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JP3158129B2 - Heating equipment - Google Patents
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JP3158129B2 - Heating equipment - Google Patents

Heating equipment

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JP3158129B2
JP3158129B2 JP03573993A JP3573993A JP3158129B2 JP 3158129 B2 JP3158129 B2 JP 3158129B2 JP 03573993 A JP03573993 A JP 03573993A JP 3573993 A JP3573993 A JP 3573993A JP 3158129 B2 JP3158129 B2 JP 3158129B2
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temperature
heating
roller
conductive
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勝之 片山
克彦 後藤田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体を加熱するた
めの加熱装置に関し、特に自己発熱型導電性セラミック
材料から成る加熱ローラを備える加熱装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device for heating a recording medium, and more particularly to a heating device having a heating roller made of a self-heating type conductive ceramic material.

【0002】図4は、従来の加熱装置82を用いた電子
写真装置の一例を示す構成図である。この電子写真装置
は、表面に光導電層が形成された円柱状の感光ドラム7
1と、感光ドラム71の表面を帯電させるための帯電器
72と、所望の画像パターンを感光ドラム71に照射す
る光学系73と、感光ドラム71上に形成された静電潜
像にトナー76を付着させるための現像器75と、感光
ドラム71上のトナー76を記録紙70へ転写するため
の転写器79と、感光ドラム71の表面に残留したトナ
ーを回収するクリーニング装置80と、記録紙70上に
転写されたトナー76を定着させるための加熱装置82
などから構成されている。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of an electrophotographic apparatus using a conventional heating device 82. As shown in FIG. The electrophotographic apparatus includes a cylindrical photosensitive drum 7 having a photoconductive layer formed on a surface thereof.
1, a charger 72 for charging the surface of the photosensitive drum 71, an optical system 73 for irradiating the photosensitive drum 71 with a desired image pattern, and a toner 76 on the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 71. A developing device 75 for adhering, a transfer device 79 for transferring the toner 76 on the photosensitive drum 71 to the recording paper 70, a cleaning device 80 for collecting the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 71, and a recording paper 70 Heating device 82 for fixing toner 76 transferred thereon
It is composed of

【0003】この動作について説明すると、感光ドラム
71が矢印A方向に回転しながら帯電器72によって感
光ドラム71の表面が一様に帯電する。次に、レーザや
LED(発光ダイオード)などからの変調光や原稿から
の反射光を感光ドラム71表面に照射し、光が照射され
た領域の電荷が放電して静電潜像が形成される。次に、
現像器75内に格納されたトナー76が現像ブラシ75
aによって運ばれ、感光ドラム71上の静電潜像に応じ
たトナー像を形成する。次に、感光ドラム71の回転と
合わせて記録紙70が搬送ローラ77,78によって矢
印B方向に搬送され、転写器79によって感光ドラム7
1上に形成されたトナー像がそのまま記録紙70上に転
写される。次に、トナーが付着した記録紙70は、加熱
装置82に送られて、回転駆動された加熱ローラ83と
加圧ローラ84との間に挟み込まれることによって、ト
ナーが加熱溶融して記録紙70上に定着し排出される。
こうして、光学系73によって形成される画像パターン
が記録紙70上にトナー像として記録される。なお、記
録紙70上へ転写されずに感光ドラム71上に残留した
トナーは、クリーニング装置80に設けられたブレード
81によって清掃されて回収される。
[0003] The operation will be described. The surface of the photosensitive drum 71 is uniformly charged by the charger 72 while the photosensitive drum 71 rotates in the direction of arrow A. Next, the surface of the photosensitive drum 71 is irradiated with modulated light from a laser, an LED (light emitting diode), or reflected light from a document, and an electric charge in an area irradiated with the light is discharged to form an electrostatic latent image. . next,
The toner 76 stored in the developing device 75 is
a, and forms a toner image corresponding to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 71. Next, the recording paper 70 is transported in the direction of arrow B by the transport rollers 77 and 78 in accordance with the rotation of the photosensitive drum 71, and the photosensitive drum 7 is transferred by the transfer device 79.
1 is transferred to the recording paper 70 as it is. Next, the recording paper 70 to which the toner has adhered is sent to a heating device 82 and is sandwiched between a heating roller 83 and a pressure roller 84 that are driven to rotate, so that the toner is heated and melted, and the recording paper 70 is heated. Settled on top and discharged.
Thus, the image pattern formed by the optical system 73 is recorded on the recording paper 70 as a toner image. The toner remaining on the photosensitive drum 71 without being transferred onto the recording paper 70 is cleaned and collected by a blade 81 provided in a cleaning device 80.

【0004】従来の加熱装置82に用いられる加熱ロー
ラ83は、金属やガラスなどから成る円筒状ローラの軸
芯部に、ジュール熱を発生するニクロム線や輻射熱を発
生するハロゲンランプなどの発熱素子が組込まれたもの
が一般的である。しかし、発熱素子とローラとの間に一
定の空間が存在するため、熱の伝達効率が低く、発熱素
子の通電開始からローラ表面がトナー定着可能な所定温
度に達するまでに要する時間が長くなり、1分〜10分
程度の予熱時間を必要としている。
A heating roller 83 used in a conventional heating device 82 is provided with a heating element such as a nichrome wire for generating Joule heat or a halogen lamp for generating radiant heat on a shaft of a cylindrical roller made of metal or glass. Incorporated ones are common. However, since there is a certain space between the heating element and the roller, the heat transfer efficiency is low, and the time required from the start of energization of the heating element to the time at which the roller surface reaches a predetermined temperature at which the toner can be fixed is increased. A preheating time of about 1 minute to 10 minutes is required.

