JP2002318501A

JP2002318501A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002318501A
Application number: JP2001122690A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ohashi; 孝大橋; Atsushi Endo; 淳遠藤; Yumiko Konuma; 由美子小沼; Noriyuki Miyoshi; 則行三好
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】記録媒体上に形成したトナー像を加熱及び加
圧によって定着させる定着装置において、加圧ローラの
内側に挿入された押圧ローラの磨耗を低減し長期間にわ
たって良好な定着性能を維持する。【解決手段】加熱ローラ１に中空円筒状の加圧ローラ
２が当接され、該加圧ローラ２の内側に中央部で径が拡
大された押圧ローラ３が挿通される。加熱ローラと押圧
ローラとは両端部に作用する力により互いに押圧され、
双方の軸線は反対側へ湾曲する撓みを生じるが、押圧ロ
ーラ３の中央部における径が拡大されているため、加圧
ローラ２と加熱ローラ１との間には軸線方向に適切に分
布した圧接力が得られ、記録紙にしわが発生しにくい。
また、押圧ローラが有する弾性層の表面は、中心平均粗
さＲａが２．０μｍ以下となる程度に平滑に仕上げられ
ているので回転による加圧ローラとの摩擦によって摩耗
が生じにくく、良好な圧接状態が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ等のトナーの付着によって画像を形成する装置に使
用され、記録媒体上に形成されたトナー像を、加熱およ
び加圧によって定着させる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式、静電記録方式等の
画像形成装置では、像担持体上にトナー像を形成し、こ
のトナー像を用紙等の記録媒体に転写する。そして、ト
ナー像が転写された記録媒体を定着装置へ導き、トナー
像を記録媒体に定着させて永久画像とする。このような
定着装置としては、二つのローラをほぼ平行に配して圧
接し、これらの間にトナー像を担持した記録媒体を通過
させるものが広く用いられている。この定着装置では、
上記二つのローラのうち少なくとも一方にヒーターを内
蔵しており、加熱されたローラによって加熱されるとと
もに、ローラ間でトナーが記録媒体に圧着される。

【０００３】しかし、上記定着装置では、二つのローラ
は端部に押圧力を作用させて圧接するため、剛性が小さ
いと互いに反対側へ湾曲するように変形し、圧接力がロ
ーラの端部付近に集中して作用するという難点がある。
このような状態では、記録媒体の全面に適切な圧接力が
作用せず、定着不良の原因となる。

【０００４】このような問題点を解決するために、特開
平9-68883号公報には、図２に示すように、加熱ローラ
１１と、これに圧接される中空円筒状の加圧ローラ１２
と、この加圧ローラ１２の内側に挿通された押圧ローラ
１３とを有する定着装置が提案されている。この定着装
置では、上記押圧ローラ１３が端部より中央部で径が拡
大されており、加熱ローラ１１と押圧ローラ１３とを圧
接して、双方のローラが反対側に撓みを生じても、軸線
方向に適切に分布した圧接力を作用させることが可能と
なる。そして、加熱ローラ１１と押圧ローラ１３との間
に加圧ローラ１２を挟持し、これらのローラを回転駆動
して、加熱ローラ１１と加圧ローラ１２との間にトナー
像Tを担持した記録媒体Pを送り込む。トナー像Tは加熱
ローラ１１から供給される熱によって溶融されるととも
に、二つのローラ間で記録媒体Pに圧着され定着画像と
なる。このとき、加圧ローラ１２は加熱ローラ１１の撓
みに従って変形するが、加圧ローラ１２は均等な周長を
有する部材となっているので、記録媒体を円滑に搬送す
ることができ、しわ等が発生するのを有効に防止するこ
とが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような定着装置にも次のような改良すべき点がある。上
記加圧ローラとその内側に挿入された押圧ローラとは軸
線方向のほぼ全域にわたって密着し、ともに回転する。
このとき、加圧ローラは軸線方向に均等な断面を有し、
内周面の周長も均等であるのに対し、押圧ローラは端部
と中央部とで径が異なり、周長に差がある。このため、
これら二つのローラが軸線方向に密着してともに回転す
ると、加圧ローラの内周面と押圧ローラの外周面との間
で双方の周速が異なる部分が生じ、この部分では双方の
周面が摺擦されていることになる。

【０００６】上記摺擦が生じることは直ちに不都合をも
たらすものではないが、装置の耐用年数の間、長期間に
わたって摺擦されていると、周面の状態によっては摩耗
が進行することがある。そして、摩耗によって押圧ロー
ラの径が変化すると、加熱ローラと加圧ローラとの間の
圧接力の分布が変化したり、ニップ幅が変化するおそれ
が生じる。このため、定着性能が劣化し、定着不良の原
因となることが考えられる。

