JP2006208659A - Pressure roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートロール定着装置に用いられる加圧ローラ、特にスリップ防止性が改善され優れた通紙性能及び定着性能を有する加圧ローラに関するものである。 The present invention relates to a pressure roller used in a heat roll fixing device, and more particularly to a pressure roller having improved slip prevention and excellent paper passing performance and fixing performance.
複写機やプリンタにおいては、記録紙上に転写されたトナー像を定着するためヒートロール定着装置が広く用いられている。このヒートロール定着装置では、内部にヒータを有するヒートローラと弾性ゴム層を有する加圧ローラとが圧着機構を介して圧接され、ヒートローラと加圧ローラとの間に形成されるニップを通過する間にヒートローラから供給される熱によりトナーが溶融され、記録紙に定着されている。ヒートローラは、アルミパイプを有し、アルミパイプの外周にはフッ素樹脂がコーティングされている。また、加圧ローラは、金属のシャフトの外周に周密なシリコンゴムの弾性層が形成され、その外周はフッ素樹脂チューブで被覆されている。また、ヒートローラには駆動装置が連結され、モータから伝達される回転駆動力によりヒートローラが回転駆動し、加圧ローラはヒートローラの回転トルクにより従動回転している。加圧ローラは、製造コストの面より、ボールベァリングではなく、潤滑油が含浸されている含油樹脂の軸受により回転自在に支持されている。この含油樹脂の軸受は、製造コストが安価である利点があるものの、回転トルクに対する抵抗が比較的大きな欠点がある。 In copiers and printers, a heat roll fixing device is widely used to fix a toner image transferred onto a recording sheet. In this heat roll fixing device, a heat roller having a heater inside and a pressure roller having an elastic rubber layer are press-contacted via a pressure-bonding mechanism and pass through a nip formed between the heat roller and the pressure roller. In the meantime, the toner is melted by heat supplied from the heat roller and fixed on the recording paper. The heat roller has an aluminum pipe, and the outer periphery of the aluminum pipe is coated with a fluororesin. Further, the pressure roller has a dense elastic layer of silicon rubber formed on the outer periphery of a metal shaft, and the outer periphery is covered with a fluororesin tube. Further, a driving device is connected to the heat roller, the heat roller is rotationally driven by the rotational driving force transmitted from the motor, and the pressure roller is driven to rotate by the rotational torque of the heat roller. From the viewpoint of manufacturing cost, the pressure roller is supported by an oil-impregnated resin bearing impregnated with lubricating oil in a rotatable manner, not by ball bearing. Although this oil-impregnated resin bearing has the advantage of low manufacturing costs, it has a drawback of relatively large resistance to rotational torque.
ヒートロール定着装置においては、ヒートローラからトナーへ供給される熱量は、ヒートローラと加圧ローラとが接触するニップの幅に比例するため、定着性能をアップするためには、ニップ幅をできるだけ広くすることが望まれている。また、回転するヒートローラと加圧ローラとの間にスリップが生ずると紙詰まりの原因になるため、ヒートローラと加圧ローラの回転駆動性能は、通紙性を確保する上で極めて重要である。 In the heat roll fixing device, the amount of heat supplied from the heat roller to the toner is proportional to the width of the nip where the heat roller and the pressure roller are in contact. Therefore, in order to improve the fixing performance, the nip width is made as wide as possible. It is hoped to do. In addition, if slip occurs between the rotating heat roller and the pressure roller, it may cause a paper jam. Therefore, the rotational driving performance of the heat roller and the pressure roller is extremely important for ensuring the paper passing property. .
ヒートロール定着装置を具えるプリンタや複写機においては、メインスイッチをオンした後ヒートローラが所定の温度に到達するまでは使用できず、ヒートローラが所定の温度に到達した後使用できるように設計されている。このため、現在のプリンタ装置では、ヒートローラの立ち上がり時間をできるだけ短縮することが強く要請されている。ヒートローラの立ち上がり時間を短くするためには、ヒートローラの熱容量を小さくすることが必要であり、ヒートローラのアルミパイプを薄肉化することになる。しかしながら、ヒートローラのアルミパイプを薄肉にすると、熱容量が小さくなるものの、機械的な強度が低下し、圧着力を作用させた際ローラが軸線方向に沿って湾曲するベンディングの問題が発生してしまう。ローラにベンディングが生ずると、ニップ幅がローラ軸線方向に沿って一定ではなくなり、記録紙の中央部分においてニップ幅が小さくなり定着不足が生じてしまう。 In printers and copiers equipped with a heat roll fixing device, it cannot be used until the heat roller reaches the specified temperature after the main switch is turned on, but it can be used after the heat roller reaches the specified temperature. Has been. For this reason, in current printer apparatuses, it is strongly required to shorten the rise time of the heat roller as much as possible. In order to shorten the rise time of the heat roller, it is necessary to reduce the heat capacity of the heat roller, and the aluminum pipe of the heat roller is thinned. However, if the aluminum pipe of the heat roller is made thin, the heat capacity is reduced, but the mechanical strength is lowered, and when the pressure is applied, the bending of the roller is caused along the axial direction. . When bending occurs in the roller, the nip width is not constant along the roller axial direction, and the nip width becomes small at the central portion of the recording paper, resulting in insufficient fixing.