【0005】そこで、導電性セラミック材料を用いてロ
ーラと発熱素子とを一体化したセラミック加熱ローラ
が、近年提案されており、この加熱ローラに電力を供給
することによって、加熱ローラ自体がジュール熱を発生
するため、熱の伝達効率が良好になり、熱損失も少なく
予熱時間の短縮化を図ることができる。
In view of this, a ceramic heating roller in which a roller and a heating element are integrated using a conductive ceramic material has recently been proposed. By supplying power to the heating roller, the heating roller itself generates Joule heat. As a result, the heat transfer efficiency is improved, the heat loss is small, and the preheating time can be shortened.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱装置では、
異常温度を検出し、安全装置の役割を果たす回路遮断素
子は、加熱ローラの表面近傍に設置しているので、加熱
装置が大型化してしまう。
SUMMARY OF THE INVENTION In a conventional heating device,
Since the circuit breaker that detects the abnormal temperature and plays a role of a safety device is installed near the surface of the heating roller, the size of the heating device increases.

【0007】また、回路遮断素子を加熱ローラの表面近
傍に設置した場合、加熱ローラ近傍の外気と接している
ため、加熱ローラから発生する熱は、周囲に分散してし
まい、回路遮断素子が計測する温度と、実際に加熱ロー
ラから発生する熱の温度との間に差異が生じる。そのた
め上記差異を考慮して、回路遮断素子が作動する設定温
度を予め低く設定することも考えられる。たとえば、一
般にトナー76の定着動作を行うとき、加熱ローラの表
面温度は150〜170℃で行われるが、加熱ローラの
温度が上昇する際には、回路遮断素子と加熱ローラの温
度が200℃で回路が遮断されるように回路遮断素子が
作動する温度を120℃に設定し、予め差異を設けてお
く。しかし、このように設定しても、連続印字では15
0〜170℃で長時間の印刷が行われるため、回路遮断
素子の温度は次第に上昇し、設定温度120℃に達し
て、加熱ローラが正常に作動している状態であるにも拘
わらず、回路が遮断されてしまう問題が生じる。
Further, when the circuit breaker is installed near the surface of the heating roller, the heat generated from the heat roller is dispersed around the heating roller because it is in contact with the outside air near the heating roller, and the circuit breaker is measured by the circuit breaker. And the temperature of the heat actually generated by the heating roller. Therefore, in consideration of the above difference, it is conceivable that the set temperature at which the circuit breaker operates is previously set low. For example, when the fixing operation of the toner 76 is generally performed, the surface temperature of the heating roller is performed at 150 to 170 ° C. However, when the temperature of the heating roller increases, the temperature of the circuit breaker and the temperature of the heating roller are reduced to 200 ° C. The temperature at which the circuit breaker operates is set to 120 ° C. so that the circuit is broken, and a difference is provided in advance. However, even with this setting, it is 15
Since printing is performed for a long time at 0 to 170 ° C., the temperature of the circuit breaker gradually increases to reach the set temperature of 120 ° C., and the circuit is operated in spite of the state in which the heating roller is operating normally. Is interrupted.

【0008】そこで、加熱ローラの平均的な温度が検出
できると思われる加熱ローラの内部に回路遮断素子を設
けることも考えられるが、従来の加熱装置では、円筒状
の加熱ローラの軸芯部に、ニクロム線やハロゲンランプ
などの加熱素子が組込まれているので、回路遮断素子を
内部に設けることはできない。
In view of this, it is conceivable to provide a circuit breaker inside the heating roller, which is considered to be capable of detecting the average temperature of the heating roller. In addition, since a heating element such as a nichrome wire or a halogen lamp is incorporated, a circuit breaker cannot be provided inside.

【0009】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、回路遮断素子が計測する温度と、実際に加熱ロー
ラに発生する熱の温度差をなくして、回路遮断素子の誤
った動作を防ぎ、信頼性の高い加熱装置を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem by eliminating the difference between the temperature measured by the circuit breaker and the heat actually generated in the heating roller, thereby preventing erroneous operation of the circuit breaker. To provide a highly reliable heating device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、自己発熱型導
電性セラミック材料から成る中空の加熱ローラを備える
加熱装置において、前記加熱ローラの内部に、異常温度
検出素子を備え、異常温度検出素子は、加熱ローラの軸
芯部に設けられ、耐熱性および電気絶縁性を有するスペ
ーサで支持されることを特徴とする加熱装置である。
According to the present invention, there is provided a heating apparatus including a hollow heating roller made of a self-heating type conductive ceramic material, wherein the heating roller includes an abnormal temperature detecting element inside the heating roller. Is a heating device provided on a shaft portion of a heating roller and supported by a spacer having heat resistance and electrical insulation.

【0011】また本発明は、前記異常温度検出素子は、
所定の温度に達すると回路を遮断する回路遮断素子であ
って、前記回路遮断素子を介して前記加熱ローラに給電
を行うことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the abnormal temperature detecting element comprises:
A circuit breaker for breaking a circuit when a predetermined temperature is reached, wherein power is supplied to the heating roller via the circuit breaker.

