JP2001109293A - 定着装置，及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着ローラとそれより用紙搬送方向下流側に
設けられた下流側ローラと，上記定着ローラと下流側ロ
ーラとに張られた無端状の定着ベルトとを具備した従来
の定着装置では，互いに圧接される上記圧ローラと上記
定着ベルトとの間の圧接部から引き出された用紙のカー
ルを抑えることが難しかった。 【解決手段】 本発明は，上記定着ローラと上記下流側
ローラの共通接線の上記定着ローラに対する上記圧ロー
ラ側の接点を，上記定着ローラ及び上記圧ローラそれぞ
れの回転中心を結んだ直線より用紙搬送方向下流側の上
記圧接部内に配置することにより，デカール機構等を用
いる必要なく，上記圧接部の形状によって用紙のカール
を抑えることを図ったものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，定着装置，及び画
像形成装置に係り，詳しくは，弾性層がその表層側に形
成された圧ローラと，該圧ローラに対向して配置された
定着ローラと，該定着ローラより用紙搬送方向下流側に
設けられた下流側ローラと，上記定着ローラと下流側ロ
ーラとに張られた無端状の定着ベルトとを具備し，互い
に圧接される上記圧ローラと上記定着ベルトとの間の圧
接部に未定着トナー像が付着した用紙を通過させ，用紙
にトナー像を定着させてなる定着装置，及び該定着装置
を具備した複写機，プリンタなどの画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば複写機やプリンタなどの画像形成
装置において，感光体上に形成されたトナー像は，転写
部により静電的に用紙に付着させられるが，このときト
ナーは用紙に定着しておらず，用紙上のトナー像は容易
に乱れうる。トナーを用紙に定着させるには，熱や圧力
などを用いる必要がある。トナーを用紙に定着させる方
式は，過去幾つか提案されており，熱源を有した熱ロー
ラと該熱ローラに圧接される圧ローラとを備えた熱ロー
ラ定着方式や，複数のローラに張られた無端状の定着ベ
ルトと該定着ベルトに圧接される圧ローラとを備えた圧
ローラを圧接させるベルト定着方式などがある。上記し
た両方式では，熱ローラ又は定着ベルトと圧ローラとの
間で用紙に圧力が加えられながら，熱ローラ又は定着ベ
ルトによって用紙に熱が与えられ，用紙上のトナーが溶
融定着される。上記熱ローラ定着方式は，現在広く採用
されているが，上記熱ローラと圧ローラとの間の圧接部
（ニップ部）の用紙搬送方向の長さを大きくするのに限
界があり，用紙の搬送速度が高速になると，用紙に対し
て加熱及び加圧を十分に行えない場合がある。一方，ベ
ルト定着方式では，上記定着ベルトに対して圧ローラが
圧接されるため，上記熱ローラ定着方式と比較して，上
記定着ベルトと圧ローラとの間のニップ部の用紙搬送方
向の長さを確保しやすく，トナーの用紙に対する定着性
を向上させやすい等の利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り，ベルト定
着方式では，熱ローラ定着方式より定着性が向上するな
どの利点があるものの，熱ローラ定着方式と同様，上記
ニップ部の形状に沿って用紙がカールしてしまう場合が
ある。用紙がカールしていると，紙詰まりの原因となっ
たり，機外の排出トレーに用紙をストックするのが難し
くなってしまうので，用紙のカールは，通常上記ニップ
部の用紙搬送方向下流にデカール機構を設けるなどし
て，用紙が機外に排出されるまでに抑えられる。しかし
ながら，上記デカール機構を設けてカールを抑えると，
デカール機構を設ける分だけ搬送長が大きくなって装置
が大型化するし，構成も複雑になる。本発明は，このよ
うな従来の技術における課題を解決するために，定着装
置，及び画像形成装置を改良し，定着ローラと該定着ロ
ーラよりも用紙搬送方向下流側に配置された下流側ロー
ラとの共通接線の該定着ローラに対する圧ローラ側の接
点を，上記定着ローラ及び上記圧ローラそれぞれの回転
中心を結んだ直線より用紙搬送方向下流側の上記圧ロー
ラと定着ベルトとの間の圧接部内に配置することによっ
て，上記圧接部内で少なくとも互いに向きが異なる２つ
のニップ形状を形成すると共に，用紙搬送方向下流側の
ニップ形状の長さを適当な大きさにして，デカール機構
等を用いる必要なく，用紙のカールを抑えることができ
る定着装置，及びこれを具備した画像形成装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に係る発明は，弾性層がその表層側に形成
された圧ローラと，該圧ローラに対向して配置された定
着ローラと，該定着ローラより用紙搬送方向下流側に設
けられた下流側ローラと，上記定着ローラと下流側ロー
ラとに張られた無端状の定着ベルトとを具備し，互いに
圧接される上記圧ローラと上記定着ベルトとの間の圧接
部に未定着トナー像が付着した用紙を通過させ，用紙に
トナー像を定着させてなる定着装置において，上記定着
ローラと上記下流側ローラの共通接線の上記定着ローラ
に対する上記圧ローラ側の接点を，上記定着ローラ及び
上記圧ローラそれぞれの回転中心を結んだ直線より用紙
搬送方向下流側の上記圧接部内に配置してなることを特
徴とする定着装置として構成されている。また，請求項
２に係る発明は，上記請求項１に記載の定着装置を具備
した画像形成装置である。上記請求項１に記載の定着装
置，又は上記請求項２に記載の画像形成装置では，定着
ローラと下流側ローラの共通接線の該定着ローラに対す
る圧ローラ側の接点が，上記定着ローラ及び上記圧ロー
ラそれぞれの回転中心を結んだ直線より用紙搬送方向下
流側の上記圧ローラと定着ベルトとの間の圧接部内に配
置されるため，上記圧接部内で少なくとも互いに向きが
異なる２つのニップ形状を形成すると共に，用紙搬送方
向下流側のニップ形状の長さを適当な大きさにすること
ができ，デカール機構等を用いる必要なく，用紙のカー
ルを抑えることが可能である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の実施の形態に係る定着装置
の概略構成を示す図，図２は本発明の実施の形態に係る
画像形成装置の全体構成を説明するための図である。本
発明の実施の形態に係る定着装置１は，図１に示す如
く，弾性層２１がその表層側に形成された圧ローラ２
と，該圧ローラ２に対向して配置された定着ローラ３
と，上記定着ローラ３より用紙搬送方向下流側に設けら
れた下流側ローラ４と，上記定着ローラ３と下流側ロー
ラ４とに張られた無端状の定着ベルト５とを具備し，互
いに圧接される上記圧ローラ２と上記定着ベルト５との
間の圧接部Ｎに未定着トナー像が付着した用紙を通過さ
せ，用紙にトナー像を定着させる点で従来装置と同様で
ある。一方，本発明の実施の形態に係る定着装置が，従
来装置と異なるのは，上記定着ローラ３と上記下流側ロ
ーラ４の共通接線の上記定着ローラ３に対する上記圧ロ
ーラ２側の接点Ｐを，上記定着ローラ３及び上記圧ロー
ラ２それぞれの回転中心を結んだ直線Ｌより用紙搬送方
向下流側の上記圧接部Ｎ内に配置した点である。また，
本発明の実施の形態に係る定着装置１を備える画像形成
装置は，例えば中間転写ベルトを用いたディジタルフル
カラー複写機Ａ１として具体化される。上記複写機Ａ１
と同型の従来の複写機との相違点は，上記定着装置１に
係る相違点と同様であるが，まず図２を参照しながら上
記複写機Ａ１の全体構成について簡単に説明する。

