JPH08137310A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録媒体のシワの発生防止を低コストで実現
できる定着装置を提供する。 【構成】 回転する円筒状の加熱ローラとこの加熱ロー
ラに非回転で圧接されてニップ部を形成する固定的弾性
部材１２との間に、未定着トナー像を有する記録媒体を
加熱ローラの回転力により通過させてトナー像を加熱圧
着させるもので、固定的弾性部材１２が、ニップ部にお
ける荷重分布をこの固定的弾性部材１２の長さ方向にお
ける両端部２５，２５より中央部２２の方が高くする形
状に形成されている。これにより、固定的弾性部材１２
と記録媒体との間の摩擦力は両端部２５，２５に比して
中央部２２が高くなり、中央部２２の記録媒体の通過速
度が遅くなり、よって、記録媒体が両端部２５，２５方
向に引っ張られ、シワの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、ファ
クシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した機
器に使用される定着装置に関し、詳しくは低コスト化を
図ることができる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセス利用した複写機等にお
いては、用紙等のシート状の記録媒体にトナーを定着さ
せて永久画像にする必要がある。この定着の方法として
は、加熱によってトナーを溶融させ記録媒体上に融着さ
せる加熱定着法が広く採用されている。この加熱定着法
を採用した定着装置としては、図６に示すように、円筒
状をなすコア５０の内部にヒータ５１を配置し、コア５
０の外周面に耐熱樹脂被膜層５２を形成した加熱ローラ
５３と、円筒状をなすコア５５の外周面に耐熱弾性体層
５６を形成するとともに、加熱ローラ５３に平行をなし
て圧接される加圧ローラ５７とを備え、これらの間に、
未定着トナー像５９を有する記録用紙６０を通過させて
トナー像５９を記録用紙６０に加熱圧着させるものが知
られている。

【０００３】上記定着装置では、加圧ローラの製造にあ
たって、シリコンゴムあるいはフッ素系ゴム等の高価な
耐熱弾性材料を必要とするため、装置コストが高くな
り、また、加熱ローラと加圧ローラとの接触幅をある程
度確保しなければならないため、これらの小型化が困難
である。また、このため、加熱ローラを定着可能な温度
まで上昇させるウオームアップタイムを短縮することが
困難である。このような問題を解決するために、本出願
人は、加熱ローラに非回転状態で圧接される固定的弾性
部材を加圧ローラの代わりに配置し、この固定的弾性部
材と加熱ローラとの圧接部であるニップ部に記録用紙を
通過させてトナー像を定着させる装置を提案している
（実願昭６１ー１５６６７５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した加
圧ローラを用いる装置においては、加熱ローラおよび加
圧ローラの外径を軸線方向における中央部より両端部側
が大きい鼓形とすることにより、用紙のニップ部内にお
ける速度を中央部側ようりも両端部側が速くなるように
して両端部方向に引張力を働かせ、これにより記録用紙
にシワが生じるのを防止するようにしている。しかしな
がら、加熱ローラおよび加圧ローラを鼓形に形成するた
めには製造コストが大幅に割高になるという問題があっ
た。また、固定的弾性部材を用いる装置においても、シ
ワ発生防止の理由から加熱ローラを鼓形に形成する必要
があるが、この場合も同様に製造コストが割高となって
しまう。

【０００５】したがって、本発明は、装置を小型化、簡
略化することができるのは勿論のこと、記録用紙のシワ
の発生防止を低コストで実現することができる定着装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の定着装置は、回転可能な円筒状の加熱ロー
ラと上記加熱ローラに非回転状態で圧接されてニップ部
を形成する固定的弾性部材との間に、未定着トナー像を
有する記録媒体を上記加熱ローラの回転力により通過さ
せて上記未定着トナー像を上記記録媒体に加熱圧着する
定着装置において、上記固定的弾性部材が上記ニップ部
における上記記録媒体との摩擦力が上記記録媒体の通過
方向と直交する方向の両端部よりも中央部の方が高くな
るように構成されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、固定的弾性部材と記録媒体と
の間の摩擦力は両端部に比して中央部が高いため、中央
部の記録媒体の通過速度が両端部に比して遅くなる。よ
って、記録媒体が両端部方向に引っ張られ、シワの発生
が防止される。