【0012】[0012]

【作用】本発明に従えば、自己発熱型導電性セラミック
材料から成る中空の加熱ローラの内部に、異常温度検出
素子を備えることによって、加熱装置の省空間化を実現
することができる。また、異常温度検出素子を耐熱性お
よび電気絶縁性を有するスペーサで支持して、加熱ロー
ラの軸芯部に設けることによって、加熱ローラの平均的
な温度を正確に検出できる。その結果、加熱ローラから
発生する熱の温度と異常温度検出素子が検出する温度と
の差異が少なくなり、異常温度検出素子の誤動作を防ぐ
ことができる。
According to the present invention, by providing an abnormal temperature detecting element inside a hollow heating roller made of a self-heating type conductive ceramic material, space saving of the heating device can be realized. In addition, the average temperature of the heating roller can be accurately detected by supporting the abnormal temperature detecting element with a spacer having heat resistance and electrical insulation and providing the element at the shaft core of the heating roller. As a result, the difference between the temperature of the heat generated from the heating roller and the temperature detected by the abnormal temperature detecting element is reduced, and malfunction of the abnormal temperature detecting element can be prevented.

【0013】また、前記異常温度検出素子は、加熱ロー
ラに直列接続され、所定の温度に達すると回路を遮断す
る回路遮断素子として作動し、この回路遮断素子を介し
て加熱ローラに給電を行う。したがって、温度が上昇し
て異常が発生した場合には、加熱ローラに電力を供給す
る回路を遮断するので、より安全性を向上させることが
できる。
The abnormal temperature detecting element is connected in series to the heating roller, operates as a circuit interrupting element for interrupting a circuit when a predetermined temperature is reached, and supplies power to the heating roller via the circuit interrupting element. Therefore, when an abnormality occurs due to a rise in temperature, the circuit for supplying power to the heating roller is shut off, so that safety can be further improved.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の一実施例である加熱装置の
構成を示す断面図である。この加熱装置は、自己発熱型
導電性セラミック材料から成る中空円筒状の加熱ローラ
1と、加熱ローラ1を回転駆動するための駆動力を伝達
する駆動歯車12と、表面がシリコーンゴムで覆われた
円筒状の加圧ローラ24と、加圧ローラ24を加熱ロー
ラ1に対して付勢して所定幅のニップを得るための圧縮
ばね26a,26bと、これらを収納する筐体3などか
ら構成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a heating apparatus according to an embodiment of the present invention. This heating device has a hollow cylindrical heating roller 1 made of a self-heating type conductive ceramic material, a driving gear 12 for transmitting a driving force for rotationally driving the heating roller 1, and a surface covered with silicone rubber. It comprises a cylindrical pressure roller 24, compression springs 26 a and 26 b for urging the pressure roller 24 against the heating roller 1 to obtain a nip of a predetermined width, and a housing 3 for accommodating these. ing.

【0015】加熱ローラ1は、たとえばチタン酸バリウ
ムを主体とする、正の温度係数を示す電気抵抗特性を有
する半導体セラミックスに、希土類元素であるランタン
やイットリウムなどの酸化物をドープ剤として添加され
た自己温度制御能のある導電性セラミック材料を焼結す
ることによって形成されており、一例として、商品名
「インフレックス バーク」(旭硝子株式会社製)を外
径18mm、肉厚3mm、長さ250mm、比抵抗1.
41Ω・cmの中空円筒状ローラに成形したものを用い
ることができる。なお、成形した円筒状ローラの表面は
研磨加工によって平坦化されており、両端面および各端
面から内側へ延びる所定長さ分の内壁、すなわち後述す
る導電性被膜が形成される部分はサンドブラスト処理に
よって粗面化されている。
The heating roller 1 is obtained by adding a rare earth element oxide such as lanthanum or yttrium as a dopant to a semiconductor ceramic mainly composed of, for example, barium titanate and having an electric resistance characteristic exhibiting a positive temperature coefficient. It is formed by sintering a conductive ceramic material having self-temperature control ability. As an example, trade name “Inflex Burke” (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) has an outer diameter of 18 mm, a wall thickness of 3 mm, a length of 250 mm, Specific resistance 1.
A roller molded into a hollow cylindrical roller of 41 Ω · cm can be used. The surface of the formed cylindrical roller is flattened by polishing, and the inner wall of a predetermined length extending inward from both end surfaces and each end surface, that is, a portion where a conductive film described later is formed is subjected to sandblasting. It has been roughened.

【0016】加熱ローラ1の外周表面のうち加圧ローラ
24が圧着する領域には、たとえばフッ素樹脂にカーボ
ン粒子を微量添加した離型層2が厚さ20μmでコーテ
ィングされる。なお、離型層2の表面が帯電するのを防
ぐために、離型層2の体積抵抗率が106Ω・cm以上
であって、その表面抵抗が106〜109 Ωの範囲に調
整された導電性を有することが好ましい。
A part of the outer peripheral surface of the heating roller 1 to which the pressure roller 24 is pressed is coated with a release layer 2 having a thickness of 20 μm, for example, obtained by adding a small amount of carbon particles to fluororesin. In order to prevent the surface of the release layer 2 from being charged, the volume resistivity of the release layer 2 is 10 6 Ω · cm or more, and the surface resistance is adjusted to a range of 10 6 to 10 9 Ω. Preferably, the conductive material has a high conductivity.