【０００６】上記複写機Ａ１では，原稿載置台１０１上
にセットされた原稿に対して，矢印Ｘで示す副走査方向
に走査される光源１０２からの光が照射され，その反射
光がミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，及びレンズ１０３を介し
て複数のＣＣＤ等からなる光学センサ１０４上に結像さ
れる。上記光学センサ１０４上に結像された原稿画像
は，図示しない画像処理部において画像出力信号に変換
され，この画像出力信号に基づく光がレーザスキャナ１
０５から感光体ドラム１０６に照射されて上記感光体ド
ラム１０６上に静電潜像が形成される。上記感光体ドラ
ム１０６上に形成された静電潜像は，各色毎に独立に設
置された４つの現像装置１０７ａ，１０７ｂ，１０７
ｃ，１０７ｄの内の一つによって顕像化されてトナー像
が形成され，該トナー像は中間転写ベルト１０８上に転
写される。上記現像，転写処理を上記４つの現像装置に
ついて繰り返すことにより，上記中間転写ベルト１０８
上には４色全てのトナー像が重ねられる。その後，カセ
ット１０９若しくは手差しトレー１１０から矢印Ｙ１若
しくはＹ２の方向に搬送された用紙を，上記中間転写ベ
ルト１０８のトナー像形成位置と同期させながら転写ロ
ーラ１１１間を通過させつつ一定の転写電圧を印加する
ことにより，上記トナー像は上記中間転写ベルト１０８
から上記用紙に転写される。トナー転写後，上記中間転
写ベルト１０８はクリーニングブレード１１２によって
クリーニングされ，感光体ドラム１０６から新たなトナ
ー像が転写される。上記中間転写ベルト１０８からトナ
ー像が転写された用紙は，搬送ベルト１１３によって矢
印Ｙ３方向にある定着装置１まで搬送される。上記定着
装置１に搬送された用紙は，定着ベルト５及び圧ローラ
２によって上記トナー像が定着された後，さらに搬送さ
れ機外の排出トレー１１４上に排出される。