上述したベンディングの問題を解消するには、ヒートローラと加圧ローラとの間の圧着力を小さくする必要がある。しかしながら、圧着力を小さくすると、ヒートローラと加圧ローラとの間に生ずる摩擦力が低下し、ヒートローラの回転トルクが加圧ローラ側へ有効に伝達されず、しわ寄り及び紙詰まりが発生し通紙性能が著しく低下してしまう。特に、通紙時において、記録紙は搬送されるが、加圧ローラが回転を停止してスリップ状態となり、記録紙の送り速度が不安定になり印字ムラや紙しわが発生してしまう。 In order to solve the above-described bending problem, it is necessary to reduce the pressure-bonding force between the heat roller and the pressure roller. However, if the crimping force is reduced, the frictional force generated between the heat roller and the pressure roller is reduced, and the rotational torque of the heat roller is not effectively transmitted to the pressure roller, causing wrinkles and paper jams. Paper passing performance will be significantly reduced. In particular, when the paper is passed, the recording paper is conveyed, but the pressure roller stops rotating and slips, the recording paper feed speed becomes unstable, and printing unevenness and paper wrinkles occur.
また、ヒートローラと加圧ローラ間の圧着力を小さくすると、ニップ幅も一層狭くなり、定着性能も低下してしまう。 Further, when the pressure between the heat roller and the pressure roller is reduced, the nip width is further reduced and the fixing performance is also deteriorated.
本発明の目的は、動作時にスリップが発生しにくく優れた通紙性能を有する加圧ローラを実現することにある。
本発明の別の目的は、圧着力を小さくしても優れた通紙性能及び定着性能を発揮できる加圧ローラを提供することにある。
さらに、本発明の目的は、製造コストの安価な含油樹脂の軸受を用いても、スリップが発生しにくく安定した通紙性能を有する加圧ローラを実現することにある。
An object of the present invention is to realize a pressure roller that is less likely to slip during operation and has excellent paper passing performance.
Another object of the present invention is to provide a pressure roller that can exhibit excellent paper passing performance and fixing performance even if the pressure-bonding force is reduced.
Furthermore, an object of the present invention is to realize a pressure roller that is less likely to slip even when using a bearing made of an oil-containing resin that is inexpensive to manufacture, and that has a stable paper passing performance.
本発明による加圧ローラは、金属のシャフトと、その外周に形成した弾性ゴム層と、弾性ゴム層の外周に装着したフッ素樹脂チューブとを有する加圧ローラにおいて、
前記弾性ゴム層を、多数の気泡又は空孔を含む弾性ゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さを、前記フッ素樹脂層チューブのローラ軸線方向の長さよりも長くなるように設定し、当該加圧ローラの軸線方向の両端において前記弾性ゴム層の外周面の一部が露出するように構成したことを特徴とする。
The pressure roller according to the present invention is a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube attached to the outer periphery of the elastic rubber layer.
The elastic rubber layer is composed of an elastic rubber layer containing a large number of bubbles or holes,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The length of the elastic rubber layer in the axial direction of the roller is set to be longer than the length of the fluororesin layer tube in the axial direction of the roller, and the outer peripheral surface of the elastic rubber layer at both ends in the axial direction of the pressure roller It is characterized in that it is configured such that a part of is exposed.
