KR20000030111A - Working fluid cycling structure of heat-piped image fixing heat roller - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A working liquid circling structure of a heat roller is to reduce the energy consumed by the heat roller at the standby time. CONSTITUTION: A heat roller(10) comprises an outer roller-sided sheath(11) made of stainless steel or aluminum, an end plate(12) attached both ends of the sheath to form a sealed cavity filled with a working liquid and a vapor of the working liquid. A heater-sided sheath(13) is provided in its inside with a heater lamp(15). A space formed by the heater-sided sheath and the heater lamp is filled with a thermal greese to enhance the heat transfer. The inside of the heat roller is provided with a wick(14) and a working liquid cycling device(16) for returning the working liquid to the wick. The wick encloses the heater-sided sheath and is concentric with the heater-sided sheath about a rotating shaft(20).

Description

히트파이프 방식 이미지 정착용 가열 롤러의 작동액 순환구조{WORKING FLUID CYCLING STRUCTURE OF HEAT-PIPED IMAGE FIXING HEAT ROLLER}WORKING FLUID CYCLING STRUCTURE OF HEAT-PIPED IMAGE FIXING HEAT ROLLER}

본 발명은 종이 등의 기록용지에 이미지를 기록하는 복사기, 팩시밀리, 레이저 프린터 등의 장치에서 이미지를 정착시키는 가열 롤러 자체를 히트파이프로 만든 가열 롤러에 있어, 물레방아형의 작동액 이송장치를 채택함으로써 대기시간 중 가열 롤러가 소비하는 에너지를 크게 감소시키는 것을 목적으로 한다.The present invention adopts a watermill-type hydraulic fluid conveying device in a heating roller made of a heat pipe, the heating roller itself for fixing an image in a device such as a copier, a facsimile, a laser printer, or the like for recording an image on recording paper such as paper. This aims to greatly reduce the energy consumed by the heating roller during the waiting time.

종이 등의 기록용지 위에 이미지를 형성하는 장치, 예를 들어 복사기, 레이저 프린터, 팩시밀리 등은 드럼 위에 정전기를 발생시켜 토너를 입힌 후 여기를 지나가는 종이 등의 기록매체에 토너를 옮긴 다음, 가열 롤러를 지나면서 토너가 녹아 기록매체 위에 정착되는 과정을 거친다. 가열 롤러는 밀착 롤러와 맞붙어 있어서 종이 등의 기록용지가 이 두 롤러 사이를 지나가면서 이미지가 정착되게 된다. 이러한 이미지 형성장치에 있어 전기 에너지를 가장 많이 소모하는 부분은 이미지 정착용 가열롤러이다. 가열 롤러는 일반적으로 그 중심부에 롤러의 축방향으로 히터램프를 설치하여 롤러를 내부로부터 가열하고 있다. 그런데 히터램프는 각 부위에서 발생하는 열이 일정하지 않을 뿐만 아니라, 열이 전달되는 과정에서도 부위마다 불균일한 열전달이 발생하여, 롤러의 표면 온도가 부위에 따라 서로 상이하게 된다. 이렇게 되면 토너는 어떤 부위에서는 덜 녹아서 사람이 손으로 만질 때 옆으로 번지는 현상이 생길 수도 있고, 또 다른 부위에서는 너무 녹아서 가열 롤러에 맞닿아 있는 밀착롤러에 묻는 현상이 생긴다. 이렇게 해서 밀착롤러에 토너가 묻게 되면 출력되는 기록매체에 띠의 형상으로 토너가 묻어 나와 이미지의 질을 저하시키는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, 이런 이미지 형성 장치들이 정상적으로 작동하기 위해서는 가열롤러의 예열이 필요하기 때문에, 복사기와 같은 이미지 형성 장치들의 스위치를 올리고도 상당한 시간 동안 기다려야 하는 단점이 있다.Devices that form images on recording paper such as paper, such as copiers, laser printers, and facsimiles, generate static electricity on the drum to coat the toner, and then transfer the toner to a recording medium such as paper passing therethrough, and then As the toner melts, the toner is melted and fixed on the recording medium. The heating roller is in contact with the contact roller so that the recording paper, such as paper, passes between these two rollers to fix the image. The most consuming part of the electric energy in the image forming apparatus is a heating roller for fixing the image. The heating roller generally provides a heater lamp in the center of the roller in the axial direction thereof to heat the roller from the inside. By the way, the heater lamp not only is not uniform heat generated in each part, but also heat transfer occurs in each part even in the process of heat transfer, the surface temperature of the roller is different from each other according to the part. This can cause the toner to dissolve less in some areas and spread to the side when a person touches it, and in other areas, the toner melts too much and sticks to the contact roller that is in contact with the heating roller. In this way, when the toner adheres to the contact roller, a problem occurs in that the toner is buried in the shape of a band on the output recording medium and degrades the image quality. In addition, since these image forming apparatuses require preheating of the heating roller in order to operate normally, there is a disadvantage of having to wait for a considerable time even after switching the image forming apparatuses such as a copying machine.

