JPH05107984A - 圧力定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の小型化を図り、かつ画像欠陥や異音の
発生を無くす。 【構成】 定着ローラ９と加圧ローラ１０の定着位置と
なる接触線と像支持体の先端のなす角θが０°＜θ≦５
°、定着位置Ｎ１と転写位置Ｄを結ぶ直線距離をＬ１m
m、定着ローラと像担持体６間の像支持体が走行する搬
送部７の距離をＬ２mm、像担持体の回転速度をｖ１mm/s
ecおよび定着ローラの回転速度をｖ２mm/secとすると
き、Ｌ１＜Ｌ２、ｖ１＜ｖ２に設定する。Ｌ１＜Ｌ２は
像支持体に撓みを、同時にｖ１＜ｖ２は定着ローラと像
担持体に速度差を持たせることにより、像支持体には微
小なねじれを生じさせ横ずれに対する自由度を持たせ、
この状態で定着ローラに引っ張られつつ、ねじれを緩和
し、吸収して転写部への影響を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに加圧下にに接触
する一対のローラを備え、これら一対のローラ間に未定
着トナー像を有する像支持体を通過させ、上記トナー像
を像支持体の支持面に定着させる圧力定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置は、例えば図４に示されて
いるように、像支持体としての記録紙を給紙ローラ１，
２によってレジストレーションローラ３，４（以下「レ
ジストローラ」という）に送り、一旦停止後レジストロ
ーラによって像形成とタイミングをとって送り出され、
ガイド５を経て像担持体６である感光体ドラムに到達
し、ここで感光体ドラム上に形成された静電潜像が像支
持体に転写されて搬送部７を経た後、定着入口ガイド８
に案内されて、相対する定着ローラ９と加圧ローラ１０
の間に送り込まれ、圧力定着がなされるように構成され
ている。

【０００３】このような装置において、像支持体はその
前端および後端がレジストローラおよび感光体ドラムの
軸と平行な状態で搬送され、定着ローラと加圧ローラの
間へ進入する。定着ローラと加圧ローラの接触縁と像支
持体の先端が一致する場合は、ローラを持ち上げるため
に突入ショックが起こり、異音や装置の振動によるスキ
ップ等の画像欠陥を発生させる。そこで、像支持体の前
縁での突入ショックを和らげるため、図５に示されてい
るように定着ローラと加圧ローラとを回転軸が交差角を
持つようにして接触させ、かつ交差角による像支持体の
横ずれを軽減するように像担持体の軸（基準軸）Ｒ０に
対して定着ローラと加圧ローラの接触線Ｒ１をずらすよ
うに設定したものが提案されている。この装置の一例と
して、特開昭６３−２１３８８１号に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、定着（ニッ
プ）位置Ｒ１と転写位置Ｄとが像支持体１１の長さに対
して十分な間隔を持って設定されていれば、像支持体が
定着位置にて横ずれを起こしても転写には何ら影響はな
い。しかし、この種の装置は小型化の要請を受けてお
り、定着位置と転写位置とを近ずけようとする傾向にあ
る。その際、定着位置と転写位置の間隔が、像支持体の
長さより短い場合、転写位置に残っている像支持体の後
部Ｐ２は、横ずれ分だけ図６に示すような画像曲がりを
発生してしまうという問題がある。これは上記間隔が像
支持体の長さに比べて短くなるほど、著しく現れてく
る。

【０００５】図６は、像支持体の先端Ｐ１が定着位置に
到達したときにその後端Ｐ２がレジストローラに挟持さ
れている場合の画像曲がりの発生状態を表している。す
なわち、像支持体の先端Ｐ１が定着ローラに突入したと
き、像支持体が横ずれを起こす、この影響が転写位置に
伝わり、Ａ点から横ずれによる画像曲がりが発生する。
この状態でのレジストローラ側は像支持体をローラ軸に
平行に送るように作用しているため、像支持体の横ずれ
は若干抑えられた状態で進行する。しかし、像支持体の
後端Ｐ２がレジストローラを離れると、レジストローラ
の押えがなくなり、Ｂ点からさらに横ずれが拡大する。

【０００６】図７は、像支持体の先端Ｐ１が定着ローラ
に突入した時や像支持体の後端Ｐ２が定着ローラまたは
レジストローラから開放された時等における画像への影
響を表している。像支持体１１の先端Ｐ１が定着ローラ
に突入すると、前述のように突入シッョクによる振動が
起こり、この影響によりＡ点にスキップによる画像欠陥
が発生する。同時に振動でキャリッジがジャンプするこ
とにより静電潜像が乱れ、Ｄ点に現像に与えた影響によ
る画像欠陥が発生する。同様に像支持体の後端Ｐ２がレ
ジストローラから開放されると、Ｂ点に画像曲がりの影
響が現れる。さらに前のコピーサイクルで定着ローラへ
像支持体が突入したときのキャリッジの振動の影響がＣ
点に現れる。