本発明では、圧着力を弱くしても十分な定着性能を確保するため、低硬度の弾性ゴム層を用いる。すなわち、従来の加圧ローラでは、弾性ゴム層として周密な（気泡ないし空孔を含まない）シリコンゴム材料が用いられていた。しかし、周密なシリコンゴムは、比較的硬度が高いため、必要なニップ幅を確保するためには、比較的大きな圧着力を必要としていた。一方、低硬度のシリコンゴム層を用いれば、弱い圧着力でも大きなニップ幅を確保することができる。このような認識に基づき、本発明者が弾性ゴム材料について種々の実験を行った結果、多数の空孔ないし気泡を含むシリコンゴムは、単位体積当たりのゴム材料の量が小さいため、圧着力が作用した際に生ずる弾性反発力が小さいことが判明した。すなわち、ヒートローラが圧着された際に生ずる弾性反発力は、弾性ゴム層の単位体積当たりのゴム材料の密度にほぼ比例する。従って、内部に多数の気泡ないし空孔を含むシリコンゴムの場合、単位体積当たりのゴム材料の密度が低いため弾性反発力が小さく、圧着力が弱い場合であっても弾性変形量が大きく、従って大きなニップ幅を確保することができ、実質的な定着時間を長くすることができる。 In the present invention, an elastic rubber layer having a low hardness is used in order to ensure sufficient fixing performance even if the pressure-bonding force is weakened. That is, in the conventional pressure roller, a silicon rubber material that is dense (not including bubbles or holes) is used as the elastic rubber layer. However, since the close-packed silicon rubber has a relatively high hardness, a relatively large pressing force is required to secure a necessary nip width. On the other hand, if a silicon rubber layer having a low hardness is used, a large nip width can be secured even with a weak pressure bonding force. Based on this recognition, the present inventor conducted various experiments on the elastic rubber material. As a result, silicon rubber containing a large number of pores or bubbles has a small amount of the rubber material per unit volume. It was found that the elastic repulsive force generated when acting was small. That is, the elastic repulsion force generated when the heat roller is pressure-bonded is substantially proportional to the density of the rubber material per unit volume of the elastic rubber layer. Therefore, in the case of silicon rubber containing a large number of bubbles or pores inside, the density of the rubber material per unit volume is low, so the elastic repulsion force is small, and even when the crimping force is weak, the amount of elastic deformation is large. A large nip width can be secured, and a substantial fixing time can be extended.
ヒートローラと加圧ローラとの間に生ずるスリップは、これらローラ間に生ずる摩擦力が小さいこと及び加圧ローラを回転自在に支持する軸受の駆動抵抗が大きいことに起因する。すなわち、従来の定着装置では、加圧ローラを支持する軸受としてコストの安価な含油樹脂の軸受を用いるのが主流である。しかし、含油樹脂の軸受は摩擦抵抗が比較的大きいため、圧着力が弱い場合加圧ローラに伝達される回転トルクが不十分となり、通紙時に加圧ローラが回転を停止してスリップ状態となってしまう。また、通紙時において、駆動側のヒートローラから加圧ローラに伝達される主要な回転駆動力は、搬送される記録紙の両端のヒートローラと加圧ローラとが直接圧接する僅かな幅の接触部分を通して伝達される駆動力である。一方、現行のヒートロール定着装置では、ヒートローラの外周にはフッ素樹脂層がコーティングされ、加圧ローラの外周面はフッ素樹脂チューブで被覆されている。この場合、フッ素樹脂は不活性な材料であり摺動性（すべり易さ）が高いため、フッ素樹脂がコーティングされているヒートローラとフッ素樹脂チューブで被覆されている加圧ローラとの間に作用する摩擦力が小さく、駆動側のヒートローラから従動側の加圧ローラへ伝達される回転駆動力は小さいものである。よって、加圧ローラを支持する軸受として抵抗の大きな含油樹脂の軸受を用い、ヒートローラと加圧ローラとの間に作用する圧着力を小さくすると、必要な回転トルクが従動側の加圧ローラに伝達されず、加圧ローラがスリップ状態になってしまう。このスリップ状態になると、搬送される記録紙の搬送速度にムラが生じ、印字ムラや紙しわの原因となってしまう。 The slip generated between the heat roller and the pressure roller is caused by a small frictional force generated between these rollers and a large driving resistance of the bearing that rotatably supports the pressure roller. That is, in a conventional fixing device, a low-cost oil-impregnated resin bearing is mainly used as a bearing for supporting the pressure roller. However, since the oil-impregnated resin bearing has a relatively large frictional resistance, the rotational torque transmitted to the pressure roller is insufficient when the pressure is weak, and the pressure roller stops rotating and slips when paper is passed. End up. In addition, the main rotational driving force transmitted from the driving-side heat roller to the pressure roller at the time of paper passing is a slight width where the heat roller and the pressure roller at both ends of the conveyed recording paper are in direct contact with each other. This is the driving force transmitted through the contact portion. On the other hand, in the current heat roll fixing device, the outer periphery of the heat roller is coated with a fluororesin layer, and the outer peripheral surface of the pressure roller is covered with a fluororesin tube. In this case, since the fluororesin is an inert material and has high slidability (ease of sliding), it acts between the heat roller coated with the fluororesin and the pressure roller covered with the fluororesin tube. Therefore, the rotational driving force transmitted from the driving-side heat roller to the driven-side pressure roller is small. Therefore, if an oil-impregnated resin bearing with a large resistance is used as a bearing for supporting the pressure roller and the pressure applied between the heat roller and the pressure roller is reduced, the required rotational torque is applied to the pressure roller on the driven side. The pressure roller is slipped without being transmitted. In this slip state, unevenness occurs in the conveyance speed of the recording paper to be conveyed, which causes uneven printing and paper wrinkles.
