JP3109942B2

JP3109942B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3109942B2
Application number: JP05109350A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　　亨; 克彦西村; 耕一谷川; 雄三磯田; 晶夫根本; 純斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH06324596A; US5493380A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ等の画
像形成装置に用いられる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱ローラ方式による定着装置の構
成概略図を図８に示す。１は加熱ローラ、２は離型層、
３は芯金、４は加熱手段であるヒータ、５は加圧ロー
ラ、６は離型層、７は弾性層、８は芯金、９は軸受、１
０はバネ、１１は温度検出手段であるサーミスタ、１２
はサーモスイッチ、１３は入口ガイド、１４は記録材、
１５はトナー、１６は分離爪、１７はガイドである。

【０００３】１は、加熱ローラであり、芯金２（本従来
例ではアルミニウムＡｌを使用）の上に離型層３（本従
来例ではテトラフルオルエチレンとパーフルオルアルキ
ルパーフルオルビニルエーテルの共重合体：以下ＰＦＡ
と呼ぶ：３０μｍ厚のＰＦＡチューブを使用している）
を形成してある。加熱ローラ１は、内部に設置された加
熱手段であるヒータ４により、加熱され、加熱ローラ１
の表面に配置された温度検出手段であるサーミスタ１１
により表面温度が検出され、加熱ローラ１の表面温度が
予め設定された設定温度になるようにヒータ４の駆動回
路（不図示）が制御されている。

【０００４】５は、加圧ローラであり、芯金８（本従来
例では、ＳＶＳを使用）の上に、弾性層７（本従来例で
はカーボン等の導電性付与剤を分散させたシリコンスポ
ンジゴムを使用）、離型層６（本従来例では、５０μｍ
厚のＰＦＡチューブを使用）を順次形成してある。加圧
ローラ５は、バネ１０により、加熱ローラ１に圧接さ
れ、ニップ部を形成している。

【０００５】記録材１４上に形成された未定着トナー像
は、加熱ローラ１と加圧ローラ５により挟持搬送しつつ
加熱され、ニップ部において、熱と圧力を加えられるこ
とにより、記録材１４上に永久固着画像として定着され
る。

【０００６】加熱ローラ１は、不図示のモータにより回
転駆動されている。

【０００７】加圧ローラ５は、直接は駆動されず、加熱
ローラ１に従動するようになっている。

【０００８】ニップ部で熱と圧力を加えられ、トナー像
が定着された記録材１４は、分離爪１６により加熱ロー
ラ１から分離されて、不図示の排紙部を経て、排出され
る。

【０００９】

【発明が解決する課題】しかしながら、上記従来例で
は、加圧ローラのローラ硬度が長期間の使用後に低下す
ることがあり、そうした場合、次のような問題点があっ
た。バネによる加圧ローラを加熱ローラ側へ近づけようと
する力と、加圧ローラの変形による弾性層の変形復元力
とがつり合っている位置から、加圧ローラ硬度が低下す
ると、弾性層の変形復元力が小さくなるため、つり合い
の位置がより加熱ローラ側に変化する。

【００１０】このため、加圧ローラ近傍に配設されてい
た部材（入口ガイド等）と加圧ローラが干渉してしま
う。ニップ部の幅が広くなるため、ニップ部端部の位置が
変化し、これにより、記録材の侵入位置が使用開始時の
位置からズレてしまうことになるため、記録材の搬送性
が不安定になる。ニップ部の幅が広くなるため、記録材のシワ、封筒通
紙時のシワ、画像乱れが悪化する。ニップ部の幅が広くなるため、記録材が加熱ローラに
そってより変形されるため、記録材のカール量が大きく
なる。また、このため、定着分離不良が発生したり、排
紙部でのジャムや、折れ等が発生しやすくなる。ニップ部の幅が広くなるため、加圧ローラの変形量が
大きくなる。このため、ローラ回転により加圧ローラに
ストレスがかかるため、離型層のチューブはがれや、弾
性層のゴム劣化、破断が起きやすくなる。また、変形量
が大きいため、加圧ローラのセット（圧縮永久変形）の
レベルが悪化する。ニップ部の幅が広くなるため、ニップ部での面圧が低
下する。このため、加熱ローラまたは記録材との摩擦力
が低下してしまうため、加圧ローラの回転が不安定にな
り、加圧ローラ芯金と軸受との摩擦力及び加圧ローラを
変形させるのに要する力に対して、前記摩擦力による加
圧ローラを回転させようとする回転モーメントが小さい
場合には、加圧ローラが回転せず、スリップしてしま
う。

