JP2005070445A - Pressure roller, heating device and image forming apparatus - Google Patents

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Toshihiko Ochiai
落合俊彦
Kazuo Kishino
岸野一夫
Yusuke Nakazono
中園祐輔
Seietsu Miura
三浦誠悦
Akira Hayakawa
早川亮
Ryukichi Inoue
井上隆吉
Koji Uchiyama
内山康治
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make on-demand performance compatible with low power consumption (energy saving) by making heat capacity as small as possible in an elastic pressure roller B forming a press-contact nip part N with a heating member A and holding and transporting material to be heated P by the nip part. <P>SOLUTION: By setting form where the elastic roller part 32 of the pressure roller B is made an airtight hollow body and gas is enclosed in a hollow 34 so that fixed internal pressure or more may be applied or setting form where a plurality of elastic air-sac bodies in which gas is enclosed are included, the elastic rubber amount of the elastic roller part 32 is made smaller so as to make the heat capacity smaller in the pressure roller B than the conventional pressure roller having a solid texture elastic roller part. The pressure roller B is equipped with the same function as the conventional pressure roller having the solid texture elastic roller part because the hollow elastic roller part has sufficient tensile elasticity by making the internal pressure of the hollow elastic roller part 32 higher, and maintains fixed nip width by fixed pressure force with the heating member A. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラ、加熱部材と加圧ローラとの圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置、および該加熱装置を像加熱装置として具備した電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。   The present invention forms a pressure nip portion with a heating member, a pressure roller for nipping and conveying the material to be heated at the pressure nip portion, and nipping and conveying the material to be heated at the pressure nip portion between the heating member and the pressure roller. And an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus and an electrostatic recording apparatus provided with the heating apparatus as an image heating apparatus.

複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置において記録材上に転写方式または直接方式で形成担持させた未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させる定着装置としては熱ローラ方式の加熱装置が広く使用されている。またフィルム加熱方式の加熱装置も実用に供されている。   As a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image formed and supported on a recording material by a transfer method or a direct method on a recording material in an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer, a heat roller type heating device is widely used. in use. A film heating type heating apparatus is also put into practical use.

熱ローラ方式の加熱装置は、ハロゲンヒータ等の加熱体(発熱体)を内包し、該加熱体で加熱されて所定の定着温度に加熱温調維持される熱ローラ(定着ローラ)と、該熱ローラと並行に配列されて該熱ローラと相互圧接する弾性加圧ローラとを基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部(加熱ニップ部)に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被加熱材としての記録材を導入して挟持搬送させて熱ローラの熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録材面に加熱加圧定着させるものである。   The heating device of the heat roller system includes a heating body (heating element) such as a halogen heater, heated by the heating body and maintained at a predetermined fixing temperature, and the heat roller (fixing roller). An elastic pressure roller that is arranged in parallel with the roller and press-contacts with the heat roller as a basic configuration. The roller pair is rotated, and an image is formed on the fixing nip portion (heating nip portion) that is the mutual press-contact portion of the roller pair. A recording material as a material to be heated on which a non-fixed toner image to be fixed is formed is carried and is nipped and conveyed, and the unfixed toner image is applied to the recording material surface by the heat of the heat roller and the pressure of the fixing nip portion. Fixing by heat and pressure.

フィルム加熱方式の加熱装置は例えば特許文献1〜4等に開示されている。すなわち、加熱体としての一般にセラミックヒータと、弾性加圧ローラとの間に耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませて定着ニップ部(加熱ニップ部)を形成させ、該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に被加熱材としての画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入してフィルムといっしょに挟持搬送させることで、定着ニップ部においてフィルムを介した発熱体からの熱により未定着トナー画像を記録材面に加熱加圧定着させるものである。   For example, Patent Documents 1 to 4 disclose a film heating type heating apparatus. That is, a heat-resistant film (fixing film) is generally sandwiched between a ceramic heater as a heating element and an elastic pressure roller to form a fixing nip portion (heating nip portion). A recording material that forms and supports an unfixed toner image to be fixed as an image to be heated is introduced between the pressure roller and nipped and transported together with the film. The unfixed toner image is heat-pressed and fixed on the surface of the recording material by the heat from the toner.

このフィルム加熱方式の加熱装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いて、熱ローラ方式の加熱装置との対比において格段にオンデマンドタイプの加熱装置を構成することができる。
特開昭61−713182号公報 特開平2−157878号公報 特開平4−44075号公報 特開平4−204980号公報
This film heating type heating apparatus can constitute an on-demand type heating apparatus by using a ceramic heater and a film having a low heat capacity as compared with a heating roller type heating apparatus.
JP 61-713182 A Japanese Patent Laid-Open No. 2-157878 JP-A-4-44075 JP-A-4-204980

上記のようにフィルム加熱方式の加熱装置(定着装置)は熱ローラ方式の加熱装置との対比において格段にオンデマンドタイプの加熱装置を構成することができるけれども、それでも、加熱装置の起動から該装置が定着可能状態に立ち上がるまでにはある程度の時間を必要とする。すなわち、記録材上の未定着トナー画像を良好に定着させるためには、加熱装置に対する通紙前に加熱体としてのセラミックヒータに対する電力供給を開始させると共に加圧ローラおよびフィルムの駆動を開始させる装置前駆動(前多回転)を実行させて、フィルム表面、加圧ローラ表面をトナーが溶融されるに必要な一定以上の温度に立ち上げた状態にさせる必要があり、この立ち上げにはある程度の時間がかかる。またこの立ち上げ時間を短縮してより早く定着の環境を整えるには、さらに多くの電力(セラミックヒータに対する供給電力)が必要となる。   As described above, the film heating type heating device (fixing device) can constitute an on-demand type heating device in contrast to the heat roller type heating device. It takes a certain amount of time for the to stand up to the fixable state. That is, in order to satisfactorily fix the unfixed toner image on the recording material, an apparatus for starting the power supply to the ceramic heater as the heating body and starting the driving of the pressure roller and the film before passing the paper to the heating device. It is necessary to execute pre-driving (front multi-rotation) to bring the film surface and pressure roller surface to a temperature higher than a certain level necessary for melting the toner. take time. Further, in order to shorten the start-up time and prepare the fixing environment faster, more electric power (power supplied to the ceramic heater) is required.

近年、特に印字(プリント)スピードが増大する傾向にあり、1分当り40枚(40ppm)以上のスピードが必要となっている。上述した従来構成のフィルム加熱方式の加熱装置においては、例えば14ppmでは最初にプリンター本体が10秒以内で定着するに必要な温度に立上るのに必要な電力は600W程度、連続通紙時には約350W程度であった。20ppmでは立上時800W、通紙時380W、同様に40ppmでは立上時900W、通紙時400Wであった。さらにスピードが増大すると、さらに多くの電力が必要とされる。   In recent years, printing (printing) speed tends to increase, and a speed of 40 sheets (40 ppm) or more per minute is required. In the above-described conventional film heating type heating apparatus, for example, at 14 ppm, the power required to rise to the temperature required for the printer main body to be fixed within 10 seconds is about 600 W, and about 350 W during continuous paper feeding. It was about. At 20 ppm, it was 800 W at the time of start-up and 380 W at the time of paper feed. Similarly, at 40 ppm, it was 900 W at the time of start-up and 400 W at the time of paper feed. As the speed increases further, more power is required.