これに対して、オイルが含浸されていないシリコンゴム又は微量のオイルしか含浸されていないシリコンゴムの表面の摩擦係数はフッ素樹脂の表面の摩擦係数に比べて相当大きいため、フッ素樹脂層とシリコンゴム層との間には大きな摩擦力が作用する。そこで、本発明では、弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さを、フッ素樹脂層チューブのローラ軸線方向の長さよりも長くなるように設定し、当該加圧ローラの軸線方向の両端において前記弾性ゴム層の外周面が直接露出するように構成する。このように、シリコンゴム層を直接露出させることにより、圧着力が小さい場合でもヒートローラと加圧ローラとの間に大きな摩擦力を作用させることができ、ヒートローラの回転トルクを加圧ローラに有効に伝達することができる。すなわち、通紙時においては、ヒートローラと加圧ローラとは記録紙の両端のわずかな幅の領域しか直接接触しないが、当該接触する領域の加圧ローラの部分には摩擦係数の大きなシリコンゴムが存在するため、駆動側のヒートローラから従動側の加圧ローラへ大きな回転トルクを伝達することができる。
本発明者の実験結果によれば、Ａ−４サイズの記録紙を実際に通紙させたところ、ローラの両端それぞれ１０ｍｍの幅でシリコンゴムとヒートローラとが直接接触するだけで伝達トルクが約１．５倍に増大することが確認された。
On the other hand, since the friction coefficient of the surface of silicon rubber not impregnated with oil or silicon rubber impregnated with only a small amount of oil is considerably larger than the friction coefficient of the surface of fluororesin, the fluororesin layer and silicon rubber A large frictional force acts between the layers. Therefore, in the present invention, the length of the elastic rubber layer in the roller axial direction is set to be longer than the length of the fluororesin layer tube in the roller axial direction, and the elastic rubber is formed at both ends in the axial direction of the pressure roller. The outer peripheral surface of the layer is configured to be directly exposed. In this way, by directly exposing the silicon rubber layer, a large frictional force can be applied between the heat roller and the pressure roller even when the pressing force is small, and the rotational torque of the heat roller is applied to the pressure roller. It can be transmitted effectively. That is, at the time of passing the paper, the heat roller and the pressure roller are in direct contact with only a small width region at both ends of the recording paper, but a silicon rubber having a large friction coefficient is in contact with the pressure roller portion in the contact region. Therefore, a large rotational torque can be transmitted from the heat roller on the driving side to the pressure roller on the driven side.
According to the experiment results of the present inventor, when the A-4 size recording paper was actually passed, the transfer torque was reduced by the direct contact between the silicon rubber and the heat roller with a width of 10 mm at both ends of the roller. It was confirmed to increase 1.5 times.
このように、本発明は、内部に気泡又は空孔を含む弾性ゴム材料を用いること及びローラの両端部分を露出させて摩擦係数の大きな部分を形成することの両方の構成要件があいまって優れた定着性能及び通紙性能が達成される。特に、製造コストの安価な含油樹脂の軸受で支持しても、スリップの発生しにくい加圧ローラを実現することができる。 As described above, the present invention is excellent in combination with both the structural requirements of using an elastic rubber material containing bubbles or pores therein and exposing both end portions of the roller to form portions having a large friction coefficient. Fixing performance and paper passing performance are achieved. In particular, it is possible to realize a pressure roller that is less likely to slip even when supported by a bearing made of an oil-containing resin, which is inexpensive to manufacture.
本発明による別の加圧ローラは、金属のシャフトと、その外周に形成した弾性ゴム層と、弾性ゴム層の外周面に装着したフッ素樹脂チューブとを有する加圧ローラにおいて、
前記弾性ゴム層を、多数の空孔が形成されている連泡性のシリコンゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記フッ素樹脂チューブのローラ軸線方向の長さを、前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さよりも短くなるように設定し、当該加圧ローラの軸線方向の両端において前記シリコンゴム層の外周面の一部が露出するように構成したことを特徴とする。
Another pressure roller according to the present invention is a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube attached to the outer peripheral surface of the elastic rubber layer.
The elastic rubber layer is composed of an open-cell silicone rubber layer in which a large number of pores are formed,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The length of the fluororesin tube in the axial direction of the roller is set to be shorter than the length of the elastic rubber layer in the axial direction of the roller. It is characterized by being configured so that a part is exposed.
シリコンゴムは優れた耐熱性を有し、加圧ローラの弾性ゴム材料として極めて好適である。しかし、シリコンゴムは、単泡性のゴム材料は実用化されているが、連泡性のシリコンゴムを製造することは極めて困難であり量産化されていないのが実情である。また、加圧ローラの弾性ゴム層として単泡性のシリコンゴムを用いた場合、使用温度の上昇に伴って気泡の体積が増大しローラ径が変化する欠点がある。これに対して、連泡性のシリコンゴムの場合、温度が上昇しても内部の空孔内の空気は外部と連通するため、ローラ径が変化しない利点があり、加圧ローラの弾性ゴム材料として極めて有用である。 Silicone rubber has excellent heat resistance and is extremely suitable as an elastic rubber material for pressure rollers. However, as for silicon rubber, a single-foam rubber material has been put to practical use, but it is very difficult to produce open-cell silicone rubber and it is not mass-produced. In addition, when single-foamed silicon rubber is used as the elastic rubber layer of the pressure roller, there is a drawback that the volume of bubbles increases and the roller diameter changes as the use temperature rises. On the other hand, in the case of open-cell silicone rubber, the air inside the air holes communicates with the outside even if the temperature rises, so there is an advantage that the roller diameter does not change, and the elastic rubber material of the pressure roller As extremely useful.
