JPH03192382A - 定着装置 - 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、感光体ベルトや感光体ドラム等の感光体から
用紙に転写されたトナー像を定着する定着装置に係わり
、特に加熱ローラとこれに圧接される圧接ローラにより
熱定着する定着装置に関する。

「従来の技術」 例えば静電式の複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等
では、用紙上に形成されたトナー像を所定の温度に加熱
して定着させる必要がある。そのための装置として、熱
効率が高く定着性に優れていることから、一般に加熱ロ
ーラによる定着装置が複写機に用いられている。

第１２図は従来用いられた複写機の概略構成を表わした
ものである。

この複写機の感光体ドラム１の周囲に配置されたチャー
ジコロトロン２は、ドラム表面、に電荷を一様に帯電さ
せるようになっている。感光体ドラム１の表面に帯電さ
れた電荷は、レンズ３等の光学系の露光によって選択的
に消失し、ドラム表面に静電潜像が形成される。この静
電潜像は、現像装置４によって現像され、トナー像が感
光体ドラム１の表面に形成される。このトナー像は、ト
ランスファーコロトロン５０作用によってコピー用紙６
に転写される。トナー像の転写されたコピー用紙６は定
着装置に搬送され、加熱ローラ７に加圧ローラ８で加圧
されながら熱的に定着され、機外に排出されることにな
る。トナー像がコピー用紙６に転写された後に感光体ド
ラム１０表面に残存するトナーはクリーニングブラシ９
で取り除かれる。

第１３図はこのような複写機に従来から用いられている
定着装置の概略構成を示したものである。

定着装置の加熱ローラ７は、その内部に図示しない熱源
としての定着ランプが配置されている。

加熱ローラ７の回転軸の一方の側にはスプロケット等に
よる駆動機構部１０が設けられており、加熱ローラフに
回転力を与えている。一方、加圧ローラ８は、外周部分
が例えばシリコンゴムで構成されており、その両端部で
矢印で示す加圧力Ｄ１Ｅを受けて加熱ローラ７に圧接さ
れている。コピー用紙６の搬送を一定にするために加圧
力り、　Ｅは同等に加圧ローラ８に加えられている。

この加熱ローラ７は、コピーを開始する前に、コピー用
紙６にトナー像が充分定着する温度、例えば表面温度で
１６０°Ｃから２２０°Ｃ程度になるまで、図示しない
定着ランプにより加熱される。加圧ローラ８も加熱ロー
ラフの加熱により充分に熱せられる。加熱ローラ７が充
分加熱されると、コピーが開始される。トナー像が転写
されたコピー用紙６が加熱ローラ７と加圧ローラ８との
圧接部に供給されると、トナー像は両ローラ７．８で加
圧状態で加熱されてコピー用紙６に定着される。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、加熱ローラ７を充分加熱したとしても、実際は
ローラの軸方向に均等な熱分布とはならず、駆動機構部
１０側の温度が一般に低くなっていた。

これは、駆動機構部１００図示しないスプロケットや伝
動用ローラチェーンを介してフレームや装置内の他の部
分に加熱ローラフの熱が奪われるためである。また、一
般に複写機内の温度上昇を防止するために排気ダクトが
定着装置の近傍に設けられており、加熱ローラフの軸方
向における排気が不均一な場合には、これも温度分布に
影響を与えていた。

このように加熱ローラ７が軸方向に温度差を生じると、
これと接触して加熱される加圧ローラ８の膨張量にも影
響を与える。すなわち、加圧ローラ８のシリコンゴムは
加熱されて熱膨張するため、高温部のローラの外径が低
温部よりも太くなる。

このためコピー用紙６の搬送速度が高温部側で速くなり
、用紙が駆動機構部１０のある低温部側に曲がって搬送
される場合がある。このような場合、コピー用紙６のし
わや定着後のトナー像の乱れを引き起こす可能性があっ
た。特にコピー用紙６が連続紙や、例えば日本工業規格
Ａ列１判の用紙のように長尺のコピー用紙である場合に
その可能性が高い。

