spirally formed on the elastic body layer. The resistance value can be easily obtained, and thereby a heating device without increasing the power supply cost can be obtained.
【００１７】請求項８の発明は、請求項２の発明におい
て、前記金属の薄膜の幅ｗ及び厚さｔが、該金属の抵抗
率をρ、前記弾性体を有する弾性体層の外径をＲ、加熱
領域の幅をＷとしたとき、 ｗ2×ｔ≦（Ｗ×Ｒ×ρ）／２ となるように設定されていることを特徴とし、もって、
金属箔の幅，厚さを適切な範囲を満たすように作製する
ことで、１００Ｖ電圧がそのまま使用でき、安い加熱装
置が得られるようにしたものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the width w and the thickness t of the metal thin film are such that the resistivity of the metal is ρ and the outer diameter of the elastic layer having the elastic body is ρ. R, where W is the width of the heating region, and W 2 × t ≦ (W × R × ρ) / 2.
By manufacturing the metal foil so that the width and thickness satisfy an appropriate range, a voltage of 100 V can be used as it is, and a cheap heating device can be obtained.
【００１８】請求項９の発明は、請求項７の発明におい
て、前記金属層が離型層の外側で電極が形成され、該電
極の形成位置により、前記金属層の抵抗値を調整したこ
とを特徴とし、もって、金属箔全体の長さを銀ペースト
等の電極形成材料で調整することにより、金属箔を巻き
付けた後に、最適な抵抗値にすることができるようにし
たものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, the metal layer has an electrode formed outside the release layer, and the resistance value of the metal layer is adjusted depending on the position where the electrode is formed. The feature is that, by adjusting the entire length of the metal foil with an electrode forming material such as a silver paste, it is possible to obtain an optimum resistance value after winding the metal foil.
【００１９】請求項１０の発明は、請求項２の発明にお
いて、前記金属層からなる発熱体の抵抗を測定する手段
を有し、該測定値に応じて該金属層からなる発熱抵抗体
への通電を制御することを特徴とし、もって、発熱体に
流れる電流すなわち発熱体の抵抗を測定し、測定値が所
望値より少ないときには、抵抗体への通電を停止するこ
とにより、金属箔が接触しても大きな電流が流れないよ
うにして安全性を高めたものである。According to a tenth aspect of the present invention, in accordance with the second aspect of the present invention, there is provided means for measuring the resistance of the heating element made of the metal layer. By controlling the energization, the current flowing through the heating element, that is, the resistance of the heating element is measured, and when the measured value is smaller than a desired value, the energization to the resistance element is stopped so that the metal foil contacts. Even so, a large current does not flow and safety is enhanced.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】図１は、本発明による加熱装置を
用いた定着装置の概略構成図で、図中、１は加熱ロー
ラ、２は加圧ローラ、３は加熱ローラ１の表面温度を検
知するためのセンサ、４は加熱ローラを加熱するための
加熱手段、５は芯金、６は弾性を有する弾性体層、７は
金属層、８は離型層、２０は記録紙やＯＨＰフィルムな
どの記録体、２１は該記録体２０をニップ部に導入する
ためのガイドである。加圧ローラ２は、バネなどで構成
される圧接機構によって、図中、矢印Ａ方向に加圧さ
れ、加圧ローラ２を加熱ローラ１に圧接している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic diagram of a fixing device using a heating device according to the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a heating roller, 2 denotes a pressing roller, and 3 denotes a surface temperature of the heating roller 1. A sensor for detection, 4 is a heating means for heating the heating roller, 5 is a metal core, 6 is an elastic layer having elasticity, 7 is a metal layer, 8 is a release layer, 20 is a recording paper or an OHP film. Reference numeral 21 denotes a recording body such as a guide for introducing the recording body 20 into the nip portion. The pressing roller 2 is pressed in a direction indicated by an arrow A in the drawing by a pressing mechanism constituted by a spring or the like, and presses the pressing roller 2 to the heating roller 1.
【００２１】図５は、加熱ローラ１の構造を示した断面
図で、該加熱ローラ１は、パイプ状の芯金５の表面にシ
リコーンゴムなどの耐熱性を有する弾性体層６が形成さ
れ、さらに、その弾性体層６の上に、金属からなる金属
層７が形成され、さらに、その上には、トナーがつきに
くくするために離型層８が形成されている。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the heating roller 1. In the heating roller 1, a heat-resistant elastic layer 6 made of silicone rubber or the like is formed on the surface of a pipe-shaped metal core 5. Further, a metal layer 7 made of metal is formed on the elastic layer 6, and a release layer 8 is formed on the metal layer 7 to make it difficult for toner to adhere.
【００２２】芯金５は、ＳＵＳやＡｌ，鉄などの金属、
あるいは、樹脂材料からなる棒あるいはパイプである。
パイプ状，棒状のいずれにしても、加圧ローラの圧接に
よって、加熱ローラが撓んで、中央部のニップ幅が小さ
くなり、定着不良が生じることがないように、厚さや径
を決定する必要がある。The metal core 5 is made of a metal such as SUS, Al, iron, etc.
Alternatively, it is a rod or a pipe made of a resin material.
Regardless of the pipe shape or the rod shape, it is necessary to determine the thickness and diameter so that the heating roller is bent by the pressure contact of the pressure roller, the nip width at the central portion is reduced, and the fixing failure does not occur. is there.
【００２３】弾性体層６の厚さとしては、薄すぎると熱
が芯金５に伝わりやすくなり、金属層を定着温度に昇温
するのに時間を要したり、金属層の温度を維持するのに
大きな電力を必要とするため、好ましくはない。その厚
さは０.５mm以上とするのがよい。また、発泡シリコー
ンゴムなどのスポンジ状の弾性体層とすると、その内部
の空孔に空気層を有しているため、断熱効果が大きく、
そのため、金属層の熱が弾性体層６を伝わって芯材５に
逃げにくくなり、昇温時間の短縮や、金属層温度を維持
するための電力の低減が、さらに効果的に図れるという
メリットがある。If the thickness of the elastic layer 6 is too small, heat is easily transmitted to the metal core 5, and it takes time to raise the temperature of the metal layer to the fixing temperature, or the temperature of the metal layer is maintained. This is not preferable because it requires a large amount of power. Its thickness is preferably not less than 0.5 mm. In addition, when a sponge-like elastic material layer such as foamed silicone rubber is used, since an air layer is provided in the pores inside the layer, the heat insulation effect is large,
For this reason, the heat of the metal layer is less likely to be transmitted to the core material 5 through the elastic layer 6, thereby shortening the heating time and reducing the power for maintaining the metal layer temperature more effectively. is there.
