JPH06250554A - Fixing method and fixing device - Google Patents

Fixing method and fixing device

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JPH06250554A
JPH06250554A JP6322593A JP6322593A JPH06250554A JP H06250554 A JPH06250554 A JP H06250554A JP 6322593 A JP6322593 A JP 6322593A JP 6322593 A JP6322593 A JP 6322593A JP H06250554 A JPH06250554 A JP H06250554A
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JP
Japan
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roller
fixing
elastomer layer
base material
fixing device
Prior art date
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Application number
JP6322593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Akiyama
孝治 秋山
Kouji Shimokusa
宏治 下草
Yoshio Yoshimura
好生 吉村
Ikuo Takahashi
郁夫 高橋
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption, downsize a fixing device by the diameter reduction of a roller, and shorten warm-up time (waiting time). CONSTITUTION:In a fixing method for heating, pressurizing and fixing a toner image 4 on a recording medium 3 between the contact surfaces of a pair of rollers 1, 2 rotating in contact with each other, at least one of the rollers 1, 2 has a conductive elastomer layer 1b having a specific resistance of 0,1-100OMEGAcm on the surface of a cylindrical insulating roller base la, and the heating of the roller 1 is conducted by the current application to the elastomer layer 1b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電複写機、同プリン
タ、ファクシミリなど、電子写真プロセスを利用する画
像形成装置に使用される、記録媒体上に転写されたトナ
ー像を定着させるための定着方法及び定着装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to fixing for fixing a toner image transferred on a recording medium used in an image forming apparatus utilizing an electrophotographic process such as an electrostatic copying machine, a printer, a facsimile and the like. The present invention relates to a method and a fixing device.

【0002】[0002]

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】従来、電
子写真プロセスを利用した画像形成装置における定着装
置には、様々な方式が提案されまた実用化されている
が、現在では熱定着方式が主流となっている。その中で
も加熱ローラが像支持体に直接接触して熱伝導するヒー
トローラ定着方式が代表的な方式として知られている。
この方式は、一対のローラのうち少なくとも一方が中空
のローラの内部にハロゲンランプヒーター等の発熱源を
有する加熱ローラと、もう一方が表層にゴム等の弾性層
が形成されている加圧ローラとからなり、適当なニップ
幅をもって対をなして接触し、駆動手段により適宜駆動
を受け回転する様になっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been proposed and put into practical use for fixing devices in image forming apparatuses utilizing an electrophotographic process. It is the mainstream. Among them, a heat roller fixing method in which a heating roller directly contacts an image support to conduct heat is known as a typical method.
In this method, at least one of a pair of rollers has a hollow roller inside which has a heat source such as a halogen lamp heater, and the other has a pressure roller in which an elastic layer such as rubber is formed on the surface layer. They are made of a pair of nip widths and come into contact with each other with an appropriate nip width, and are appropriately driven by a driving means to rotate.

【0003】しかし、従来のヒートローラ定着装置に
は、内部に熱源があるためヒートローラの内径がある程
度必要となり、小径化できず定着装置の小型化に限界が
あった。また、ハロゲンランプヒーター等からの輻射熱
によりローラを加熱しているため、熱のロスが多く消費
電力が比較的大きいという事があげられる。このため通
常画像形成装置の電源を投入した際、加熱ローラの表面
温度が所定の温度に達するまでの時間、いわゆるウォー
ムアップ時間(待機時間)が比較的長くなってしまう。
However, since the conventional heat roller fixing device has a heat source inside, the inner diameter of the heat roller is required to some extent, and the size of the fixing device cannot be reduced. Further, since the roller is heated by the radiant heat from the halogen lamp heater or the like, there is a lot of heat loss and a relatively large power consumption. Therefore, when the power of the normal image forming apparatus is turned on, the time until the surface temperature of the heating roller reaches a predetermined temperature, that is, the so-called warm-up time (standby time), becomes relatively long.

【0004】これらの問題に対して、近年、特開昭55
−164860号公報、特開昭60−260077号公
報、特開昭62−262075号公報、実開昭63−1
51838号、特開平1−177577号公報等に記載
されたような、定着ローラの表層または表層近傍に層状
の発熱部を有する、いわゆる抵抗発熱体ローラを利用し
た定着装置が提案されている。これらの方法によると、
ローラ内部に熱源を持たないため小型化も可能であり、
通電によるジュール熱により直接ローラを加熱できるた
め熱のロスが少なく低消費電力化が可能となる。
With respect to these problems, in recent years, JP-A-55 has
No. 164860, Japanese Patent Laid-Open No. 60-260077, Japanese Patent Laid-Open No. 62-262075, and Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-1.
There is proposed a fixing device using a so-called resistance heating element roller having a layered heating portion on the surface layer of the fixing roller or in the vicinity of the surface layer, as described in JP-A-51838 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-177577. According to these methods,
Since there is no heat source inside the roller, it can be downsized,
Since the roller can be directly heated by Joule heat generated by energization, heat loss is small and low power consumption can be achieved.

