JPH01142779A - Heat fixing device - Google Patents

Heat fixing device

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JPH01142779A
JPH01142779A JP30212787A JP30212787A JPH01142779A JP H01142779 A JPH01142779 A JP H01142779A JP 30212787 A JP30212787 A JP 30212787A JP 30212787 A JP30212787 A JP 30212787A JP H01142779 A JPH01142779 A JP H01142779A
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roll
pressure
heating roll
fixing device
rolls
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Mitsuyasu Torino
光泰 鳥野
Keitaro Yamashita
恵太郎 山下
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent wrinkling of a toner image carrier by forming a heating roll and press roll to such surface hardness at which the nip part thereof is flattened and providing a prescribed crown to at least one of these rolls. CONSTITUTION:The press roll 1 and the heating roll 2 are constituted respectively by laminating heat resistant elastic material layers 12, 22 and releasable resin layers 12, 24 on arbors 11, 21. The rolls 1, 2 are formed to have the same outside diameter and such surface hardness at which the nip part 3 is flattened. The crown of <=2 times the quantity of the deflection generated when the rolls are brought into pressurized contact with each other by a prescribed pressure is provided on at least one roll. The roll 2 is preferably on a driving side and the crown is preferably provided to the roll 1. The difference in the surface hardness between the two rolls is preferably <=15 deg. Hs and the surface hardness of the two rolls is preferably <=85 deg. Hs.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真装置若しくは静電印刷装置等の画像
形成装置において、祇その他の担持体上に形成したトナ
ー像を、少なくとも一方に加熱手段を備え、かつ相互に
圧接状態で回転する一対のロール間において定着させる
加熱定着装置に関するものであり、V通紙は勿論のこと
、特に封筒のような複数重の担持体であってもしわを発
生させることなくトナー像を定着させ得るように改良し
た加熱定着装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is directed to an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic printing apparatus, in which a toner image formed on a carrier such as a toner image is heated on at least one side. The device relates to a heat fixing device that performs fixing between a pair of rolls that rotate in pressure contact with each other, and is capable of preventing wrinkles not only for V-passing paper but also for multi-layer paper carriers such as envelopes. The present invention relates to a heat fixing device that has been improved so as to be able to fix toner images without causing the occurrence of.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

画像形成装置における定着装置としては、内部に赤外線
ランプ、ハロゲンランプ若しくはニクロム線等の熱源を
設けた良熱伝導性の金属コアの表面に、非粘着性の耐熱
層を被覆してなる加熱ロールと1表面に耐熱弾性体層を
被覆してなる加圧ロールとを対向配設した熱ロール型の
加熱定着装置が知られている。
The fixing device in an image forming apparatus is a heating roll made of a metal core with good thermal conductivity, which is equipped with a heat source such as an infrared lamp, halogen lamp, or nichrome wire, and coated with a non-adhesive heat-resistant layer. 2. Description of the Related Art A heat roll type heat fixing device is known in which a pressure roll whose surface is coated with a heat-resistant elastic layer is disposed facing each other.

第6図は上記従来の加熱定着装置の例を示す要部側面図
である。同図において、1.2は各々加圧ロールおよび
加熱ロールであり、軸線を略平行にかつ矢印方向に回転
自在に形成すると共に1両ロールを圧接状態に配設しで
ある。そして従来のものにおいては2例えば加圧ロール
1はアルミニウム合金、鉄等の熱伝導性良好なる材料か
らなる芯金11の表面に硬度Hs25〜55″程度のシ
リコーンゴムからなる耐熱弾性体層12を被覆し、一方
塊熱ロール2は熱源23を内蔵した熱伝導性良好なる材
料からなる芯金21の表面に4フツ化エチレン樹脂(P
TFE)、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)等の
低表面エネルギーの樹脂からなる離型性樹脂層24を被
覆して形成しである。従って両ロールの弾性の差により
第6図に示すように加圧ロール1と加熱ロール2とのニ
ップ部3においては、加圧ロール1の表面は弾性変形し
て凹面を形成している。
FIG. 6 is a side view of essential parts showing an example of the conventional heat fixing device. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote a pressure roll and a heating roll, which are formed so that their axes are substantially parallel and rotatable in the direction of the arrow, and one roll is arranged in pressure contact with the other rolls. In the conventional type, for example, the pressure roll 1 has a heat-resistant elastic layer 12 made of silicone rubber with a hardness of about 25 to 55 inches on the surface of a core metal 11 made of a material with good thermal conductivity such as aluminum alloy or iron. On the other hand, the lump heat roll 2 is coated with tetrafluoroethylene resin (P
It is coated with a releasable resin layer 24 made of a low surface energy resin such as TFE) or perfluoroalkoxy resin (PFA). Therefore, due to the difference in elasticity between the two rolls, the surface of the pressure roll 1 is elastically deformed to form a concave surface at the nip 3 between the pressure roll 1 and the heating roll 2, as shown in FIG.

上記の加熱定着装置において、担持体(図示せず)上に
形成したトナー像を定着する場合には。
In the above heat fixing device, when fixing a toner image formed on a carrier (not shown).

