JPH01185579A - 定着装置における加圧ローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は、加熱ローラ方式の定着装置において、定着装
置の両日−ラの間のニップされる用紙に、紙しわが形成
されることを防止出来るようにする装置に間し、特に、
定着装置が定着の動作を行う際に、加熱された加圧ロー
ラの表面形状が、理想的なニップ形状になるように構成
されたものに関する。

（従来の技術） 従来の襖写機やプリンター等の乾式トナーを用いる装置
においては、感光体ドラムに形成されたトナー画像を用
紙に転写して、該未定着トナー画像を担持する用紙を、
搬送手段によって定着装置に案内し、該定着装置におい
て熱または圧力を加えることによって、トナーを溶融さ
せ、用紙に押圧する等の手段によって定着を行い、コピ
ーとして完成するような手段が用いられている。

上記したような未定着トナー画像の定着のためには、一
般に加熱ローラ方式の定着装置が用いられることが多い
。この加熱ローラ方式の定ｓｉｘにおいては、発熱ラン
プ等を内蔵した加熱［１−ラと、該加熱ローラに対して
、所定の圧力で押圧されるようにした加圧ローラとを対
向して配置しており、該両ローラの間に用紙をニップし
て、加熱と加圧との作用を行い得るようにしている。

例えば、−殻内な複写機としては、第４図に示されるよ
うな構成の装置が用いられる。この複写機１には、その
本体の上面にプラテン２を設けて原稿を載２するように
構成し、該プラテン２の上にセットした原稿の画像を、
画像読取り装置３によって走査し、その画像情報を感光
体ドラム５に伝達する。

前記感光体ドラムの周囲には、現像装ｒａ７、帯電コロ
トロン６、転写・剥離コロトロン８および、クリーニン
グ装置９等の各装置が配置されており、画像読取り装置
からの光によって感光体ドラムの表面に静電潜像を形成
し、その静電潜像に対して現像装置からトナーを供給す
ることによって、トナー画像として可視像化する。そし
て、感光体ドラムのトナー画像を転写・剥離コロトロン
８による放電によって用紙に転写するようにしており、
その後に感光体ドラムに残留するトナーをクリーニング
装置９によって除去するようにしている。

また、トナー画像が転写される用紙は、給紙装置から供
給され、用紙搬送路を通る間に、画像転写部分で、上記
したように転写・剥離コロトロンからの放電によって感
光体ドラム５からトナー画像が転写される。そして、未
定着トナー画像を担持する用紙を搬送ベルト装置１０に
よって定着装置１５に案内するようになっている。

上記したような複写機において、一般に用いられている
加熱ローラ方式の定着装Ｍ１５は、第５図に示されるよ
うに、フレーム２５に対して軸受２４を介して回転可能
に支持される加熱ローラ２０と、該加熱ロー５２０に対
して、スプリング３６によって所定の圧力で押圧される
ように構成されたｊπ１圧ローラ３０とから構成される
。

また、前記加圧ローラ３０は、金属製の円筒状のコア３
１と、その表面に形成したゴム等の弾性体の被覆層３２
および、その両端部に設けた軸受３５に、それぞれスプ
リング３６による押圧手段により構成し、該軸受部分を
介してスプリング３５により、所定の圧力Ｃ押圧するよ
うに設定することによって、両ローラの間でのニップ圧
力と、ニップ形状とを調整出来るような手段が用いられ
る。

この加熱ローラ２０は、ローラコアの中空部の内部には
ハロゲンランプ等のような発熱体２３を設けていて、該
ランプ２３の熱によって、加熱ロー５２０の表面を所定
の温度（１８０℃〜２００℃）に加熱し、その熱で用紙
に担持されたトナーを溶融し、加圧ローラによる圧力で
、溶融されたトナーを用紙に押圧して定着させる。

前記両ローラが上記したような構成のものであり、各ロ
ーラのニップ部分での形状が、第６図（ａ）に示される
ように、加熱ロー５２０が両側が広くて中央部が狭いも
のとして構成されるのに対して、同図（ｂ）に示される
ように、加圧ローラ３０がコア３１の表面に、ゴム等の
弾性体による被覆層３２が一体に接着された状態に形成
されている。

したがって、両日−ラの間でのニップ形状Ｎは、１４図
（Ｃ）に示されるように、加熱ローラのニップ部分での
形状にほぼ一致する状態に設定され、そのニップ形状Ｎ
によって、定着装置における用紙の挟持と搬送、および
、定着の作用が良好に行なわれるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記したような従来の定着装置の場合、
通常一般に用いられている小型の複写機、または、Ａ３
サイズ以下の用紙を用いる複写機等においては、ローラ
が比較的短いものであり、ニップ圧力を一定に維持する
ことは、０−ラ自体の剛性の点からも容易に設定出来、
ニップ部分の形状もスプリングによる押圧によって任意
に設定が可能である。

