JPH07192845A - Heat roller - Google Patents
Heat rollerInfo
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- JPH07192845A JPH07192845A JP34874493A JP34874493A JPH07192845A JP H07192845 A JPH07192845 A JP H07192845A JP 34874493 A JP34874493 A JP 34874493A JP 34874493 A JP34874493 A JP 34874493A JP H07192845 A JPH07192845 A JP H07192845A
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- insulating layer
- heat roller
- layer
- linear expansion
- cracking
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- Pending
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属製円筒状基体11の外周面に電気絶縁層
13を介して発熱抵抗体層15およびフッ素樹脂表面被
覆層17を設けたヒートローラにおいて、電気絶縁層を
ボロンシロキサン系ポリマー等の有機金属ポリマーから
形成する。
【効果】 電気絶縁層が可撓性を有し、欠けや割れの生
じることが防止され、機械的に安定したヒートローラが
得られる。電気絶縁層の線膨張率を金属製基体とほぼ同
じとすることができるため、線膨張率の差によるヒビ割
れや剥がれが生じない。低温条件下で電気絶縁層を形成
できるため、金属製基体としてアルミニウムの使用が容
易となるなど、基体の素材の選択や設計の自由度が増
し、低コスト化や、定着器の立上り時間の高速化などが
可能となる。
(57) [Summary] [Structure] In a heat roller in which a heating resistor layer 15 and a fluororesin surface coating layer 17 are provided on an outer peripheral surface of a metallic cylindrical substrate 11 with an electric insulating layer 13 interposed therebetween, the electric insulating layer is boron. It is formed from an organometallic polymer such as a siloxane polymer. [Effects] The electrically insulating layer has flexibility and is prevented from chipping or cracking, and a mechanically stable heat roller can be obtained. Since the linear expansion coefficient of the electrical insulating layer can be made substantially the same as that of the metal base, cracking or peeling due to the difference in linear expansion coefficient does not occur. Since the electrical insulating layer can be formed under low temperature conditions, it is easy to use aluminum as a metal substrate, which increases the degree of freedom in substrate material selection and design, lowering costs and increasing the fixing unit rise time. It becomes possible.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た画像形成装置などで用いられるヒートローラに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat roller used in an image forming apparatus using an electrophotographic system.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機、プリン
ター等の画像形成装置においては、トナーと呼ばれる現
像剤による画像を感光体上に形成し、このトナー像を紙
などに転写したのち定着することにより画像を形成して
いる。トナーの定着方式としては、熱定着方式と、圧力
定着方式があるが、前者、特にヒートローラ定着方式が
主流を占めるに至っている。2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, an image formed of a developer called toner is formed on a photoconductor, and the toner image is transferred onto paper and then fixed. By doing so, an image is formed. As the toner fixing method, there are a heat fixing method and a pressure fixing method, but the former method, particularly the heat roller fixing method, has become the mainstream.
【0003】ヒートローラ定着方式は、バインダー樹脂
と着色剤とを含むトナーからなるトナー画像が転写形成
された紙などの転写用基体に、ヒートローラを当接して
トナーを軟化ないしは溶融して転写紙上に定着するもの
である。ヒートローラによる加熱方式としては、種々の
ものが知られているが、金属製円筒状基体の周面に電気
絶縁層を介して発熱抵抗体層を形成したヒートローラ
が、定着温度の均一性、定着温度までの立上り時間が短
いなどの点で優れている。本発明はこのタイプのヒート
ローラに関する。この種のヒートローラとしては、例え
ば、特開昭64−86185号公報に、鉄、ステンレ
ス、アルミニウム等のパイプの外周面にホウロウ加工を
施して絶縁加工し、その上にNi−P、Ni−W−P、
Ni−Cu−P等の発熱抵抗層を無電解メッキにより形
成したヒートローラが提案されており、また、その表面
にさらにテフロン層を設けることも記載されている。In the heat roller fixing method, a heat roller is brought into contact with a transfer substrate such as a paper on which a toner image made of a toner containing a binder resin and a colorant is transferred and formed, and the toner is softened or melted to transfer the toner onto the transfer paper. It will be established in. As a heating method by a heat roller, various ones are known, but a heat roller in which a heating resistor layer is formed on the peripheral surface of a metal cylindrical substrate via an electric insulating layer has a uniform fixing temperature, It is excellent in that the rise time to the fixing temperature is short. The present invention relates to this type of heat roller. As this type of heat roller, for example, in JP-A-64-86185, an outer peripheral surface of a pipe made of iron, stainless steel, aluminum or the like is subjected to enamel processing for insulation, and Ni-P, Ni- WP,
A heat roller in which a heating resistance layer such as Ni-Cu-P is formed by electroless plating has been proposed, and it is also described that a Teflon layer is further provided on the surface thereof.
