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JP2006259724A - Heating roller and fixing device - Google Patents

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JP2006259724A
JP2006259724A JP2006068354A JP2006068354A JP2006259724A JP 2006259724 A JP2006259724 A JP 2006259724A JP 2006068354 A JP2006068354 A JP 2006068354A JP 2006068354 A JP2006068354 A JP 2006068354A JP 2006259724 A JP2006259724 A JP 2006259724A
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JP
Japan
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layer
conductive layer
heating roller
heating
impedance matching
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Pending
Application number
JP2006068354A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Takagi
修 高木
Satoshi Kinouchi
聡 木野内
Yoshinori Tsueda
義徳 杖田
Hisahiro Sone
寿浩 曽根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Tec Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Tec Corp
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Publication date
Priority claimed from US11/078,421 external-priority patent/US7263324B2/en
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Tec Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

【課題】熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供すること。
【解決手段】軸芯1aと、この軸芯1aの周りに形成された弾性層1bと、この弾性層1bよりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層1eと、弾性層1bと導電層1eとの間に配置される少なくとも1つのインピーダンス整合層11c、12c、13cとを備えている。
【選択図】図2
To provide a heating roller and a fixing device capable of reducing deterioration due to thermal fatigue and suppressing deterioration in performance of a heating member that secures a certain nip width between the pressure member and the pressure member.
A shaft core 1a, an elastic layer 1b formed around the shaft core 1a, a conductive layer 1e disposed outside the elastic layer 1b and containing metal particles, an elastic layer 1b and a conductive layer 1e, at least one impedance matching layer 11c, 12c, 13c.
[Selection] Figure 2

Description

この発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置、およびこの定着装置に搭載されている加熱ローラに関する。   The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer and fixes a developer image on a sheet, and a heating roller that is mounted on the fixing device.

デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。   An image forming apparatus using digital technology, such as an electronic copying machine, has a fixing device that fixes a developer image melted by heating to a sheet by applying pressure.

定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱部材と、この加熱部材に所定の圧力を提供する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材との接触領域(ニップ部)には所定の接触幅(ニップ幅)が形成される。このニップ部を通過する用紙には、加熱部材からの熱によって溶かされた用紙上の現像剤像が、加圧部材からの圧力により定着する。   The fixing device includes a heating member that melts a developer, for example, toner, and a pressure member that provides a predetermined pressure to the heating member. A predetermined region is provided in a contact area (nip portion) between the heating member and the pressure member. A contact width (nip width) is formed. On the paper passing through the nip portion, the developer image on the paper melted by the heat from the heating member is fixed by the pressure from the pressure member.

例えば、誘導加熱を用いて加熱部材を加熱する方法として、導電性の薄膜をローラ状の外周面に有する加熱部材に、励磁コイルから発生する磁界を提供して渦電流を流し、発熱させるものが知られている。この場合、剛性を維持するため、導電性の薄膜としては、金属(例えばニッケル)からなる薄い金属膜が利用されてきた。
特開2002−93566号公報
For example, as a method of heating a heating member using induction heating, a heating member having a conductive thin film on a roller-shaped outer peripheral surface is provided with a magnetic field generated from an exciting coil to cause an eddy current to flow and generate heat. Are known. In this case, in order to maintain rigidity, a thin metal film made of metal (for example, nickel) has been used as the conductive thin film.
JP 2002-93566 A

しかし、金属からなる金属膜は酸化しやすく、例えばニッケルからなる加熱部材の金属膜が、200℃以上に加熱され、さらに加圧部材からの加圧も受けると、熱疲労により劣化し、長期にわたって機能を維持することが困難である。また、加熱が終了して冷却される際、金属膜は熱履歴により破損する虞があり、加熱部材の性能を長時間維持することは困難である。   However, a metal film made of metal is easily oxidized. For example, if a metal film of a heating member made of nickel is heated to 200 ° C. or more and further subjected to pressure from a pressure member, it deteriorates due to thermal fatigue, and over a long period of time. It is difficult to maintain the function. Further, when the heating is finished and the metal film is cooled, the metal film may be damaged by the heat history, and it is difficult to maintain the performance of the heating member for a long time.

また、従来より、電気鋳造あるいはメッキにより形成されるニッケル層からなる金属膜を有する加熱部材が知られている。この場合、ニッケルは200℃付近での熱劣化が顕著であって使用上の制約が大きいことの問題や、メッキによる製造方法に関する課題、すなわち、設備の増大化、析出厚さの管理の難しさ、廃液に関する環境問題等がある。   Conventionally, a heating member having a metal film made of a nickel layer formed by electroforming or plating is known. In this case, nickel is prone to thermal degradation around 200 ° C. and has great restrictions on use, problems related to the manufacturing method by plating, that is, increase in equipment and difficulty in managing the deposition thickness. There are environmental problems related to waste liquid.

よって、これらの課題を解決できる導電膜を有する加熱部材が要求されている。   Therefore, a heating member having a conductive film that can solve these problems is required.

本発明は、上記課題を解決するためのものであって、その目的は、熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供することにある。   The present invention is for solving the above-described problems, and its purpose is to reduce deterioration due to thermal fatigue, and to suppress a deterioration in performance of a heating member that secures a certain nip width between the pressure member and the pressure member. It is an object of the present invention to provide a heating roller and a fixing device that can be used.

本発明の一態様によると、加熱ローラは、軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも1つのインピーダンス整合層とを備えたことを特徴としている。   According to one aspect of the present invention, the heating roller includes a shaft core, an elastic layer formed around the shaft core, a conductive layer disposed outside the elastic layer and including metal particles, and the elastic layer. And at least one impedance matching layer disposed between the conductive layer and the conductive layer.

また、本発明の一態様によると、定着装置は、軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも1つのインピーダンス整合層とを備えた加熱部材と、前記加熱部材に圧接している加圧部材と、誘導加熱を利用して、前記導電層を発熱させる加熱機構とを含むことを特徴としている。   According to another aspect of the present invention, there is provided a fixing device comprising: a shaft core; an elastic layer formed around the shaft core; a conductive layer disposed outside the elastic layer and including metal particles; A heating member comprising at least one impedance matching layer disposed between an elastic layer and the conductive layer, a pressure member in pressure contact with the heating member, and the conductive layer using induction heating And a heating mechanism for generating heat.

本発明は、熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供することができる。   The present invention can provide a heating roller and a fixing device that can reduce deterioration due to thermal fatigue and can suppress a decrease in performance of a heating member that secures a certain nip width between the pressure member and the pressure member.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の定着装置の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a fixing device of the present invention.

図1に示すように、定着装置は、用紙P上のトナーTを加熱する加熱部材(加熱ローラ)1と、加熱ローラ1に所定の圧力を与える加圧部材(加圧ローラ)2と、加圧ローラ2の所定の圧力を提供する加圧機構3と、加熱ローラ1の外周面を誘導加熱により加熱する加熱機構5とを備える。   As shown in FIG. 1, the fixing device includes a heating member (heating roller) 1 that heats the toner T on the paper P, a pressure member (pressure roller) 2 that applies a predetermined pressure to the heating roller 1, and an application force. A pressure mechanism 3 that provides a predetermined pressure of the pressure roller 2 and a heating mechanism 5 that heats the outer peripheral surface of the heating roller 1 by induction heating are provided.