【0005】しかし、通常こうした加熱ローラのローラ
基材としては鉄、SUS材等の導電性物質が用いられて
いるが、こうした基材を用いた場合には、抵抗発熱体層
にのみ通電させるためには抵抗発熱体層と基材とを電気
的に絶縁する必要があり、両者の間に絶縁層を設ける必
要があった。さらにローラ基材への熱伝導が大きいた
め、ローラ表面への熱伝導が低下し、ローラ表面温度が
所定温度に達するまでの待機時間が短縮されないという
問題点があった。
However, although a conductive material such as iron or SUS material is usually used as the roller base material of such a heating roller, when such a base material is used, the resistance heating element layer is energized only. In this case, it was necessary to electrically insulate the resistance heating element layer and the base material, and it was necessary to provide an insulating layer between them. Further, since the heat conduction to the roller base material is large, the heat conduction to the roller surface is lowered, and there is a problem that the waiting time until the roller surface temperature reaches a predetermined temperature is not shortened.

【0006】このような問題点に対処すべく、特開平4
−326386号公報には円筒状の絶縁性ローラ基材の
表面に発熱抵抗体を設けた定着装置が提案されている。
しかしながら、この装置では基材に絶縁層を設ける必要
はなくなるものの、ローラ基材が円筒状であるため、装
置の小型化を目的としてローラを小径化する場合、その
曲げ強度が不十分となり、定着性が不均一になるといっ
た問題があった。
[0006] In order to deal with such a problem, Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A-326386 proposes a fixing device in which a heating resistor is provided on the surface of a cylindrical insulating roller base material.
However, although it is not necessary to provide an insulating layer on the base material in this device, since the roller base material is cylindrical, when the diameter of the roller is reduced for the purpose of downsizing the device, its bending strength becomes insufficient and the fixing There was a problem that the properties became uneven.

【0007】本発明の目的は、上記問題点を解決しつ
つ、低消費電力であり、加熱ローラの小径化等によ
る定着装置の小型化が可能であり、ウォームアップ時
間(待機時間)の短縮が可能な定着方法及び定着装置を
提供する事にある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to reduce the power consumption, to downsize the fixing device by reducing the diameter of the heating roller, and to shorten the warm-up time (standby time). An object is to provide a possible fixing method and fixing device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、円柱状の
絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層を有す
る加熱ローラを用いて加熱定着する方法により、上記目
的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
The present inventors have found that the above object can be achieved by a method of heat fixing using a heating roller having a conductive elastomer layer on the surface of a cylindrical insulating roller base material. The present invention has been completed.

【0009】即ち、本発明の要旨は、(1)記録媒体上
のトナー画像を相互に接触回転する一対のローラの接触
面間で加熱加圧定着する定着方法において、該ローラの
うち少なくとも一方が円柱状の絶縁性ローラ基材の表面
に固有抵抗値が0.1〜100Ωcmの導電性エラスト
マー層を有するものであり、ローラの加熱が該エラスト
マー層への通電により行われることを特徴とする定着方
法、並びに(2)相互に接触回転する一対のローラを少
なくとも具備し、該ローラの接触面間で記録媒体上のト
ナー画像を加熱加圧定着する定着装置において、該ロー
ラのうち少なくとも一方が円柱状の絶縁性ローラ基材の
表面に固有抵抗値が0.1〜100Ωcmの導電性エラ
ストマー層を有し、該エラストマー層を通電する通電手
段を備えたことを特徴とする定着装置に関する。
That is, the gist of the present invention is (1) in a fixing method in which a toner image on a recording medium is heated and fixed between the contact surfaces of a pair of rollers rotating in contact with each other, at least one of the rollers is fixed. A fixing characterized in that a cylindrical insulating roller base material has a conductive elastomer layer having a specific resistance value of 0.1 to 100 Ωcm on the surface thereof, and heating of the roller is performed by energizing the elastomer layer. Method and (2) In a fixing device comprising at least a pair of rollers rotating in contact with each other, wherein a toner image on a recording medium is heated and pressure-fixed between contact surfaces of the rollers, at least one of the rollers is a circle. It has a conductive elastomer layer having a specific resistance value of 0.1 to 100 Ωcm on the surface of a columnar insulating roller base material, and is provided with an energizing means for energizing the elastomer layer. The fixing device to be collected.

【0010】本発明において用いられる現像剤(トナ
ー)は、特に限定されるものではなく粉砕分級法で得ら
れた粉砕トナー、ラジカル重合法で得られた重合トナ
ー、または貯蔵安定性と定着性、耐オフセット性を機能
分離したカプセルトナー等いずれであってもよい。
The developer (toner) used in the present invention is not particularly limited, and a pulverized toner obtained by a pulverizing and classifying method, a polymerized toner obtained by a radical polymerization method, a storage stability and a fixing property, It may be any one such as a capsule toner having a function-separated offset resistance.

