JP2005352297A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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俊樹 速水
Hidetoshi Katayanagi
秀敏 片柳
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正志 齊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device capable of obtaining expected transfer material carrying performance by two rotating bodies for fixing and surely preventing wrinkles and a waving phenomenon from occurring by fixing, and an image forming apparatus capable of surely yielding a high-quality image free from an image defect caused by the said trouble. <P>SOLUTION: The fixing device is equipped with a heating rotating body for fixing and a pressure rotating body for fixing which are brought into press-contact with each other to form a fixing nip part, and the heating rotating body and the pressure rotating body have such outside shape to attain a condition that press-contact force gets stronger from a center position toward the outside in a center part area, and it gets weaker toward the outside in an end area where the edge of transfer material is positioned in press-contact force distribution in a longitudinal direction in the fixing nip part. It is desirable to use the rotating bodies, for example, either of which has such outside shape in terms of outside diameter that the center part area is formed in inverted-crown shape and the end area is formed in straight shape. The image forming apparatus is equipped with the fixing device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を利用した画像形成装置およびこの画像形成装置において用いられる定着装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a fixing device used in the image forming apparatus.

従来より、電子写真方式を利用した画像形成装置においては、例えば転写紙などの転写材上に形成された未定着トナー像を定着させることにより画像を形成しており、定着処理を行うための定着装置としては、例えば熱ローラ圧着方式によるものが広く利用されている。   Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, an image is formed by fixing an unfixed toner image formed on a transfer material such as transfer paper, and fixing for performing a fixing process. As a device, for example, a device using a heat roller pressing method is widely used.

このような熱ローラ圧着方式の定着装置は、例えば内部に加熱源が配設された加熱ローラと、この加熱ローラに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう設けられた加圧ローラとにより構成されており、転写材を定着ニップ部を通過させることにより、当該定着ニップ部において熱と圧力によりトナーが溶融されて圧着される。ここに、加熱ローラおよび加圧ローラは、外径の大きさが均一なものであり、例えば加熱ローラの回転軸が固定された状態において、加圧ローラの回転軸が加熱ローラ側に付勢されることにより、定着ニップ部が形成されている。   Such a heat roller pressure fixing device includes, for example, a heating roller having a heating source disposed therein, and a pressure roller provided so as to form a fixing nip portion in pressure contact with the heating roller. By passing the transfer material through the fixing nip portion, the toner is melted and pressed by heat and pressure in the fixing nip portion. Here, the heating roller and the pressure roller have uniform outer diameters. For example, when the rotation shaft of the heating roller is fixed, the rotation shaft of the pressure roller is urged toward the heating roller. As a result, a fixing nip portion is formed.

このような定着装置においては、定着ニップ部における長手方向の転写材搬送速度が不均一であるために、転写材の幅方向中央部において転写材の搬送方向に沿って伸びるシワが生じやすい、という問題がある。
このような問題を解決するための手段として、例えば加熱ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方を、長手方向において外径の大きさを変化させて特定の外形形状を有する状態に調整することが行われている。
具体的には、例えば、加圧ローラおよび定着ローラの一方または両方がローラの長手方向の全域にわたって逆クラウン形状を有し、任意に設定される複数の位置における直径が所定の関係を満足する寸法とされているもの(特許文献1参照。)や、加熱ローラが長手方向の全域にわたって逆クラウン形状を有し、かつ加圧ローラが長手方向の全域にわたって正クラウン形状を有するものであって、ニップ部における長手方向の線速度分布が特定の状態となる形状とされているもの(特許文献2参照。)、あるいは、加熱ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方のローラを構成する芯金を、その長手方向中央部の直径が端部の直径よりも小径となるよう形成し、当該ローラの外形形状が正クラウン形状または逆クラウン形状とされたもの(特許文献3参照。)が提案されている。
In such a fixing device, since the transfer material conveyance speed in the longitudinal direction at the fixing nip portion is non-uniform, wrinkles extending along the transfer material conveyance direction are likely to occur at the central portion in the width direction of the transfer material. There's a problem.
As a means for solving such a problem, for example, at least one of the heating roller and the pressure roller is adjusted to have a specific outer shape by changing the outer diameter in the longitudinal direction. ing.
Specifically, for example, one or both of the pressure roller and the fixing roller have an inverted crown shape over the entire length of the roller, and the diameters satisfying a predetermined relationship at a plurality of arbitrarily set positions. The heating roller has a reverse crown shape over the entire area in the longitudinal direction, and the pressure roller has a regular crown shape over the entire area in the longitudinal direction. A core metal that forms at least one of a heating roller and a pressure roller is used as a shape in which the linear velocity distribution in the longitudinal direction in the portion is in a specific state (see Patent Document 2) or The diameter of the central portion in the direction is smaller than the diameter of the end, and the outer shape of the roller is a normal crown shape or a reverse crown shape (special Document 3 reference.) Have been proposed.

また、上記問題は、熱ローラ圧着方式のものに限られず、例えばフィルム加熱方式による定着装置などにおいても生じ、このような問題に対して、例えば、断熱ステイホルダーに支持された加熱用ヒータと薄肉フィルムとにより構成される定着部材と、この定着部材に圧接されて定着ニップ部が形成されるよう設けられた加圧ローラとにより構成され、加圧ローラが逆クラウン形状とされ、断熱ステイホルダーの加熱用ヒータ面又は加熱用ヒータが正クラウン形状とされるとともに、断熱ステイホルダーの正クラウン量が加圧ローラの逆クラウン量よりも大きく設定された構成のものが提案されている(特許文献4参照。)。
特開2003−149973号公報 特開2001−265146号公報 特開2001−215832号公報 特開平09−197864号公報
In addition, the above-mentioned problem is not limited to the heat roller pressure bonding type, and also occurs in, for example, a film heating type fixing device. For example, a heating heater supported by a heat insulating stay holder and a thin wall A fixing member composed of a film, and a pressure roller provided so as to form a fixing nip portion by being pressed against the fixing member. A configuration has been proposed in which the heating heater surface or the heating heater has a regular crown shape, and the normal crown amount of the heat insulating stay holder is set larger than the reverse crown amount of the pressure roller (Patent Document 4). reference.).
JP 2003-149773 A JP 2001-265146 A JP 2001-215832 A JP 09-197864 A

しかしながら、転写材の中央部におけるシワの発生を防止するために、定着ニップ部を形成する定着用部材の外形形状を長手方向の全域にわたって例えば逆クラウン形状とした場合には、熱ローラー方式の定着装置およびフィルム方式の定着装置のいずれのものであっても、定着ニップ部の長手方向外方への引張力が転写材に作用されるので、転写材の端部が搬送方向に伸びやすい状態とされており、転写材の両端部において、いわゆる「波打ち現象」が生ずる、という問題がある。また、定着ニップ部における両端部と中央部とで、転写材に対する熱伝導性が異なるなどの理由によっても、転写材の両端部が伸びやすくなり、波打ち現象が顕著に生ずるようになる。   However, if the outer shape of the fixing member forming the fixing nip portion is, for example, an inverted crown shape over the entire length in order to prevent the generation of wrinkles in the center portion of the transfer material, the fixing by the heat roller method In both the apparatus and the film-type fixing device, since the tensile force outward in the longitudinal direction of the fixing nip portion is applied to the transfer material, the end portion of the transfer material is easily extended in the transport direction. However, there is a problem that a so-called “ripple phenomenon” occurs at both ends of the transfer material. In addition, both ends of the transfer material are easily stretched due to differences in thermal conductivity with respect to the transfer material between the both ends and the center of the fixing nip portion, and the waviness phenomenon is noticeably generated.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、2つの定着用回転体による所期の転写材搬送性能を得ることができ、定着によるシワおよび波打ち現象の発生を確実に防止することができる定着装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記定着装置を備え、シワや波打ち現象に起因する画像欠陥がない画質の高い画像を確実に得ることができる画像形成装置を提供することにある。
The present invention has been made on the basis of the above-described circumstances, and can achieve the desired transfer material conveyance performance by the two fixing rotating bodies, and reliably generate wrinkles and wavy phenomena due to fixing. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can be prevented.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that includes the above-described fixing device and can reliably obtain a high-quality image free from image defects due to wrinkles or wavy phenomena.