加熱ローラ1は、所定の圧力で変形しない剛性(硬さ)を有する材質から構成されるシャフトである軸部材(軸芯)1aと、この軸部材1aのまわりに順に配置される弾性層(第1の弾性層,発泡ゴム層)1b、インピーダンス整合層1c、耐熱樹脂層1d、加熱機構5により誘導加熱される導電層1e、ソリッドゴム層(第2の弾性層)1fおよび離型層1gを有する。なお、弾性層1bよりも外側に配置されているインピーダンス整合層1c〜離型層1gの積層は、外層部1H(図2参照)と以下呼称する。外層部1Hは、弾性層1bの両端部と、例えば耐熱性の接着剤等により接着されている。   The heating roller 1 includes a shaft member (shaft core) 1a, which is a shaft made of a material having rigidity (hardness) that does not deform with a predetermined pressure, and an elastic layer (first layer) arranged around the shaft member 1a. 1 elastic layer, foamed rubber layer) 1b, impedance matching layer 1c, heat resistant resin layer 1d, conductive layer 1e that is induction-heated by the heating mechanism 5, solid rubber layer (second elastic layer) 1f, and release layer 1g. Have. The lamination of the impedance matching layer 1c to the release layer 1g disposed outside the elastic layer 1b is hereinafter referred to as an outer layer portion 1H (see FIG. 2). The outer layer portion 1H is bonded to both end portions of the elastic layer 1b with, for example, a heat resistant adhesive.

加圧ローラ2は、軸部材2aと、この外側に配置される弾性層(例えばシリコンゴム)2bと、離型層(例えばフッ素ゴム)2cを有する。   The pressure roller 2 includes a shaft member 2a, an elastic layer (for example, silicon rubber) 2b disposed outside the shaft member 2a, and a release layer (for example, fluorine rubber) 2c.

加圧機構(圧力提供機構)3は、この軸部材2aと接続されている軸受け部材3aを介して、加圧スプリング3bにより、加圧ローラ2を加熱ローラ1に向かって押し当てている。これにより、加熱ローラ1と加圧ローラ2の接触部には、用紙Pの搬送方向に一定の幅(ニップ幅)を有するニップ部4が形成される。   The pressure mechanism (pressure providing mechanism) 3 presses the pressure roller 2 toward the heating roller 1 by a pressure spring 3b through a bearing member 3a connected to the shaft member 2a. Thus, a nip portion 4 having a certain width (nip width) in the conveyance direction of the paper P is formed at the contact portion between the heating roller 1 and the pressure roller 2.

加圧機構3からの圧力により加圧ローラ2との間に一定以上のニップ幅を維持しながら接触している加熱ローラ1は、駆動モータ(図示せず)により矢印方向(CW)に回転される。加熱ローラ1の回転に伴い、加圧ローラ2が、矢印方向(CCW)に回転される。   The heating roller 1 that is in contact with the pressure roller 2 while maintaining a certain nip width or more by the pressure from the pressure mechanism 3 is rotated in the direction of the arrow (CW) by a drive motor (not shown). The With the rotation of the heating roller 1, the pressure roller 2 is rotated in the arrow direction (CCW).

加熱ローラ1の外側には、加熱ローラ1の導電層1eに所定の磁界を提供する励磁コイル5aと、この励磁コイル5aの外側に配置される磁性体コア5bを含む加熱機構5が配置されている。なお、励磁コイル5aの電線の巻き数は、磁性体コア5bを備えることにより少なくできる。   Outside the heating roller 1, there is disposed a heating mechanism 5 including an exciting coil 5a that provides a predetermined magnetic field to the conductive layer 1e of the heating roller 1, and a magnetic core 5b that is disposed outside the exciting coil 5a. Yes. The number of windings of the exciting coil 5a can be reduced by providing the magnetic core 5b.

図示しない励磁回路(インバータ回路)から、所定の周波数の高周波電流が提供されると、励磁コイル5aはこの周波数に応じた所定の磁界を発生する。この磁界が提供されることにより、導電層1eには渦電流が流れ、導電層1eの抵抗に応じて発生するジュール熱により加熱ローラ1は発熱する。   When a high-frequency current having a predetermined frequency is provided from an excitation circuit (inverter circuit) not shown, the excitation coil 5a generates a predetermined magnetic field corresponding to this frequency. By providing this magnetic field, an eddy current flows in the conductive layer 1e, and the heating roller 1 generates heat due to Joule heat generated according to the resistance of the conductive layer 1e.

この加熱ローラ1からの熱により溶融されたトナーTは、トナーTが付着している用紙Pが加熱ローラ1と加圧ローラ2のニップ部4を通過し、加圧ローラ2により所定の圧力が加えられることで、用紙Pに定着される。   The toner T melted by the heat from the heating roller 1 passes through the nip portion 4 between the heating roller 1 and the pressure roller 2 and the pressure roller 2 applies a predetermined pressure to the paper P to which the toner T adheres. By being added, it is fixed on the paper P.

ここで、加熱ローラ2のそれぞれの構成要件についてより詳細に説明する。   Here, each component of the heating roller 2 will be described in more detail.

導電層1eは、形成時の下地となるソリッドゴム層1fに導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されている。この導電性ペーストは、樹脂ペーストに、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄又は錫等のうち、いずれか1つの金属粒子(金属フィラー)が混練されたものである。この導電層1eは、厚さや、構成される金属粒子の種類に応じた特定の透磁率および抵抗値を有し、この導電層1eには、励磁コイル5aに流れる電流の周波数に対応する所定の浸透深さの電流(渦電流)が流れる。ちなみに、導電層1eの厚さが浸透深さよりも薄い場合、励磁コイル5aから発生する磁界が例えば軸部材1aを加熱して加熱ローラ1の内側を温めてしまう虞がある。また、誘導加熱に利用されない磁界が発生してしまうため損失となり、発熱効率が悪くなる問題がある。しかし、浸透深さを浅くするためには、周波数を高くしなければならず、所定の範囲内での周波数を使用する定着装置においては、浸透深さに応じて、励磁コイル5aに供給する電流の周波数を自由に設定することは困難である。   The conductive layer 1e is formed by uniformly applying a conductive paste to the solid rubber layer 1f serving as a base during formation and then sintering the conductive paste. This conductive paste is a resin paste mixed with any one metal particle (metal filler) among gold, silver, platinum, copper, aluminum, nickel, stainless steel, a composite material of aluminum and stainless steel, iron, tin, or the like. It has been done. The conductive layer 1e has a specific magnetic permeability and resistance value according to the thickness and the type of metal particles to be configured. The conductive layer 1e has a predetermined value corresponding to the frequency of the current flowing through the exciting coil 5a. A penetration depth current (eddy current) flows. Incidentally, when the thickness of the conductive layer 1e is thinner than the penetration depth, the magnetic field generated from the exciting coil 5a may heat the shaft member 1a to heat the inside of the heating roller 1, for example. Further, since a magnetic field that is not used for induction heating is generated, there is a problem that the loss occurs and the heat generation efficiency deteriorates. However, in order to reduce the penetration depth, the frequency must be increased. In a fixing device that uses a frequency within a predetermined range, the current supplied to the exciting coil 5a according to the penetration depth. It is difficult to freely set the frequency.