まず熱源23に給電して加熱ロール2の表面を定着に必
要な温度に加熱し、加熱ロール2と加圧ロール1とを適
宜の圧力で圧接させて回転させ、トナー像を担持した担
持体を両ロール間においてA方向に通過させれば、トナ
ー像を担持体上に定着することができるのである。
First, power is supplied to the heat source 23 to heat the surface of the heating roll 2 to a temperature required for fixing, and the heating roll 2 and pressure roll 1 are brought into pressure contact with each other with an appropriate pressure and rotated to release the carrier carrying the toner image. By passing the toner image in the direction A between both rolls, the toner image can be fixed on the carrier.

一方多数の封筒に宛名を表示する手段として。On the other hand, as a means of displaying addresses on a large number of envelopes.

プリンターにより直接封筒に印字することが検討されて
いる。ここで問題となるのは、トナー像を担持した封筒
を上述した加熱定着装置に給送してトナー像を定着する
場合にしわが発生することである。封筒にしわが発生す
ると、封筒が湾曲若しくは変形するのみでなく、印刷し
た宛名がしわによって分断され、極端な場合には解読若
しくは判読することができない等の問題点がある。すな
わち、封筒は構成上最低二枚重ね部があり、糊付は部若
しくは重ね合わせ部によっては三重、四重となり、最大
紙厚寸法が厚くなると共に、二枚重ね部においては相互
に滑り移動を発生する。上記の問題はこのような滑り移
動に起因する特有の現象であり1通常の複写の場合には
経験されない問題である。
Printing directly on envelopes using a printer is being considered. The problem here is that wrinkles occur when the envelope carrying the toner image is fed to the above-described heat fixing device to fix the toner image. When wrinkles occur on an envelope, not only does the envelope become curved or deformed, but the printed address is divided by the wrinkles, and in extreme cases, there are problems such as making it impossible to decipher or read the envelope. That is, an envelope has at least a two-ply part due to its structure, and depending on the part or the overlapped part, the gluing can be triple or quadruple, which increases the maximum paper thickness and causes mutual sliding movement in the two-ply part. The above problem is a unique phenomenon caused by such sliding movement, and is a problem that is not experienced in normal copying.

上記のような紙しわの発生原因について考察してみると
、まず第6図に示すように、加圧ロールlと加熱ロール
2とのニップ部3においては、加圧ロール1の表面が凹
面を形成している。このためトナー像を担持す′る祇等
の担持体(図示せず)を矢印A方向に供給すると、担持
体はまずニップ部3の入口3aにおいて上方を凹として
曲げられ。
Considering the causes of paper wrinkles as described above, first of all, as shown in FIG. is forming. For this reason, when a carrier (not shown) such as a toner image carrying member is fed in the direction of arrow A, the carrier is first bent at the entrance 3a of the nip portion 3 with its upper side concave.

次いでニップ部3において下方を凹として曲げられ、更
にニップ部3の出口3bにおいて再び上方を凹として曲
げられるのである。一方前記担持体が封筒のように二重
若しくはそれ以上の重合部を有する場合には、上記二ツ
ブ部3における繰り返し曲げ作用によって上下構成部分
間に滑り移動を生じ、または紙厚差に起因する移動速度
差によっても封筒の上下部に速度差を生じ、しわを発生
するものと推定される。
Next, it is bent at the nip portion 3 with the lower side concave, and further bent again at the outlet 3b of the nip portion 3 so that the upper side is concave. On the other hand, when the carrier has double or more overlapping parts like an envelope, the repeated bending action of the two-pronged part 3 may cause sliding movement between the upper and lower constituent parts, or the difference in paper thickness may result. It is presumed that the difference in moving speed also causes a speed difference between the upper and lower portions of the envelope, causing wrinkles.

上記の紙しわの防止に関しては種々の構造が提案されて
いる。例えば実開昭54−98226号(実公昭62−
15818号)は、加熱ロールと加圧ロールを軽圧接さ
せ、かつ両ロールの圧力変形率を同−又は近似させるこ
とにより、fg−手の複写紙でも曲がりぐせやしわを防
止できることを開示している。また特開昭59−745
78号は、yi手の両面コピーのような悪条件下におい
てもしわを防ぐために、芯材と。
Various structures have been proposed to prevent the above-mentioned paper wrinkles. For example, Utility Model Publication No. 54-98226
No. 15818) discloses that even FG-type copy paper can be prevented from curling and wrinkling by bringing a heating roll and a pressure roll into light pressure contact and by making the pressure deformation rates of both rolls the same or similar. There is. Also, JP-A-59-745
No. 78 has a core material to prevent wrinkles even under adverse conditions such as double-sided copying.

それを被覆する耐熱弾性体層と、その上に塗布されたフ
ッ素樹脂層よりなるロールを、加熱ロールと加圧ロール
の両方に用いることを開示している。
It is disclosed that a roll consisting of a heat-resistant elastic layer covering the heat-resistant elastic layer and a fluororesin layer coated thereon is used as both a heating roll and a pressure roll.

また、封筒定着の場合には、定着圧力を普通紙の定着に
適する定着圧力よりも低くする等の手段が提案されてい
る (特開昭61−294475号)。
Furthermore, in the case of envelope fixing, a method has been proposed in which the fixing pressure is lower than the fixing pressure suitable for fixing plain paper (Japanese Patent Laid-Open No. 61-294475).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

封筒の上に形成されたトナー像を定着する場合。 When fixing the toner image formed on the envelope.