이런 문제를 개선하기 위해 히트 파이프를 가열 롤러에 사용하려고 노력해 왔다. 히트 파이프는 그 특성상 모든 부위에서 표면 온도를 고르게 할 수 있고, 열전달 속도가 빨라 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 작동을 위한 대기 시간도 줄일 수 있는 장점이 있다. 예를 들면 미국 특허 5,426,495나 5,596,397, 3,952,798 등은 바로 이런 예이다. 그러나 제 5도에서 보는 바와 같이 미국 특허 5,426,495는 가열 롤러 전체를 히트 파이프로 만들기는 했으나, 히터를 롤러 몸체 외부에 설치하도록 만들어져 있기 때문에 많은 공간을 차지하고, 히터램프의 열손실이 많아 실제적으로는 별로 도움이 되지 못하는 단점이 있었다. 한편 미국 특허 5,596,397은 제 4도와 같이 여러 개의 히트 파이프를 롤러의 몸체 내부에 삽입하는 방법을 채택하였다. 이 방법은 미국특허 5,426,495에 비해 열효율이 좋고, 크기가 작아지는 장점이 있지만 롤러 표면에서 완전한 등온을 이루려면 여러 개의 히트파이프를 장착하여야 하며, 또 히트 파이프를 장착하기 위해서는 가열 롤러의 두께가 지나치게 두꺼워지는 데다, 이러한 구조에 적합한 알루미늄과 같은 재질은 열용량이 커서 결과적으로 아주 큰 열용량을 갖는 단점을 가지고 있다. 이렇게 되면 예열시간이 크게 늘어나게 되고, 온도를 세밀하게 제어하는 것이 어렵게 된다. 작은 온도차이를 보정하려 해도 많은 열량을 공급해야 하기 때문이다. 또 가열 초기의 온도 불균일 문제도 있다. 예를 들어 4개의 히트 파이프를 장착한 경우, 히트 파이프의 속성상 가열 롤러의 축방향으로의 열전달은 매우 신속한 반면, 4개의 히트파이프 사이의 중간영역에는 다시 롤러 몸체의 열전도에 의해서만 열이 전달되기 때문에, 축방향으로 부분적으로는 온도의 불균일 현상이 나타날 수 있다. 특히 이미지 형성 장치에 전원을 공급한지 얼마 되지 않은 시간 있어서는 이런 단점이 그대로 나타날 수밖에 없는 약점을 지니고 있다. 또 제 6도와 같은 미국 특허 3,952,798은 히트 파이프의 장점을 잘 살리고 있으나 구조가 지나치게 복잡하여 제조비용이 많이 들고, 할로겐 램프와 같은 뛰어난 발열체를 사용할 수 없는 한계를 가지고 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해 제안된 것이 제 7도의 출원번호 10-1999-0055037인데, 이 경우 열전달 효율이 뛰어나고 전체적인 구조가 간단해지는 장점이 있으나, 중심축과 외벽을 잇는 격벽을 통해 열이 전달되기 때문에, 복사기나 레이저 프린터 등이 전원 스위치는 올려져 있으나 사용하지 않고 대기하고 있는 대기시간에는 히터 롤러가 가지고 있는 열을 쉽게 빼앗기는 단점이 있었다.In order to remedy this problem, efforts have been made to use heat pipes in heating rollers. Heat pipes have the advantage of being able to even the surface temperature in all areas, save energy due to the high heat transfer rate, and reduce the waiting time for operation. For example, US Pat. No. 5,426,495, 5,596,397, 3,952,798, and the like. However, as shown in FIG. 5, although U.S. Patent 5,426,495 made the entire heating roller as a heat pipe, it took up a lot of space because it was made to install the heater outside the roller body, and the heat loss of the heater lamp was practically not much. There was a disadvantage that did not help. Meanwhile, US Patent 5,596, 397 adopts a method of inserting a plurality of heat pipes into the body of the roller as shown in FIG. This method has the advantage of better thermal efficiency and smaller size than US Patent 5,426,495. However, in order to achieve full isothermal at the surface of the roller, several heat pipes must be installed, and the thickness of the heating roller is too thick to mount the heat pipe. In addition, materials such as aluminum suitable for this structure have the disadvantage that the heat capacity is large and consequently a very large heat capacity. This greatly increases the preheating time and makes it difficult to control the temperature in detail. This is because a small amount of heat must be supplied even if a small temperature difference is corrected. Moreover, there also exists a problem of temperature nonuniformity at the beginning of a heating. For example, when four heat pipes are mounted, heat transfer in the axial direction of the heat roller is very rapid due to the nature of the heat pipe, while heat is transferred only by the heat conduction of the roller body back to the middle region between the four heat pipes. As a result, a temperature nonuniformity may occur in part in the axial direction. Particularly in the short period of time when power is supplied to the image forming apparatus, this disadvantage is inevitable. In addition, U.S. Patent 3,952,798, such as FIG. 6, takes advantage of heat pipes, but has an excessively complex structure, high manufacturing costs, and a limitation in that an excellent heating element such as a halogen lamp cannot be used. Proposed to improve this disadvantage is the application number 10-1999-0055037 of FIG. 7 has the advantage of excellent heat transfer efficiency and simplified overall structure, but because heat is transferred through the partition wall connecting the central axis and the outer wall For example, a copier or a laser printer has a power switch, but it has a disadvantage in that the heater roller easily loses heat during standby time without using it.