インピーダンス整合層1cは、この励磁コイル5aから発生した磁界が加熱ローラ1の外周面付近で誘導加熱として利用されるように、励磁コイル5aからの磁界により誘導加熱される発熱対象全体のインピーダンスを整合する。本実施の形態において、インピーダンス整合層1cは、形成時の下地となる耐熱性樹脂層1dに導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されている。この導電性ペーストは、樹脂ペーストに、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄又は錫等のうち、いずれか1つの金属粒子(金属フィラー)が混練されたものである。   The impedance matching layer 1c matches the impedance of the entire heat generation target that is induction-heated by the magnetic field from the excitation coil 5a so that the magnetic field generated from the excitation coil 5a is used as induction heating near the outer peripheral surface of the heating roller 1. To do. In the present embodiment, the impedance matching layer 1c is constituted by a conductive paste that is uniformly applied to the heat-resistant resin layer 1d that is a base during formation and then sintered. This conductive paste is a resin paste mixed with any one metal particle (metal filler) among gold, silver, platinum, copper, aluminum, nickel, stainless steel, a composite material of aluminum and stainless steel, iron, tin, or the like. It has been done.

弾性層1bは、例えばシリコンゴム等を発泡させた発泡ゴムにより構成されている。また、弾性層1bは、熱膨張による加熱ローラ2の変形を防ぐため、加熱ローラ1の内側の空気を外側に積極的に逃がすように軸方向に貫通した通気孔が複数設けられてもよい。また、この通気孔は、外周面から軸部材1aに向う切り欠きであってもよく、外周面から軸部材1aに達する複数の穴であってもよい。また、同じ目的で、弾性層1bを連続泡により形成してもよく、導電層1eの両端部はメッシュ状あるいはドット状の通気孔が形成されていてもよい。さらに、弾性層1bは、弾性層1bと導電層1e(あるいは耐熱樹脂層1d)との間に空隙を形成するため、軸方向に異なる径を有する形状、例えばテーパ状に形成されていてもよい。また、弾性層1bと導電層1eは、全面ではなく、所定の一部分のみで接着されていることが好ましい。   The elastic layer 1b is made of foamed rubber obtained by foaming silicon rubber or the like, for example. In addition, the elastic layer 1b may be provided with a plurality of vent holes penetrating in the axial direction so as to positively escape the air inside the heating roller 1 to the outside in order to prevent deformation of the heating roller 2 due to thermal expansion. Further, the vent hole may be a cutout from the outer peripheral surface toward the shaft member 1a, or may be a plurality of holes reaching the shaft member 1a from the outer peripheral surface. For the same purpose, the elastic layer 1b may be formed of continuous bubbles, and both ends of the conductive layer 1e may be formed with mesh-shaped or dot-shaped air holes. Furthermore, the elastic layer 1b may be formed in a shape having a different diameter in the axial direction, for example, a tapered shape, in order to form a gap between the elastic layer 1b and the conductive layer 1e (or the heat resistant resin layer 1d). . Further, it is preferable that the elastic layer 1b and the conductive layer 1e are bonded not on the entire surface but only on a predetermined portion.

耐熱樹脂層1dは、例えばポリイミドを含む耐熱樹脂により構成されている。この耐熱樹脂層1dは、導電性ペーストを含むインピーダンス整合層1cと導電層1eとの間に配置され、加熱ローラ1の外層部1Hの機械的強度を補っている。   The heat resistant resin layer 1d is made of, for example, a heat resistant resin containing polyimide. The heat resistant resin layer 1d is disposed between the impedance matching layer 1c containing the conductive paste and the conductive layer 1e, and supplements the mechanical strength of the outer layer portion 1H of the heating roller 1.

本実施の形態においては、加熱ローラ1は直径40mmに、加圧ローラ2は直径40mmに、弾性層1bは厚さ5mmに、導電層1eは厚さ10μmに、ソリッドゴム層1fは厚さ200μmに、離型層1gは厚さ30μmに、それぞれ形成されている。なお、ソリッドゴム層1fは耐熱シリコンゴムにより構成され、導電層1eと離型層1gとの密着強度を高める機能を有し、離型層1gは、フッ素樹脂(PFAまたはPTFE(ポリ四フッ化エチレン)、もしくはPFAとPTFEの混合物)により構成されている。   In the present embodiment, the heating roller 1 has a diameter of 40 mm, the pressure roller 2 has a diameter of 40 mm, the elastic layer 1b has a thickness of 5 mm, the conductive layer 1e has a thickness of 10 μm, and the solid rubber layer 1f has a thickness of 200 μm. The release layer 1g is formed to a thickness of 30 μm. The solid rubber layer 1f is made of heat-resistant silicon rubber and has a function of increasing the adhesion strength between the conductive layer 1e and the release layer 1g. The release layer 1g is made of fluororesin (PFA or PTFE (polytetrafluoride). Ethylene) or a mixture of PFA and PTFE).

また、本実施の形態において、インピーダンス整合層1c、耐熱樹脂層1d、導電層1e、ソリッドゴム層1fおよび離型層1gからなる積層(以下導電層積層と記す)は、外側の離型層1g、ソリッドゴム層1f、導電層1e、耐熱樹脂層1d、インピーダンス整合層1cを、順に、基材となる円筒状の芯材上に積層した後、内側と外側を裏返すことにより形成される。このため、上述の通り、導電層1eは、ソリッドゴム層1fに、インピーダンス整合層1cは、耐熱性樹脂層1dに、それぞれ導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されると説明した。しかしながら、本発明の導電層積層は、これに限られず、インピーダンス整合層1c、耐熱樹脂層1d、導電層1e、ソリッドゴム層1f、離型層1gの順に、基材となる円筒状の芯材に積層して形成される構成であってもよい。つまり、導電層1eは、下地となる耐熱性樹脂層1dに、導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されてもよい。   In the present embodiment, the laminate composed of the impedance matching layer 1c, the heat resistant resin layer 1d, the conductive layer 1e, the solid rubber layer 1f, and the release layer 1g (hereinafter referred to as conductive layer laminate) is the outer release layer 1g. The solid rubber layer 1f, the conductive layer 1e, the heat-resistant resin layer 1d, and the impedance matching layer 1c are sequentially laminated on a cylindrical core material serving as a base material, and then turned inside out. Therefore, as described above, the conductive layer 1e is composed of the solid rubber layer 1f, and the impedance matching layer 1c is formed by uniformly applying a conductive paste to the heat-resistant resin layer 1d and then sintering. Explained. However, the conductive layer lamination of the present invention is not limited to this, and a cylindrical core material serving as a base material in the order of the impedance matching layer 1c, the heat resistant resin layer 1d, the conductive layer 1e, the solid rubber layer 1f, and the release layer 1g. The structure formed by laminating may be used. That is, the conductive layer 1e may be formed by applying a conductive paste uniformly to the heat-resistant resin layer 1d serving as a base and then sintering it.