【0017】加熱ローラ1は筐体3に設けられた軸受4
a,4bによって回転可能なように軸支されている。軸
受4a,4bは、耐熱性および耐摩耗性を有する、たと
えばPPS(ポリフェニリンサルファイド)等で形成さ
れることが好ましく、高温になる加熱ローラ1に対して
低摩擦抵抗を保つことができる。
The heating roller 1 includes a bearing 4 provided on a housing 3.
a, 4b so as to be rotatable. The bearings 4a and 4b are preferably formed of, for example, PPS (polyphenylene sulfide) or the like having heat resistance and wear resistance, and can maintain low frictional resistance with respect to the heating roller 1 at a high temperature.

【0018】加熱ローラ1の両端面および各端面から延
びる所定長さ分の内壁には、アルミニウムなどの金属を
溶かして微粒とし、これを吹付けて被膜を形成する溶射
法によって導電性被膜9,19が形成されることが好ま
しく、これによってセラミック材料の粗い表面が滑らか
になるとともに、接触抵抗の低減化を図ることができ
る。なお、導電性被膜9,19が形成される下地は、サ
ンドブラスト処理によって粗面化されているため、導電
性被膜9,19の接着強度が向上している。また、導電
性被膜9,19は延性の金属で極めて薄く形成されてい
るため、セラミック材料との熱膨張の差による剥離の発
生を解消することができる。
The conductive film 9, 9 is melted by spraying a metal such as aluminum to form fine particles on the inner surfaces of the heating roller 1 at both end surfaces and a predetermined length extending from each end surface. Preferably, 19 is formed, whereby the rough surface of the ceramic material is smoothed and the contact resistance can be reduced. The base on which the conductive films 9 and 19 are formed is roughened by sandblasting, so that the adhesive strength of the conductive films 9 and 19 is improved. In addition, since the conductive coatings 9 and 19 are formed of a ductile metal and are extremely thin, it is possible to eliminate the occurrence of peeling due to a difference in thermal expansion with the ceramic material.

【0019】図2および図3は、図1に示す加熱ローラ
1の両端部の構造を示す分解斜視図である。図2におい
て、加熱ローラ1に給電するための電極部材8は、円弧
状に弯曲した櫛歯状の突起8aが両側に3個ずつ形成さ
れ、その端部にはリード線14aを圧着して電気的接続
を行うかしめ部8bが形成されている。電極部材8の材
質は、たとえばりん青銅やステンレス鋼等の弾性材料か
ら成り、電極部材8が加熱ローラ1の内壁に装着される
と、突起部8aが外側に広がろうとする弾性力が作用し
て、突起部8aの先端と加熱ローラ1の内壁、特に内壁
に形成された導電性被膜9との電気的接続が安定に確保
される。
FIGS. 2 and 3 are exploded perspective views showing the structure of both ends of the heating roller 1 shown in FIG. In FIG. 2, an electrode member 8 for supplying power to the heating roller 1 is formed with three comb-shaped protrusions 8a which are curved in an arc shape on each side, and a lead wire 14a is crimped to the end of the protrusions 8a. A caulking portion 8b for making a connection is formed. The material of the electrode member 8 is made of an elastic material such as phosphor bronze or stainless steel. When the electrode member 8 is mounted on the inner wall of the heating roller 1, an elastic force acts so that the projection 8a tends to spread outward. As a result, the electrical connection between the tip of the projection 8a and the inner wall of the heating roller 1, particularly the conductive coating 9 formed on the inner wall, is stably secured.

【0020】加熱ローラ1の端部を覆うように、円筒状
の駆動歯車ホルダ10が耐熱性接着剤10aによって加
熱ローラ1の外周と嵌合するように固定される。駆動歯
車ホルダ10の端面の中心には、駆動歯車12の軸11
の断面形状と適合するように、略D字状の穴10bが穿
設されており、穴10bをかしめることによって軸11
と駆動歯車ホルダ10とが一体的に固定される。なお、
軸11と駆動歯車ホルダ10との連結構造として、スプ
リングピンなどで取付けてもかまわない。なお、駆動歯
車ホルダ10の端面には、加熱ローラ1の内空間と外気
とを連通するための連通孔28が穿設されており、これ
によって加熱ローラ1の温度上昇によって上昇する内空
間の圧力を大気圧に保つことができる。
A cylindrical drive gear holder 10 is fixed to the outer periphery of the heating roller 1 by a heat-resistant adhesive 10a so as to cover the end of the heating roller 1. At the center of the end face of the drive gear holder 10, the shaft 11 of the drive gear 12
A substantially D-shaped hole 10b is formed so as to conform to the cross-sectional shape of the shaft 11 by caulking the hole 10b.
And the drive gear holder 10 are integrally fixed. In addition,
The connection structure between the shaft 11 and the drive gear holder 10 may be attached with a spring pin or the like. The end face of the drive gear holder 10 is provided with a communication hole 28 for communicating the inner space of the heating roller 1 with the outside air, whereby the pressure of the inner space increases due to the temperature rise of the heating roller 1. Can be maintained at atmospheric pressure.

