JPH0430591B2 - - Google Patents
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- JPH0430591B2 JPH0430591B2 JP57171909A JP17190982A JPH0430591B2 JP H0430591 B2 JPH0430591 B2 JP H0430591B2 JP 57171909 A JP57171909 A JP 57171909A JP 17190982 A JP17190982 A JP 17190982A JP H0430591 B2 JPH0430591 B2 JP H0430591B2
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/206—Structural details or chemical composition of the pressure elements and layers thereof
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、未定着画像例えば粉体像を紙などの
画像支持材に加熱定着するための定着装置に関
し、電子写真記録装置や、レーザービーム、フア
クシミリ、複写機等の画像形成装置に適用できる
定着装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fixing device for heating and fixing an unfixed image, such as a powder image, to an image support material such as paper, and is applicable to an electrophotographic recording device, a laser beam, a facsimile machine, a copying machine, etc. The present invention relates to a fixing device that can be applied to an image forming apparatus.
従来、電子写真法等の画像形成法によつて形成
された未定着画像(以下トナー像と呼ぶ)を紙等
の記録材に定着する定着装置には加熱定着方式が
採用されている。この種の加熱定着には熱源を備
えた加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラとの
間にトナー像を支持した紙を搬送するものが多用
されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a heat fixing method has been employed in a fixing device that fixes an unfixed image (hereinafter referred to as a toner image) formed by an image forming method such as electrophotography onto a recording material such as paper. In this type of heat fixing, a system is often used in which paper carrying a toner image is conveyed between a heating roller equipped with a heat source and a pressure roller that is in pressure contact with the heating roller.
この加熱定着を行なう画像形成装置では150度
乃至200度の定着温度が必要であるため、メイン
スイツチをオンしてからのウエイトタイムとして
かなりの時間、即ち4分程度が必要であつた。こ
のウエイトタイムを減少させるために多くの電気
的制御手段や加熱源の出力増加等の技術革新が行
なわれているが、かえつてコスト増加、他の諸問
題や装置の複雑化を招いてしまつていた。 Since an image forming apparatus that performs heat fixing requires a fixing temperature of 150 to 200 degrees, a considerable amount of time, approximately 4 minutes, is required as a wait time after turning on the main switch. In order to reduce this wait time, many technological innovations have been made, such as increasing the output of electrical control means and heating sources, but these have resulted in increased costs, other problems, and increased complexity of the equipment. was.
又加熱ローラ、加圧ローラのローラ構成におけ
る問題点も数多くある。例えば加熱ローラにおい
ては、軸方向に関して熱分布が不均一になり易
く、ローラ端部において熱の散逸が激しくウエイ
トタイム増大の原因をなしている。さらに定着作
用時、異なる幅の記録材を用いる点、さらに最大
サイズの幅よりもローラ長を長くしている点等の
ことから端部における昇温を招き易いことがあ
る。 Furthermore, there are many problems in the roller configurations of the heating roller and the pressure roller. For example, in a heating roller, heat distribution tends to be uneven in the axial direction, and heat dissipates rapidly at the ends of the roller, causing an increase in wait time. Furthermore, during the fixing operation, the temperature may easily increase at the edges due to the fact that recording materials of different widths are used and the length of the roller is longer than the width of the maximum size.
一方、この加圧ローラ側に設けられているもの
としては以下の3種類に大別でき、それぞれ後述
の如き欠点を有している。 On the other hand, the devices provided on the pressure roller side can be roughly divided into the following three types, each of which has drawbacks as described below.
第1の場合は、芯金上にプライマーを塗りシリ
コーンゴム等を厚く表面に設けたもの即ち、ロー
ラ基体上に一様の弾性体層を設けたものである。
この種のローラにおいては、弾性体例えばゴムの
如きものの弾性を低くするのに油や添加剤等を加
えなければならず、結果として弾性体の機械的、
物理的特性を変えてしまう。従つて、その特性を
維持しながら硬度を余り低くできない。又、電子
写真法等によつて形成されたトナー像を支持する
支持材に対して得られる圧接部は小さなもので単
位時間当りに与えることのできる熱量が少なくな
つてしまうこと及び、弾性体層として多用される
ゴム等の使用材料が非常に多く必要であり、不経
済であること、さらに、弾性体層全体を加温する
ためにウエイトタイムが大きくなり、初期ローラ
表面の立ち下りを大きくしてしまい、定着不足を
引き起こしていた。またこれを防ぐためヒータを
増加する方法では不経済であつた。 In the first case, a primer is coated on the core metal and a thick layer of silicone rubber or the like is provided on the surface, that is, a uniform elastic layer is provided on the roller base.
In this type of roller, it is necessary to add oil or additives to reduce the elasticity of the elastic material, such as rubber, and as a result, the mechanical
It changes physical properties. Therefore, the hardness cannot be made too low while maintaining its properties. In addition, the pressure contact area obtained with the support material that supports the toner image formed by electrophotography is small, and the amount of heat that can be applied per unit time is small, and the elastic layer In addition, it requires a large amount of materials such as rubber, which is often used as a rubber material, and is uneconomical. Furthermore, it takes a long time to wait to heat the entire elastic layer, which increases the fall of the initial roller surface. This caused a lack of retention. Moreover, the method of increasing the number of heaters to prevent this is uneconomical.
第2の場合は、芯金上にプライマーを塗り、さ
らにシリコーンゴムからなる多孔質の部材を設け
てなる定着ローラである。このローラの欠点は、
定着ローラの表面平滑性に欠け定着性を低下させ
てしまうことや、離型剤を塗布する場合多孔質中
に離型剤を多量に含有してしまい、多孔質部材自
体が劣化し易くなり、耐久性がソリツドよりも劣
る。 In the second case, a fixing roller is formed by coating a core with a primer and further providing a porous member made of silicone rubber. The disadvantages of this roller are
The surface smoothness of the fixing roller is poor, which reduces fixing performance, and when a release agent is applied, a large amount of release agent is contained in the porous material, making the porous member itself susceptible to deterioration. Durability is inferior to solid.
第3の場合は、耐油性向上のため弾性層を2
重、3重に設ける多層構成のものがある。しかし
ながら、このように単に耐油性向上のためだけに
弾性層を多数設けると、そのコストは前述した如
く多量の弾性材を用いることにより、非常に増大
するものであつた。 In the third case, two elastic layers are added to improve oil resistance.
There are those with multi-layered or triple-layered structures. However, when a large number of elastic layers are provided simply to improve oil resistance, the cost increases significantly due to the use of a large amount of elastic material as described above.
この第1,第3の場合では数層又は厚いゴム層
のために熱容量が非常に大きくなり、ウエイトタ
イムの増大を生み、全長における温度分布も不均
一になりやすいため定着不良も生じ易く第2の場
合も同様であつた。また、ゴム材を多く必要とす
ることから高価で耐久性に乏しかつた。 In the first and third cases, the heat capacity becomes extremely large due to several layers or a thick rubber layer, resulting in an increase in waiting time, and the temperature distribution over the entire length tends to be uneven, resulting in poor fixing. The same was true in the case of Furthermore, since it requires a large amount of rubber material, it is expensive and has poor durability.
以上の様に加熱ローラ、加圧ローラを有する定
着装置においては、構成要素の個々の問題のみな
らず、その必要とされる構成が故に生じる相剰的
な問題点があり、特にウエイトタイムの増大を引
き起こしていた。 As mentioned above, in a fixing device having a heating roller and a pressure roller, there are not only problems with the individual components, but also additive problems that arise due to the required configuration, especially an increase in wait time. was causing
本発明は上記の如き被定着物の定着に生じてし
まう問題点を解決するためになされたものであ
る。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems that occur when fixing objects to be fixed.
本発明の目的はウエイトタイムを短縮し、従来
よりも優れた定着性能を有する定着装置を提供す
ることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device that reduces wait time and has better fixing performance than conventional fixing devices.
本発明の別の目的は、物理的特性を維持しつ
つ、回転体表面における温度の均一化をはかり、
耐久性の高いものを提供することである。 Another object of the present invention is to equalize the temperature on the surface of the rotating body while maintaining the physical properties,
Our goal is to provide products with high durability.
本発明の他の目的は、従来より安価で省資源を
達成する回転体を備えた定着装置を提供すること
である。 Another object of the present invention is to provide a fixing device equipped with a rotating body that is cheaper than the conventional fixing device and achieves resource saving.