図1に示される通り、加熱ローラ1の周囲には、加熱ローラ1および加圧ローラ2のニップ部から回転方向の順に、用紙Pを加熱ローラ1から剥離するための剥離用ブレード6と、加熱ローラ1に付着するトナーを除去するためのクリーニングローラ8が配置される。また、加熱ローラ1の長手方向の所定の位置に、加熱ローラ1の周面付近の温度を検知するためのサーミスタ9と、加熱ローラ1の表面温度が異常温度まで上昇したことを検知し、励磁コイル5aに供給されている電力を遮断するためのサーモスタッド10が配置される。   As shown in FIG. 1, around the heating roller 1, a peeling blade 6 for peeling the paper P from the heating roller 1 in order of rotation from the nip portion of the heating roller 1 and the pressure roller 2, and heating A cleaning roller 8 for removing toner adhering to the roller 1 is disposed. Further, at a predetermined position in the longitudinal direction of the heating roller 1, a thermistor 9 for detecting the temperature in the vicinity of the peripheral surface of the heating roller 1, and detecting that the surface temperature of the heating roller 1 has risen to an abnormal temperature, are excited. A thermo stud 10 for cutting off the electric power supplied to the coil 5a is arranged.

また、加圧ローラ2の周囲には、用紙Pを加圧ローラ2から剥離するための剥離用ブレード7と、加熱ローラ1に付着するトナーを除去するためのクリーニングローラ11が配置されている。   Around the pressure roller 2, a peeling blade 7 for peeling the paper P from the pressure roller 2 and a cleaning roller 11 for removing the toner adhering to the heating roller 1 are arranged.

なお、サーミスタ9およびサーモスタッド10は、それぞれ加熱ローラ1の長手方向に複数設けられていてもよい。また、剥離用ブレード6,7は、用紙Pが剥離されにくい場合は、それぞれ複数備えられていてもよく、用紙Pが剥離されやすい場合は、なくてもよい。   Note that a plurality of thermistors 9 and thermostats 10 may be provided in the longitudinal direction of the heating roller 1. Further, a plurality of peeling blades 6 and 7 may be provided if the paper P is difficult to peel off, and may not be provided if the paper P is easily peeled off.

本実施の形態においては、励磁コイル5aは、電線が架空の軸を中心に巻かれた形状を有し、加熱ローラ1の長手方向に、少なくとも通紙領域(用紙Pと接する領域)よりも長い長さを有する。このような形状の励磁コイル5aは、磁束を集中的に発生でき、加熱ローラ1の導電層1cを局所的に発熱可能である。   In the present embodiment, the exciting coil 5a has a shape in which an electric wire is wound around an imaginary axis, and is longer than at least the sheet passing area (area in contact with the sheet P) in the longitudinal direction of the heating roller 1. Have a length. The exciting coil 5a having such a shape can generate magnetic flux in a concentrated manner, and can locally heat the conductive layer 1c of the heating roller 1.

なお、励磁コイル5aの電線としては、表面が絶縁処理された複数の被覆銅線を束ねたリッツ線を用いる。励磁コイル5aの電線としてリッツ線を用いることにより、有効に磁界を発生することができる。本実施の形態においては、表面を耐熱性のポリアミドイミドを用いて絶縁処理された、直径0.3mmの銅線材(ポリアミドイミド銅線)を18本束ねたリッツ線を用いた。しかし、本発明はこれに限られず、例えば直径0.5mmの銅線材を19本を束ねたリッツ線も利用可能である。   In addition, as the electric wire of the exciting coil 5a, a litz wire in which a plurality of coated copper wires whose surfaces are insulated is bundled is used. By using a litz wire as the electric wire of the exciting coil 5a, a magnetic field can be generated effectively. In this embodiment, a litz wire in which 18 copper wires (polyamideimide copper wire) having a diameter of 0.3 mm, the surface of which is insulated with heat-resistant polyamideimide, is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a litz wire in which 19 copper wires having a diameter of 0.5 mm are bundled can be used.

また、本実施の形態において、励磁コイル5aに、図示しないインバータ回路から周波数20〜50kHzの範囲の高周波電流が供給されて、加熱ローラ1から出力される発熱量は、300〜1500Wの範囲で変化する。なお、この図示しないインバータ回路から供給される電流の周波数は任意に選択可能であって、特定の周波数(例えば40kH,60kH)を避けて、所定の周波数を選択的に使用することができる。   In the present embodiment, the exciting coil 5a is supplied with a high-frequency current in a frequency range of 20 to 50 kHz from an inverter circuit (not shown), and the amount of heat generated from the heating roller 1 varies in a range of 300 to 1500 W. To do. The frequency of the current supplied from the inverter circuit (not shown) can be arbitrarily selected, and a predetermined frequency can be selectively used while avoiding a specific frequency (for example, 40 kH, 60 kH).

上述のとおり、導電性ペーストからなる導電層1eは、金属からなる金属膜に比べて耐屈曲性に優れている。また、加熱ローラ1は、耐熱樹脂層1dにより機械強度が補強され、柔軟性に優れている。このため、本発明の加熱ローラ1は、加熱機構5による誘導加熱や、加圧ローラ2により加圧される環境においても、熱疲労や熱履歴による劣化が軽減され、性能をより長い時間維持することができる。よって、ニップ部4のニップ幅を一定以上に確保可能であって、加熱部材のライフを延ばすことができる。   As described above, the conductive layer 1e made of a conductive paste is superior in bending resistance compared to a metal film made of metal. Further, the heating roller 1 is reinforced with mechanical strength by the heat-resistant resin layer 1d and has excellent flexibility. For this reason, the heating roller 1 according to the present invention reduces the deterioration due to thermal fatigue and thermal history even in an environment where induction heating is performed by the heating mechanism 5 and pressure is applied by the pressure roller 2, and the performance is maintained for a longer time. be able to. Therefore, the nip width of the nip portion 4 can be secured to a certain level or more, and the life of the heating member can be extended.

なお、本実施の形態において、弾性層1bと導電層1eとの間には、耐熱樹脂層1dが配置されると説明したが、本発明はこれに限られず、導電層1eとソリッドゴム層1fの間に配置されていてもよく、あるいは、その両方に配置に配置されていてもよい。また、十分な機械強度を確保できるのであれば、耐熱樹脂層1dはなくてもよい。   In the present embodiment, it has been described that the heat-resistant resin layer 1d is disposed between the elastic layer 1b and the conductive layer 1e. However, the present invention is not limited to this, and the conductive layer 1e and the solid rubber layer 1f. May be arranged between the two, or may be arranged in both of them. Moreover, as long as sufficient mechanical strength can be ensured, the heat resistant resin layer 1d may not be provided.

また、導電層1eに銅を含む導電性ペーストを利用することで、酸化被膜の影響を受けやすく、既知の銅イオン供給による化学焼結等を用いることが可能である。   Further, by using a conductive paste containing copper for the conductive layer 1e, it is easily affected by an oxide film, and it is possible to use chemical sintering by supplying a known copper ion.

さらに、本発明の定着装置がカラーコピー可能な画像形成装置等に搭載される場合、ニップ部4の面積を増やすため、ソリッドゴム層1fおよび離型層1gは、より熱伝導率が高い材料により構成される。   Further, when the fixing device of the present invention is mounted on an image forming apparatus capable of color copying, the solid rubber layer 1f and the release layer 1g are made of a material having higher thermal conductivity in order to increase the area of the nip portion 4. Composed.