【0021】次に、図3において、加熱ローラ1に給電
するための電極部材18は、外周面が円筒状であって、
その内部に先端が外側に屈曲した弾性片18aが円周上
等間隔に複数形成された形状を有し、この電極部材18
を加熱ローラ1に装着することによって弾性片18aが
外側に広がろうとする弾性力が作用して、弾性片18a
の先端と加熱ローラ1の内壁、特に内壁に形成された導
電性被膜19との電気的接続が安定に確保される。な
お、電極部材18の材質は、電極部材8と同様に、たと
えばりん青銅やステンレス鋼などのような弾性材料から
成る。また、電極部材18を加熱ローラ1に弾性によっ
て固定する際に、耐熱性接着剤を併用しても構わない。
Next, in FIG. 3, an electrode member 18 for supplying power to the heating roller 1 has a cylindrical outer peripheral surface.
The electrode member 18a has a shape in which a plurality of elastic pieces 18a whose tips are bent outward are formed at equal intervals on the circumference.
Is attached to the heating roller 1, an elastic force is applied to the elastic piece 18 a so as to spread outward.
, And the inner wall of the heating roller 1, in particular, the electrically conductive coating 19 formed on the inner wall is stably secured. The material of the electrode member 18 is made of an elastic material such as phosphor bronze or stainless steel, similarly to the electrode member 8. When the electrode member 18 is elastically fixed to the heating roller 1, a heat-resistant adhesive may be used in combination.

【0022】この電極部材18の弾性片18aに嵌入す
るように円筒状の突起17aが形成された、たとえばP
PSなどから成る円板状の絶縁スペーサ17の中に、リ
ード線14bが導かれ、図1に示すように、端子台17
bに接続されている。なお、絶縁スペーサ17と電極部
材18とは耐熱性接着剤によって固定される。絶縁スペ
ーサ17の端面に、略同径の導電板15が耐熱性接着剤
によって固定されており、絶縁スペーサ17の端子台1
7bと導電板15の端子台15aとが電気的に接続され
ることによって、リード線14bと導電板15との電気
的接続が行われる。
A cylindrical projection 17a is formed to fit into the elastic piece 18a of the electrode member 18, for example, P
The lead wire 14b is led into a disk-shaped insulating spacer 17 made of PS or the like, and as shown in FIG.
b. Note that the insulating spacer 17 and the electrode member 18 are fixed with a heat-resistant adhesive. A conductive plate 15 having substantially the same diameter is fixed to an end surface of the insulating spacer 17 with a heat-resistant adhesive.
7b and the terminal block 15a of the conductive plate 15 are electrically connected, so that the lead wire 14b and the conductive plate 15 are electrically connected.

【0023】導電板15の中心には、先端が球面状であ
る導電性の突起16が形成されており、この突起16と
固定電極20の弾性片20aとが摺動するように接触し
ている。そのため、加熱ローラ1および導電板15が一
体的に回転運動しても安定な電気的接続が得られる。こ
の固定電極20は、電極部材8,18と同様に、たとえ
はりん青銅やステンレス鋼などの弾性材料から成る。ま
た、突起16が弾性片20aに対して一定の力で当接す
るために、駆動歯車12としてはす歯歯車を用いること
によって、加熱ローラ1全体を図1中右方のスラスト方
向への力を発生させることができる。
At the center of the conductive plate 15, a conductive protrusion 16 having a spherical tip is formed, and the protrusion 16 and the elastic piece 20a of the fixed electrode 20 are slidably in contact with each other. . Therefore, a stable electrical connection can be obtained even if the heating roller 1 and the conductive plate 15 rotate integrally. The fixed electrode 20 is made of an elastic material such as phosphor bronze or stainless steel, similarly to the electrode members 8 and 18. In addition, since the projection 16 abuts on the elastic piece 20a with a constant force, a helical gear is used as the drive gear 12 so that the entire heating roller 1 can be moved in the right thrust direction in FIG. Can be generated.

【0024】図1において、電極部材18の外周面に給
電する給電軸受21は、電極部材18に固定される導電
性の内輪と、固定電極22に固定される導電性の外輪
と、内輪と外輪の間に介在する導電性の球とから成るこ
ろがり軸受が用いられ、加熱ローラ1および電極部材1
8が一体的に回転運動しても安定な電気的接続が得られ
ている。なお、このような導電性のころがり軸受の代わ
りに、外輪および内輪の材料として、摺動性の良好な導
電性材料、銅または銀等の高導電性金属と黒鉛とを混合
し、焼結したブラシ、たとえば商品名「スライディング
コンタクト/GTS−04B」(オーパックス社製)か
ら成るすべり軸受を用いても構わない。給電軸受21と
電気的に接続された固定電極22、および導電板15と
電気的に接続された固定電極20は、たとえばPPSな
どから成る電気絶縁性の電極ハウジング23に保持され
ており、電極ハウジング23は筐体3に取付けられてい
る。
In FIG. 1, a power supply bearing 21 for supplying power to the outer peripheral surface of the electrode member 18 includes a conductive inner ring fixed to the electrode member 18, a conductive outer ring fixed to the fixed electrode 22, an inner ring and an outer ring. Rolling bearing consisting of a conductive ball interposed between the heating roller 1 and the electrode member 1 is used.
A stable electrical connection can be obtained even when the rotary members 8 are integrally rotated. In addition, instead of such a conductive rolling bearing, as a material of the outer ring and the inner ring, a conductive material having good slidability, a high conductive metal such as copper or silver and graphite were mixed and sintered. A brush, for example, a sliding bearing made of trade name “Sliding Contact / GTS-04B” (manufactured by Opax) may be used. The fixed electrode 22 electrically connected to the power supply bearing 21 and the fixed electrode 20 electrically connected to the conductive plate 15 are held in an electrically insulating electrode housing 23 made of, for example, PPS. 23 is attached to the housing 3.