【０００７】そして、装置自体が持つ像支持体の走行
性、特に像支持体が定着位置に到達するまでの用紙の走
行性も常に定着ロールと加圧ロールの接触線に対して常
に安定して送られてくるわけではない。したがって、像
支持体の走行性を修正するように微妙に圧力定着装置の
アライメントを調整しても画像曲がり等を完璧には解消
できない。本発明の目的は、定着ローラと加圧ローラ間
への像支持体進入時の突入ショックによる定着ローラ駆
動トルクの増加に伴う速度変動、装置全体の振動による
スキップといった画像欠陥、像支持体が定着ローラを押
し上げる際の突入音、像支持体後縁での排出ショックに
よる定着ローラと加圧ローラの衝突音とそのときの装置
全体の振動によるスキップといった画像欠陥、さらには
像支持体の横ずれによる画像曲がりといった画像欠陥が
発生しない圧力定着装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は像担持体で転写された未定着トナー像を有
する像支持体を、互いに加圧下に接触する定着ローラと
加圧ローラ間を通過させてトナー像を定着させる圧力定
着装置において、前記定着ローラと加圧ローラの定着位
置となる接触線と像支持体の先端のなす角θが０°＜θ
≦５°、前記ローラの定着位置と像担持体の転写位置を
結ぶ直線距離をＬ１（ｍｍ）、像支持体が像担持体から
離れて前記ローラの定着位置に到達するまで走行する搬
送距離をＬ２（ｍｍ）、像担持体の回転速度をｖ１（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）および定着ローラの回転速度をｖ２（ｍｍ
／ｓｅｃ）とするとき、Ｌ１＜Ｌ２で、かつｖ１＜ｖ２
であることを構成とする。

【０００９】

【作用】Ｌ１＜Ｌ２として像支持体に撓みを持たせ、同
時にｖ１＜ｖ２により定着ローラと像担持体に速度差を
持たせることによって、像支持体には微小なねじれを生
じさせ横ずれに対する自由度を持たせ、この状態で定着
ローラに引っ張られつつ、ねじれを緩和し、吸収して転
写部への影響を解消する。もちろんこの時、像支持体は
全域に渡って転写部で像担持体に静電吸着されており画
像曲がりを発生しにくくなっている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の圧力定着装置を適用した電子写
真複写装置の主要部の構成を示している。なお、図４に
示す電子写真複写装置と同一の構成要素には同一符号を
付してその詳しい説明を省略する。本実施例は、像担持
体６で構成された転写部から定着ロール９と加圧ロール
１０により構成された定着部までの像支持体１１が走行
する距離Ｌ２を、上記両部（転写位置Ｄと定着位置Ｎ
１）間の直線距離Ｌ１より大きく設定し、かつ転写部の
像担持体の回転速度ｖ１と定着部のロールの回転速度ｖ
２を、たわみ量（Ｌ２−Ｌ１）に応じてｖ１よりｖ２を
大きくして速度差を持たせたことを特徴とするものであ
る。ここでは、Ｌ２＞Ｌ１の構成として、搬送部７と定
着入口ガイド８の形状を像支持体１１が重力方向下側に
撓むように設定されている。

【００１１】定着ローラと加圧ローラが交差角を持つタ
イプの定着装置を備えた複写装置で実験を行った。本装
置はプロセススピード（像担持体の回転速度ｖ１）が１
００ｍｍ／ｓｅｃである。現像剤は像支持体に圧力接着
される機能を持った平均粒径が１０〜１６μｍの粒子を
使用した。複写装置への定着装置の取り付け（アライメ
ント）は０°〜２０°までふって実験を行った。図２に
示す定着ローラ９と加圧ローラ１０の接触線Ｎ１と像支
持体１１の先端Ｐ１のなす角θが０°＜θ≦５°、定着
ローラと加圧ローラの接触線Ｎ１（定着位置）と像担持
体６が像支持体１１に接触し、静電潜像を像支持体上に
転写する位置Ｄ（転写位置）を結ぶ直線距離をＬ１（ｍ
ｍ）、像支持体が像担持体から剥離して定着ローラと加
圧ローラの接触線に到達するまで走行距離をＬ２（ｍ
ｍ）、像担持体の回転速度をｖ１（ｍｍ／ｓｅｃ）、定
着ローラの回転速度をｖ２（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると
き、Ｌ１＜Ｌ２、ｖ１＜ｖ２とした場合に良好な結果が
得られた。