(第2の実施の形態)
次に図2を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図2に示す通り、加熱ローラ1は、軸部材1aと、弾性層1bと、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cと、この複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cの間にそれぞれ配置されている複数の耐熱樹脂層200と、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cよりも外側に配置されている導電層1eと、ソリッドゴム層1f、および離型層1gを有する。なお、図1と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付し、以下、その詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 2, the heating roller 1 is disposed between the shaft member 1a, the elastic layer 1b, the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, and the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c. A plurality of heat-resistant resin layers 200, a conductive layer 1e disposed outside the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, a solid rubber layer 1f, and a release layer 1g. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same structure as FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted below.

複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、弾性層1bと導電層1eの間に、第1のインピーダンス整合層11c、第2のインピーダンス整合層12c、第3のインピーダンス整合層13cの順に導電層1eに近い方から配置されている。   The plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are conductive layers in the order of the first impedance matching layer 11c, the second impedance matching layer 12c, and the third impedance matching layer 13c between the elastic layer 1b and the conductive layer 1e. It is arranged from the side closer to 1e.

複数の耐熱樹脂層200は、上述の第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cの間に加えて、さらに第1のインピーダンス整合層11cと導電層1eの間と、第3のインピーダンス整合層13cと弾性層1bとの間に、それぞれ配置されている。   In addition to the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, the plurality of heat resistant resin layers 200 are further provided between the first impedance matching layer 11c and the conductive layer 1e, and the third impedance matching layer. They are respectively arranged between the layer 13c and the elastic layer 1b.

第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、上述したように、励磁コイル5aから発生した磁界が加熱ローラ1の外周面付近で誘導加熱として利用されるように、励磁コイル5aからの磁界により誘導加熱される発熱対象のインピーダンスを整合する。ここで、発熱対象とは、励磁コイル5aからの磁界が提供されて渦電流が流れ、誘導加熱により加熱されるものであって、主は導電層1eであるが、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cも、励磁コイル5aからの磁界を受けて発熱できる。   As described above, the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are provided from the exciting coil 5a so that the magnetic field generated from the exciting coil 5a is used as induction heating near the outer peripheral surface of the heating roller 1. The impedance of the heat generation target that is induction-heated by the magnetic field is matched. Here, the heat generation target is one that is supplied with a magnetic field from the exciting coil 5a, flows an eddy current, and is heated by induction heating, and is mainly the conductive layer 1e. The layers 11c, 12c, and 13c can also generate heat upon receiving a magnetic field from the exciting coil 5a.

本実施の形態において、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cおよび導電層1eは、それぞれ10μmの厚さに形成されている。   In the present embodiment, the first to third impedance matching layers 11c, 12c, 13c and the conductive layer 1e are each formed to a thickness of 10 μm.

このように、本実施の形態にかかる加熱ローラ1は、薄膜の導電層1e、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cを備える。また、これら導電層1e、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、それぞれ導電性ペーストにより構成されている。このため、高い柔軟性を示し、ニップ部4で一定以上のニップ幅を確保できる。これは、本実施の形態に係る定着装置が、カラーコピー可能な画像形成装置等に搭載された場合において、特に有益である。   As described above, the heating roller 1 according to this embodiment includes the thin conductive layer 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c. The conductive layer 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are each composed of a conductive paste. For this reason, high flexibility is shown and a nip width of a certain level or more can be secured at the nip portion 4. This is particularly beneficial when the fixing device according to the present embodiment is mounted on an image forming apparatus capable of color copying.

また、本実施の形態にかかる加熱ローラ1は、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cのそれぞれが、耐熱樹脂層200により挟まれている構成である。このため、機械的強度が強く、さらに、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cおよび導電層1eを構成している導電性ペーストは、耐屈曲性に優れているという性質を有するため、柔軟性に優れている。   Further, the heating roller 1 according to the present embodiment has a configuration in which each of the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c is sandwiched between heat resistant resin layers 200. For this reason, the mechanical strength is strong, and further, the conductive paste constituting the first to third impedance matching layers 11c, 12c, 13c and the conductive layer 1e has a property of being excellent in bending resistance. Excellent in flexibility.

従って、本発明の加熱ローラ1は、加熱機構5により誘導加熱され、加圧ローラ2により加圧される環境においても、熱疲労や熱履歴による劣化が軽減される。このため、加熱ローラ1の性能をより長い時間維持することができ、ニップ部4のニップ幅を一定以上に確保可能である。   Accordingly, the heating roller 1 of the present invention is induction-heated by the heating mechanism 5 and the deterioration due to thermal fatigue and thermal history is reduced even in an environment where the pressure is applied by the pressure roller 2. For this reason, the performance of the heating roller 1 can be maintained for a longer time, and the nip width of the nip portion 4 can be secured to a certain level or more.

なお、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、含まれる金属粒子の含有率や金属の種類を変更することにより透磁率および抵抗値が調整できるため、励磁コイル5aからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さを所定の値に調整可能である。また、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、それぞれを所定の厚さに形成し、あるいは導電層1eおよびインピーダンス整合層全体の数を調整して、励磁コイル5aに対応する発熱対象の浸透深さと同等の厚さを確保できる。   The plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c can be adjusted in magnetic permeability and resistance value by changing the content of metal particles contained and the type of metal, and therefore are induction-heated by a magnetic field from the excitation coil 5a. The penetration depth of the heat generation target can be adjusted to a predetermined value. The first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are each formed to a predetermined thickness, or the number of the conductive layers 1e and the entire impedance matching layer is adjusted to generate heat corresponding to the exciting coil 5a. A thickness equivalent to the penetration depth of the target can be secured.

例えば、励磁コイル5aに供給される電流の周波数が、低い周波数(例えば30kHz以下)の範囲に限られている定着装置では、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cの厚さを厚くして、あるいは第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cの数を増やして、浸透深さと同等の発熱対象全体の厚さを確保することができる。ちなみに、この浸透深さに応じた厚さの発熱対象を一層だけで形成しようとすると十分な柔軟性を得られず、十分なニップ幅を確保することは難しい。   For example, in the fixing device in which the frequency of the current supplied to the exciting coil 5a is limited to a low frequency (for example, 30 kHz or less), the thickness of the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c is increased. Alternatively, by increasing the number of the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, it is possible to ensure the thickness of the entire heat generation target equivalent to the penetration depth. Incidentally, if only one layer of the heat generation target having a thickness corresponding to the penetration depth is formed, sufficient flexibility cannot be obtained, and it is difficult to secure a sufficient nip width.

このように、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cの数、厚さ、透磁率を調整することにより、励磁コイル5aに流れる電流の周波数と、励磁コイル5aからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さとを整合させて、加熱ローラ1の発熱効率を向上することができる。   In this way, by adjusting the number, thickness, and permeability of the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, the heat generated by induction heating by the frequency of the current flowing through the exciting coil 5a and the magnetic field from the exciting coil 5a. The heat generation efficiency of the heating roller 1 can be improved by matching the penetration depth of the target.

同様に、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cの数、厚さ、透磁率を、これらの外側に配置されている導電層1eの厚さ、材料、透磁率に対応させて調整することにより、より効果的に励磁コイル5aからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さを所定の値に調整可能である。なお、導電層1eは、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cよりも加熱ローラ1の外側、すなわち励磁コイル5aに最も近い側に配置されているため、これらに比較して浸透深さが小さくしジュール熱を多く発生させ、誘導加熱による発熱効率を高くすることが求められている。   Similarly, by adjusting the number, thickness, and magnetic permeability of the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c in accordance with the thickness, material, and magnetic permeability of the conductive layer 1e disposed outside these layers. Thus, the penetration depth of the heat generation target that is induction-heated by the magnetic field from the exciting coil 5a can be adjusted to a predetermined value more effectively. The conductive layer 1e is disposed outside the heating roller 1, that is, closer to the exciting coil 5a than the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c. Therefore, it is required to generate a lot of Joule heat and increase the heat generation efficiency by induction heating.