【００２４】金属層７の材料としては、Ｎｉ，ＳＵＳ，
Ａｌなどが比較的安価で、加工しやすいという点で、好
ましく用いられる。金属層７の厚さは、厚すぎると熱容
量が大きくなり、金属層を所定温度にまで昇温するのに
時間を有する。また、薄すぎると金属層の耐久性が悪く
なるばかりでなく、金属層の熱容量が小さすぎて、十分
に記録体上のトナーに熱を供給することができない。そ
のため、その厚さには最良に応じた最適値がある。Ｎ
ｉ，ＳＵＳ，Ａｌなどの金属の場合、その厚さとして
は、０.０２〜０.５mmの厚さが好ましい。As the material of the metal layer 7, Ni, SUS,
Al is preferably used because it is relatively inexpensive and easy to process. If the thickness of the metal layer 7 is too large, the heat capacity increases, and it takes time to raise the temperature of the metal layer to a predetermined temperature. On the other hand, if the thickness is too small, the durability of the metal layer is not only deteriorated, but also the heat capacity of the metal layer is too small to sufficiently supply heat to the toner on the recording medium. Therefore, the thickness has an optimal value according to the best. N
In the case of a metal such as i, SUS, or Al, the thickness is preferably from 0.02 to 0.5 mm.
【００２５】次に、この加熱ローラの加工方法について
説明する。この加熱ローラは、弾性体層６と金属層７が
一体的に構成されている。この製造方法としては、ま
ず、芯材の上に弾性層を形成する。一方，金属層となる
シームレスのベルトを電鋳などの方法で形成する。この
金属のシームレスベルトに、弾性体層を形成した芯材を
挿入する。この時、弾性体層の表面に接着材を塗布し、
挿入することによって、両者を接合するのがよい。Next, a method of processing the heating roller will be described. In this heating roller, the elastic layer 6 and the metal layer 7 are integrally formed. In this manufacturing method, first, an elastic layer is formed on a core material. On the other hand, a seamless belt to be a metal layer is formed by a method such as electroforming. The core material on which the elastic layer is formed is inserted into the metal seamless belt. At this time, apply an adhesive to the surface of the elastic layer,
Preferably, the two are joined by insertion.
【００２６】シームレスの金属ベルトは高価である。そ
こで、加熱ローラの加工方法の別の手段としては、芯金
上に形成した弾性体層に、シート状の金属箔を巻き付け
る方法が、シームレスにする必要がなく、しかも、比較
的容易に製作でき、コストが安く好ましい。この時、金
属シートは、１辺が、加熱領域の長さ以上、もう１辺
が、ほぼ加熱ローラの外周長さとすることで、加熱領域
内で一様な金属層を形成することができ、加熱の温度む
らが発生しない。[0026] Seamless metal belts are expensive. Therefore, as another means of processing the heating roller, a method of winding a sheet-shaped metal foil around an elastic layer formed on a core metal does not need to be seamless, and can be manufactured relatively easily. It is preferable because of low cost. At this time, the metal sheet can form a uniform metal layer in the heating area by setting one side to be equal to or longer than the length of the heating area and the other side to be substantially equal to the outer peripheral length of the heating roller. No unevenness in heating temperature.
【００２７】また、この他の製造方法としては、シーム
レスの金属ベルトの中心部に芯材となる金属のパイプ、
あるいは、棒を配置し、金属ベルトと芯金の間に流動状
のゴム材を充填し、固化させる方法も用いられる。この
ように形成した金属層の上に、ＰＦＡチューブやテフロ
ンによって離型層を形成して、加熱ローラとなる。Further, as another manufacturing method, a metal pipe serving as a core material is provided at the center of a seamless metal belt.
Alternatively, a method in which a rod is arranged, a fluid rubber material is filled between a metal belt and a cored bar, and solidified is used. A release layer is formed on the metal layer thus formed by using a PFA tube or Teflon to form a heating roller.
【００２８】加熱ローラを加熱するための加熱手段とし
ては、セラミックスヒータ（図１）、ハロゲンヒータ
（図２）や、遠赤外線ヒータ（構成は図２と同様）な
ど、一般的な加熱する手段が好適に用いられる。また、
誘導加熱なども用いることができる。ハロゲンヒータ
や、遠赤外線ヒータを用いるときには、効率的に金属層
を加熱するために、反射板を用いるのがよい。セラミッ
クスヒータを用いる時には、効率よく金属層に熱を伝え
るために接触させるか、非接触でもごく近傍（数mm以
内）に設けるのがよい。接触させる場合には、接触面積
をできるだけ大きくする方が好ましい。熱ローラとの接
触面積をできるだけ大きくするのがよい。また、加熱手
段が、加熱ローラに接触する構成を用いるときには、加
熱手段と加熱ローラとが接触する部分に、接触によって
離型層やヒータが傷つくのを防止する目的で、ポリイミ
ドなどの耐熱性の樹脂による摩耗層を設けるのがよい。
この時、ハロゲンヒータや遠赤外線ヒータを用いること
によって、加熱ローラとヒータとが非接触で構成できる
ため、ヒータや加熱ローラが接触することによって、摩
耗，傷つくことがなく、耐久性に優れた定着装置が実現
できる。As heating means for heating the heating roller, general heating means such as a ceramic heater (FIG. 1), a halogen heater (FIG. 2), and a far-infrared heater (the structure is the same as in FIG. 2) are used. It is preferably used. Also,
Induction heating or the like can also be used. When a halogen heater or a far-infrared heater is used, it is preferable to use a reflector in order to efficiently heat the metal layer. When a ceramics heater is used, it is preferable that the ceramics layer be in contact with the metal layer in order to efficiently transfer heat, or be provided very close to the metal layer (within several mm) even if it is not in contact. When making contact, it is preferable to make the contact area as large as possible. The area of contact with the heat roller should be as large as possible. Further, when the heating means is configured to contact the heating roller, a heat-resistant material such as polyimide is used to prevent the release layer and the heater from being damaged due to the contact between the heating means and the heating roller. It is preferable to provide a wear layer made of resin.
At this time, by using a halogen heater or a far-infrared heater, the heating roller and the heater can be configured in a non-contact manner. The device can be realized.