本発明の更なる目的は以下の説明で明らかにな
る。 Further objects of the invention will become apparent from the description below.
第1図において1は、加熱定着ローラで、内部
に加熱手段4を有する薄肉の金属ローラ5の表面
にテフロン商品名被覆層6を設けたものである。
2は加熱定着ローラ1に圧接する加圧ローラで、
回転中心軸となる芯金7上に一液性RTVシリコ
ーンゴムのプライマー72を塗り、その上に独立
気泡を多数内部に有するシリコーンスポンジから
なるスポンジ層8を接着させ、さらにRTVシリ
コーンゴムを塗つてなる弾性被覆層9を有してい
るものである。この加圧ローラ2の表面は、一般
にRTV(室温加硫型)シリコーンゴムを塗つた後
ローラとしての形状を整える為研摩し仕上げたも
のである。このように弾性を有するスポンジ層
8、弾性被覆層9を同種の材料をベースとすれば
接合性が良く耐久性が向上される。さらに本例で
はプライマー72にも同種の材料を用いているの
で芯金に対しての接合性が向上される。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a heat fixing roller, which is a thin metal roller 5 having a heating means 4 inside, and a Teflon (trade name) coating layer 6 provided on the surface thereof.
2 is a pressure roller that comes into pressure contact with the heat fixing roller 1;
A primer 72 of one-component RTV silicone rubber is applied onto the core bar 7, which serves as the center axis of rotation, and a sponge layer 8 made of a silicone sponge having many closed cells inside is adhered thereto, and then RTV silicone rubber is applied. It has an elastic coating layer 9 that has a long elasticity. The surface of the pressure roller 2 is generally coated with RTV (room temperature vulcanization type) silicone rubber and then polished to adjust the shape of the roller. In this way, if the elastic sponge layer 8 and the elastic coating layer 9 are made of the same type of material, the bondability will be good and the durability will be improved. Furthermore, in this example, since the same type of material is used for the primer 72 , the bondability to the core metal is improved.
前述した加熱定着ローラの構成が肉厚dの薄肉
金属ローラ5aとその周囲に4弗化エチレン樹脂
の被覆層6を有していることは本実施例の特徴の
一つである。本実施例ではローラ5の径rが25mm
に対し肉厚dは2.5mmとしてある。 One of the features of this embodiment is that the above-described heat fixing roller has a thin metal roller 5a having a wall thickness d and a coating layer 6 of tetrafluoroethylene resin around the thin metal roller 5a. In this embodiment, the diameter r of the roller 5 is 25 mm.
On the other hand, the wall thickness d is set to 2.5 mm.
弾性被覆層9はスポンジ層8よりも薄い層厚で
あるが、これは加熱された際の温度上昇及びその
分布を安定化できる効果があり、好ましい構成で
ある。尚、本実施例のスポンジ層8は6mm厚で弾
性被覆層9は1mm厚としてある。 The elastic coating layer 9 is thinner than the sponge layer 8, but this is a preferable configuration since it has the effect of stabilizing the temperature rise and its distribution when heated. In this embodiment, the sponge layer 8 has a thickness of 6 mm, and the elastic coating layer 9 has a thickness of 1 mm.
スポンジ層8はシリコーンゴムに架橋材と発泡
材を混入し発泡倍率2倍で成型し、アスカー硬度
17±2度の範囲のものとした。さらに被覆層9
はJIS硬度で40度である。 The sponge layer 8 was formed by mixing silicone rubber with a crosslinking material and a foaming material and molding the foaming ratio of 2 times, and had an Asker hardness in the range of 17±2 degrees. Furthermore, the coating layer 9
is 40 degrees in JIS hardness.
この加圧ローラは第2図に示すようにローラ端
部面にはシリコーンゴム層で覆わないようにして
ある。すなわち、ゴム層は加圧ローラの円周面の
みに設けられており、その左右の側面ではその周
面にゴム層があり、内側にシリコーンゴムスポン
ジ層を有するようにしてある。これによつて熱分
布がその長手方向に関してより均一化できる。 As shown in FIG. 2, this pressure roller has its end surface not covered with a silicone rubber layer. That is, the rubber layer is provided only on the circumferential surface of the pressure roller, and the left and right sides have a rubber layer on the circumferential surface and a silicone rubber sponge layer on the inside. This makes the heat distribution more uniform in the longitudinal direction.
又、加熱定着ローラ1のテフロン商品名被覆層
6には、クリーニングブレード16等のクリーニ
ング手段と特開昭55−144268号公報記載の如き、
オフセツト防止液塗布手段3(図のように、シリ
コーンオイル含浸部材10と防害部材12と連続
多孔質部材11とを有す)が当接している。 Further, the Teflon product name coating layer 6 of the heat fixing roller 1 is provided with a cleaning means such as a cleaning blade 16 and a cleaning device such as that described in JP-A-55-144268.
An anti-offset liquid application means 3 (as shown in the figure, includes a silicone oil impregnated member 10, a damage prevention member 12, and a continuous porous member 11) is in contact with it.
さらに、加圧ローラ2は、加熱定着ローラ1に
対してその圧接状態を可変にする手段、例えば、
芯金7の回転を可能に支持して、これらの位置を
装着点71と共に可変にするアーム17とアーム
17の回動中心となる地点171とアーム17を
破線矢印の如き位置変化させるためのカム手段1
8とが図中の如く設けられているものを有してい
る。 Furthermore, the pressure roller 2 has means for varying the state of pressure contact with the heat fixing roller 1, for example,
An arm 17 that supports the rotation of the core metal 7 and makes these positions variable together with the mounting point 7 1 and a point 17 1 that is the center of rotation of the arm 17 and the position of the arm 17 as indicated by the broken line arrow. cam means 1
8 are provided as shown in the figure.
本例ではこの加圧調整手段により加熱定着ロー
ラ1と加圧ローラ2の間に7Kg程度の圧力が印加
されている。このカム手段18の作動は紙P等の
記録材がジヤムした時に起こり、ローラ間の圧接
状態を0乃至数Kg圧又はローラ1,2を離間す
る。 In this example, a pressure of about 7 kg is applied between the heat fixing roller 1 and the pressure roller 2 by this pressure adjustment means. The operation of the cam means 18 occurs when the recording material such as the paper P is jammed, and the pressure between the rollers is reduced to 0 to several kg, or the rollers 1 and 2 are separated.
又、この加熱定着ローラ1の周面には、接触型
のサーミスタ131が板バネ24の弾性力によつ
て所定圧接力を維持するように押圧されている。
このサーミスタ131は表面に定着ローラ1の表
面を傷つけないように樹脂テープ様のものを有
し、温度検知素子(不図示)をスポンジ用の弾性
体で保持している。 Further, a contact type thermistor 13 1 is pressed against the circumferential surface of the heat fixing roller 1 by the elastic force of a leaf spring 24 so as to maintain a predetermined pressure contact force.
The thermistor 131 has a resin tape-like material on its surface so as not to damage the surface of the fixing roller 1, and holds a temperature sensing element (not shown) with an elastic sponge material.
23は分離爪で加熱定着ローラ1から紙Pを分
離する。22は加圧ローラ2側の案内板であり、
分離爪23と共に紙Pの搬送路を確保している。
161,162は定着後の紙Pを画像形成装置外又
は積載部へ挾持搬送する排紙ローラである。 Reference numeral 23 separates the paper P from the heat fixing roller 1 with a separating claw. 22 is a guide plate on the pressure roller 2 side;
Together with the separating claw 23, a transport path for the paper P is secured.
Reference numerals 16 1 and 16 2 are paper discharge rollers that pinch and convey the fixed paper P to the outside of the image forming apparatus or to the stacking section.
尚、本図において25は定着ユニツト(前記構
成を第1図で説明したもの、第1図参照)を一体
的に保持する支持上ワクで、26は同様の支持下
ワクである。27は画像形成装置内の案内部材で
定着ユニツトの支持下ワク26を着脱可能に支持
している。28は画像形成装置内の固定ワクで、
サーミスタ131を包囲する支持上ワクと間隙を
有して離間している。 In this figure, reference numeral 25 denotes an upper support workpiece that integrally holds the fixing unit (the structure of which was explained in FIG. 1, see FIG. 1), and 26 is a similar lower support workpiece. Reference numeral 27 denotes a guide member within the image forming apparatus that removably supports the support member 26 of the fixing unit. 28 is a fixed part inside the image forming apparatus;
It is spaced apart from the support wall surrounding the thermistor 131 with a gap therebetween.