例えば、導電層1eおよび複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cを同じ材料により構成する場合には、最も外側に配置されている導電層1eほど厚さを薄くし、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cを導電層1eの厚さ以上に厚くすることが好ましい。これは、抵抗が断面積に反比例し、抵抗が高い方が渦電流が集中して流れ、発熱効率が高くなるからである。なお、層の厚さを浸透深さよりも薄くすることにより、無理やり渦電流の密度を上げ、発熱させることも可能である。   For example, when the conductive layer 1e and the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are formed of the same material, the thickness of the conductive layer 1e disposed on the outermost side is reduced, and the plurality of impedance matching layers 11c, It is preferable to make 12c and 13c thicker than the thickness of the conductive layer 1e. This is because the resistance is inversely proportional to the cross-sectional area, and the higher the resistance, the more eddy current flows and the heat generation efficiency becomes higher. It should be noted that by making the layer thickness thinner than the penetration depth, it is possible to forcibly increase the density of eddy currents and generate heat.

また、導電層1eおよび複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cを同じ厚さで形成する場合には、最も外側に配置されている導電層1eの透磁率を最も高く、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cの透磁率が導電層1eの透磁率以下となるような材料により構成されることが好ましい。例えば、最も外側に配置される導電層1eにニッケル、銀、あるいはアルミニウム等を利用することが好ましい。これは、下記の式1に示されている浸透深さの式に示されている通り、透磁率が大きいほど浸透深さが小さくなるからである。なお、δは浸透深さ、ρは胴体の抵抗率、μは導体の比透磁率、fは電流の周波数である。

Figure 2006259724
When the conductive layer 1e and the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c are formed with the same thickness, the outermost conductive layer 1e has the highest magnetic permeability, and the plurality of impedance matching layers 11c. , 12c, and 13c are preferably made of a material having a magnetic permeability equal to or lower than that of the conductive layer 1e. For example, it is preferable to use nickel, silver, aluminum, or the like for the outermost conductive layer 1e. This is because the penetration depth decreases as the magnetic permeability increases, as shown in the penetration depth formula shown in the following formula 1. Here, δ is the penetration depth, ρ is the body resistivity, μ is the relative permeability of the conductor, and f is the current frequency.
Figure 2006259724

…(式1)
さらに、加熱ローラ1の外側の浸透深さを、内側の浸透深さに比べて小さくすることが好ましく、導電層1eの浸透深さを最も小さくし、それより内側に配置されている複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cの浸透深さが徐々に大きくなる配置であることが好ましい。この場合、外側に配置されているものが磁性体であって、内側に配置されているものが非磁性であってもよい。
... (Formula 1)
Furthermore, it is preferable to make the penetration depth outside the heating roller 1 smaller than the inside penetration depth, and the conductive layer 1e has the smallest penetration depth, and a plurality of impedances arranged on the inner side. It is preferable that the penetration depth of the matching layers 11c, 12c, and 13c is gradually increased. In this case, what is arranged on the outside may be a magnetic body, and what is arranged on the inside may be non-magnetic.

このように、導電層1eと、複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cのそれぞれパラメータを調整することにより、導電層1eの発熱効率を最も高くすることができる。   Thus, by adjusting the parameters of the conductive layer 1e and the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, the heat generation efficiency of the conductive layer 1e can be maximized.

なお、導電層1eあるいは複数のインピーダンス整合層11c,12c,13cとして、銀ペーストを利用してもよい。この銀ペーストは、銀をバインダーに溶かしたものを加熱し固められており、バインダーは残存する。このため、銀ペーストの抵抗率2×10−6Ωcmは、銀そのものの抵抗率5×10−5Ωcmに比べて10倍以上も大きく、誘導加熱による発熱効率が高い。よって、銀ペーストは、導電層1eに利用されることがより好ましい。 A silver paste may be used as the conductive layer 1e or the plurality of impedance matching layers 11c, 12c, and 13c. This silver paste is hardened by heating silver dissolved in a binder, and the binder remains. For this reason, the resistivity 2 × 10 −6 Ωcm of the silver paste is more than 10 times larger than the resistivity 5 × 10 −5 Ωcm of silver itself, and the heat generation efficiency by induction heating is high. Therefore, the silver paste is more preferably used for the conductive layer 1e.

なお、導電層1e、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cの数や膜圧を調整することにより、加熱ローラ1の剛性(硬度)を調整することができる。よって、加圧ローラ2との間に形成されるニップ部4のニップ幅も調整することができるため、例えば、導電層1eの膜圧を薄くして、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cの数を増やし、加熱ローラ2の硬度を低くして、ニップ部4のニップ幅を増やし、用紙Pの通過速度を速めて、通過する用紙Pの加熱時間を減らす、用紙Pの加熱時間のコントロールが可能である。   The rigidity (hardness) of the heating roller 1 can be adjusted by adjusting the number of conductive layers 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c and the film pressure. Therefore, since the nip width of the nip portion 4 formed between the pressure roller 2 and the pressure roller 2 can also be adjusted, for example, the first to third impedance matching layers 11c, 11c, Heating the paper P, increasing the number of 12c, 13c, lowering the hardness of the heating roller 2, increasing the nip width of the nip portion 4, increasing the passage speed of the paper P, and reducing the heating time of the paper P passing through Time control is possible.

また、図示しないが、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cは、加熱ローラ1の軸方向の両端において、それぞれ電気的に接続されていてもよい。これにより、加熱ローラ1の両端部の熱伝導率がよくなり、加熱ローラ1の内側の第3のインピーダンス整合層13cの熱エネルギーを、迅速に、外側の第1のインピーダンス整合層11cの方へ導くことができる。よって、加熱ローラ1の両端部は、対向して配置されている励磁コイル5aのカーブ部分によって加熱されるため、部分的に加熱ローラ1の表面温度が低下する従来の問題を改善し、加熱ローラ1の発熱ムラを回避できる。   Although not shown, the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c may be electrically connected to both ends of the heating roller 1 in the axial direction. As a result, the thermal conductivity of both ends of the heating roller 1 is improved, and the thermal energy of the third impedance matching layer 13c inside the heating roller 1 is rapidly transferred toward the outer first impedance matching layer 11c. Can lead. Therefore, since both ends of the heating roller 1 are heated by the curved portions of the exciting coils 5a arranged to face each other, the conventional problem that the surface temperature of the heating roller 1 partially decreases is improved, and the heating roller 1 heat generation unevenness can be avoided.

(第3の実施の形態)
次に図3,4,5を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図3,4に示される通り、加熱ローラ1は、少なくとも導電層1eを分割する割れ目300を有する。割れ目300は、図3に示すように、加熱ローラ1の軸方向で直線状に導電層1eを分割するものであってもよく、図4に示すように、加熱ローラ1の外周面を螺旋状に導電層1eを分割するものであってもよい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the heating roller 1 has a crack 300 that divides at least the conductive layer 1 e. As shown in FIG. 3, the crack 300 may divide the conductive layer 1 e linearly in the axial direction of the heating roller 1, and as shown in FIG. 4, the outer peripheral surface of the heating roller 1 is spiral. The conductive layer 1e may be divided.