【0025】電極部材8に接続されたリード線14aお
よび絶縁スペーサ17の端子台17bに接続されたリー
ド線14bは、加熱ローラ1の軸芯に沿って配設され、
途中2個所で耐熱性および高い電気絶縁性を有する、た
とえばPPSなどのリング状スペーサ7で支持され、そ
の間に温度ヒューズ5が直列接続される。温度ヒューズ
は加熱ローラ1から発生する熱の異常温度を検出する異
常温度検出素子として働くとともに、この温度ヒューズ
5は、加熱ローラ1が異常高温になると溶断して、加熱
ローラ1への給電を停止する回路遮断素子として設けら
れ、加熱ローラの平均的な温度分布を示す軸芯部に設け
られる。したがって、加熱ローラ1によって発生する熱
の平均的な温度を正確に検出するとともに、加熱ローラ
1の異常高温時には自動的に回路を遮断して、より安全
性を向上させることができる。このような異常高温時の
場合のみ正確に回路を遮断できるので、加熱ローラ1の
通常の作動温度時には安定した給電を行うことが可能と
なる。なお、温度ヒューズ5の表面は、耐熱性および高
い電気絶縁性を有する被覆層6、たとえばポリイミド樹
脂で覆われている。
The lead wire 14a connected to the electrode member 8 and the lead wire 14b connected to the terminal block 17b of the insulating spacer 17 are disposed along the axis of the heating roller 1,
Two places in the middle are supported by a ring-shaped spacer 7 made of, for example, PPS having heat resistance and high electrical insulation, and a thermal fuse 5 is connected in series between them. The thermal fuse functions as an abnormal temperature detecting element for detecting an abnormal temperature of heat generated from the heating roller 1, and the thermal fuse 5 is blown when the heating roller 1 becomes abnormally high temperature, and stops supplying power to the heating roller 1. It is provided as a circuit interrupting element, and is provided on a shaft core portion showing an average temperature distribution of the heating roller. Therefore, the average temperature of the heat generated by the heating roller 1 can be accurately detected, and the circuit can be automatically cut off when the temperature of the heating roller 1 is abnormally high, thereby further improving safety. The circuit can be accurately cut off only at such an abnormally high temperature, so that stable power supply can be performed at the normal operating temperature of the heating roller 1. The surface of the thermal fuse 5 is covered with a coating layer 6 having heat resistance and high electrical insulation, for example, a polyimide resin.

【0026】こうして、固定電極22から給電軸受2
1、電極部材18、導電性被膜19、加熱ローラ1を通
って、導電性被膜9、電極部材8、リード線14a、温
度ヒューズ5、リード線14b、端子台17b、端子台
15a、導電板15、突起16、固定電極20までの電
気回路が形成される。これらの固定電極20,22に、
温度制御装置40からたとえばAC100Vの交流を供
給することによって、自己発熱型導電性セラッミ材料か
ら成る加熱ローラ1が全体にわたって均一に発熱する。
なお、加熱ローラ1の温度を検出制御するために、サー
ミスタなどの温度検出素子41が加熱ローラ1の外表面
に接触するように取付け部材42によって固定されてお
り、この温度検出素子41の出力はCPU(中央処理装
置)43と接続された温度制御装置40に入力され、加
熱ローラ1の温度が安定するように制御されている。
In this manner, the power supply bearing 2
1, the electrode member 18, the conductive film 19, and the heating roller 1, pass through the conductive film 9, the electrode member 8, the lead wire 14a, the thermal fuse 5, the lead wire 14b, the terminal block 17b, the terminal block 15a, and the conductive plate 15. An electric circuit up to the projection 16 and the fixed electrode 20 is formed. These fixed electrodes 20 and 22
By supplying an alternating current of, for example, AC 100 V from the temperature control device 40, the heating roller 1 made of a self-heating type conductive cella material uniformly generates heat throughout.
In order to detect and control the temperature of the heating roller 1, a temperature detecting element 41 such as a thermistor is fixed by a mounting member 42 so as to contact the outer surface of the heating roller 1, and the output of the temperature detecting element 41 is The temperature is input to a temperature control device 40 connected to a CPU (Central Processing Unit) 43 and is controlled so that the temperature of the heating roller 1 is stabilized.

【0027】加圧ローラ24は、軸芯24aのまわりを
厚さ5mm程度のシリコーンゴムで覆われた外径20m
m、長さ220mmのローラであり、軸芯24aの両端
は耐熱性および摺動性を有する、たとえばPPSなどか
ら成る軸受25a,25bによって軸支され、この軸受
25a,25bに対して圧縮ばね26a,26bが加熱
ローラ1側へそれぞれたとえば2kgf程度の力で押圧
している。
The pressure roller 24 has an outer diameter of about 20 mm covered with silicone rubber having a thickness of about 5 mm around a shaft core 24a.
The roller is a roller having a length of 220 mm and a length of 220 mm. Both ends of the shaft core 24a are supported by bearings 25a and 25b having heat resistance and slidability and made of, for example, PPS, and a compression spring 26a is provided for the bearings 25a and 25b. , 26b press against the heating roller 1 side with a force of, for example, about 2 kgf.