본 발명에서는 종래의 방식이 가지고 있는 이러한 문제점들을 개선하여, 단시간에 필요한 온도로 가열시키는 동시에, 가열 롤러의 표면에서 고른 온도를 유지하고, 초기 가열 및 적정 온도 유지에 필요한 에너지를 줄이며, 동시에 대기시간에도 열을 별로 빼앗기지 않는 구조를 만드는 것을 그 목표로 하고 있다.The present invention improves these problems with the conventional method, while heating to the required temperature in a short time, while maintaining an even temperature on the surface of the heating roller, reducing the energy required for initial heating and maintaining the proper temperature, while at the same time Edo aims to create a structure that does not lose much heat.

제 1도는 히트 파이프를 이용한 이미지 정착용 가열 롤러의 작동액 순환구조 개념도이고1 is a conceptual diagram of a working fluid circulation structure of a heating roller for fixing an image using a heat pipe.

제 2도는 이의 종단면도 이며,2 is a longitudinal cross-sectional view thereof,

제 3도는 이의 횡단면도 이다.3 is its cross section.

제 4도는 미국 특허 5,596,397에 사용된 기술의 개념도이고4 is a conceptual diagram of the technology used in US Patent 5,596,397

제 5도는 미국 특허 5,426,495에 사용된 기술의 개념도이며.5 is a conceptual diagram of the technology used in US Pat. No. 5,426,495.