【００２９】加圧ローラ２は、ＳＵＳ，鉄，Ａｌ，真鍮
などの金属の心棒、あるいは、これら材料からなるパイ
プ上に、シリコーンゴムなどの弾性体層を形成したもの
が、好ましく用いられる。また、定着に必要なニップ幅
を確保するための加圧力を低減することを目的として、
発泡シリコーンゴムなどの比較的柔らかい材料も最近で
は用いられてきている。さらに、発泡状のゴムを使用す
る長所としては、その断熱性のよさにある。すなわち、
発泡ゴムでは、ゴム中に空気層が多数含まれているた
め、その空気層が極めて良好な断熱層になって、表面の
発熱体で発熱した熱が、内部に伝熱するのを低減するこ
とができる。発熱体層の表面に、さらに離型性を持たせ
るための離型層が設けられる。離型層には、摩擦などに
よって離型層が帯電し、その静電気力や放電の発生など
によって未定着のトナー画像が乱れるのを防ぐための導
電層として、カーボンなどの導電性材料を表面近傍に含
有してもよい。本実施例では、ローラ状の加圧部材を用
いているが、板状の金属やセラミックスの上に、シリコ
ーンなどの樹脂層を設けた板状押圧部材も用いることが
できる。As the pressure roller 2, a metal mandrel such as SUS, iron, Al, brass or the like, or a roller formed by forming an elastic layer such as silicone rubber on a pipe made of these materials is preferably used. Also, with the aim of reducing the pressing force to secure the nip width necessary for fixing,
Relatively soft materials such as foamed silicone rubber have also recently been used. Another advantage of using foamed rubber is its good heat insulation. That is,
In foamed rubber, since a large number of air layers are contained in the rubber, the air layer becomes an extremely good heat insulating layer, and the heat generated by the heating element on the surface is prevented from being transferred to the inside. Can be. A release layer is provided on the surface of the heating element layer for further releasing the layer. The release layer is made of a conductive material, such as carbon, in the vicinity of the surface as a conductive layer to prevent the release layer from being charged due to friction and disturbing the unfixed toner image due to the electrostatic force and the generation of discharge. May be contained. In this embodiment, a roller-shaped pressing member is used, but a plate-shaped pressing member in which a resin layer such as silicone is provided on a plate-shaped metal or ceramics can also be used.
【００３０】以上のような構成の加熱装置において、加
圧ローラ２は、バネなどの加圧手段によって加熱ローラ
１の方向に加圧される。加圧ローラ２，加熱ローラ１は
弾性体で形成されているため、図３に示すように、対向
する部分がそれぞれ変形する。これによって、加圧ロー
ラと加熱ローラの間に大きなニップ幅を形成することが
できる。In the heating device configured as described above, the pressing roller 2 is pressed in the direction of the heating roller 1 by pressing means such as a spring. Since the pressure roller 2 and the heating roller 1 are formed of an elastic body, the opposing portions are deformed as shown in FIG. Thus, a large nip width can be formed between the pressure roller and the heating roller.
【００３１】金属層は薄いため、その熱容量が小さい。
また、弾性体層は、シリコーンなどの比較的熱伝導性の
悪い材料で形成されているため、金属層の熱が芯材に放
熱されにくい。そのため、加熱手段によって、金属層を
効率的に昇温でき、金属層を加熱するための昇置時間が
短くてすむ。そのため、印字しないとき、いわゆる待機
状態には、加熱手段への電力供給を停止、あるいは、低
い温度を維持するために、極めてわずかの電力を供給し
ておき、印字開始と同時に、ユーザをほとんど待たせる
ことなく、設定温度にまで昇温することができるため、
省エネルギー化が実現できる。Since the metal layer is thin, its heat capacity is small.
Further, since the elastic layer is formed of a material having relatively low thermal conductivity such as silicone, the heat of the metal layer is not easily radiated to the core material. Therefore, the temperature of the metal layer can be efficiently raised by the heating means, and the raising time for heating the metal layer can be short. Therefore, when printing is not performed, in a so-called standby state, the power supply to the heating unit is stopped or a very small amount of power is supplied in order to maintain a low temperature, and the user almost waits at the same time as printing starts. Because the temperature can be raised to the set temperature without
Energy saving can be realized.
【００３２】この加熱装置を用いた定着時動作について
説明する。画像情報の入力により、ヒータに電力が供給
され、金属層の加熱が開始される。それとともに、モー
タなどの駆動手段（図示せず）によって、加熱ローラあ
るいは加圧ローラに設けたギヤを介して加熱ローラある
いは加圧ローラが回転する。加熱ローラの温度は、サー
ミスタなどの温度検知手段により検知され、所定の温度
になるように、ヒータの電力が制御される。一方、電子
写真プロセスに従って、感光体表面の帯電，露光，現像
によって感光体上にトナー像が形成され、転写部におい
て、感光体上のトナー像が記録紙に転写される。この
後、記録紙は、加熱装置のニップ部に搬送され、所定温
度になった加熱ローラによって加熱定着される。The fixing operation using this heating device will be described. Upon input of the image information, power is supplied to the heater, and heating of the metal layer is started. At the same time, the heating roller or the pressure roller is rotated by a driving means (not shown) such as a motor via a gear provided on the heating roller or the pressure roller. The temperature of the heating roller is detected by temperature detecting means such as a thermistor, and the power of the heater is controlled so as to reach a predetermined temperature. On the other hand, according to the electrophotographic process, a toner image is formed on the photoconductor by charging, exposing, and developing the surface of the photoconductor, and the toner image on the photoconductor is transferred to recording paper in a transfer unit. Thereafter, the recording paper is conveyed to a nip portion of a heating device, and is heated and fixed by a heating roller at a predetermined temperature.
【００３３】（実施例１）図１及び図２の構成で、以下
に示すような加熱装置を試作した。 加熱ローラのサイズ：幅３３５mm、径３０mm 加熱ローラの構成 ：図１の構成 芯材 ：アルミパイプ（厚さ＝１.５mm） 弾性体層 ：シリコーンゴム（厚さ＝２mm） 金属層 ：ＳＵＳ（厚さ０.１mm） 離型層 ：テフロンコート（２０μｍ） 加熱手段 ：セラミックスヒータ ヒータ供給電力 ：９００Ｗ 加圧ローラ ：径３０mm、芯材＝鉄、弾性体層＝シリコーンゴム 加圧力 ：１５Kgf 記録紙 ：リコータイプ６２００紙 Ａ３用紙 記録紙送り速度 ：２４０mm／ｓ ベルトの設定温度 ：１８０℃(Example 1) With the configuration shown in FIGS. 1 and 2, a heating device as shown below was prototyped. Heating roller size: width 335 mm, diameter 30 mm Heating roller configuration: configuration in FIG. 1 Core material: aluminum pipe (thickness = 1.5 mm) Elastic layer: silicone rubber (thickness = 2 mm) Metal layer: SUS (thickness) Release layer: Teflon coating (20 μm) Heating means: Ceramic heater Heater supply power: 900 W Pressing roller: Diameter 30 mm, core material = iron, elastic layer = silicone rubber Pressure: 15 kgf Recording paper: Ricoh Type 6200 paper A3 paper Recording paper feed speed: 240 mm / s Belt set temperature: 180 ° C