【０００７】次に上記複写機Ａ１の主要部である定着装
置１付近の構成について詳細説明する。上記定着装置１
は，圧ローラ２，定着ローラ３，下流側ローラ４，定着
用ベルト５などを具備する。上記圧ローラ２は，例えば
芯金にシリコンゴムなどの弾性体が巻かれてその表層側
に弾性層２１が形成されたものであり，用紙のトナー付
着面とは反対側の面に配置される。また，上記定着ロー
ラ３は，ハロゲンランプなどの熱源，及び鉄などの金属
製の芯金などからなり，用紙のトナー付着面側の上記圧
ローラ２と対向する位置に配置される。上記下流側ロー
ラ４は，鉄などの金属製の芯金などからなり，この実施
の形態では，上記定着ローラ３より小径のものが用いら
れる。尚，上記下流側ローラ４の基材には，鉄の他，ア
ルミニウムなどを用いることも可能であるが，鉄を基材
とした上記下流側ローラ４は，剛性と熱伝導性が適当で
あり，上記下流側ローラ４からの熱の放散を抑えるのに
好適である。上記定着ベルト５は，上記定着ローラ３と
上記下流側ローラ４との間に張られた無端状の金属ベル
トであり，上記金属ベルトの基材は例えばステンレスな
どである。上記定着ローラ３及び上記下流側ローラ４そ
れぞれの回転軸は，互いの距離が広がる方向にバネなど
の図示しない付勢手段によって付勢される。これは，両
回転軸の距離が固定された状態で，上記定着ベルト５を
上記定着ローラ３及び上記下流側ローラ４に張っている
と，上記定着ベルト５が蛇行してしまう恐れがあるから
である。また，上記定着ベルト５の張り具合は，この付
勢手段による付勢力を変更することによって調整され
る。この実施の形態では，上記定着ベルト５の張り具合
は，上記定着ベルト５の上記定着ローラ３に接触しない
部分で上記圧ローラ２を圧接させたときに上記定着ベル
ト５が撓む程度に調整される。上記定着ベルト５に上記
圧ローラ２が圧接されて形成される上記定着ベルト５と
上記圧ローラ２との間の圧接部（ニップ部）Ｎに，未定
着トナー像が付着した用紙が搬送され，上記ニップ部Ｎ
において上記定着ベルト５及び上記圧ローラ２により加
熱及び加圧されることによって，用紙に上記トナー像が
定着される。

【０００８】ところで，上記ニップ部Ｎは上記圧ローラ
２又は上記定着ローラ３の回転周面に沿った形状になる
ため，上記ニップ部Ｎの形成の仕方によっては，上記ニ
ップ部Ｎから引き出される際に，上記圧ローラ２又は上
記定着ローラ３の回転周面に沿って用紙がカールしてし
まう恐れがある。例えば仮に図３に示すように，上記定
着ベルト５が上記定着ローラ３と接触している部分のみ
に上記圧ローラ２が圧接されているとすると，上記圧ロ
ーラ２の弾性層２１より上記定着ローラ３の芯金の方が
当然ながら硬度が大きく，上記定着ベルト５は上記圧ロ
ーラ２から受ける加重に対して上記定着ローラ３によっ
て支持されることになるから，上記定着ベルト５と上記
圧ローラとの間の上記ニップ部Ｎでは，上記圧ローラ２
側の弾性層２１が変形する。このとき，上記ニップ部Ｎ
は，上記ニップ部Ｎの全長に渡って，上記定着ローラ３
の回転周面に沿って定まる円弧状の形状を有することに
なる。即ち，用紙は上記ニップ部Ｎの全長に渡って，上
記定着ローラ３の回転周面に沿って加熱及び加圧を受け
ることになり，上記定着ローラ３に沿ってカールしてし
まう恐れが高い。また，仮に図４に示すように，上記定
着ベルト５が上記定着ローラ３と接触していない部分の
みに上記圧ローラ２が圧接されているとすると，上記圧
ローラ２から受ける圧接力に対して上記定着ベルト５の
張力が十分に大きくなければ，上記圧接力に対して上記
定着ローラ３により支持もされないから，上記定着ベル
ト５が上記圧ローラ２の回転周面に沿って撓まされて上
記ニップ部Ｎが形成される。このとき，上記ニップ部Ｎ
は，上記ニップ部Ｎの全長に渡って，上記圧ローラ２の
回転周面に沿って定まる円弧状の形状を有することにな
る。従って，用紙は上記ニップ部Ｎの全長に渡って，上
記圧ローラ２の回転周面に沿って加熱及び加圧を受ける
ことになり，上記圧ローラ２に沿ってカールしてしまう
恐れが高くなる。