【００１１】

【課題を解決する手段】上記課題を解決する本発明は、
ヒータにより加熱される加熱部材と、この加熱部材とニ
ップを形成する加圧ローラと、前記加熱部材と前記加圧
ローラの間を加圧する加圧手段と、この加圧手段による
前記加熱部材と前記加圧ローラの間の圧力を解除するた
めのレバーと、を有する定着装置において、装置の初期
状態には規制せず、前記加熱部材と前記加圧ローラの軸
との距離が小さくなった際に、それ以上の距離の減少を
防止する規制部材を有し、この規制部材は前記レバーと
当接することを特徴とするものである。

【００１２】

【実施例】図１に、本発明の実施例１の構成概略図を示
す。

【００１３】１は、被加熱部材である加熱ローラ、２は
離型層、３は芯金、４は加熱手段であるハロゲンヒー
タ、５は加圧ローラ、６は離型層、７は弾性層、８は芯
金、９は軸受、１０はバネ、１８は圧解除レバー、１９
はレバー、２０は本実施例の１実施形態としてのピンで
ある。

【００１４】１は、加熱手段であるハロゲンヒータ４に
より加熱される加熱ローラであり、芯金３（本実施例で
はＡｌ）の上に離型層２（本実施例では、ＰＦＡチュー
ブ）を形成してある。加熱ローラ１は、表面に配置され
た温度検出手段であるサーミスタ（不図示）により、表
面温度が検出され、加熱ローラ１の表面温度が、予め設
定された設定温度になるようにヒータ４の駆動回路（不
図示）が制御されている。

【００１５】５は、加圧ローラであり、芯金８（本実施
例ではＳＶＳを使用）の上に、弾性層７が形成されてい
る。本実施例では、カーボン等の導電性付与剤を分散さ
せた、シリコンスポンジゴムを使用している。弾性層７
の上には、ローラ汚れを防止し、また、加熱ローラ及び
記録材との摩擦帯電を少なくするため、離型層６を形成
し、本実施例では、５０μｍ厚のＰＦＡチューブを使用
している。

【００１６】本実施例では、加熱ローラの外径はφ２５
ｍｍ、加圧ローラの外径はφ２５ｍｍであり、加圧ロー
ラの硬度は、３８〜４５°（アスカーＣ硬度）のものを
使用している。加圧ローラ５は、バネ１０により加熱ロ
ーラ１に圧接され、ニップ部を形成している。

【００１７】図２に、電子写真方式の画像形成装置の概
略図を示す。２１は、矢印Ａ方向に回転駆動される感光
ドラムである。２２は、感光ドラム２１表面を帯電させ
る帯電ローラ、２３は、感光ドラム２１の表面に露光し
て静電潜像を形成する１実施形態としてのレーザー光、
２４は、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像
器、２５は、感光ドラム２１に接して搬送される記録材
１４にトナー像を転写する転写ローラ、２６は感光ドラ
ム１に残留したトナーを除去するクリーナである。

【００１８】記録材１４上に形成された未定着トナー像
は、加熱ローラ１と加圧ローラ５により挟持搬送しつ
つ、加熱され、ニップ部において、熱と圧力を加えられ
ることにより、記録材１４上に永久固着画像として定着
される。

【００１９】加熱ローラ１は、不図示のモータにより回
転駆動されている。

【００２０】加圧ローラ５は、直接は駆動されず、加熱
ローラ１に従動するようになっている。

【００２１】ニップ部で、熱と圧力を加えられ、トナー
像が定着された記録材１４は、たとえば分離爪等（不図
示）により加熱ローラ１から分離されて、不図示の排紙
部を経て、排出される。

【００２２】図１においてレバー１９は、回転軸２７を
中心にして回転移動できる。また、レバー１９は、通常
状態では、加圧ローラの軸受、芯金部には接触しないよ
うになっている。

