JPH077233B2 - Heat fixing device - Google Patents

Heat fixing device

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JPH077233B2
JPH077233B2 JP62253199A JP25319987A JPH077233B2 JP H077233 B2 JPH077233 B2 JP H077233B2 JP 62253199 A JP62253199 A JP 62253199A JP 25319987 A JP25319987 A JP 25319987A JP H077233 B2 JPH077233 B2 JP H077233B2
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roll
pressure
heating roll
heat
heating
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JPS6426879A (en
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光泰 鳥野
恵太郎 山下
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Hitachi Metals Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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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,紙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,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。
The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic printing apparatus, in which at least one of a toner image formed on a carrier such as paper is heated. The present invention relates to a heat fixing device that is provided with a means and that fixes between a pair of rolls that rotate in a state of being pressed against each other, and in particular, even with a multiple-layered carrier such as an envelope, a toner image can be formed without wrinkling. The present invention relates to a heat fixing device improved so that fixing can be performed.

〔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,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。
As a fixing device in the image forming apparatus, a heating roll in which a non-adhesive heat-resistant layer is coated on the surface of a metal core having good heat conductivity, which internally has a heat source such as an infrared lamp, a halogen lamp, or a nichrome wire, is used. There is known a heat roll type heat fixing device in which a pressure roll having a surface coated with a heat resistant elastic material layer is disposed so as to face each other.

上記の加熱定着装置において,担持体上に形成したトナ
ー像を定着する場合には,まず熱源に給電して加熱ロー
ルの表面を定着に必要な温度に加熱し,加熱ロールと加
圧ロール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。
In the above heat fixing device, when fixing the toner image formed on the carrier, first, the heat source is fed to heat the surface of the heating roll to a temperature necessary for fixing, and the heating roll and the pressure roll are separated. The toner image can be fixed on the carrier by pressing and rotating the carrier with an appropriate pressure and passing the carrier carrying the toner image between both rolls.

このような加熱定着装置においては,良質の定着画像を
得る上でオフセットが発生しないことと,担持体にしわ
が生じないことが特に重要である。
In such a heat fixing device, it is particularly important that an offset does not occur and a wrinkle does not occur on the carrier in order to obtain a good quality fixed image.

オフセットを防止するために,ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE),パーフルオロアルコキシ−テトラフルオ
ロエチレン共重合体(PFA)などの離型性の良い樹脂で
表面を被覆した加熱ロールが使用されている。ところが
このような加熱ロールは,弾性が少ないため,定着性の
点で十分とは言えず,又表面に傷が発生し易いという欠
点を有する。この欠点を除くために,ロール表面にフッ
素ゴムとフッ素樹脂の混合層を形成し,ついで焼成する
ことにより最外層にフッ素樹脂層を形成した加熱ロール
が提案されている。(u.s.p.4,568,275)。
In order to prevent offset, a heating roll whose surface is coated with a resin with good releasability such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or perfluoroalkoxy-tetrafluoroethylene copolymer (PFA) is used. However, since such a heating roll has a low elasticity, it cannot be said to be sufficient in terms of fixing property and has a drawback that the surface is likely to be scratched. In order to eliminate this drawback, a heating roll has been proposed in which a mixed layer of fluororubber and fluororesin is formed on the roll surface, and then firing is performed to form a fluororesin layer as the outermost layer. (Usp4,568,275).

しかるにこの加熱ロールには耐久性が劣るという問題が
ある。すなわち表面のフッ素樹脂層は数μmの厚さしか
ないので,クリーニング部材などとの接触により数万枚
のコピーで摩耗してしまう。
However, this heating roll has a problem of poor durability. That is, since the fluororesin layer on the surface has a thickness of only a few μm, the fluororesin layer is worn by tens of thousands of copies due to contact with a cleaning member or the like.

そこで上記混合層の表面にフッ素樹脂層を設けた加熱ロ
ーラが提案されている(特開昭59−217010号)。
Therefore, a heating roller provided with a fluororesin layer on the surface of the above mixed layer has been proposed (JP-A-59-217010).