このような問題点を解決するために、実公昭５９−３７
７９６号公報において、特殊な構造の定着ランプを使用
した定着装置が提案されている。

この定着ランプは、発熱素子であるフィラメントの密度
を加熱ローラ７の熱分布に応じて軸方向で変えるように
したものである。すなわち定着ランプは、熱放散の大き
い駆動機構部１０側のフィラメントの密度を高くして他
方側よりも高温になるようにしている。このような構造
にすることによって、加熱ローラ７の表面温度は軸方向
で一定となり、コピー用紙６が定着装置で曲がらずに真
直ぐに搬送される。従って、コピー用紙１６のしわや定
着の乱れの発生を防止することができる。

しかし、フィラメントの密度を変えると、定着ランプの
構造が複雑になり高価となる。また、定着ランプは、フ
ィラメントの密度の高い側と低い側とで左右が規定され
るため、加熱ローラ７への取付操作が面倒になる。更に
、−度装置に取り付けると、フィラメントの密度の分布
が異なる他の定着ランプに交換しない限り、温度の調整
を行うことができないという問題点がある。

そこで本発明の目的は、容易に用紙のしわや定着の乱れ
を防止することのできる定着装置を提供することにある
。

「課題を解決するための手段」 本発明の定着装置は、（ｉ＞加熱された円筒状の加熱ロ
ーラと、（ｉｉ）この加熱ローラに転接された加圧ロー
ラと、（ｉｉｉ）トナー像の定着時に加熱ローラの両端
部における外周の温度が低くなる側のニップ圧力を他方
の側のニップ圧力よりも大きくなるように加熱ローラと
加圧ローラとのニップ圧力を調整するニップ圧力調整機
構とを具備している。

すなわち本発明の定着装置は、加熱ローラと加圧ローラ
のニップ圧力を軸方向の温度差に応じて調整するように
したものである。

「実施例」 以下、実施例につき本発明の詳細な説明する。

複写機の概要 第２図は本発明の一実施例における複写機の外観を表わ
したものである。

この複写機１１は、横に細長い箱型をした複写機本体１
２の上部奥側に、同じく細長い箱状の原稿搬送部１３を
載置した構成となっている。この原稿搬送部１３は着脱
自在であり、ブック物の原稿のコピーをとる場合のよう
な所定の場合には、他の部品と交換することができる。

複写機本体１２の前面には、開閉自在の手差しシェルフ
１４が配置されている。複写機本体１２の上面の手前部
分は原稿シェルフ１５を構成しており、挿入する原稿の
位筐決めを行うための原稿ガイド１７が摺動自在に配置
されている。複写機本体１２の両側部に配置された側板
１８．１９０図で右側の肩部には、操作パネル２１が取
り付けられており、各種キースイッチやランプおよび数
値の表示部が配置されている。また、この側板１９の側
部には、電源のオン・オフを行うための電源スィッチ２
２が配置されている。複写機１１の後部には、原稿搬送
部１３を通過した原稿を装置の手前側に折り返させるた
めの原稿ガイド２３が取り付けられている。

第３図は、この複写機でコピーをとる状態の一例を表わ
したものである。コピーをとる際には、手差しシェルフ
１４を手前に倒した状態でコピー用紙３１をコピー用紙
挿入口３２から手差しする。

次に、原稿シェルフ１５に沿って原稿３３の先端を複写
機本体１２と原稿搬送部１３０間の原稿挿入口３４に挿
入する。これにより、コピー用紙３１と原稿３３が同一
速度で装置内部に搬入を開始される。このとき、原稿３
３の方は原稿搬送部１３の下を通過して順次露光され、
複写機本体１２の背後にある原稿ガイド２３に案内され
て排出される。コピー用紙３１の方は、複写機本体１２
の内部で進路をほぼ１８０度変換され、画像の転写およ
び定着を行った後にコピー用紙排出口３６から排出され
ることになる。