上述した従来の技術では十分満足すべき結果5すなわち
、良好な定着性を確保しつつしわを防止することはでき
ない。すなわち、特開昭61−294475号公報記載
の発明によると、しわを防止することは可能であるが、
定着圧力が低くなるので良好な定着性は得られない。ま
た実開昭54−98226号記載の考案もまた1両ロー
ルの圧接部の変形量を等しくもしくは近似させるために
1両ロールを[軽圧接」させる構造としているため、十
分なる定着性が得られないという問題を伴う。更に特開
昭59−74548号公報記載の装置は、加熱ロールの
弾性体層と加圧ロールの弾性体層の厚さが異なるので。
The above-mentioned conventional techniques cannot achieve the fully satisfactory result 5, that is, prevent wrinkles while ensuring good fixing performance. That is, according to the invention described in JP-A No. 61-294475, it is possible to prevent wrinkles, but
Since the fixing pressure becomes low, good fixing performance cannot be obtained. Furthermore, the device described in Utility Model Application Publication No. 54-98226 has a structure in which both rolls are brought into "light pressure contact" in order to equalize or approximate the amount of deformation of the pressure contact portion of both rolls, so that sufficient fixing performance can be obtained. With the problem of not having one. Furthermore, in the apparatus described in JP-A-59-74548, the thickness of the elastic layer of the heating roll and the elastic layer of the pressure roll are different.

略平面状のニップが形成されず、封筒上のトナー像を定
着するような過酷な条件下ではしわ防止作用を期待する
ことはできない。なお最近においては封筒の定着装置に
おいても普通紙の定着を併せて行ない得る定着装置の要
求があり、上記従来の装置によっては到底対応すること
ができないという問題点がある。
Under severe conditions where a substantially planar nip is not formed and the toner image on the envelope is fixed, no wrinkle-preventing effect can be expected. Recently, there has been a demand for a fixing device for envelopes that can also perform fixing for plain paper, and there is a problem in that the above-mentioned conventional devices cannot meet this demand.

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解消し、9通
紙は勿論のこと1例えば封筒等のように複数重で構成さ
れる担持体であってもしわを発生することなく、良質の
定着トナー像を得ることのできる加熱定着装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention solves the problems existing in the prior art described above, and allows high-quality paper to be produced without wrinkles even when carrying not only 9 sheets but also multiple sheets such as envelopes. An object of the present invention is to provide a heat fixing device capable of obtaining a fixed toner image.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記従来技術に存在する問題点を解決するために2本発
明においては、担持体上のトナー像と接する加熱ロール
と、この加熱ロールとの間にニップを形成するように圧
接してなる加圧ロールとを有する加熱定着装置において
、前記加熱ロールおよび加圧ロールを、芯金の周囲に耐
熱性を有する弾性体層と離型性樹脂層とを設けると共に
、実質的に同一の外径と、前記ニップが略平坦になるよ
うな表面硬度とを有するように形成し、少なくとも何れ
か一方のロールに、所定の圧力で圧接した場合にロール
に生ずるたわみ量の2倍以下のクラウンを設ける。とい
う技術的手段を採用したのである。
In order to solve the problems existing in the above-mentioned prior art, in the present invention, a heating roll that is in contact with the toner image on the carrier and a pressure contact that forms a nip between the heating roll and the heating roll are provided. In the heat fixing device having a roll, the heating roll and the pressure roll are provided with a heat-resistant elastic layer and a release resin layer around a core metal, and have substantially the same outer diameter; The nip is formed to have a surface hardness that is substantially flat, and at least one of the rolls is provided with a crown that is twice or less the amount of deflection that occurs in the roll when pressed with a predetermined pressure. This technical method was adopted.

本発明において、加圧ロールと加熱ロールの硬度差がな
い場合には、封筒定着において封筒には全くしわが発生
しない。上記硬度差が大になるとニップ部において凹面
が現われてしわ発生の原因となるため不都合である。従
って硬度差はHs15゜以下、好ましくはHs 10°
以下とする。
In the present invention, if there is no difference in hardness between the pressure roll and the heating roll, no wrinkles will occur on the envelope during envelope fixing. If the hardness difference becomes large, a concave surface appears at the nip portion, which is a cause of wrinkles, which is disadvantageous. Therefore, the hardness difference is Hs 15° or less, preferably Hs 10°
The following shall apply.

加圧ロールと加熱ロールの表面硬度が大であると1紙し
わの発生は回避できるものの、ニップ幅が不足して定着
性が不充分であるため1表面硬度をHs85°以下とす
るのが好ましい。なお表面硬度が大である場合において
、圧接力を増大すれば所定のニップ幅を確保することも
可能であるが。
If the surface hardness of the pressure roll and heating roll is high, the occurrence of paper wrinkles can be avoided, but the nip width is insufficient and the fixing performance is insufficient, so it is preferable to set the surface hardness to Hs 85° or less. . Note that when the surface hardness is high, it is possible to secure a predetermined nip width by increasing the pressing force.

トナー像担持体の変形を誘起し、寿命の低下、しわその
他の不本意な現象を生ずるため好ましくない。
This is undesirable because it induces deformation of the toner image bearing member, resulting in shortened lifespan, wrinkles, and other undesirable phenomena.