一方,紙しわの防止に関しても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,加熱ローラと加圧ローラを軽圧接させ,かつ両ロー
ラの圧力変形率を同一又は近似させることにより,厚手
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59−74578号は,薄手の両面コピ
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,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ラを,加熱ローラと加圧ロ
ーラの両方に用いることを開示している。
On the other hand, various structures have been proposed to prevent paper wrinkles. For example, Jitsukai Sho 54-98226 (Jitsuko Sho 62-15818)
Discloses that the heating roller and the pressure roller are brought into light contact with each other, and the pressure deformation rates of both rollers are made equal to or close to each other, whereby curling and wrinkling can be prevented even on thick copy paper. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 59-74578 discloses a core material, a heat-resistant elastic layer covering the core material, and a fluororesin layer coated thereon in order to prevent wrinkles even under adverse conditions such as thin double-sided copying. It is disclosed that the roller composed of the above is used as both the heating roller and the pressure roller.

ところで,多数の封筒に宛名を書く手段として,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,糊付け部若しくは
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,通常の複写の場合には経験さ
れない問題点である。この対策として,封筒定着の場
合,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)。
By the way, as a means for writing addresses on a large number of envelopes, printing directly on the envelopes by a printer is being considered.
The problem here is that wrinkles are generated when the envelope carrying the toner image is fed to the above-described heat fixing device to fix the toner image. If the envelope is wrinkled,
Not only is the envelope curved or deformed, but the printed address is divided by wrinkles, and in extreme cases, it cannot be read or read. That is,
The envelope has at least two stacking parts due to its construction, and depending on the glue part or the stacking part, it becomes triple or quadruple, and the maximum paper thickness becomes thicker, and the two stacking parts mutually slide and move. The above-mentioned problem is a peculiar phenomenon caused by such sliding movement, and is a problem that is not experienced in ordinary copying. As a countermeasure against this, in the case of envelope fixing, a means such as lowering the fixing pressure below the fixing pressure suitable for fixing plain paper has been proposed (JP-A-61-294475).
issue).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

封筒の上に形成されたトナー像を定着する場合,上述し
た従来の技術では十分満足すべき結果,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,両ローラの圧接部の変形量
を等しくもしくは近似させるために,両ローラを「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,加熱ローラの弾性体層と加圧ローラの弾
性体層の厚さが異なるので,略平面上のニップが形成さ
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。
When fixing the toner image formed on the envelope, the above-mentioned conventional technique cannot sufficiently prevent the result, that is, it is not possible to prevent wrinkles while securing good fixing property.
That is, according to the invention described in JP-A-61-294475, it is possible to prevent wrinkles, but the fixing pressure becomes low, so that good fixing properties cannot be obtained. See also
The device described in Japanese Patent No. 98226 also has a problem that sufficient fixing property cannot be obtained because both rollers have a structure of "light pressure contact" in order to make the deformation amounts of the pressure contact portions of both rollers equal or close to each other. Further, in the apparatus described in JP-A-59-74548, since the elastic layer of the heating roller and the elastic layer of the pressure roller have different thicknesses, a substantially flat nip is not formed, and the toner image on the envelope is not formed. The anti-wrinkle action cannot be expected under the severe conditions such as fixing of wrinkles.

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解消し,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 above-mentioned problems existing in the prior art, and it is possible to obtain a high-quality fixed toner image without causing wrinkles even in the case of a carrier composed of a plurality of layers such as an envelope. An object is to provide a heat fixing device.

〔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,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を有する樹脂表面層と
を設け,かつ実質的に同一の外径に形成すると共に,前
記加熱ロールおよび加圧ロールの表面硬度をHs85゜以下
にかつ両ロールの表面硬度差をHs10゜以内とし,前記加
熱ロールの弾性体層を熱伝導率0.2×10-3cal/cm・sec・
℃以上の材料により厚さ1〜2mmに形成し,前記加熱ロ
ールと加圧ロールとを0.8〜2.0kg/cmの線圧で圧接する
ことにより,前記ニップを略平坦になるように形成す
る,という技術的手段を採用したのである。
In order to solve the above-mentioned problems existing in the prior art, in the present invention, a heating roll in contact with the toner image on the carrier and a pressurizing member so as to form a nip between the heating roll and the heating roll. In a heat fixing device having a roll, the heat roll and the pressure roll are provided with an elastic layer having heat resistance and a resin surface layer having releasability around a core bar, and have substantially the same outer surface. And the surface hardness of the heating roll and the pressure roll is less than Hs85 ° and the difference in surface hardness between both rolls is within Hs10 °, the elastic layer of the heating roll has a thermal conductivity of 0.2 × 10 -3 cal / cm ・ sec ・
A material having a temperature of ℃ or more is formed to have a thickness of 1 to 2 mm, and the heating roll and the pressure roll are pressed with a linear pressure of 0.8 to 2.0 kg / cm to form the nip so as to be substantially flat. It adopted the technical means.