本発明の定着装置は、互いに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう配設された定着用加熱回転体および定着用加圧回転体を備えてなり、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から軸方向外方に向かうに従って圧接力が大きくなり、転写材の幅方向の端縁が位置される端部領域においては、軸方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる状態となる外形形状を有するものであることを特徴とする。   The fixing device of the present invention includes a fixing heating rotator and a fixing pressure rotator arranged so as to be pressed against each other to form a fixing nip portion, and the fixing heating rotator and the fixing pressurizing member. In the rotating body, the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion increases in the central region from the center position toward the axial direction outward, and the edge in the width direction of the transfer material is positioned. The end region has an outer shape in which the pressing force becomes smaller as it goes outward in the axial direction.

本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体はローラよりなり、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の一方が、中央部領域が逆クラウン形状とされ、端部領域がストレート形状または正クラウン形状とされた外形形状を有するものとすることができる。
また、このような構成のものにおいては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の他方が、中央部領域がストレート形状とされ、端部領域が正クラウン形状とされた外形形状を有するものとすることができる。
In the fixing device of the present invention, the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator are composed of rollers, and one of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator has an inverted crown shape in the central region. The end region may have an outer shape that is a straight shape or a regular crown shape.
Further, in such a configuration, the other of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator has an outer shape in which the central region has a straight shape and the end region has a regular crown shape. Can be.

また、本発明の定着装置においては、中央部領域の大きさLAは、転写材の最大幅寸法の大きさをBとするとき、0.5B≦LA≦0.9Bの関係を満足する大きさであることが好ましい。
さらに、本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体のクラウン量が0.03〜0.50mmであることが好ましい。
In the fixing device of the present invention, the size LA of the central region satisfies the relationship of 0.5B ≦ LA ≦ 0.9B, where B is the maximum width dimension of the transfer material. It is preferable that
Further, in the fixing device of the present invention, the crown amount of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator is preferably 0.03 to 0.50 mm.

また、本発明の定着装置においては、定着用加熱回転体の内部には、中央部領域に主配熱領域を有する第1の加熱源および端部領域に主配熱領域を有する第2の加熱源が配設されており、第1の加熱源の主配熱領域の大きさH1が、中央部領域の大きさをLAとするとき、LA−10≦H1≦LA〔mm〕の関係を満足する大きさであることが好ましい。 このような構成とされている場合には、定着用加熱回転体の中央部の温度を検知するための第1の温度検知手段および端部の温度を検知するための第2の温度検知手段が設けられており、待機状態においては、定着用加熱回転体の中央部の温度T1と端部における温度T2との温度差(T2−T1)が5℃より小さい場合には、端部領域に主配熱領域を有する第2の加熱源が動作されると共に、中央部と端部との温度状態がそれ以外の状態である場合には、中央部領域に主配熱領域を有する第1の加熱源が動作される構成とされていることが好ましい。   In the fixing device of the present invention, the first heating source having the main heat distribution region in the central region and the second heating having the main heat distribution region in the end region are provided inside the fixing heating rotator. When the size H1 of the main heat distribution region of the first heating source is LA and the size of the central region is LA, the relationship LA-10 ≦ H1 ≦ LA [mm] is satisfied. It is preferable that the size be In the case of such a configuration, the first temperature detecting means for detecting the temperature of the central portion of the fixing heating rotator and the second temperature detecting means for detecting the temperature of the end portion are provided. In the standby state, when the temperature difference (T2−T1) between the temperature T1 at the center of the fixing heating rotator and the temperature T2 at the end (T2−T1) is less than 5 ° C., the end region is mainly When the second heating source having the heat distribution region is operated and the temperature state between the central portion and the end portion is in the other state, the first heating having the main heat distribution region in the central portion region The source is preferably configured to be operated.

本発明の画像形成装置は、上記に記載の定着装置を備えてなることを特徴とする。     An image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device described above.

本発明の定着装置によれば、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、端部領域においては、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる特定の状態となるよう、定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の外形形状が設定されていることにより、定着ニップ部における転写材には長手方向外方に引っ張る力が作用されるので、転写材の中央部においてシワが発生することを確実に防止することができ、しかも、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる端部領域を転写材の端縁が通過するよう搬送されることにより、転写材の両端部が搬送方向に伸びることを防止することができるので、転写材の両端部において波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。   According to the fixing device of the present invention, the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion decreases in the central region from the center position toward the outside in the longitudinal direction, and in the end region, the pressure contact force decreases. Since the outer shape of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator is set so that the pressure contact force becomes smaller toward the direction, the transfer material at the fixing nip portion has a longitudinal outer side. Therefore, it is possible to reliably prevent wrinkles from being generated at the center of the transfer material, and to prevent the end region where the pressure contact force decreases toward the outside from the end of the transfer material. By transporting the edges so that they pass, it is possible to prevent the both ends of the transfer material from extending in the transport direction, so that it is ensured that the wavy phenomenon occurs at both ends of the transfer material. It is possible to prevent the.

また、定着用加熱回転体の内部に互いに主配熱領域が異なる例えば2つの加熱源が配設されていることにより、定着用加熱回転体の外形形状に応じた配熱分布で加熱することができるので、定着ニップ部における温度状態を、長手方向において均一な温度分布状態に維持することができ、転写材の両端部が伸びることを一層確実に防止することができ、波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。   In addition, for example, two heating sources having different main heat distribution areas are disposed inside the fixing heating rotator, so that heating can be performed with a heat distribution according to the outer shape of the fixing heating rotator. Therefore, the temperature state in the fixing nip portion can be maintained in a uniform temperature distribution state in the longitudinal direction, and the both end portions of the transfer material can be more reliably prevented from being stretched, and a wavy phenomenon occurs. Can be reliably prevented.

本発明の画像形成装置によれば、上記の定着装置を備えているので、定着による転写材のシワや波打ち現象に起因した画像欠陥がない画質の高い画像を確実に形成することができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the above-described fixing device is provided, it is possible to reliably form a high-quality image free from image defects due to wrinkling or wavy phenomenon of the transfer material due to fixing.

以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
この画像形成装置は、回転されるドラム状の感光体10を備え、この感光体10の外周面領域において、感光体10の回転方向に対して、帯電装置11、露光装置12、トナーを含む現像剤により現像を行う現像装置13、転写装置14、分離装置15およびクリーニング装置16が、動作順に並んだ状態で配設されている。そして、転写材Pの搬送方向において、転写領域より下流側の位置には、転写材P上に形成された未定着トナー像を定着するための定着装置20が配設されている。図1において、18は、未定着トナー像が形成された転写材Pを定着装置20に搬送するための搬送手段である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of an image forming apparatus of the present invention.
The image forming apparatus includes a drum-shaped photoreceptor 10 that is rotated, and a charging device 11, an exposure device 12, and development including toner in a rotation direction of the photoreceptor 10 in an outer peripheral surface region of the photoreceptor 10. A developing device 13 that performs development using an agent, a transfer device 14, a separation device 15, and a cleaning device 16 are arranged in the order of operation. A fixing device 20 for fixing an unfixed toner image formed on the transfer material P is disposed at a position downstream of the transfer region in the conveyance direction of the transfer material P. In FIG. 1, reference numeral 18 denotes a conveying unit for conveying the transfer material P on which an unfixed toner image is formed to the fixing device 20.