【0011】本発明の定着方法は、このようなトナーに
より形成された記録媒体上のトナー画像を相互に接触回
転する一対のローラの接触面間で加熱加圧定着する定着
方法であって、該ローラのうち少なくとも一方が円柱状
の絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層を有
するものであり、ローラの加熱が該エラストマー層への
通電により行われるものである。また、本発明の定着装
置は当該定着方法を好適に行うためのものであり、相互
に接触回転する一対のローラを少なくとも具備し、該ロ
ーラの接触面間で記録媒体上のトナー画像を加熱加圧定
着する定着装置であって、該ローラのうち少なくとも一
方が絶縁性ローラ基材の表面に固有抵抗値が0.1〜1
00Ωcmの導電性エラストマー層を有するものであ
り、ローラの加熱が該エラストマー層への通電により行
われるものである。このように本発明では、抵抗発熱体
として、加工性、コスト、加圧ローラとの密着性等の観
点から、固有抵抗値が0.1〜100Ωcmの導電性エ
ラストマーを用いる。以下、本発明の定着方法及び定着
装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
The fixing method of the present invention is a fixing method in which a toner image formed on such a recording medium on a recording medium is heated and pressure-fixed between the contact surfaces of a pair of rollers rotating in contact with each other. At least one of the rollers has a conductive elastomer layer on the surface of a cylindrical insulating roller base material, and heating of the roller is performed by energizing the elastomer layer. Further, the fixing device of the present invention is for suitably performing the fixing method, and includes at least a pair of rollers that rotate in contact with each other, and heats the toner image on the recording medium between the contact surfaces of the rollers. A fixing device for pressure fixing, wherein at least one of the rollers has a specific resistance value of 0.1 to 1 on the surface of an insulating roller base material.
It has a conductive elastomer layer of 00 Ωcm, and heating of the roller is performed by energizing the elastomer layer. As described above, in the present invention, a conductive elastomer having a specific resistance value of 0.1 to 100 Ωcm is used as the resistance heating element from the viewpoints of workability, cost, adhesion to the pressure roller, and the like. Hereinafter, the fixing method and the fixing device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0012】本発明の定着装置は、少なくとも一方のロ
ーラが円柱状の絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラス
トマー層を有するものであればよく、例えば図1に示す
ように、一方を導電性エラストマー層を有する加熱ロー
ラ1とし、他方を加圧ローラ2で構成してもよい。この
装置では、加熱ローラ1は回転軸としての役割も有する
円柱状の絶縁性ローラ基材1aとその周囲に設けた導電
性エラストマー層1b、離型層1cから構成される。ま
た、加圧ローラ2は回転軸2aとその周囲に設けた弾性
体層2bから構成される。
In the fixing device of the present invention, at least one roller may have a conductive elastomer layer on the surface of a cylindrical insulating roller base material. For example, as shown in FIG. The heating roller 1 having an elastomer layer may be used and the pressure roller 2 may be used on the other side. In this apparatus, the heating roller 1 is composed of a cylindrical insulating roller base material 1a which also serves as a rotating shaft, a conductive elastomer layer 1b provided around the insulating roller base material 1a, and a release layer 1c. The pressure roller 2 is composed of a rotating shaft 2a and an elastic layer 2b provided around the rotating shaft 2a.

【0013】この装置を用いた本発明の定着方法は、予
め通電により導電性エラストマー層1bを加熱してお
き、トナー4により形成されたトナー画像を有する記録
媒体3を相互に接触回転する前記のローラの接触面間に
挿入して、トナー画像を加熱加圧定着するものである。
以下、本発明の定着装置の各構成部材等について説明す
る。
In the fixing method of the present invention using this apparatus, the conductive elastomer layer 1b is heated in advance by energization, and the recording medium 3 having the toner image formed by the toner 4 is rotated in contact with each other. It is inserted between the contact surfaces of the rollers to fix the toner image under heat and pressure.
Hereinafter, each component of the fixing device of the present invention will be described.

【0014】本発明では、少なくとも一方のローラが絶
縁性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層を有する
ものであるが、本発明における導電性層の構成材料であ
るエラストマーとしては、テトラフルオロエチレンプロ
ピレン系、フッ化ビニリデン系、フルオロシリコーン系
等のフッ素系又はシリコーン系の耐熱性エラストマーば
かりでなく、条件によってはアクリル系、ニトリル系、
エピクロルヒドリン系、及びエチレンプロピレン・非共
役ジエン三元共重合体(EPDM)等の汎用エラストマ
ー、ネオプレン系、ブタジエン系又はイソプレン系のエ
ラストマーも使用可能である。また、本発明における導
電性エラストマーは、上記エラストマーにカーボンブラ
ック、導電性無機粉、導電性チタン酸カリウムウィスカ
ー等の導電性材料を分散させて形成されたものを使用す
る。また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフ
ェニレン、ポリアニリン等の有機高分子又はアントラセ
ンとテトラシアノキノリン、ピレンとテトラシアノエチ
レン等のチャージトランスファーコンプレックスを該エ
ラストマーに分散させて導電層を設けてもよい。
In the present invention, at least one of the rollers has an electrically conductive elastomer layer on the surface of an insulating roller base material. As the elastomer constituting the electrically conductive layer in the present invention, tetrafluoroethylene propylene is used. -Based, vinylidene fluoride-based, fluorosilicone-based and other fluorine-based or silicone-based heat-resistant elastomers, depending on conditions, acrylic-based, nitrile-based,
General-purpose elastomers such as epichlorohydrin-based and ethylene propylene / non-conjugated diene terpolymer (EPDM), neoprene-based, butadiene-based or isoprene-based elastomers can also be used. As the conductive elastomer in the present invention, one formed by dispersing a conductive material such as carbon black, conductive inorganic powder or conductive potassium titanate whiskers in the above elastomer is used. Further, an organic polymer such as polypyrrole, polythiophene, polyparaphenylene, or polyaniline, or a charge transfer complex such as anthracene and tetracyanoquinoline or pyrene and tetracyanoethylene may be dispersed in the elastomer to form a conductive layer.