【０００９】このことから理解される通り，用紙が上記
ニップ部Ｎから引き出される直前に，上記ニップ部Ｎの
比較的長い距離に渡って（言い換えれば比較的長時間に
渡って），同形状の面に沿って加熱及び加圧を受けると
用紙はカールしてしまう。従って，上記定着装置１にお
いて，用紙のカールを防止するには，少なくとも，上記
定着ベルト５が上記定着ローラ３と接触している部分と
接触していない部分の両方に上記圧ローラ２を圧接させ
るような配置を行うことが必要である。これは，上記定
着ベルト５が上記定着ローラ３と接触している部分と接
触していない部分の両方に上記圧ローラ２を圧接させる
ような配置を行えば，上記定着ベルト５が上記定着ロー
ラ３に接触している部分では，上記弾性層２１が変形し
て上記ニップ部Ｎの形状が上記定着ローラ３の回転周面
に沿ったものとなり，上記定着ベルト５が上記定着ロー
ラ３に接触していない部分では，上記定着ベルト５が撓
み上記ニップ部Ｎの形状が上記圧ローラ２の回転周面に
沿ったものとなって，上記ニップ部Ｎ全体では，少なく
とも向きが互いに異なる２つのニップ形状が形成される
ことになるからである。このとき，上記定着ローラ３と
上記下流側ローラ４の共通接線の上記定着ローラ３に対
する上記圧ローラ２側の接点Ｐが上記圧接部Ｎ内にある
か否かで，上記ニップ部Ｎ全体で２つのニップ形状が形
成されるか否かを表現することができる。図３及び図４
の例では，いずれも上記接点Ｐが，円弧状の上記圧接部
Ｎの外側にある。これに対し，図５に示すように，上記
定着ベルト５が上記定着ローラ３と接触している部分と
接触していない部分の両方に上記圧ローラ２を圧接させ
るような配置を行えば，上記接点Ｐは上記定着ベルト５
と上記圧ローラ２との間の上記圧接部Ｎ内に位置する。
図６に示す如く，上記接点Ｐを境にして，上記接点Ｐよ
り用紙搬送方向上流側のニップＮ１の形状は，上記定着
ローラ３の回転周面に沿って形成され，上記接点Ｐより
用紙搬送方向下流側のニップＮ２の形状は，上記圧ロー
ラ２の回転周面に沿って形成される。

【００１０】但し，上記接点Ｐが上記圧接部Ｎ内にあ
り，上記ニップ部Ｎ全体で形状や向きの異なる２つのニ
ップＮ１，Ｎ２が形成されたとしても，上記接点Ｐより
用紙搬送方向下流側のニップＮ２の長さが大きすぎる
と，図４の例と同様に，上記圧ローラ２の回転周面に沿
って用紙がカールしてしまう。図５に示した配置は，上
記接点Ｐが，上記定着ローラ３及び圧ローラ２それぞれ
の回転中心を結ぶ直線Ｌ上にあるものであり，定着ベル
トを用いた定着装置では一般的な配置である。しかしな
がら，本発明者は，上記の配置では上記圧ローラ２の回
転周面に沿って用紙がカールしてしまう場合が多いこと
を実験的に確かめた。この傾向は，国産紙と較べて２０
ｇ程度紙重が大きい海外紙で顕著であった。この場合，
上記ニップ部Ｎより用紙搬送方向下流に用紙のカールを
矯正するデカール機構を設けるなどの必要が生じてしま
う。また，上記直線Ｌよりも上記接点Ｐを用紙搬送方向
上流側に位置するように上記定着ローラ３，圧ローラ
２，下流側ローラ４を配置すれば，上記接点Ｐより用紙
搬送方向下流側のニップＮ２の長さがさらに大きくな
り，一方図７に示すように，上記ニップ部Ｎと上記定着
ベルト５と圧ローラ２とが圧接されない部分との境界
（上記ニップ部Ｎの直外側）より用紙搬送方向下流側に
上記接点Ｐが配置されると，上記接点Ｐより用紙搬送方
向下流側のニップＮ２が無くなってしまうから，上記ニ
ップ部Ｎの形状によって，用紙のカールを抑えることが
できない。