【００２３】圧解除レバー１８は、記録材１４がジャム
した場合にレバー１９を押し下げ、加圧ローラーの軸受
または、芯金部が押し下げられ、加圧ローラーの圧が減
少し、ジャム処理が容易になる。

【００２４】ピン２０は、レバー１９が上へあがるのを
規制する部材であり、不図示の定着器のフレーム等に固
定されている。レバー１９及び本発明の特徴的部材であ
るピン２０により、被加熱部材である加圧ローラ軸との
距離が小さくなりすぎないように制限する制限手段を構
成している。

【００２５】この制限手段の働きを説明する説明図を図
３に示す。

【００２６】本実施例では、バネ１０の加圧力を１２〜
１４Ｋｇｆとしている。

【００２７】本実施例のように、ローラ硬度が３８°〜
４５°（アスカーＣ硬度）弾性層のゴム厚は７．５ｍｍ
のやわらかいローラを使用し、加圧力を１２〜１４Ｋｇ
ｆかけると、ニップ部の幅が約５〜６．５ｍｍになる。
したがって、加圧ローラの変形量（上記条件の場合、約
０．５ｍｍ〜０．８５ｍｍである）が大きく、加圧ロー
ラにストレスがかかるため、ローラを使用していくと、
耐久により、加圧ローラのローラ硬度が低下してしま
う。本発明人が、耐久試験を行ったところ、約５°程度
の硬度ダウンがあることがわかった。こうなってしまう
と、初期３８°のローラ硬度のものが、耐久により約３
３°とやわらかくなってしまい、初期５．５ｍｍ程度の
ニップ幅が、耐久後は、約７ｍｍ程度と大きく変化して
しまい、加熱ローラと加圧ローラの軸の距離も縮まって
いた。

【００２８】このような場合でも、本発明の制限手段が
設けられていれば、色々な不具合は発生しない。

【００２９】加圧ローラの硬度が変化して、やわらかく
なり、加熱ローラと加圧ローラの軸とのキョリが縮まろ
うとすると、軸受９または芯金８の位置が変化するため
レバー１９と接触し、レバー１９を押し上げる。（軸受
９が接触するか、芯金８が接触するかは、設定のしかた
による）しかし、レバー１９が押し上げられても、ピン
２０により止められそれ以上、上にはいかなく制御され
る。したがって、被加熱体である加熱ローラと、加圧ロ
ーラ軸との距離が制限され、これ以上は、短くならない
ため、前述の問題点の発生を防ぐことができる。

【００３０】加熱ローラと、加圧ローラとの軸間距離が
短くなり、ニップ幅が広くなった場合の問題点の一つで
ある、加圧ローラの回転不良について、軸間距離を変化
させて、加圧ローラ回転不良の発生を調べた結果をまと
めたものが表１である。

【００３１】

【表１】

【００３２】４３°の加圧ローラを使用した場合、ニッ
プ幅が小さく、また、ローラの変形復元力も大きいた
め、加熱ローラ及び記録材との摩擦力が十分得られるた
め、加圧ローラの回転不良は発生しなかった。

【００３３】３６°の加圧ローラを使用した場合、制限
手段がない場合、ニップ幅が６．４ｍｍと広いため、ニ
ップ部の面圧が低く、また、ローラがやわらかいため、
ローラ変形復元力も小さく、十分な摩擦力が得られない
ため、加圧ローラの回転がストップする不良が発生し
た。しかし、制限手段を用いて、ニップ幅を６ｍｍで制
御した場合には、加圧ローラの回転不良は発生しなかっ
た。

【００３４】３３°の加圧ローラを使用した場合、制限
手段がない場合、ニップ幅が７．２ｍｍと大きく、ロー
ラの変形復元力も小さいため、加圧ローラの回転ストッ
プが発生した。制限手段を用いて、加熱ローラと加圧ロ
ーラの軸間キョリを制限しても、制限の設定が不十分な
場合（ニップ幅が、６．０ｍｍ及び５．２ｍｍの場合）
には、加圧ローラの回転は不安定だが、記録材１４の搬
送性及び画像不良は発生しなかった。ニップ幅が４．６
ｍｍまで小さくなるように制限手段を用いて制限した場
合には、加圧ローラの回転不良は発生しなかった。