【0015】形成された導電性エラストマーは、JIS
規格ゴム硬度Aスケールで50〜90°が望ましく、固
有抵抗値は通常0.1〜100Ωcm、好ましくは0.
5〜50Ωcmである。固有抵抗値が100Ωcmより
高いと、高電圧を印加しないと該エラストマー層の温度
が設定温度に達するまでに時間がかかり過ぎるだけでな
く、該エラストマー層の温度が十分に上昇せず、設定温
度にならない恐れがある。また、固有抵抗値が0.1Ω
cmより低いと昇温速度が早すぎるために温度コントロ
ールが困難になり、また高温になって定着装置を破損す
る恐れがあるので好ましくない。
The conductive elastomer formed is JIS
The standard rubber hardness A scale is preferably 50 to 90 °, and the specific resistance value is usually 0.1 to 100 Ωcm, preferably 0.1.
It is 5 to 50 Ωcm. If the specific resistance value is higher than 100 Ωcm, it will take too long for the temperature of the elastomer layer to reach the set temperature unless a high voltage is applied, and the temperature of the elastomer layer will not rise sufficiently and There is a risk that it will not happen. Also, the specific resistance value is 0.1Ω
If it is lower than 10 cm, the temperature rise rate is too fast, which makes it difficult to control the temperature, and the temperature becomes high, which may damage the fixing device.

【0016】また、導電性エラストマー層の厚みは3m
m以下が望ましく、更に好ましくは0.2〜2mmであ
る。厚みが3mmより厚くなるとエラストマー層の熱容
量が大きくなるため、立ち上がり時間が短縮されないの
で好ましくない。なお、本発明で用いられる導電性エラ
ストマー層に発生する最高発熱温度は定着装置及びその
周辺の耐熱仕様の部材が不要となり、安価な材料が使用
できるように、通常150℃以下が好ましい。このよう
な導電性エラストマー層は、通電すると固有抵抗により
ジュール熱が発生し、この発熱は即表面温度の上昇をも
たらして加熱ローラとして働く。通電手段としては、加
熱ローラ両端にカーボンブラシ等の導電性ブラシ等を接
触させ印加させることにより行うことができる。更に印
加効果を上げるため、加熱ローラの両端面に導電性塗料
を塗布してもよい。導電性塗料としては、一般公知のも
のが使用できる。
The thickness of the conductive elastomer layer is 3 m.
It is preferably m or less, and more preferably 0.2 to 2 mm. When the thickness is more than 3 mm, the heat capacity of the elastomer layer increases, and the rise time is not shortened, which is not preferable. The maximum heat generation temperature generated in the conductive elastomer layer used in the present invention is usually preferably 150 ° C. or lower so that the fixing device and the peripheral heat-resistant members are unnecessary and inexpensive materials can be used. In such a conductive elastomer layer, Joule heat is generated due to the specific resistance when electricity is applied, and this heat generation immediately raises the surface temperature and acts as a heating roller. As the energizing means, a conductive brush such as a carbon brush or the like may be brought into contact with both ends of the heating roller to apply it. Further, in order to improve the application effect, conductive paint may be applied to both end surfaces of the heating roller. As the conductive paint, a generally known one can be used.

【0017】本発明では、さらに導電性エラストマー層
の外面に加熱ローラへのトナーの粘着を防止する為に、
シリコーンオイル塗布を行うか、あるいは図1に示すよ
うに離型層1cを設けてもよい。離型層にはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
カーボネート、ナイロン、テフロン、シリコーン系、P
FA等が用いられる。このような離型層は導電性エラス
トマー層の外面にコーティングするか、もしくは前記物
質のチューブにローラを挿入することにより形成しても
よい。離型層の厚さは通常10〜200μm、好ましく
は30〜100μmである。10μmより薄いと離型層
の厚みのむらにより、離型層が剥離する恐れがあり、2
00μmより大きいと熱伝導が低下し加熱ローラの表面
温度の上昇が妨げられて好ましくない。
In the present invention, in order to prevent the toner from sticking to the heating roller on the outer surface of the conductive elastomer layer,
Silicone oil may be applied, or a release layer 1c may be provided as shown in FIG. For the release layer, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, nylon, Teflon, silicone type, P
FA or the like is used. Such a release layer may be coated on the outer surface of the conductive elastomer layer or may be formed by inserting a roller into a tube of the material. The thickness of the release layer is usually 10 to 200 μm, preferably 30 to 100 μm. If the thickness is less than 10 μm, the release layer may be peeled off due to uneven thickness of the release layer.
If it is larger than 00 μm, the heat conduction is lowered and the rise of the surface temperature of the heating roller is hindered, which is not preferable.