【００３４】 （実施例２） 加熱ローラのサイズ：幅３３５mm、径３０mm 加熱ローラの構成 ：図２の構成 芯材 ：アルミパイプ（厚さ＝１.５mm） 弾性体層 ：発泡シリコーンゴム（厚さ＝３mm） 金属層 ：Ｎｉ（厚さ０.１mm） サイズ ：幅３１０mm、径４０mm 離型層 ：ＰＦＡチューブ（２０μｍ） 加熱手段 ：ハロゲンヒータ ヒータ供給電力 ：９００Ｗ 加圧ローラ ：径３０mm、芯材＝鉄、弾性体層＝シリコーンゴム 加圧力 ：１５Kgf 記録紙 ：リコータイプ６２００紙 Ａ３用紙 記録紙送り速度 ：２４０mm／ｓ ベルトの設定温度 ：１８０℃Example 2 Size of Heating Roller: 335 mm Width, 30 mm Diameter Configuration of Heating Roller: Configuration of FIG. 2 Core Material: Aluminum Pipe (Thickness = 1.5 mm) Elastic Layer: Foamed Silicon Rubber (Thickness) = 3 mm) Metal layer: Ni (0.1 mm in thickness) Size: 310 mm in width, 40 mm in diameter Release layer: PFA tube (20 μm) Heating means: Halogen heater Heater power supply: 900 W Pressure roller: 30 mm in diameter, core material = Iron, elastic layer = silicone rubber Pressure: 15 kgf Recording paper: Ricoh type 6200 paper A3 paper Recording paper feed speed: 240 mm / s Set belt temperature: 180 ° C
【００３５】 （実施例３） 加熱ローラのサイズ：幅３３５mm、径３０mm 加熱ローラの構成 ：図１の構成 芯材 ：アルミパイプ（厚さ＝１.５mm） 弾性体層 ：発泡シリコーンゴム（厚さ＝３mm） 金属層 ：Ｎｉ（厚さ０.１mm） サイズ ：幅３１０mm、径４０mm 離型層 ：ＰＦＡチューブ（２０μｍ） 加熱手段 ：セラミックスヒータ （加熱ローラとの接触面にポリイミドフィルム挿入） ヒータ供給電力 ：９００Ｗ 加圧ローラ ：径３０mm、芯材＝鉄、弾性体層＝シリコーンゴム 加圧力 ：１５Kgf 記録紙 ：リコータイプ６２００紙 Ａ３用紙 記録紙送り速度 ：２４０mm／ｓ ベルトの設定温度 ：１８０℃Example 3 Heating Roller Size: 335 mm Width, 30 mm Diameter Heat Roller Configuration: Configuration of FIG. 1 Core Material: Aluminum Pipe (Thickness = 1.5 mm) Elastic Layer: Foamed Silicon Rubber (Thickness) = 3mm) Metal layer: Ni (0.1mm thick) Size: 310mm in width, 40mm in diameter Release layer: PFA tube (20µm) Heating means: Ceramics heater (Polyimide film inserted into contact surface with heating roller) Heater power supply : 900 W Pressure roller: diameter 30 mm, core material = iron, elastic layer = silicone rubber Pressure: 15 kgf Recording paper: Ricoh type 6200 paper A3 paper Recording paper feed speed: 240 mm / s Belt set temperature: 180 ° C
【００３６】これらで、実際に定着画像を１０枚作成
し、その定着率をクロックメータ法により測定した。測
定場所は、Ａ３用紙の先頭，中央，後端部のそれぞれ左
右と中央部の９個所である。その結果、一枚中のどの場
所でも定着率９０％以上を確保することができ、さら
に、１０枚すべてにおいて同様の定着率を確保すること
ができた。また、室温から設定温度までの昇温時間を測
定したところ、実施例１で約１０秒、実施例２で約８秒
と速いものであった。また、連続１００００枚の通紙テ
ストを行ったところ、実施例１では、１０００枚まで定
着画像に汚れが発生しなく、実施例２，３のように、ヒ
ータとローラ表面の間にポリイミドフィルムを挿入した
ときやヒータを非接触で設けた場合には、１００００枚
でも汚れは発生しなかった。From these, ten fixed images were actually prepared, and the fixing rate was measured by a clock meter method. There are nine measurement locations at the left, right, and center of the top, center, and rear end of the A3 sheet. As a result, a fixing rate of 90% or more could be secured at any place on one sheet, and a similar fixing rate could be secured for all ten sheets. Also, when the temperature rise time from room temperature to the set temperature was measured, it was as fast as about 10 seconds in Example 1 and about 8 seconds in Example 2. Further, when a continuous paper passing test was performed for 10,000 sheets, in Example 1, no stain was generated on the fixed image up to 1000 sheets, and as in Examples 2 and 3, a polyimide film was placed between the heater and the roller surface. When inserted or when the heater was provided in a non-contact manner, no stain was generated even on 10,000 sheets.
【００３７】加熱ローラの設置を、加熱ローラの回転方
向上流側で、加熱ローラの半周面上に配置した。その時
の定着性をクロックメータ法により測定した。その結
果、同じ電力で加熱した場合、本実施例では９５％以上
の定着率が得られ、定着性が向上することがわかった。The heating roller was installed on the half-peripheral surface of the heating roller on the upstream side in the rotation direction of the heating roller. The fixability at that time was measured by a clock meter method. As a result, it was found that in the case of heating with the same electric power, a fixing rate of 95% or more was obtained in this example, and that the fixing property was improved.
【００３８】図４は、本発明による加熱装置を用いた定
着装置の概略構成図で、１は加熱ローラ、２は加圧ロー
ラ、３は加熱ローラ表面の温度を検知するためのセン
サ、５は芯金、６は弾性を有する弾性体層、７は金属
層、８は離型層、２０は記録紙やＯＨＰフィルムなどの
記録体、２１は該記録体２０をニップ部に導入するため
のガイドである。加圧ローラ２は、バネなどで構成され
る圧接機構によって、図中、矢印Ａ方向に加圧され、加
圧ローラ２を加熱ローラ１に圧接している。FIG. 4 is a schematic diagram of a fixing device using a heating device according to the present invention, wherein 1 is a heating roller, 2 is a pressure roller, 3 is a sensor for detecting the temperature of the surface of the heating roller, and 5 is a sensor. A cored bar, 6 is an elastic layer having elasticity, 7 is a metal layer, 8 is a release layer, 20 is a recording body such as a recording paper or an OHP film, and 21 is a guide for introducing the recording body 20 into the nip portion. It is. The pressing roller 2 is pressed in a direction indicated by an arrow A in the drawing by a pressing mechanism constituted by a spring or the like, and presses the pressing roller 2 to the heating roller 1.
【００３９】加熱ローラ１は、芯金５の表面に、シリコ
ーンゴムなどの耐熱性を有する弾性体層６が形成されて
いる。さらに、その弾性体層６の上に、金属シートから
形成された層７が形成され、更にその上に離型層８が形
成されている。芯金５は、ＳＵＳやＡｌ，鉄などの金
属、あるいは、樹脂材料からなる棒あるいはパイプであ
る。パイプ状，棒状のいずれにしても、加圧ローラ２の
圧接によって、加熱ローラ１が撓んで、中央部のニップ
幅が小さくなり、定着不良が生じることがないように、
厚さや径を決定する必要がある。The heating roller 1 has a heat-resistant elastic layer 6 such as silicone rubber formed on the surface of a cored bar 5. Further, a layer 7 made of a metal sheet is formed on the elastic layer 6, and a release layer 8 is further formed thereon. The metal core 5 is a rod or a pipe made of a metal such as SUS, Al, or iron, or a resin material. Regardless of the pipe shape or the rod shape, the heating roller 1 is bent by the pressure contact of the pressure roller 2 so that the nip width at the center portion is reduced and the fixing failure does not occur.