【０００８】

【実施例】

Ａ．第１実施例 （１）実施例の構成 本発明の第１実施例を図１ないし図３を参照して以下に
説明する。図１において、符号１１は円筒状をなす加熱
ローラ、符号１２は加熱ローラ１１と平行をなして圧接
するように配置された非回転の固定的弾性部材、符号１
３は上面に未定着トナー像１４を有する記録媒体として
のシート状の用紙をそれぞれ示している。そして、用紙
（記録媒体）１３は、加熱ローラ１１と固定的弾性部材
１２との圧接部すなわちニップ部１５を加熱ローラ１１
の回転力で通過させられることにより、トナー像１４が
加熱圧着されるようになっている。

【０００９】加熱ローラ１１は、外径一様な円筒状をな
すもので、円筒状のコア１７と、このコア１７の外周面
に一様に被覆された離型層１８と、コア１７の内側に配
置された赤外線ランプ等の加熱源１９とを具備してお
り、図示せぬ駆動源で駆動されてその中心軸線を中心に
回転される。また固定的弾性部材１２に設けられた温度
センサ２０からの信号に基づいて加熱源１９の発熱量を
制御し、これによって、ニップ部１５の温度を一定に保
持する温度コントローラを有している。

【００１０】この実施例では、コア１７は、直径が１５
ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍ、軸線方向長さが２２５ｍｍの
鉄製とされており、離型層１８として、厚さ３０μｍの
耐熱性が高いＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizatio
n）シリコーンゴムがディップコートされている。ま
た、加熱源１９は１００Ｖ、３００Ｗの赤外線ランプが
採用されており、温度コントローラはニップ部１５の温
度を常時１５０℃となるよう制御している。なお、離型
層１８としては、上記の他にＨＴＶ（High Temperature
Vulcanization）シリコーンゴム、フッ素ゴム等の他の
耐熱弾性体を採用することも可能である。

【００１１】固定的弾性部材１２は、その長手方向を加
熱ローラ１１の軸線と平行にして固定的に配置されてい
る。固定的弾性部材１２は略直方体形状をなしており、
その加熱ローラ１１への圧接側の部分は、用紙１３の通
過方向（図１における左右方向）における中央部が加熱
ローラ１１側に突出するように円弧状をなしている。

【００１２】この実施例では、固定的弾性部材１２とし
て、耐熱性に優れたシリコーンスポンジ２３の圧接側の
表面に低摩擦係数のテフロン製の薄膜シート２４が形成
されたものを用いている。ここで、採用されているシリ
コーンスポンジ２３は、ゴム硬度が３５±３°（アスカ
ーＣタイプの高分子科学社製スポンジ用ゴム硬度計によ
る荷重３００ｇ時の測定結果）のものである。また、固
定的弾性部材１２は、加熱ローラ１１との圧接部すなわ
ちニップ部１５の曲率半径が６０ｍｍ、厚みが２０ｍ
ｍ、幅は約６ｍｍである。なお、薄膜シート２４として
は、上記の他にフッ素樹脂等の他の低摩擦係数物質を採
用することができる。

【００１３】ここで、加熱ローラ１１の回転力により用
紙１３を搬送するために、加熱ローラ１１の離型層１８
の用紙１３に対する摩擦係数が固定的弾性部材１２の薄
膜シート２４の用紙１３に対する摩擦係数より高く設定
されている。

【００１４】また、固定的弾性部材１２は、加熱ローラ
１１との圧接時のニップ部１５における荷重分布が、こ
の固定的弾性部材１２の長さ方向における両端部２５，
２５より中央部２２の方が高くなる形状に形成されてい
る。すなわち、加熱ローラ１１への圧接を解除した状態
において、固定的弾性部材１２の加熱ローラ１１への圧
接側の部分（図２における上部）は、この固定的弾性部
材１２の長さ方向における中央部２２が凸となるように
略円弧状をなしている。ここで、この中央部２２の突出
量は、長さ方向における両端部２５，２５に対し約１ｍ
ｍ程度とされている。このような固定的弾性部材１２の
加熱ローラ１１への圧接時のニップ部１５における荷重
分布は、図３に示すように、その長さ方向における両端
部２５，２５より中央部２２の方が高くなっている。