一方、最初の立上時の電力を下げるには、時間をかけて立ち上げればより低い電力でプリント動作可能な状態になるが、ユーザーがプリント動作指示を出してから即座(オンデマンドプリント)に欲しい出力が得られないことになる。オンデマンド性と低消費電力(省エネ)を両立させることが、本発明が解決しようとする課題である。また本発明の省エネ化を実現するための基本的な考えは、加熱装置構成部材の熱容量をできるだけ減らすことである。特に従来の加圧ローラは、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた充実(中実)肉質の弾性ローラ部とを基本構成とするもので、該加圧ローラ自体の熱容量が大きいことが該装置の更なるオンデマンド性の向上の阻害因子となっている。そこで加圧ローラについて、加圧ローラとしての機能は従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラと同様の機能を具備していて、しかも熱容量は極力少なくしたものにすることで、オンデマンド性と低消費電力(省エネ)を両立させることが、本発明が解決しようとする課題である。   On the other hand, to reduce the power at the first start-up, if you start it up over time, it will be in a state where it can print with lower power, but immediately after the user issues a print operation instruction (on-demand printing) The desired output will not be obtained. It is a problem to be solved by the present invention to achieve both on-demand characteristics and low power consumption (energy saving). Further, the basic idea for realizing energy saving of the present invention is to reduce the heat capacity of the heating device component as much as possible. In particular, the conventional pressure roller is basically composed of a shaft member and a solid (solid) elastic roller portion concentrically provided around the shaft member, and the heat capacity of the pressure roller itself is high. The large size is an obstacle to further improvement of the on-demand property of the device. Therefore, the pressure roller has the same function as a pressure roller having a full-fledged elastic roller portion, and has a heat capacity reduced as much as possible. It is a problem to be solved by the present invention to achieve both compatibility and low power consumption (energy saving).

本発明は下記の構成を特徴とする、加圧ローラ、加熱装置および画像形成装置である。   The present invention is a pressure roller, a heating device, and an image forming apparatus having the following configuration.

(1)加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラ。   (1) A pressure roller that forms a pressure nip portion with a heating member and sandwiches and conveys a material to be heated at the pressure nip portion, and is provided with a shaft member and an elastic roller that is provided substantially concentrically around the shaft member. A pressure roller, wherein the elastic roller portion is an airtight hollow body, and a gas is sealed in the hollow so as to apply a predetermined internal pressure or more.

(2)加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入するためのバルブを有することを特徴とする加圧ローラ。   (2) A pressure roller that forms a pressure nip portion with the heating member and sandwiches and conveys the material to be heated at the pressure nip portion, and is provided with a shaft member and an elastic roller provided substantially concentrically around the shaft member. The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion is an airtight hollow body and has a valve for sealing gas so that an internal pressure of a certain level or more is applied in the hollow.

(3)加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体が内包されていることを特徴とする加圧ローラ。   (3) A pressure roller that forms a pressure nip portion with a heating member, and sandwiches and conveys a material to be heated at the pressure nip portion, and includes a shaft member and an elastic roller portion concentrically provided around the shaft member. The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion is a hollow body, and a plurality of elastic air sac bodies in which gas is sealed so that an internal pressure of a certain level or more is applied in the hollow.

(4)前記中空の弾性ローラ部は樹脂や金属などの複数の材料の複合で構成されていることを特徴とする(1)、(2)または(3)に記載の加圧ローラ。   (4) The pressure roller according to (1), (2) or (3), wherein the hollow elastic roller portion is composed of a composite of a plurality of materials such as resin and metal.

(5)加熱部材と、該加熱部材と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加圧ローラが(1)から(4)の何れかに記載の加圧ローラであることを特徴とする加熱装置。   (5) In a heating apparatus that includes a heating member and a pressure roller that presses against the heating member to form a heating nip portion, and heats the material to be heated by nipping and heating the heating nip portion, A heating device, wherein the pressure roller is the pressure roller according to any one of (1) to (4).

(6)前記加熱部材が加熱体を内包したローラまたはフィルムからなる加熱ユニットであることを特徴とする(5)に記載の加熱装置。   (6) The heating device according to (5), wherein the heating member is a heating unit including a roller or a film including a heating body.

(7)前記被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であることを特徴とする(5)または(6)に記載の加熱装置。   (7) The heating apparatus according to (5) or (6), wherein the heated material is a recording material carrying an unfixed toner image.

(8)記録材に未定着トナー画像を形成担持させる画像形成手段と、その未定着トナー画像を記録材に定着させる加熱定着手段を有し、前記加熱定着手が(5)または(6)に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。   (8) Image forming means for forming and supporting an unfixed toner image on the recording material, and heat fixing means for fixing the unfixed toner image to the recording material. An image forming apparatus, which is the heating apparatus described above.

即ち、加圧ローラの弾性ローラ部を気密中空体にしてその中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した形態にする、あるいは弾性ローラ部は中空体にして、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体を内包した形態にすることで、従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラよりも弾性ローラ部の弾性ゴム量が削減されて加圧ローラの熱容量を少なくすることができる。また中空体とした弾性ローラ部はその中空内に気体を封入或いは気体を封入した複数の弾性気嚢体を内包させて内圧を高めていることで、中空弾性ローラ部は十分な張り弾性を有し、加圧ローラとしての機能は従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラと同様の機能を具備していて、加熱部材との間において一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できる。   That is, the elastic roller part of the pressure roller is made into an airtight hollow body and gas is sealed so that a certain amount of internal pressure is applied in the hollow, or the elastic roller part is made into a hollow body so that the inside of the hollow exceeds a certain value. By adopting a configuration in which a plurality of elastic air sac bodies enclosing gas are encapsulated so that the internal pressure is applied, the amount of elastic rubber in the elastic roller portion is reduced compared to the conventional pressure roller having a solid-walled elastic roller portion. The heat capacity of the pressure roller can be reduced. Moreover, the elastic roller part made into a hollow body encloses a gas in the hollow or encloses a plurality of elastic air sac bodies filled with gas to increase the internal pressure, so that the hollow elastic roller part has sufficient tension elasticity. The function as a pressure roller has the same function as that of a conventional pressure roller having a solid-walled elastic roller portion, and a constant nip width can be maintained by a constant pressure with the heating member.

本発明によれば、従来に比べ加圧ローラのゴムをできるだけ削減し、熱容量を少なくして加圧ローラ内を中空にし気体(空気)を封入して内圧を高め、加熱部材と加圧ローラ間でニップを形成することで、従来と比較し15%〜20%程度の電力を削減でき、かつオンデマンド性と両立できた。   According to the present invention, the pressure roller rubber is reduced as much as possible, the heat capacity is reduced, the inside of the pressure roller is made hollow and gas (air) is enclosed to increase the internal pressure, and between the heating member and the pressure roller. By forming the nip with, the power can be reduced by about 15% to 20% compared to the conventional case, and on-demand performance can be achieved.

(1)画像形成装置例
図1は本発明に従う加熱装置を画像加熱定着装置として具備させた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of an example of an image forming apparatus provided with a heating device according to the present invention as an image heating and fixing device. The image forming apparatus of this example is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process.

1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、矢印aの時計方向に所定の周速度(プロセススピード)にて回転駆動される。感光ドラム1は、OPC・アモルファスSe・アモルファスSi等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ(ドラム)状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。   Reference numeral 1 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as an image carrier, which is rotationally driven in a clockwise direction indicated by an arrow a at a predetermined peripheral speed (process speed). The photosensitive drum 1 has a configuration in which a photosensitive material layer such as OPC, amorphous Se, or amorphous Si is formed on the outer peripheral surface of a cylinder (drum) -like conductive substrate such as aluminum or nickel.

感光ドラム1はその回転過程で帯電手段としての帯電ローラ2により所定の極性・電位に一様に帯電処理される(本例では略−600Vに帯電)。その回転感光ドラム1の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ3から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制御(ON/OFF制御)されたレーザービームによる走査露光Lがなされることにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。   The photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by a charging roller 2 as a charging means during the rotation process (in this example, charged to about −600 V). By a laser beam modulated and controlled (ON / OFF control) corresponding to the time-series electric digital pixel signal of the target image information output from the laser beam scanner 3 to the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 1 By performing scanning exposure L, an electrostatic latent image of target image information is formed on the surface of the rotating photosensitive drum.