〔作用〕[Action]

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-described structure, the nip portion between the pressure roll and the heating roll forming the heat fixing device, that is, the passage portion of the toner image carrier can be made substantially flat, so that the toner image carrier is wrinkled. It is considered that there is an action to prevent

またニップの形状を略平面とすることにより,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,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。
Further, by making the shape of the nip substantially flat, the action of preventing the carrier after fixing from winding around the surface of the heating roll can be expected. This eliminates the need for a separating claw and eliminates damage to the roll surface due to contact between the separating claw and the roll surface.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の詳細を添付図面に基づいて説明する。 The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

まず本発明の基本構成を従来例と対比しつつ記述する。First, the basic configuration of the present invention will be described in comparison with a conventional example.

第1図および第3図は各々本発明および従来の加圧ロー
ルと加熱ロールとの圧接状態の説明図である。両図にお
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,両ロールを圧接状態に配設してある。そして従来の
ものにおいては,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,一方加熱ロール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フッ
化エチレン樹脂(PTFE),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耐熱離型
性層24を被覆して形成してある。従って両ロールの弾性
の差により第3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。このためトナー像を
担持する紙等の担持体(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,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,上記ニップ部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。これに対し
て本発明のものは,例えば加圧ロール1の芯金11および
加熱ロール2の芯金21の表面に実質的に同一材質かつ同
一厚さの耐熱弾性体層12および22を形成し,両者の表面
硬度を硬度差Hs15゜以内になるように構成したものであ
るから,第1図に示すようにニップ部3は略平面とな
り,トナー像の担持体が通過しても曲げ作用を与えない
と共に,担持体の上下移動速度を略同一にするという作
用がある。
FIG. 1 and FIG. 3 are explanatory views of a pressure contact state between a pressure roll and a heating roll according to the present invention and the related art, respectively. In both figures, 1 and 2 are a pressure roll and a heating roll, respectively, whose axes are formed substantially parallel to each other and are rotatable in the direction of the arrow, and both rolls are arranged in a pressure contact state. In the conventional one, for example, the pressure roll 1 has a heat-resistant elastic layer 12 made of silicone rubber having a hardness of about 25 to 55 ° on the surface of a cored bar 11 made of a material having good thermal conductivity such as aluminum alloy and iron. On the other hand, the heating roll 2 is coated with a heat source 23, and the surface of a cored bar 21 made of a material having good thermal conductivity is coated with a low surface energy resin such as tetrafluoroethylene resin (PTFE) or perfluoroalkoxy resin (PFA). It is formed by covering the heat-resistant release layer 24 of. 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 in the nip portion 3 between the pressure roll 1 and the heating roll 2 as shown in FIG. Therefore, when a carrier (not shown) such as paper carrying a toner image is fed in the direction of arrow A, the carrier is first bent upward at the entrance 3a of the nip portion 3 and then downward at the nip portion 3. It is bent as a concave portion, and at the outlet 3b of the nip portion 3, the upper portion is bent again as a concave portion. On the other hand, when the carrier has double or more overlapping portions like an envelope, sliding movement occurs between upper and lower constituent parts due to repeated bending action in the nip portion 3 or movement due to a difference in paper thickness. It is presumed that the difference in speed also causes a difference in speed between the upper and lower parts of the envelope, causing wrinkles. On the other hand, according to the present invention, for example, heat resistant elastic layers 12 and 22 of substantially the same material and the same thickness are formed on the surfaces of the core metal 11 of the pressure roll 1 and the core metal 21 of the heating roll 2, respectively. Since the surface hardness of the both is within the hardness difference Hs of 15 °, the nip portion 3 becomes a substantially flat surface as shown in FIG. It has the effect of not giving it and making the vertical movement speed of the carrier substantially the same.