【００１１】そこで，上記定着装置１では，図１（ｂ）
に示すように，上記定着ローラ３と上記下流側ローラ４
の共通接線の上記定着ローラ３に対する上記圧ローラ２
側の接点Ｐが，上記定着ローラ３及び上記圧ローラ２そ
れぞれの回転中心を結んだ直線Ｌより用紙搬送方向下流
側の上記圧接部Ｎ内（上記境界は含まない）に配置され
る。このように上記接点Ｐを配置することによって，上
記接点Ｐよりも用紙搬送方向上流側の上記定着ローラ３
の回転周面に沿ったニップＮ１と少なくとも向きが異な
り，上記接点Ｐよりも用紙搬送方向下流側の上記圧ロー
ラ２の回転周面に沿ったニップＮ２の長さを適当にする
ことができ，用紙のカールを抑えることが可能となる。
このように本発明の実施の形態に係る定着装置，及び画
像形成装置では，定着ローラと下流側ローラの共通接線
の該定着ローラに対する圧ローラ側の接点が，上記定着
ローラ及び上記圧ローラそれぞれの回転中心を結んだ直
線より用紙搬送方向下流側の上記圧ローラと定着ベルト
との間の圧接部内に配置されるため，上記圧接部内で少
なくとも互いに向きが異なる２つのニップ形状を形成す
ると共に，用紙搬送方向下流側のニップ形状の長さを適
当な大きさにすることができ，デカール機構等を用いる
必要なく，用紙のカールを抑えることが可能である。
尚，上記実施の形態では，上記定着ベルト５は，定着ロ
ーラ３と下流側ローラ４の２つのローラに張られていた
が，これに限られるものではなく，定着ローラ３と下流
側ローラ４に加えてさらに他のローラにも上記定着ベル
ト５を張った定着装置，及び画像形成装置に本発明を適
用することも可能である。また，上記実施の形態では，
本発明を中間転写ベルトを備えたディジタルカラー複写
機に適用したが，これに限られるものではなく，他の複
写機や例えばプリンタなどの定着装置を備えた他の画像
形成装置に適用することも可能である。

【００１２】

【発明の効果】以上説明した通り，上記請求項１に記載
の定着装置，又は上記請求項２に記載の画像形成装置で
は，定着ローラと下流側ローラの共通接線の該定着ロー
ラに対する圧ローラ側の接点が，上記定着ローラ及び上
記圧ローラそれぞれの回転中心を結んだ直線より用紙搬
送方向下流側の上記圧ローラと定着ベルトとの間の圧接
部内に配置されるため，上記圧接部内で少なくとも互い
に向きが異なる２つのニップ形状を形成すると共に，用
紙搬送方向下流側のニップ形状の長さを適当な大きさに
することができ，デカール機構等を用いる必要なく，用
紙のカールを抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構
成を示す図。

【図２】 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全
体構成を説明するための図。

【図３】 定着ベルトに対する圧ローラの圧接位置によ
る用紙のカール発生具合を説明するための図。

【図４】 定着ベルトに対する圧ローラの圧接位置によ
る用紙のカール発生具合を説明するための他の図。

【図５】 従来の定着装置における一般的な定着ベルト
に対する圧ローラの圧接位置を示す図。

【図６】 本発明の実施の形態に係る定着装置における
ニップ部の形状を説明するための図。

【図７】 定着ベルトに対する圧ローラの圧接位置によ
る用紙のカール発生具合を説明するためのさらに他の
図。

【符号の説明】

１…定着装置 ２…圧ローラ ３…定着ローラ ４…下流側ローラ ５…定着ベルト ２１…弾性層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性層がその表層側に形成された圧ロー
   ラと，該圧ローラに対向して配置された定着ローラと，
   該定着ローラより用紙搬送方向下流側に設けられた下流
   側ローラと，上記定着ローラと下流側ローラとに張られ
   た無端状の定着ベルトとを具備し，互いに圧接される上
   記圧ローラと上記定着ベルトとの間の圧接部に未定着ト
   ナー像が付着した用紙を通過させ，用紙にトナー像を定
   着させてなる定着装置において，上記定着ローラと上記
   下流側ローラの共通接線の上記定着ローラに対する上記
   圧ローラ側の接点を，上記定着ローラ及び上記圧ローラ
   それぞれの回転中心を結んだ直線より用紙搬送方向下流
   側の上記圧接部内に配置してなることを特徴とする定着
   装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の定着装置を具備し
   た画像形成装置。