尚、加圧ローラ2は従来よりも大きく弾性変形
をして定着ローラ1と圧接部を従来よりはるかに
大きくすることができる。本例では外径25mmに対
して圧接幅が3mmもとれ、単位面積当り約8g/
mm22の圧力がこの圧接部で作用している。 It should be noted that the pressure roller 2 can be elastically deformed more greatly than in the past, and the pressure contact portion with the fixing roller 1 can be made much larger than in the past. In this example, the pressure welding width is 3 mm for an outer diameter of 25 mm, and it is approximately 8 g/unit area.
A pressure of 2 mm 2 is acting at this pressure contact.
さて、所定の画像形成手段によつて形成された
トナー像Tを有する紙Pは、搬送ローラ対14に
掛けられたベルト15の移動と共に搬送される。
次にベルト15から案内部材13に紙Pは移さ
れ、該加熱、加圧ローラ1,2のなす圧接部に導
かれる。この圧接部でトナー像Tは紙Pに溶融定
着され、紙Pと共に排出される。 Now, the paper P having the toner image T formed by a predetermined image forming means is conveyed along with the movement of the belt 15 that is applied to the pair of conveyance rollers 14 .
Next, the paper P is transferred from the belt 15 to the guide member 13 and guided to the pressure contact area formed by the heating and pressure rollers 1 and 2. The toner image T is fused and fixed on the paper P at this pressure contact portion, and is discharged together with the paper P.
この時、加熱源4からの熱は大部分定着ローラ
1の薄い肉厚部分に吸収される。同時に定着ロー
ラ1からの伝導熱で加圧ローラ2は加熱され即時
定着に必要な表面温度となる。従つて加熱定着装
置として従来の数分間のウエイトタイムを大幅に
減少できた。本例のウエイトタイムは15秒程度で
あり、画像形成装置に組み込んだ際紙P上にトナ
ー像が形成されるのに要する時間を差し引いて考
えればウエイトタイムはほとんどなくなる。 At this time, most of the heat from the heat source 4 is absorbed by the thin, thick portion of the fixing roller 1. At the same time, the pressure roller 2 is heated by conductive heat from the fixing roller 1 and reaches a surface temperature necessary for immediate fixing. Therefore, the waiting time of conventional heat fixing devices of several minutes can be significantly reduced. The wait time in this example is about 15 seconds, and when the time required for forming a toner image on the paper P when installed in an image forming apparatus is subtracted, the wait time is almost eliminated.
又定着性においても、定着ローラ、加圧ローラ
は後述する理由により定着可能温度に安定化され
るので高品質の画像を得ることができた。 In terms of fixability, the fixing roller and pressure roller are stabilized at a fixable temperature for the reason described later, making it possible to obtain high-quality images.
前述したように加圧ローラ2は独立気泡を多数
有する弾性層を内部に有し、その外側に表面層を
有している。このスポンジ層8には、スポンジ成
分の他に空気等の気体が占める体積が多くあるの
で、このスポンジ層8の熱伝導性は、被覆層9に
比べて非常に低くなる。つまり、加熱定着ローラ
1が加圧ローラ2自体全体を所定温度に保持する
のに要する加熱量は、従来のものに比べてわずか
なもので良い。又、他に大量且つ無駄に消費され
る熱がほとんどないので加圧ローラや定着ローラ
における定着への熱効率も大幅に向上せしめた高
効率のものである。 As described above, the pressure roller 2 has an elastic layer having a large number of closed cells therein, and a surface layer outside the elastic layer. Since this sponge layer 8 has a large volume occupied by gas such as air in addition to sponge components, the thermal conductivity of this sponge layer 8 is much lower than that of the covering layer 9. In other words, the amount of heating required by the heating fixing roller 1 to maintain the entire pressure roller 2 itself at a predetermined temperature may be small compared to the conventional one. In addition, since there is almost no other large amount of wasteful heat consumed, the heat efficiency for fixing in the pressure roller and the fixing roller is also highly efficient.
従つて、加熱手段4によつて加熱される熱容量
は定着ローラ1と加圧ローラ2の表面層のみで大
部分を占めることになるから、立上り時のウエイ
トタイム(プロセス開始可能になるまでに要する
時間)が大幅に短縮できる。同時にスポンジ層8
により適度な弾性を得ることができるので定着性
も向上される。さらに、ローラ表面のみかけ上の
硬度を同一としてもスポンジ層8を有する上記実
施例は、ソリツト単体のものよりも変形し易く、
又、ローラ間の圧接部を広くとれる。 Therefore, most of the heat capacity heated by the heating means 4 is occupied by only the surface layers of the fixing roller 1 and the pressure roller 2, so the wait time at startup (required until the process can start) is time) can be significantly reduced. At the same time, sponge layer 8
Since appropriate elasticity can be obtained, fixing performance is also improved. Furthermore, even if the apparent hardness of the roller surface is the same, the above embodiment having the sponge layer 8 is more easily deformed than the one made of solid solid.
Furthermore, the pressure contact area between the rollers can be made wider.
この定着作用の際、紙Pに発生しやすいしわ
は、その発生率を大幅に減少される。しわに対す
る処置として一般に知られているような、逆クラ
ウン形状等に加工する処置がとられていないにも
かかわらず従来の約1/10程度にまでも発生を防止
できた。 During this fixing action, the incidence of wrinkles that tend to occur on the paper P is greatly reduced. Despite the fact that the generally known treatments for wrinkles, such as processing them into an inverted crown shape, were not taken, the occurrence of wrinkles could be prevented to about 1/10 of the conventional rate.
このスポンジ層8の有する独立気泡に着眼し
て、以下のように発泡倍率及び硬度について検討
したところ下記のような結論が得られた。 Focusing on the closed cells of this sponge layer 8, the expansion ratio and hardness were studied as follows, and the following conclusions were obtained.
実際の装置に組込んだ際独立気泡を多数有する
弾性層は紙P等の記録材に未定着画像を定着する
際の変形や加熱或いは加圧を受け続けることによ
つて変化するといつた現象が見られた。具体的に
は弾性層内の独立気泡が定着作用中に破壊される
といつた事実が見られ、一部分での外径変化や硬
度の変化が生じることがあつた。 When incorporated into an actual device, the elastic layer having a large number of closed cells may be deformed when fixing an unfixed image to a recording material such as paper P, or may change due to continued exposure to heat or pressure. It was seen. Specifically, it was observed that closed cells within the elastic layer were destroyed during the fixing action, resulting in changes in outer diameter and hardness in some areas.
この点に鑑みて上記の不都合を除くための条件
を検討した。発泡前のゴム材に種々の硬度のもの
を使用し発泡倍率を変えてみたところ、発泡倍率
が1.5倍より小さい場合は独立気泡が数少なく全
体としての断熱効果がゴム単体のローラより優れ
てはいるが、熱容量が大きくなつて好ましくなか
つた。又発泡倍率を3倍より大きくすると、発泡
数が多くなつて独立気泡を構成している隔壁が薄
くなる。従つて独立気泡が圧力の負荷や熱による
膨張によつて連結し、その弾性が変化して好まし
くなかつた。又、発泡倍率を1.5倍以上3倍以下
の範囲内にすることで適切な弾性と断熱性が得ら
れ、好ましいものであつた。 In view of this point, conditions for eliminating the above-mentioned disadvantages were investigated. When we tried using rubber materials of various hardness before foaming and changing the foaming ratio, we found that if the foaming ratio was less than 1.5 times, there were fewer closed cells and the overall insulation effect was better than a roller made of only rubber. However, the heat capacity increased, which was not preferable. Moreover, when the expansion ratio is made larger than 3 times, the number of bubbles increases and the partition walls forming the closed cells become thinner. Therefore, the closed cells become connected due to pressure load or thermal expansion, which changes their elasticity, which is undesirable. Further, by setting the expansion ratio within the range of 1.5 times or more and 3 times or less, appropriate elasticity and heat insulation properties were obtained, which was preferable.