その形成潜像が現像装置4でトナーにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法、FEED現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。   The formed latent image is developed with toner by the developing device 4 and visualized. As a development method, a jumping development method, a two-component development method, a FEED development method, or the like is used, and is often used in combination with image exposure and reversal development.

一方、給紙ローラ8の駆動により給紙カセット9内に収容の記録材としての転写材Pが一枚宛繰り出されて、搬送ローラ対10・トップセンサ11を有するシートパス12を通って感光ドラム1と転写ローラ5の圧接部である転写ニップ部Trに所定の制御タイミングにて給送され、転写ローラ5に印加された転写バイアス(本例では+1KV〜5KV)でその給送転写材Pの面に感光ドラム1面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。   On the other hand, a transfer material P as a recording material accommodated in the paper feed cassette 9 is fed to one sheet by driving the paper feed roller 8, and passes through a sheet path 12 having a pair of transport rollers 10 and a top sensor 11. 1 and a transfer nip portion Tr that is a pressure contact portion between the transfer roller 5 and a transfer bias (+1 KV to 5 KV in this example) supplied to the transfer roller 5 at a predetermined control timing, The toner image on the surface side of the photosensitive drum 1 is sequentially electrostatically transferred onto the surface.

転写ニップ部Trを出た転写材Pは回転感光ドラム1の面から順次に分離されて、搬送部6でガイドされて加熱定着装置としての加熱装置7に導入され、定着ニップ部Nを挟持搬送されてトナー画像の熱定着処理を受ける。加熱装置7については次の(2)項で詳述する。   The transfer material P that has exited the transfer nip Tr is sequentially separated from the surface of the rotary photosensitive drum 1, guided by the transport unit 6, and introduced into the heating device 7 serving as a heat fixing device, and sandwiched and transported through the fixing nip N. Then, the toner image undergoes a heat fixing process. The heating device 7 will be described in detail in the next section (2).

加熱装置7を出た転写材Pは搬送ローラ対14・排紙ローラ対15を有するシートパス16を通って、排紙トレイ17上に排紙される。   The transfer material P exiting the heating device 7 passes through a sheet path 16 having a conveying roller pair 14 and a discharge roller pair 15 and is discharged onto a discharge tray 17.

また、転写材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置13により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。   Further, the surface of the rotating photosensitive drum after separation of the transfer material is cleaned by the cleaning device 13 to remove adhering contaminants such as transfer residual toner, and is repeatedly used for image formation.

(2)加熱装置7
本実施例における画像加熱定着装置としての加熱装置7は、基本的には、特開平4−44075〜44083、4−204980〜204984号公報等に開示の、円筒状の耐熱性フィルム(定着フィルム)を用いた、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式(テンションレスタイプ)の加熱装置である。
(2) Heating device 7
A heating device 7 as an image heating and fixing device in this embodiment is basically a cylindrical heat-resistant film (fixing film) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-44075 to 44083, 4-204980 to 204984, and the like. Is a heating device of a film heating method and a pressure roller driving method (tensionless type).

図2は該加熱装置7の中間部分省略の正面模型図、図3は中間部分省略の縦断面模型図、図4は横断面模型図である。図5は定着ニップ部の拡大横断面模型図である。   2 is a front model view of the heating device 7 with the intermediate portion omitted, FIG. 3 is a longitudinal sectional model view with the intermediate portion omitted, and FIG. 4 is a transverse sectional model view. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional model view of the fixing nip portion.

Aは加熱部材としての加熱ユニット、Bは加圧回転部材としての弾性加圧ローラであり、この両者A・Bの圧接により定着ニップ部Nを形成させている。   A is a heating unit as a heating member, B is an elastic pressure roller as a pressure rotating member, and a fixing nip portion N is formed by the pressure contact of both A and B.

加熱ユニットAは、可撓性部材としての円筒状の耐熱性フィルム(定着フィルム、以下フィルムと記す)21、加熱体としてのセラミックヒータ(以下、ヒータと記す)22、該ヒータ22を断熱支持する耐熱材料製のホルダー23、鉄などの金属で構成された加圧用剛性ステー24、フィルム寄り移動規制手段としての環状フランジ部材25等の組み立て体である。   The heating unit A includes a cylindrical heat-resistant film (fixing film, hereinafter referred to as a film) 21 as a flexible member, a ceramic heater (hereinafter referred to as a heater) 22 as a heating body, and supports the heater 22 in a heat-insulating manner. The assembly includes a holder 23 made of a heat-resistant material, a pressurizing rigid stay 24 made of a metal such as iron, and an annular flange member 25 serving as a film displacement control means.

フィルム21は、伝熱性を高めて熱容量を小さくし、クイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は100μm以下、好ましくは10〜50μm程度の耐熱性のあるPTFE,PFA,FEPの単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK,PES,PPS等の外周表面にPTFE、PFA、FEP等を混合コーティングした複合層フィルムを使用できる。   The film 21 has a heat resistance of PTFE, PFA, FEP having a film thickness of 100 μm or less, preferably about 10 to 50 μm, in order to increase heat transfer, reduce heat capacity, and improve quick start properties. Alternatively, a composite layer film in which PTFE, PFA, FEP and the like are mixed and coated on the outer peripheral surface of polyimide, polyamideimide, PEEK, PES, PPS or the like can be used.

ヒータ22は横長の低熱容量の線状加熱体であり、アルミナ(Al23)等のセラミック基盤であるヒータ基盤a(図5)上に、発熱抵抗体bとして、例えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気抵抗材料を厚み10〜30μm、幅0.8〜3mmにスクリーン印刷等により塗工・焼成し、その上にオーバコート層(保護層)cとしてガラスやフッ素樹脂などをコートしてある。このヒータ22はホルダー23の外側下面に長手に沿って設けた溝23a(図5)に嵌め込んで接着して固定支持させてある。該ヒータ22は、通電発熱抵抗体bに対する給電により該通電発熱抵抗体bが長手全長にわたって発熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検知素子dで検知されて不図示の制御系にフィードバックされて、像加熱時、この温度検知素子dの温度が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体bへの通電がコントロールされる。 The heater 22 is a horizontally long linear heating element having a low heat capacity. On the heater base a (FIG. 5), which is a ceramic base such as alumina (Al 2 O 3 ), as the heating resistor b, for example, Ag / Pd (silver) An electric resistance material such as palladium) is applied and fired to a thickness of 10 to 30 μm and a width of 0.8 to 3 mm by screen printing or the like, and glass or fluororesin is coated thereon as an overcoat layer (protective layer) c. It is. The heater 22 is fixedly supported by being fitted in and bonded to a groove 23a (FIG. 5) provided along the length on the outer lower surface of the holder 23. The heater 22 quickly heats up when the energized heat generating resistor b generates heat over the entire length by feeding power to the energized heat generating resistor b, and the temperature rise is detected by the temperature detecting element d, and a control system (not shown). When the image is heated, energization to the heating resistor b is controlled so that the temperature of the temperature detection element d is maintained at a predetermined set temperature.

ホルダー23は記録材通紙方向に交差する方向を長手とする横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性の部材であり、円筒状フィルム21はヒータ22を含むこのホルダー23に対して周長に余裕をもってルーズに外嵌している。ホルダー23はフィルム21のバックアップ、定着ニップ部Nの加圧、ヒータ22の支持、フィルム21の回転時の搬送安定性を図る役目をする。   The holder 23 is a heat- and heat-insulating member having a substantially semicircular arc-shaped cross section whose longitudinal direction is the direction intersecting the recording material passing direction, and the cylindrical film 21 is against the holder 23 including the heater 22. It fits loosely around the circumference. The holder 23 serves to back up the film 21, pressurize the fixing nip N, support the heater 22, and transport stability when the film 21 rotates.