【0004】また、特開昭55−72390号公報に
は、銅合金またはアルミニウム合金等の円筒状基体の内
周面あるいは外周面にシリコーン、マイカ、ガラス等か
らなる電気絶縁層を介して発熱抵抗体を設けて円筒状の
ヒータとすることが記載されており、この定着装置への
利用についても述べられている。しかしながら、金属製
円筒状基体上に絶縁層としてガラス、ホウロウ、セラミ
ックス等を設けた従来のヒートローラにおいては、金属
製基板と絶縁層との熱膨張率の差が大きいため、定着・
待機のために発熱および冷却が繰り返されることにより
絶縁層の剥離やヒビ割れが発生しやすいという問題点が
あった。鉄、アルミニウム等の金属の線膨張係数は10
〜30×10-6/℃であり、一方、ガラス、セラミック
スの線膨張係数は3〜5×10-6/℃である。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 55-72390, heating resistance is provided on the inner peripheral surface or outer peripheral surface of a cylindrical substrate of copper alloy, aluminum alloy or the like via an electrically insulating layer made of silicone, mica, glass or the like. It is described that a body is provided to form a cylindrical heater, and its use in the fixing device is also described. However, in a conventional heat roller in which glass, enamel, ceramics, etc. are provided as an insulating layer on a metallic cylindrical substrate, there is a large difference in the coefficient of thermal expansion between the metallic substrate and the insulating layer, so fixing / fixing
There is a problem that peeling and cracking of the insulating layer are likely to occur due to repeated heat generation and cooling for standby. The coefficient of linear expansion of metals such as iron and aluminum is 10
˜30 × 10 −6 / ° C., while the linear expansion coefficient of glass and ceramics is 3 to 5 × 10 −6 / ° C.
【0005】また、ガラス、セラミックス、ホウロウ等
の電気絶縁層は600〜1200℃程度の高温雰囲気下
で焼付けにより形成する必要があるため、金属製円筒状
基体が軟化、酸化等のダメージを受ける。特に、アルミ
ニウムは軟化のために薄肉の素管を用いることはできな
い。また、鉄を用いる場合は、酸化防止のために窒素雰
囲気中で絶縁層の焼付けを行なう必要があり、コストの
上昇を招く。Further, the electric insulating layer of glass, ceramics, enamel or the like needs to be formed by baking in a high temperature atmosphere of about 600 to 1200 ° C., so that the metallic cylindrical base body is damaged by softening, oxidation and the like. In particular, aluminum cannot be used as a thin wall tube because of its softening. Further, when iron is used, it is necessary to bake the insulating layer in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation, which causes an increase in cost.