また、割れ目300は、図5に示すように、第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cのそれぞれに形成されている。この場合、割れ目300は、導電層1eおよび第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cのそれぞれにおいて、厚さ方向に所定の角度ずつずれた位置に形成されている。   Moreover, the crack 300 is formed in each of the 1st-3rd impedance matching layers 11c, 12c, and 13c, as shown in FIG. In this case, the crack 300 is formed at a position shifted by a predetermined angle in the thickness direction in each of the conductive layer 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c.

これにより、導電層1eは、熱膨張した弾性層1bにより内側から押し上げられた場合でも、加熱ローラ1の円周方向に広がるため、導電層1eに亀裂や皺等が発生する事象を回避できる。また、弾性部材1bと導電層1eの熱膨張率の差異に起因して加熱ローラ2の硬度が高くなりすぎる虞があるが、導電層1eが円周方向に広がることにより、この事象を防止できる。   Thereby, even when the conductive layer 1e is pushed up from the inner side by the thermally expanded elastic layer 1b, the conductive layer 1e spreads in the circumferential direction of the heating roller 1, so that an event in which the conductive layer 1e is cracked or wrinkled can be avoided. Further, the hardness of the heating roller 2 may be too high due to the difference in thermal expansion coefficient between the elastic member 1b and the conductive layer 1e, but this phenomenon can be prevented by spreading the conductive layer 1e in the circumferential direction. .

また、図6に示すとおり、導電層1eおよび第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cのそれぞれに形成されている割れ目300が、加熱ローラ1の周方向で位相が異なる位置に形成され、割れ目300が厚さ方向に重なっていない。このため、割れ目300において温度低下が生じた場合であっても、薄膜の導電層1eおよび第1〜3のインピーダンス整合層11c,12c,13cのいずれか1つにおいて生ずる僅かな温度低下であって、無視できる程度である。よって、加熱ローラ1の外周面の温度が局所的に低下する事象が回避され、加熱ローラ1の外周面の発熱ムラを防止できる。   Moreover, as shown in FIG. 6, the crack 300 formed in each of the conductive layer 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c is formed at a position where the phase differs in the circumferential direction of the heating roller 1. The crack 300 does not overlap in the thickness direction. For this reason, even if a temperature drop occurs in the crack 300, it is a slight temperature drop that occurs in any one of the thin-film conductive layer 1e and the first to third impedance matching layers 11c, 12c, and 13c. Is negligible. Therefore, an event in which the temperature of the outer peripheral surface of the heating roller 1 is locally reduced is avoided, and uneven heat generation on the outer peripheral surface of the heating roller 1 can be prevented.

さらに、導電層1eよりも外側に形成されているソリッドゴム層1fおよび離型層1gには、用紙Pと接触する表面が凸凹にならないように、割れ目300は形成されない。また、上述のように、導電性ペーストにより構成される導電層1eは、金属だけからなる導電層に比べてやわらかく、耐屈曲性に優れているため、上述のような割れ目300が形成されても、加熱ローラ1の外周面に影響を及ぼしにくい。   Further, the crack 300 is not formed in the solid rubber layer 1f and the release layer 1g formed outside the conductive layer 1e so that the surface in contact with the paper P does not become uneven. In addition, as described above, the conductive layer 1e formed of the conductive paste is softer than the conductive layer made of only metal and has excellent bending resistance. Therefore, even if the crack 300 as described above is formed. The outer peripheral surface of the heating roller 1 is hardly affected.

なお、割れ目100は、例えばエッチング等により導電層1eの所定領域を除去して形成されてもよく、単なる切込みであってもよい。また、図6に示されるように、割れ目300の部分には、耐熱樹脂層200の一部が入り込んでいる状態であってもよく、空隙でもよい。   The crack 100 may be formed by removing a predetermined region of the conductive layer 1e by etching or the like, or may be a simple cut. Further, as shown in FIG. 6, a part of the heat-resistant resin layer 200 may enter the crack 300, or a gap may be present.

(第4の実施の形態)
次に図6,7,8を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6に示す通り、導電層1eを含む弾性層1bよりも外側の外層部1H(図2参照)は、軸方向の両端部に、複数の通気孔400を有する。   As shown in FIG. 6, the outer layer portion 1H (see FIG. 2) outside the elastic layer 1b including the conductive layer 1e has a plurality of vent holes 400 at both ends in the axial direction.

通気孔400は、加熱ローラ1の両端部分の非通紙領域に形成され、導電層1eの内側の空気を、積極的に外側へ案内する。本実施の形態では、通気孔400は、直径1mmの概略円に形成されることが好ましい。   The air hole 400 is formed in a non-sheet passing region at both end portions of the heating roller 1, and actively guides the air inside the conductive layer 1e to the outside. In the present embodiment, the air holes 400 are preferably formed in a general circle having a diameter of 1 mm.

従って、導電層1bが加熱され、内側の空気が熱膨張した場合であっても、通気孔400により、内側の空気は外側に案内され、弾性部材1bと導電層1eの熱膨張率の差異に起因して加熱ローラ2の硬度が高くなりすぎる事象を防止できる。また、通紙領域において、高い画質の画像を得るための一定以上のニップ幅を確保できる。   Therefore, even when the conductive layer 1b is heated and the inner air is thermally expanded, the inner air is guided to the outside by the vent hole 400, and the difference in thermal expansion coefficient between the elastic member 1b and the conductive layer 1e is caused. This can prevent an event in which the hardness of the heating roller 2 becomes too high. Further, a nip width of a certain level or more for obtaining a high-quality image can be secured in the sheet passing area.

なお、外層部1Hは、この通気孔400の孔をつぶさないように、内側に配置される弾性層1bの外周面の一部と、例えば耐熱性の接着剤等により接着されている。また、外層部1Hと弾性層1bの中央部分とは、非接着であり、間に空隙が形成されることが好ましい。   The outer layer portion 1H is bonded to a part of the outer peripheral surface of the elastic layer 1b disposed on the inner side with, for example, a heat-resistant adhesive so as not to crush the hole of the vent hole 400. In addition, it is preferable that the outer layer portion 1H and the central portion of the elastic layer 1b are non-bonded and a gap is formed therebetween.

また、通気孔400は、図6に示した通り、無作為に複数形成されていてもよいが、例えば、図7に示す通り、径方向に並んで形成されてもよく、図8に示す通り、端部部分がメッシュ形状に形成されてもよい。   Further, as shown in FIG. 6, a plurality of ventilation holes 400 may be randomly formed. For example, as shown in FIG. 7, they may be formed side by side in the radial direction, as shown in FIG. The end portion may be formed in a mesh shape.

また、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形、変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention when it is implemented. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as appropriate as possible, and in that case, the effect of the combination can be obtained.