さらにこの発泡倍率の弾性層に圧力を印加して
その表面硬度を変えて耐久性を調べた。アスカー
硬度で10より低い場合はゴムの物性が全体的に不
安定となり強度も弱くなり熱的安定性が得られな
い。又連続して印加される圧力によつて変形度が
大きくなりすぎて、加圧ローラとして不適応とな
つてしまう。このように硬度の低い弾性層を用い
て加圧ローラとしての所定硬度を得ようとする
と、弾性層の外側の表面層の厚みを増大させなけ
ればならない。ところが表面層の厚みを増大させ
ると、それに応じて弾性が減少し熱容量が大きく
なつてしまう。従つて表面層を加熱するために多
くの熱を必要としウエイトタイムが長くなる他、
弾性層の利点が失われてしまう。又アスカー硬度
が30より大のときは、連続加圧、加熱によつて独
立気泡間の隔壁の耐久性が劣化しやすく気泡の膨
張を吸収できる程の弾性が得られない。従つて耐
久限に至ると気泡が爆裂して径変化することがあ
つた。これらに対しアスカー硬度が10以上30以下
の範囲のものでは好ましい弾性と硬度が維持でき
表面層の厚みを薄くでき耐久性の高いものが得ら
れた。 Furthermore, durability was investigated by applying pressure to the elastic layer at this expansion ratio to change its surface hardness. If the Asker hardness is lower than 10, the physical properties of the rubber will be unstable as a whole, the strength will be weak, and thermal stability will not be obtained. Moreover, the degree of deformation becomes too large due to the continuously applied pressure, making it unsuitable as a pressure roller. In order to obtain a predetermined hardness as a pressure roller using an elastic layer having such a low hardness, it is necessary to increase the thickness of the outer surface layer of the elastic layer. However, if the thickness of the surface layer is increased, the elasticity will decrease accordingly and the heat capacity will increase. Therefore, a lot of heat is required to heat the surface layer, which lengthens the waiting time.
The advantage of the elastic layer is lost. When the Asker hardness is greater than 30, the durability of the partition walls between closed cells tends to deteriorate due to continuous pressurization and heating, and elasticity sufficient to absorb the expansion of the cells cannot be obtained. Therefore, when the durability limit was reached, the bubbles sometimes exploded and changed in diameter. On the other hand, when the Asker hardness was in the range of 10 to 30, preferred elasticity and hardness could be maintained, the thickness of the surface layer could be reduced, and high durability could be obtained.
又発泡倍率を高くして独立気泡の隔壁の厚いも
のが製造できるが、ローラの周方向や軸方向での
硬度のバラツキが大きくなつてしまう。従つて加
圧ローラの軸方向における加圧量が大きく変動し
てしまい定着性を低下させてしまう。 Further, although it is possible to manufacture a product with thick closed cell partition walls by increasing the expansion ratio, the variation in hardness in the circumferential direction and axial direction of the roller becomes large. Therefore, the amount of pressure applied in the axial direction of the pressure roller varies greatly, resulting in a decrease in fixing performance.
尚、上記弾性層の硬度のバラツキはアスカー硬
度で±2〜±3程度のものが好ましい。 Incidentally, the variation in hardness of the elastic layer is preferably about ±2 to ±3 in terms of Asker hardness.
以上説明したように好ましい条件は、発泡率が
1.5倍以上3倍以下であり、アスカー硬度が10以
上30以下であることである。 As explained above, the preferable conditions are that the foaming rate is
It is 1.5 times or more and 3 times or less, and the Asker hardness is 10 or more and 30 or less.
又上記のように適切な弾性と断熱効果が得ら
れ、さらに耐久性に富むものとそれ以外の不都合
を生じるものとを見かけの密度(重量/体積)
(g/cm3)及び独立気泡の大きさに着目して検討
した。見かけの密度では独立気泡の割合によつて
その熱的、圧力的な耐久性を得られるものは0.36
以上0.42(g/cm3)の範囲内であつた。又同様に
して独立気泡の大きさとしては最小径0.03mm以上
最大径0.7mm以下のものであり、好ましい状態で
は径が0.5mmのものが大部分を占めていた。 In addition, as mentioned above, we can determine the apparent density (weight/volume) of those that provide appropriate elasticity and heat insulation effects, and those that are highly durable, and those that cause other inconveniences.
(g/cm 3 ) and the size of closed cells. In terms of apparent density, the thermal and pressure durability obtained by the proportion of closed cells is 0.36.
It was within the range of 0.42 (g/cm 3 ). Similarly, the closed cells had a minimum diameter of 0.03 mm or more and a maximum diameter of 0.7 mm or less, and in a preferable state, most of the closed cells had a diameter of 0.5 mm.
さらに本発明者はさらに好ましい実施例を得る
ために実験を行つたところ、以下の要件を満たし
ているものはさらに好ましいことを見出した。 Furthermore, the present inventor conducted experiments to obtain a more preferable embodiment, and found that one that satisfies the following requirements is even more preferable.
シリコーンスポンジ単層でローラを形成して定
着に用いた時、その気泡のために定着の良好な部
分と定着のよくない部分がつくられることがある
ので好ましくなく、表面平滑性を有していること
が好ましいとわかつた。つまり、加圧ローラにお
ける表面層には表面平滑性を有している方がより
高度な定着を得られて好ましい。 When a roller is formed from a single layer of silicone sponge and used for fixing, the air bubbles may create areas with good fixation and areas with poor fixation, which is undesirable and has a smooth surface. I found this to be preferable. In other words, it is preferable for the surface layer of the pressure roller to have surface smoothness because it can provide a higher level of fixing.
また、別の観点から表面層の厚みについて、
0.3mmから5mm厚までのシリコーン表面層の厚さ
実験を検討した。この結果厚すぎると、弾性、復
元性に豊むスポンジ層の効果があまり有効に利用
できなくなり、また薄すぎると強度的、そして製
造上コスト高となり、また安定性にかけるため、
0.01mm乃至2mmの厚さが好ましく、より好ましい
範囲は0.5mm乃至2mmの厚さが適当であり、さら
に好ましくは0.7〜1mmが適当であることがわか
つた(ただし、ローラ径が25φに対して)。 Also, regarding the thickness of the surface layer from another perspective,
Silicone surface layer thickness experiments ranging from 0.3 mm to 5 mm thickness were investigated. As a result, if it is too thick, the effect of the sponge layer, which is rich in elasticity and restorability, cannot be used effectively, and if it is too thin, the strength and manufacturing costs will increase, and stability will be affected.
It was found that the thickness is preferably 0.01 mm to 2 mm, more preferably 0.5 mm to 2 mm, and even more preferably 0.7 mm to 1 mm (however, if the roller diameter is 25φ ).
これを総合的に他の結果(不記)をも踏まえる
と、シリコンスポンジ層のような弾性下層の厚さ
1/4以下の厚みであることが表面の熱良伝導性の
層には好ましいことがわかつた。 Considering this comprehensively and other results (not listed), it is preferable for the surface layer to have a thickness that is 1/4 or less of the thickness of the elastic lower layer such as a silicone sponge layer. I understood.
加圧ローラとしては基体上にシリコーンスポン
ジ層や弗素ゴムからなる多孔質層の様な熱伝導性
が比較的悪く弾性復元力に豊むものからなる弾性
層、そして薄層のシリコーンゴムなどの熱伝導性
耐熱層をその表面に設け、複数層構造である回転
体であれば良い。これに依つて低接触圧で均一な
一定のニツプ巾(圧接力)を形成することができ
る。 The pressure roller has an elastic layer on the base made of a material with relatively poor thermal conductivity and rich elastic restoring force, such as a silicone sponge layer or a porous layer made of fluororubber, and a thin layer of heat conductive material such as silicone rubber. Any rotating body may be used as long as it has a multi-layer structure and has a heat-resistant layer on its surface. This makes it possible to form a uniform and constant nip width (pressing force) with low contact pressure.