【0006】さらに、ガラス、セラミックスから形成さ
れた絶縁層は外部からの衝撃力等に対して脆弱であるた
め、ヒートローラの製造工程中、あるいは輸送・組立て
等のヒートローラ単体としての取扱い時に、絶縁層の欠
けやヒビ割れが生じやすいという欠点があった。Further, since the insulating layer formed of glass or ceramics is vulnerable to impact force from the outside, during the manufacturing process of the heat roller, or when handling the heat roller as a single unit during transportation and assembly, etc. It has a drawback that the insulating layer is likely to be chipped or cracked.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造に際し
て苛酷な条件を必要とせず、製造後および繰返し使用時
における電気絶縁層のヒビ割れ、剥離等の問題が改善さ
れたヒートローラを提供するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a heat roller which does not require harsh conditions at the time of manufacture and has improved problems such as cracking and peeling of the electric insulating layer after the manufacture and during repeated use. It is a thing.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明のヒートローラ
は、金属製円筒状基体の周面に電気絶縁層を介して発熱
抵抗体層を設けたヒートローラにおいて、電気絶縁層が
有機金属ポリマーから形成されていることを特徴とす
る。The heat roller of the present invention is a heat roller in which a heating resistor layer is provided on the peripheral surface of a metallic cylindrical substrate through an electric insulating layer, and the electric insulating layer is made of an organometallic polymer. It is characterized by being formed.
【0009】[0009]
【実施例】図1は、本発明のヒートローラを示す断面説
明図である。ヒートローラは、金属製円筒状基体11の
外周面に、電気絶縁層13、発熱抵抗体層15および表
面被覆層17が順次形成されてなり、発熱抵抗体層15
には、通電加熱のための電極21が設けられている。金
属製円筒状基体11の素材としては、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金等の熱伝導性
のよい金属を用いることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a cross sectional view showing a heat roller of the present invention. The heat roller is formed by sequentially forming an electric insulating layer 13, a heating resistor layer 15 and a surface coating layer 17 on the outer peripheral surface of a metallic cylindrical substrate 11, and the heating resistor layer 15 is formed.
Is provided with an electrode 21 for electrically heating. As a material of the metallic cylindrical substrate 11, a metal having good thermal conductivity such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, iron, iron alloy can be used.
【0010】電気絶縁層13は、有機金属ポリマーから
なる。有機金属ポリマーとは、金属−炭素間に直接の結
合を有する化合物であって、耐熱性・可撓性の2つの特
長を備えたポリマーであり、例えば、主鎖がボロン、シ
リコン、酸素から形成されるボロンシロキサン系ポリマ
ーがあり、この基本構造の一例を挙げれば以下の化1の
通りである。The electrically insulating layer 13 is made of an organometallic polymer. An organometallic polymer is a compound having a direct bond between metal and carbon, and is a polymer having two features of heat resistance and flexibility. For example, the main chain is formed from boron, silicon, and oxygen. There is a boron siloxane-based polymer, and an example of this basic structure is as shown in Chemical formula 1 below.
【0011】[0011]
【化1】 [Chemical 1]
【0012】ボロンシロキサン系ポリマーは、例えば、
ショウエクセルの商品名で昭和電線電纜株式会社から市
販されている。有機金属ポリマーは、絶縁耐圧を有する
耐熱性ポリマーであり、電気絶縁層として機能し、発熱
抵抗体層15による加熱に際しても十分耐えうることが
できる。また、有機金属ポリマーは、可撓性を有してお
り、外部からの衝撃力により欠け、割れ等を生じること
がなく、機械的に安定している。The boron siloxane-based polymer is, for example,
It is commercially available from Showa Densen Denpa Co., Ltd. under the trade name of Showekcel. The organometallic polymer is a heat resistant polymer having a withstand voltage, functions as an electric insulating layer, and can sufficiently withstand the heating by the heating resistor layer 15. In addition, the organometallic polymer has flexibility and is mechanically stable without being chipped or cracked by an external impact force.