제 6도는 미국 특허 3,952,798에 사용된 기술의 개념도이고,6 is a conceptual diagram of the technology used in US Patent 3,952,798,

제 7도는 출원번호 10-1999-0055037에 사용된 기술의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of the technique used in the application No. 10-1999-0055037.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11: 가열롤러의 밀착 롤러측 외피 12: 양쪽 마감판 13: 가열롤러의 히터램프측 외피 14: 심지 15: 히터램프 16: 물레방아형 작동액 이송장치 17: 작동액과 작동액의 증기로만 가득 찬 내부 공간 18: 온도센서 19: 온도 제어 장치 20: 회전축 31: 가열 롤러의 밀착 롤러측 외피 32: 가열롤러의 히터램프측 외피 33: 심지 34: 격벽DESCRIPTION OF SYMBOLS 11: Outer-contact outer side of a heating roller. 12: Both finishing boards. 13: Outer-side of a heating lamp. 14: Wick 15: Heater lamp. 16: Watermill-type fluid conveying apparatus. Cold internal space 18: Temperature sensor 19: Temperature control device 20: Rotating shaft 31: Closer roller side shell of heating roller 32: Heater lamp side outer shell of heating roller 33: Wick 34: Bulkhead

제 2도는 본 발명의 단면을 보여주고 있다. 본 발명에 의한 가열 롤러는 얇은 스테인레스나 알루미늄으로 된 바깥 쪽의 원통형 밀착롤러측 외피(11)와, 히터를 감싸고 있는 히터측 외피(13)가 가열 롤러의 회전축(20)을 중심으로 동심을 이루고 있고, 이 외피들의 좌우에는 작동액과 작동액의 증기로만 가득 차 있는 완전 밀폐된 내부공간을 형성하도록 마감판(12)이 부착되어 있다. 이 마감판은 두 개의 외피 11과 13에 대해 빈틈이 없도록 용접되어 있다. 13의 외피의 안쪽 공간(회전 중심축이 있는 쪽)에는 가열 롤러를 가열하는 히터램프(15)가 삽입되어 있다. 이 히터 램프와 13의 외피가 만드는 여유공간은 열전달을 촉진하기 위해 써멀그리스(열전달 성능이 우수한 그리스)로 충진할 수도 있다. 가열 롤러의 내부공간에는 심지(14, 일명 위크라 함)와, 8-12개로 구성된 물레방아형 작동액 이송장치(16), 그리고 작동액과 작동액의 증기가 채워져 있다. 심지 14는 제 2도에서 보는 바와 같이 외피 13을 내부로부터 감싸고 있다. 이 심지는 회전축(20)을 축으로 하여 외피 13과 동심을 이루고 있다.2 shows a cross section of the present invention. In the heating roller according to the present invention, the outer cylindrical adhesive roller-side outer shell 11 made of thin stainless steel or aluminum and the heater-side outer shell 13 surrounding the heater are concentric about the rotating shaft 20 of the heating roller. The left and right sides of these envelopes are attached with a closing plate 12 to form a completely enclosed interior space filled only with the working liquid and the vapor of the working liquid. The finishing plates are welded to the two shells 11 and 13 with no gaps. The heater lamp 15 which heats a heating roller is inserted in the inner space (the side with a rotation center axis | shaft) of 13 outer skins. The free space created by the heater lamps and the jacket of 13 can also be filled with thermal grease (grease with excellent heat transfer performance) to promote heat transfer. The inner space of the heating roller is filled with a wick (14, also known as a wick), a water mill-type hydraulic fluid delivery device (16) consisting of 8-12 pieces, and a vapor of the hydraulic fluid and the hydraulic fluid. The wick 14 wraps the envelope 13 from the inside, as shown in FIG. This wick is concentric with the shell 13 with the axis of rotation 20 as the axis.