次に加熱ロールに設けた耐熱弾性体層の厚さが1lIl
11未満であると8弾性体としての効果が弱まり70一
ル表面を所定の硬度にかつ均一に保持することが困難と
なるため不都合である。一方上記厚さが21を越えると
、加熱ロール各部の温度分布が不均一となるのみならず
、熱伝導を阻害するため非通紙部である両端部を過熱さ
せる等、不測の事故を惹起させるため好ましくない。
Next, the thickness of the heat-resistant elastic layer provided on the heating roll is 1lIl.
If it is less than 11, the effect as an elastic body will be weakened and it will be difficult to maintain the surface of the 70 to a predetermined hardness uniformly, which is disadvantageous. On the other hand, if the thickness exceeds 21 mm, not only will the temperature distribution in each part of the heating roll become uneven, but it will also inhibit heat conduction, causing unforeseen accidents such as overheating of both ends, which are non-sheet passing parts. Therefore, it is undesirable.

また更に加熱ロールに設けた弾性体層を構成する材料の
熱伝導率が0.2X10−cal/cm  −5ec 
 ・℃未満であると、加熱ロール内における熱伝導作用
が不充分となり、温度分布を不均一にするのみならず3
局部加熱を惹起するため不都合である。
Furthermore, the thermal conductivity of the material constituting the elastic layer provided on the heating roll is 0.2X10-cal/cm-5ec
・If it is less than ℃, the heat conduction effect within the heating roll will be insufficient, which will not only make the temperature distribution uneven but also cause
This is disadvantageous because it causes local heating.

より好ましい熱伝導率は0.6 X 10−”cal/
cn−sec・“C以上である。但し、熱伝導率を1.
5 X 1O−3cal/am−see  ・℃より大
きくするためには3弾性体層中に大量の良熱伝導物質1
例えばカーボンブランク、酸化チタンなどの金属酸化物
等を混入する必要がある。しかし上記良熱伝導物質の混
入の結果は、一方において硬度がHs85°より大とな
り、充分なニップ幅を確保できなくなる。従って熱伝導
率は1.5X104cal/cm−sec  −’c以
下とするのがよい。
A more preferable thermal conductivity is 0.6 x 10-”cal/
cn-sec・“C or more.However, the thermal conductivity is 1.
5 X 1O-3cal/am-see ・To make it larger than ℃, a large amount of good heat conductive material 1 is added in the 3 elastic layers.
For example, it is necessary to mix carbon blank, metal oxide such as titanium oxide, etc. However, as a result of the mixing of the above-mentioned good heat conductive substance, on the one hand, the hardness becomes greater than Hs85°, making it impossible to secure a sufficient nip width. Therefore, the thermal conductivity is preferably 1.5 x 104 cal/cm-sec-'c or less.

加圧ロールと加熱ロールに加えるべき圧接圧力は0.8
kg/cm以上でないと1両ロール間のニップ幅を確保
できないため不都合であり、より好ましくは1.2kg
/cm以上である。ただし線圧が大きすぎると、この構
造ではゴムの塑性変形による寿命低下にもつながるため
、  2.0kg/cn+以下がよい。
The contact pressure that should be applied to the pressure roll and heating roll is 0.8
If it is not more than kg/cm, it is inconvenient because the nip width between two rolls cannot be secured, and more preferably 1.2 kg.
/cm or more. However, if the linear pressure is too large, this structure will lead to a reduction in service life due to plastic deformation of the rubber, so it is preferably 2.0 kg/cn+ or less.

特に100mm/sec以上の定着速度において良好な
定着性を確保するためには、線圧を1.2kg/cm以
上とする必要がある。
In order to ensure good fixing performance especially at a fixing speed of 100 mm/sec or more, the linear pressure needs to be 1.2 kg/cm or more.

〔作 用〕[For production]

上記の構成により、加熱定着装置を構成する加圧ロール
と加熱ロールとの間のニップ部、すなわちトナー像担持
体の通過部を略平面となし得ることにより、トナー像担
持体にしわが発生するのを防止する作用があると考えら
れる。
With the above configuration, the nip between the pressure roll and the heating roll constituting the heat fixing device, that is, the passage area of the toner image carrier, can be formed into a substantially flat surface, thereby preventing wrinkles from forming on the toner image carrier. It is thought that it has the effect of preventing.

またニップの形状を略平面とすることにより。Also, by making the shape of the nip approximately flat.

定着後の担持体が加熱ロール表面に巻きつくのを防止す
る作用も期待できる。これにより分離爪が不要となり9
分離爪とロール表面との接触に基因するロール表面の損
傷は解消される。
It can also be expected to prevent the carrier after fixing from wrapping around the surface of the heating roll. This eliminates the need for separation claws9.
Damage to the roll surface due to contact between the separating claw and the roll surface is eliminated.