さらにこの加圧ローラは、加熱定着ローラにお
ける軸方向の熱伝導を助け軸方向の熱分布を均一
化できる効果を奏する。前述したように加圧ロー
ラの内側が熱を伝えにくい多孔質の弾性層である
ためその表面層に主たる熱が早く伝わり短時間の
間に高温度になる。従つて圧接部において加熱定
着ローラ表面の熱分布を補償することができる。
依つてローラ対が圧接回転する際に加熱定着ロー
ラの熱分布を均一化できる。このことはウエイト
タイムをより一層短縮化でき、定着動作時の急激
な温度低下といつた立下り現象も防止できる。 Furthermore, this pressure roller has the effect of helping to conduct heat in the axial direction in the heat fixing roller and making the heat distribution in the axial direction uniform. As mentioned above, since the inside of the pressure roller is a porous elastic layer that is difficult to conduct heat, the main heat is quickly transmitted to the surface layer, and the temperature becomes high in a short period of time. Therefore, it is possible to compensate for the heat distribution on the surface of the heating fixing roller at the pressure contact portion.
Therefore, the heat distribution of the heat fixing roller can be made uniform when the roller pair rotates in pressure contact with each other. This makes it possible to further shorten the wait time and prevent the sudden temperature drop and fall phenomenon during the fixing operation.
次に第2図,第3図を用いて加熱定着ローラ1
における特徴事項を中心に説明する。第2図では
定着ローラ11と加圧ローラ21とは離間した状態
にあるが、通常これらは第1図のように圧接状態
下にある。 Next, using FIGS. 2 and 3, heat fixing roller 1
We will mainly explain the characteristics of . In FIG. 2, the fixing roller 1 1 and the pressure roller 2 1 are separated from each other, but normally they are in pressure contact as shown in FIG. 1.
第2,3図において、定着ローラ11は円筒か
らなつている。このローラ11は、薄肉のアルミ
ニウムのパイプ51の表面に、オフセツト防止層
として4弗化エチレン樹脂層61を25〜30μコーテ
イングしたものである。定着ローラ11の端部に
は、切り込み部30aが設けられ、駆動ギア(後
述する)との嵌合溝となつている。なお、図中A
はB5サイズのシートが通過する領域、BはA4サ
イズのシートが通過する領域で、その両端部がシ
ート非通過域Cとなる。 In FIGS. 2 and 3, the fixing roller 11 has a cylindrical shape. This roller 11 is made by coating the surface of a thin aluminum pipe 51 with a 25-30 μm polytetrafluoroethylene resin layer 61 as an offset prevention layer. A notch 30a is provided at the end of the fixing roller 11 , and serves as a fitting groove for a drive gear (described later). In addition, A in the figure
is an area through which B5 size sheets pass, B is an area through which A4 size sheets pass, and both ends thereof are sheet non-passage areas C.
31a,31bはころがり軸受で、定着ローラ
11を回転自在に支持する。なおこの軸受31a,
31bは、定着器の支持枠(不図示)に取付けら
れている。また30は駆動ギアで、切り込み部3
0aで定着ローラ11に嵌合して固設されており、
複写機本体側の駆動源33からの駆動を本体側の
ギア29を介して伝達され、定着ローラ11を回
転する。さらに41は、電極を兼ねた支持部材4
a,4bにより保持された加熱源としてのハロゲ
ンヒータで、中央部の発熱量よりも両端部の発熱
量を多くしてある。この構成は定着ローラ11の
両端部からの放熱量による表面温度の低下を補う
ためのものである。又この定着ローラ11は表面
に接触する温度検知素子131と制御回路(不図
示)によつて、定着ローラ11の表面を所定温度
に保つ様オン・オフ制御される。なお、駆動ギア
30を切り込み部30aと嵌合してネジ等によつ
て定着ローラ11の軸受31a,31bに対する
「ズレ」等をも防止している。 31a and 31b are rolling bearings that rotatably support the fixing roller 11 . Note that this bearing 31a,
31b is attached to a support frame (not shown) of the fixing device. In addition, 30 is a drive gear, and the notch portion 3
It is fitted and fixed to the fixing roller 1 1 at 0a,
Drive from a drive source 33 on the copying machine main body side is transmitted via a gear 29 on the main body side to rotate the fixing roller 11 . Furthermore, 4 1 is a support member 4 that also serves as an electrode.
A halogen heater as a heat source is held by a and 4b, and the amount of heat generated at both ends is greater than the amount of heat generated at the center. This configuration is intended to compensate for the decrease in surface temperature due to the amount of heat radiated from both ends of the fixing roller 11 . The fixing roller 1 1 is controlled on and off by a temperature sensing element 13 1 in contact with the surface and a control circuit (not shown) so as to maintain the surface of the fixing roller 1 1 at a predetermined temperature. Note that the drive gear 30 is fitted into the notch 30a to prevent the fixing roller 11 from slipping with respect to the bearings 31a and 31b using screws or the like.
21は前述した加圧ローラ2と同様の構成であ
る加圧ローラで、定着ローラ11と加圧対峙され
ている。ステンレス製の芯金7の周囲に耐熱性の
多孔質弾性体層81を設け、さらにその表面を非
常に薄肉のシリコーンゴムの弾性体層91で破覆
されている。この芯金16はやはりころがり軸受
17a,17bにより回転自在に支持されてい
る。 A pressure roller 2 1 has the same configuration as the pressure roller 2 described above, and faces the fixing roller 1 1 under pressure. A heat-resistant porous elastic layer 8 1 is provided around the stainless steel core 7, and its surface is further covered with a very thin elastic layer 9 1 of silicone rubber. This core metal 16 is also rotatably supported by rolling bearings 17a and 17b.
本実施例においても、前述したような効果が得
られ、定着ローラ11の表面温度の均一化を加圧
ローラ21の弾性体層91の前記作用でより助長
し、各ローラの特徴であるウエイトタイムの短縮
化をさらに相剰的に向上できる。 In this embodiment as well, the above-mentioned effects are obtained, and the uniformity of the surface temperature of the fixing roller 1 1 is further promoted by the action of the elastic layer 9 1 of the pressure roller 2 1 , and the characteristics of each roller are A certain reduction in wait time can be further improved reciprocally.
本実施例では、定着ローラ11及びパイプ51
は、その両端部が開放されほぼ同一径の円筒であ
る。そこで本実施例では、余分な熱は外部へも効
率よく逃がすために、ローラ周面のシート非通過
域Cの昇温を効果的に防ぐことができる。しか
も、加熱時ローラ支持部へ奪われる熱量が減少す
るので、各ローラ11,91周面を速やかに所定均
一温度に達することができる。また本実施例で
は、パイプ51はシートの通過域(AあるいはB)
及びパイプ51を支持する軸受の取付けられてい
る軸受部ともに同一母線上にある。そこで、従来
定着ローラ(特に第2図に示す例)をバルジ加圧
あるいは冷管鍛造などの方法で製造する際に生ず
る可能性のあるローラ肉厚の偏肉等が生ずる恐れ
がなくなり、これによつてもローラ周面は熱分布
が均一になり、均一温度に昇温された。 In this embodiment, the fixing roller 1 1 and the pipe 5 1
is a cylinder that is open at both ends and has approximately the same diameter. Therefore, in this embodiment, the excess heat is efficiently released to the outside, so that it is possible to effectively prevent the temperature increase in the sheet non-passing area C on the roller circumferential surface. Moreover, since the amount of heat transferred to the roller support portion during heating is reduced, the circumferential surface of each roller 1 1 , 9 1 can quickly reach a predetermined uniform temperature. Furthermore, in this embodiment, the pipe 51 is located in the sheet passage area (A or B).
and the bearing portion to which the bearing supporting the pipe 51 is attached are both on the same generatrix. Therefore, there is no risk of uneven thickness of the roller, which may occur when conventional fixing rollers (particularly the example shown in Figure 2) are manufactured using methods such as bulge pressing or cold tube forging. Even so, the heat distribution on the circumferential surface of the roller became uniform, and the temperature was raised to a uniform temperature.
従つて本実施例では、パイプ51の肉厚がシー
トの通過域(AあるいはB)及びパイプ51を支
持する軸受の取付けられている軸受部とも、即ち
パイプ51の全域にわたつて均一薄肉に形成する
ことができ、熱分布の不均一性を減少させ、ロー
ラ周面を均一温度にすることができた。さらに
は、製造工程が短縮できた。 Therefore, in this embodiment, the wall thickness of the pipe 5 1 is uniform over both the sheet passage area (A or B) and the bearing portion where the bearing supporting the pipe 5 1 is attached, that is, over the entire area of the pipe 5 1 . It was possible to form a thin wall, reduce non-uniformity in heat distribution, and maintain a uniform temperature around the roller surface. Furthermore, the manufacturing process could be shortened.