이제 이러한 구조를 갖는 가열 롤러의 작동 원리를 자세히 설명한다. 복사기 등의 이미지 형성 장치의 작동을 위해 스위치를 올리면 히터램프(15)에 전원이 공급되면서 가열되기 시작하고, 동시에 가열 롤러가 제 1도에 표시된 회전 방향으로 회전하기 시작한다. 히터램프(15)는 히터램프측 외피(13)에게 열을 공급한다. 이때 열전달 효율을 높이기 위해 히터램프(15)와 히터램프측 외피(13) 사이의 공간은 써멀 그리스 등으로 충진시켜 열전달 속도를 향상시킬 수도 있다. 히터램프측 외피(13)에 공급된 열은 이 외피를 감싸고 있는 심지(14)를 가열시키는데, 이 심지는 작동액으로 촉촉히 젖어 있다. 따라서 작동액이 증발하게 되며, 증발한 작동액의 증기는 신속히 퍼져 나가 롤러의 밀착롤러측 외피(11)에서 열을 빼앗기고, 응축하게 된다. 응축된 작동액은 가열 롤러가 회전하고 있는 동안, 물레방아형 작동액 이송장치(16)는 롤러가 회전함에 따라 응축된 작동액을 모아 제 2도에서 보는 바와 같이, 거꾸로 기울어지게 될 때, 작동액을 심지(14)로 쏟아 낸다. 이렇게 심지(14)로 돌아온 작동액은 다시 히터램프(15)로부터 받은 열로 인해 증발하여 열을 전달하고, 응축되어 다시 물레방아형 작동액 이송장치(16)를 통해 심지(14)로 되돌아온다. 이렇게 하여 히터 롤러 내부에서는 열전달의 폐순환사이클이 형성된다. 이러한 열전달 방식이 소위 말하는 '히트 파이프' 방식이다. 이것은 밀폐공간을 채우고 있는 증기가 거의 완전히 일정한 압력에 놓여 있고, 따라서 그 증발 및 응축온도가 어느 부위에서나 일정하다는 열역학적 평형이론에 근거한 것인데, 실제에 있어서는 가열 롤러의 외피(11, 13)나 마감판(12) 재질의 열전도 한계 등으로 인하여 전체적으로는 약 1도 이내의 온도차이를 가지고 작동하게 되는데 이 정도의 온도차이는 아주 작은 것으로서, 일정한 온도를 유지하며 작동한다고 말해도 좋을 것이다. 따라서 이론적으로 가장 이상적인 가열 롤러를 구현한다고 볼 수 있다. 또 히트 파이프 방식은 전도나 대류에 의한 열전달보다 100배내지 1,000배나 열전달 속도가 빠른 장점이 있다. 따라서 목표로 하는 온도에 도달하는 시간이 매우 짧은 특징을 갖는다. 아울러 목표 온도 도달 시간을 최소로 줄이기 위해서는 열용량이 작도록 전체적인 구성을 할 필요가 있다. 열용량이 작고 충분한 강성을 지닌 스테인레스와 같은 재질을 사용한다거나, 최적의 크기를 유지한다거나 하는 것이 필요하다. 본 발명에 의한 가열 롤러는 모든 부위에서 온도가 일정하기 때문에 쓸모 없는 여분의 가열 롤러 길이가 필요 없고, 가열 롤러의 크기를 사용하는 기록용지의 크기에 맞추면 된다. 따라서 다른 어떤 방식보다도 열용량을 작게 설계할 수 있게 되는 것이다. 예를 들어 앞서 언급한 미국 특허 5,426,495나 미국 특허 5,596,397은 상당히 넓은 면적의 여유 길이를 가지고 있어 열용량이 크고 공간 소모가 많을 수밖에 없다.The working principle of the heating roller having such a structure will now be described in detail. When the switch is turned on for the operation of an image forming apparatus such as a copying machine or the like, the heater lamp 15 starts to be heated while being supplied with power, and at the same time, the heating roller starts to rotate in the rotational direction shown in FIG. The heater lamp 15 supplies heat to the heater lamp side shell 13. In this case, the space between the heater lamp 15 and the heater lamp side shell 13 may be filled with a thermal grease or the like to increase the heat transfer speed in order to increase the heat transfer efficiency. The heat supplied to the heater lamp side shell 13 heats the wick 14 surrounding the shell, which is moistened with the working fluid. Therefore, the working liquid is evaporated, the vapor of the evaporated working liquid is quickly spread out, the heat is taken away from the contact roller side shell 11 of the roller and condensed. The condensed hydraulic fluid is operated when the heating roller is rotating, while the watermill type fluid transfer device 16 collects the condensed hydraulic fluid as the roller rotates and is inclined backwards, as shown in FIG. Pour the liquid into the wick (14). The working fluid returned to the wick 14 is evaporated again to transfer heat due to the heat received from the heater lamp 15, and condensed back to the wick 14 through the watermill-type working fluid transfer device 16. In this way, a closed circulation cycle of heat transfer is formed inside the heater roller. This heat transfer method is a so-called 'heat pipe' method. This is based on the thermodynamic equilibrium theory that the vapor filling the confined space is almost completely at a constant pressure, and therefore its evaporation and condensation temperatures are constant at any point. (12) Due to the material's thermal conductivity limit, it operates with a temperature difference of less than about 1 degree as a whole. This temperature difference is very small, and it can be said that it operates while maintaining a constant temperature. Theoretically, it can be seen that the most ideal heating roller is implemented. In addition, the heat pipe method has an advantage that heat transfer speed is 100 to 1,000 times faster than heat transfer by conduction or convection. Therefore, the time to reach the target temperature is very short. In addition, it is necessary to make the overall configuration so that the heat capacity is small in order to reduce the target temperature reaching time to a minimum. It is necessary to use a material such as stainless steel with low heat capacity and sufficient rigidity, or to maintain an optimal size. The heating roller according to the present invention does not require an unnecessary extra heating roller length because the temperature is constant in all parts, and may be adapted to the size of the recording paper using the size of the heating roller. Therefore, the heat capacity can be designed smaller than any other method. For example, the aforementioned U.S. Patent 5,426,495 or U.S. Patent 5,596,397 have a fairly large margin and have a large heat capacity and a lot of space.

