JPS605946B2

JPS605946B2 - 圧力定着装置

Info

Publication number: JPS605946B2
Application number: JP13083078A
Authority: JP
Inventors: 治夫角井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1985-02-14
Also published as: JPS5557873A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は静電複写機、静電印刷機等に用いられるトナー
像の圧力定着装置に関するものである。

従来、複写機等の定着装置としては、紙などのトナー像
担持材の表面に付着したトナー像を加熱溶融して坦持村
上に永久的に定着する方法が一般に採用されている。し
かしながらこのような加熱定着方法は熱源に多量の電力
を必要とし、複写機全体で消費する総電力の約７〜８割
をこの加熱定着で消費する。

また定着装置がトナー像を定着するのに必要な温度にな
るまで時間がかかり、複写機の電源スイッチをオンして
もすぐにコピーできないばかりでなく、定着装置から放
出される熱により複写機全体が加熱され、このため感光
体或いは現像剤の特性が変化して画像が変化するし、ま
たこれらの性能、寿命が低下する欠点がある。しかも定
着装置でトナ−像担持材がジヤムした場合は担持材が発
火する等の問題がある。

そこで、最近上記の欠点のない圧力定着法が採用される
ようになった。

この圧力定着法は、圧力定着用トナーが付着している坦
持材を高圧力で相互に押圧された１対のローラの間を通
すことにより、トナー像をその損持材に圧力で定着する
ものである。そして斯様な圧力定着法を採用した装置で
、従釆、トナー像担持材を侠圧する１対のローラ１，２
の中心軸ＩＡ，２Ａを、ローラ１，２の共通鞍平面に対
して近似的に平行に配する一方、互いにねじれの関係に
なるように方向付け（第１図参照）、そして両ローラ１
，２の端部に同一荷重Ｗ，を加える（第２図Ａ参照）こ
とにより、第２図Ｂ（縦軸はローラー，２間の圧力、機
軸はローラの長さ）に示す如くローラ１，２の全長１に
わたって両ローラ間に一定の（Ｗ，）の圧力分布を生じ
させることが知られている。

尚、上記嬢平面に対する軸ＩＡ，２Ａの正射影のなす角
度８を本明細書ではねじれ角と呼ぶことにするが、この
角度８‘ま一般に１度内外の徴４・角度である。

また、上記正射影の交点、即ち軸ＩＡ，２Ａに共通垂線
の存在する所を本明細書ではローラ中心軸のねじれ＆直
と呼ぶことにするが、一般にこのねじれ位置はローラの
長手方向に関する中央部にとられている。いずれにせよ
、第２図Ａ，Ｂ図示の装置は、どのような幅寸法のトナ
ー像担持材も、その幅方向中心線がローラ長手方向の中
央を通過すべ〈、ローラー，２に挟圧搬送される場合に
は有用である。

しかしどのような幅寸法のトナー像挺持材も上述のよう
に搬送することには各種の不便がある。例えば、回転ド
ラム状等、無機運動する電子写真感光体に原稿の静電像
を形成し、これを現像してトナー像を得、このトナー像
を普通紙に転写し、そして圧力定着する如く構成された
複写機では、転写紙を、その幅方向中心が感光体の幅方
向中心と−致すべく感光体に供給接触させねばならない
が、どの幅寸法の転写紙もそのように搬送すると、転写
後感光体から上記転写紙を剥離することが困難となり、
またそれを可能にする為の手段も複雑かつ大がかりなも
のにならざるを得ない。剥離手段の作動を転写紙搬送と
同期させたり、感光体を損傷させない様な配慮等が必要
な為である。そしてまた、如上の装置では転写紙の寸法
を変える、即ちコピーサイズを変える都度、原稿の幅方
向中心を原稿台の幅方向中心に合わせ直す必要があり、
これは注意力を必要とするため、いまいま原稿層萩位置
を間違えて原稿が部分的にしかコピーできないというト
ラブルが発生する。これは転写工程を持たない直接式電
子写真複写機にあっても中心基準で原稿を位置決めする
形式の複写機全ての致命的な欠陥である。斯様な中央基
準の複写機の欠点を解決したものとして、所謂片側基準
の複写機は既に公知である。

この片側基準の複写機では、どのコピーサイズの時も、
原稿は１つの角を挟む２辺を原稿台上の共通基準に合わ
せて載層すればよい。また、転写紙サイズが種々変化し
ても、紙の搬送方向に垂直な方向に関する一方の側端は
常に一定の共通性を基準として搬送される。したがって
転写紙をストックしておく絵紙カセットの片側の位置は
どのサイズに対しても一定共通となるので取扱いが容易
で構造も簡単である。