加熱定着ローラ1の肉厚dについてさらに説明
する。このようなローラは、薄い肉厚であるがた
めにローラの表面全体に対して同様の熱を保持す
ることができない程局部的な過熱現象が生じた
り、ローラ表面上における熱移動が緩慢になり特
に加熱定着ローラ表面の母線方向の熱移動性が得
られないことがあつた。又、薄い肉厚であるがた
めに熱に対して即応性が得られるものの加熱源の
熱放出特性に左右され易く、熱の保温性や強度性
に問題が生じ、十分な定着を行なうことができな
い場合がある。 The thickness d of the heat fixing roller 1 will be further explained. Due to the thin wall thickness of such rollers, localized overheating may occur to the extent that the entire surface of the roller cannot retain the same amount of heat, or heat transfer on the roller surface may be slow. In particular, there were cases in which heat mobility in the generatrix direction of the surface of the heat fixing roller could not be obtained. In addition, because of the thin wall thickness, although it can quickly respond to heat, it is easily affected by the heat release characteristics of the heating source, causing problems in heat retention and strength, making it difficult to achieve sufficient fixing. It may not be possible.
つまり、ウエイトアツプタイムを短縮させるよ
うな必要最低限の肉厚は、定着ローラ母線方向の
熱の移動が容易であるような肉厚とし、その肉厚
の芯金が変久変動しないだけの全圧力で加圧ロー
ラを当接させることが最も有効である。 In other words, the minimum necessary wall thickness to shorten the weight up time should be a wall thickness that allows for easy transfer of heat in the direction of the fuser roller's generatrix, and a thickness that allows the core metal of that wall thickness to not change over time. It is most effective to bring the pressure roller into contact with pressure.
本発明はこの肉厚dに関して回転体の外径r
(mm)に対して5/r≦d≦r/10の式に適合するもの
が上記問題点を解決するものであることを見い出
した。又、母線方向の移動をより確実なものにす
るためには、15/r≦d≦r/10であることが好まし
い。さらにこの肉厚dは外径rが30mm以上ある場
合等のように厚くなると熱容量が大きくなるので
強度面を考慮して3mm以下であることが好まし
い。 In the present invention, with respect to this wall thickness d, the outer diameter r of the rotating body is
It has been found that the above-mentioned problem can be solved by one that satisfies the formula 5/r≦d≦r/10 for (mm). Further, in order to make the movement in the generatrix direction more reliable, it is preferable that 15/r≦d≦r/10. Further, the wall thickness d is preferably 3 mm or less in consideration of strength, since the heat capacity increases when it becomes thicker, such as when the outer diameter r is 30 mm or more.
〈具体例〉
加熱定着ローラ1は外径25mm長さ約280mmの円
筒ローラで肉厚1.6mmのアルミニウム円筒ローラ
に四弗化エチレン−パーフロロアルコキシエチレ
ン共重合体(P.F.A)の被覆層を25μm
+10μ
−5μの厚さで有している。<Specific example> The heat fixing roller 1 is a cylindrical roller with an outer diameter of 25 mm and a length of approximately 280 mm, and a coating layer of tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA) is coated on an aluminum cylindrical roller with a wall thickness of 1.6 mm to a thickness of 25 μm + 10 μm. -5μ thickness.
加圧ローラ2は外径約24mm長さ約230mmのロー
ラで10φの芯金上にHTV(高温加硫型)のシリコ
ンスポンジ層を6mm厚有し、さらにその外周に
0.7mm乃至1mmのRTV(室温加硫型)シリコンゴ
ム層を有している。 Pressure roller 2 is a roller with an outer diameter of approximately 24 mm and a length of approximately 230 mm, and has a 6 mm thick HTV (high temperature vulcanization type) silicone sponge layer on a 10φ core metal, and a
It has a 0.7mm to 1mm RTV (room temperature vulcanization type) silicone rubber layer.
加熱定着ローラ1の加圧ローラ2と接しない表
面部分にギアが嵌合されており、その内部に1.0
〜1.2KWのハロゲンヒータを内蔵してある。加
熱定着ローラ1と加圧ローラ2とは常時総圧約7
Kgで圧接されている。その圧接部の幅は約2.5mm
〜3.0mmである。 A gear is fitted to the surface part of the heat fixing roller 1 that does not contact the pressure roller 2, and a gear of 1.0 mm is fitted inside the gear.
It has a built-in ~1.2KW halogen heater. The heat fixing roller 1 and the pressure roller 2 always have a total pressure of about 7
Kg pressure welded. The width of the pressure welding part is approximately 2.5mm
~3.0mm.
加熱定着ローラ1を駆動し、加圧ローラ2をこ
れに従動させる。 The heat fixing roller 1 is driven, and the pressure roller 2 is caused to follow this.
上記シリコーンスポンジ層の硬度はアスカー
Ctypeのスポンジ用ゴム硬度計(高分子科学社製
品)で荷重300gを付加して測定した際27°±3°で
ある。 The hardness of the silicone sponge layer above is Asker.
When measured with a Ctype rubber hardness meter for sponges (manufactured by Koubunshi Kagakusha) with a load of 300g, it was 27° ± 3°.
以上の構成による定着装置を使用して粉体画像
を紙に定着する行程を行なつた。これによつて加
熱定着ローラのヒータに電流を印加した時点から
定着ローラ表面温度が180°になるまでのウエイト
タイムはたつた15秒程度になつた。又加圧ローラ
表面温度は160℃にまで上昇することができた。
さらに粉体画像は定着性がほぼ均一な状態で紙に
定着できた。 A process of fixing a powder image onto paper was performed using the fixing device having the above configuration. As a result, the wait time from the time when current was applied to the heater of the heat-fixing roller until the surface temperature of the fixing roller reached 180° was only about 15 seconds. In addition, the pressure roller surface temperature was able to rise to 160°C.
Furthermore, the powder image could be fixed on paper with almost uniform fixability.
この優れた画期的な成果は従来のいかなる加熱
定着装置でもウエイトタイムが4分乃至10分程度
要していたことと比較すれば理解できよう。又従
来の装置の加圧ローラはゴム層が10mm単位である
ために最高でも70℃程度にしか加熱できなかつ
た。即ち、上記具体例の加圧ローラでは160°にま
で急速に加熱できるためウエイトタイムを減少で
き、又、十分な弾性を持つているため定着性を向
上できることが理解される。 This excellent and revolutionary result can be understood by comparing it with the waiting time of any conventional heat fixing device, which takes about 4 to 10 minutes. Furthermore, since the pressure roller of the conventional device has a rubber layer in units of 10 mm, it can only be heated to a maximum temperature of about 70°C. That is, it is understood that the pressure roller of the above specific example can rapidly heat up to 160°, thereby reducing the waiting time, and has sufficient elasticity, thereby improving fixing performance.
上記具体例のシリコンスポンジ層はチユービン
グ法又は紙管を用いた注入型方法によつて形成し
た。チユービング法は高温加硫シリコーンゴムパ
ウンドをリング状の開口を有する容器から注出し
た後その円筒状のゴム管を円筒状の加熱器の内部
に入れ周囲から加熱し発泡させてスポンジ管を形
成するものである。スポンジ管の形状はリング状
の開口の内径及び円筒状の加熱器の内径で決定さ
れる。加圧ローラは以下の手順で成形した。この
スポンジ管は表面にスキン層を有しているので、
その層を周囲から吸引してその内径をひろげる。
表面に接着用のシリコーンプライマーを塗布して
ある芯金をこの内径内に挿入する。この後吸引を
解除して芯金にスポンジ管を接着する。さらにス
ポンジ管の表面にあるスキン層を削るように所定
肉厚のスポンジ層とする。このスポンジ層表面に
RTVシリコーンゴムを所定肉厚ラミネートコー
テイグする。この後仕上げ研磨を施して上記加圧
ローラとした。 The silicone sponge layer in the above specific example was formed by a tubing method or an injection molding method using a paper tube. In the tubing method, high-temperature vulcanized silicone rubber compound is poured out from a container with a ring-shaped opening, and then the cylindrical rubber tube is placed inside a cylindrical heater and heated from the surrounding area to foam and form a sponge tube. It is something. The shape of the sponge tube is determined by the inner diameter of the ring-shaped opening and the inner diameter of the cylindrical heater. The pressure roller was molded using the following procedure. This sponge tube has a skin layer on its surface, so
The inner diameter of the layer is expanded by suctioning from the surrounding area.