【００１２】具体的には、Ｌ１＝１７０ｍｍ，Ｌ２＝１
８０ｍｍ，像担持体の回転速度ｖ１＝１００ｍｍ／ｓｅ
ｃおよび定着ローラの回転速度ｖ２を８０〜１２０ｍｍ
／ｓｅｃの範囲に可変して実験を行った。θ＝０°の場
合は、突入時に像支持体の幅全域で定着ローラを像支持
体の厚さ分（約５０〜１５０μｍ）だけ瞬時に持ち上げ
るので、その衝撃は大きくなり、その際に異音と装置の
振動が発生した。定着ローラの最大駆動トルクもその瞬
間に発生し、モータの出力によっては定着ローラの回転
が停止してしまう場合のあった。たとえ回転が停止しな
くてもその時の装置の振動で光学系１２（キャリッジ）
が振動してスキップという画像欠陥を発生した。ここで
定着ローラと加圧ローラの構成によっては定着装置自体
での像支持体の横ずれを殆ど０ｍｍに押え込むことも可
能である。

【００１３】すなわち、ローラに逆クラウンのテーパー
形状を付与して適性化した圧力定着装置においては、装
置の大型化を無視できれば角θに上限が無くなる。もち
ろん従来の定着ローラと加圧ローラが交差角をもつ圧力
定着装置（横ずれを発生するタイプ）においてもθは５
°までは画像曲がりが許容できた。いずれの場合でもθ
が５°を越えると、例えば通常よく使われるＡ３（タテ
４２０ｍｍ＊ヨコ２９７ｍｍ）サイズの像支持体を使用
した場合、定着ローラと加圧ローラの軸方向の長さ
（幅）を設計上およそ１０％（約３３ｍｍ）多くとる必
要があり、装置の重量と体積が増加してしまう。従来と
同等なサイズの電子写真装置を得る上で、好ましい態様
としては０°＜θ≦３°に設定する。そして定着ローラ
の回転速度ｖ２は１０１〜１０４ｍｍ／ｓｅｃの範囲で
良好なコピーを得ることができた。

【００１４】ところで、ｖ２＝１００ｍｍ／ｓｅｃ以下
の場合は、転写部で像支持体の像担持体からの剥離時間
が遅くなり、像支持体が像担持体に巻き付いてしまい転
写不良が発生した。場合によっては、像支持体上の未定
着トナー画像が複写装置内部のケーシングに接触してト
ナー画像を乱してしまうこともあった。

【００１５】また、ｖ２＝１０５ｍｍ／ｓｅｃ以上にな
ると、像支持体の中央部から後端部の間で像支持体に引
っ張りが生じ、転写部において像担持体と像支持体の速
度変動が生じ、像担持体上の静電潜像を像支持体がこす
り、トナー画像を乱してしまった。像支持体１１がＬ１
より長い場合、定着位置に像支持体の先端が接触した時
の像支持体の後端から転写部までの距離をＬ３とする
と、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、ｖ１、ｖ２の関係は、（Ｌ２−
Ｌ１）／ｖ２＞Ｌ３／ｖ１とも表すことができる。ここ
で、（Ｌ２−Ｌ１）／ｖ２は像支持体の撓みが無くなる
までの時間であり。Ｌ３／ｖ１は、定着位置に像支持体
の先端が接触した時点から像支持体の後端が転写部を通
過し終わるまでの時間である。

【００１６】本発明の好ましい態様として、交差角を持
つタイプの圧力定着装置を構成する定着ローラおよび加
圧ローラは、材質としてローラ同士の接触部に所定の押
圧力を与えるものであればよく、特に制限させるもので
はないが、例えば鋼で形成された高周波焼き入れ後表面
に硬質クロムメッキ処理が施されているものである。ま
た表面に樹脂を被覆した金属ローラでも良い。ローラの
形状は、少なくとも一方が逆クラウンのテーパー形状を
付与したもので良い。図３に示すように、定着ローラと
加圧ローラの両方のローラにテーパー形状を付与したも
のでも良い。中空ロールおよび中実ロールのどちらか一
方もしくは両方に材質として金属を使用する場合は、金
属ロールの方に逆クラウンのテーパー形状を付与すると
良い。