【００３５】本実施例では、加熱ローラの中心と加圧ロ
ーラの軸中心との距離（軸間距離）を２２．４ｍｍに設
定し、ニップ幅が６ｍｍよりも大きくならないように制
限した。この結果、加圧ローラが耐久によりローラ硬度
がダウンしても、前述した問題点を解決することができ
た。

【００３６】本発明では、通常使用時は、制限手段によ
る制限は受けていず、長時間使用して、加圧ローラの硬
度が低下した場合に制限手段による制限を受ける。本発
明と異なり、軸間距離が常に一定になるように、加熱ロ
ーラと加圧ローラ位置が固定されているタイプの定着器
では、ローラ硬度の異なる加圧ローラが組まれたり、長
時間使用による硬度変化が生じたりすると、ニップ幅は
あまり変化することなく加熱ローラと加圧ローラとの圧
接の圧力が大きく変化してしまう。

【００３７】このため、硬度の低い加圧ローラの場合に
は、圧力が低いため十分な定着強度を得ることができな
い。硬度の高い加圧ローラの場合には、圧力が高くなる
ため、定着器の駆動トルクが大きくなったり、シワ等が
発生しやすくなる。本発明では、通常時は、制限手段に
よる制限は受けず、バネ１０による加圧が加わっている
ため上述のような問題は発生しない。

【００３８】このように、被加熱部材である加熱ローラ
と、加圧ローラの軸間距離を制限する制限手段を設ける
ことにより、加圧ローラの硬度が耐久でダウンするなど
の、軸間距離が小さくなることが発生した場合でも、軸
間距離が小さくなりすぎないため、ニップ部の幅も制限
でき、前述の問題点を解決できる。

【００３９】本実施例では、レバー１９と圧解除レバー
１８とで構成している加圧解除手段に対して、ピン２０
を追加するだけで、ピン２０とレバー１９により軸間距
離制限手段を構成できるため、容易に構成できる利点が
ある。

【００４０】（実施例２）図４に、本発明の他の実施例
である実施例２の構成概略図を示す。実施例１と重複す
る部分については、説明を省略する。

【００４１】２８は、加熱ローラ１に対する軸受であ
り、定着器フレーム２９に対して固定されている。２９
は、定着器フレームであり、板金等を加工して形成され
ている。３０は、定着器フレーム２９に対して開けられ
た切りかき部である。この切りかき部３０で、加圧ロー
ラ軸受８が摺動移動できるようになっている。

【００４２】この切りかき部の長さ（つまり加圧ローラ
軸受の移動可能範囲）を制限することにより、被加熱体
である加熱ローラ１と加圧ローラ５の軸間距離を制限す
る制限手段を構成している。

【００４３】図５に示すように、加熱ローラ１と加圧ロ
ーラ５の軸間距離が短くなるように加圧ローラ軸受８が
バネ１０により押し上がると、（加圧ローラの硬度が低
下する等の状況が発生した場合）加圧ローラ軸受８は、
切りかき部３０を摺擦移動するが、切りかき部の長さは
制限されているので、加圧ローラ軸受は、切りかきがな
くなった部分でストップし、それ以上軸間距離が短くな
ることができない。したがって、軸間距離を制限できる
ため前述の問題点を解決することができる。

【００４４】また、本実施例では、実施例１に比べ、軸
間距離の制限手段構成が簡単で、容易に実現でき、コス
トも低くすることができる利点がある。

【００４５】（実施例３）図６に、本発明の他の実施例
である実施例３の概略構成図を示す。実施例１、２と重
複する部分については、説明を省略する。

【００４６】３１は、駆動ギヤであり、不図示のモータ
ーにより回転され、加熱ローラ１を回転駆動する。

【００４７】３２は、コロであり、耐熱性部材で形成さ
れている。離型性をもつために、表面にＰＦＡ等のフッ
素樹脂をコートしても良い。コロ３２は、軸受８に回転
可能に取り付けられている。

