JPH0119147Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電子写真複写機等の画像形成装置に
使用される定着装置に関するもので、特に、互い
に協働してトナー像支持材上のトナー像を加熱定
着させる一対の上下にある定着ローラを有し、少
くとも一方のローラ内（又は外部）に熱源として
ハロゲンランプの如き加熱ランプ或いは発熱体を
設けた加熱ローラ定着装置に関するものである。

一般に、このような定着装置においては上側の
定着ローラ内に熱源としてハロゲンランプを配置
している。

従来、この種の定着装置は、上側の定着ローラ
におけるハロゲンランプの配光を均一にし、或い
は両端部における放熱を考慮に入れて両端部の配
光を高くし上側定着ローラの温度分布をほぼ均一
にするようにしている。また、シワの発生を防止
するために、このローラの両端から中央にかけて
ローラ径を小さくした形状（以下、逆クラウン形
状という）としている。しかしながら、このよう
な定着装置においては、ローラの軸方向の長さよ
りも狭い幅のトナー像支持材を定着ローラ間に通
す時に、トナー像支持材が通る部分では上側ロー
ラの熱がトナー像支持材によつて遮断されるのに
比して、トナー像支持材の幅より外側の部分（非
通紙区域）においては上側ローラの熱が直接的に
下側の加圧ローラに供給されるために下側の加圧
ローラの温度は中央より両端部が高くなる。さら
に上側ローラは逆クラウン形状をもつために、そ
の中央部での圧接部は減少し逆にその両端部で広
くなる。したがつて、均一な定着性が得られず、
中央部で定着不良或いは端部で過剰定着という現
象が生じ効率もよくない。

さらに、しわ防止のために逆クラウン形状とし
たのにもかかわらず、トナー像支持材の幅方向に
関する速度差が大きくなり過ぎてトナー像支持材
にしわが発生する場合もあつた。又この速度差に
よつて像ずれさえ生じることもあつた。

このような定着不良は特に加圧ローラか又は加
熱定着ローラの表面部又は表面に熱膨張する材料
を有している場合顕著な現象として見られる。

このように熱膨張する材料を有している定着用
のローラを備えた定着装置では、ローラの端部に
おいて中央部よりも加熱される程度が大きいため
ローラの全長に関して中央部よりも両端部又は一
方の端部がより膨張してしまう。これによつて定
着ローラ対の両端部ではローラ径の変化によつて
圧接部が増大され又極部的な集中応力が発生す
る。一方中央部では両端部との温度差の影響を受
けて（又逆クラウン形状のローラであればさらに
助長される）その圧接部の領域が減少されてしま
う。

依つてローラ軸方向に関して不均一な圧力分布
及び不均一な熱分布が生じるので定着不良が起き
る。

本考案は上記のような問題点を解決するために
なされたもので定着性の良い又しわ防止効果の高
い定着装置を提供するものである。

本考案による定着装置は、トナー像支持材を挾
持搬送してトナー像を該トナー像支持材上に加熱
定着する定着ローラ対と、その定着ローラ対のう
ちの少なくとも一方の定着ローラを加熱する加熱
手段であつて定着ローラの軸方向に関してその両
端部よりも中央部の発熱量が大きい加熱部材を有
する加熱手段とを備えると共に、その定着ローラ
対のうちの少なくとも一方の定着ローラが、その
両端部から中央部に向つて直径が漸減する形状に
形成されていることを特徴とするものである。

以下、図面を参照し且つ従来装置と本考案の実
施例の装置を比較しながら説明する。第１図およ
び第２図は、この種の従来のローラ定着装置を示
すもので、図中、１および２は互いに圧接される
一対の定着ローラを示す。定着ローラ１および２
は、それぞれ、両端に支軸部１ａおよび２ａを有
し、この支軸部において本体側板３および４に回
転自在に支承される。定着ローラ１の中には熱源
例えばハロゲンランプ５が内蔵されていて、第１
図に矢印で示す方向に回転される。定着ローラ２
（以下、加圧ローラと称する）はバネ（図示せず）
等によつてローラ１に圧接され、ローラ１の回転
に応じて第１図に矢印で示す方向に回転される。
上記のローラ１はシート材の表面にシワが生ずる
のを防止するために逆クラウン状に形成されてい
る。ローラ２の表面には弾性体の層例えばシリコ
ーンゴム層が設けられている。