【００１５】（２）実施例の作用・効果 上記構成の定着装置によれば、固定的弾性部材１２の加
熱ローラ１１と圧接する側の長さ方向における中央部２
２が凸状とされることにより、ニップ部１５における荷
重分布は、この固定的弾性部材１２の長さ方向における
両端部２５，２５より中央部２２の方が高くなる。この
ため、固定的弾性部材１２と用紙１３との間の摩擦力は
両端部２５，２５に比して中央部２２が高くなり、中央
部２２の用紙１３の通過速度が両端部２５，２５に比し
て遅くなる。よって、用紙１３が両端部２５，２５方向
に引っ張られ、シワの発生が防止される。

【００１６】ここで、両端部２５，２５に対する中央部
２２の高さを０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍとした場
合に、それぞれの用紙１３に生じるシワは、表１に示す
ように、０ｍｍの場合発生していたのに対し、０．３ｍ
ｍとした場合その発生確率が稀となり、０．５ｍｍとし
た場合発生しなくなるという実験結果が得られている。
この実験結果から、両端部２５，２５に対する中央部２
２の高さは０．３ｍｍ以上にする必要があることが判っ
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】さらに、上記実施例では、固定的弾性部材
１２の加熱ローラ１１と圧接する側の中央部２２が凸状
となるように形成しているので、たとえば、固定的弾性
部材１２を射出成形で形成するなど大量生産が可能であ
り、加熱ローラを鼓形にする従来のものに比して製造コ
ストを大幅に低減することができる。

【００１９】（３）変更例 なお、上記第１実施例は、図４に示すような定着装置に
も適用することができる。この定着装置は、加熱ローラ
１１の用紙通過方向における上流側部分、すなわちニッ
プ部１５の入口側の領域１５ａが、テフロン製の薄膜シ
ート２４のみ（すなわちシリコーンスポンジがない）と
圧接され、同下流側部分、すなわちニップ部１５の出口
側の領域１５ｂが、板バネ２７により付勢された固定的
弾性部材１２（シリコーンスポンジ２３および薄膜シー
ト２４で構成された部分）に圧接されたものである。こ
の場合でも、固定的弾性部材１２として上記した中央部
２２が凸状をなすものを適用すれば、上記と同様の効果
を奏することができる。

【００２０】Ｂ．第２実施例 次に、図５は本発明の第２実施例を示す図である。この
実施例の固定的弾性部材１２は、加熱ローラ１１への圧
接を解除した状態において、加熱ローラ１１への圧接方
向に沿う高さは一定で、加熱ローラ１１への圧接側（図
６における上部）のこの固定的弾性部材１２の長さ方向
における中央部２２の幅（用紙１３の通過方向に沿う
幅）が両端部２５，２５より広く設定されている。具体
的には、幅方向における両側部ともに中央部２２が幅方
向外側に凸となるように平面視円弧状とされている。

【００２１】ここで、中央部２２の幅は、長さ方向にお
ける両端部２５，２５の幅よりも約１〜２ｍｍ広く設定
されている。このような固定的弾性部材１２の加熱ロー
ラ１１への圧接時のニップ部１５における荷重分布も、
第１実施例と同様その長さ方向における両端部２５，２
５より中央部２２の方が高くなる。したがって、第１実
施例と同様に、シワの発生を防止することができる。し
かも、加熱ローラ１１と圧接する部分の中央部２２を幅
広にするという簡単な加工でシワ発生を防止することが
できるため、加熱ローラ１１を鼓形にするものに比して
製造コストを大幅に低減することができる。

