JPS6252580A - 定着装置の定着ロ−ラ対 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は電子写真複写機、同プリンタなど静電的プロ
セスを利用する画像形成装置、とく【その定着装置に関
するものである。

（従来技術と解決すべき課題） 上述のような画像形成装置において、未定着のトナー像
を担持したシート状の転写材を、所定温度に加熱されて
いる、互に圧接する１対のローラ対の間を通過させてト
ナー像を転写材に定着させるように構成した定着装置は
従来から周知である。

第６図はこのような定着装置の圧接ローラ対部分を示す
概略斜面図であって、内部に適宜の熱源３を配し、表面
に離型剤とし７てテフロン（商標名）などの薄層（１０
〜１５μ）を形成してトナーに対する離型性を向上させ
るようにした定着ローラ１に、芯金４をシリコンスポン
ジ層５．必要に応じてその外側にソリッド状のシリコン
ゴムなどからなシ適度の弾性と耐熱性をそなえた加圧ロ
ーラ２を圧接させて両ローラ間に適当な巾のニップ部を
形成した定着ローラ対をそなえている。

このようなローラ対のニップ部に、未定着のトナー像を
担持する転写材Ｔを矢印Ａ方向に挿通させ、トナーを転
写材に融着固定させるものとする。

一方転写材についてみると、現在、日本のみならず欧米
においても、日本のＪＩＳ、Ａ４版サイズの紙（アメリ
カにおいてはこれ°とほぼ同大のレターサイズ）がひろ
く用いられており、最終的にコピーあるいはプリントを
得るためにはＡ４サイズまでの画像を形成できるもので
あれば大部分の需要に応することができる。しかしなが
らこれよシもひとまわシ大きいＢ４サイズの文書も少な
くとも日本においては官公庁を中心に相当ひろく用いら
れている。

これらの事態を総合勘案すると、画像形成装置において
、通紙可能の転写材として使用できるサイズはＢ４サイ
ズ、実際に形成されるコピーないしプリントはＡ４ない
しレターサイズに限定されるようなものが好適で、画像
形成装置の大型化を回避しながら犬サイズの転写材も使
用できる実用的な装置が得られる。

ところが前述のような構成の加熱加圧方式の定着装置を
上述のような画像形成装置にそのまま適用すると、定着
ローラは犬サイズ転写材の通紙を可能とするために長く
なシ、それだけ熱容量も大となるので所定温度まで昇温
させるのに時間がかかり、また走行する転写材の両側縁
の、トナーのない部分まで必要以上に加熱することにな
らざるを得す熱損失が犬となるばかりでなく、犬サイズ
の転写紙の場合、紙にかかるストレスの積み重ねが大き
くなシ転写材にしわを発生するおそれがあった。

また上下の一対のローラ対の軸方向の長さを有効画像中
とほぼ同じにすると、転写紙の中に加熱される部分と加
熱されない部分ができるので紙の伸びが異なシその境界
が段差になったシ、境界付近の転写紙に凹凸ができると
いう不都合が発生する。従って転写紙の中で有効画像域
は、転写紙上のトナーが定着するように加熱挟持すると
共に１非画像域では、転写材を支えると共に、有効画像
域から急激に温度を変えることなく適度に加熱する必要
となる。

本発明はこのような事態に対処すべくなされたものであ
って゛、前述のような加熱加圧方式をとる定着装置にお
いて、犬サイズの転写材の通紙を可能としながら、熱損
失を可及的に小さくし、定着速度の高速化が可能であシ
、さらに犬サイズ転写材を用いてもしわを生じたシする
ことのないような定着装置を提供することを目的とする
ものである０ （２）発明の構成 （問題点を解決する技術手段、その作用）上記の目的を
達成するもので、本発明の具体的例は、加熱加圧方式を
とる、１対の圧接ローラをそなえた定着装置において、
少なくとも２種類のサイズを異てする記録材の通紙が可
能であるとともに、小サイズ記録材の範囲内でコピーな
いしプリントを行ない得るような画像形成装置において
使用する加熱加圧方式をとる、１対の定着用ローラ対を
有する定着装置において、定着ローラと該定着ローラに
圧接する加圧用ローラとをそなえ、定着ローラ対に記録
材を搬送することで定着を行なう定着装置において、前
記加圧用定着ローラは、内部弾性スポンジ層と表面弾性
層とを有し且つ記録材の非画像部に対応する位置の径が
画像部の径よりも小であることを特徴とする定着装置。