【0018】導電性エラストマー層の担持体として用い
る円柱状の絶縁性ローラ基材としては、耐熱性樹脂また
は絶縁性セラミックスを使用することが望ましい。ま
た、固有抵抗値が1012Ωcm以上であることが望まし
い。1012Ωcm未満では、絶縁性が不十分でローラ基
材にも電流が流れるため、エラストマー層の温度が十分
に上昇しない。
As the columnar insulating roller base material used as the carrier of the conductive elastomer layer, it is desirable to use heat resistant resin or insulating ceramics. Further, it is desirable that the specific resistance value is 10 12 Ωcm or more. If it is less than 10 12 Ωcm, the insulating property is insufficient and a current also flows through the roller base material, so the temperature of the elastomer layer does not rise sufficiently.

【0019】用いられる耐熱性樹脂としてはポリアミ
ド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリカーボネ
ート、変性PPO、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリサルホ
ン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル、ポリフ
ェニレンサルファイド、フッ素ポリマー、ABS樹脂、
AS樹脂、AAS樹脂、AES樹脂、ACS樹脂、メチ
ルペンテンポリマー、超高分子量ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、
ポリウレタン、環状ポリオレフィン、液晶ポリマーなど
が挙げられる。これら樹脂は、樹脂単体でもよいが、上
記樹脂を2種類以上混合して使用してもよい。また、ガ
ラス繊維等のフィラーを添加して用いてもよい。
The heat-resistant resin used is polyamide, polyamideimide, polyacetal, polycarbonate, modified PPO, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, aromatic. Polyester, polyphenylene sulfide, fluoropolymer, ABS resin,
AS resin, AAS resin, AES resin, ACS resin, methylpentene polymer, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene, phenol resin, diallyl phthalate resin,
Unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyimide,
Examples thereof include polyurethane, cyclic polyolefin, and liquid crystal polymer. These resins may be a single resin, or two or more kinds of the above resins may be mixed and used. Further, a filler such as glass fiber may be added and used.

【0020】絶縁性セラミックスの材料としては、アル
ミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、シリカ、ホ
ルステライト、ワラステナイト、ジルコン、ムライト、
コーディェライト、スポジュメン、チタン酸アルミニウ
ム、スピネル、チタン酸バリウム等の金属酸化物系、ま
たは窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化
チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タ
ングステン、ホウ化ランタン、ホウ化チタン、ホウ化ジ
ルコニウム等の金属非酸化物系が使用できる。これらを
ローラ基材として用いる場合、上記材料を1種または2
種以上を用い、その形態としては焼結体またはガラスま
たは結晶化ガラスの、いずれの構造も使用することがで
きる。
Materials for the insulating ceramics include alumina, magnesia, beryllia, zirconia, silica, forsterite, wollastenite, zircon, mullite,
Metal oxides such as cordierite, spodumene, aluminum titanate, spinel, barium titanate, etc., or silicon nitride, sialon, aluminum nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, lanthanum boride, boro. A metal non-oxide system such as titanium oxide or zirconium boride can be used. When these are used as a roller base material, one or two of the above materials are used.
Any kind of structure, that is, a sintered body, glass, or crystallized glass can be used as a form thereof by using at least one kind.

【0021】本発明において、上記の材料よりなる絶縁
性ローラ基材は、小径化を可能とするために円柱状のも
のが用いられるが、同じ外径の円筒状のローラ基材と比
較して大幅な強度の向上が見られる。即ち、両者の曲げ
強度を比較すると、例えば円筒の厚みが半径の1/5の
場合、円柱状のものは1.1〜1.2倍の強度を有し、
また円筒の厚みが半径の1/10の場合、円柱状のもの
は1.6〜1.8倍の強度を有する。更に、円柱状の絶
縁性ローラ基材は円筒状のものと異なり、そのまま端部
を加工してローラ軸とすることができ、構造の簡略化、
コストの低減も図ることができる。一方、円筒状のロー
ラ基材は、材料の総体積が小さく、熱効率が良いという
利点を有するが、本発明における円柱状のローラ基材の
場合、円柱である分総体積が大きくなるが、小径化時に
はこのような問題は解消され、また熱伝導率を考慮して
材料を選択することによっても解消しうる問題である。
なお、本発明における円柱状のローラ基材の外径は、通
常20mm以下、好ましくは6〜16mmである。
In the present invention, the insulating roller base material made of the above-mentioned material has a columnar shape in order to make the diameter small, but compared with a cylindrical roller base material having the same outer diameter. A significant improvement in strength can be seen. That is, comparing the bending strengths of the two, for example, when the thickness of the cylinder is ⅕ of the radius, the cylindrical one has 1.1 to 1.2 times the strength,
When the thickness of the cylinder is 1/10 of the radius, the columnar one has a strength of 1.6 to 1.8 times. Further, the cylindrical insulating roller base material is different from the cylindrical one in that the end portion can be directly processed to form a roller shaft, which simplifies the structure.
The cost can be reduced. On the other hand, the cylindrical roller base material has the advantage that the total volume of the material is small and the thermal efficiency is good. However, in the case of the cylindrical roller base material of the present invention, the total volume is large because it is a cylinder, but the small diameter This problem is solved at the time of conversion, and can also be solved by selecting a material in consideration of thermal conductivity.
The outer diameter of the cylindrical roller base material in the present invention is usually 20 mm or less, preferably 6 to 16 mm.