定着装置20は、2つの定着用回転体が定着ニップ部が形成されるよう互いに圧接された状態で配設されると共に、少なくとも一方の定着用回転体の内部に加熱源が設けられてなる、いわゆる熱圧定着方式のものにより構成されており、具体的には、例えば図2に示されているように、定着用加熱回転体である加熱ローラ21と、この加熱ローラ21に押圧されて定着ニップ部Nが形成されるよう配設された、定着用加圧回転体である加圧ローラ26とにより構成されている。   The fixing device 20 is arranged in such a manner that two fixing rotators are pressed against each other so that a fixing nip portion is formed, and a heating source is provided in at least one fixing rotator. Specifically, for example, as shown in FIG. 2, a heating roller 21 that is a fixing heating rotator, and pressing and fixing by the heating roller 21 are used. It is constituted by a pressure roller 26 which is a pressure rotator for fixing and is arranged so that a nip portion N is formed.

加熱ローラ21は、搬送される転写材Pの幅方向(図2においては、紙面に対して垂直な方向)に伸びる、金属よりなる円筒状の芯金22と、この芯金22の表面に形成された弾性層23と、この弾性層23の表面に形成された例えばフッ素樹脂よりなる離型層24とにより構成されており、芯金22の内部には、加熱源である、例えば2本の棒状のハロゲンヒータランプ30,31が芯金22の長手方向(軸方向)に伸びるよう配設されている。
この加熱ローラ21は、芯金22が長手方向において外径および肉厚が均一なものであり、この芯金22の表面に形成される弾性層23の厚み(被覆量)が調整されることによって、図3に示されているように、中央部領域21Aが中心位置Cから長手方向外方に向かうに従って外径が大きくなる、双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状とされ、中央部領域21Aの両端に続く端部領域21Bが長手方向において外径が均一なストレート形状とされた外形形状を有する状態に成形されている。
逆クラウン形状とされた中央部領域21Aにおける、外径の最大値と最小値との差であるクラウン量の最大値dは、例えば0.03〜0.50mmであることが好ましい。これにより、加圧ローラ26の外形形状との関係において、後述する長手方向の圧接力分布が所定の状態となる定着ニップ部Nが確実に得られる。
The heating roller 21 is formed on the surface of the metal core 22 and a cylindrical metal core 22 made of metal that extends in the width direction of the transfer material P to be conveyed (in FIG. 2, the direction perpendicular to the paper surface). And a release layer 24 made of, for example, a fluororesin, formed on the surface of the elastic layer 23. Inside the cored bar 22, for example, two heat sources, for example, two Rod-shaped halogen heater lamps 30 and 31 are arranged to extend in the longitudinal direction (axial direction) of the cored bar 22.
In the heating roller 21, the core bar 22 has a uniform outer diameter and thickness in the longitudinal direction, and the thickness (covering amount) of the elastic layer 23 formed on the surface of the core bar 22 is adjusted. As shown in FIG. 3, the central region 21A has an inverted crown shape having a hyperbolic outer peripheral surface with the outer diameter increasing from the central position C toward the outer side in the longitudinal direction, and the central region 21A. The end region 21 </ b> B following the both ends is formed in a state having an outer shape that is a straight shape having a uniform outer diameter in the longitudinal direction.
The maximum value d of the crown amount, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the outer diameter in the central region 21A having the inverted crown shape, is preferably 0.03 to 0.50 mm, for example. Thereby, in relation to the outer shape of the pressure roller 26, the fixing nip portion N in which the pressure contact force distribution in the longitudinal direction, which will be described later, is in a predetermined state is reliably obtained.

芯金22を構成する金属としては、特に限定されず種々のものを用いることができ、その具体例としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属またはそれらの合金を挙げることができる。
芯金22の外径および肉厚は、十分な機械的強度を有するものでありながら、熱容量を小さくすることによって消費電力量を低減させるという観点から、芯金22の外径が例えば20〜65mmであることが好ましく、芯金22の肉厚が例えば0.5〜5.0mmであることが好ましい。
The metal constituting the metal core 22 is not particularly limited, and various metals can be used. Specific examples thereof include metals such as aluminum, iron, and copper, or alloys thereof.
The outer diameter and thickness of the cored bar 22 have sufficient mechanical strength, but from the viewpoint of reducing the power consumption by reducing the heat capacity, the outer diameter of the cored bar 22 is, for example, 20 to 65 mm. It is preferable that the thickness of the cored bar 22 is, for example, 0.5 to 5.0 mm.

弾性層23を構成する弾性体としては、特に限定されるものではなく、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの各種の耐熱性を有する軟質ゴムおよびスポンジゴムなどを挙げることができる。
弾性層23は、例えばJIS−A硬度が1〜20であるものであることが好ましく、より好ましくは5〜10であるものである。これにより、十分な柔軟性(変形性)が得られ、所期の形状の定着ニップ部Nが確実に得られる。
また、弾性層23は、熱伝導率が0.40〜0.51W/m・℃であるものであることが好ましい。
弾性層23の厚みは、加圧ローラ26の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Nにおける長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう適宜に設定される。
The elastic body constituting the elastic layer 23 is not particularly limited, and examples thereof include various heat-resistant soft rubbers and sponge rubbers such as fluorine rubber and silicone rubber.
For example, the elastic layer 23 preferably has a JIS-A hardness of 1 to 20, more preferably 5 to 10. Thereby, sufficient flexibility (deformability) is obtained, and the fixing nip portion N having an expected shape can be obtained with certainty.
The elastic layer 23 preferably has a thermal conductivity of 0.40 to 0.51 W / m · ° C.
The thickness of the elastic layer 23 is appropriately set so that the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip N, which will be described later, is in a predetermined state in relation to the outer shape of the pressure roller 26.

離型層24を構成するフッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(FEP)などを例示することができる。
離型層24の厚みは、例えば20〜50μmであることが好ましい。
Examples of the fluororesin constituting the release layer 24 include polytetrafluoroethylene (PTFE), a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene (PFA), and a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. (FEP) can be exemplified.
The thickness of the release layer 24 is preferably 20 to 50 μm, for example.