A core bar whose surface is coated with a silicone primer for adhesion is inserted into this inner diameter. After this, the suction is released and the sponge tube is glued to the core metal. Furthermore, the skin layer on the surface of the sponge tube is scraped to form a sponge layer of a predetermined thickness. On the surface of this sponge layer
Laminate RTV silicone rubber to a specified thickness. Thereafter, final polishing was performed to obtain the above-mentioned pressure roller.
又紙管を用いた注入型方法は所定径の円筒紙管
中にプライマー処理の芯金を挿入しておき、この
紙管と芯金との間に高温加硫シリコーンゴムパウ
ンドを注入して加熱してスポンジ状のシリコーン
ゴム層とする。さらにこの後紙管を削除すると共
に研磨する。このような工程を紙管を用いた注入
型方法と呼ぶ。以下加圧ローラの成型としては上
述したRTVシリコーンゴムのラミネートコーテ
イングによつて行なえばよい。 In the injection method using a paper tube, a primer-treated core metal is inserted into a cylindrical paper tube of a predetermined diameter, and a high-temperature vulcanized silicone rubber compound is injected between the paper tube and the core metal and heated. to form a spongy silicone rubber layer. Furthermore, after this, the paper tube is removed and polished. Such a process is called an injection method using a paper tube. Hereinafter, the pressure roller may be molded using the above-mentioned RTV silicone rubber laminate coating.
又、上記加圧ローラ例の他の実施例としては、
シリコーンスポンジ層を形成する為にスポンジの
チユーブをかぶせる方法だけでなく、一般的な芯
金のまわりにゴムをまき、発ぼうさせ、その後加
流させる方法であつてもよい。 Further, as another example of the above pressure roller example,
In addition to the method of covering the silicone sponge layer with a sponge tube, it is also possible to use a general method of spreading rubber around a core metal, allowing it to swell, and then heating it.
又、安価につくる方法としては、シリコーンゴ
ムのチユーブをかぶせた後それぞれ金型に入れ、
インジエクシヨン方式によりNVR(低温加硫型)
シリコーンゴムをスポンジ層と金型の間に流し込
んでもよい。この場合、金型の離型面の精度によ
り仕上げ研磨の必要もなく大量生産向きである。 In addition, an inexpensive method is to cover each tube with a silicone rubber tube and then place it in a mold.
NVR (low-temperature vulcanization type) using the injection method
Silicone rubber may be poured between the sponge layer and the mold. In this case, due to the precision of the release surface of the mold, there is no need for final polishing and it is suitable for mass production.
さらに上記加圧ローラを製造する方法における
製品間のバラツキや不安定な硬度をさらに少なく
するために下記のような新規で且つ優れた効果を
有する製造法を発明した。その特徴は、内表面が
精度よく仕上げられた円筒型を回転してその内面
に所定厚の表面ゴム層を形成する工程と、この円
筒型の内側に仮成型された発泡剤含有ゴム層を芯
材上に有するローラ基体を入れたものを周囲から
加熱する工程を有することにある。 Furthermore, in order to further reduce variations between products and unstable hardness in the method for manufacturing the pressure roller, we have invented the following manufacturing method that is novel and has excellent effects. Its features include a process in which a cylindrical mold with a precisely finished inner surface is rotated to form a surface rubber layer of a predetermined thickness on the inner surface, and a foaming agent-containing rubber layer temporarily molded inside the cylindrical mold as a core. The method includes the step of heating the material containing the roller base from the periphery.
これによつて製造された加工ローラは表面層の
厚さが均一化できる。又、その表面精度が円筒型
の内面精度で決まるので仕上げ研磨が必要な工程
でなくなり、工程の簡素化ができる。さらに独立
気泡を有する弾性層に対して表面層が均一化でき
るのでローラの硬度のバラツキがほとんどなくす
ことができる。 The processed roller thus manufactured can have a uniform surface layer thickness. Furthermore, since the surface accuracy is determined by the inner surface accuracy of the cylindrical shape, final polishing is no longer necessary, and the process can be simplified. Furthermore, since the surface layer of the elastic layer having closed cells can be made uniform, variations in the hardness of the roller can be almost eliminated.
以下具体例を上げ従来法との比較を行なう。 Specific examples will be given below for comparison with conventional methods.
〈具体例〉
内面の表面粗さを0.1μm以下に仕上げた金属性
金型の内面に液状の低温加硫形シリコーンゴム
(LTV)を適量入れ、上記金型をローラー軸中心
となるように高速で回転させ、内面に均一な膜厚
の表面ゴム層をつくる。<Specific example> An appropriate amount of liquid low-temperature vulcanizing silicone rubber (LTV) is poured into the inner surface of a metal mold whose inner surface has been finished with a surface roughness of 0.1 μm or less, and the mold is heated at high speed so that the center of the roller axis is centered. Rotate to create a surface rubber layer of uniform thickness on the inner surface.
次に、ローラー芯金上に加硫材、架橋材と発泡
材を混入した高温加硫形(HTV)シリコーンゴ
ムを円筒状に仮成型したものを前記表面ゴム層の
すでに作られた金型の中央部にそれらの軸心を一
致するように挿入し、芯と金型の位置を固定す
る。これらのゴム層及び金型及び芯金に均等に熱
が加えられるようにオーブンの中でこれらのゴム
層を同時、加硫するため加熱して一時加硫、発泡
を生じせしめる。その後、金型冷却後に芯金上に
成形されたほうをぬきとり、140°位の雰囲気中で
二次加硫して製造する。 Next, high-temperature vulcanization (HTV) silicone rubber mixed with a vulcanizing material, a crosslinking material, and a foaming material is temporarily molded into a cylindrical shape on the roller core bar, and then the surface rubber layer is placed in the mold that has already been made. Insert the core and mold so that their axes align with each other in the center and fix the positions of the core and mold. These rubber layers are simultaneously heated in an oven to vulcanize them so that heat is evenly applied to the rubber layers, the mold, and the core metal to cause temporary vulcanization and foaming. After that, after the mold is cooled, the part formed on the core metal is removed and secondary vulcanization is performed in an atmosphere of about 140°.
このようにして製造された加圧ローラは、前述
したように硬度のバラツキが非常に少なく、前述
した表面層における効果及び独立気泡を有する内
面弾性層の効果をより安定できるものである。 The pressure roller manufactured in this way has very little variation in hardness as described above, and the effect of the surface layer and the effect of the inner elastic layer having closed cells can be more stabilized.
さて、前述したスポンジ層成形後に表面層を作
る場合、(イ)キヤステイング法や(ロ)注型法がある。
(イ)の場合仕上げ研磨が必要であるし、(ロ)の場合、
表面層の厚さを均一にすることがスポンジ層の円
筒度や弾性的な振れにより困難であつたりする。 Now, when creating a surface layer after forming the sponge layer as described above, there are (a) casting method and (b) casting method.
In case (a), final polishing is required, and in case (b),
It is sometimes difficult to make the thickness of the surface layer uniform due to the cylindrical nature and elastic deflection of the sponge layer.
さらには薄肉の表面層をつくる場合気泡が入つ
たり又、注型する際のゴムの流れ、圧力などによ
りゴム層が均一の厚さにならないことが多かつ
た。 Furthermore, when creating a thin surface layer, air bubbles were introduced, and the rubber layer often did not have a uniform thickness due to the flow and pressure of the rubber during casting.
本製法による加圧ローラでは、これらの問題点
が解決される。 The pressure roller produced by this method solves these problems.
上記実施例において定着ローラと加圧ローラ間
に印加される圧力は全圧で20Kg以下が好ましく、
さらに耐久性を向上させて且つ良好な定着性を維
持できるものとして圧接部における単位面積当り
5g/mm2乃至50g/mm2であることがより好ましいも
のであつた。 In the above embodiment, the total pressure applied between the fixing roller and the pressure roller is preferably 20 kg or less,
In order to further improve durability and maintain good fixing properties,
More preferably, it was 5 g/mm 2 to 50 g/mm 2 .