【0022】相互に接触回転する一対のローラのうち、
一方が導電性エラストマー層を有している場合の対とな
る他方のローラとしては、特に限定されることなく通常
公知のものが用いられ、例えば表面に弾性体又は剛体を
有する加圧ローラを用いることができる。
Of the pair of rollers that rotate in contact with each other,
As the other roller that forms a pair when one has a conductive elastomer layer, a commonly known roller is used without particular limitation. For example, a pressure roller having an elastic body or a rigid body on its surface is used. be able to.

【0023】また、加熱ローラと加圧ローラを駆動する
手段としては、特に限定されることなく、通常公知のも
のを用いることができる。これにより両ローラは一定の
周速で相互に接触回転する。このとき、ローラの周速は
特に限定されることはなく、適宜選択される。なお、定
着時のニップ幅は通常1〜5mm、好ましくは2〜4m
mであり、線圧は通常0.01〜4kg/cm、好まし
くは0.1〜3kg/cmである。
The means for driving the heating roller and the pressure roller are not particularly limited, and any commonly known means can be used. This causes both rollers to rotate in contact with each other at a constant peripheral speed. At this time, the peripheral speed of the roller is not particularly limited and is appropriately selected. The nip width during fixing is usually 1 to 5 mm, preferably 2 to 4 m.
m, and the linear pressure is usually 0.01 to 4 kg / cm, preferably 0.1 to 3 kg / cm.

【0024】以上のような本発明の定着方法によれば、
円柱状の絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラストマー
層を有する加熱ローラを用いることより、ローラの小径
化、軽量化等による装置の小型化が図れる。また、この
方法は熱効率が高いため、低消費電力となり、同時にウ
ォームアップ時間(待機時間)も短縮化できる。更に、
円柱状の絶縁性ローラ基材としてより熱伝導の小さいも
のを用いればより熱効率を高くでき、前記の特性をより
向上させることができる。
According to the fixing method of the present invention as described above,
By using a heating roller having a conductive elastomer layer on the surface of a cylindrical insulating roller base material, it is possible to downsize the device by reducing the diameter and weight of the roller. Further, since this method has high thermal efficiency, it consumes less power and at the same time can shorten the warm-up time (standby time). Furthermore,
If a cylindrical insulating roller base material having a smaller thermal conductivity is used, the thermal efficiency can be further increased and the above characteristics can be further improved.

【0025】[0025]

【実施例】以下、添付図面に基づいて実施例等により本
発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施
例等によりなんら限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0026】実施例1 市販の複写機の定着部を図1に示される装置に準じた定
着装置に改造して、本発明の定着方法を行った。即ち、
1は加熱ローラであり、加熱ローラ外径D1は約12m
mである。円柱状の絶縁性ローラ基材1aは外径10m
mφの円柱状のポリフェニレンサルファイド(PPS)
樹脂からなる(固有抵抗値:1015Ωcm)。この絶縁
性ローラ基材は、端部が加工されてローラ軸の役割を有
している。1bは厚さ1mmの導電性シリコーンゴムか
らなる導電性エラストマー層であり、JISゴム硬度A
スケールで70°、固有抵抗値は2Ωcmである。1c
は離型層であり、厚さ50μm絶縁性シリコーン樹脂層
からなる。2は加圧ローラであり、回転軸2aとその表
面に成形された弾性体層2bからなる。回転軸2aは8
φSUS鋼材であり、弾性体層2bは2mm厚のJIS
ゴム硬度Aスケールで40°のシリコーンゴムからな
る。試験条件としては、加熱ローラ両端に交流電圧10
0Vを印加し、ローラ表面温度を100℃として、トナ
ーとしては下記のものを用い、この装置により定着速度
を20mm/秒に調整して定着試験を行った。
Example 1 The fixing part of a commercially available copying machine was modified into a fixing device according to the device shown in FIG. 1 to carry out the fixing method of the present invention. That is,
1 is a heating roller, the heating roller outer diameter D1 is about 12 m
m. The cylindrical insulating roller substrate 1a has an outer diameter of 10 m
mφ cylindrical polyphenylene sulfide (PPS)
It is made of resin (specific resistance value: 10 15 Ωcm). The end portion of this insulating roller base material is processed to serve as a roller shaft. Reference numeral 1b is a conductive elastomer layer made of a conductive silicone rubber having a thickness of 1 mm and having a JIS rubber hardness A.
The scale is 70 °, and the specific resistance value is 2 Ωcm. 1c
Is a release layer and is composed of an insulating silicone resin layer having a thickness of 50 μm. A pressure roller 2 is composed of a rotating shaft 2a and an elastic layer 2b formed on the surface thereof. The rotating shaft 2a is 8
φSUS steel material, elastic layer 2b is 2 mm thick JIS
The rubber hardness is made of silicone rubber having an A scale of 40 °. As test conditions, an AC voltage of 10 is applied across the heating roller.
A fixing test was conducted by applying 0 V, setting the roller surface temperature to 100 ° C., and using the following toner as the toner, and adjusting the fixing speed to 20 mm / sec by this device.