これに対して、ＡＯサイズ等のような大サイズの用紙を
用いて複写を行うような大型の複写機においては、その
用紙サイズに対応して、定着装置の巾が非常に大きいも
のとなり、Ｏ−ラの長さがその直径に比較して非常に大
きくなる。

そして、上記したような大型の複写機における定着装置
における加圧ローラ３０は、第７図（ａ）に示されるよ
うに、その製造時に、その外径の形状が一定のものとし
て製造されるので、定着装置の使用時に加熱Ｏ−ラによ
る熱によって、金属製のコア部材３１と弾性体３２とが
加熱される。この場合に、例えば、加圧ローラ３０が１
６０℃に加熱されると、コア部材３１と弾性体との熱膨
慝率が異なり、コア３１よりも弾性体３２の熱膨艮率が
大きくなる。

ところが、同図（ｂ）に示されるように、コア３１０表
面に弾性体３２が一体となるように接着されているため
に、膨張係数が小さいコア３１に対して、ＩＩＪＩＨ率
の大きい弾性体３２が該接着部分では伸びないことから
、その内部ひずみによって、全体に同一の外径とならず
に、中央部が大きく脹らみ、両端部でだれ部分３３が形
成された不均一な形状のものとなる。その状態は、同図
（Ｃ）に示されるような形状のものとなる。

つまり、定着装置を加熱していない状態では、加熱ロー
ラ２０と加圧ローラ３０との２つのローラの外径形状は
、第８図（ａ）に示されるように形成されており、両ロ
ーラの間におけるニップ形状Ｎ４は同図（ｂ）に示され
るようになっている。

そして、上記したようなニップ形状Ｎ４によって、用紙
に対づる搬送速度＄４の状態は、同図（Ｃ）に示される
ように、中央部が速くて、両端部が低速度の状態となる
。

したがって、定着装置を加熱していない状態で、該定着
装置に用紙を通過させると、同図（ｄ）に示されるよう
に、従来より用いられている定着装置と同様に、用紙Ｐ
を良好な状態で案内し、用紙に縦しわが発生することを
防止出来るようになる。

ところが、上記したように構成された定着装置において
、加熱ローラ２ｏのヒータに通電されて加熱ローラが加
熱されると、その熱によって加圧ローラ３０が加熱され
、該加熱ローラ３０の各部材が熱膨張を生じると、加熱
ロー５２０の形状に変化は大きく発生しないものの、加
圧ローラ３０には、上記したような不均一な熱膨張によ
って、第９図（ａ）に示されるようなだれ部分３３が形
成されることになる。そして、それによって両〇−ラの
間に形成されるニップ形状Ｎ３は、同図（ｂ）に示され
るように、両端部の内側に変曲点ｈ１とｈ２とを有し、
両１１１１Ｉ端部付近が狭い巾でニップするようなもの
として形成されることになる。

したがって、上記したような両ローラの間におけるニッ
プ形状Ｎ３によって、用紙に対する搬送速度のカーブＳ
３は、同図（Ｃ）に示されるように、複雑に折れ曲がっ
た状態に形成される。そして、同図（Ｃ）に示されたよ
うな速度曲線により、中央部と両側部分での変曲点ｈ１
〜ｈ３が用紙の搬送に影響を与え、同図（ｄ）に示され
るように、両側の変曲点ｈ１とｈ　２とを中心にした紙
しわＰａが発生する等の不都合な状態が生じて、良好な
状態のコピーが得られない等の多くの問題が発生する。

（充用の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられている装置
の欠点を解消するもので、定＠装置の加圧ローラの形状
を改良し、該加圧ローラが加熱された状態で、だれ部分
を生じないような形状に形成することによって、大サイ
ズの用紙に対する定着の作用を良好な状態で行い得るよ
うにする装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明の定
着装置における加圧ローラ装置は、感光体ドラムに形成
されたトナー画像を用紙に転写し、該トナー画像を担持
した用紙を搬送ベルト装置により搬送して、加熱ローラ
方式の定着装置の両ローラの間にニップさせ、加熱と加
圧とを行って定着するように構成してなる装置において
、該定着装置の加圧ローラを、常温で、両端部付近に形
成する小径部と、中央部に形成する大径部、および、前
記小径部と大径部とを接続する変曲点とから構成し、前
記加圧ローラを定着装置の使用状態で加熱することによ
って、理想的なニップ形状のものとなるように構成した
装置である。

また、本発明の装置においては、前記加圧ローラを金属
製のコア部分と、該コアの周囲に被覆される弾性体とか
ら構成し、該弾性体の被覆厚さを変化させることによっ
て、両端部近傍の小径部、中央部付近で均一な直径を有
する大径部、両端部の前記小径部よりも若干大径の部分
、および、これらの各々の径の異なる部分を、変曲点を
介して接続するようにして構成している。