第４図は、この複写機の内部構成の概要を表わしたもの
である。複写機本体１２の内部には、静電潜像を形成す
るための感光体ドラム４１が配置されている。この感光
体ドラム４１の周囲には、電荷を一様に帯電させるため
のチャージコロトロン４２と、原稿３３上の画像情報を
スリット状にドラム表面に結像させる集合光学系４３と
、原稿３３を露光する螢光ランプ４５と、ドラム表面の
静電潜像を現像する現像装置４６と、現像によって得ら
れたトナー像をコピー用紙３１に転写するトランスファ
コロトロン４７と、このコピー用紙３１の剥離を助ける
ブタツクコロトロン４８と、ドラム上に残った電荷を中
和するためのクリーニングコロトロン４９、およびトナ
ー粒子をドラム表面から取り除くブレード５１が、この
順序で配置されている。

コピー用紙挿入口３２から挿入されたコピー用紙３１は
、搬送ロール５３によって円弧状のガイド５５の場所ま
で搬送され、ここで送りローラ５６の搬送力によって搬
送方向をほぼ１８０度変化させられる。そして、トラン
スファコロトロン４７およびブタツクコロトロン４８と
感光体ドラム４１の間を通過し、トナー像を転写される
。転写後のコピー用紙３１は定着装置５７の加熱ローラ
５８と加圧ローラ５９の間を通過し、熱定着された後に
コピー用紙排出口３６から機外に排出されることになる
。

定着装置の説明 第１図は、本実施例の定着装置の原理を示したものであ
る。

定着装置５７の加熱ローラ５８は筒状の金属で構成され
、その内部には熱源としての定着ランプ６１が配置され
ている。定着ランプ６１にはフィラメントが軸方向に均
等に巻かれたものが用いらている。加熱ローラ５８の回
転軸の一方の側にはスプロケットと伝動用ローラチェン
等からなる駆動機構部６２が設けられており、ローラに
回転力を与えている。

一方、加圧ローラ５９は、その両端において加熱ローラ
５８に所定のニップ圧力ＦＳＧで加圧されている。ニッ
プ圧力のうち、駆動機構Ｈ６２側のニップ圧力Ｆは、例
えば図示しないネジやバネ等の加圧調整部によってニッ
プ圧力を調整することができるようになっている。加圧
ローラ５９のニップ幅は、このニップ圧力の大きさに比
例する。

従って、この加圧調整部でニップ圧力を調整することに
よって加圧ローラ５９のニップ幅の調整を行う。駆動機
構部６２側のニップ圧力Ｆは、加圧調整部により他方側
のニップ圧力Ｇよりも大きく調整されている。

ニップ圧力の調整 第５図は加圧ローラの径方向の断面を示したものである
。

加圧ローラ５９は、円筒状の鉄芯６３と、シリコンゴム
で構成された弾性体６４で構成されている。本実施例で
は、弾性体６４の厚さが３ｍｍ。

加圧ローラ５９全体の直径が６６ｍｍに構成されている
。

第６図は加熱ローラに加圧ローラが圧接された状態を示
したものである。

加圧ローラ５９の外周速度をＶｐとし、弾性体６４の厚
さをｈｌつぶれ量をΔｈとすると、コピー用紙３１の搬
送速度Ｖは次の（１）式で表わされる。

ｖ＝Ｖｐｘ　（１＋　（Δｈ／ｈ））−・−・・−（１
）いま（１）式において、外周速度Ｖｐを５０ｍｍ／ｓ
　Ｓ厚さｈをｇｍｍ、つぶれ量Δｈを０．５ｍｍとする
と、ニップ部分におけるコピー用紙３１の速度Ｖは、５
３．１２５ｍｍ／ｓとなる（ただし、常温２０°Ｃ１加
圧ローラ径５０ｍｍとする）。