更にまた少なくとも何れか一方のロールに、所定の圧力
で圧接した場合にロールに生ずるたわみ量の2倍以下の
クラウンを設けであるので、ニップ幅がロール長さ方向
について一定となり、特に薄手の担持体の場合において
、ロール周速差に起因する祇しわを防止するのである。
Furthermore, since at least one of the rolls is provided with a crown that is less than twice the amount of deflection that occurs in the roll when pressed with a predetermined pressure, the nip width is constant in the length direction of the roll, and it is possible to hold a particularly thin material. In the case of bodies, this prevents wrinkles caused by roll peripheral speed differences.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示す要部側面図であり、同一
部分は前記第6図と同一の参照符号で示す。第1図にお
いて14は離型性樹脂層であり、前記離型性樹脂層24
と同様にPTFE若しくはPF八等の低表面エネルギー
の樹脂によって形成する。
FIG. 1 is a side view of essential parts showing an embodiment of the present invention, and the same parts are designated by the same reference numerals as in FIG. 6. In FIG. 1, 14 is a releasable resin layer, and the releasable resin layer 24
Similarly, it is formed from a low surface energy resin such as PTFE or PF8.

また22は耐熱弾性体層であり、芯金21の表面に被着
するのであるが、シリコーンゴム等の弾性材料中にカー
ボンブラック、酸化チタン等の良熱伝導物質を混入させ
て、熱伝導率を大にするのが好ましい。次に耐熱弾性体
層22の外表面には、オフセント防止のために離型性用
脂層24を設ける。なおと記加圧ロール1および加熱ロ
ール2の表面硬度はHs85’以下とすると共に9両ロ
ールの表面硬度差をHs15’以内、好ましくはHsl
O”以内に形成する。この場合、ロールの表面硬度(A
形スプリング硬度: JTS K 6301)は、市販
の硬度計(高分子計器製、型式JA )によって測定し
た値である。
Further, 22 is a heat-resistant elastic material layer, which is adhered to the surface of the core bar 21. It is made by mixing a good heat conductive substance such as carbon black or titanium oxide into an elastic material such as silicone rubber, so that it has a high thermal conductivity. It is preferable to make it large. Next, a releasable oil layer 24 is provided on the outer surface of the heat-resistant elastic layer 22 to prevent offset. Additionally, the surface hardness of the pressure roll 1 and the heating roll 2 should be Hs85' or less, and the difference in surface hardness between the nine rolls should be Hs15' or less, preferably Hsl.
In this case, the surface hardness of the roll (A
Type spring hardness: JTS K 6301) is a value measured using a commercially available hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki, model JA).

上記の構成により、加圧ロール1および加熱ロール2の
外径を31mmに形成しく離型性樹脂N14゜24の厚
さは10〜50μmがよい)、圧力1.2kg/cmに
て圧接させ、定着温度180℃、定着速166mm/秒
で定着を行なった。トナー像担持体として封筒を使用し
てしわの状態を評価したところ、加圧ロール1と加熱ロ
ール2との間に硬度差がない場合には、全くしわの発生
が認められない。一方上記両ロールの硬度差が大である
場合には、殆どしわが発生して封筒が変形する。すなわ
ち上記硬度差がHs15°以内、好ましくはHslO0
以内であれば。
With the above configuration, the pressure roll 1 and the heating roll 2 are formed to have an outer diameter of 31 mm, and the thickness of the release resin N14°24 is preferably 10 to 50 μm), and are pressed together at a pressure of 1.2 kg/cm, Fixing was performed at a fixing temperature of 180° C. and a fixing speed of 166 mm/sec. When the state of wrinkles was evaluated using an envelope as a toner image carrier, no wrinkles were observed if there was no difference in hardness between the pressure roll 1 and the heating roll 2. On the other hand, if the difference in hardness between the two rolls is large, most of the wrinkles will occur and the envelope will be deformed. That is, the above hardness difference is within Hs15°, preferably HslO0
If within.

前記第3図に示すようなニップ部3の凹面を回避するこ
とができる。この場合において1加圧ロールおよび/ま
たは加熱ロールの硬度がHs85°を越えたものにおい
ては、祇しわの発生はないものの、ニップ幅が不足する
ため定着性が不充分である。−カニソブ幅を確保するた
めに定着圧力を増大させると、熱と圧力とに依存するゴ
ム若しくは樹脂の塑性変形が大となり1両ロールの寿命
低下の原因を誘発する結果となる。
The concave surface of the nip portion 3 as shown in FIG. 3 can be avoided. In this case, if the hardness of one pressure roll and/or heating roll exceeds Hs85°, no wrinkles will occur, but the nip width will be insufficient and the fixing performance will be insufficient. - If the fixing pressure is increased in order to secure the crab width, the plastic deformation of the rubber or resin depending on heat and pressure becomes large, resulting in a shortened lifespan of both rolls.

次に上記の装置により、トナー像担持体として9通紙を
使用して前記の定着条件によって定着を行なった。この
結果しわの発生は認められないものの第2図に示すよう
に紙4の両端縁部に波打ち現象の発生が認められた。こ
の波打ち現象発生のメカニズムについての考察について
記述する。
Next, using the above-mentioned apparatus, nine sheets of paper were used as toner image carriers, and fixing was carried out under the above-mentioned fixing conditions. As a result, although no wrinkles were observed, waving was observed at both edges of the paper 4, as shown in FIG. We will discuss the mechanism of this waving phenomenon.