It is necessary to determine the thickness and diameter.
【００４０】弾性体層６の厚さとしては、薄すぎると熱
が芯金に伝わりやすくなり、金属層７を昇温するのに時
間を要したり、金属層７の温度を維持するのに大きな電
力を必要とするため好ましくない。その最適な厚さは
０.５mm以上とするのがよい。また、発泡シリコーンゴ
ムなどのスポンジ状の弾性体層６とすることによって、
その内部の空孔に空気層を有しているため、断熱効果が
大きくなる。そのため、金属層７の熱が弾性体層６を伝
わって芯材５に逃げにくくなり、昇温時間の短縮や温度
を維持するための電力の低減がさらに効果的に図れると
いうメリットがある。If the thickness of the elastic layer 6 is too small, heat tends to be transmitted to the metal core, and it takes time to raise the temperature of the metal layer 7 or to maintain the temperature of the metal layer 7. This is not preferable because a large amount of power is required. The optimum thickness is preferably not less than 0.5 mm. Further, by forming a sponge-like elastic body layer 6 such as foamed silicone rubber,
Since the air holes are formed in the internal holes, the heat insulating effect is increased. Therefore, the heat of the metal layer 7 is less likely to be transmitted to the core material 5 through the elastic layer 6, and there is an advantage that the time required for raising the temperature and the electric power for maintaining the temperature can be reduced more effectively.
【００４１】金属シートから形成される金属発熱層の材
料としては、Ｎｉ，ＳＵＳ，Ａｌなどが比較的安価で、
加工しやすいという点で好ましく用いられる。厚さは、
厚すぎると熱容量が大きくなり、金属温度を所定温度に
まで昇温するのに時間を有する。また、通常、オフィー
スでの電源は、１００Ｖ，２０Ａであるので、金属発熱
体層全体の抵抗値が６Ω以上とすることによって、１０
０Ｖの電源をそのまま使用することができ、電源コスト
が安いため好ましい。この時、金属シートの幅をｗ、厚
さをｔ、金属の抵抗率をρ、作製した弾性体層の外径を
Ｒ、ローラの加熱領域の幅をＷとしたとき、 ｗ2×ｔ≦（Ｗ×Ｒ×ρ）／２ とすることで、６Ω以上の抵抗値が得られる。Ni, SUS, Al, etc. are relatively inexpensive materials for the metal heating layer formed from the metal sheet.
It is preferably used because it can be easily processed. The thickness is
If the thickness is too large, the heat capacity increases, and it takes time to raise the metal temperature to a predetermined temperature. Further, since the power supply at the office is usually 100 V and 20 A, the resistance of the entire metal heating element layer is set to 6Ω or more, so that
This is preferable because a 0V power supply can be used as it is and the power supply cost is low. At this time, when the width of the metal sheet is w, the thickness is t, the resistivity of the metal is ρ, the outer diameter of the produced elastic layer is R, and the width of the heating area of the roller is W, w 2 × t ≦ By setting (W × R × ρ) / 2, a resistance value of 6Ω or more can be obtained.
【００４２】金属層７の厚さが厚すぎると、所望の抵抗
値を得ることができないという問題もある。Ｎｉ，ＳＵ
Ｓ，Ａｌなどの金属の場合、その厚さとしては、０.０
０５〜０.１mmの厚さが好ましい。また、長時間の使用
によって螺旋状に形成した金属箔がずれてしまい、隣り
同士が接触したときなどは発熱せずに、しかも、大電流
が流れてしまうが、これは、金属箔で形成した抵抗体と
直列にモニタ用の抵抗を挿入して電流を測定することで
防ぐことができる。If the thickness of the metal layer 7 is too large, there is a problem that a desired resistance value cannot be obtained. Ni, SU
In the case of metals such as S and Al, the thickness is 0.0
A thickness of between 0.5 and 0.1 mm is preferred. In addition, the metal foil formed in a spiral shape shifts due to long-term use, and does not generate heat when adjacent members come in contact with each other, and a large current flows. This can be prevented by inserting a monitoring resistor in series with the resistor and measuring the current.
【００４３】次に、この加熱ローラの加工方法について
説明する。この加熱ローラは弾性体層と金属層が一体的
に構成されている。この製造方法としては、まず、芯材
の上に弾性層を形成する。この上に、図６に示すよう
に、リボン状の金属シート１０を巻き付けて形成する。
この時、リボン状の金属シート１０の幅は、大きすぎる
と断面積が増え、全体の長さが短くなるため、抵抗値が
小さくなり、細すぎると抵抗値が大きくなるばかりか、
精度よく巻き付けるのが困難になってしまう。例えば、
ＳＵＳでＡ３幅が加熱できるφ３０ローラを作製する場
合、前述の式の範囲でｗ，ｔを選択することで、例え
ば、厚さ１０μｍでは幅を１０mm巻き付けたときの間隔
を０.５mmとすることで、約８Ωの抵抗値を得ることが
できる。巻き付けたときの間隔は、広すぎると温度むら
の原因となるため、２mm以下とすることで２０℃以下の
温度分布にすることができる。Next, a method of processing the heating roller will be described. The heating roller has an elastic layer and a metal layer integrally formed. In this manufacturing method, first, an elastic layer is formed on a core material. On this, as shown in FIG. 6, a ribbon-shaped metal sheet 10 is wound and formed.
At this time, if the width of the ribbon-shaped metal sheet 10 is too large, the cross-sectional area increases and the overall length becomes short, so that the resistance value decreases.
It will be difficult to wind with accuracy. For example,
When producing a φ30 roller capable of heating an A3 width by SUS, by selecting w and t in the range of the above formula, for example, when the thickness is 10 μm, the interval when the width is wound 10 mm is 0.5 mm. Thus, a resistance value of about 8Ω can be obtained. If the interval at the time of winding is too wide, temperature unevenness may be caused. By setting the interval to 2 mm or less, a temperature distribution of 20 ° C. or less can be obtained.
【００４４】金属発熱層の形成領域は、最大通紙幅以上
に形成され、その両端で銀ペーストの塗布，乾燥や金属
リングで締め付けるなどの方法で、電極が形成される。
この時、銀ペーストの塗布範囲や金属リングの締め付け
位置などを調節することで、容易に金属発熱層全体の抵
抗値を調節することができる。このように形成した金属
層の発熱体の上に、ＰＦＡチューブやテフロンコートに
よって離型層を形成して加熱ローラとする。The area where the metal heat generating layer is formed is formed to have a width equal to or greater than the maximum paper passing width, and electrodes are formed at both ends by applying a silver paste, drying, or fastening with a metal ring.