【0027】本実施例で用いたトナーは、以下のように
して製造したものである。即ち、スチレンアクリル10
0重量部、カーボンブラック(キャボット社製,モーガ
ルL)10重量部、荷電制御剤(オリエント化学社製,
ボントロンN−07)3重量部、ポリプロピレンワック
ス(三菱化成工業社製,ビスコール660P)3重量部
を混合し、溶融混練し冷却後ハンマーミルにより粗粉砕
し、さらにジェットミルにより微粉砕し、風力分級して
得たトナー(平均粒径10μm)で、このトナー100
重量部に疎水性シリカ微粉末(アエロジル社製,アエロ
ジルR−972)0.4重量部を混合し、本実施例に用
いた。定着を室温(20℃)の環境下において3000
枚連続コピーして行ったが、定着は良好であり、画像上
に定着装置に起因する欠陥はみられなかった。また、ロ
ーラ表面温度が室温から100℃になるまでの待機時間
は15秒と短いものであった。
The toner used in this embodiment is manufactured as follows. That is, styrene acrylic 10
0 parts by weight, carbon black (Cabot, Mogul L) 10 parts by weight, charge control agent (Orient Chemical Co.,
3 parts by weight of Bontron N-07) and 3 parts by weight of polypropylene wax (manufactured by Mitsubishi Kasei Kogyo Co., Ltd., Viscole 660P) are mixed, melt-kneaded, cooled, coarsely pulverized by a hammer mill, further finely pulverized by a jet mill, and air classification. The toner (average particle size 10 μm) obtained by
0.4 parts by weight of hydrophobic silica fine powder (Aerosil R-972, manufactured by Aerosil Co., Ltd.) was mixed with parts by weight and used in this example. Fix at 3000 at room temperature (20 ℃)
The sheets were continuously copied, but the fixing was good, and no defect due to the fixing device was found on the image. Further, the waiting time for the roller surface temperature to rise from room temperature to 100 ° C. was as short as 15 seconds.

【0028】実施例2 実施例1において、加熱ローラのローラ基材を円柱状の
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂(固有抵
抗値:1015Ωcm)に代える以外は、同様な定着装置
を構成した。その結果、定着性は同様に良好であり、画
像上に定着装置に起因する欠陥は認められなかった。ま
た、待機時間は15秒と短いものであった。
Example 2 The same fixing device was constructed as in Example 1 except that the roller base material of the heating roller was replaced with a cylindrical polyether ether ketone (PEEK) resin (specific resistance value: 10 15 Ωcm). . As a result, the fixability was similarly good, and no defect due to the fixing device was found on the image. The waiting time was as short as 15 seconds.

【0029】実施例3 実施例1において、加熱ローラの導電性エラストマー層
の厚みを2mmに変える以外は、同様な定着装置を構成
した。その結果、温度ムラも無く定着性も同様に良好で
あり、画像上に定着装置に起因する欠陥は認められなか
った。
Example 3 The same fixing device as in Example 1 was constructed except that the thickness of the conductive elastomer layer of the heating roller was changed to 2 mm. As a result, there was no temperature unevenness and the fixability was similarly good, and no defect due to the fixing device was found on the image.

【0030】比較例1 実施例1において、ローラ基材を、PPS樹脂の代わり
に外径8mmφのSUS(ステンレス)材とその上に絶
縁層として厚さ1mmの絶縁性シリコーンゴム層を設け
たローラ基材に変更する以外は、実施例1と同様にして
本発明の定着方法を行った。その結果、定着性は実施例
1と同様に良好であり、画像上に定着装置に起因する欠
陥は認められなかったが、待機時間が60秒とやや長く
なった。
Comparative Example 1 In Example 1, the roller base material is a roller having an outer diameter of 8 mmφ SUS (stainless steel) material and an insulating silicone rubber layer having a thickness of 1 mm provided thereon as an insulating layer. The fixing method of the present invention was performed in the same manner as in Example 1 except that the base material was changed. As a result, the fixability was as good as in Example 1, and no defect due to the fixing device was found on the image, but the standby time was slightly longer, 60 seconds.