本発明者が単泡性のシリコンゴムについて種々の解析を行った結果、単泡性シリコンゴムをチャンバ内に配置し、チャンバ内の圧力を交互に加圧及び減圧して圧縮工程と急速膨張工程とを交互に行うと、膨張工程において大きな膨張力が発生し、気泡間の隔壁に孔ないし亀裂が生じ連泡性シリコンゴムに変換されることが判明した。そこで、本発明では、金属のシャフトに単泡性のシリコンゴム層を形成し、その後圧縮処理と膨張処理とを交互に行って連泡性シリコンゴムに変換し、得られた連泡性のシリコンゴム層の外周にフッ素樹脂チューブを圧入する。このようにして製造された加圧ローラは、使用により温度が上昇してもローラ径が変化せず且つ比較的弱い圧着力でも大きなニップ幅を形成することができるので、優れた通紙性及び定着性を発揮することができる。しかも、アスカＣ硬度で３０°程度の低硬度の弾性ゴムローラを実現できる利点が達成される。
尚、連泡性シリコンゴムローラの製造方法に関しては、本願人から出願されている特願2004-28491号の明細書を参考文献として提示する。
As a result of various analyzes of the single-foamed silicon rubber by the present inventor, the single-foamed silicon rubber is placed in the chamber, and the compression process and the rapid expansion process are performed by alternately pressurizing and depressurizing the pressure in the chamber. It has been found that when the steps are alternately performed, a large expansion force is generated in the expansion step, and pores or cracks are formed in the partition walls between the bubbles, which are converted into open-cell silicone rubber. Therefore, in the present invention, a monofoamed silicon rubber layer is formed on a metal shaft, and thereafter, compression treatment and expansion treatment are alternately performed to convert into foamed silicon rubber. A fluororesin tube is pressed into the outer periphery of the rubber layer. The pressure roller manufactured in this way does not change the roller diameter even when the temperature rises due to use, and can form a large nip width even with a relatively weak pressing force. Fixability can be demonstrated. Moreover, the advantage that an elastic rubber roller having a low hardness of about 30 ° in Asuka C hardness can be realized.
Regarding the method for producing the open-cell silicone rubber roller, the specification of Japanese Patent Application No. 2004-28491 filed by the applicant is presented as a reference.
さらに、本発明による加圧ローラは、金属のシャフトと、その外周に形成した弾性ゴム層と、弾性ゴム層の外周に装着したフッ素樹脂チューブとを有する加圧ローラにおいて、
前記弾性ゴム層を、多数の気泡又は空孔を含む弾性ゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の両端に、前記弾性ゴム層を構成するゴム材料の摩擦係数よりも大きい摩擦係数を有すると共に、前記フッ素樹脂チューブの外径に等しいか又はそれよりも小さい外径及び前記弾性ゴム層の硬度よりも高い硬度を有するシリコンゴムリングを装着したことを特徴とする。
Furthermore, the pressure roller according to the present invention is a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube mounted on the outer periphery of the elastic rubber layer.
The elastic rubber layer is composed of an elastic rubber layer containing a large number of bubbles or holes,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The elastic rubber layer has a friction coefficient larger than that of the rubber material constituting the elastic rubber layer at both ends in the roller axial direction, and an outer diameter equal to or smaller than the outer diameter of the fluororesin tube. And a silicon rubber ring having a hardness higher than the hardness of the elastic rubber layer.
加圧ローラの両端に、弾性ゴム層の硬度よりも高い硬度のシリコンゴムリングを装着した場合、ヒートローラに圧着した際に形成されるニップ幅は、圧着力とシリコンゴムリングの硬度により規定される。従って、シリコンゴムリングを用いることにより、ヒートローラとの間に発生する摩擦力を一層大きくできると共にニップ幅を調整できる利点が達成される。 When silicon rubber rings with a hardness higher than the hardness of the elastic rubber layer are attached to both ends of the pressure roller, the nip width formed when crimping to the heat roller is determined by the pressure force and the hardness of the silicon rubber ring. The Therefore, the use of the silicon rubber ring achieves the advantage that the frictional force generated with the heat roller can be further increased and the nip width can be adjusted.