【0028】次に、図1に示す加熱装置の動作について
説明する。この加熱装置を搭載した電子写真装置の電源
を投入すると、CPU43の命令に基づいて、加熱ロー
ラ1が所定の予熱温度になるように、温度制御装置40
が加熱ローラ1への通電量を制御する。その後、CPU
43から印刷命令が送られると、温度制御装置40は加
熱ローラ1の温度を予熱温度から150℃〜200℃の
範囲の定着温度になるように、加熱ローラ1の通電量を
増加させるとともに、記録紙の搬送装置の動作に併せて
駆動歯車12が図示しない駆動系によって回転駆動され
て、加熱ローラ1が回転し、加圧ローラ24が従動的に
回転する。そして、未定着トナーを載せた記録紙が加熱
装置に搬入されて、加熱ローラ1と加圧ローラ24によ
って挟持されながら搬送されると、未定着トナーが加熱
溶融して記録紙上に定着される。
Next, the operation of the heating device shown in FIG. 1 will be described. When the power of the electrophotographic apparatus equipped with the heating device is turned on, the temperature control device 40 is controlled based on a command from the CPU 43 so that the heating roller 1 has a predetermined preheating temperature.
Controls the amount of power supply to the heating roller 1. Then the CPU
When a print command is sent from the printer 43, the temperature controller 40 increases the amount of power supplied to the heating roller 1 so that the temperature of the heating roller 1 becomes a fixing temperature in the range of 150 ° C. to 200 ° C. from the preheating temperature, and performs recording. The driving gear 12 is rotationally driven by a driving system (not shown) in accordance with the operation of the paper conveying device, so that the heating roller 1 is rotated and the pressure roller 24 is driven to rotate. Then, when the recording paper on which the unfixed toner is placed is carried into the heating device and transported while being nipped by the heating roller 1 and the pressure roller 24, the unfixed toner is heated and melted and fixed on the recording paper.

【0029】このようにして、加熱ローラ1に、たとえ
ばAC100V、400Wの電力を供給することによっ
て、加熱ローラ1の表面温度が155℃になり、加熱ロ
ーラ1の周速を39mm/秒、加圧ローラ24のニップ
幅を18mmに設定した場合、定着性に優れ、しかも画
像乱れの少ないトナー定着像を得ることができた。
By supplying power of, for example, AC 100 V, 400 W to the heating roller 1 in this manner, the surface temperature of the heating roller 1 becomes 155 ° C., the peripheral speed of the heating roller 1 is 39 mm / sec, and the pressure is increased. When the nip width of the roller 24 was set to 18 mm, it was possible to obtain a toner-fixed image having excellent fixability and less image disturbance.

【0030】加熱ローラ1が室温から定着温度まで上昇
すると、金属製の電極部材8,18は熱膨張するのに対
して、セラミック製の加熱ローラ1はあまり膨張しない
ため、電極部材8の突起8aの先端および電極部材18
の弾性片18aの先端が相対的に変位する。しかし、電
極部材8,18は弾性的に固定されているため、加熱ロ
ーラ1と電極部材8,18との電気的接続が安定に保た
れる。さらに、電極部材8,18は導電性被膜9,19
を介して加熱ローラ1に接触していることによって、接
触抵抗が極めて小さくなるため、加熱ローラ1の回転に
よっても安定した通電が行われ、加熱ローラ1の温度変
動が少なくなり良好な定着画像を得ることができる。
When the heating roller 1 rises from room temperature to the fixing temperature, the metal electrode members 8 and 18 thermally expand, whereas the ceramic heating roller 1 does not expand much. Tip and electrode member 18
Of the elastic piece 18a is relatively displaced. However, since the electrode members 8 and 18 are elastically fixed, the electrical connection between the heating roller 1 and the electrode members 8 and 18 is stably maintained. Further, the electrode members 8, 18 are electrically conductive coatings 9, 19.
The contact resistance is extremely small by contacting the heating roller 1 through the heating roller 1, so that a stable energization is performed even by the rotation of the heating roller 1, the temperature fluctuation of the heating roller 1 is reduced, and a good fixed image is obtained. Obtainable.

【0031】以上の実施例において、加熱ローラ1の両
端部に形成する導電性被膜が、アルミニウムを溶射して
形成される例を用いて説明したが、他の金属を溶射して
も構わず、さらに金属をめっきしたり蒸着することによ
って、たとえばNiのみの単層被膜やNi+Cu+Ni
の3層被膜を形成しても構わず、また導電性の非金属で
形成しても構わない。
In the above embodiment, an example has been described in which the conductive coatings formed on both ends of the heating roller 1 are formed by spraying aluminum, but other metals may be sprayed. Further, by plating or vapor-depositing a metal, for example, a single-layer film of Ni only or Ni + Cu + Ni
May be formed, or a conductive non-metal may be used.

【0032】また、以上の実施例において、加熱ローラ
1に給電するために、加熱ローラ1の一端側に回転摺動
可能な給電電極を設ける例を説明したが、加熱ローラ1
の両端部にそれぞれ回転摺動可能な給電電極を設けて、
加熱ローラ1のスラスト方向に沿って給電する構成でも
構わない。
In the above embodiment, an example was described in which a power supply electrode slidable on one end of the heating roller 1 was provided to supply power to the heating roller 1.
Power supply electrodes that can rotate and slide on both ends of the
A configuration in which power is supplied along the thrust direction of the heating roller 1 may be used.