【０００７】本願発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、その目的は、加圧ローラの内側に挿
入された押圧ローラの摩耗を低減し、長期間にわたって
良好な定着性能を維持することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、トナー像が転写された
記録媒体を加熱及び加圧してトナー像を記録媒体上に溶
融・圧着する定着装置であって、両端で支持され、回
転駆動される加熱ローラと、軸線部方向に均等な周長
を有する中空円筒体からなり、前記加熱ローラと圧接さ
れる加圧ローラと、該加圧ローラの内部に挿通され、
両端部で支持されて該加圧ローラを前記加熱ローラに押
圧する押圧ローラとを有し、前記押圧ローラは、両端
部よりも中央部で径が拡大されており、前記押圧ロー
ラは、金属からなる基材の周面に弾性層を形成したもの
であり、該弾性層の周面は、中心平均粗さＲａが、
２．０μｍから０．５μｍまでの範囲となるように仕上
げられていることを特徴とする定着装置を提供する。

【０００９】この定着装置では、加熱ローラと押圧ロー
ラとは、両端部に作用する力によって互いに押圧され、
双方の中心軸線は反対側へ湾曲するように撓みを生じ
る。しかし、押圧ローラは中央部で径が拡大されている
ので、加熱ローラと対向する周面は軸線方向に加熱ロー
ラの周面に沿った形状となる。このため、これら二つの
ローラ間に加圧ローラの周面を挟み込んだときに、該加
圧ローラと加熱ローラとの間の圧接力は、軸線方向に適
切に分布し、これらの間を通過する記録媒体にトナー像
が良好に定着される。また、押圧ローラの周面には弾性
層が設けられているので、加圧ローラの内周面と圧接さ
れたとき、局部的な圧接力の不均等が生じるのを防止す
ることができる。さらに、加圧ローラとこれらの内側に
挿入された押圧ローラとは、双方が回転することによっ
て互いの周面間で摺擦が生じても、押圧ローラが有する
弾性層の表面は、中心平均粗さＲａが２．０μｍ以下と
なる程度に平滑に仕上げられているので摩耗が生じにく
く、長期間の使用に対しても良好な圧接状態が維持され
る。また、弾性層の表面を、中心平均粗さＲａが、０．
５μｍ以下となるように仕上げるには、加工に高い精度
を要し、Ｒａを０．５μｍ以上とすることによって多大
なコストが必要となるのを回避することができる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記押圧ローラの金属からなる基
材は、軸線方向に均等な断面を有する円筒部材又は円柱
状部材であり、前記弾性層の厚さを変化させることに
よって、中央部の径が端部より拡大されていることを特
徴とする。

【００１１】この定着装置では、押圧ローラの基材は軸
線方向に均等な断面を有するものであり、簡単な加工で
多くの費用をかけることなく製作することができる。そ
して、その周面上に形成する弾性層の厚さの変化によっ
て中央部で径が拡大された押圧ローラが得られる。この
弾性層は変形量が大きいので、寸法誤差による影響は少
なく、加熱ローラとの圧接力を適切な分布にすることが
容易となる。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記加熱ローラは、両端部より中
央部で径が縮小されていることを特徴とする。

【００１３】この定着装置では、加熱ローラの径が中央
部で縮小されている量と、押圧ローラの径が拡大されて
いる量との双方の調整によって、圧接力の分布を適切に
設定することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、請求項１、請求項２又は請
求項３に記載の発明に係る定着装置の一例を示す概略構
成図である。この定着装置は、トナー像が転写された記
録紙Ｐを加熱する加熱ローラ１と、この加熱ローラ１と
圧接され、加熱ローラ１に従動して回転する、軸線方向
に均等な周長を有する筒状体からなる加圧ローラ２と、
この加圧ローラ２の内側に挿通されて該加圧ローラ２を
加熱ローラ１に押圧する押圧ローラ３とを有している。

【００１５】このような定着装置は、図示しない用紙ト
レイから加熱ローラ１と加圧ローラ２との間に未定着ト
ナー像が転写された記録紙Ｐが送り込まれる。そして、
加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に記録紙Ｐを
挟み込んで、加熱ローラ１の熱によってトナー像を加熱
溶融する。これと同時に押圧ローラ３が加圧ローラ２を
加熱ローラ１側へ押圧し、溶融したトナー像は記録紙Ｐ
に圧着され、定着画像が形成される。

【００１６】上記加熱ローラ１は、筒状芯金１ｂの内部
に赤外線ランプ等の加熱源１ａを有しており、芯金１ｂ
の表面にはフッ素樹脂からなる離型層１ｃが設けられて
いる。芯金１ｂは厚さ０．５ｍｍの鉄製であり、両端部
の直径が３５ｍｍ、中央部付近の直径が両端部より約
０．２ｍｍ縮小されており、テーパー型となっている。
そして、その表面に離型層１ｃが厚さ約３５μｍで均一
に被覆されている。芯金１ｂは両端部で支持されてお
り、図示しない駆動源によって約２５０ｍｍ／ｓの周速
度で回転駆動されている。

【００１７】上記加圧ローラ２は、直径３０ｍｍ、厚さ
０．４ｍｍの円筒状ステンレス製コア２ａの表面に、厚
さ２．５ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層２ｂが設
けられたものである。