上記の作用を確認するために次のような実験を行った。The following experiment was conducted in order to confirm the above action.

第1図において,加圧ロール1および加熱ロール2を各
々アルミニウム合金製の芯金11,21の外方に,HTVシリコ
ーンゴム若しくはパーフルオロアルコキシ(PFA)樹脂
を被覆して外径31mmに形成し,圧力1.2kg/cmにて圧接さ
せて定着を行った。定着速度は160mm/秒,定着温度は18
0℃であった。この場合において,シリコーンゴムの硬
度を種々変化させて組み合わせると共に,PFA樹脂を被覆
させたロールとの組み合わせにより,トナー像担持体と
して封筒を使用し,各組み合わせ毎に100枚の封筒を生
ずるしわの状態を評価した。この結果を第4図に示す。
この場合ロールの表面硬度(A形スプリング硬度:JIS 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。第4図から明らかなように,
加圧ロールと加熱ロールの硬度差がない場合には,封筒
には全くしわが発生しない。これに反して上記両ロール
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(平行鎖
線の範囲内),好ましくはHs10゜以内(平行実線の範囲
内)であれば,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,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,紙しわの発生はないものの,ニップ幅
(第1図におけるW)が不足するため定着性が不充分で
ある、一方ニップ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,両ローラの寿命低下の原因を誘発する
結果となる。
In FIG. 1, the pressure roll 1 and the heating roll 2 are formed on the outside of the core bars 11 and 21 made of aluminum alloy, respectively, and coated with HTV silicone rubber or perfluoroalkoxy (PFA) resin to have an outer diameter of 31 mm. The pressure was 1.2 kg / cm and the fixing was carried out. Fixing speed is 160mm / sec, fixing temperature is 18
It was 0 ° C. In this case, the hardness of silicone rubber was changed in various combinations, and the envelope was used as a toner image bearing member by combining with a roll coated with PFA resin, and 100 envelopes were produced for each combination. The condition was evaluated. The results are shown in FIG.
In this case, the surface hardness of the roll (A type spring hardness: JIS K
6301) is a value measured by a commercially available hardness tester (manufactured by Kobunshi Keiki, model JA). As is clear from Fig. 4,
If there is no difference in hardness between the pressure roll and the heating roll, the envelope will not wrinkle at all. On the contrary, when the hardness difference between the two rolls is large, almost all wrinkles occur and the envelope is deformed. That is, if the hardness difference is within Hs 15 ° (within the range of parallel chain lines), preferably within Hs 10 ° (within the range of parallel solid lines), it is possible to avoid the concave surface of the nip portion 3 as shown in FIG. it can. In this case, when the hardness of the pressure roll and / or the heating roll exceeds Hs85 °, paper wrinkles do not occur, but the nip width (W in Fig. 1) is insufficient and the fixability is insufficient. On the other hand, if the fixing pressure is increased in order to secure the nip width, the plastic deformation of the rubber or resin depending on the heat and the pressure becomes large, resulting in a cause of shortening the life of both rollers.

また第5図は,加圧ロールおよび加熱ロールの外径を種
々変化させて組み合わせた場合におけるトナー像担持体
のしわ発生状態を示す図であり,前記第4図に示す場合
と同一定着条件によったものである。第5図から明らか
なように,加圧ロールと加熱ロールとの外径差がない場
合には,トナー像担持体としての封筒には全くしわの発
生が認められない。これに対して上記両ロール間の外径
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。すなわち上記外径差が5mm以内(平行鎖線の範囲
内),好ましくは2mm以内(平行実線の範囲内)であれ
ば,封筒にしわが発生することを回避することができ
る。特に両ロールの外径寸法を実質的に同一に形成する
と極めて良好な結果が得られる。
Further, FIG. 5 is a diagram showing a wrinkle generation state of the toner image bearing member when the outer diameters of the pressure roll and the heating roll are variously changed and combined, and under the same fixing conditions as those shown in FIG. It depends. As is apparent from FIG. 5, when there is no difference in outer diameter between the pressure roll and the heating roll, no wrinkles are observed in the envelope as the toner image carrier. On the other hand, when the difference in outer diameter between the two rolls is large, almost all wrinkles occur and the envelope is deformed. That is, when the outer diameter difference is within 5 mm (within the range of parallel chain lines), and preferably within 2 mm (within the range of parallel solid lines), it is possible to prevent the envelope from wrinkling. Particularly when the outer diameters of both rolls are formed to be substantially the same, extremely good results can be obtained.