環状フランジ部材25はホルダー23の端部側に嵌着させてあり、フィルム21の端部を受け止めてフィルム21の寄り移動運動を規制する。   The annular flange member 25 is fitted to the end portion side of the holder 23, receives the end portion of the film 21, and restricts the movement movement of the film 21.

加圧用剛性ステー24はホルダー23の内側に挿通され、その両端部がそれぞれホルダー23の両端部から外方に突出する。   The pressurizing rigid stay 24 is inserted inside the holder 23, and both end portions thereof protrude outward from both end portions of the holder 23.

加圧ローラBは本発明に従う中空タイプの弾性加圧ローラであり、軸部材としての鉄やアルミ等の金属軸31と、該金属軸31の外回りにほぼ同心に設けられたシリコンゴム等の弾性ローラ部32と、を有し、弾性ローラ部32は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラである。この加圧ローラBについては(3)項で詳述する。この加圧ローラBは金属軸31の両端部を装置の不図示の手前側と奥側のシャーシー側板間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。   The pressure roller B is a hollow type elastic pressure roller according to the present invention, and a metal shaft 31 such as iron or aluminum as a shaft member, and an elastic material such as silicon rubber provided substantially concentrically around the metal shaft 31. The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion 32 is an airtight hollow body, and gas is sealed so that an internal pressure of a certain level or more is applied in the hollow portion. The pressure roller B will be described in detail in section (3). The pressure roller B is arranged such that both end portions of the metal shaft 31 are rotatably supported by bearings between a front side and a rear side chassis side plate (not shown) of the apparatus.

この加圧ローラBの上側に、上記の加熱ユニットAをホルダー23の下面側を下向きにして配設し、加圧用剛性ステー24の両端部と装置シャーシー側板側のばね受け部材26・26との間にそれぞれ加圧ばね27・27を縮設することで加圧用剛性ステー24に押し下げ力を作用させている(本実施例では総圧15Kgf)。これにより、ヒータ22を配設したホルダー23の下面部分と加圧ローラBとが加圧ローラBの弾性ローラ部32の弾性に抗してフィルム21を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Nが形成される。この定着ニップ部N内にヒータ22は存在している。フィルム21は定着ニップ部Nにおいて、ホルダー23、ヒータ22でバックアップされる。   Above the pressure roller B, the above heating unit A is disposed with the lower surface side of the holder 23 facing downward, and both ends of the pressure rigid stay 24 and the spring receiving members 26 and 26 on the apparatus chassis side plate side. A pressing force is applied to the pressurizing rigid stay 24 by contracting the pressurizing springs 27 and 27 therebetween (in this embodiment, a total pressure of 15 kgf). As a result, the lower surface portion of the holder 23 provided with the heater 22 and the pressure roller B are pressed against each other with the film 21 against the elasticity of the elastic roller portion 32 of the pressure roller B, and a fixing nip portion having a predetermined width. N is formed. The heater 22 exists in the fixing nip portion N. The film 21 is backed up by the holder 23 and the heater 22 at the fixing nip N.

加圧ローラBは金属軸31の一方端側に固着した加圧ローラギヤGに駆動源M(図4)により回転力が伝達されて図4において矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラBの回転駆動により、定着ニップ部Nにおいて該加圧ローラBとフィルム21の外面との摩擦力でフィルム21に回転力が作用する。その結果、フィルム21がその内面が定着ニップ部Nにおいてヒータ22の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向にホルダー23の外回りを回転する(加圧ローラ駆動方式)。フィルム21は、加圧ローラBの回転周速度にほぼ対応した周速度をもった回転状態となる。定着ニップ部Nにおけるヒータ22の下面とフィルム21の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Nのヒータ22の下面とフィルム21の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑材を介在させる。   The pressure roller B is rotationally driven in the counterclockwise direction indicated by the arrow in FIG. 4 by the rotational force transmitted to the pressure roller gear G fixed to one end of the metal shaft 31 by the drive source M (FIG. 4). By the rotational driving of the pressure roller B, the rotational force acts on the film 21 by the frictional force between the pressure roller B and the outer surface of the film 21 in the fixing nip portion N. As a result, the film 21 rotates around the holder 23 in the clockwise direction indicated by an arrow while the inner surface of the film 21 slides in close contact with the lower surface of the heater 22 in the fixing nip portion N (pressure roller driving method). The film 21 is in a rotating state having a peripheral speed substantially corresponding to the rotational peripheral speed of the pressure roller B. In order to reduce the mutual sliding frictional force between the lower surface of the heater 22 and the inner surface of the film 21 in the fixing nip portion N, lubrication such as heat-resistant grease is provided between the lower surface of the heater 22 and the inner surface of the film 21 in the fixing nip portion N. The material is interposed.

画像形成装置本機のコピーボタンの押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは画像定着すべき未定着トナー画像tを支持した記録材Pの先端が加熱装置7の手前側に配設したセンサー(不図示)に検知された時の信号に基づいて、加圧ローラBの回転駆動が開始され、ヒータ22への電力供給がなされてヒータ22の昇温が開始される。加熱ローラBの回転によるフィルム21の回転周速度が定常化し、ヒータ22の温度が所定に立ち上がった状態において、定着ニップ部Nのフィルム21と加圧ローラBとの間に被加熱材としての画像定着すべき記録材Pが導入されてフィルム21と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されることによりヒータ22の熱がフィルム21を介して記録材Pに付与され未定着トナー画像tが記録材P面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Nの領域は加圧ローラBとヒータ22の間で圧力と温度のかかった領域である。   Image forming apparatus A sensor (not-on-the-fly) is arranged on the front side of the heating device 7 on the front side of the heating device 7 on the basis of a press of a copy button or a print command signal of this apparatus, or a recording material P supporting an unfixed toner image t to be fixed Based on the signal at the time of detection, the rotation of the pressure roller B is started, the power supply to the heater 22 is performed, and the temperature of the heater 22 is started to rise. An image as a material to be heated is provided between the film 21 and the pressure roller B in the fixing nip portion N in a state where the rotation peripheral speed of the film 21 by the rotation of the heating roller B becomes steady and the temperature of the heater 22 rises to a predetermined level. When the recording material P to be fixed is introduced and conveyed through the fixing nip portion N together with the film 21, the heat of the heater 22 is applied to the recording material P through the film 21, and the unfixed toner image t is changed to the recording material. It is heat-fixed on the P surface. The area of the fixing nip N is an area where pressure and temperature are applied between the pressure roller B and the heater 22.

記録材Pが定着ニップ部Nに突入する前はフィルム21は加圧ローラBにより連れ廻りしており加圧ローラBの回転によりフィルム21が回転をしている。記録材Pが定着ニップ部N内へ搬送されると記録材Pとフィルム21は加圧ローラBの回転によりフィルム21の回転と記録材Pの搬送が行われる。記録材Pが定着ニップ部Nに導入された時は該加熱材Pを介してフィルム21に回転力が間接的に作用し、該フィルム21がヒータ22の表面に圧接摺動しつつ回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるホルダー23はこのフィルム21の回転を容易にする。定着ニップ部Nを通った記録材Pはフィルム21の面から分離されて搬送される。   Before the recording material P enters the fixing nip N, the film 21 is rotated by the pressure roller B, and the film 21 is rotated by the rotation of the pressure roller B. When the recording material P is conveyed into the fixing nip N, the recording material P and the film 21 are rotated by the rotation of the pressure roller B and the recording material P is conveyed. When the recording material P is introduced into the fixing nip portion N, a rotational force indirectly acts on the film 21 through the heating material P, and the film 21 is rotationally driven while being slidably pressed against the surface of the heater 22. The The holder 23 also serving as a film inner surface guide member facilitates the rotation of the film 21. The recording material P that has passed through the fixing nip N is separated from the surface of the film 21 and conveyed.