第3図は前記加圧ロールIと加熱ロール2との間に形成
されるニップ部3を模式的に示す平面図である。同図に
おいて、加圧ロール1と加熱ロール2とを両端部に例え
ばばね(図示せず)を介して圧接すると、斜線にて示す
ような二ツブ部3が形成される。そしてこの二ツブ部3
は、加圧ロール1および/または加熱ロール2がたわむ
ため。
FIG. 3 is a plan view schematically showing a nip portion 3 formed between the pressure roll I and the heating roll 2. As shown in FIG. In the figure, when a pressure roll 1 and a heating roll 2 are brought into pressure contact with each other at both ends thereof, for example, via a spring (not shown), a two-tube part 3 as shown by diagonal lines is formed. And this two-tube part 3
This is because the pressure roll 1 and/or the heating roll 2 are bent.

中央部の幅が両端部の幅より小さく現われるのが通常で
ある。すなわちニップ部3における上記両ロール1.2
の半径は、中央部をRc、両端部をReとすると、Re
>Reである。一方上記両ロール1,2の回転数は一定
であるため、ニップ部3における周速は、中央部をVc
、両端部をVeとすると、Vc>Veとなり、中央部の
周速が両端部の周速より大となる。このように周速すな
わち紙送り速度に差があるため、前記第2図に示すよう
な波打ち現象が発生すると認められる。
Usually, the width at the center appears smaller than the width at both ends. That is, both the rolls 1.2 in the nip part 3
The radius of is Re, where the center is Rc and both ends are Re.
>Re. On the other hand, since the rotational speed of both the rolls 1 and 2 is constant, the circumferential speed at the nip portion 3 is
, if both ends are Ve, then Vc>Ve, and the circumferential speed at the center is greater than the circumferential speed at both ends. Since there is a difference in the circumferential speed, that is, the paper feeding speed, it is recognized that the waving phenomenon shown in FIG. 2 occurs.

ここで、第4図に示すように、上記の加圧ロールlと加
熱ロール2が軸方向にわたって均一な直径の円筒体に形
成され1両ロールの両端に荷重(W)が加えられた場合
には1両ロールはたわむことになる。たわみ量δは、加
圧ロールのたわみ量δ1と加熱ロールのたわみ量δ2の
和となる。
Here, as shown in FIG. 4, when the above-mentioned pressure roll l and heating roll 2 are formed into a cylindrical body with a uniform diameter in the axial direction, and a load (W) is applied to both ends of one roll, The roll of one car will be deflected. The amount of deflection δ is the sum of the amount of deflection δ1 of the pressure roll and the amount of deflection δ2 of the heating roll.

δ1.δ2は5Wβ’/384 E I  (B :ロ
ールの縦弾性係数、■:ロールの断面2次モーメントW
:両ロールの単位長さ当りの接触圧力(線圧)。
δ1. δ2 is 5Wβ'/384 E I (B: longitudinal elastic modulus of roll, ■: second moment of area of roll W
:Contact pressure (linear pressure) per unit length of both rolls.

l:ロールの長さ)となる。l: roll length).

本発明ではこのたわみ量δを、第5図に示すように例え
ば加圧ロール1にクラウンを付けることにより補償する
わけであるが、クラウンNCrは次に延べるように前記
たわみ量δの2倍以下となるようにする。
In the present invention, this amount of deflection δ is compensated for by, for example, attaching a crown to the pressure roll 1 as shown in FIG. Make it as follows.

第5図の加圧ロールにおいてはクラウン量CrはDt 
  (Dt +D:+)X%であるが1通常はD2#D
3とされるので、ここではCr = D ID zとし
て説明する。上記のたわみを補償するためには、δ=D
I −D! /2であることが必要となり。
In the pressure roll shown in Fig. 5, the crown amount Cr is Dt
(Dt +D:+)X% but 1 usually D2#D
3, so here we will explain as Cr = D ID z. To compensate for the above deflection, δ=D
I-D! /2 is required.

クラウン量cr=2δとなる。Cr>2δとした場合に
は、第3図とは逆に中央部のニップ幅が両端部のニップ
幅より狭くなって祇しわが発生し易くなる。理論的には
Cr=26の時に両端部のニップ幅と中央部のニップ幅
が同一になるが、他の条件1例えば祇しわや定着性を考
慮すると、Crは1.7δ以下が好ましいことがわかっ
た。またCrが0.2δ以上であると波打ちの防止に有
効であるが、0.5δ以上であることが好ましい。
The crown amount cr=2δ. When Cr>2δ, contrary to FIG. 3, the nip width at the center becomes narrower than the nip width at both ends, making wrinkles more likely to occur. Theoretically, when Cr=26, the nip width at both ends and the nip width at the center are the same, but considering other conditions 1, such as wrinkles and fixability, it is preferable that Cr is 1.7δ or less. Understood. Further, when Cr is 0.2δ or more, it is effective in preventing waviness, but it is preferably 0.5δ or more.

次に前記第5図に示すクラウンを設けた加圧ロール1を
使用して普通紙への定着を行なった結果を表に示す。な
お普通紙として8M75を使用し。
Next, the results of fixing on plain paper using the pressure roll 1 provided with the crown shown in FIG. 5 are shown in the table. Please use 8M75 as plain paper.

圧接圧力1.8kg/c+nとし、29℃、49%RH
の環境で定着を行なった。ここにおいてクラウンとは。
Pressure pressure 1.8kg/c+n, 29℃, 49%RH
It was established in this environment. What is a crown here?

加圧ロール1の両端部の直径より中央部の直径を大に形
成することである。
The pressure roll 1 is formed to have a larger diameter at the center than at both ends.