また、画像を転写する時の転写紙の一方の側端部は、転
写サイズにかかわらず常に一定共通線上で感光体側へ付
勢されるので紙の感光体からの分離も容易となる。とい
うのは、上記、側端部の通る感光体の側端位置に爪やベ
ルト、コロ等を配置しておけば、転写紙は容易に感光体
から剥離されるからであり、そしてこのような剥離手段
は公知である。このように種々の長所をもった片側基準
搬送であるが、第２図で示したような従来からある等分
布荷重の圧力定着器を使用した場合には、小さな幅サイ
ズのトナー像坦持紙を定着すると、搬送基準線側のトナ
ー像定着が悪くなり、かつ紙の基準線側とは反対側の領
域には過負荷が加わり、紙面が光沢を持ったり、紙厚が
薄くなり透明化するという問題を生ずる。

これは、第３図で示した様に、ローラ１の左右の端部に
加えた荷重Ｗ，が等しい場合には「トナー像担持紙Ｓの
搬送基準側側縁Ｐとは反対側の側緑Ｐ′の近傍が、これ
より右側の紙が存在しないローラ間の荷重を支えるため
である。また、この側縁Ｐ′を支点としてローラ１が時
計方向に若干回転して、側縁Ｐ側で紙にかわる圧力が低
下するためである。このような不都合は、特にローラ１
，２、或いはその内の一方が、鋼製ローラ周面に硬質ク
ロムメッキを施して或るような、強剛性ローラであって
、弾性変形量のごく僅かしかないような場合には、特に
甚だしい。本発明は上述したような不都合を解決するこ
とを主な目的とするものである。而して本発明は、幅方
向に関して夫々異なった寸法を有するトナー像担持材の
いずれもを、それら担持材の一方の側端部を１つの共通
基準線に実質的に一致させつつ、第１と第２のローラで
挟圧搬送し、この挟圧力でトナー像をその担持材に定着
するようにした圧力定着装置に於いて、上記第１と第２
のローラの端部に加える荷重を、上記基準線側で、その
反対側より大としたことを特徴とするものである。尚、
本明細書でトナー像担持材の幅方向とは、その搬送方向
に垂直な方向のことを言い、また同担持材の側端と言う
のは上記幅方向に関しての担持材の端のことを言うもの
とする。以下図面を参照して本発明の実施例を説明する
。

第４図は本発明の一実施例の説明図である。

１，２は前述のローラで、双方とも鋼製ローラ筒面に硬
質クロムメッキを施して或る如き剛性のローラである。

定着ローラ１は軸受を介して上側の左右の支持板３，３
′に回動可能に設けられ、加圧ローラ２は軸受を介して
下側の左右支持板４，４′に回動可能に設けられている
。下側支持板４，４′は本図側では連結板５によって一
体化され、そして本図例では上側支持板３，３′は夫々
別体になっているが、支持板４，４′を夫々別体のもの
とし、支持板３，３′を５のような連結板で一体化して
もよく、或いは支持板４，４′も３，３′も夫々連結板
等で一体化してもよい。支持板３，３′は軸６によって
支持板４，４′に回動可能に枢着されている。

支持板３，３′及び４，４′の、ｏーラ１，２に関し上
記藤６とは反対側の部分には、夫々台部３，，３′，及
び４，，４′，が設けられている。下側支持板４，４′
の台部４，，４′，にはボルト７，７′の螺合するボル
ト孔が設けられており、一方上側支持板３，３′の台部
３，，３′，には上記ボルト７，７′の緩く挿通する孔
が設けられていて、図の如くボルト７，７′が装着され
ている。このボルト７，７′の頭部と台３，，３′，と
の間には圧縮ばね８，８′が介装されていて、このばね
８，８′が台３，，３′，を下方に押圧して、その力が
ローラ１の支持板３，３′に支持された鞠部に伝達され
ることにより、ローラ１，２が圧暖されるものである。
このローラ１，２間の圧援力はトナーをその支持材に圧
力定着できるに足る圧力である必要があり、それはトナ
−材質等によって異なるが、一般に１０ｋ９′抑以上の
線圧（ローラ１，２への総荷重をローラ１，２の圧接部
のローラ長手方向長さで割ったもの）であることが望ま
しい。そして上記圧嬢力は、支持材に不都合な光沢を生
じさせたり、半透明化等、支持材を見た目や保存等の観
点から不都合に変質させない圧力である必要もあり、そ
れは支持材の材質等によって異なるが、一般に６０ｋ９
／肌以下の線圧であることが望ましい。そして本発明の
実施例たる第４図例では、ボルト７ばね８による荷重と
ボルト７′ばね８′による荷重は異例、前者の方が後者
より大きくなっている。これについては後に詳述する。
ローラー，２は第４図例に於いても平行ではなく、１度
前後の微４・角度で交互されている。