(3)加圧ローラB
図6は本実施例における加圧ローラBの縦断面模型図である。この加圧ローラBは本発明に従う中空タイプの弾性加圧ローラであり、軸部材としての金属軸31と、該金属軸31の外回りにほぼ同心に設けられたシリコンゴム等の弾性ローラ部32と、を有し、弾性ローラ部32は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラである。即ち、この加圧ローラBは、中空状態で空気が圧入されており、内側から表面側へ圧力がかかるよう構成されている。加圧ローラ表面は可撓性のある材料からなり一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できるように構成されている。
(3) Pressure roller B
FIG. 6 is a vertical cross-sectional model view of the pressure roller B in the present embodiment. This pressure roller B is a hollow type elastic pressure roller according to the present invention, and includes a metal shaft 31 as a shaft member, and an elastic roller portion 32 such as silicon rubber provided substantially concentrically around the metal shaft 31. The elastic roller portion 32 is an airtight hollow body, and is a pressure roller characterized in that gas is sealed so that an internal pressure of a certain level or more is applied in the hollow. That is, the pressure roller B is configured such that air is press-fitted in a hollow state and pressure is applied from the inside to the surface side. The pressure roller surface is made of a flexible material and is configured to maintain a constant nip width by a constant pressure.

軸部材(芯金)としての金属軸31は外径10φの鉄の丸棒である。   The metal shaft 31 as a shaft member (core metal) is an iron round bar having an outer diameter of 10φ.

弾性ローラ部32は、長さ330mm、外径ほぼ25φ、肉厚200μm〜1000μm、アスカー−硬度Cで40〜50程度の硬さの、シリコンゴムのチューブ体である。本実施例ではこのチューブ体32の外周面を厚さ50μmのフッ素系樹脂PFAチューブで被覆して離型層32aを具備させている。   The elastic roller portion 32 is a silicone rubber tube body having a length of 330 mm, an outer diameter of approximately 25φ, a wall thickness of 200 μm to 1000 μm, and an Asker hardness C of about 40-50. In this embodiment, the outer peripheral surface of the tube body 32 is covered with a fluororesin PFA tube having a thickness of 50 μm to provide a release layer 32a.

33・33は弾性ローラ部32の両端部を構成する円形端板であり、金属軸31の一端部側と他端部側とに金属軸31に同心一体に接着剤で気密に接合されている。この円形端板33・33は、耐熱性樹脂またはゴムからなり、弾性ローラ部32よりも剛性があり、より硬い材料で構成されている。本実施例における円形端板33・33は、厚さ30mm、アスカー−硬度Aで50以上の硬いシリコンゴムで構成してある。   33 and 33 are circular end plates constituting both end portions of the elastic roller portion 32, and are concentrically and integrally bonded to the metal shaft 31 on one end side and the other end side of the metal shaft 31 with an adhesive. . The circular end plates 33 and 33 are made of heat-resistant resin or rubber, and are made of a harder material that is more rigid than the elastic roller portion 32. The circular end plates 33 and 33 in this embodiment are made of hard silicon rubber having a thickness of 30 mm and an Asker hardness of 50 or more.

そして、弾性ローラ部としてチューブ32内に円形端板33・33を接合した金属軸31を挿通してチューブ32の両端開口部の内周部をそれぞれの側の円形端板33・33の外周部に接着剤で一体に気密に接合することで中空の弾性ローラ部32を構成させる。弾性ローラ部としてチューブ32の両端開口部にそれぞれ円形端板33・33を嵌め込んで接着剤で一体に気密に接合させ、次に金属軸31を円形端板33・33の軸穴に挿通して金属軸31と円形端板33・33を接着剤で一体に気密に接合させる手順にすることもできる。   And the metal shaft 31 which joined the circular end plates 33 * 33 in the tube 32 as an elastic roller part is inserted, and the inner peripheral part of the both ends opening part of the tube 32 is the outer peripheral part of the circular end plates 33 * 33 of each side The hollow elastic roller portion 32 is configured by integrally and airtightly bonding to each other. As the elastic roller portion, circular end plates 33 and 33 are fitted into the openings at both ends of the tube 32, respectively, and are integrally and airtightly bonded with an adhesive, and then the metal shaft 31 is inserted into the shaft holes of the circular end plates 33 and 33. The metal shaft 31 and the circular end plates 33 and 33 can be integrally and airtightly joined with an adhesive.

次いで、図6の2点鎖線示のように空気圧入用針Tを弾性ローラ部32あるいは円形端板33の部分に突き刺して針先端部を弾性ローラ部32の中空部34内に位置させ、該空気圧入用針Tから中空部34内に空気を注入して弾性ローラ部32の中空部内の内圧を約1.5〜3気圧の状態にする。次いで空気圧入用針Tを抜く。弾性ローラ部32あるいは円形端板33に形成された針突き刺し穴は小さくて弾性ローラ部32あるいは円形端板33の弾性で十分に押し潰し状態に保持されて自己閉鎖し、中空部34内の圧入空気が針突き刺し穴から抜けることはなく、中空部34の上記の内圧は長期にわたって安定に保たれる。金属軸31の所定の一方側の端部には加圧ローラBを回転駆動させるギアG(図2・図3)が嵌められて固着される。   Next, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 6, the needle P for air pressure is pierced into the elastic roller portion 32 or the circular end plate 33 so that the tip of the needle is positioned in the hollow portion 34 of the elastic roller portion 32, Air is injected into the hollow portion 34 from the pneumatic input needle T to bring the internal pressure in the hollow portion of the elastic roller portion 32 to a state of about 1.5 to 3 atmospheres. Next, the pneumatic input needle T is pulled out. The needle puncture hole formed in the elastic roller portion 32 or the circular end plate 33 is small and is sufficiently crushed by the elasticity of the elastic roller portion 32 or the circular end plate 33 to self-close and press-fit in the hollow portion 34. Air does not escape from the needle puncture hole, and the internal pressure of the hollow portion 34 is kept stable for a long time. A gear G (FIGS. 2 and 3) for rotationally driving the pressure roller B is fitted and fixed to an end portion on one predetermined side of the metal shaft 31.

弾性ローラ部としてチューブ32の長さ(ローラ長)300mmに関して、加圧ローラBと対向するヒータ22の発熱抵抗体(発熱体)bの発熱領域は230mmであり、両端50mmは発熱領域から外れている。また弾性ローラ部32の両端部を構成する円形端板33・33の金属軸31との接触幅は30mmである。よってローラ長は330mmである。   Regarding the length (roller length) 300 mm of the tube 32 as the elastic roller portion, the heat generation area of the heat generation resistor (heat generation body) b of the heater 22 facing the pressure roller B is 230 mm, and both ends 50 mm are out of the heat generation area. Yes. The contact width between the circular end plates 33 and 33 constituting both ends of the elastic roller portion 32 and the metal shaft 31 is 30 mm. Therefore, the roller length is 330 mm.

尚、図は全て概略構成を示した模型図であり、図3〜6の加圧ローラBにおいて、該加圧ローラを構成している部材・部分の寸法比率関係は上記した具体的な各部の寸法比率と整合しているものではない。   In addition, all the figures are model views showing a schematic configuration, and in the pressure roller B of FIGS. 3 to 6, the dimensional ratio relationship of members / parts constituting the pressure roller is as follows. It is not consistent with the dimensional ratio.