そして、上記したように構成することによって、本発明
の定着装置においては、加圧ローラの外径形状を、大径
部と小径部、およびそれらを接続する変曲点によって構
成することにより、その加圧ローラが加熱された際に、
前記加熱ローラと加圧ローラとにより形成されるニップ
形状が理想的なものとなり、それによって、大サイズの
用紙に対する定着の動作を良好な状態で行い得るととも
に、紙しわ等が発生することを防止して、良質のコピー
を得ることが出来るものとなる。

（実施例） 図示された例に従って、本発明の定着装置における加圧
ローラ装置の構成を説明する。

本発明の定着装置は、第５図に示された従来例の場合と
同様に、内部にランプ等のような発熱体を設けた加熱ロ
ーラと、該加熱ローラに対して、スプリング等の付勢手
段によって、所定の圧力で押圧されるように配置された
加圧ローラとから構成される装置である。

本発明の加圧ローラ３０は、第１図（ａ）に示されるよ
うに、その径が各部分で異なるものとして構成されてお
り、中央部の大径の部分の径をｄｌ、両端部での径をｄ
３、両端部の近傍での径をｄ２として設定し、それらの
外径の異なる部分を変曲点ｈ１　、ｈ２で接続した滑か
な状態の曲線に形成されている。また、前記両端部での
径ｄ３と、小径部分の径ｄ２とは、路間−に形成される
ことも可能である。

実際には、定着１↑】が約９０ｃｍのローラにおいて、
その中央部の７０ｃｍ程度がほぼ同一の直径の部分ｄ１
として形成されており、両端部から内側に約１０ｃｔｓ
程度の部分で変曲点ｈｌ　、ｈ２が設定され、識変曲点
部分での小径部分ｄ２が設定されるものとなる。また、
本発明の加圧ローラにおいては、コア部分は、均一な直
径の部材として形成されており、その周囲に被覆する弾
性体の厚さを変化させることによって、上記したような
形状に形成することが出来るようにされている。

つまり、従来より用いられている加圧ローラと同様にし
て構成される加圧ローラにおいては、そのローラの外径
は８０ａ１１φ程度であるが、大径部の直径ｄ１と、小
径部の直径ｄ２どの差は、０゜２ａｗ〜２ａｍ＋程度に
形成される。したがって、前記変曲点ｈ１　、ｈ２にお
いては、前記したような直径の差をなめらかな曲線によ
って接続し、該加熱ローラ３０が加熱された際に、該ロ
ー５３０の外径形状が従来より用いられている加熱ロー
ラの場合のように、端部にだれが発生することのないよ
うに構成することが出来るものである。

さらに、前記した加圧ローラ３０に対向して配置される
加熱ローラ２０は、第１図（ｂ）に示されるように、従
来の加熱ローラと同様に構成されるものであり、両ロー
ラの間に用紙をニップすることによって、未定着トナー
画像を担持した用紙を、良好な状態で搬送し、定着の動
作を行い得るようにしている。

第２図に示される実施例は、本発明の定着装置１５を加
熱しない状態で、用紙を通す場合を示している。この第
２図に示される定着装置の冷間状態においては、加熱Ｏ
−ラ２０と、加圧ロー５３０とは、それぞれ同図（ａ）
に示されるように、最初に製造時のローラ形状に設定さ
れているので、それらの２つのローラによって形成され
るニップ形状Ｎ２は、同図（ｂ）のように、加圧ローラ
の変曲点ｈ１　、ｈ２に対応した部分で変曲されて、理
想的なニップ形状とは若干具なる形状のものとして形成
される。

また、上記したニップ形状によって、そのニップ部分で
の搬送速度線図は、同図（Ｃ）に８２で示されるように
、ローラ３０の各部分に対応した位置で速度が変るもの
とされるが、全体に中央部から両端部側に向かって次第
に速度が速くなるような状態に設定される。

したがって、定着装置ｆ１５の冷開状態で用紙を搬送す
る場合には、同図（ｄ）に示されるように、用紙Ｐに対
してはその両側の速度が速く、中央部の速度が遅い状態
での搬送作用が行なわれるものとなり、用紙はニップ部
分を良好な状態で通過されるものとなる。

さらに、本発明の定着装置を加熱状態に設定した場合に
は、第３図に示されるように、加熱ローラ２０はイの形
状に変化は発生しないが、加圧ローラ３０の外径形状は
、同図（ａ）に示されるような状態となり、該ロー５３
０の両端部には、従来例の場合のように、鎖線で示すよ
うなだれ部分３３が顕著に発生することはないものとな
る。したがって、上記したように、２つのローラによっ
て形成されるニップ形状Ｎ１は、同図（ｂ）に示される
ような状態となり、中央部から両側に向けてほぼ均一な
状態で広がるような、ニップ形状に形成される。