At this time, the resistance value of the entire metal heating layer can be easily adjusted by adjusting the application range of the silver paste, the tightening position of the metal ring, and the like. A release layer is formed on the heating element of the metal layer thus formed by using a PFA tube or Teflon coating to form a heating roller.
【００４５】加圧ローラは、ＳＵＳ，鉄，Ａｌ真鍮など
の金属の心棒、あるいは、これら材料からなる心パイプ
上にシリコーンゴムなどの弾性体層を形成したものが好
ましく用いられる。また、定着に必要なニップ幅を確保
するための加圧力を低減することを目的として、発泡シ
リコーンゴムなどの比較的柔らかい材料も最近では用い
られてきている。さらに、発泡状のゴムを使用する長所
としては、その断熱性のよさにある。すなわち、発泡ゴ
ムではゴム中に空気層が多数含まれているため、その空
気層が極めて良好な断熱層になって表面の発熱体で発熱
した熱が、内部に伝熱するのを低減することができる。
発熱体層の表面に、さらに離型性を持たせるための離型
層が設けられる。離型層には、摩擦などによって離型層
が帯電し、その静電力や放電の発生などによって未定着
のトナー画像が乱れるのを防ぐための導電層として、カ
ーボンなどの導電性材料を表面近傍に含有してもよい。
本実施例では、ローラ状の加圧部材を用いているが、板
状の金属やセラミックスの上にシリコーンなどの樹脂層
を設けた板状押圧部材を用いることができる。As the pressure roller, a metal mandrel such as SUS, iron or Al brass, or a roller formed by forming an elastic layer such as silicone rubber on a core pipe made of these materials is preferably used. In addition, relatively soft materials such as foamed silicone rubber have recently been used for the purpose of reducing the pressing force for securing the nip width required for fixing. Another advantage of using foamed rubber is its good heat insulation. In other words, since foamed rubber contains a large number of air layers in the rubber, the air layer becomes an extremely good heat insulating layer, and the heat generated by the heating element on the surface is prevented from being transferred to the inside. Can be.
A release layer is provided on the surface of the heating element layer for further releasing the layer. The release layer is made of a conductive material such as carbon near the surface as a conductive layer to prevent the unfixed toner image from being disturbed due to the electrostatic force or discharge generated by the release layer being charged by friction or the like. May be contained.
In this embodiment, a roller-shaped pressing member is used, but a plate-shaped pressing member in which a resin layer such as silicone is provided on a plate-shaped metal or ceramics can be used.
【００４６】以上のような構成の加熱装置において、加
圧ローラ２は、バネなどの加圧手段によって、加熱ロー
ラ１の方向に加圧される。加圧ローラ２，加熱ローラ１
は弾性体で形成されているため、対向する部分がぞれぞ
れ変形する。これによって、加圧ローラと加熱ローラの
間に大きなニップ幅を形成することができる。In the heating device configured as described above, the pressure roller 2 is pressed in the direction of the heat roller 1 by a pressure means such as a spring. Pressure roller 2, heating roller 1
Is formed of an elastic body, and the opposing portions are respectively deformed. Thus, a large nip width can be formed between the pressure roller and the heating roller.
【００４７】金属層は薄いため、その熱容量が小さい。
また、弾性体層は、シリコーンなどの比較的熱伝導性の
悪い材料で形成されているため、金属発熱層の熱が芯材
に放熱されにくい。そのため、金属層を効率的に昇温で
き、昇温時間が短くてすむ。そのため、印字しないとき
いわゆる待機状態には、加熱手段への電力供給を停止、
あるいは、低い温度を維持するために、極めてわずかの
電力を供給しておき、印字開始と同時にユーザをほとん
ど待たせることなく設定温度にまで昇温することができ
るため、省エネルギー化が実現できる。Since the metal layer is thin, its heat capacity is small.
Further, since the elastic layer is formed of a material having relatively low thermal conductivity such as silicone, the heat of the metal heat generating layer is not easily radiated to the core material. Therefore, the temperature of the metal layer can be raised efficiently, and the time required for raising the temperature can be shortened. Therefore, when printing is not performed, in a so-called standby state, power supply to the heating unit is stopped,
Alternatively, in order to maintain a low temperature, a very small amount of electric power is supplied, and the temperature can be raised to the set temperature almost without waiting for the user at the same time as printing, so that energy saving can be realized.
【００４８】この加熱装置を用いた定着動作について説
明する。画像情報の入力により加熱ローラに電力が供給
され、金属層の加熱が開始される。それとともに、モー
タなどの駆動手段（図示せず）によって、加熱ローラあ
るいは加圧ローラに設けたギヤを介して加熱ローラある
いは加圧ローラが回転する。加熱ローラの温度は、サー
ミスタなどの温度検知手段により検知され、所定の温度
になるように加熱ローラの電力が制御される。一方、電
子写真プロセスに従って、感光体表面の帯電，露光，現
像によって感光体上にトナー像が形成され、転写部にお
いて、感光体上のトナー像が記録紙に転写される。この
後、記録紙は、加熱装置のニップ部に搬送され、所定温
度になった加熱ローラによって、加熱定着される。The fixing operation using this heating device will be described. Electric power is supplied to the heating roller by inputting image information, and heating of the metal layer is started. At the same time, the heating roller or the pressure roller is rotated by a driving means (not shown) such as a motor via a gear provided on the heating roller or the pressure roller. The temperature of the heating roller is detected by a temperature detecting means such as a thermistor, and the power of the heating roller is controlled to a predetermined temperature. On the other hand, according to the electrophotographic process, a toner image is formed on the photoconductor by charging, exposing, and developing the surface of the photoconductor, and the toner image on the photoconductor is transferred to recording paper in a transfer unit. Thereafter, the recording paper is conveyed to a nip portion of a heating device and is heated and fixed by a heating roller at a predetermined temperature.