このように構成することによシ、複数種のサイズの記録
材を通紙可能とするとともに定着用ローラ対の上昇時間
の短縮、熱損失の低下をはかることが可能となシ、さら
に、とくに犬サイズ記録材に生じやすいしわの発生をも
阻止できる。

（実施例の説明） 第１図は本発明をレーザビームを利用する画像形成装置
に応用したものを示す平面図であって、光像形成手段１
９で形成された光像は像担持体１４によって可転写トナ
ー像となシ、図示下方から上方に走行する転写材Ｓｏな
いしＳが、このトナー像に接触ないし近接してこれを担
持し、さらに図示上方に走行して定着装置Ｆによって定
着されるものとする。

光像形成手段１９は光学筐２０をそなえておシ、この内
部にあって高速回転するポリゴンミラー１５の鏡面にレ
ザーユニット２１からレーザビームＬが投射され、該ビ
ームはミラー１５の回転にともなってレーザビームＬを
図示左右方向に振り、結像レンズ１６．１７を介して像
担持体１４に達する。なお図示はしてないがレーザビー
ムの一部は適所に配されたディティフタに分配され、デ
ィテイクタが受光した時点から所定時間後に、被記録信
号でレーザビームを駆動して、像担持体表面の符号３０
．３１の間にくシかえし画像の書き込みを行なってゆく
ものとする。

像担持体１４表面光導電層に、レーザビームの書き込み
によって形成された潜像は、不図示の現像器によって可
転写トナー像となシ、ついで、これも不図示の転写帯電
器をそなえた転写部位において、当該位置に到達する転
写材ＳｏまたはＳに該トナー像が転写される。

いづれにしても第１図から判るように、像担持体、した
がって転写材上の画像領域は、転写材Ｓ。。

Ｓのサイズ（第１図ではＳ。をＡ４サイズ、ＳをＢ４サ
イズとして示しである）にかかわらず巾工となっておシ
、この画像領域両端の両側に、Ｓｏサイズ転写材の場合
にも適当な巾の余白が形成されるようにＳ。と工が定め
られている。

未定着のトナー像を担持する転写材ＳｏまたはＳは、定
着ローラ１と加圧ローラ２とを圧接してなる定着用ロー
ラ対Ｆに至り、両ローラの圧接部を通過し、この間にト
ナー像は転写材に融着固定されて定着が終了するものと
する。

第２図には転写材と定着用ローラ対の構成、関係作用を
斜視図で示しである。

同図において互に圧接する定着ローラ１と加圧ローラの
各断面構成は、前述の公知のそれと同様である（第６図
参照）。

さらに加圧ローラ２は、第１図、第２図から判るように
両側小径部６と、中央大径部７とをそなえておシ、該大
径部７の長さは画像領域中Ｉとほぼ一致しているものと
し、小径部６は、定着ローラ１には接触°しないかある
いはわずかに接触する程度の径としである。゛ なお、大径部の長さは必ずしも厳密に画像領域中Ｉに合
致させる要はなく、Ａ４サイズ程度の大きさの転写材の
場合前者を後者よシも２０間、このましくは１．　Ｏｍ
ｕ大とするのが実際には好適であるＯ このように構成しであるので、ローラ１とロー゛う２の
接触域が従来のものよりも小さく、トナー像画像が通過
するのみであるので定着ローラ表面が所定温度に達する
時間を短縮でき、またトナーの存在しない余白域を積極
的に加熱することがなく放熱作用が小さいので定着速度
の高速化が可能である。

また、以上のような構成のローラ対を互に圧接する場合
には圧力を加えるために両ローラの少なくとも一方の両
端軸受部分に力を加えるのが普通であるために両端の圧
力が大きくなる傾向となって、挟持される転写材に歪が
集中してしわを発生するおそれがあったが、本発明のも
のは両端非画像部分が強圧されていないためにこのよう
な欠点をさけることができる。

第３図は光源としてハロゲンランプを使用したときにお
ける、本発明による定着ローラの軸線方向における発光
分布を示すものであって、符号（Ｈｌ）Ｋ略示するよう
な出力分布光源に対する発光分布曲線をＨｌで示してあ
シ、図示のように、画像領域ＩをカバーするＡ４サイズ
転写材の巾にのみ高温域が集中するようになっており、
非画像領域に対して徒らに転写材を加熱しない状態が得
られる。　　゛ 光源として（Ｈ２）で示すように非画像領域をも適度に
加熱して発光分布曲線をＨ２のようにして、定着ローラ
端部からの放熱を補償するようにしてもよい。