第７図ないし第９図は、加圧ローラの各状態における回
転軸方向のニップ部分の形状を示したものである。

第７１！Ｉは、第１図のニフブ圧力ＦＳＧ、加圧ローラ
径、温度が軸方向で等しい場合のニップ部分の状態を示
したものである。この第７図に示されるように、加圧ロ
ーラ５９の駆動機構部６２のあるＸ点側と駆動機構部６
２のないＹ点側とではニップ部分の形状は左右対象とな
る。従って、コピー用紙３１のＸ点側とＹ点側の搬送速
度は等しくなり、紙しわや像ずれ等の不具合を発生しな
い。

ところが、加圧ローラ５９の弾性体６４の厚さはｈ　＝
　３　（ｍｍ）のとき、１°Ｃの温度上昇に対して約３
．５μｍ増加することが実験で明らかとなった。従って
、加圧ローラ５９の駆動機構部６２のあるＸ点側の温度
が常温２０°Ｃから８０°Ｃ上昇して１００°Ｃとなり
、−刃駆動機構部６２のないＹ点側の温度が高くなり、
例えば１１０°Ｃにまで上昇したものとする。この場合
、Ｘ点側の弾性体６４の厚みは であるのに対して、Ｙ点側はこれよりも相対的に３５μ
ｍ、厚くなり、ｈマ＝８．　３１５　　（ｒｎｍ）とな
る。また、つぶれ量もＸ点側が０．５＋０．２８＝０．
７８　（ｍｍ）となるのに対し、Ｙ点側は０．５＋０゜
３１５＝０．　８１５　（ｍｍ）となる。このため、Ｘ
点側とＹ点側におけるコピー用紙３１の搬送速度Ｖ、　
ＳＶマを（１）式より求めると、 ｖ、　＝５０．５６　　ｘ　（１＋（０，７８／　８．
２８）　　）　＝５５Ｊ２３（ｍｍ／ｓ）　　　　　　
　　　　　　　　　・・・・・・（２）Ｖ、　＝５０．
６３　　ｘ　（１＋（０，８１５／　８．３１５）］　
＝５５．５９３（ｍｍ／ｓ）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・自・・　（３）となり、Ｙ点側が速く
なる。このときのニップ部の形状は第８図のようになる
。

このように軸方向に温度分布がある場合、用紙搬送速度
に差異が生じてしまう。そこで、Ｘ点側の搬送速度ＶＸ
をＹ点側の搬送速度Ｖ、の値５５．５９３ｍｍ／ｓと等
しくするために、Ｘ点側の加圧ローラ５９のつぶれ量を
Δχとすると、Δχを次の（４）式から求め、０．８２
４ｍｍとすればよい。

５０．５６　　Ｘ　（１＋Δχ／８．２８）　）　＝５
５．５９３（ｍｍ／ｓ）・・・・・・（４） すなわち、温度の低いＸ点側のニップ圧力Ｆ（第１図）
をＹ点側のニップ圧力Ｇよりも大きくし、加圧ローラが
加熱された状態でＸ点側のつぶれ量が０．８２４ｍｍと
なったところで左右のコピー用紙３１の搬送速度が等し
くなる。第９図は以上のようなニップ圧力設定をした場
合のニップ部分の状態を示したものである。このように
加熱ローラ５８からの加熱量の低いＸ点側のニップ圧力
Ｇを大きくすることによって、コピー用紙３１のしわや
像の乱れの発生が防止される。また温度の低いＸ点側の
ニップ圧力が高くなっているので、トナー像の定着の程
度もＸ点側とＹ点側とで差を生じることを防ぐことがで
きる。