そして、上記したようなニップ形状に形成された場合に
は、同図（Ｃ）に８１で示されるように、用紙の搬送速
度の縮図は、中央部が低速で、両側端部に至る程高速度
に設定され、同図（ｄ）に示されるように、用紙Ｐを定
着装置の両ローラの間にニップして、定着を行う際の用
紙に加えられる力は、小型の複写機の場合と同様に、両
側に若干引張られる状態となり、用紙の案内の動作を良
好に行い得るものとなる。

上記したように、本発明の定着装置においては、加圧ロ
ーラの外径形状を特定することによって、巾の広い用紙
に対する定着の動作を行う際にも、その用紙の搬送を良
好に行い得るとともに、用紙に縦しわ等が発生すること
を防止出来、定着の作用を良好に行い得るものとなるの
である。

なお、上記した本発明の定着装置において、加圧ローラ
の形状は、第１図に示されるように、中央部分に一定の
外径を有する部分を形成し、その両側に細い部分を形成
するとともに、それらの径の異なる部分をスムーズに接
続するような形状に形成することが基本構成であり、そ
れらの各部分の外径等は、加圧ローラに使用されるゴム
等の弾性体の性質、および、その他の物理的な条件によ
って任急に設定されるものである。

（発明の効果） 本考案の装置は、上記したような構成を１するものであ
るから、大サイズの用紙に対して複写を行うような大型
の複写機の定着装置において、両ローラの間のニップ形
状を、用紙にしわ等が発生することを防止出来るような
形状のものとして設定することが可能になる。

また、本発明の定着装置においては、用紙対して良好な
状態で搬送作用を行うことが出来、薄手の腰の弱い用紙
等に対しても、その定着の動作に際してしわ等が発生さ
せることなしに、定着の作用を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着装置の各ローラの説明図で、同図
（ａ）は加圧ローラの側面図、（ｂ）は加熱ローラのニ
ップ部分での形状の説明図、第２図および第３図はそれ
ぞれ本発明の定着装置における冷開状態と加熱状態での
説明図であり、上記２つの図において、（ａ）は加熱ロ
ーラと加圧ローラとの形状の説明図、（ｂ）はニップ形
状の説明図、（Ｃ）は速度線図、（ｄ）は定着′ＶＡ置
にニップされた用紙の状態の説明図、第４図は一般的な
複写機の説明図、第５図は定着装置の断面図、第６図（
ａ）は従来より用いられている加熱ローラの形状の説明
図、同図（ｂ）は加圧Ｏ−ラの説明図、同図（Ｃ）は従
来例における両ローラの間のニップ形状の説明図、第７
図（ａ）は従来例の加熱ローラの側面図、同図（ｂ）と
（Ｃ）とは、加圧ローラの加熱状態での膨扇の状態を示
す説明図、第８図および第９図は、従来例の定着装置に
おけるローラとニップ状態の説明図で、これらの２つの
図において、（ａ）は加熱ローラと加圧ローラの外径形
状の説明図、（ｂ）はニップ形状の説明図、（Ｃ）は速
度線図、（ｄ）は用紙の搬送状態をそれぞれ示す図であ
る。 図中の符号 １・・・・・・複写機、５・・・・・・感光体ドラム、
１５・・・・・・定着装置、２０・・・・・・加熱ロー
ラ、２３・・・・・・ランプ、３０・・・・・・加圧ロ
ーラ、３６・・・・・・スプリング。 第２図 第３図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体ドラムに形成されたトナー画像を用紙に転
   写し、該未定着トナー画像を担持する用紙を搬送ベルト
   装置により搬送して、加熱ローラと加圧ローラとの間に
   ニップさせ、加熱と加圧の作用を行って定着するように
   構成してなる装置において、 前記定着装置の加圧ローラが、常温で、両端部付近に形
   成する小径部、中央部の大径部、および、前記小径部と
   大径部を接続する変曲部とから構成され、前記加圧ロー
   ラを定着装置の使用状態で加熱することによつて、理想
   のニップ形状のものとなるようにして構成したことを特
   徴とする定着装置における加圧ローラ装置。
2. （２）前記加圧ローラを、金属製のコア部分と、該コア
   部分の周囲に被覆される弾性体とから構成するものにお
   いて、該弾性体の被覆厚さを変化させることによつて、
   両端部付近の小径部、中央部分で均一な直径を有する大
   径部、両端部の若干小径部よりも大径の部分、これ等の
   各々の径の異なる部分を変曲部を介して接続するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   定着装置における加圧ローラ装置。