第４図は同じく定着ローラの軸線方向にみた温度分布曲
線を示し、図示符号Ａは転写材を挿通しない定常状態に
おける分布曲線で、これに通紙すると転写材によって冷
却されるために符号Ｃで示すように全体として温度が下
がるが、横軸に示す紙サイズとの関連から見るように、
画像領域の°端部においても定着温度を維持しているこ
とがわかる。

図示符号Ｂは従来の定着器における通紙時の温度分布を
示し画像領域両端において定着ローラの温度低下が大き
い。

第５図は、第２図々示のローラ対のうちの加圧ローラの
構成を示すもので、鉄、ステンレス鋼などで製した芯金
４の周囲にシリコンスポンジからなる弾性内層５が形成
され、さらにその外周にはソリッド状のシリコンゴムか
らなる外層５ａが形成され、両者が全体としてひとつの
弾性層を形成して剛性材からなる定着ローラ１に圧接し
て適宜のニップを形成する。

さらに加圧ローラ２の中央には大径部７２両端には小径
部６が構成されておシ、両者の段差は０．１〜１朋好ま
しくは０．３〜０．８朋とするのがよい。

この段差を小さくすると、熱効率が悪くなると共に、し
わが発生しやすくなる傾向にあシ、段差を大きくすると
熱効率が良くなると共にしわも発生しにくくなるが、前
述したように転写紙に段差や凹凸ができやすくなる傾向
がある。

上記加圧ローラは、芯金４の表面に液状シリコンゴムプ
ライマを塗布し、そのうえに未加硫シリコンゴムを接着
し、６０°ないし１１０℃の温度で加熱発泡させた後、
１３０°ないし１５０℃で加硫してスポンジ状の内層を
形成した後、さらにＲＴＶシリコンゴム等の弾性被覆５
ａを形成する。

弾性層の硬度はＡＳＫＥＲＣ硬度４５°以下、この１し
くは２５°ないし４０’の範囲がよい。

本発明による定着ローラ対は、このような加圧ローラを
用いるので、ローラ両端は対向定着ローラに接触しない
かわずかの圧力で接触しているので、このため低い圧力
で所望のニップ巾をとることができ、芯金を細くしても
撓曲による軸線方向の圧力分布の不均一が生じに＜＜、
転写材のしわの発生をも防ぐことができる。このためま
た定着ローラ対全体としての熱容量が小さく迅速に定着
温度に達せしめることができる。

上記の例においては、弾性層にシリコンゴムスポンジを
用いたが、シリコンゴム以外のものも所望の耐熱性をそ
なえていれば使用でき、またスポンジでなくソリッド状
の弾性材料でも前述の硬度を確保できるものならば利用
できることはもちろんである。

（３）発明の詳細 な説明したように、本発明においては、定着ローラと、
これに圧接する加圧用定着ローラを使用する定着ローラ
対において、加圧ローンに前述の構成を具有させたから
、定着ローラ対の熱容量が小さくすみやかに所定温度に
達せしめ得るのでクイックスタートの可能な画像形成装
置が得られ、また定着作業時においても、トナーの存在
しない非画像領域まで積極的に転写材を加熱しないので
消費電力を軽減できる。さらにこのため、とくに巾広の
転写材を使用する場合に歪が生じてしわが発生するよう
な欠陥を阻止し得るので記録材の材質として、従来使用
できなかったものも使用し得るようになり、材質の許容
範囲を拡げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を画像形成装置に適用した場合を示す応
用例を示す概略平面図、第２図は本発明による定着ロー
ラ対を示す斜視図、第３図は同上発光分布、第４図は温
度分布を夫々示すグラフ、第５図は加圧ローラの構成を
示す軸方向断面図、第６図は公知の定着ローラ対を示す
斜視図である。 １・・・定着ローラ、２・・・加圧ローラ、３・・・熱
源、４・・・芯金、５・・・スポンジ弾性層、Ｓｏ、Ｓ
・・・転写材。 第１図 第２図 第３図　　　　第４図 第　５　図 ニ；３６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 定着ローラと該定着ローラに圧接する加圧用ローラとを
   そなえ、定着ローラ対に記録材を搬送することで定着を
   行なう定着装置において、 前記加圧用定着ローラは、内部弾性スポンジ層と表面弾
   性層とを有し且つ記録材の非画像部に対応する位置の径
   が画像部の径よりも小であることを特徴とする定着装置
   。