加圧ローラ26は、例えば金属よりなる円筒状の芯金27と、この芯金27の表面に形成された弾性層28と、この弾性層28の表面に形成された離型層29とにより構成されており、芯金27の内部には、加熱源である例えば棒状のハロゲンヒータランプ25が芯金27の長手方向に伸びるよう配設されている。
この加圧ローラ26は、芯金27が長手方向において外径および肉厚が均一なものであり、この芯金27の表面に形成される弾性層28の厚み(被覆量)が調整されることによって、図4に示されているように、中央部領域26Aが長手方向において外径が均一なストレート形状とされ、中央部領域26Aの両端に続く端部領域26Bが長手方向外方に向かうに従って外径が小さくなる正クラウン形状とされた外形形状を有する状態に成形されている。
正クラウン形状とされた端部領域26Bにおける、外径の最大値と最小値との差であるクラウン量の最大値dは、例えば0.03〜0.50mmであることが好ましく、より好ましくは0.03〜0.08mmである。これにより、加熱ローラ21の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Nにおける長手方向の圧接力分布として所定の状態のものが確実に得られる。
The pressure roller 26 includes a cylindrical cored bar 27 made of, for example, metal, an elastic layer 28 formed on the surface of the cored bar 27, and a release layer 29 formed on the surface of the elastic layer 28. In the cored bar 27, for example, a rod-shaped halogen heater lamp 25 as a heating source is arranged to extend in the longitudinal direction of the cored bar 27.
In the pressure roller 26, the core 27 has a uniform outer diameter and thickness in the longitudinal direction, and the thickness (covering amount) of the elastic layer 28 formed on the surface of the core 27 is adjusted. As shown in FIG. 4, the central region 26A has a straight shape with a uniform outer diameter in the longitudinal direction, and the end regions 26B following both ends of the central region 26A are directed outward in the longitudinal direction. It is formed in a state having an outer shape that is a regular crown shape with a reduced outer diameter.
The maximum value d of the crown amount, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the outer diameter in the end region 26B having a regular crown shape, is preferably 0.03 to 0.50 mm, and more preferably. 0.03 to 0.08 mm. As a result, in relation to the outer shape of the heating roller 21, a predetermined pressure distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion N, which will be described later, is reliably obtained.

芯金27、弾性層28および離型層29を構成する材料としては、それぞれ、加熱ローラ21を構成するものとして例示したものを用いることができる。
加圧ローラ26を構成する芯金27は、外径が例えば18〜60mmであり、肉厚が例えば0.5〜5.0mmであるものであることが好ましい。
加圧ローラ26を構成する弾性層28は、JIS−A硬度が例えば1〜20であるものであることが好ましい。
弾性層28の厚みは、加熱ローラ21の外形形状との関係において、後述する定着ニップ部Nにおける長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう適宜に設定することができる。
また、弾性層28は、熱伝導率が0.40〜0.51W/m・℃であるものであることが好ましい。
離型層29の厚みは、例えば20〜50μmであることが好ましい。
As materials constituting the core metal 27, the elastic layer 28, and the release layer 29, those exemplified as those constituting the heating roller 21 can be used.
The core metal 27 constituting the pressure roller 26 preferably has an outer diameter of, for example, 18 to 60 mm and a thickness of, for example, 0.5 to 5.0 mm.
The elastic layer 28 constituting the pressure roller 26 preferably has a JIS-A hardness of 1 to 20, for example.
The thickness of the elastic layer 28 can be appropriately set so that the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip N, which will be described later, is in a predetermined state in relation to the outer shape of the heating roller 21.
The elastic layer 28 preferably has a thermal conductivity of 0.40 to 0.51 W / m · ° C.
The thickness of the release layer 29 is preferably 20 to 50 μm, for example.

上述したように、定着ニップ部Nは、加熱ローラ21と加圧ローラ26とが互いに圧接されることにより形成されている。具体的には、例えば加熱ローラ21の回転軸21Cが固定された状態において、加圧ローラ26の回転軸26Cが加熱ローラ21側(図2において上方側)に、押圧力が適正な大きさに調整された適宜の押圧手段によって付勢されることにより、加熱ローラ21と加圧ローラ26との圧接面が直線状となる定着ニップ部Nが形成される。
定着ニップ部Nにおいては、図5に示されているように、長手方向における圧接力分布が、中央部領域においては、定着ニップ部Nの長手方向における中心位置Cから長手方向外方位置に向かうに従って圧接力が大きくなって転写材Pの最大転写材幅Bの端縁位置より内方側の位置における圧接力がピーク値を示し、転写材Pの幅方向の端縁が位置される端部領域においては、長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、全体が長手方向の中心位置Cに対して対称な状態とされている。ここに、中央部領域は、加熱ローラ21における中央部領域21Aと加圧ローラ26における中央部領域26Aとが圧接されて形成される領域であり、端部領域は、加熱ローラ21における端部領域21Bと加圧ローラ26における端部領域26Bとが圧接されて形成される領域である。
As described above, the fixing nip portion N is formed by the heating roller 21 and the pressure roller 26 being pressed against each other. Specifically, for example, in a state where the rotating shaft 21C of the heating roller 21 is fixed, the rotating shaft 26C of the pressure roller 26 is placed on the heating roller 21 side (upper side in FIG. 2), and the pressing force is set to an appropriate magnitude. By being biased by the adjusted appropriate pressing means, a fixing nip portion N in which the pressure contact surface between the heating roller 21 and the pressure roller 26 is linear is formed.
As shown in FIG. 5, in the fixing nip portion N, the pressure contact force distribution in the longitudinal direction is directed from the center position C in the longitudinal direction of the fixing nip portion N to the longitudinally outward position in the central region. Accordingly, the pressure contact force increases and the pressure contact force at a position on the inner side of the edge position of the maximum transfer material width B of the transfer material P exhibits a peak value, and the end portion where the width direction edge of the transfer material P is located In the region, the pressure contact force decreases as it goes outward in the longitudinal direction, and the entire region is symmetric with respect to the central position C in the longitudinal direction. Here, the central region is a region formed by press-contacting the central region 21A of the heating roller 21 and the central region 26A of the pressure roller 26, and the end region is an end region of the heating roller 21. 21B is an area formed by press-contacting the end area 26B of the pressure roller 26 with the end area 26B.

加熱ローラ21において外形形状が逆クラウン形状とされる中央部領域21Aの大きさLA、および加圧ローラ26において外径形状がストレート形状とされる中央部領域26Aの大きさLAは、例えば同等の大きさとされており、転写材Pの最大幅寸法の大きさ(最大転写材幅)Bとの関係において、下記式1を満足する状態で設定されていることが好ましい。
(式1) 0.5B≦LA≦0.9B
The size LA of the central region 21A in which the outer shape of the heating roller 21 is an inverted crown shape and the size LA of the central region 26A in which the outer diameter shape of the pressure roller 26 is a straight shape are, for example, equivalent. It is preferable that the size is set so as to satisfy the following expression 1 in relation to the maximum width dimension (maximum transfer material width) B of the transfer material P.
(Formula 1) 0.5B ≦ LA ≦ 0.9B

定着ニップ部Nにおける圧接力分布においては、加熱ローラ21における弾性層23の厚みおよび加圧ローラ26における弾性層28の厚みによって圧接力の絶対値の大きさは変動するが、例えば長手方向の中心位置Cにおける圧接力P2と、ピーク値を示す中央部領域の端縁位置における圧接力P1との差が、例えば0.01〜0.05MPaとなる状態とされることが好ましい。
圧接力がピーク値を示す位置は、最大転写材幅B内に位置されていれば実用上十分な効果を得ることができるが、例えば最大転写材幅Bの端縁位置より15〜30mm内方側の位置に設定されていることが好ましい。
In the pressure contact force distribution in the fixing nip N, the absolute value of the pressure force varies depending on the thickness of the elastic layer 23 in the heating roller 21 and the thickness of the elastic layer 28 in the pressure roller 26. It is preferable that the difference between the pressure contact force P2 at the position C and the pressure contact force P1 at the edge position of the central region showing the peak value is, for example, 0.01 to 0.05 MPa.
If the position where the pressure contact force shows the peak value is located within the maximum transfer material width B, a practically sufficient effect can be obtained, but for example, 15-30 mm inward from the edge position of the maximum transfer material width B It is preferable that the position is set on the side.