表面にトナー像Ｔを支持する支持材Ｓは第１図
において右方からガイド６に沿つて、ローラ１，
２の間に送り込まれ、これらのローラの間でトナ
ー像Ｔは支持材Ｓ上に定着されて、第１図の左方
に搬送されて定着装置から排出される。なお、第
１図において、７および８は、支持材がローラ１
および２に巻きつかないように、シート材をロー
ラ表面から分離する分離爪を示す。また９はロー
ラ１の表面に接する状態に保持されて、ローラ表
面温度を検出する温度センサーを示す。この温度
センサーの信号によりハロゲンランプ５をオン・
オフ制御して、ローラ表面温度を所望温度に制御
する。

このような定着装置においては、ローラ１，２
の軸方向の長さより狭い幅のトナー像支持材Ｓが
ローラ１，２間を通る時、ハロゲンランプ５によ
る熱は、第２図に矢印で示すように流れる。すな
わち、トナー像支持材Ｓが通るローラ中央部分に
おいては、この熱は支持材Ｓによつて奪はれるが
ローラの両端においては直接的に加圧ローラ２の
両端部に伝達される。従つて加圧ローラの温度分
布は中央部より両端部に向つて高くなり、かえつ
て、定着ローラの温度分布が不均一となる。

本考案は、上記のような定着装置において、逆
クラウン形のローラを使用した場合の欠点を解決
するためにハロゲンランプ等の発光体（発熱体）
の発熱量を端部よりも中央部において高くするこ
とによつて、効率よく均一な定着を行ない、シワ
の発生を防止するものである。

第３図乃至第５図は、それぞれ、本考案の実施
例を示す。これらの図中、第２図に示すをのと同
じ部分は同じ番号によつて指示する。

第３図は、ローラ１，２の間に通されるトナー
像支持材の最大幅Ｌの中、中心から両側に長さｌ
（ｌ＜Ｌ／２）の領域（例えば、中心から両側へ30mm の領域）において、ハロゲンランプ５の配光を40
％アツプさせた。定着ローラの逆クラウン量（端
部の外径と中央部の外径との差）は125μmであ
る。この構成においては、定着操作時に、上側の
定着ローラ１の温度は中央部で高く両端部に向つ
て低くなる。一方、ローラ１，２間に通されるト
ナー像支持材の両側縁より外側の領域では下側の
加圧ローラ２が上側のローラ１の熱を直接的に受
ける。これによつて下側の加圧ローラ２の温度は
中央部よりも両端部において高くなる。以上によ
り熱的にローラの圧接部ではローラ軸方向に関し
てほぼ安定したほぼ均等の加熱量と加圧量がすく
なくとも定着時得られる。さらに定着ローラ１は
125μmの逆クラウン形状を有しているので、ニツ
プは中央部より端部で大きくなる。然して、上側
の定着ローラ１が逆クラウン形状を有しているの
でシワにも強い。

以上のことにより、効率よく均一な定着性を得
ることができ且つシワにも強い定着装置が得られ
る。

この現象を説明すると、定着ローラ１の中央部
での熱量は従来のものより多くなる。従つて加圧
ローラ２と定着ローラ１の夫々の中央部ではトナ
ー像を定着することのできる十分な加熱量と所定
圧が得られる。またローラ１，２の両端部でも定
着ローラ１の加熱量と定着ローラ１から加圧ロー
ラへ伝達される加熱量が相乗されて定着に必要な
加熱量と加圧量が得られる。依つてトナー像支持
材全体に加熱定着に必要な条件が得られ、優れた
定着効果が得られる。さらにシワ防止効果も安定
する。

なお、上記実施例において、剛体である上側の
定着ローラ１の逆クラウン量を30〜300μm、又
は、弾性体である下側の加圧ローラ２に100〜
700μmの逆クラウン量を与えた時、特に良好な結
果が得られた。いずれも、この値より大きければ
トナー像支持材の進行方向と垂直にシワ（横シ
ワ）が発生することがあつた。又小さければ紙の
進行方向と平行にシワ（縦シワ）が発生すること
もあつた。また、上記実施例の両方の定着ローラ
１，２をともに逆クラウン形状としてもよい。

また、ハロゲンランプ５の両端部のフラツト領
域の配光を１としたとき、ローラ間に通される最
大幅のトナー像支持材の中心より両側へ20−120
mmの領域でその配光を1.2〜2.2の割合とすると、
特に良好な結果が得られた。