上記実施例における表面層としてはスポンジを
形成する際のスキン層を平滑面処理し、上記の肉
厚を有するものであれば良いが好ましくは、上述
のようにほぼ均一な肉厚の弾性層を新たに設ける
方が熱的に安定できるので好ましい。 The surface layer in the above embodiments may be a skin layer used to form a sponge that has been smoothed and has the thickness described above, but preferably an elastic layer with a substantially uniform thickness as described above. It is preferable to provide a new one because thermal stability can be achieved.
上記実施例で説明したように、加圧ローラは、
所定の硬度を有し且つ所定の独立気泡を有する弾
性層と、その外側に有する薄層の弾性層を有して
いるので、耐久性の高い熱や圧力に対しても適度
な弾性と熱の有効利用を維持できる。 As explained in the above embodiment, the pressure roller is
It has an elastic layer with a predetermined hardness and a predetermined number of closed cells, and a thin elastic layer on the outside. Effective use can be maintained.
また、多孔質弾性体層が独立気泡を有する場
合、空気の熱膨張により加圧ローラがクラウン状
になり易く、このため紙にしわが発生し易くな
る。 Further, when the porous elastic layer has closed cells, the pressure roller tends to become crown-shaped due to thermal expansion of air, and therefore wrinkles tend to occur in the paper.
そこで本発明では、加熱手段であるハロゲンヒ
ータの配熱分布を中央部よりも両端部で大きくす
ることでこの問題を解決している。 Therefore, in the present invention, this problem is solved by making the heat distribution of the halogen heater, which is the heating means, larger at both ends than at the center.
以上の如く、上記定着装置における技術思想に
基づき薄肉回転体と耐熱性回転体であつて内層に
スポンジの如き多孔性の弾性層とその表面に薄肉
のシリコンゴムの如き耐熱性表面層を有している
加熱定着装置を用いることによつて両回転体の相
剰的作用が生じ極めてウエイトタイムの短かい理
想的な装置を得ることができ、定着作用時被定着
物に対して均一な加熱定着ができた。 As described above, based on the technical concept of the above-mentioned fixing device, there is a thin rotary body and a heat-resistant rotary body, and the inner layer has a porous elastic layer such as a sponge, and the surface thereof has a thin heat-resistant surface layer such as silicone rubber. By using a heat fixing device that has a heat fixing mechanism, it is possible to obtain an ideal device with extremely short wait time due to the mutual action of both rotating bodies, and uniform heat fixation of the object to be fixed during the fixing action. was completed.
さらに薄肉の回転体を有することで、立上り時
のウエイトタイムを大幅に減少せしめることがで
きた。 Furthermore, by having a thin rotating body, it was possible to significantly reduce the wait time during startup.
以上の説明の如く立上り時の定着性能を良好に
せしめ、自由な弾性変形ができ、格別たる定着性
から生まれる高品位画質を維持し、しわ防止効果
が極めて高い定着装置であつて、従来のように充
てん剤を加える必要性がなくなり、弾性層構成自
体の物性を低下させることなく、経済的且つ省資
源であり製造性をより容易にした定着装置であ
る。 As explained above, this fixing device has good fixing performance during start-up, allows free elastic deformation, maintains high image quality resulting from exceptional fixing performance, and has an extremely high wrinkle prevention effect, unlike conventional fixing devices. It is an economical and resource-saving fixing device that eliminates the need to add a filler, does not deteriorate the physical properties of the elastic layer structure itself, and is easier to manufacture.
尚、上記「スポンジ」及び「スポンジ層」なる
用語は、英語でのceuars ayer(気泡
層)を意味し、具体的には、気体を含有する気泡
を多量に有するもので、その大部分は、おのおの
のセルが独立で他から隔離されている独立気泡
(expandedfoams or. expanded ces)であ
る。従つてその材料としては上記シリコンゴムが
最も好ましいが、この独立気泡を有するポリエチ
レン合成材、軟質ゴム(常温発泡)、硬質ゴム
(プレス発泡)、硬質ポリウレタン(化学反応法)
等の種々のものが適用できる。 The terms "sponge" and "sponge layer" above mean ceuars ayer (bubble layer) in English, and specifically, it has a large amount of gas-containing bubbles, most of which are They are closed cells (expanded foams or expanded ces) in which each cell is independent and isolated from others. Therefore, the silicone rubber mentioned above is the most preferable material, but polyethylene synthetic materials with closed cells, soft rubber (foamed at room temperature), hard rubber (press foamed), and hard polyurethane (chemical reaction method) are also available.
Various methods such as the following can be applied.
しかし、この「スポンジ」としては、互いにセ
ルが通じ合つている連続気泡(sponge)を多少
含んでいても、所望の弾性と所望の断熱性が得ら
れていれば本発明に含まれるものである。 However, even if this "sponge" contains some open cells (sponge) whose cells communicate with each other, it is included in the present invention as long as the desired elasticity and desired heat insulation properties are obtained. .
本実施例及び以下の例におけるceuar
ayerは大部分、気体(例えば空気やゴム内の
添加物が気化したもの等)を含んだ独立気泡から
なり、その隔壁としてシリコンゴム等の樹脂膜を
有しているものである。これは連続気泡より独立
気泡の方が断熱効果が高く、弾力に豊み所定圧力
を得やすいという利点がある。 ceuar in this example and the following examples
Ayer is mostly composed of closed cells containing gas (for example, air or vaporized additives in rubber), and has a resin film such as silicone rubber as a partition wall. This has the advantage that closed cells have a higher heat insulating effect than open cells, have more elasticity, and are easier to obtain a predetermined pressure.
本発明は未定着画像例えば粉体像を紙などの画
像支持材に加熱定着するための定着装置の構成に
関し、従来のウエイトタイムを大幅に短縮した新
規且つ進歩的な装置であり、多数の独立気泡を有
する多孔質弾性体層を有する加圧ローラを用いて
も画像支持材にしわを発生することが無い。 The present invention relates to the configuration of a fixing device for heating and fixing an unfixed image, such as a powder image, to an image support material such as paper. Even when a pressure roller having a porous elastic layer containing air bubbles is used, wrinkles do not occur in the image support material.
第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図は
本発明の他の実施例の説明図、第3図は第2図の
要部説明図である。
1は加熱定着ローラ、11は定着ローラ、2,
21は加圧ローラ、4は加熱手段、8はスポンジ
層、9は弾性被覆層、rは半径、dは肉厚。
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of another embodiment of the invention, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the main part of FIG. 1 is a heating fixing roller, 1 1 is a fixing roller, 2,
2 1 is a pressure roller, 4 is a heating means, 8 is a sponge layer, 9 is an elastic coating layer, r is a radius, and d is a wall thickness.
Claims (1)
の定着ローラと圧接し、多孔質弾性体層と、この
多孔質弾性体層上に設けられた樹脂層とを有する
加圧ローラとを有する加熱定着装置において、 上記多孔質弾性体層は多数の独立気泡を有し、
上記加熱手段は中央部よりも両端部の配熱分布が
大きいことを特徴とする加熱定着装置。[Scope of Claims] 1. A pressure roller having a fixing roller heated by a heating means, a porous elastic layer in pressure contact with the fixing roller, and a resin layer provided on the porous elastic layer. In the heat fixing device, the porous elastic layer has a large number of closed cells,
A heat fixing device characterized in that the heating means has a larger heat distribution at both ends than at the center.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17190982A JPS5961864A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Heat fixing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17190982A JPS5961864A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Heat fixing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961864A JPS5961864A (en) | 1984-04-09 |
| JPH0430591B2 true JPH0430591B2 (en) | 1992-05-22 |
Family
ID=15932071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17190982A Granted JPS5961864A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Heat fixing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS5961864A (en) |
Families Citing this family (5)
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| JPH065431B2 (en) * | 1988-12-20 | 1994-01-19 | 日東工業株式会社 | Elastic roll and its manufacturing method |
| JPH07287464A (en) * | 1994-04-15 | 1995-10-31 | Nec Corp | Fixing device for electrophotographic system |
Family Cites Families (7)
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| JPS5944631B2 (en) * | 1977-07-20 | 1984-10-31 | 富士ゼロックス株式会社 | Contact heating roll type fixing device |
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-
1982
- 1982-09-30 JP JP17190982A patent/JPS5961864A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5961864A (en) | 1984-04-09 |
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