【００２２】Ｃ．変更例 固定的弾性部材を上記第１実施例と第２実施例とを合わ
せた形状とすることができる。すなわち、固定的弾性部
材をその長さ方向における中央部が凸状となりかつ幅広
となるよう形成することも可能である。また、上記実施
例では、固定的弾性部材の両端部から中央部へ向かうに
従って、徐々に凸となり（第１実施例）、あるいは徐々
に幅広となる（第２実施例）ように構成しているが、段
階的に凸あるいは幅広になるように構成することもでき
る。

【００２３】さらに、上記第１実施例では、固定的弾性
部材１２の上面を中央部が凸状となるように形成してい
るが、断面一様に形成して中央部が凸状となるように撓
ませて使用することもできる。たとえば、矩形状をなす
断面一様の固定的弾性部材を、中央部が凸状となる台座
に取り付けることにより上記と同様の構成を得ることが
できる。

【００２４】また、以下の構成により、固定的弾性部材
の上面の摩擦係数をその両端部よりも中央部が高くなる
ように設定することもできる。 固定的弾性部材の表面粗さの値を中央部が高く両端部
が低くなるように設定する。 固定的弾性部材の中央部と両端部とを互いに異なる材
質で構成する。 このように構成することにより、固定的弾性部材の形状
を断面一様にすることができる。もちろん、このような
構成と上記閣実施例の構成を組み合わせることも可能で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の定着装置
によれば、固定的弾性部材と記録媒体との間の摩擦力は
両端部に比して中央部が高くいため、中央部の記録媒体
の通過速度が両端部に比して遅くなり、よって、記録媒
体が両端部方向に引っ張られ、シワの発生を防止するこ
とができる。しかも、加熱ローラではなく、成形容易な
固定的弾性部材でシワの発生防止を達成しているから、
製造コストを低減することができる。

【００２６】また、固定的弾性部材の中央部を凸状にす
るという簡単な構成により、加熱ローラと圧接するニッ
プ部における荷重が長さ方向における両端部より中央部
の方が高くなるようにしているから、固定的弾性部材を
さらに容易に形成することができ、製造コストをより一
層低減することができる（請求項２）。

【００２７】また、固定的弾性部材の中央部を幅広にす
るという簡単な構成により、加熱ローラと圧接するニッ
プ部における荷重が長さ方向における両端部より中央部
の方が高くなるようにしているから、固定的弾性部材を
さらに容易に形成することができ、製造コストをより一
層低減することができる（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例による定着装置を示す断
面図である。

【図２】 本発明の第１実施例による定着装置の固定的
弾性部材を示す斜視図である。

【図３】 本発明の第１実施例による定着装置の固定的
弾性部材の長さ方向位置（横軸）に対する荷重の分布
（縦軸）を示す特性線図である。

【図４】 本発明の第１実施例による定着装置の他の例
を示す断面図である。

【図５】 本発明の第２実施例による定着装置の固定的
弾性部材を示す斜視図である。

【図６】 従来の定着装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１１…加熱ローラ、１２…固定的弾性部材、１３…用紙
（記録媒体）、１４…未定着トナー像、１５…ニップ
部、２２…中央部、２５…両端部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な円筒状の加熱ローラと上記加
   熱ローラに非回転状態で圧接されてニップ部を形成する
   固定的弾性部材との間に、未定着トナー像を有する記録
   媒体を上記加熱ローラの回転力により通過させて上記未
   定着トナー像を上記記録媒体に加熱圧着する定着装置に
   おいて、 上記固定的弾性部材は、上記ニップ部における上記記録
   媒体との摩擦力が上記記録媒体の通過方向と直交する方
   向の両端部よりも中央部の方が高くなるように構成され
   ていることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記固定的弾性部材の前記加熱ローラ側
   を向く面は、上記記録媒体の通過方向と直交する方向の
   両端部よりも中央部が上記加熱ローラ側へ突出する凸状
   をなしていることを特徴とする請求項１記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 前記固定的弾性部材の前記加熱ローラ側
   を向く面は、上記記録媒体の搬送方向と直交する方向の
   両端部よりも中央部が上記記録媒体の通過方向へ向けて
   幅広となる形状をなしていることを特徴とする請求項１
   または２記載の定着装置。