【００４９】 （実施例４） 図４の構成で、以下に示すような加熱装置を試作した。 加熱ローラのサイズ：幅３３５mm、径３０mm 加熱ローラの構成 ：図４の構成 芯材 ：アルミパイプ（厚さ＝３mm） 弾性体層 ：シリコーンゴム（厚さ＝２mm） 金属層 ：ＳＵＳ（厚さ０.０１mm）、抵抗値８Ω 離型層 ：ＰＦＡチューブ（２０μｍ） ヒータ供給電力 ：９００Ｗ 加圧ローラ ：径３０mm、芯材＝鉄、弾性体層＝シリコーンゴム 加圧力 ：１５Kgf 記録紙 ：リコータイプ６２００紙 Ａ３用紙 記録紙送り速度 ：２４０mm／ｓ ベルトの設定温度 ：１８０℃(Example 4) With the configuration of FIG. 4, a heating device as described below was prototyped. Heating roller size: width 335 mm, diameter 30 mm Heating roller configuration: configuration in FIG. 4 Core material: aluminum pipe (thickness = 3 mm) Elastic body layer: silicone rubber (thickness = 2 mm) Metal layer: SUS (thickness 0) Release layer: PFA tube (20 μm) Heater power supply: 900 W Pressure roller: Diameter 30 mm, core material: iron, elastic layer: silicone rubber Pressure: 15 kgf Recording paper: Ricoh type 6200 paper A3 paper Recording paper feed speed: 240 mm / s Belt set temperature: 180 ° C
【００５０】これらで、実際に定着画像を１０枚作成
し、その定着率をクロックメータ法により測定した。測
定場所は、Ａ３用紙の先頭，中央，後端部のそれぞれ左
右と中央部の９個所である。その結果、一枚中のどの場
所でも定着率９０％以上を確保することができ、さら
に、１０枚すべてにおいて同様の定着率を確保すること
ができた。また、室温から設定温度までの昇温時間を測
定したところ、実施例４で約１０秒と速いものであっ
た。また、連続１００００枚の通紙テストを行ったとこ
ろ、汚れは発生しなかった。From these, ten fixed images were actually prepared, and the fixing rate was measured by a clock meter method. There are nine measurement locations at the left, right, and center of the top, center, and rear end of the A3 sheet. As a result, a fixing rate of 90% or more could be secured at any place on one sheet, and a similar fixing rate could be secured for all ten sheets. Also, when the temperature rise time from room temperature to the set temperature was measured, it was as fast as about 10 seconds in Example 4. Further, when a continuous paper passing test was performed on 10,000 sheets, no stain was generated.
【００５１】[0051]
【発明の効果】請求項１の発明は、少なくとも、芯金
と、弾性を有する材料からなる弾性体層と、金属からな
る金属層と、離型性を有する材料からなる離型層とを、
この順番に順次積層して成るローラと、該ローラと一部
で圧接した押圧部材と、前記ローラを加熱する加熱手段
を有するので、高速複写機やカラー機のように、大きな
ニップ幅を必要とする場合でも、昇温時間が早く、しか
も、十分な定着性が得られる。According to the first aspect of the present invention, at least a core metal, an elastic layer made of a material having elasticity, a metal layer made of a metal, and a release layer made of a material having a mold releasing property are provided.
Since it has a roller that is sequentially laminated in this order, a pressing member that is partially pressed against the roller, and a heating unit that heats the roller, a large nip width is required as in a high-speed copying machine or a color machine. In this case, the temperature rise time is short and sufficient fixability can be obtained.
【００５２】請求項２の発明は、少なくとも、芯金と、
弾性を有する材料からなる弾性体層と、金属の薄膜で形
成される金属層と、離型性を有する材料からなる離型層
とを、この順番に順次積層して一体化して成るローラ
と、該ローラと一部で圧接した押圧部材とを有し、前記
金属の薄膜で形成される金属層に通電することにより前
記ローラを加熱するようにしたので、高速複写機やカラ
ー機のように、大きなニップ幅を必要とする場合でも、
昇温時間が早く、しかも、十分な定着性が得られる。According to a second aspect of the present invention, at least a core metal,
An elastic body layer made of a material having elasticity, a metal layer formed of a metal thin film, and a release layer made of a material having releasability, a roller formed by sequentially stacking and integrating the layers in this order, The roller has a pressing member partially pressed against the roller, and the roller is heated by energizing a metal layer formed of a thin film of the metal, such as a high-speed copying machine or a color machine, Even if you need a large nip width,
The temperature rise time is short, and sufficient fixability is obtained.
【００５３】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記弾性を有する材料からなる層を発泡ゴム
としたので、芯金への放熱を低減して昇温時間をさらに
速くすることができる。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, since the layer made of the elastic material is made of foamed rubber, heat radiation to the metal core is reduced to further increase the temperature raising time. be able to.
【００５４】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段が、前記ローラと非接触でので、加熱
ローラとの摩耗によって傷つくことがなく、信頼性のあ
る加熱装置が得られる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the heating means is not in contact with the roller, the heating means is not damaged by abrasion with the heating roller, and a reliable heating device can be obtained. .
【００５５】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段と前記ローラとが耐熱性樹脂を介して
接触しているので、加熱ローラとヒータとが直接接触し
て、加熱ローラの離型層が傷つくことがなく、信頼性の
ある加熱装置が得られる。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the heating means and the roller are in contact with each other via a heat-resistant resin, the heating roller and the heater are in direct contact with each other, And a reliable heating device can be obtained without damaging the release layer.
【００５６】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、前記加熱手段が、前記ローラの回転方向上流側であ
って、前記ローラの半周面上にあるので、定着性を向上
した加熱装置が得られる。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating unit is located on the half-peripheral surface of the roller on the upstream side in the rotation direction of the roller, so that the heating device has an improved fixing property. Is obtained.
【００５７】請求項７の発明は、請求項２の発明におい
て、前記金属の薄膜から形成される金属層が、前記弾性
体層に螺旋状に形成されているので、所望の抵抗値が容
易に得られ、それにより電源コストのアップのない加熱
装置が得られる。According to a seventh aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the metal layer formed from the metal thin film is spirally formed on the elastic layer, so that a desired resistance value can be easily obtained. As a result, a heating device with no increase in power supply cost can be obtained.
【００５８】請求項８の発明は、請求項２の発明におい
て、前記金属の薄膜の幅ｗ及び厚さｔが、該金属の抵抗
率をρ、前記弾性体を有する弾性体層の外径をＲ、加熱
領域の幅をＷとしたとき、 ｗ2×ｔ≦（Ｗ×Ｒ×ρ）／２ となるように設定されているので、金属箔の幅，厚さを
適切な範囲を満たすように作製することで、商用の１０
０Ｖ電圧がそのまま使用でき、安い加熱装置が得られ
る。According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the width w and the thickness t of the metal thin film are such that the resistivity of the metal is ρ and the outer diameter of the elastic layer having the elastic body is ρ. Assuming that R and the width of the heating region are W, w 2 × t ≦ (W × R × ρ) / 2 is set, so that the width and the thickness of the metal foil satisfy an appropriate range. To produce a commercial 10
0V voltage can be used as it is, and a cheap heating device can be obtained.
【００５９】請求項９の発明は、請求項７の発明におい
て、前記金属層が離型層の外側で電極が形成され、該電
極の形成位置により、前記金属層の抵抗値を調整するよ
うにしたので、金属箔全体の長さを銀ペースト等の電極
形成材料で調整でき、金属箔を巻き付けた後に、最適な
抵抗値にすることができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, an electrode is formed outside the release layer of the metal layer, and the resistance of the metal layer is adjusted depending on the position where the electrode is formed. Therefore, the entire length of the metal foil can be adjusted with an electrode forming material such as a silver paste, and the optimum resistance value can be obtained after winding the metal foil.