図１は本発明による加圧ローラを用いたヒートローラ定着装置の一例を示す線図的断面図である。ヒートロール定着装置は、ヒートローラ１と加圧ローラ２とを有する。ヒートローラ１の内部空間にヒータ３を配置し、ヒートローラ１を所定の温度に加熱する。ヒートローラ１と加圧ローラ２とは圧着力機構（図示せず）を介して相互に圧接してニップを形成し、このニップを通過する期間中に記録紙４に転写されたトナーを溶融して定着する。ヒートローラ１は、アルミニウムの中空パイプ５を有し、アルミニウムのパイプ５の外周面全体にわたってフッ素樹脂をコーティングする。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a heat roller fixing device using a pressure roller according to the present invention. The heat roll fixing device includes a heat roller 1 and a pressure roller 2. A heater 3 is disposed in the internal space of the heat roller 1 to heat the heat roller 1 to a predetermined temperature. The heat roller 1 and the pressure roller 2 are pressed against each other via a pressure-bonding force mechanism (not shown) to form a nip, and the toner transferred to the recording paper 4 is melted during the period of passing through the nip. To settle. The heat roller 1 has an aluminum hollow pipe 5 and coats the entire outer peripheral surface of the aluminum pipe 5 with a fluororesin.
図２Ａ及びＢは、本発明による加圧ローラの一例を示す線図である。加圧ローラは金属のシャフト１０を有し、シャフト１０の外周面に弾性ゴム層１１を設ける。本例では、弾性ゴム層１１として多数の空孔を含む連泡性のシリコンゴム層を用いる。この連泡性のシリコンゴム層は、シャフト１１の外周に単泡性のシリコンゴムチューブを接着剤を介して装着し、チャンバ内に配置して圧縮処理及び急速膨張処理を交互に行うことにより単泡性のシリコンゴムを連泡性シリコンゴムに変換することにより得ることができる。このシリコンゴムはオイルが含浸されていないシリコンゴム又は微量のオイルが含浸されているシリコンゴムとする。連泡性のシリコンゴム層１１上にフッ素樹脂チューブ１２を装着する。シリコンゴム層１１のローラ軸線方向の長さは、フッ素軸線チューブ１２の軸線方向の長さよりも長くなるように設定する。また、フッ素樹脂チューブ１２の内径はシリコンゴム層１１の外径よりも小さくする。例えば、シリコンゴム層１１の外径を20.5mmとし、フッ素樹脂チューブ１２の内径は19.5mmに設定する。この結果、シリコンゴム層１１の両端には、例えば軸線方向の幅が７ｍｍでローラ半径方向の高さが約０．５ｍｍの露出した突起部１１ａ及び１１ｂが形成される。尚、フッ素樹脂チューブの内径がシリコンゴム層の外径よりも小さいため、フッ素樹脂チューブに対して外向きの押圧力が作用し、この押圧力によりフッ素樹脂チューブが固定されるので、シリコンゴム層とフッ素樹脂チューブとの間に接着剤を介在させなくとも使用することができる。 2A and 2B are diagrams showing an example of a pressure roller according to the present invention. The pressure roller has a metal shaft 10, and an elastic rubber layer 11 is provided on the outer peripheral surface of the shaft 10. In this example, an open-cell silicone rubber layer including a large number of holes is used as the elastic rubber layer 11. This open-cell silicone rubber layer is formed by attaching a single-bubble silicone rubber tube to the outer periphery of the shaft 11 via an adhesive and placing it in the chamber to alternately perform compression processing and rapid expansion processing. It can be obtained by converting foamable silicone rubber into open-cell silicone rubber. This silicon rubber is silicon rubber not impregnated with oil or silicon rubber impregnated with a small amount of oil. A fluororesin tube 12 is mounted on the open-cell silicone rubber layer 11. The length of the silicon rubber layer 11 in the roller axial direction is set to be longer than the length of the fluorine axial tube 12 in the axial direction. Further, the inner diameter of the fluororesin tube 12 is made smaller than the outer diameter of the silicon rubber layer 11. For example, the outer diameter of the silicon rubber layer 11 is set to 20.5 mm, and the inner diameter of the fluororesin tube 12 is set to 19.5 mm. As a result, exposed protrusions 11a and 11b having an axial width of 7 mm and a roller radial height of about 0.5 mm are formed at both ends of the silicon rubber layer 11, for example. In addition, since the inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the silicon rubber layer, an outward pressing force acts on the fluororesin tube, and the fluororesin tube is fixed by this pressing force. It can be used without interposing an adhesive between the resin and the fluororesin tube.