또 본 발명에 의한 작동액 이송장치(16)는 출원번호 10-1990-0055037와는 달리, 격벽(34)을 사용하지 않기 때문에, 복사기나 레이저 프린터 등의 장치가 대기 상태에 있어 롤러의 회전이 정지되어 있는 상태에서도, 격벽을 통한 열손실이 발생하지 않는다. 대기 상태에서 롤러의 내부는 바닥면에 작동액, 빈 공간에는 작동액의 증기만으로 차 있어서 심지(14) 쪽의 열이 외피(11) 쪽으로 잘 전달되지 않는다. 격벽(34)이 있는 경우, 격벽(34)을 통해 열이 전도되어 전달되지만, 증기로 서로 떨어져 있기 때문에, 열전달이 훨씬 느린 기체의 속성 상, 열손실은 아주 작아질 수밖에 없다. 게다가 시스템이 요구하는 열전달 속도를 달성하는데 필요한 최소한의 작동액만을 주입하게 되면, 롤러의 내부는 진공에 가까운 상태를 유지하기 때문에, 롤러는 거의 진공 보온병과 같은 성질을 갖게 되는 것이다. 따라서 대기 상태에서의 열손실이 극소화된다. 히트 파이프를 조리기구에 응용한 이와 유사한 실험에서는 열손실이 1/4로 줄어드는 것을 확인한 바 있다.In addition, unlike the application No. 10-1990-0055037, the working fluid transfer device 16 according to the present invention does not use the partition wall 34, so that the rotation of the roller is stopped because a device such as a copier or a laser printer is in a standby state. Even in this state, heat loss through the partition does not occur. In the standby state, the inside of the roller is filled with the working liquid on the bottom surface and only the vapor of the working liquid in the empty space, so that the heat on the wick 14 side is hardly transferred to the outer shell 11. If there is a partition 34, heat is conducted and transferred through the partition 34, but since they are separated from each other by steam, heat loss is inevitably small due to the nature of the gas, which is much slower in heat transfer. In addition, when only the minimum working fluid required to achieve the heat transfer rate required by the system is injected, the roller is almost vacuum thermos because the interior of the roller remains close to vacuum. Therefore, heat loss in the standby state is minimized. Similar experiments with heat pipes in cookware have shown that the heat loss is reduced to a quarter.