上述したように、加熱ローラ21の内部には、加熱源である2本の棒状のハロゲンヒータランプ30,31が配設されている。
ハロゲンヒータランプ30,31は、互いに主配熱領域が異なるものであり、第1のハロゲンヒータランプ30が中央部領域21Aに主配熱領域H1を有する(中央部領域21Aを主に加熱する)ものであり、第2のハロゲンヒータランプ31が端部領域21Bに主配熱領域H2を有する(端部領域21Bを主に加熱する)ものが用いられている。
そして、加熱ローラ21の断面において、加熱ローラ21の回転中心軸をはさんで、第1のハロゲンヒータランプ30が設けられた側には、加熱ローラ21の中央部領域21Aの表面温度を検知するための、例えばサーミスタよりなる第1の温度検知手段32が設けられていると共に、第2のハロゲンヒータランプ31が設けられた側には、加熱ローラ21の端部領域21Bの表面温度を検知するための、例えばサーミスタよりなる第2の温度検知手段33が設けられている。
As described above, inside the heating roller 21, the two rod-shaped halogen heater lamps 30 and 31 that are heating sources are arranged.
The halogen heater lamps 30 and 31 have different main heat distribution areas, and the first halogen heater lamp 30 has a main heat distribution area H1 in the central area 21A (mainly heats the central area 21A). The second halogen heater lamp 31 has a main heat distribution region H2 in the end region 21B (mainly heats the end region 21B).
In the cross section of the heating roller 21, the surface temperature of the central region 21 </ b> A of the heating roller 21 is detected on the side where the first halogen heater lamp 30 is provided across the rotation center axis of the heating roller 21. For this purpose, for example, first temperature detection means 32 made of a thermistor is provided, and the surface temperature of the end region 21B of the heating roller 21 is detected on the side where the second halogen heater lamp 31 is provided. For this purpose, second temperature detection means 33 made of, for example, a thermistor is provided.

ハロゲンヒータランプ30,31は、例えば画像形成動作時においては、定着ニップ部Nにおける温度状態が長手方向において均一な温度分布状態となるようON−OFF制御される。
また、待機時においては、第1の温度検知手段32によって検知される加熱ローラ21の中央部の温度T1と、第2の温度検知手段33によって検知される加熱ローラ21の端部の温度T2との温度差(T2−T1)が5℃より小さい場合には、第2のハロゲンヒータランプ31を作動させて端部領域を加熱すると共に、当該温度差(T2−T1)が5℃以上である場合には、第1のハロゲンヒータランプ30を作動させて中央部領域を加熱し、定着ニップ部Nの長手方向における温度差が例えば0〜5℃の範囲内で均一な温度分布状態に維持されるようON−OFF制御される。
For example, during the image forming operation, the halogen heater lamps 30 and 31 are ON / OFF controlled so that the temperature state in the fixing nip portion N becomes a uniform temperature distribution state in the longitudinal direction.
During standby, the temperature T1 at the center of the heating roller 21 detected by the first temperature detection means 32 and the temperature T2 at the end of the heating roller 21 detected by the second temperature detection means 33 When the temperature difference (T2-T1) is less than 5 ° C., the second halogen heater lamp 31 is operated to heat the end region, and the temperature difference (T2-T1) is 5 ° C. or more. In this case, the first halogen heater lamp 30 is operated to heat the central region, and the temperature difference in the longitudinal direction of the fixing nip portion N is maintained in a uniform temperature distribution state within a range of 0 to 5 ° C., for example. ON-OFF control is performed.

上記の画像形成装置においては、次のようにして画像が形成される。すなわち、帯電装置11による帯電処理、露光装置12による露光処理13および現像装置14による現像処理が順次に行われることによりトナー像が感光体10上に形成され、一方、搬送されてきた転写材Pが感光体10上に形成されたトナー像と同期がとられた状態で転写領域に導入されて、転写装置14による転写処理が行われることにより感光体10上のトナー像が転写材Pに転写され、次いで、分離装置15による分離処理および定着装置20による定着処理が順次に行われて可視画像が形成される。ここに、転写装置14による転写処理が行われた後においては、クリーニング装置16によってクリーニング処理が行われて感光体10上に残留するトナーが除去される。   In the above image forming apparatus, an image is formed as follows. That is, the toner image is formed on the photosensitive member 10 by sequentially performing the charging process by the charging device 11, the exposure process 13 by the exposure device 12, and the developing process by the developing device 14, while the transfer material P that has been conveyed is transferred. Is introduced into the transfer region in a state of being synchronized with the toner image formed on the photoconductor 10 and is transferred by the transfer device 14 so that the toner image on the photoconductor 10 is transferred to the transfer material P. Then, a separation process by the separation device 15 and a fixing process by the fixing device 20 are sequentially performed to form a visible image. Here, after the transfer process by the transfer device 14 is performed, the cleaning process is performed by the cleaning device 16 to remove the toner remaining on the photoreceptor 10.

而して、上記構成の画像形成装置によれば、定着ニップ部Nにおける長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなり、端部領域においては、外方に向かうに従って圧接力が小さくなる特定の状態となるよう、加熱ローラ21および加圧ローラ26の外形形状が設定された定着装置20を備えてなるので、転写材P上の未定着トナー像が定着されるに際しては、定着ニップ部Nにおいて、長手方向外方に引っ張る力が転写材Pに作用されるので、転写材Pの中央部においてシワが発生することを確実に防止することができ、しかも、転写材Pの端縁が長手方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる端部領域を通過するよう搬送されることにより、転写材Pの両端部が搬送方向に伸びることを防止することができるので、転写材Pの両端部において波打ち現象が発生することを確実に防止することができる。
また、加熱ローラ21の内部に互いに主配熱領域が異なる例えば2つのハロゲンヒータランプ30、31よりなる加熱源が配設されていることにより、加熱ローラ21の外形形状に応じた配熱分布で加熱することができるので、定着ニップ部Nにおける温度状態を、長手方向において均一な温度分布状態に維持することができ、転写材Pの両端部が伸びることを一層確実に防止することができ、波打ち現象が発生することを防止することができる。
従って、定着による転写材Pのシワや波打ち現象に起因した画像欠陥がない画質の高い画像を確実に形成することができる。
Thus, according to the image forming apparatus having the above-described configuration, the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion N decreases in the central region from the center position toward the outside in the longitudinal direction. The partial area is provided with the fixing device 20 in which the outer shapes of the heating roller 21 and the pressure roller 26 are set so that the pressure contact force becomes smaller toward the outside. When the unfixed toner image is fixed, a force pulling outward in the longitudinal direction is applied to the transfer material P in the fixing nip portion N, so that wrinkles are surely generated in the central portion of the transfer material P. Further, both ends of the transfer material P are conveyed by being conveyed so as to pass through the end region where the pressure contact force becomes smaller as the end edge of the transfer material P goes outward in the longitudinal direction. It is possible to prevent the extending direction, it is possible to reliably prevent the waving phenomenon occurs at both ends of the transfer material P.
In addition, a heating source composed of, for example, two halogen heater lamps 30 and 31 having different main heat distribution areas is disposed inside the heating roller 21, so that the heat distribution according to the outer shape of the heating roller 21 is achieved. Since the heating can be performed, the temperature state in the fixing nip portion N can be maintained in a uniform temperature distribution state in the longitudinal direction, and the both end portions of the transfer material P can be more reliably prevented from extending. It is possible to prevent the undulation phenomenon from occurring.
Therefore, it is possible to reliably form a high-quality image free from image defects due to wrinkling or wavy phenomenon of the transfer material P due to fixing.