上記のように、加圧ローラBの弾性ローラ部32を気密中空体にしてその中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した形態にすることで、図7のように、従来の充実肉質の弾性ローラ部32´を有する加圧ローラB´よりも弾性ローラ部の弾性ゴム量が削減されて加圧ローラの熱容量を少なくすることができる。また中空体とした弾性ローラ部32はその中空34内に気体を圧入して内圧を高めていることで中空弾性ローラ部32は十分な張り弾性を有し、加圧ローラとしての機能は図7の従来の充実肉質の弾性ローラ部32´を有する加圧ローラB´と同様の機能を具備していて、加熱部材との間において一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できる。   As described above, the elastic roller portion 32 of the pressure roller B is formed into an airtight hollow body and gas is sealed so that an internal pressure higher than a certain level is applied to the inside of the hollow. The amount of elastic rubber in the elastic roller portion is reduced as compared with the pressure roller B ′ having the fleshy elastic roller portion 32 ′, and the heat capacity of the pressure roller can be reduced. Further, the elastic roller portion 32 made of a hollow body pressurizes gas into the hollow 34 to increase the internal pressure, so that the hollow elastic roller portion 32 has sufficient tension elasticity, and the function as a pressure roller is shown in FIG. The same function as that of the pressure roller B ′ having the conventional solid-walled elastic roller portion 32 ′ can be maintained, and a constant nip width can be maintained with the heating member by a constant pressure.

(4)性能試験
1)従来の加圧ローラB´の場合
加圧ローラとして、図7のように、従来の充実肉質の弾性ローラ部(シリコンゴム材質)32´を有する加圧ローラB´を用いた加熱装置においては、プロセススピード=150mm/sec、温調温度=180℃、入力電力=600Wで一定の温度に達して、温度検知素子d(図5)が180℃の温度制御(温調)を開始するのに10秒であった。
(4) Performance Test 1) Conventional Pressure Roller B ′ As shown in FIG. 7, a pressure roller B ′ having a conventional solid-walled elastic roller portion (silicon rubber material) 32 ′ is used as the pressure roller. In the heating apparatus used, a constant temperature was reached at a process speed = 150 mm / sec, a temperature control temperature = 180 ° C., an input power = 600 W, and the temperature detection element d (FIG. 5) controlled a temperature of 180 ° C. (temperature control). ) For 10 seconds.

2)実施例1の加圧ローラBの場合
一方、加圧ローラとして上記(3)で説明した本発明に従う中空タイプの加圧ローラB(内圧2気圧)を用いた加熱装置においては、上記1)と同一条件(プロセススピード=150mm/sec、温調温度=180℃、入力電力=600W)で温度検知素子d(図5)が温度制御を開始するのに6.5秒であった。
2) In the case of the pressure roller B of Example 1 On the other hand, in the heating apparatus using the hollow type pressure roller B (internal pressure 2 atm) according to the present invention described in the above (3) as the pressure roller, the above 1 ) Under the same conditions (process speed = 150 mm / sec, temperature control temperature = 180 ° C., input power = 600 W), it took 6.5 seconds for the temperature detection element d (FIG. 5) to start the temperature control.

すなわち、立上り時間で3.5秒短縮できたことになる。また、本実施例において、立上り時間を10秒(従来と同一の立上り時間)にした場合は、入力電力は485Wでよく、約19%の電力の削減が可能となった。   That is, the rise time can be shortened by 3.5 seconds. In this embodiment, when the rise time is 10 seconds (the same rise time as in the prior art), the input power may be 485 W, and the power can be reduced by about 19%.

この様子を図8に示す。従来例では最初に電源が投入され180℃の温調が開始されるまで、図中破線(1)で示すように10秒かかっており、温調が開始されてから430〜450Wの電力を消費している。   This is shown in FIG. In the conventional example, it takes 10 seconds as shown by a broken line (1) in the figure until the power is first turned on and the temperature control at 180 ° C. is started, and power consumption of 430 to 450 W is consumed after the temperature control is started. doing.

一方、本実施例での電力データ結果は実線(2)で示すように約6.5秒で温調が開始されている。さらに同一の構成で10秒で立ち上げるための立上り時の電力は実線(3)のように約485Wであり、温調開始以降の電力では差は見られないが、立上り時での電力は削減できている。   On the other hand, as shown by the solid line (2) in the power data result in this example, the temperature adjustment is started in about 6.5 seconds. Furthermore, the power at the start-up for starting up in 10 seconds with the same configuration is about 485 W as shown by the solid line (3), and there is no difference in the power after the start of temperature control, but the power at the start-up is reduced. is made of.

また構成部品毎に熱容量の大きさを定量化すると、本実施例においては立上り時の電力は以下のようであった。   Further, when the magnitude of the heat capacity is quantified for each component, the power at the start-up is as follows in this embodiment.

600Wの内訳は、放熱分=93W、加熱ユニット(フィルムユニット)分=170W、加圧ローラ分=337W、であった。   The breakdown of 600W was as follows: heat release = 93W, heating unit (film unit) = 170W, pressure roller = 337W.

半分以上が加圧ローラでエネルギーを消費されていることになり、この加圧ローラを中空にすることで、加圧ローラの115W分が削減できたことになる。   More than half of the energy is consumed by the pressure roller. By making this pressure roller hollow, 115 W of the pressure roller can be reduced.

上記述べたように特に加圧ローラの熱容量を減らすことで省エネに寄与することが可能になった。   As described above, it has become possible to contribute to energy saving by reducing the heat capacity of the pressure roller.

なお、図8は計測開始後4秒後に電力を投入しているグラフである。   FIG. 8 is a graph in which power is turned on 4 seconds after the start of measurement.

図9・図10に本実施例2の説明図を示す。本実施例は前述した実施例1の加熱装置7において、加圧ローラBを、軸部材31と、該軸部材31の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部32と、を有し、弾性ローラ部32は中空体とされ、その中空34内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体35が内包されていることを特徴とする加圧ローラとしたものである。本実施例において弾性ローラ部32を構成するチューブ体はシリコーンゴムからなり、500μm厚である。また離型層32aはフッ素樹脂の10μm厚のコート層としている。複数の弾性気嚢体35は複数のシリコーンゴムが風船のように弾性包を形成して空気が密閉されているものである。   9 and 10 are explanatory diagrams of the second embodiment. In this embodiment, the heating apparatus 7 of the first embodiment includes the pressure roller B, the shaft member 31, and the elastic roller portion 32 provided concentrically around the shaft member 31, and the elastic roller. The portion 32 is a hollow body, and is a pressure roller characterized in that a plurality of elastic air sac bodies 35 enclosing gas are contained in the hollow 34 so that an internal pressure of a certain level or more is applied. In this embodiment, the tube body constituting the elastic roller portion 32 is made of silicone rubber and has a thickness of 500 μm. The release layer 32a is a 10 μm thick coat layer of fluororesin. The plurality of elastic air sac bodies 35 are formed by a plurality of silicone rubbers forming an elastic hull like a balloon and sealed with air.

上記以外の加圧ローラ構成および加熱装置構成は実施例1と同様であるので再度の説明は省略する。   Since the configuration of the pressure roller and the configuration of the heating device other than those described above are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施例2の加熱装置構成で、実施例1と同様の条件、即ちプロセススピード=150mm/sec、温調温度=180℃、入力電力=600Wで行ったところ、立上り時間は約7秒であった。また立上り時間を10秒になるよう電力を制御した場合の入力電力は490Wで、従来の600Wに比較して18%の電力削減になる。   With the heating apparatus configuration of the second embodiment, the same conditions as in the first embodiment, that is, the process speed = 150 mm / sec, the temperature control temperature = 180 ° C., and the input power = 600 W, the rise time was about 7 seconds. It was. In addition, when the power is controlled so that the rise time is 10 seconds, the input power is 490 W, which is an 18% power reduction compared to the conventional 600 W.