【００４８】外径の大きさの制限されたコロ３２を用い
ることにより、軸間距離を制限する制限手段を構成して
いる。

【００４９】軸間距離を制限する様子を示した図を図７
に示す。加熱ロールと加圧ロールとの軸間距離が短くな
る状況が発生すると、バネ１０により加圧ロール５は、
加熱ロール１により近づけられる。しかし、より近づく
と、コロ３２が加熱ロール１に穴も当たり、それ以上軸
間距離は短くなることはできず、軸間距離が制限される
ことになる。

【００５０】したがって、軸間距離が制限されるため、
前述の問題点を解決することができる。

【００５１】また、突き当たる部材がコロのため、加熱
ロール１の回転に伴い、コロも回転するため、加熱ロー
ル表面にキズがつきにくい。

【００５２】以上説明した実施例では、被加熱体として
加熱ロールの場合の定着装置の場合について述べたが、
耐熱性エンドレスフィルムを用い、耐熱性エンドレスフ
ィルムの一面側を、加熱体に接触させ、他面側を記録材
及びトナー像に接触させ、耐熱性エンドレスフィルムを
介して、記録材及びトナーに熱エネルギーを付与し、記
録材に対して、耐熱性エンドレスフィルムと対向配置さ
れ、記録材に圧接する加圧ローラにより記録材及びトナ
ーに圧力を付与する定着装置について、実施してもよ
い。

【００５３】以上説明した実施例では、離型層としてＰ
ＦＡのコート、チューブ等を使用しているが、離型層と
しては、ＰＦＡ以外の部材を用いても良い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
圧ローラが被加熱部材に近づきすぎることがなくなるた
め、加圧ローラ近傍に配置された部材（入口ガイド等）
と干渉することがなくなる効果がある。また、ニップ部
の幅が広くなりすぎないため、記録材の侵入位置の当初
の設計値よりも大きくズレることがなくなるため、記録
材の搬送性が安定になる効果がある。また、記録材のシ
ワ、カール、ジャム、折れ、画像乱れ等が悪化すること
がなくなる効果がある。加圧ローラの変形量が大きくな
りすぎないため、ローラの耐久性が向上し、圧縮永久変
形のレベルもよくなる効果がある。ニップ部の面圧が低
下しすぎることがないため、加熱ローラ、記録材と加圧
ローラとの摩擦力が小さくなりすぎないため、加圧ロー
ラの回転が安定する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における定着装置の構成概略
図。

【図２】電子写真方式の画像形成装置の概略図。

【図３】実施例１の制限手段の働きを説明する説明図。

【図４】本発明の実施例２における定着装置の構成概略
図。

【図５】実施例２の制限手段の働きを説明する説明図。

【図６】本発明の実施例３における定着装置の構成概略
図。

【図７】実施例３の制限手段の働きを説明する説明図。

【図８】従来の定着装置の構成概略図。

【符号の説明】

１加熱ローラ２離型層３芯金４ヒータ５加圧ローラ６離型層７弾性層８芯金９軸受１０バネ１１サーミスタ１２サーモスイッチ１３入口ガイド１４記録材１５トナー１６分離爪１７ガイド１８圧解除レバー１９レバー２０ピン２１感光ドラム２２帯電ローラ２３レーザー光２４現像器２５転写ローラ２６クリーナ２７回転軸２８軸受２９定着器フレーム３０切りかき部３１駆動ギヤ３２コロ

フロントページの続き (72)発明者磯田雄三東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者根本晶夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者斉藤純東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭63−78189（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−34657（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−57678（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒータにより加熱される加熱部材と、こ
の加熱部材とニップを形成する加圧ローラと、前記加熱
部材と前記加圧ローラの間を加圧する加圧手段と、この
加圧手段による前記加熱部材と前記加圧ローラの間の圧
力を解除するためのレバーと、を有する定着装置におい
て、装置の初期状態には規制せず、前記加熱部材と前記加圧
ローラの軸との距離が小さくなった際に、それ以上の距
離の減少を防止する規制部材を有し、この規制部材は前
記レバーと当接することを特徴とする定着装置。
【請求項２】上記加圧ローラの硬度は４５°以下であ
ることを特徴とする請求項１の定着装置。