【００１７】また、上記中空ローラは、その加圧側の一
方のみ、被加圧側の一方のみ、さらには、加圧側および
被加圧側の双方のいずれの場合に使用しても同様な効果
が得られ、圧力分布を均一にすることができる。更に、
交差角を持たないタイプの圧力定着装置は、図３に示す
ように、一方のローラが円筒形の中空ローラ１３で、も
う一方が中実ローラ１４で構成されている。中空ローラ
１３の内部にはその軸方向に沿って支持軸１５が配設さ
れ、中空ローラ１３の軸方向略中央部において中空ロー
ラと支持軸との間を固定したセンターサポートローラを
構成している。ローラの材質は、中空ローラ、中実ロー
ラのいずれも特に制限されるものではなく、例えば金属
でも良い。また、例えば樹脂、ゴム、硬質ウレタンまた
はポリカーボナイト等で被覆形成されていても構わな
い。

【００１８】なお、被覆する軟弾性体の材質は、支持軸
１５から伝わる押圧力の集中を分散できる圧縮率をもっ
たものであればよく、ローラに作用する線荷重（ローラ
の単位長さ当りの荷重）に依存する。具体的には、例え
ば線荷重が２０Ｋｇ／ｃｍの場合には５０〜５００Ｋｇ
／ｍｍ²の間の圧縮弾性率が良く、好ましくは８０〜２
００Ｋｇ／ｍｍ²の間の圧縮弾性率が良い。また、軟弾
性体の厚みは、中空ローラに付加する押圧力および軟弾
性体の圧縮弾性率に依存するが、少なくとも支持軸から
伝わる押圧力の集中を分散できる厚みでなければならな
い。具体的には、例えば線荷重が５〜４０Ｋｇ／ｃｍの
場合には０．２〜１．５ｍｍの厚みが良く、好ましくは
０．３〜１．０ｍｍの間の厚みが良い。

【００１９】

【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、定着ロ
ーラと加圧ローラの定着位置となる接触線と像支持体の
先端のなす角θが０°＜θ≦５°、前記ローラの定着位
置と像担持体の転写位置を結ぶ直線距離をＬ１（ｍ
ｍ）、像支持体が像担持体から離れて前記ローラの定着
位置に到達するまで走行する距離をＬ２（ｍｍ）、像担
持体の回転速度をｖ１（ｍｍ／ｓｅｃ）、定着ローラの
回転速度をｖ２（ｍｍ／ｓｅｃ）とするとき、Ｌ１＜Ｌ
２、ｖ１＜ｖ２に設定したので、電子写真装置の小型化
が図られると共に、像支持体の横ずれや装置の振動を発
生しないため、画像曲がりやスキップによる画像欠陥が
なくなり、同時に像支持体が定着ローラに突入ならびに
排出するときの定着ローラのアップダウンによる衝撃音
も解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧力定着装置を適用した電子複写装
置における像担持体と定着装置の配置および像支持体が
走行する軌跡の説明図である。

【図２】 本発明の圧力定着装置における像支持体の突
入角（定着ローラと加圧ローラの接触線と像支持体がな
す角θ）の説明図である。

【図３】 圧力定着装置のローラ構成を示す断面図であ
る。

【図４】 従来の圧力定着装置を組み込んだ電子写真装
置の主要部の側面図である。

【図５】 従来の圧力定着装置における像支持体の先端
が定着ローラに突入する状態の説明図である。

【図６】 画像欠陥（画像曲がり）の説明図である。

【図７】 画像欠陥（スキップ）の説明図である。

【符号の説明】

１，２ 給紙ローラ、３，４ レジストレーションロー
ラ、５ ガイド、６像担持体、７ 搬送部、８ 定着入
口ガイド、９ 定着ローラ、１０ 加圧ローラ、１１
像支持体、１２ 光学系、１３ 中空ローラ、１４ 中
実ローラ

フロントページの続き (72)発明者 三溝 賢 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体で転写された未定着トナー像を
   有する像支持体を、互いに加圧下に接触する定着ローラ
   と加圧ローラ間を通過させてトナー像を定着させる圧力
   定着装置において、 前記定着ローラと加圧ローラの定着位置となる接触線と
   像支持体の先端のなす角θが０°＜θ≦５°、前記ロー
   ラの定着位置と像担持体の転写位置を結ぶ直線距離をＬ
   １（ｍｍ）、像支持体が像担持体から離れて前記ローラ
   の定着位置に到達するまで走行する搬送距離をＬ２（ｍ
   ｍ）、像担持体の回転速度をｖ１（ｍｍ／ｓｅｃ）およ
   び定着ローラの回転速度をｖ２（ｍｍ／ｓｅｃ）とする
   とき、Ｌ１＜Ｌ２で、かつｖ１＜ｖ２であることを特徴
   とする圧力定着装置。