例えば、上記実施の形態においては、図1に示した耐熱樹脂層1dおよび図2,5に示した耐熱樹脂層200は、ポリイミド等の耐熱樹脂により構成されると説明したが、本発明はこれに限られず、上述のインピーダンス整合層と同じ目的で、金属粒子が含まれるものであってもよい。なお、この場合、含まれる金属粒子の含有量は、機械強度を補強可能な程度とする。   For example, in the above embodiment, the heat-resistant resin layer 1d shown in FIG. 1 and the heat-resistant resin layer 200 shown in FIGS. 2 and 5 have been described as being made of a heat-resistant resin such as polyimide. However, the present invention is not limited thereto, and metal particles may be included for the same purpose as that of the impedance matching layer described above. In this case, the content of the contained metal particles is set so as to reinforce the mechanical strength.

また、弾性層1bは、発泡されていないソリッドゴムであってもよい。   The elastic layer 1b may be solid rubber that is not foamed.

さらに、加圧ローラ2は、加熱ローラ1と同様に弾性層、補強層、導電層を有する構成であってもよい。   Furthermore, the pressure roller 2 may have a configuration having an elastic layer, a reinforcing layer, and a conductive layer, like the heating roller 1.

さらに、弾性部材2bは、例えば、連続気泡が形成されている発泡ゴムにより構成されていてもよく、端部と中央部が別部材からなる弾性層1cにおいては、すくなくとも端部分が連続気泡の発泡ゴムにより構成されていることが好ましい。また、発泡ゴムとしては、シリコンゴム以外にも、ポリイミドを発泡させたものが利用可能である。さらに、弾性層1cとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド材料を利用することができる。   Furthermore, the elastic member 2b may be made of, for example, foamed rubber in which open cells are formed. In the elastic layer 1c, in which the end portion and the central portion are made of different members, at least the end portion is foamed with open cells. It is preferable that it is made of rubber. Further, as the foamed rubber, in addition to silicon rubber, a foamed polyimide can be used. Furthermore, as the elastic layer 1c, polyimide, polyamide, or polyamideimide material can be used.

本発明の実施の形態が適用可能な定着装置の一例を説明する概略図。1 is a schematic diagram illustrating an example of a fixing device to which an embodiment of the present invention can be applied. 図1に示した加熱部材の一例を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating an example of the heating member shown in FIG. 図1に示した加熱部材の他の例を示す概略図。Schematic which shows the other example of the heating member shown in FIG. 図3に示した加熱部材のさらに異なる例を示す概略図。Schematic which shows the example from which the heating member shown in FIG. 3 is further different. 図3,4に示した加熱部材の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the heating member shown to FIG. 図1に示した定着装置に利用可能な加熱部材のさらに異なる例を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the further different example of the heating member which can be utilized for the fixing apparatus shown in FIG. 図6に示した加熱部材の他の例を示す概略図。Schematic which shows the other example of the heating member shown in FIG. 図6に示した加熱部材のさらに異なる例を示す概略図。Schematic which shows the example from which the heating member shown in FIG. 6 is further different.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・加熱ローラ、1a・・・軸部材、1b・・・弾性層、1c・・・インピーダンス整合層、1d・・・耐熱樹脂層、1e・・・導電層、1f・・・ソリッドゴム層、1g・・・離型層、2・・・加圧ローラ、3・・・加圧機構、4・・・ニップ部、5・・・加熱機構、6・・・剥離ブレード、7・・・剥離ブレード、8・・・クリーニング部材、9・・・サーミスタ、10・・・サーモスタッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat roller, 1a ... Shaft member, 1b ... Elastic layer, 1c ... Impedance matching layer, 1d ... Heat-resistant resin layer, 1e ... Conductive layer, 1f ... Solid rubber Layer, 1 g ... release layer, 2 ... pressure roller, 3 ... pressure mechanism, 4 ... nip, 5 ... heating mechanism, 6 ... peeling blade, 7 ... * Peeling blade, 8 ... cleaning member, 9 ... thermistor, 10 ... thermostat.

Claims (11)

軸芯と、
この軸芯の周りに形成された弾性層と、
この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、
前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも1つのインピーダンス整合層とを備えたことを特徴とする加熱ローラ。
The shaft core,
An elastic layer formed around the axis;
A conductive layer disposed outside the elastic layer and containing metal particles;
A heating roller comprising at least one impedance matching layer disposed between the elastic layer and the conductive layer.
前記導電層は、金属粒子が樹脂ペーストに混ぜ合わされている導電性ペーストにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の加熱ローラ。 The heating roller according to claim 1, wherein the conductive layer is made of a conductive paste in which metal particles are mixed with a resin paste. 前記インピーダンス整合層は、金属粒子が樹脂ペーストに混ぜ合わされている導電性ペーストにより構成されていることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の加熱ローラ。 The heating roller according to claim 1, wherein the impedance matching layer is made of a conductive paste in which metal particles are mixed with a resin paste. 前記金属粒子は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄および錫のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 4. The metal particle according to claim 1, wherein the metal particles include at least one of gold, silver, copper, aluminum, nickel, stainless steel, a composite material of aluminum and stainless steel, iron, and tin. The heating roller as described. 前記インピーダンス層は、前記弾性層と前記導電層との間に複数配置されており、これら複数のインピーダンス層の間には、耐熱樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 5. A plurality of impedance layers are arranged between the elastic layer and the conductive layer, and a heat resistant resin layer is formed between the plurality of impedance layers. The heating roller according to any one of the above. 前記弾性層と前記インピーダンス整合層との間、および前記インピーダンス整合層と前記導電層との間の少なくとも一方に、耐熱樹脂層を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 5. The heat-resistant resin layer is included in at least one of the elastic layer and the impedance matching layer and at least one of the impedance matching layer and the conductive layer according to claim 1. The heating roller as described. 前記インピーダンス層および前記導電層のうち少なくとも一方は、軸方向に分割する割れ目を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 7. The heating roller according to claim 1, wherein at least one of the impedance layer and the conductive layer has a split that is divided in an axial direction. 前記インピーダンス層および前記導電層のうち少なくとも一方は、軸方向に対して所定の角度傾く線分状に分割する割れ目を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 The heating according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the impedance layer and the conductive layer has a crack that is divided into line segments inclined at a predetermined angle with respect to an axial direction. roller. 前記導電層は、少なくとも1つの前記インピーダンス層よりも層厚が薄いことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の加熱ローラ。 The heating roller according to any one of claims 1 to 8, wherein the conductive layer is thinner than at least one impedance layer. 軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも1つのインピーダンス整合層とを備えた加熱部材と、
前記加熱部材に圧接している加圧部材と、
誘導加熱を利用して、前記導電層を発熱させる加熱機構とを含むことを特徴とする定着装置。
A shaft core, an elastic layer formed around the shaft core, a conductive layer disposed outside the elastic layer and including metal particles, and at least disposed between the elastic layer and the conductive layer A heating member comprising one impedance matching layer;
A pressure member in pressure contact with the heating member;
And a heating mechanism that heats the conductive layer using induction heating.
前記弾性層は、軸方向の両端部分の外径が中央部分の外径に比べて大きく、前記インピーダンス整合層との間に空隙を有し、前記外径の大きい前記両端部分において前記インピーダンス整合層と連結されていることを特徴とする請求項10に記載の定着装置。 The elastic layer has an outer diameter at both end portions in the axial direction larger than an outer diameter at the center portion, and has an air gap between the impedance matching layer and the impedance matching layer at the both end portions having a larger outer diameter. The fixing device according to claim 10, wherein the fixing device is connected to the fixing device.
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