Ａ−４サイズの記録紙を横送りするプリンタ及び複写機では、記録紙のサイズは210ｍｍであるが、通常加圧ローラの実行ローラ長は220mmに設定されている。従って、露出した突起部１１ａ及び１１ｂのローラ軸線方向の幅として送出mmの幅を確保することができる。また、実際の印字幅(複写幅)は、両端数mm程度の余裕が形成され、この余裕幅には画像が形成されないため、現行のプリンタ又は複写機において幅１０mm程度の露出した突起部を形成することは十分に可能である。 In printers and copiers that horizontally feed A-4 size recording paper, the size of the recording paper is 210 mm, but the execution roller length of the pressure roller is normally set to 220 mm. Accordingly, it is possible to secure a width of the feed mm as the width of the exposed protrusions 11a and 11b in the roller axis direction. In addition, the actual printing width (copying width) has a margin of several millimeters at both ends, and an image is not formed in this margin, so an exposed protrusion having a width of about 10 mm is formed in a current printer or copying machine. It is fully possible to do.
動作時においては、ヒートローラ１は加圧ローラ２に対してほぼ全長にわたって圧接するため、露出した突起部１１ａ及び１１ｂは共にヒートローラの外周面と接触する。本発明のシリコンゴム層はシリコンオイルがほとんど含まず又は微量のオイルを含むだけであるから、シリコンゴム層１１の摩擦係数はフッ素樹脂チューブの摩擦係数よりも大きい。従って、露出した突起部１１ａ及び１１ｂの存在により、ヒートローラ１と加圧ローラ２と間に作用する摩擦力は、全体として一層大きくなり、ヒートローラの回転トルクは有効に加圧ローラに伝達され、スリップの発生特に再起動する際のスリップの発生を有効に防止することができる。しかも、連泡性のシリコンゴムは、圧着力が弱い場合であっても大きなニップ幅を形成できるので、定着性も改善される。 During operation, the heat roller 1 is in pressure contact with the pressure roller 2 over almost the entire length, so that the exposed protrusions 11a and 11b are in contact with the outer peripheral surface of the heat roller. Since the silicon rubber layer of the present invention contains almost no silicon oil or only a small amount of oil, the friction coefficient of the silicon rubber layer 11 is larger than the friction coefficient of the fluororesin tube. Therefore, due to the presence of the exposed protrusions 11a and 11b, the frictional force acting between the heat roller 1 and the pressure roller 2 as a whole is further increased, and the rotational torque of the heat roller is effectively transmitted to the pressure roller. In addition, it is possible to effectively prevent the occurrence of slip, in particular, the occurrence of slip when restarting. In addition, since the open-cell silicone rubber can form a large nip width even when the pressure-bonding force is weak, the fixability is also improved.
図２Ｂは本発明による加圧ローラの変形例を示す。尚、図２Ａで用いた部材と同一の部材には同一符号を示す。本例では、弾性ゴム層１１の軸線方向の長さとフッ素軸線チューブ１２の軸線方向の長さを同一に設定し、ローラの両端に摩擦係数の大きいシリコンゴムリング１３ａ及び１３ｂを接着剤を介して弾性ゴム層１１の側面に結合する。弾性ゴム層として、単泡性のシリコンゴム及び連泡性のシリコンゴムの両方を用いることができる。シリコンゴムリング１３ａ及び１３ｂの直径はフッ素樹脂チューブ１２の外径にほぼ等しいか又はそれよりも若干小さい直径とし、例えば弾性ゴム層の直径計をφ２０とした場合シリコンゴムリングの計直径はφ１７に設定することができる。また、ゴム硬度に関して、弾性ゴム層のゴム硬度をアスカＣ硬度で３０°とし、シリコンゴムリングの硬度はアスカＣ硬度６０〜７０°に設定する。本例の加圧ローラを用いる場合、ヒートローラ１はフッ素樹脂チューブで被覆された部分と共にシリコンゴムリング１３ａ及び１３ｂにも圧接するため、ヒートローラと加圧ローラとの間に大きな摩擦力が作用し、この結果ヒートローラの回転トルクを加圧ローラに有効に伝達することができる。しかも、ヒートローラに圧接された場合、形成されるニップ幅は、圧着力とシリコンゴムリングの硬度によりほぼ規定されるため、シリコンゴムリングを用いることにより、摩擦力の改善と共にニップ幅を調整することができる。 FIG. 2B shows a modification of the pressure roller according to the present invention. In addition, the same code | symbol is shown to the member same as the member used by FIG. 2A. In this example, the length in the axial direction of the elastic rubber layer 11 and the length in the axial direction of the fluorine axial tube 12 are set to be the same, and silicon rubber rings 13a and 13b having a large friction coefficient are attached to both ends of the roller via an adhesive. Bonded to the side surface of the elastic rubber layer 11. As the elastic rubber layer, both single-foam silicon rubber and open-cell silicon rubber can be used. The diameters of the silicon rubber rings 13a and 13b are approximately equal to or slightly smaller than the outer diameter of the fluororesin tube 12. For example, when the diameter meter of the elastic rubber layer is φ20, the total diameter of the silicon rubber rings is φ17. Can be set. Regarding the rubber hardness, the rubber hardness of the elastic rubber layer is set to 30 ° in terms of Asuka C hardness, and the hardness of the silicon rubber ring is set to 60 to 70 ° in Asuka C hardness. When the pressure roller of this example is used, the heat roller 1 is pressed against the silicon rubber rings 13a and 13b together with the portion covered with the fluororesin tube, so that a large frictional force acts between the heat roller and the pressure roller. As a result, the rotational torque of the heat roller can be effectively transmitted to the pressure roller. Moreover, since the nip width formed when pressed against the heat roller is substantially defined by the pressure bonding force and the hardness of the silicon rubber ring, the nip width is adjusted together with the improvement of the frictional force by using the silicon rubber ring. be able to.