本実施例において、中空部34への複数の弾性気嚢体35の充填は、単に袋状の気体が内包された風船のようなゴム袋を中空部34に押し込む。シリコーンゴムで形成された複数の弾性気嚢体35には一定圧の気体が封入されており、温調開始で中空内の温度が上昇すると封入されている気体が膨張して、中空部34の内圧は一定以上になる。   In this embodiment, filling the hollow portion 34 with the plurality of elastic air sac bodies 35 simply pushes a rubber bag such as a balloon containing a bag-like gas into the hollow portion 34. A plurality of elastic air sac bodies 35 made of silicone rubber are filled with a constant pressure gas. When the temperature in the hollow rises at the start of temperature control, the filled gas expands and the internal pressure of the hollow portion 34 is increased. Is above a certain level.

図11の(a)に本実施例3の説明図を示す。本実施例は実施例1の加圧ローラBにおいて、金属軸31を中空軸(鉄のパイプ芯金)にし、その中空軸の一端部側は閉塞状態にし、他端部側に自転車に一般に使用されているタイヤに空気を封入するためのバブル36を挿入装着し、該中空軸の、弾性ローラ部32の中空部34に対応する部分に複数の透孔31a設けて中空軸内と弾性ローラ部32の中空部34とを連通させてある。弾性ローラ部32を構成するチューブ体はシリコーンゴムからなり、500μm厚である。離型層はフッ素樹脂コート層である。36aはバブル36のキャップである。   FIG. 11A illustrates an explanatory diagram of the third embodiment. In this embodiment, in the pressure roller B of the first embodiment, the metal shaft 31 is a hollow shaft (iron pipe core), one end of the hollow shaft is closed, and the other end is generally used for bicycles. A bubble 36 for enclosing air is inserted into a tire, and a plurality of through holes 31a are provided in a portion of the hollow shaft corresponding to the hollow portion 34 of the elastic roller portion 32 so that the inside of the hollow shaft and the elastic roller portion are provided. 32 hollow portions 34 are communicated with each other. The tube body constituting the elastic roller portion 32 is made of silicone rubber and has a thickness of 500 μm. The release layer is a fluororesin coat layer. Reference numeral 36 a denotes a cap of the bubble 36.

上記以外の加圧ローラ構成および加熱装置構成は実施例1と同様であるので再度の説明は省略する。   Since the configuration of the pressure roller and the configuration of the heating device other than those described above are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施例の加圧ローラBは弾性ローラ部32の中空部34に対する空気注入をバブル36に自転車に使用される空気入れの空気注入口を接続し空気入れを操作することで行うものである。   In the pressure roller B of this embodiment, air is injected into the hollow portion 34 of the elastic roller portion 32 by connecting the air inlet of the air used for the bicycle to the bubble 36 and operating the air.

この構成により、耐久により、空気が洩れて内圧が低下しても一般家庭などにある自転車の空気入れで簡便に空気を封入することができる。   With this configuration, even if air leaks and the internal pressure decreases due to durability, air can be easily sealed in a bicycle in a general household.

本実施例は実施例1の加圧ローラ構成に空気入れバルブ36を取り付けたもので、作用効果は前記と同様で電力削減率が約19%で省エネに寄与することがわかった。   In this embodiment, the air pressure valve 36 is attached to the configuration of the pressure roller of the first embodiment. The effect is the same as described above, and the power reduction rate is about 19%, which contributes to energy saving.

図11の(b)に本実施例4の説明図を示す。本実施例は上記実施例3の加圧ローラBにおいて、中空弾性ローラ部32を構成しているチューブ体(シリコーンゴム)を補強するために、本実施例では50〜80μm厚程度のステンレス製金属メッシュ37をシリコーンゴムチューブ体に複合したものである。   FIG. 11B shows an explanatory diagram of the fourth embodiment. In this embodiment, in order to reinforce the tube body (silicone rubber) constituting the hollow elastic roller portion 32 in the pressure roller B of the third embodiment, a stainless steel metal having a thickness of about 50 to 80 μm is used in this embodiment. A mesh 37 is combined with a silicone rubber tube body.

本実施例の構成により、仮に内部空気圧が多少減少しても、中空弾性ローラ部32を構成しているチューブ体(シリコーンゴム)内に内添されたステンレス製のメッシュ37によりチューブ体32の剛度をある程度保つことが可能となり、加圧力をある程度に保つことができる。具体的には2気圧相当の圧力になるよう空気を封入し定着ニップ部N内の加圧力が総圧で15Kgf、紙搬送方向に対する定着ニップ部幅は6.5〜7.5mmであった。これに対し耐久により空気が1.5気圧程度に減少しても、本実施例の構成ではニップ幅をそのまま保持することができ、定着能力は低下することなく、ステンレスメッシュの分だけ電力が消費されるが、従来のゴムが密に詰まった加圧ローラB´(図7)に比べて15%の電力削減になった。   With the configuration of this embodiment, even if the internal air pressure is somewhat reduced, the rigidity of the tube body 32 is achieved by the stainless steel mesh 37 internally added to the tube body (silicone rubber) constituting the hollow elastic roller portion 32. Can be kept to some extent, and the applied pressure can be kept to some extent. Specifically, air was sealed so as to be a pressure corresponding to 2 atm, the applied pressure in the fixing nip N was 15 kgf in total pressure, and the fixing nip width in the paper conveyance direction was 6.5 to 7.5 mm. On the other hand, even if the air is reduced to about 1.5 atm due to durability, the configuration of this embodiment can maintain the nip width as it is, and the power consumption is equivalent to the stainless mesh without reducing the fixing ability. However, the power consumption was reduced by 15% compared with the pressure roller B ′ (FIG. 7) in which the conventional rubber was tightly packed.

金属のメッシュ37以外に耐熱性の樹脂、例えばポリイミドのフィルムをシリコーンゴムに内包しても良く、本実施例では100μm厚のフィルムと500μm厚のシリコーンゴムの複合材料で構成し、上記同様の効果をあげることができた。   In addition to the metal mesh 37, a heat-resistant resin, for example, a polyimide film may be encapsulated in silicone rubber. In this embodiment, it is composed of a composite material of 100 μm-thick film and 500 μm-thick silicone rubber. I was able to give.

この実施例4の複合材料構成を実施例1や2の中空弾性ローラ部32を構成しているチューブ体にも採用することで実施例1や2においても実施例4と同様の効果を得ることができる。
[その他]
1)実施例の加圧ローラBは加圧ローラ駆動のために軸部材31と中空弾性ローラ部32を一体に接合している形態のものであるが、従動タイプの加圧ローラとして、軸部材31に中空弾性ローラ部32を軸受部材を介して装着して中空弾性ローラ部32が軸部材31を中心に空転する形態のものにすることもできる。
By adopting the composite material configuration of the fourth embodiment also for the tube body constituting the hollow elastic roller portion 32 of the first and second embodiments, the same effects as the fourth embodiment can be obtained in the first and second embodiments. Can do.
[Others]
1) The pressure roller B of the embodiment has a configuration in which the shaft member 31 and the hollow elastic roller portion 32 are integrally joined for driving the pressure roller, but the shaft member is a driven type pressure roller. A hollow elastic roller portion 32 may be mounted on the bearing 31 via a bearing member so that the hollow elastic roller portion 32 idles about the shaft member 31.