以下余白 なお加熱ロールおよび加圧ロールを形成する芯金には、
アルミニウム合金(E = 7.3 X 103kg/
cd)を使用し、外径を各々27.2mmおよび28m
m、厚さを各々2.5問および4■に形成し、胴部長さ
を両者共24311+mとしたものである。
The following margins are used for the core metal that forms the heating roll and pressure roll.
Aluminum alloy (E = 7.3 x 103kg/
cd) with an outer diameter of 27.2 mm and 28 m, respectively.
2.5 m and 4 cm in thickness, respectively, and the body length of both was 24311+m.

表から明らかなように、クラウン量が0の場合には前記
のように波打ち現象が現われるため不都合である。クラ
ウン量を増大させることによって両端部と中央部のニッ
プ幅の差が減少し、波打ち現象が消失するが、あまり大
きくすると紙しわが発生する。すなわち圧接による前記
加圧ロール1に生ずるたわみ量を越えたクラウンを設け
ると5中央部におけるニップ幅が両端部におけるニップ
幅より大となり、前記ロール半径の関係が逆転し。
As is clear from the table, when the crown amount is 0, it is disadvantageous because the waving phenomenon appears as described above. By increasing the crown amount, the difference in nip width between both ends and the center portion is reduced and the waving phenomenon disappears, but if it is increased too much, paper wrinkles will occur. That is, if a crown is provided that exceeds the amount of deflection that occurs in the pressure roll 1 due to pressure welding, the nip width at the center of the roll 5 will be larger than the nip width at both ends, and the relationship between the roll radii will be reversed.

Rc<Reとなるため1周速がVc<Veとなって祇し
わを発生するので不都合である。このため加圧ロール1
に設けるべきクラウン量を40〜180μmとするのが
好ましい。ここでロールのたわみ量(計算値、ただしロ
ールの弾性体層と樹脂層は芯金の外径と比較して極めて
小であるため、これらを無視して求めた)は、加圧ロー
ル1が56.7μm、加熱ロール2が32.5μmであ
り2両者の合計たわみ量は89.2μmとなる。
Since Rc<Re, the one circumferential speed becomes Vc<Ve, causing wrinkles, which is inconvenient. For this reason, pressure roll 1
It is preferable that the amount of crown to be provided is 40 to 180 μm. Here, the amount of deflection of the roll (calculated value, however, the elastic layer and resin layer of the roll are extremely small compared to the outer diameter of the core metal, so it was calculated by ignoring these) is the amount of deflection of the pressure roll 1. 56.7 μm, heating roll 2 is 32.5 μm, and the total deflection amount of both is 89.2 μm.

本実施例においては、クラウンを加圧ロールに設けた例
を示したが、加熱ロールに設けても、また両ロールに設
けてもよい、またクラウン量については、加圧ロールお
よび/または加熱ロールの寸法、形状、剛性等を勘案し
て適宜選択すべきであるが、要するに所定の圧力で圧接
した場合に上記両ロールに生ずるたわみ量に相当する量
とすればよい。更に加熱ロールおよび加圧ロールの弾性
体層はシリコーンゴムに限らず、公知の他の材料。
In this example, an example was shown in which the crown was provided on the pressure roll, but it may be provided on the heating roll or both rolls. It should be selected appropriately taking into consideration the dimensions, shape, rigidity, etc. of the rolls, but in short, it is sufficient to select an amount corresponding to the amount of deflection that occurs in both rolls when they are pressed together with a predetermined pressure. Furthermore, the elastic layers of the heating roll and pressure roll are not limited to silicone rubber, but may be made of other known materials.

例えばフッ素ゴム又はフッ素ゴムとフッ素樹脂との混合
物であってもよい。また弾性体層を2層とする。例えば
シリコーンゴム層の上にフッ素ゴム層(フッ素樹脂を含
んでいてもよい)を形成してもよい。このような構造は
価格的には不利であるが、ロールの強度的な面では有利
である。すなわち芯金の表面にシリコーンゴム層を形成
しその上にフッ素樹脂含有フッ素ゴム層を形成し次いで
焼成した後に2表面フッ素樹脂層を形成すると、フッ素
ゴム層の表面にはフッ素樹脂層が現出しているので9表
面フッ素樹脂層の剥離は生じにく(なる。
For example, it may be fluororubber or a mixture of fluororubber and fluororesin. Further, there are two elastic layers. For example, a fluororubber layer (which may contain a fluororesin) may be formed on the silicone rubber layer. Although such a structure is disadvantageous in terms of cost, it is advantageous in terms of the strength of the roll. In other words, if a silicone rubber layer is formed on the surface of the core metal, a fluororesin-containing fluororesin layer is formed on it, and then a two-surface fluororesin layer is formed after firing, the fluororesin layer appears on the surface of the fluororesin layer. Because of this, peeling of the 9-surface fluororesin layer is less likely to occur.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は2以上記述のような構成および作用であるから
1例えば封筒のように複数重で構成されるトナー像担持
体であってもしわを発生することなく、正常かつ画質の
良好なるトナー像を定着させることができるという効果
がある。また特に。
Since the present invention has the structure and operation as described above, 1) Even if the toner image bearing member is composed of multiple layers, such as an envelope, it is possible to produce a normal toner image with good image quality without wrinkles. It has the effect of being able to fix the problem. Also especially.