特に、加熱ローラ21が、中央部領域21Aが逆クラウン形状とされ、端部領域21Bがストレート形状とされた外径形状を有するものであり、加圧ローラ26が、中央部領域26Aがストレート形状とされ、端部領域26Bが正クラウン形状とされた外形形状を有するものであり、待機時において、加熱ローラ21の中央部における温度T1と端部における温度T2との温度差(T2−T1)が5℃より小さい場合に、端部領域に主配熱領域を有する第2のハロゲンヒータランプ31が作動され、定着ニップ部Nにおける温度状態が上記以外の状態である場合に、中央部領域に主配熱領域を有する第1のハロゲンヒータランプ30が作動されることにより、加熱ローラ21および加圧ローラ26における弾性層23、28の厚みに起因して定着ニップ部Nにおける長手方向の温度分布状態が不均一になることが防止されて所定の温度状態に維持されるので、ウォーミングアップ時に所定の温度まで加熱されることにより、定着ニップ部が確実に長手方向において均一な温度分布状態を有する状態となる。   In particular, the heating roller 21 has an outer diameter shape in which the central region 21A has an inverted crown shape and the end region 21B has a straight shape, and the pressure roller 26 has a straight shape in the central region 26A. The end region 26B has an outer shape with a regular crown shape, and during standby, the temperature difference between the temperature T1 at the center of the heating roller 21 and the temperature T2 at the end (T2-T1) Is lower than 5 ° C., the second halogen heater lamp 31 having the main heat distribution region in the end region is operated, and the temperature state in the fixing nip portion N is in a state other than the above, the central region Due to the operation of the first halogen heater lamp 30 having the main heat distribution region, it is caused by the thickness of the elastic layers 23 and 28 in the heating roller 21 and the pressure roller 26. Since the temperature distribution state in the longitudinal direction in the contact nip portion N is prevented from being non-uniform and maintained at a predetermined temperature state, the fixing nip portion can be surely lengthened by being heated to a predetermined temperature during warm-up. It becomes a state having a uniform temperature distribution state in the direction.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、熱ローラ圧着方式による定着装置において、加熱ローラおよび加圧ローラの外形形状は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が所定の状態となるよう構成されてさえいれば、上記実施形態のものに限定されるものではない。
加熱ローラおよび加圧ローラの一方が、例えば図6に示されているように、中央部領域41が、中心位置を含む所定領域がストレート形状とされていると共に端部領域45に続く部分がテーパー形状とされた、全体的には中央部に比して端部の外径が大きい逆クラウン形状とされた構成のものとすることができる。この定着用ローラ部材40においては、中央部領域41におけるストレート形状領域42の大きさは、中央部領域41が所定の大きさ確保されると共に、テーパー形状領域43における外径の急激な変化が生じない構成であれば適宜に設定することができる。
また、例えば図7に示されているように、中央部領域51が逆クラウン形状とされ、中央部領域51に続く端部領域52が外方に向かうに従って外径が小さくなる正クラウン形状とされた構成の定着用ローラ部材50が用いられてもよい。この定着用ローラ部材50においては、逆クラウン形状とされた中央部領域51におけるクラウン量の最大値d1は、例えば0.03〜0.50mmであることが好ましく、正クラウン形状とされた端部領域52におけるクラウン量の最大値d2は、例えば0.03〜0.50mmであることが好ましい。このような定着用ローラ部材50が用いられる場合には、当該定着用ローラ部材50に圧接される他方の定着用ローラ部材は、例えば長手方向において外径が均一であるストレート形状のものを用いることができる。
中央部領域41、51の大きさLAおよび端部領域45、52の大きさLBは、例えば図3および図4に示すものと同様に設定される。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the fixing device using the heat roller pressure bonding method, the outer shape of the heating roller and the pressure roller may be that of the above embodiment as long as the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion is in a predetermined state. It is not limited to things.
For example, as shown in FIG. 6, one of the heating roller and the pressure roller has a central region 41 in which a predetermined region including the central position is straight and a portion following the end region 45 is tapered. It can be set as the shape made into the reverse crown shape made into the shape and the outer diameter of an edge part large as compared with the center part. In the fixing roller member 40, the size of the straight-shaped region 42 in the central region 41 is secured to a predetermined size in the central region 41, and a sudden change in the outer diameter in the tapered region 43 occurs. Any configuration can be set as appropriate.
For example, as shown in FIG. 7, the central region 51 has an inverted crown shape, and the end region 52 that follows the central region 51 has a regular crown shape in which the outer diameter decreases toward the outside. The fixing roller member 50 having the above-described configuration may be used. In the fixing roller member 50, the maximum value d1 of the crown amount in the central region 51 having the inverted crown shape is preferably 0.03 to 0.50 mm, for example, and the end portion having the regular crown shape is used. The maximum value d2 of the crown amount in the region 52 is preferably 0.03 to 0.50 mm, for example. When such a fixing roller member 50 is used, the other fixing roller member in pressure contact with the fixing roller member 50 is, for example, a straight member having a uniform outer diameter in the longitudinal direction. Can do.
The size LA of the center regions 41 and 51 and the size LB of the end regions 45 and 52 are set in the same manner as shown in FIGS. 3 and 4, for example.

また、本発明は熱ローラ圧着方式による定着装置に限られず、例えばフィルム加熱方式やベルト定着方式による定着装置に適用することができる。
さらに、本発明は、カラー画像形成装置に適用した場合であっても、実用上十分な効果が得られる。
The present invention is not limited to a fixing device using a heat roller pressure bonding method, and can be applied to a fixing device using a film heating method or a belt fixing method, for example.
Furthermore, even when the present invention is applied to a color image forming apparatus, a practically sufficient effect can be obtained.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