【００６０】請求項１０の発明は、請求項２の発明にお
いて、前記金属層からなる発熱体の抵抗を測定する手段
を有し、該測定値に応じて該金属層からなる発熱抵抗体
への通電を制御するようにしたので、発熱体に流れる電
流すなわち発熱体の抵抗を測定して、該測定値が所望値
より少ないときには、抵抗体への通電を停止するように
することにより、金属箔が接触しても大きな電流が流れ
ず安全である。According to a tenth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, there is provided means for measuring the resistance of the heating element made of the metal layer, and the resistance to the heating resistor made of the metal layer is changed according to the measured value. Since the energization is controlled, the current flowing through the heating element, that is, the resistance of the heating element is measured, and when the measured value is smaller than a desired value, the energization to the resistance element is stopped, so that the metal foil Even if it comes in contact, a large current does not flow and it is safe.
【図１】 本発明による加熱装置を用いた定着装置の概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fixing device using a heating device according to the present invention.
【図２】 本発明による加熱装置を用いた定着装置の概
略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fixing device using a heating device according to the present invention.
【図３】 加熱ローラと加圧ローラとが圧接することに
よりできるニップの様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a nip formed by pressing a heating roller and a pressure roller against each other.
【図４】 本発明による加熱装置を用いた定着装置の概
略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fixing device using a heating device according to the present invention.
【図５】 加熱ローラの構造を示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure of a heating roller.
【図６】 加熱ローラの製造方法の一工程を説明するた
めの図である。FIG. 6 is a view for explaining one step of a method of manufacturing a heating roller.
【符号の説明】 １…加熱ローラ、２…加圧ローラ、３…加熱ローラの表
面温度を検知するためのセンサ、４…加熱ローラを加熱
するための加熱手段、５…芯金、６…弾性を有する弾性
体層、７…金属層、８…離型層。[Description of Signs] 1 ... Heating roller, 2 ... Pressing roller, 3 ... Sensor for detecting surface temperature of heating roller, 4 ... Heating means for heating heating roller, 5 ... Core metal, 6 ... Elasticity An elastic layer having: 7, a metal layer, and 8: a release layer.
Claims (10)
からなる弾性体層と、金属からなる金属層と、離型性を
有する材料からなる離型層とを、この順番に順次積層し
て成るローラと、該ローラと一部で圧接した押圧部材
と、前記ローラを加熱する加熱手段を有することを特徴
とする加熱装置。At least a core, an elastic layer made of an elastic material, a metal layer made of a metal, and a release layer made of a material having a releasability are sequentially laminated in this order at least. A heating device for heating the roller, a pressing member partially pressed against the roller, and heating means for heating the roller.
からなる弾性体層と、金属の薄膜で形成される金属層
と、離型性を有する材料からなる離型層とを、この順番
に順次積層して一体化して成るローラと、該ローラと一
部で圧接した押圧部材とを有し、前記金属の薄膜で形成
される金属層に通電することにより前記ローラを加熱す
ることを特徴とする加熱装置。2. At least a core metal, an elastic layer made of a material having elasticity, a metal layer formed of a thin metal film, and a release layer made of a material having releasability are arranged in this order. A roller formed by sequentially laminating and integrating, and a pressing member partially pressed against the roller, wherein the roller is heated by applying a current to a metal layer formed of a thin film of the metal. Heating equipment.
が、発泡ゴムからなることを特徴とする請求項１又は２
記載の加熱装置。3. The elastic body layer made of a material having elasticity is made of foamed rubber.
A heating device as described.
あることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。4. The heating device according to claim 1, wherein said heating means is not in contact with said roller.
脂を介して接触していることを特徴とする請求項１記載
の加熱装置。5. The heating device according to claim 1, wherein the heating unit and the roller are in contact with each other via a heat-resistant resin.
上流側であって、前記ローラの半周面上にあることを特
徴とする請求項１記載の加熱装置。6. The heating apparatus according to claim 1, wherein the heating unit is located on the upstream side in the rotation direction of the roller and on a half circumferential surface of the roller.
が、前記弾性体層に螺旋状に形成されていることを特徴
とする請求項２記載の加熱装置。7. The heating device according to claim 2, wherein a metal layer formed from the metal thin film is spirally formed on the elastic layer.
金属の抵抗率をρ、前記弾性体を有する弾性体層の外径
をＲ、加熱領域の幅をＷとしたとき、 ｗ2×ｔ≦（Ｗ×Ｒ×ρ）／２ となるように設定されていることを特徴とする請求項２
記載の加熱装置。8. A width w and a thickness t of the thin film of the metal, where ρ is the resistivity of the metal, R is the outer diameter of the elastic layer having the elastic body, and W is the width of the heating region. 3. The apparatus according to claim 2, wherein w 2 × t ≦ (W × R × ρ) / 2.
A heating device as described.
形成され、該電極の形成位置により、前記金属層の抵抗
値を調整したことを特徴とする請求項７記載の加熱装
置。9. The heating apparatus according to claim 7, wherein an electrode is formed on the metal layer outside the release layer, and a resistance value of the metal layer is adjusted according to a position where the electrode is formed.
定する手段を有し、該測定値に応じて該金属層からなる
発熱抵抗体への通電を制御することを特徴とする請求項
２記載の加熱装置。10. The apparatus according to claim 2, further comprising means for measuring the resistance of the heating element made of the metal layer, and controlling the power supply to the heating element made of the metal layer in accordance with the measured value. A heating device as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16495497A JPH10340023A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16495497A JPH10340023A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Heating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340023A true JPH10340023A (en) | 1998-12-22 |
Family
ID=15803030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16495497A Pending JPH10340023A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10340023A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002144354A (en) * | 2000-11-08 | 2002-05-21 | Inoac Corp | Rotary belt and its manufacturing method |
| US6799003B2 (en) * | 2001-04-05 | 2004-09-28 | Oki Data Corporation | Fixing device, method for temperature control of the same, and method for manufacturing rollers of the same |
| US7010258B2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-03-07 | Eastman Kodak Company | High heat transfer fuser roller |
| KR100935486B1 (en) | 2007-05-01 | 2010-01-06 | 캐논 가부시끼가이샤 | Image heating apparatus and rotatable heating member used for the same |
| JP2011102935A (en) * | 2009-11-11 | 2011-05-26 | Nissei Electric Co Ltd | Pressure roller |
| KR101038216B1 (en) * | 2011-02-10 | 2011-05-31 | (주)상아프론테크 | Exothermic fixing roller |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP16495497A patent/JPH10340023A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100935486B1 (en) | 2007-05-01 | 2010-01-06 | 캐논 가부시끼가이샤 | Image heating apparatus and rotatable heating member used for the same |
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