即ち、ローラ１，２の中心軸はローラ１，２の共通接平
面に近似的に平行で、上記角度だけねじれの関係になる
ように方向付けられている。ローラ１，２の交又位置、
即ちローラ１，２の中心軸のねじれ位置は、第１図に示
したようにローラ１，２の長手方向に関する中央であっ
てもよいが、後述の如く、この中央から偏った位置であ
る方が好ましい。ローラ１には不図示のギア例、チェー
ン機構等回転力伝導手段を介して不図示モータの回転駆
動力が伝達され、矢印方向に回転し、一方ローラ２はロ
ーラ１の回転に従って摩擦力で矢印方向に回転する。こ
れとは逆にローラ２をモータで回転駆動し、ローラ１を
従敷回転してもよいし、又は両ローラ１，２をもとにモ
ータで回転駆動してもよい。いずれにせよ、トナー像を
坦持した少なくとも幅方向につき異なった寸法を有する
紙Ｓ，，Ｓ２が選択的にローラ１，２間に送り込まれ、
回転するローラ１，２に荻圧されてトナー像圧力定着処
理を受けながら矢印方向に搬送される。紙Ｓ，，Ｓ２の
トナー像挺持面はローラ１に圧接される。前述した片側
基準の複写機に使用される定着装置である為、上記異な
った寸法の紙Ｓ，，Ｓ２は、第４図に示した如く、いず
れも幅方向での１方の側縁がローラ１，２の端部側を通
る１つの共通基準線Ｌ‘こ実質的に一致せしめられて搬
送されるようになっている。

従って、大サイズ紙Ｓ２はその幅方向中心線がローラ１
，２の長手方向中央を通過するように搬送されるが、小
サイズ紙Ｓ，の幅方向中心線はローラ１，２の長手方向
中央から基準線Ｌ側にずれた位置を通過することになる
。この為従来装置では第３図に示したような不都合が生
じた。この不都合解決の為、本発明の実施例たる第４図
装置では、基準線Ｌの存在する側の端部に於いてローラ
１，２に加える荷重を、その反対側の端部に於いてロー
ラ１，２に加える荷重よりも大とした。即ち、第５図Ａ
に示す如く、基準線Ｌ側のローラ１，２端部には荷重Ｗ
２を、その反対側のローラ１，２端部には荷重Ｗ３を加
え、そしてＷ２＞Ｗ３とした。

Ｗ３，Ｗ２とも高荷重であるが、ローフ１，２を前述の
如く微小角度交又させているので、ローラ中央部に於い
て両端部より圧力が激減するということもなく、ローラ
１，２間の圧力分布はその長手方向に関して、第５図Ｂ
に模式的に示したように、基準線Ｌ側からその反対側に
向けて大略漸減するようになっている。言う迄もなく基
準線Ｌ側でのローラ１，２間の線圧Ｗ２ｋ９／伽その反
対側での線圧Ｗ３ｋ９／弧より大であり、そしてＷ３は
トナー像の圧力定着に必要な下限圧力よりも大きく、ま
たＷ２は紙Ｓ，，Ｓ２が不都合な光沢を持ったり、或い
は半透明化する臨界耐圧よりも小さくなるように設定さ
れている。基準線Ｌ側とその反対側とでローラ１，２間
に加える荷重を異ならせる為に、第４図実施例では、ば
ね８，８′に同じ弾性係数を有するものを使用し、台４
，へのベルト７のねじ込み量を台４′，へのボルト７′
のねじ込み量より大として、ばね８の圧縮量をばね８′
のそれよりも大としている。

これ以外にばね８の弾性係数をばね８′のそれより大と
して、両者の圧縮量を同じとしてもよいし、或いは更に
ばね８の圧縮量をばね８′のそれよりも大とすることも
可である。その他、ローラー，２への荷重を左右の側で
異ならせる方法は種々のものが採用できる。いずれにせ
よ、上述の如く基準線Ｌ側でのローラー，２間圧力をそ
の反対側でのローラ１，２間圧力より大としたので、基
準線Ｌに一方の側縁を一致させて送られるどのような幅
寸法の紙に対しても、その全幅に関して適度の圧力が加
わるようになり、従ってトナ−像を紙幅全体に関して均
一に圧力定着できるようになる。