가열 롤러가 일정한 온도에 도달하면 온도센서(18)는 그 온도를 감지한다. 히트 파이프 방식은 모든 표면에서의 온도가 1도 이내의 편차로 일정하기 때문에, 한 곳에서만 온도를 감지하는 것으로도 충분하여, 제어장치를 단순화하고 부품의 숫자도 줄일 수 있다. 온도센서는 온도제어장치(19)에 신호를 보내 적정한 온도를 유지하도록 '온-오프' 제어를 하게 된다. 이때 롤러 전체의 열용량이 앞서 언급한 미국 특허들의 경우보다 훨씬 작기 때문에, 가열에 필요한 시간이 줄어들고 따라서 그만큼 정교한 온도 제어가 가능해진다.When the heating roller reaches a constant temperature, the temperature sensor 18 detects the temperature. Since heat pipes have a constant temperature of less than 1 degree on all surfaces, it is sufficient to sense the temperature in only one place, simplifying the control and reducing the number of parts. The temperature sensor sends a signal to the temperature controller 19 to perform 'on-off' control to maintain an appropriate temperature. Since the heat capacity of the entire roller is much smaller than in the case of the aforementioned U.S. patents, the time required for heating is reduced and thus precise temperature control is possible.

한편 작동액은 가열 롤러가 작동하는 최적의 온도(약 180도) 부근에서 작동하는 것을 사용하면, 1기압 근처에서 가열 롤러가 작동하기 때문에, 내부의 압력이 지나치게 올라가는 것을 예방할 수 있다. 다른 한편 작동액은 증발 잠열이 커야 열을 신속히 전달하기 때문에 이런 조건에도 적합한 용액이 바람직하다. 또 심지에 의한 흡입 기능이 좋아야 순환 사이클이 짧아지게 되는데, 이를 위해서는 표면 장력이 큰 것이 좋다.On the other hand, when the working liquid is operated near the optimum temperature (about 180 degrees) at which the heating roller operates, the heating roller operates near 1 atm, thereby preventing the internal pressure from rising excessively. On the other hand, a solution suitable for these conditions is preferable because the working liquid transfers heat only when the latent heat of evaporation is large. In addition, the suction function by the wick should be good to shorten the circulation cycle, for this purpose, the surface tension is good.

이런 여러 가지 특징들로 인해 본 발명에 의한 히트파이프 방식 이미지 정착용 가열 롤러의 작동액 순환구조는 종래의 히트 파이프 방식 이미지 정착용 가열 롤러보다 에너지를 크게 절감하는 효과가 있다.Due to these various features, the working fluid circulation structure of the heat pipe type image fixing heating roller according to the present invention has an effect of significantly reducing energy than the heat roller type image fixing heating roller.

히트 파이프를 이용한 이미지 정착용 가열 롤러는 가열 롤러 자체를 히트 파이프 구조로 만들기 때문에 열전달이 신속하여 대기 시간을 크게 감소시키고, 모든 가열 롤러의 표면에서 온도가 일정하며, 가열에 필요한 에너지를 크게 감소시키고, 가열 롤러의 크기와 전체적인 열용량을 줄여서 성력화된 이미지 형성 장치를 만들 수 있게 하며, 정교한 온도 제어가 용이하게 하고, 대기시간에서의 열손실을 극소화하는 특징을 가지고 있다.Heat rollers for image fixing using heat pipes make the heating roller itself a heat pipe structure, so heat transfer is fast, greatly reducing the waiting time, the temperature is constant on the surface of all heating rollers, greatly reducing the energy required for heating, In addition, by reducing the size of the heating roller and the overall heat capacity, it is possible to make an image forming apparatus that is energized, and it is easy to precisely control the temperature and minimize the heat loss in the waiting time.