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、ヒートローラと加圧ローラとの間に作用する摩擦力を一層大きくするため、露出した突起部１１ａ及び１１ｂに弾性ゴム層の摩擦係数よりも大きい摩擦係数を有するシリコン材料、例えば液状シリコンを必要な幅にわたって塗布し、加圧ローラ両端の摩擦力を一層大きくすることも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, in order to further increase the frictional force acting between the heat roller and the pressure roller, a silicon material having a friction coefficient larger than the friction coefficient of the elastic rubber layer, such as liquid silicon, is applied to the exposed protrusions 11a and 11b. It is also possible to apply over the required width and further increase the frictional force at both ends of the pressure roller.
１ ヒートローラ
２ 加圧ローラ
３ ヒータ
４ 記録紙
１０ シャフト
１１ 弾性ゴム層
１２ フッ素樹脂チューブ
１３ａ，１３ｂ シリコンゴムリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat roller 2 Pressure roller 3 Heater 4 Recording paper 10 Shaft 11 Elastic rubber layer 12 Fluororesin tube 13a, 13b Silicon rubber ring
Claims (6)
前記弾性ゴム層を、多数の気泡又は空孔を含む弾性ゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さを、前記フッ素樹脂層チューブのローラ軸線方向の長さよりも長くなるように設定し、当該加圧ローラの軸線方向の両端において前記弾性ゴム層の外周面の一部が露出するように構成したことを特徴とする加圧ローラ。 In a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube mounted on the outer periphery of the elastic rubber layer,
The elastic rubber layer is composed of an elastic rubber layer containing a large number of bubbles or holes,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The length of the elastic rubber layer in the axial direction of the roller is set to be longer than the length of the fluororesin layer tube in the axial direction of the roller, and the outer peripheral surface of the elastic rubber layer at both ends in the axial direction of the pressure roller A pressure roller characterized in that a part of the pressure roller is exposed.
前記弾性ゴム層を、多数の空孔を含む連泡性のシリコンゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記フッ素樹脂チューブのローラ軸線方向の長さを、前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の長さよりも短くなるように設定し、当該加圧ローラの軸線方向の両端において前記弾性ゴム層の外周面の一部が露出するように構成したことを特徴とする加圧ローラ。 In a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube mounted on the outer periphery of the elastic rubber layer,
The elastic rubber layer is composed of an open-cell silicone rubber layer containing a large number of pores,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The length of the fluororesin tube in the axial direction of the roller is set to be shorter than the length of the elastic rubber layer in the axial direction of the roller, and the outer circumferential surface of the elastic rubber layer is formed at both ends in the axial direction of the pressure roller. A pressure roller characterized in that a part thereof is exposed.
前記弾性ゴム層を、多数の気泡又は空孔を含む弾性ゴム層で構成し、
前記フッ素樹脂チューブの内径を前記弾性ゴム層の外径よりも小さい径とし、
前記弾性ゴム層のローラ軸線方向の両端に、前記弾性ゴム層を構成するゴム材料の摩擦係数よりも大きい摩擦係数を有すると共に、前記フッ素樹脂チューブの外径よりも小さい外径及び前記弾性ゴム層の硬度よりも高い硬度を有するシリコンゴムリングを装着したことを特徴とする加圧ローラ。 In a pressure roller having a metal shaft, an elastic rubber layer formed on the outer periphery thereof, and a fluororesin tube mounted on the outer periphery of the elastic rubber layer,
The elastic rubber layer is composed of an elastic rubber layer containing a large number of bubbles or holes,
The inner diameter of the fluororesin tube is smaller than the outer diameter of the elastic rubber layer,
The elastic rubber layer has a friction coefficient larger than the friction coefficient of the rubber material constituting the elastic rubber layer at both ends in the roller axial direction of the elastic rubber layer, and an outer diameter smaller than the outer diameter of the fluororesin tube and the elastic rubber layer A pressure roller comprising a silicon rubber ring having a hardness higher than that of the pressure roller.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008033156A (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Kyocera Mita Corp | Fixing device and image forming apparatus |
| JP2009109762A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Mitsuma Giken Kk | Rubber roller, pressure roller and method of manufacturing the same |
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