上述した通り,加熱ロールと加圧ロールとを,両ロール
間に形成されるニップが略平面となるような表面硬度と
し,そして両ロールの外径をできるだけ近づけることに
より,封筒にしわが発生するのを防止することが可能と
なる。
As described above, the heating roll and the pressure roll are made to have a surface hardness such that the nip formed between the rolls becomes a substantially flat surface, and the outer diameters of the rolls are made as close as possible to each other, so that the envelope is wrinkled. Can be prevented.

しかるに第1図の構造をそのまま実機に適用すると,オ
フセットの発生という問題を生ずる。この問題を解決す
るための構造を第2図に示す。
However, if the structure shown in FIG. 1 is applied to an actual machine as it is, a problem of offset occurs. A structure for solving this problem is shown in FIG.

第2図においては,加圧ロール1の芯金11の表面に形成
した耐熱弾性体層12の表面に,更に前述したフッ素樹脂
等からなる離型性樹脂層14を形成し,又加熱ロール2の
芯金21の表面に形成した耐熱弾性体層22の表面に,更に
離型性樹脂層24を形成してある。加熱ロール2の外表面
は離型性樹脂層であるので,オフセットの発生を防止す
ることができる。また加圧ロール1の外表面も離型性樹
脂層であるので,両ロールの表面硬度を揃えることが可
能となり,しわを防止することができる。離型性樹脂層
の厚さは10〜50μm位でよい。
In FIG. 2, on the surface of the heat resistant elastic body layer 12 formed on the surface of the core metal 11 of the pressure roll 1, the release resin layer 14 made of the above-mentioned fluororesin is further formed, and the heating roll 2 A releasable resin layer 24 is further formed on the surface of the heat resistant elastic body layer 22 formed on the surface of the core metal 21. Since the outer surface of the heating roll 2 is the releasable resin layer, the occurrence of offset can be prevented. Since the outer surface of the pressure roll 1 is also a releasable resin layer, the surface hardness of both rolls can be made uniform and wrinkles can be prevented. The releasable resin layer may have a thickness of about 10 to 50 μm.

第2図の装置により,良好な定着を行うためには次のよ
うな条件も考慮することが必要である。
In order to perform good fixing with the apparatus shown in FIG. 2, it is necessary to consider the following conditions.

第3図に示す従来の装置では,加圧ロールは弾性変形し
易い構造となっているので,両ロール間の接触圧力が線
圧で1kg/cm位であれば,良好な定着性が得られるニップ
幅(通常3〜5mmである)を確保することができる。た
だしこの装置では,0.1〜0.2kg/cmの線圧でも封筒にしわ
が発生してしまうので,実用に供し得ない。
In the conventional device shown in FIG. 3, the pressure roll has a structure that is easily elastically deformed. Therefore, if the contact pressure between both rolls is about 1 kg / cm in linear pressure, good fixability can be obtained. A nip width (usually 3-5 mm) can be secured. However, this device cannot be put to practical use because wrinkles occur in the envelope even with a linear pressure of 0.1 to 0.2 kg / cm.

一方第2図の装置では,加圧ロールは従来よりも剛性が
大きいので,上記のニップ幅を確保するために従来より
も大きな接触圧力が生ずるように両ロールを圧接するこ
とが必要である。具体的な条件としては,両ロール間の
接触圧力を線圧で0.8kg/cm以上とすることが望ましく,
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/cm以下がよい。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。
On the other hand, in the apparatus shown in FIG. 2, since the pressure roll has a higher rigidity than the conventional one, it is necessary to press both rolls so as to generate a contact pressure larger than the conventional one in order to secure the nip width. As a specific condition, it is desirable that the contact pressure between both rolls be 0.8 kg / cm or more in linear pressure,
It is more preferably 1.2 kg / cm or more. However, if the linear pressure is too large, this structure will also shorten the life due to plastic deformation of the rubber, so 2.0 kg / cm or less is preferable. Especially 100 mm / sec
In order to secure good fixing properties at the above fixing speeds, the linear pressure must be 1.2 kg / cm or more.