2)加熱体22としてのセラミックスヒータは例示の構成のものに限られるものではないことは勿論である。発熱抵抗体bをヒータ基盤aのフィルム摺動面とは反対側の面に設けた所謂背面加熱型のセラミックスヒータであってもよい。PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ、ニクロム線等を用いた加熱体等でもよい。   2) Of course, the ceramic heater as the heating element 22 is not limited to the one having the illustrated configuration. A so-called back heating type ceramic heater in which the heating resistor b is provided on the surface of the heater base a opposite to the film sliding surface may be used. A heating element using a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater, a nichrome wire, or the like may be used.

加熱体22は必ずしも定着ニップ部Nに位置させなくてもよい。可撓性部材としてのフィルム21の加熱は該フィルムの内面側あるいは外面側から任意の加熱手段で加熱することができる。   The heating element 22 is not necessarily positioned at the fixing nip N. The film 21 as the flexible member can be heated from the inner surface side or the outer surface side of the film by any heating means.

3)実施例では可撓性部材としてのフィルム21は円筒状部材にして、これを加圧ローラ駆動による従動回転としているが、エンドレスフィルムの内部に駆動ローラとテンションローラを設け駆動ローラを回転駆動することによりフィルムを回転させるなど、任意の回転手段にすることが出来る。また可撓性部材としてのフィルム21はロール巻きにした長尺の有端ウエブ状部材にしてこれを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。可撓性部材としてのフィルム21は耐熱性樹脂材に限られず、金属材、複数材料の複合材等にすることができる。   3) In the embodiment, the film 21 as the flexible member is a cylindrical member, and this is driven and driven by pressure roller driving. However, a driving roller and a tension roller are provided inside the endless film to drive the driving roller. By doing so, it is possible to use any rotation means such as rotating the film. Moreover, the film 21 as a flexible member can also be set as the apparatus structure made into the elongate end-web-shaped member wound by the roll, and letting this run and move through a heating body. The film 21 as the flexible member is not limited to the heat-resistant resin material, and can be a metal material, a composite material of a plurality of materials, or the like.

4)加熱部材は、実施例のフィルムからなる加熱ユニットに限られるものではなく、ハロゲンヒータ等で加熱される熱ローラ、電磁誘導加熱方式の熱ローラやフィルムからなる加熱ユニットなど任意の加熱部材にすることができる。   4) The heating member is not limited to the heating unit made of the film of the embodiment, and may be any heating member such as a heating roller heated by a halogen heater or the like, a heating roller of an electromagnetic induction heating system, or a heating unit made of a film. can do.

5)本発明の加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。   5) The heating device of the present invention is not limited to use as the image heating and fixing device of the embodiment, but is a hypothetical fixing device that temporarily fixes an unfixed image on a recording material, and a recording material carrying a fixed image is reheated to gloss, etc. It is also effective as an image heating apparatus such as a surface modification apparatus for modifying the image surface property.

またその他、例えば、紙幣等のシワ除去用の熱プレス装置、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の加熱装置など、シート状部材を加熱処理する加熱装置等として用いても有効であることは勿論である。   In addition, for example, a sheet pressing member such as a heat press device for removing wrinkles such as banknotes, a heat laminating device, a heating and drying device for evaporating water content such as paper, a heating device for drying used in an ink jet printer, etc. Of course, it is effective even if it is used as a heating device for processing.

以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。   While various examples and embodiments of the present invention have been shown and described above, the spirit and scope of the present invention are not limited to the specific descriptions and figures in the present specification by those skilled in the art. It will be understood that various modifications and changes are fully described in the appended claims.

画像形成装置例の概略構成図Schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus 加熱装置(画像加熱定着装置)の中間部分省略の正面模型図Front view of the heating device (image heating and fixing device) with the middle part omitted 中間部分省略の縦断面模型図Longitudinal section model with intermediate part omitted 横断面模型図Cross section model 定着ニップ部の拡大横断面模型図Expanded cross-sectional model view of the fixing nip 実施例1における加圧ローラの縦断面模型図Model of longitudinal section of pressure roller in Example 1 従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラの縦断面模型図A longitudinal cross-sectional model view of a pressure roller having a conventional solid-walled elastic roller section 性能試験の結果説明図Performance test results explanatory diagram 実施例2における加圧ローラの横断面模型図Cross-sectional model diagram of pressure roller in Example 2 実施例2における加圧ローラの縦断面模型図Model of longitudinal section of pressure roller in Example 2 実施例3と4における加圧ローラの縦断面模型図Model of longitudinal section of pressure roller in Examples 3 and 4

符号の説明Explanation of symbols

A・・加熱部材、B・・弾性加圧ローラ、31・・軸部材、32・・弾性ローラ部、33・・円形端板部、34・・中空部、35・・弾性気嚢体、36・・空気注入バルブ、37・・補強用複合材   A ... Heating member B ... Elastic pressure roller 31 ... Shaft member 32 ... Elastic roller part 33 ... Circular end plate part 34 ... Hollow part 35 ... Elastic air sac body 36 ...・ Air injection valve, 37 ・ ・ Reinforcing composite material

Claims (8)

加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラ。   A pressure roller that forms a pressure nip portion with the heating member and sandwiches and conveys the material to be heated at the pressure nip portion; a shaft member; and an elastic roller portion provided substantially concentrically around the outer periphery of the shaft member; The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion is an airtight hollow body, and a gas is sealed in the hollow so that an internal pressure of a certain level or more is applied. 加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入するためのバルブを有することを特徴とする加圧ローラ。   A pressure roller that forms a pressure nip portion with the heating member and sandwiches and conveys the material to be heated at the pressure nip portion; a shaft member; and an elastic roller portion provided substantially concentrically around the outer periphery of the shaft member; The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion is an airtight hollow body and has a valve for enclosing gas so that a certain internal pressure is applied to the hollow. 加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体が内包されていることを特徴とする加圧ローラ。   A pressure roller that forms a pressure nip portion with a heating member and sandwiches and conveys a material to be heated at the pressure nip portion, and includes a shaft member and an elastic roller portion concentrically provided around the shaft member. The pressure roller is characterized in that the elastic roller portion is a hollow body, and a plurality of elastic air sac bodies in which gas is sealed so that an internal pressure of a certain level or more is applied in the hollow. 前記中空の弾性ローラ部は樹脂や金属などの複数の材料の複合で構成されていることを特徴とする請求項1、2または3に記載の加圧ローラ。   The pressure roller according to claim 1, 2 or 3, wherein the hollow elastic roller portion is composed of a composite of a plurality of materials such as resin and metal. 加熱部材と、該加熱部材と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加圧ローラが請求項1から4の何れかに記載の加圧ローラであることを特徴とする加熱装置。   A heating device that includes a heating member and a pressure roller that press-contacts the heating member to form a heating nip portion, and heats the material to be heated by nipping and heating the heated material in the heating nip portion. 5. A heating device, comprising the pressure roller according to claim 1. 前記加熱部材が加熱体を内包したローラまたはフィルムからなる加熱ユニットであることを特徴とする請求項5に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 5, wherein the heating member is a heating unit including a roller or a film including a heating body. 前記被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であることを特徴とする請求項5または6に記載の加熱装置。   7. The heating apparatus according to claim 5, wherein the heated material is a recording material carrying an unfixed toner image. 記録材に未定着トナー画像を形成担持させる画像形成手段と、その未定着トナー画像を記録材に定着させる加熱定着手段を有し、前記加熱定着手が請求項5または6に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。   7. The heating apparatus according to claim 5, further comprising: an image forming unit that forms and supports an unfixed toner image on a recording material; and a heat fixing unit that fixes the unfixed toner image on the recording material. An image forming apparatus, comprising:
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