【００１８】上記押圧ローラ３は、円筒状のステンレス
製コア３ａの表面に、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジ
エンゴム）等からなる弾性層３ｂが設けられており、上
記加圧ローラ２の中空部に挿通され、両端の軸受部３ｃ
で加熱ローラ１に押圧するように支持されている。この
押圧ローラ３は、均等な断面のステンレス製コア３ａ
に、両端部と中央部との半径の差が２５０μｍから４５
０μｍとなるように、厚さ１．０ｍｍ〜１．６ｍｍの弾
性層３ｂが被覆されている。そして、弾性層３ｂの表面
は、中心平均粗さＲａが２．０μｍ〜０．５μｍとなる
ように仕上げられている。

【００１９】この押圧ローラ３の両端の軸受部に総荷重
５０ｋｇを作用させたところ、加熱ローラ１と加圧ロー
ラ２とのニップ幅は、両端部で６．０ｍｍ、中央部で
５．４ｍｍとなった。両端部のニップ幅に対する中央部
のニップ幅を中央部のニップ形状指数とすると、この場
合、ニップ形状指数は０．９となる。一般に、ニップ形
状指数は、圧接力の均一性や紙しわの防止等の観点か
ら、０．８〜１．０が最適とされている。

【００２０】上記のように押圧ローラ３の中央部の半径
が両端部より拡大されているので、押圧ローラ３の両端
部に付与される荷重によって加圧ローラ２が加熱ローラ
１に圧接されたとき、加熱ローラ１と対向する加圧ロー
ラ２の周面は、軸線方向に加熱ローラ１の周面に沿った
形状となる。このため、加熱ローラ１と加圧ローラ２と
の間の圧接力は、軸線方向に適切に分布し、これらの間
を通過する記録紙Ｐにトナー像が良好に定着される。ま
た、押圧ローラの有する弾性層３ｂの中心平均粗さＲａ
を２．０μｍ〜０．５μｍとすることによって、押圧ロ
ーラ３と加圧ローラ２との双方が回転して、互いの周速
度の違いによって周面間が摩擦されても摩耗が生じにく
い。このため、長期間、加熱ローラ１と加圧ローラ２と
の間に良好な圧接力を維持することができる。

【００２１】上記定着装置において、押圧ローラ３の有
する弾性層３ｂの中心平均粗さＲａを１．５μｍとし、
記録紙にトナー像を定着する実験を行った。この装置で
約３０万枚の定着を行ったとき、弾性層３ｂは５０μｍ
程摩耗し、ニップ幅が０．２〜０．３ｍｍ程度変化した
が、０．２〜０．３ｍｍのニップ幅の増減は寸法公差の
範囲内であり、良好な定着性能を維持できることが確認
された。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の定着装
置では、押圧ローラの半径が端部より中央部で拡大され
ているため、加熱ローラと押圧ローラとが両端部に作用
する力によって互いに押圧されると、押圧ローラの加熱
ローラと対向する周面は軸線方向に加熱ローラの周面に
沿った形状となる、そして、加圧ローラと加熱ローラと
の間の圧接力は軸線方向に適切に分布するため、これら
の間を通過する記録媒体にトナー像が良好に定着され
る。また、加圧ローラと押圧ローラとは、双方が回転す
ることによって互いの周面間で摺擦が生じても、押圧ロ
ーラが有する弾性層の表面は中心平均粗さＲａが２．０
μｍ以下となる程度に平滑に仕上げられているので摩耗
が生じにくく、長期間の使用に対しても良好な圧接状態
が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発明
に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】従来の定着装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１、１１加熱ローラ２、１２加圧ローラ３、１３押圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小沼由美子神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者三好則行神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H033 AA23 BB13 BB30 BB34 BB37 BB38 BB39 3J103 AA02 AA06 AA07 AA24 AA41 BA03 BA41 BA43 CA05 FA13 GA01 GA57 GA58 GA60 HA04 HA12 HA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像が転写された記録媒体を加熱
及び加圧してトナー像を記録媒体上に溶融・圧着する定
着装置であって、両端で支持され、回転駆動される加熱ローラと、軸線部方向に均等な周長を有する中空円筒体からなり、
前記加熱ローラと圧接される加圧ローラと、該加圧ローラの内部に挿通され、両端部で支持されて該
加圧ローラを前記加熱ローラに押圧する押圧ローラとを
有し、前記押圧ローラは、両端部よりも中央部で径が拡大され
ており、前記押圧ローラは、金属からなる基材の周面に弾性層を
形成したものであり、該弾性層の周面は、中心平均粗さＲａが、２．０μｍか
ら０．５μｍまでの範囲となるように仕上げられている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記押圧ローラの金属からなる基材
は、軸線方向に均等な断面を有する円筒部材又は円柱状
部材であり、前記弾性層の厚さを変化させることによって、中央部の
径が端部より拡大されていることを特徴とする請求項１
に記載の定着装置。
【請求項３】前記加熱ローラは、両端部より中央部
で径が縮小されていることを特徴とする請求項１に記載
の定着装置。