第４図および第５図は本考案の他の実施例を示
す。

第４図は上側の定着ローラ１を従来どおりとし
て、下側の加圧ローラ２の中央部にのみヒータ
５′を設け加圧ローラ２の温度分布を補正したも
のである。また、第５図は上側の定着ローラ１の
ハロゲンランプ５の配光を両端と中央の３つの領
域に分け、中央の領域を両端より高くしたもので
ある。

さらに第４図、第５図に説明をする。第４図の
実施例は加圧ローラ内部のヒータ５′を定着時に
作動せしめることを特徴とする。図中、１０はヒ
ータ５及びヒータ５′に印加電圧を供給する手段
で、スイツチ制御手段１１の信号によつてヒータ
５又はヒータ５，５′に電圧を供給する。スイツ
チ制御手段１１内にはヒータ５′の通電を決定す
るスイツチ１１１とヒータ５の通電を決定するス
イツチ１１２とが内蔵されている。

１４はコンパレータで、センサー９の信号を所
望基準と比較する。その結果センサー９の信号が
高の場合はスイツチ１１２をオフし低の場合はス
イツチ１１１をオンする。つまりセンサー９によ
つて定着ローラ１の温度調節を行う。１３は支持
材の検知又は定着行程開始又は定着ローラの回転
等のいずれかを検知する手段で定着時を検知す
る。手段１３からの信号によつてスイツチ１１１
がオンされ加圧ローラ２から定着ローラ１の中央
部へ相当量の熱が印加される。これによつてロー
ラ１，２間の熱分布はほぼ均一か又はやや中高の
分布となる。依つて、支持材がローラ間で挾持搬
送されると、トナー像はほぼ均一に定着される。
尚、１２はメインスイツチで、このオン信号でス
イツチ１１１，１１２はオンされる。これによつ
てウエイトタイムを短縮する。ウエイトタイム終
了後及び定着行程終了後スイツチ１１１は公知の
時限手段やリレー等によつてオフされる（不図
示）。

上記実施例は加圧ローラ２の熱伝導率を無視し
ているが、加圧ローラ２の表面に弾性ゴム層を比
較的厚く有する場合は、ヒータ５′は定着ローラ
１の内部に設けることが必要である。これは熱効
率を向上させるためである。又このような場合外
部加熱方式をとつてローラの軸方向に関してその
中央部を加熱するようにしても良い。

第５図の実施例は、熱の流れを考慮した好まし
いヒータの発熱分布（又は発光分布）を形成した
ものである。これによつて常時定着ローラの中央
部を両端より高温として且つローラ表面の熱分布
をなだらかな凸状のカーブとすることができる。
これらによつて定着効率を向上し、定着不良を防
止すると共にしわ発生を防止できる。

以上説明したように、本考案は、ハロゲンラン
プ等の発熱又は発光部材を用いる熱ローラ定着装
置において、その部材の配光又は発熱分布をその
軸方向に関して両端部より中央において高くする
ことによつて均一な定着を達成できる。特に、逆
クラウン形状のローラを用いる場合に特に顕著で
あつた定着不良の問題点を解決し、シワを発生す
ることなしに効率よく定着を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のローラ定着装置を
示す側面図および断面図、第３図、第４図、第５
図は、それぞれ本考案の定着装置の実施例を示す
第２図と同様の断面図およびそのハロゲンランプ
の配光量を示す図である。 １……定着ローラ、２……定着ローラ（加圧ロ
ーラ）、３，４……側板、５……ハロゲンランプ、
５′……ヒータ、６……ガイド、７，８……分離
爪、９……温度センサー、１０……印加電圧供給
手段、１１……スイツチ制御手段、１１１，１１
２……スイツチ、１２……メインスイツチ、１３
……検知手段、１４……コンパレータ、Ｓ……ト
ナー像支持材、Ｔ……トナー像。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トナー像支持材を挾持搬送してトナー像を該ト
   ナー像支持材上に加熱定着する定着ローラ対と、
   その定着ローラ対のうちの少なくとも一方の定着
   ローラを加熱する加熱手段であつて定着ローラの
   軸方向に関してその両端部よりも中央部の発熱量
   が大きい加熱部材を有する加熱手段とを備えると
   共に、その定着ローラ対のうちの少なくとも一方
   の定着ローラが、その両端部から中央部に向つて
   直径が漸減する形状に形成されていることを特徴
   とする定着装置。