本発明の目的を達成するためのロールに関する条件とし
ては次のことも挙げられる。加圧ロールおよび加熱ロー
ルの表面硬度がHs85゜を越えると,所定の圧接力を印加
しても所定のニップ幅を確保できないため不都合であ
る。好ましい表面硬度は80゜以下である。この場合圧接
力を増大させてニップ幅を確保しても,トナー像担持体
の変形を惹起し,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。
The conditions regarding the roll for achieving the object of the present invention also include the following. When the surface hardness of the pressure roll and the heating roll exceeds Hs85 °, it is inconvenient because the predetermined nip width cannot be secured even if a predetermined pressure contact force is applied. The preferred surface hardness is 80 ° or less. In this case, even if the pressure contact force is increased to secure the nip width, the toner image carrier is deformed, the life is shortened, and wrinkles and other undesired phenomena occur, which is not preferable.

次に加熱ロールに設けた耐熱弾性体層の厚さが1mm未満
であると,弾性体としての効果が弱まり,ロール表面を
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2mm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, if the thickness of the heat resistant elastic layer provided on the heating roll is less than 1 mm, the effect as an elastic body is weakened, and it becomes difficult to keep the roll surface at a predetermined hardness and uniformly, which is inconvenient. . On the other hand, when the thickness exceeds 2 mm, not only the temperature distribution of each part of the heating roll becomes non-uniform, but also the both ends which are the non-sheet-passing parts are overheated to prevent heat conduction.
It is not preferable because it causes an unexpected accident.

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0.2×10-3cal/cm・sec・℃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,局部加熱を惹起するため
不都合である。より好ましい熱伝導率は0.6×10-3cal/c
m・sec・℃以上である。但し,熱伝導率を1.5×10-3cal
/cm・sec・℃より大きくするためには,弾性体層中に大
量の良熱伝導物質,例えばカーボンブラック,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Hs
80゜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1.5×10-3cal/cm・sec・℃以下と
するのがよい。
Further, if the thermal conductivity of the material forming the elastic layer provided on the heating roll is less than 0.2 × 10 -3 cal / cm · sec · ° C, the heat conduction effect in the heating roll will be insufficient and the temperature distribution will be insufficient. Is not only uneven, but also causes local heating, which is inconvenient. A more preferable thermal conductivity is 0.6 × 10 -3 cal / c
m / sec / ° C or higher. However, the thermal conductivity is 1.5 × 10 -3 cal
In order to make it higher than / cm · sec · ° C, it is necessary to mix a large amount of a good heat-conducting substance, for example, a metal oxide such as carbon black or titanium oxide, into the elastic layer. However, the result of mixing the above good thermal conductive material is that the hardness is Hs
It becomes larger than 80 °, and it becomes impossible to secure a sufficient nip width. Therefore, the thermal conductivity should be 1.5 × 10 -3 cal / cm · sec · ° C or less.

本発明の装置は,上述したことに加えて,次の点で従来
のものと大きく異なっている。
In addition to the above, the device of the present invention is significantly different from the conventional device in the following points.

通常の加熱ロール型定着装置においては,ニップは第3
図に示す形状となるので,ニップを通過後の担持体は加
熱ロールに巻き付く傾向がある。これの対策として,従
来から加熱ロールに分離爪を接触させることが行われて
いる。しかるに分離爪の使用により,加熱ロール表面が
損傷してロール寿命が短くなるほか,長時間の使用にお
いて分離爪自体が熱により変質・変形して分離機能が低
下するので爪の交換も必要となる。
In a normal heating roll type fixing device, the nip is the third
Because of the shape shown in the figure, the carrier after passing through the nip tends to wind around the heating roll. As a countermeasure against this, a separation claw has conventionally been brought into contact with a heating roll. However, the use of separation claws damages the surface of the heating roll and shortens the roll life. In addition, the separation claws themselves are deteriorated and deformed by heat during long-term use, and the separation function deteriorates, so replacement of claws is also necessary. .