【0031】比較例2 実施例1において、加熱ローラの導電性エラストマーの
抵抗値を2000Ωcmのものに変える以外は、同様な
定着装置を構成した。その結果、ローラー表面の温度は
70℃以上上昇せず、充分な定着性が得られなかった。
Comparative Example 2 The same fixing device as in Example 1 was constructed except that the resistance value of the conductive elastomer of the heating roller was changed to 2000 Ωcm. As a result, the temperature of the roller surface did not rise by 70 ° C. or more, and sufficient fixability was not obtained.

【0032】比較例3 実施例1と同じ外径・材質の円筒状の絶縁性ローラ基材
(厚み1mm)を用いて、同様な定着装置を構成した。
その結果、ローラ基材の曲げ強度の低下によりローラの
中央部で線圧の低下が起こり、ローラの中央部で定着強
度が低下するなど、定着性の不均一化が生じた。
Comparative Example 3 A similar fixing device was constructed by using a cylindrical insulating roller base material (thickness 1 mm) having the same outer diameter and material as in Example 1.
As a result, the bending strength of the roller base material decreased, the linear pressure decreased in the central portion of the roller, and the fixing strength decreased in the central portion of the roller.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の定着方法及び定着装置は、低消
費電力であり、ローラの小径化による定着装置の小型化
が可能であり、ウォームアップ時間(待機時間)の短縮
が可能なものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The fixing method and the fixing device of the present invention have low power consumption, the fixing device can be downsized by reducing the diameter of the roller, and the warm-up time (standby time) can be shortened. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明の定着装置の定着部の一例の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a fixing unit of a fixing device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱ローラ 1a 絶縁性ローラ基材 1b 導電性エラストマー層 1c 離型層 2 加圧ローラ 2a 回転軸 2b 弾性体層 3 記録媒体 4 トナー 1 Heating Roller 1a Insulating Roller Base Material 1b Conductive Elastomer Layer 1c Release Layer 2 Pressure Roller 2a Rotating Shaft 2b Elastic Layer 3 Recording Medium 4 Toner

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録媒体上のトナー画像を相互に接触回
転する一対のローラの接触面間で加熱加圧定着する定着
方法において、該ローラのうち少なくとも一方が円柱状
の絶縁性ローラ基材の表面に固有抵抗値が0.1〜10
0Ωcmの導電性エラストマー層を有するものであり、
ローラの加熱が該エラストマー層への通電により行われ
ることを特徴とする定着方法。
1. A fixing method in which a toner image on a recording medium is heated and pressure-fixed between the contact surfaces of a pair of rollers that rotate in contact with each other. At least one of the rollers is a cylindrical insulating roller base material. Specific resistance value is 0.1-10 on the surface
Having a conductive elastomer layer of 0 Ωcm,
A fixing method characterized in that heating of the roller is performed by energizing the elastomer layer.
【請求項2】 円柱状の絶縁性ローラ基材の固有抵抗値
が、1012Ωcm以上である請求項1記載の定着方法。
2. The fixing method according to claim 1, wherein the cylindrical insulating roller base material has a specific resistance value of 10 12 Ωcm or more.
【請求項3】 導電性エラストマー層の厚みが、3mm
以下である請求項1又は2記載の定着方法。
3. The conductive elastomer layer has a thickness of 3 mm.
The fixing method according to claim 1 or 2, which is as follows.
【請求項4】 相互に接触回転する一対のローラを少な
くとも具備し、該ローラの接触面間で記録媒体上のトナ
ー画像を加熱加圧定着する定着装置において、該ローラ
のうち少なくとも一方が円柱状の絶縁性ローラ基材の表
面に固有抵抗値が0.1〜100Ωcmの導電性エラス
トマー層を有し、該エラストマー層を通電する通電手段
を備えたことを特徴とする定着装置。
4. A fixing device comprising at least a pair of rollers that rotate in contact with each other, wherein at least one of the rollers has a columnar shape in a fixing device that heats and fixes a toner image on a recording medium between contact surfaces of the rollers. 2. A fixing device comprising a conductive elastomer layer having a specific resistance value of 0.1 to 100 Ωcm on the surface of the insulating roller base material and having an energizing means for energizing the elastomer layer.
【請求項5】 円柱状の絶縁性ローラ基材の固有抵抗値
が、1012Ωcm以上である請求項4記載の定着装置。
5. The fixing device according to claim 4, wherein the cylindrical insulating roller base material has a specific resistance value of 10 12 Ωcm or more.
【請求項6】 導電性エラストマー層の厚みが、3mm
以下である請求項4記載の定着装置。
6. The conductive elastomer layer has a thickness of 3 mm.
The fixing device according to claim 4, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213453A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Sanki Eng Co Ltd Conveyor wheel

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