第１０図と第１１図はニップ圧力の調整状態とコピー用
紙の搬送状態を示したものである。

ニップ圧力Ｆ、Ｇ、加圧ローラ７９０つぶれ量、ニップ
圧力修正値等は、加熱ローラ５８および加圧ローラ５９
の外径、長さ、硬度等の値によって異なる。しかし、ニ
ップ圧力ＦＳＧを調整し、ニップ部分での用紙撮送速度
の左右のバランスを調べるには、定着装置５７の直後で
の用紙の曲がりを見ればよい。すなわち、Ｘ点側のニッ
プ圧力Ｆ（第１図）が低すぎる場合には、第１０図に示
すようにコピー用紙３１はＸ点側に曲がる。一方、Ｘ点
側のニップ圧力Ｆが高すぎる場合には、第１１図に示す
よう”にコピー用紙３１はＹ点側に曲がる。コピー用紙
３１がＸ点側、Ｙ点側の何れにも曲がらず、はぼ真直ぐ
に搬送される点が最適なニップ圧力となる。なお、ニッ
プ圧力の調整を行う場合には、加熱ローラ５８で通常の
コピー状態と同様に加熱しながら行う必要がある。また
、コピー用紙も比較的長尺のものを用いて調整を行う。

以上説明した実施例では、駆動機構部側のニップ圧力を
調整する構成としたが、本発明は駆動機構部側のニップ
幅を他方側のニップ幅よりも太きくなるように調整でき
る構成であればよく、例えば加圧ローラの駆動機構部側
と他方側の双方に加圧調整部を配置してもよい。また、
加熱ローラ側から加圧ローラ方向にニップ圧力を加え、
これを調整することができる構成とすることも可能であ
る。

また、以上説明した実施例では、駆動機構部側の温度が
低い場合について説明したが、例えば放熱ファンの配置
場所によっては空気の流れにより、駆動機構部側よりも
反対側の温度が低くなる場合がある。このような場合に
は、駆動機構部と反対側のニップ圧力が大きくなるよう
に加圧調整部を調整する。すなわち、本発明では、温度
の低い側のニップ圧力を温度の高い側よりも大きくする
ものであり、温度が低くなる原因やどちら側が低くなる
かについては問わない。

「発明の効果」 このように本発明によれば、加熱ローラと加圧ローラの
ニップ圧力を軸方向の温度差に応じて調整する機構を設
けたので、用紙の搬送速度を左右一定とすることができ
る。従って、コピー用紙のしわや定着の乱れを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図は本発明の一実施例を説明するための
もので、このうち第１図は定着装置の加圧原理を示す原
理図、第２図は本実施例の定着装置を使用した複写機の
外観を表わした斜視図、第３図はこの複写機にコピー用
紙と原稿がセットされた状態を表わした斜視図、第４図
はこの複写機の内部構成の概要を示す概略構成図、第５
図は加圧ローラの径方向の断面を示す断面図、第６図は
加熱ローラに加圧ローラが圧接された状態を示す断面図
、第７図は加圧ローラの軸方向のニップ圧力、ローラ径
、温度が等しい場合のニップ部分の状態を示す説明図、
第８図は加圧ローラの駆動機構部がない側の温度が高い
場合のニップ部分の状態を示す説明図、第９図は加圧ロ
ーラの軸方向の温度が等しく駆動機構部のある側のニッ
プ圧力を高くした場合のニップ部分の状態を示す説明図
、第１０図は加圧ローラの駆動機構部がある側のニツブ
圧力が高すぎる場合のコピー用紙の搬送状態を示した原
理図、第１１図は加圧ローラの駆動機構部がない側のニ
ップ圧力が高すぎる場合のコピー用紙の搬送状態を示し
た原理図、第１２図は従来用いられた複写機の概略構成
図、第１３＋ｒｉＡは従来の定着装置の加圧原理を示す
原理図である。 ３１・・・・・・コピー用紙、５７・・・・・・定着装
置、５８・・・・・・加熱ローラ、５９・・・・・・加
圧ローラ、６１・・・・・・定着ランプ、６２・・・・
・・駆動機構部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱された円筒状の加熱ローラと、 この加熱ローラに転接された加圧ローラと、トナー像の
   定着時に前記加熱ローラの両端部における外周の温度が
   低くなる側のニップ圧力を他方の側のニップ圧力よりも
   大きくなるように前記加熱ローラと前記加圧ローラとの
   ニップ圧力を調整するニップ圧力調整機構 とを具備することを特徴とする定着装置。