〔定着装置の作製例1〕
図2乃至図4に示す構成に従って本発明の定着装置(これを、「定着装置1」とする。)を作製した。定着装置1の具体的な構成は以下に示す通りである。
<加熱ローラ(21)>
芯金(22):材質;アルミニウム合金、外径;27.5mm、肉厚;0.8mm、全長;367mm
弾性層(23):材質;JIS−A硬度が10°,熱伝導率が0.45W/m・℃,引張強度が0.7MPaであるシリコーンゴム、中央部領域(21A)の大きさ(LA);240mm、端部領域(21B)の大きさ(LB);120mm(片側)、中央部領域の外径形状;双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状、端部領域の外形形状;ストレート形状、中央部の外径(D1);64.94mm、端部の外径(D2);65.0mm、クラウン量(d);0.06mm(図3におけるd/2が0.03mm)
離型層(24):材質;4フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)よりなるチューブ、厚み;20μm
<加圧ローラ(26)>
芯金(27):材質;鉄、外径;26mm、肉厚;0.8mm、全長;367mm
弾性層(28):材質;JIS−A硬度が10°,熱伝導率が0.45W/m・℃,引張強度が0.7MPaであるシリコーンゴム、中央部領域(26A)の大きさ(LA);240mm、端部領域(26B)の大きさ(LB);63.5mm、中央部領域の外径形状;ストレート形状、端部領域の外形形状;双曲線状の外周面を有する正クラウン形状、中央部の外径(D1);55mm、端部の外径(D2);54.94mm、クラウン量(d);0.06mm(図4におけるd/2が0.03mm)
離型層(29):材質;4フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)よりなるチューブ、厚み;50μm
<加熱源>
第1のハロゲンヒータランプ(30):定格電力;475W、主配熱領域の大きさ(H1);190mm(LA−10≦H1≦LA)
第2のハロゲンヒータランプ(31):定格電力;425W、主配熱領域の大きさ;200mm
加圧ローラ加熱用のハロゲンヒータランプ(25):定格電力;425W、主配熱領域の大きさ;390mm
第1の温度検知手段(32)および第2の温度検知手段(33)としてはサーミスタを用い、加熱ローラ静止時において検知される温度に応じてハロゲンヒータランプへの電圧供給を制御し、定着温度が210℃に維持される状態に設定した。
<定着ニップ条件>
加圧ローラの回転軸に付勢される押圧力(総荷重);1000N、定着ニップ部における中央部の圧接力(P2)が0.37MPa、中央部領域と端部領域との境界位置の圧接力(P1)が0.40MPa、端部における圧接力が0.37MPa、ニップ幅;7.4mm、定着線速;140mm/sec
[Fixing device manufacturing example 1]
A fixing device of the present invention (hereinafter referred to as “fixing device 1”) was manufactured according to the configuration shown in FIGS. A specific configuration of the fixing device 1 is as follows.
<Heating roller (21)>
Metal core (22): material: aluminum alloy, outer diameter: 27.5 mm, wall thickness: 0.8 mm, total length: 367 mm
Elastic layer (23): material; silicone rubber having a JIS-A hardness of 10 °, a thermal conductivity of 0.45 W / m · ° C., and a tensile strength of 0.7 MPa, the size of the central region (21A) (LA ); 240 mm, size of end region (21B) (LB); 120 mm (one side), outer diameter shape of central region; inverted crown shape having hyperbolic outer peripheral surface, outer shape of end region; straight shape , Outer diameter (D1) of the central portion; 64.94 mm, outer diameter of the end portion (D2); 65.0 mm, crown amount (d); 0.06 mm (d / 2 in FIG. 3 is 0.03 mm)
Release layer (24): material: tube made of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), thickness: 20 μm
<Pressure roller (26)>
Core metal (27): material: iron, outer diameter: 26 mm, wall thickness: 0.8 mm, total length: 367 mm
Elastic layer (28): material: silicone rubber having JIS-A hardness of 10 °, thermal conductivity of 0.45 W / m · ° C., and tensile strength of 0.7 MPa, size of central region (26A) (LA ); 240 mm, size of end region (26B) (LB); 63.5 mm, outer diameter shape of central region; straight shape, outer shape of end region; regular crown shape having hyperbolic outer peripheral surface; Center outer diameter (D1): 55 mm, end outer diameter (D2): 54.94 mm, crown amount (d): 0.06 mm (d / 2 in FIG. 4 is 0.03 mm)
Release layer (29): material: tube made of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), thickness: 50 μm
<Heat source>
First halogen heater lamp (30): rated power; 475 W, size of main heat distribution area (H1); 190 mm (LA-10 ≦ H1 ≦ LA)
Second halogen heater lamp (31): Rated power: 425 W, size of main heat distribution area: 200 mm
Halogen heater lamp (25) for heating the pressure roller: Rated power: 425 W, size of main heat distribution area: 390 mm
A thermistor is used as the first temperature detection means (32) and the second temperature detection means (33), and the voltage supply to the halogen heater lamp is controlled according to the temperature detected when the heating roller is stationary, so that the fixing temperature. Was maintained at 210 ° C.
<Fixing nip conditions>
Pressing force (total load) urged against the rotating shaft of the pressure roller; 1000 N, the pressing force (P2) at the central portion in the fixing nip portion is 0.37 MPa, and the pressing at the boundary position between the central region and the end region Force (P1) is 0.40 MPa, pressure at the end is 0.37 MPa, nip width: 7.4 mm, fixing linear velocity: 140 mm / sec

〔定着装置の作製例2〕
上記定着装置1の作製例において、加熱ローラとして以下に示す構成のもの(図7参照。)を用いたことの他は定着装置1と同様の構成を有する定着装置(これを、「定着装置2」とする。)を作製した。
弾性層:中央部領域の外形形状;双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状、中央部の外径(D1);64.94mm、端部の外径(D2);65mm、端部領域の外形形状;双曲線状の外周面を有する正クラウン形状、端部の外径(D3);64.94mm、逆クラウン形状とされた中央部領域のクラウン量(d1);0.06mm(図7におけるd1/2が0.03mm)、正クラウン形状とされた端部領域のクラウン量(d2);0.06mm(図7におけるd2/2が0.03mm)、定着ニップ部における端部の圧接力が0.37MPaとなる形状
[Fixing device manufacturing example 2]
In the example of manufacturing the fixing device 1, a fixing device having the same configuration as the fixing device 1 except that the heating roller having the following configuration (see FIG. 7) is used (referred to as “fixing device 2”). ").
Elastic layer: outer shape of central region; inverted crown shape with hyperbolic outer peripheral surface, outer diameter of central portion (D1); 64.94 mm, outer diameter of end portion (D2); 65 mm, outer shape of end region Shape: a normal crown shape having a hyperbolic outer peripheral surface, an outer diameter (D3) of an end portion; 64.94 mm, a crown amount (d1) in a central region made an inverted crown shape; 0.06 mm (d1 in FIG. 7) / 2 is 0.03 mm), the crown amount (d2) of the end region having a regular crown shape; 0.06 mm (d2 / 2 in FIG. 7 is 0.03 mm), and the pressure contact force of the end portion in the fixing nip portion is Shape to be 0.37 MPa

〔定着装置の作製例3〕
上記定着装置1の作製例において、加熱ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向に均一な厚み1.5mmで形成し、外径形状をストレート形状としたものを用いると共に、加圧ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向に均一な厚み1.0mmで形成し、外径形状をストレート形状としたものを用いて、比較用の定着装置(これを、「比較用定着装置1」とする。)を作製した。この比較用定着装置1は、定着ニップ部における圧接力分布が長手方向において均一な状態とされている。
[Fixing device manufacturing example 3]
In the manufacturing example of the fixing device 1, as the heating roller, an elastic layer is formed on the surface of the core metal with a uniform thickness of 1.5 mm in the longitudinal direction and the outer diameter shape is a straight shape. A comparative fixing device (this is referred to as a “comparison fixing device”) by using an elastic layer having a uniform thickness of 1.0 mm in the longitudinal direction on the surface of the core metal and having a straight outer diameter. 1 ”). In this comparative fixing device 1, the pressure contact force distribution in the fixing nip is uniform in the longitudinal direction.

〔定着装置の作製例4〕
上記定着装置1の作製例において、加熱ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向の全域にわたって双曲線状の外周面を有する逆クラウン形状となるよう所定の厚みで形成したものを用い、加圧ローラとして、芯金の表面に弾性層を長手方向の全域にわたって双曲線状の外周面を有する正クラウン形状となるよう所定の厚みで形成したものを用いて、比較用の定着装置(これを、「比較用定着装置2」とする。)を作製した。この比較用定着装置2における加熱ローラは、弾性層の中央部における外径が64.94mm、端部における外径が65mm、クラウン量が0.06mmのものであり、加圧ローラは、弾性層の中央部における外径が55mm、端部における外径が54.94mm、クラウン量が0.06mmのものである。この比較用定着装置2は、定着ニップ部における圧接力分布が長手方向において均一な状態とされている。
[Fixing device fabrication example 4]
In the manufacturing example of the fixing device 1, a heating roller having an elastic layer formed on the surface of the core metal with a predetermined thickness so as to have an inverted crown shape having a hyperbolic outer peripheral surface over the entire length direction is used. As a pressure roller, an elastic layer formed on the surface of a core metal with a predetermined thickness so as to have a hyperbolic outer peripheral surface over the entire length direction is used. "Comparative fixing device 2") was prepared. The heating roller in the comparative fixing device 2 has an outer diameter of 64.94 mm at the center of the elastic layer, an outer diameter of 65 mm at the end, and a crown amount of 0.06 mm. The outer diameter is 55 mm at the center, the outer diameter is 54.94 mm, and the crown amount is 0.06 mm. In this comparative fixing device 2, the pressure contact force distribution in the fixing nip is uniform in the longitudinal direction.