これに対して本発明の装置においては,ニップは第2図
に示すような略平坦な形状となるので,ニップを通過後
の担持体は加熱ロールに巻き付くことなしに定着装置外
に排出される。すなわち本発明の装置は,分離爪を用い
るまでもなく,両ロールがニップ通過の担持体を加熱ロ
ールから分離する機能をも具備しているものである。
On the other hand, in the apparatus of the present invention, since the nip has a substantially flat shape as shown in FIG. 2, the carrier after passing through the nip is discharged to the outside of the fixing device without being wound around the heating roll. It That is, the apparatus of the present invention has a function of separating the carrier passing through the nip from the heating roll without using the separating claw.

本発明は,上記実施例に限らず,次のような変形も可能
である。すなわち,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,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,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,表面フ
ッ素樹脂層の剥離は生じにくくなる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible. That is, the elastic layers of the heating roll and the pressure roll are not limited to silicone rubber, but may be other known materials such as fluororubber or a mixture of fluororubber and fluororesin. In addition, a fluororubber layer (which may include a fluororesin) may be formed on the silicone rubber layer, for example, with two elastic layers. Although such a structure is disadvantageous in terms of price, it is advantageous in terms of roll strength. That is, when a silicone rubber layer is formed on the surface of a core metal, a fluororesin-containing fluororubber layer is formed on the core rubber, and then the surface fluororesin layer is formed after firing, the fluororesin layer appears on the surface of the fluororubber layer. Therefore, peeling of the surface fluororesin layer is less likely to occur.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は,以上記述のような構成および作用であるか
ら,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,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。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。
Since the present invention has the configuration and operation as described above, a toner image carrier having a normal and good image quality does not cause wrinkles even if the toner image carrier is composed of a plurality of layers such as an envelope. The effect is that it can be fixed. Moreover, in particular, 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 release resin layer are formed on a core metal, so that an envelope-like structure can be obtained without wrinkling. A toner image on a different carrier can be fixed well even under high speed conditions. Further, it is possible to prevent the carrier from being wound around the heating roll without using the separating claw.

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

第1図は本発明の原理を説明するための加圧ロールと加
熱ロールとの圧接状態を示す図,第2図は本発明の一実
施例に係る加熱定着装置の断面図,第3図は従来のもの
における圧接状態の説明図,第4図は第1図における加
圧ロールおよび加熱ロールの各表面硬度を変化させた場
合における封筒のしわ発生状態を示す図,第5図は同加
圧ロールおよび加熱ロールの各外径を変化させた場合に
おける封筒のしわ発生状態を示す図である。 1:加圧ロール,2:加熱ロール,3:ニップ部。
FIG. 1 is a view showing a pressure contact state between a pressure roll and a heating roll for explaining the principle of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a heat fixing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of a pressure contact state in a conventional one, FIG. 4 is a view showing a wrinkle generation state of an envelope when surface hardness of a pressure roll and a heating roll in FIG. 1 is changed, and FIG. It is a figure which shows the wrinkle generation | occurrence | production state of an envelope when each outer diameter of a roll and a heating roll is changed. 1: Pressure roll, 2: Heating roll, 3: Nip part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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を有する樹脂表面層と
を設け,かつ実質的に同一の外径に形成すると共に,前
記加熱ロールおよび加圧ロールの表面硬度をHs85゜以下
にかつ両ロールの表面硬度差をHs10゜以内とし,前記加
熱ロールの弾性体層を熱伝導率0.2×10-3cal/cm・sec・
℃以上の材料により厚さ1〜2mmに形成し,前記加熱ロ
ールと加圧ロールとを0.8〜2.0kg/cmの線圧で圧接する
ことにより,前記ニップを略平坦になるように形成した
ことを特徴とする加熱定着装置。
1. A heating and fixing device comprising a heating roll in contact with a toner image on a carrier and a pressure roll pressed against the heating roll so as to form a nip between the heating roll and the heating roll. The pressure roll is provided with an elastic layer having heat resistance and a resin surface layer having releasability around the core metal, and is formed to have substantially the same outer diameter. The surface hardness is less than 85 s and the difference in surface hardness between the two rolls is within 10 s, and the thermal conductivity of the elastic layer of the heating roll is 0.2 × 10 -3 cal / cm ・ sec ・
Formed to a thickness of 1 to 2 mm with a material of ℃ or higher, and press the heating roll and pressure roll with a linear pressure of 0.8 to 2.0 kg / cm to form the nip to be substantially flat. A heat fixing device characterized by:
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