Claims (2)

기록용지에 이미지를 정착시키는 정착장치의 가열 롤러에 있어, 그 가열 롤러가 다음과 같은 방법으로 히트 파이프와 일체가 되어 있는 것.A heating roller of a fixing apparatus for fixing an image onto a recording sheet, the heating roller being integrated with a heat pipe in the following manner. 가) 밀착롤러와 접하는 얇은 금속의 재질로 이루어진 밀착롤러측의 원통형 외피(11)와, 회전축 위에 설치되어 있는 히터(15)를 감싸고 있는 히터측의 원통형 외피(13)가 가열 롤러의 회전축을 중심으로 동심을 이루고 있고, 이와 동시에A) The cylindrical outer shell 11 on the contact roller side made of a thin metal material in contact with the contact roller and the cylindrical outer shell 13 on the heater side surrounding the heater 15 provided on the rotating shaft are centered on the rotating shaft of the heating roller. Are concentric, and at the same time 나) 이 외피들의 양쪽 끝에는 작동액과 작동액의 증기로 가득 차 있는 밀폐된 내부 공간(17)을 형성하도록 마감판(12)이 부착되어 있으며, 이와 동시에B) At both ends of these shells a closing plate 12 is attached to form an enclosed interior space 17 filled with the working liquid and the vapor of the working liquid. 다) 상기 밀폐공간(17)의 내부에서 상기 히터측 원통형 외피(13)를 심지(14)가 감싸고 있고, 이와 동시에C) The wick 14 surrounds the heater-side cylindrical shell 13 in the sealed space 17, and at the same time 라) 상기 히터측 원통형 외피(13)의 안쪽에는 물레방아형 작동액 이송장치(16)가 중심축 상의 심지(14)와 격리되어 달려 있어 가열 롤러가 회전할 때 작동액을 중력에 의해 심지(14)로 이송하는 가열 롤러.D) Inside the heater-side cylindrical shell 13, a watermill type fluid transfer device 16 is isolated from the wick 14 on the central axis so that the fluid is wicked by gravity when the heating roller rotates. 14) heating roller to feed. 기록용지에 이미지를 정착시키는 복사기 등과 같은 이미지 형성장치가 다음과 같은 히트 파이프 일체형 가열 롤러를 가지고 있는 것.An image forming apparatus such as a copying machine for fixing an image on a recording sheet having a heat pipe integrated heating roller as follows. 가) 밀착롤러와 접하는 얇은 금속의 재질로 이루어진 밀착롤러측의 원통형 외피(11)와, 회전축 위에 설치되어 있는 히터(15)를 감싸고 있는 히터측의 원통형 외피(13)가 가열 롤러의 회전축을 중심으로 동심을 이루고 있고, 이와 동시에A) The cylindrical outer shell 11 on the contact roller side made of a thin metal material in contact with the contact roller and the cylindrical outer shell 13 on the heater side surrounding the heater 15 provided on the rotating shaft are centered on the rotating shaft of the heating roller. Are concentric, and at the same time 나) 이 외피들의 양쪽 끝에는 작동액과 작동액의 증기로 가득 차 있는 밀폐된 내부 공간(17)을 형성하도록 마감판(12)이 부착되어 있으며, 이와 동시에B) At both ends of these shells a closing plate 12 is attached to form an enclosed interior space 17 filled with the working liquid and the vapor of the working liquid. 다) 상기 밀폐공간(17)의 내부에서 상기 히터측 원통형 외피(13)를 심지(14)가 감싸고 있고, 이와 동시에C) The wick 14 surrounds the heater-side cylindrical shell 13 in the sealed space 17, and at the same time 라) 상기 히터측 원통형 외피(13)의 안쪽에는 물레방아형 작동액 이송장치(16)가 중심축 상의 심지(14)와 격리되어 달려 있어 가열 롤러가 회전할 때 작동액을 중력에 의해 심지(14)로 이송하는 가열 롤러.D) Inside the heater-side cylindrical shell 13, a watermill type fluid transfer device 16 is isolated from the wick 14 on the central axis so that the fluid is wicked by gravity when the heating roller rotates. 14) heating roller to feed.