【0033】また本実施例では、回路遮断素子として温
度ヒューズ5を用いているが、検出される温度が設定温
度よりも低下すると回路の導通が復帰する温度スイッチ
を用いてもよい。
In this embodiment, the temperature fuse 5 is used as a circuit breaker. However, a temperature switch may be used in which the conduction of the circuit is restored when the detected temperature falls below a set temperature.

【0034】以上詳説したように本発明によれば、自己
発熱型導電性セラミック材料から成る中空の加熱ローラ
の内部に異常温度検出素子を設けるので、加熱装置の省
空間化を実現することができる。また、異常温度検出素
子を耐熱性および電気絶縁性を有するスペーサで支持し
て、加熱ローラの軸芯部に設けることによって、加熱ロ
ーラの平均的な温度を正確に検出できる。その結果、加
熱ローラから発生する熱の温度と異常温度検出素子が検
出する温度との差異が少なくなり、異常温度検出素子の
誤動作を防ぐことができる。
As described above in detail, according to the present invention, since the abnormal temperature detecting element is provided inside the hollow heating roller made of a self-heating type conductive ceramic material, space saving of the heating device can be realized. . In addition, the average temperature of the heating roller can be accurately detected by supporting the abnormal temperature detecting element with a spacer having heat resistance and electrical insulation and providing the element at the shaft core of the heating roller. As a result, the difference between the temperature of the heat generated from the heating roller and the temperature detected by the abnormal temperature detecting element is reduced, and malfunction of the abnormal temperature detecting element can be prevented.

【0035】また、前記異常温度検出素子は所定の温度
に達すると、回路を遮断する回路遮断素子として作動す
るため、加熱ローラの異常高温時には、自動的に回路を
遮断して、より安全性を向上させることができるととも
に、異常温度時のみ回路を遮断できるので、加熱ローラ
の通常の作動温度時には、安定した給電を行うことがで
きる。
The abnormal temperature detecting element operates as a circuit interrupting element for interrupting the circuit when the temperature reaches a predetermined temperature. Therefore, when the temperature of the heating roller is abnormally high, the circuit is automatically interrupted to further enhance safety. Since the circuit can be cut off only when the temperature is abnormal, the power can be stably supplied at the normal operating temperature of the heating roller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である加熱装置の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a heating device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す加熱ローラ1の両端部の構造を示す
分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a structure of both ends of a heating roller 1 shown in FIG.

【図3】図1に示す加熱ローラ1の両端部の構造を示す
分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a structure of both ends of a heating roller 1 shown in FIG.

【図4】従来の加熱装置82を用いた電子写真装置の一
例を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of an electrophotographic apparatus using a conventional heating device 82.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱ローラ 2 離型層 3 筐体 4a,4b 軸受 5 温度ヒューズ 7 リング状スペーサ 8,18 電極部材 9,19 導電性被膜 10 駆動歯車ホルダ 11 軸 12 駆動歯車 15 導電板 16 突起 17 絶縁スペーサ 20,22 固定電極 21 給電軸受 23 電極ハウジング 24 加圧ローラ 25a,25b 軸受 26a,26b 圧縮ばね 28 連通孔 40 温度制御装置 41 温度検出素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating roller 2 Release layer 3 Case 4a, 4b Bearing 5 Thermal fuse 7 Ring spacer 8, 18 Electrode member 9, 19 Conductive film 10 Drive gear holder 11 Shaft 12 Drive gear 15 Conductive plate 16 Projection 17 Insulating spacer 20 , 22 Fixed electrode 21 Power supply bearing 23 Electrode housing 24 Pressure roller 25a, 25b Bearing 26a, 26b Compression spring 28 Communication hole 40 Temperature control device 41 Temperature detection element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−260077(JP,A) 特開 昭62−18582(JP,A) 特開 平3−144684(JP,A) 実開 昭64−13070(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-260077 (JP, A) JP-A-62-18582 (JP, A) JP-A-3-144684 (JP, A) Actually open 64-64 13070 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 自己発熱型導電性セラミック材料から成
る中空の加熱ローラを備える加熱装置において、 前記加熱ローラの内部に、異常温度検出素子を備え、 異常温度検出素子は、加熱ローラの軸芯部に設けられ、
耐熱性および電気絶縁性を有するスペーサで支持される
ことを特徴とする加熱装置。
1. A heating device including a hollow heating roller made of a self-heating type conductive ceramic material, wherein an abnormal temperature detecting element is provided inside the heating roller, and the abnormal temperature detecting element includes a shaft core of the heating roller. Provided in
A heating device characterized by being supported by a spacer having heat resistance and electrical insulation.
【請求項2】 前記異常温度検出素子は、所定の温度に
達すると回路を遮断する回路遮断素子であって、前記回
路遮断素子を介して前記加熱ローラに給電を行うことを
特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
2. The heating device according to claim 1, wherein the abnormal temperature detecting element is a circuit interrupting element that interrupts a circuit when a predetermined temperature is reached, and supplies power to the heating roller via the circuit interrupting element. 2. The heating device according to 1.
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