そして、４・幅の紙を処理する場合も、基準線Ｌ側の圧
力が下がって定着不良が生じたり、あるいは、反対側の
紙の端部に荷重が集中して紙が光沢を帯び或いは半透明
化したりする欠陥を未然に防止することができる。ここ
で、第４図に於いて、紙Ｓ，の定着処理頻度が紙Ｓ２の
それよりもかなり低い場合には、ローフー，２は長手方
向中央で交又するように、換言すれば両ローラの中心軸
のねじれ位置がローラ長手方向中央であるように設けら
れていてもよい。

しかし、逆に紙Ｓ，の定着処理頻度が紙Ｓ２のそれより
もはるかに高い場合には、ローラ１，２の交又位置（両
ローラの中心軸のねじれ位置）をローフー，２の長手方
向中央から線Ｌ側に偏崎して、紙Ｓ，の幅方向中心線の
通過位置としてもよい。このようにすれば、使用頻度の
高い寸法の紙に対してより一層幅方向に均一なトナー定
着を得ることができる。しかし、一般には、第６図に示
したように、ローラ１，２の中心軸ＩＡ，２Ａのねじれ
位置をローラ長手方向中央から線Ｌ寄りに偏僑し、紙Ｓ
，とＳ２の夫々の幅方向中心線Ｃ，とＣ２（ローフ長手
方向中央を通る）の中間線Ｃ３位檀に於いて、ローラ１
，２を交又させるのが良い。これを一般的に言えば使用
する最大幅の紙の幅方向中心線通過位置と最４・幅の紙
の幅方向中心線通過位置との中間の位置に於いてｏーラ
１，２を交又させる（ローラ１，２の中心軸のねじれ位
置とする）と、どの幅寸法の紙に対してもより一層同等
の定着処理が可能となり、そして各幅寸法の紙の夫々に
対する定着性も幅方向全体にわたって均一になる。尚、
第７図は第４図の定着器の軸受部の詳細図である。

ローラ間に左右で異なった荷重を加えるとローラに麹方
向のスラスト荷重が発生するのでこのスラスト荷重を支
えるようにしたものである。定着ローラ１の左端の部分
のみ示したが、右端側も、またローラ２の両端側も同じ
構造にすればよい。

９は垂直荷重Ｗ２を支える深みぞ玉軸受１０は轍方向の
荷重ＳＬを支えるスラスト玉軸受である。

このように２ケのベアリングを使用するかわりに、円す
いころ軸受を使用して、ラジアル荷重とスラスト荷重の
両方を同時に支えるようにしても良いｏ以上述べたこと
から明らかになるように、本発明によれば片側基準で種
々の幅寸法のトナー像担持材を搬送し、圧力定着する場
合、搬送基準線側のトナー像未定着と反対側にて担持材
に加わる過負荷を防止でき、しかも特別な装置を設ける
ことなく、あらゆる幅サイズのトナー像担持材に均一な
荷重が作用するので、どの幅サイズの迫持材についても
、全幅にわたって均一な圧力定着トナ−像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図Ａ，Ｂ、第３図は従釆の圧力定着装置の
説明図、第４図、第５図Ａ，Ｂ、第６図、第７図は本発
明の実施例の説明図である。１，２はローラ、７，７′はボルト、８，８′は圧縮ば
ね、Ｌは搬送基準線、Ｓ，，Ｓ２はトナー像挺持材であ
る。弟ー図第２図第４図第３図第５図第６図努ワ図

Claims

【特許請求の範囲】１幅方向に関して夫々異なった寸法を有するトナー像
担持材のいずれもを、それら担持材の一方の側端部を１
つの共通基準線に実質的に一致させつつ、第一と第二の
ローラで挾圧搬送し、この挾圧力でトナー像をその担持
材に定着するようにした圧力定着装置に於いて、上記第
１と第２のローラの端部に加える荷重を、上記基準線側
で、その反対側より大としたことを特徴とする圧力定着
装置。２前記第１と第２のローラの中心軸は、互いに他に対
して微小角度ねじれの関係にある特許請求の範囲第１項
記載の圧力定着装置。３前記第１と第２のローラの中心軸のねじれ位置は、
ローラの長手方向についての中心より前記基準線側に偏
倚している特許請求の範囲第２項記載の圧力定着装置。