【0013】さらに、有機金属ポリマーは、線膨張係数
が金属製基体とほぼ同じであり、定着操作において発熱
・冷却が繰り返されても、熱膨張率の差により、有機金
属ポリマーからなる電気絶縁層13が金属製円筒状基板
11から剥離、ヒビ割れすることが防止される。また、
電気絶縁層13は、未硬化の有機金属ポリマーを塗布
し、比較的低温で加熱硬化させることにより形成できる
ので、金属製円筒状基体11の選択の自由度が増す。例
えば、加工費も含めて低コストで調達できるアルミニム
製基体11を使用することができる。また、基体11の
薄肉化も可能となる。Further, the organic metal polymer has a coefficient of linear expansion substantially the same as that of the metal substrate, and even if heat generation and cooling are repeated in the fixing operation, due to the difference in the coefficient of thermal expansion, the electrical insulating layer made of the organic metal polymer. It is prevented that 13 is peeled off from the metallic cylindrical substrate 11 and cracked. Also,
The electrically insulating layer 13 can be formed by applying an uncured organometallic polymer and heating and curing it at a relatively low temperature, so that the degree of freedom in selecting the metallic cylindrical substrate 11 is increased. For example, the aluminum base 11 that can be procured at a low cost including the processing cost can be used. Further, the thickness of the base 11 can be reduced.
【0014】ヒートローラは待機時(非使用時)におけ
る予熱は省エネの観点から極力抑えるべきであり、一方
起動時(画像形成時)は設定温度まで急激に立上る必要
がある。基体11を薄肉化することにより熱容量が低下
し、定着器の定着可能温度時間(立上り時間)を短縮化
することができる。また、上記のように、有機金属ポリ
マーからなる電圧絶縁層13は温和な焼成条件で形成で
きるので、形成時に金属製基体11の表面状態が荒れた
り、寸法変形を生じることが少なく、高性能のヒートロ
ーラを形成することができる。The preheating of the heat roller during standby (when not in use) should be suppressed as much as possible from the viewpoint of energy saving, while at the time of startup (during image formation) it is necessary to rapidly rise to the set temperature. By reducing the thickness of the base 11, the heat capacity is lowered, and the fixing possible temperature time (rise time) of the fixing device can be shortened. Further, as described above, since the voltage insulating layer 13 made of the organometallic polymer can be formed under mild firing conditions, the surface condition of the metal base 11 is not roughened or dimensional deformation is less likely to occur at the time of formation, and high performance is achieved. A heat roller can be formed.
【0015】電気絶縁層13の膜厚は、電気絶縁性、成
膜工数、熱伝導性等を考慮すると10〜200μmが好
適であり、さらに好ましくは20〜100μmである。
発熱抵抗体層15は、RuO2、Ni−Cr合金、N
i、Cr、Cuなどの金属粉末を有するペーストなどか
ら形成される。表面被覆層17は、発熱抵抗体層15を
覆い、転写時にトナーがヒートローラ側に付着すること
を防止するために、PFA、PTFEなどのフッ素樹脂
から形成されている。The thickness of the electric insulation layer 13 is preferably 10 to 200 μm, more preferably 20 to 100 μm, in consideration of electric insulation, man-hours for film formation, thermal conductivity and the like.
The heating resistor layer 15 is made of RuO 2 , Ni-Cr alloy, N
It is formed from a paste having a metal powder of i, Cr, Cu or the like. The surface coating layer 17 covers the heating resistor layer 15 and is made of a fluororesin such as PFA or PTFE in order to prevent toner from adhering to the heat roller side during transfer.