加熱ロールと加圧ロールを共に芯金上に耐熱弾性体層お
よび耐熱離型性層または離型性樹脂層を形成したロール
構造とすることにより、しわを発生することなく封筒の
ような担持体上のトナー像を高速条件下においても良好
に定着することができる。更に担持体が上記封筒のみで
なく、薄手の普通紙であっても、波打ち現象若しくは祇
しわを発生させることなく所定の定着を行なうことがで
き。
By making both the heating roll and the pressure roll have a roll structure in which a heat-resistant elastic layer and a heat-resistant release layer or a release resin layer are formed on a core metal, an envelope-like carrier can be created without wrinkles. The upper toner image can be fixed well even under high speed conditions. Furthermore, even if the carrier is not only the above-mentioned envelope but also thin plain paper, the desired fixing can be carried out without causing any waving or creases.

同一の加熱定着装置により封筒定着と普通紙定着とを兼
用させることができる。また分離爪を用いずとも担持体
の加熱ロールへの巻き付けを防止することができる。
The same heat fixing device can be used for both envelope fixing and plain paper fixing. Further, it is possible to prevent the carrier from being wrapped around the heating roll without using a separating claw.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す要部側面図、第2図は紙
の両端縁部に発生する波打ち現象を示す斜視図、第3図
は加圧ロールと加熱ロールとの間に形成されるニップ部
を模式的に示す平面図、第4図はロール対のたわみを説
明する図、第5図はクラウンを設けたロールの説明図、
第6図は従来の加熱装置の例を示す要部側面図である。 1:加圧ロール、2:加熱ロール、3:ニップ部。
Fig. 1 is a side view of the main part showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing the undulating phenomenon that occurs on both edges of paper, and Fig. 3 is a waving phenomenon formed between the pressure roll and the heating roll. FIG. 4 is a diagram illustrating the deflection of a pair of rolls, FIG. 5 is a diagram illustrating a roll provided with a crown,
FIG. 6 is a side view of essential parts showing an example of a conventional heating device. 1: Pressure roll, 2: Heating roll, 3: Nip part.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)担持体上のトナー像と接する加熱ロールと、この
加熱ロールとの間にニップを形成するように圧接してな
る加圧ロールとを有する加熱定着装置において、前記加
熱ロールおよび加圧ロールを、芯金の周囲に耐熱性を有
する弾性体層と離型性樹脂層とを設けると共に、実質的
に同一の外径と、前記ニップが略平坦になるような表面
硬度とを有するように形成し、少なくとも何れか一方の
ロールに、所定の圧力で圧接した場合にロールに生ずる
たわみ量の2倍以下のクラウンを設けたことを特徴とす
る加熱定着装置。
(1) In a heat fixing device having a heating roll in contact with a toner image on a carrier, and a pressure roll brought into pressure contact with the heating roll to form a nip, the heating roll and the pressure roll are provided. are provided with a heat-resistant elastic layer and a mold release resin layer around the core metal, and have substantially the same outer diameter and a surface hardness such that the nip is substantially flat. A heat fixing device characterized in that at least one of the rolls is provided with a crown that is twice or less the amount of deflection that occurs in the roll when pressed with a predetermined pressure.
(2)加熱ロールが駆動側であり、加圧ロールが従動側
であると共に、加圧ロールにクラウンを設けた特許請求
の範囲第1項記載の加熱定着装置。
(2) The heat fixing device according to claim 1, wherein the heating roll is on the driving side, the pressure roll is on the driven side, and the pressure roll is provided with a crown.
(3)加熱ロールと加圧ロールとの表面硬度差がHs1
5゜以下である特許請求の範囲第1項若しくは第2項記
載の加熱定着装置。
(3) The difference in surface hardness between the heating roll and the pressure roll is Hs1
The heat fixing device according to claim 1 or 2, wherein the angle is 5° or less.
(4)加熱ロールおよび加圧ロールの表面硬度がHs8
5゜以下である特許請求の範囲第1項ないし第3項何れ
かに記載の加熱定着装置。
(4) The surface hardness of the heating roll and pressure roll is Hs8
The heat fixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the angle is 5° or less.
(5)加熱ロールの弾性体層の厚さが1〜2mmである
特許請求の範囲第1項ないし第4項何れかに記載の加熱
定着装置。
(5) The heat fixing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic layer of the heating roll has a thickness of 1 to 2 mm.
(6)加熱ロールの弾性体層を形成する材料の熱伝導率
が0.2×10^−^3cal/cm・sec・℃以上
である特許請求の範囲第1項ないし第5項何れかに記載
の加熱定着装置。
(6) Any one of claims 1 to 5, wherein the thermal conductivity of the material forming the elastic layer of the heating roll is 0.2 x 10^-^3 cal/cm・sec・℃ or more. The heat fixing device described.
(7)加熱ロールと加圧ロールとの圧接圧力が0.8k
g/cm以上の線圧である特許請求の範囲第1項ないし
第6項何れかに記載の加熱定着装置。
(7) The contact pressure between the heating roll and the pressure roll is 0.8k
The heat fixing device according to any one of claims 1 to 6, which has a linear pressure of g/cm or more.
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