【0016】以上の説明では、円筒状基体11の外周面
に電気絶縁層13および発熱抵抗体層15を形成してヒ
ートローラとする場合を示したが、これら両層を円筒状
基体11の内周面に形成することも可能である。この場
合も、トナー付着を防止すべく、ヒートローラの最外周
面(表面)にフッ素樹脂からなる表面被覆層を形成する
ことが望ましい。本発明のヒートローラは、複写機、プ
リンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置にお
ける定着装置の加熱定着ローラとして好適に使用しう
る。In the above description, the case where the electrically insulating layer 13 and the heating resistor layer 15 are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical substrate 11 to form a heat roller has been described. It can also be formed on the peripheral surface. Also in this case, it is desirable to form a surface coating layer made of fluororesin on the outermost peripheral surface (front surface) of the heat roller in order to prevent toner adhesion. The heat roller of the present invention can be suitably used as a heat fixing roller of a fixing device in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine and a printer.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、金属製円筒状基体の周
面に電気絶縁層を介して抵抗発熱体層を設けたヒートロ
ーラにおいて、電気絶縁層として有機金属ポリマーを用
いることにより以下の作用効果が得られる。 (1) 電気絶縁層が可撓性を有し、欠けや割れの生じ
ることが防止され、機械的に安定したヒートローラが得
られる。 (2) 電気絶縁層の線膨張率を金属製基体とほぼ同じ
とすることができるため、ガラス、セラミックス、ホウ
ロウの場合のように線膨張率の差によるヒビ割れや剥が
れが生じない。 (3) 比較的低温条件下で電気絶縁層を形成できるた
め、金属製基体としてアルミニウムの使用が容易となる
など、基体の素材の選択や設計の自由度が増し、低コス
ト化や、定着器の立上り時間の高速化などが可能とな
る。According to the present invention, in a heat roller in which a resistance heating element layer is provided on the peripheral surface of a metallic cylindrical substrate with an electric insulation layer interposed therebetween, by using an organometallic polymer as the electric insulation layer, The effect is obtained. (1) The electrically insulating layer has flexibility and is prevented from being chipped or cracked, and a mechanically stable heat roller can be obtained. (2) Since the linear expansion coefficient of the electrical insulating layer can be made substantially the same as that of the metal base, cracking or peeling due to the difference in linear expansion coefficient does not occur unlike in the case of glass, ceramics, and enamel. (3) Since the electric insulating layer can be formed under a relatively low temperature condition, it is easy to use aluminum as the metal base, and the degree of freedom in selecting the base material and designing is increased. It is possible to speed up the rise time of the.
【図1】本発明のヒートローラの実施例を示す説明断面
図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an embodiment of a heat roller of the present invention.
11 金属製円筒状基体 13 電気絶縁層 15 抵抗発熱体層 17 表面被覆層 21 電極 11 Metal Cylindrical Substrate 13 Electric Insulation Layer 15 Resistance Heating Element Layer 17 Surface Covering Layer 21 Electrode
フロントページの続き (72)発明者 丸山 貴裕 鹿児島県国分市山下町1−1 京セラ株式 会社国分工場内 (72)発明者 竹之内 浩 鹿児島県国分市山下町1−1 京セラ株式 会社国分工場内 (72)発明者 直川 裕昭 東京都世田谷区玉川台2丁目14番9号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内Front page continuation (72) Inventor Takahiro Maruyama 1-1 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Prefecture Kyocera Stock Company, Kokubun Plant (72) Inventor Hiro Takenouchi 1-1 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Prefecture Kyocera Stock Company, Kokubun Plant (72 Inventor Hiroaki Naokawa 2-14-9 Tamagawadai, Setagaya-ku, Tokyo Kyocera Corporation Tokyo Yoga Works
Claims (1)
介して発熱抵抗体層を設けたヒートローラにおいて、電
気絶縁層が有機金属ポリマーから形成されていることを
特徴とするヒートローラ。1. A heat roller in which a heating resistor layer is provided on the peripheral surface of a metallic cylindrical substrate with an electric insulating layer interposed therebetween, wherein the electric insulating layer is formed of an organometallic polymer. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34874493A JPH07192845A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Heat roller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34874493A JPH07192845A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Heat roller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07192845A true JPH07192845A (en) | 1995-07-28 |
Family
ID=18399081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34874493A Pending JPH07192845A (en) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | Heat roller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07192845A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1128231A2 (en) | 2000-02-24 | 2001-08-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Directly heated roller for fixing a toner image and method of manufacturing the same |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP34874493A patent/JPH07192845A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1128231A2 (en) | 2000-02-24 | 2001-08-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Directly heated roller for fixing a toner image and method of manufacturing the same |
EP1128231A3 (en) * | 2000-02-24 | 2006-06-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Directly heated roller for fixing a toner image and method of manufacturing the same |
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