〔実写テスト〕
常温常湿環境下(温度25℃,相対湿度45%)で、50コピーを連続して行う画像形成動作を3回繰り返して行う実写テストを行うことにより、転写材におけるシワの発生有無について評価を行った。結果を下記表1に示す。また、定着装置1、定着装置2および比較用定着装置2が搭載された画像形成装置の各々により得られたものについて、波打ち現象の発生有無の評価を行った。結果を下記表2に示す。
画像形成装置としては、デジタル複写機「8050」(コニカミノルタ株式会社製)を使用し、これに上記定着装置1、2並びに比較用定着装置1、2をそれぞれ搭載した改造機を使用した。
転写材としては、80g/m2 であるA3サイズのコピー用紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)(これを、「転写材1」とする。)および90g/m2 であるA3サイズのコピー用紙「Color Copy Paper」(Neusiedler社製)(これを、「転写材2」とする。)を使用した。転写材1および転写材2による最大転写材幅(B)は297mmである。
また、実写テストは、1回の画像形成動作が終了した後、無操作状態のままで1時間の間放置し(待機状態)、その後、次の画像形成動作を行った。ここに、待機状態においては、第1の温度検知手段によって検知される加熱ローラの中央部の温度と、第2の温度検知手段によって検知される加熱ローラの端部の温度との温度差が5℃より小さい場合には、第2のハロゲンヒータランプを作動させて端部領域を加熱すると共に、当該温度差が5℃以上である場合には、第1のハロゲンヒータランプを作動させて中央部領域を加熱し、定着ニップ部の長手方向における温度差が0〜5℃の範囲内で均一な温度分布状態に維持した。
[Live-action test]
In a normal temperature and humidity environment (temperature 25 ° C, relative humidity 45%), we evaluated the presence or absence of wrinkles on the transfer material by performing a live-action test in which the image forming operation for 50 copies was repeated three times. went. The results are shown in Table 1 below. Further, for each of the image forming apparatuses on which the fixing device 1, the fixing device 2, and the comparative fixing device 2 are mounted, the presence / absence of the undulation phenomenon was evaluated. The results are shown in Table 2 below.
As the image forming apparatus, a digital copying machine “8050” (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) was used, and a modified machine equipped with the fixing devices 1 and 2 and the comparative fixing devices 1 and 2 was used.
As a transfer material, A3 size copy paper “CF paper” (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) (this is referred to as “transfer material 1”) having 80 g / m 2 and A3 size copy paper having 90 g / m 2 is used. Copy paper “Color Copy Paper” (manufactured by Neusiedler) (hereinafter referred to as “transfer material 2”) was used. The maximum transfer material width (B) by the transfer material 1 and the transfer material 2 is 297 mm.
In the live-action test, after one image forming operation was completed, the image was not allowed to operate for 1 hour (standby state), and then the next image forming operation was performed. Here, in the standby state, the temperature difference between the temperature of the central portion of the heating roller detected by the first temperature detecting means and the temperature of the end portion of the heating roller detected by the second temperature detecting means is 5. If the temperature difference is less than 5 ° C., the second halogen heater lamp is activated to heat the end region, and if the temperature difference is 5 ° C. or more, the first halogen heater lamp is activated to activate the central portion. The region was heated, and the temperature difference in the longitudinal direction of the fixing nip portion was maintained in a uniform temperature distribution state within a range of 0 to 5 ° C.

〔評価方法〕
(1)シワの発生有無
転写材におけるシワの発生有無の確認は、目視にて行い、各画像形成動作毎に発生したシワの数(50枚の合計)を計測した。
(2)波打ち現象の発生有無
画像が形成された転写材を平坦な面に載置して、当該転写材の全周縁について載置面に対して上方に持ち上がった量の累積値に基づいて波打ち現象についての評価を行った。累積値が50mm以下である場合を「○」、50mmより大きい場合を「×」として評価した。ここに、使用前の転写材1および転写材2の累積値は、いずれも、30mm程度であり、累積値が50mm以下であれば、実用上、問題がないと判断される。
〔Evaluation methods〕
(1) Wrinkle occurrence / non-existence The occurrence of wrinkle occurrence on the transfer material was confirmed by visual observation, and the number of wrinkles (50 sheets in total) generated for each image forming operation was measured.
(2) Presence / absence of undulation phenomenon A transfer material on which an image is formed is placed on a flat surface, and undulation is performed based on a cumulative value of the amount lifted upward with respect to the placement surface for the entire periphery of the transfer material. The phenomenon was evaluated. The case where the cumulative value was 50 mm or less was evaluated as “◯”, and the case where it was larger than 50 mm was evaluated as “×”. Here, the accumulated values of the transfer material 1 and the transfer material 2 before use are both about 30 mm, and if the accumulated value is 50 mm or less, it is determined that there is no practical problem.

以上のように、本発明に係る定着装置1、2を備えた画像形成装置によれば、定着処理によるシワの発生を防止することができ、しかも、転写材の両端部における波打ち現象の発生を防止することができることが確認された。
これに対して、比較用定着装置1、2を備えた画像形成装置においては、転写材におけるシワの発生を防止することができないものであることが確認され、特に比較用定着装置2を備えた画像形成装置においては、転写材の端部における波打ち現象の発生を防止することができないものであることが確認された。比較用定着装置2を備えた画像形成装置において、コピー枚数が増加するに従って波打ち現象が顕著に生ずるようになる理由は、弾性層の厚みが長手方向外方に向かうに従って大きくなる構成とされているために、定着ニップ部における中央部領域の温度と端部領域の温度との温度差が大きくなり、転写材の端部が伸びやすくなったためであると考えられる。
As described above, according to the image forming apparatus including the fixing devices 1 and 2 according to the present invention, the generation of wrinkles due to the fixing process can be prevented, and the occurrence of the wavy phenomenon at both ends of the transfer material can be prevented. It was confirmed that it can be prevented.
On the other hand, in the image forming apparatus provided with the comparative fixing devices 1 and 2, it was confirmed that the generation of wrinkles in the transfer material could not be prevented. In particular, the comparative fixing device 2 was provided. In the image forming apparatus, it has been confirmed that the occurrence of the undulation phenomenon at the end of the transfer material cannot be prevented. In the image forming apparatus provided with the comparative fixing device 2, the reason that the waviness phenomenon becomes prominent as the number of copies increases is that the thickness of the elastic layer increases as it goes outward in the longitudinal direction. For this reason, it is considered that the temperature difference between the temperature of the central region and the temperature of the end region in the fixing nip portion is increased, and the end portion of the transfer material is easily stretched.

本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of an image forming apparatus of the present invention. 本発明の定着装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view illustrating an outline of a configuration in an example of a fixing device of the present invention. 図2に示す定着装置における加熱ローラの構成の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a configuration of a heating roller in the fixing device illustrated in FIG. 2. 図2に示す定着装置における加圧ローラの構成の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a configuration of a pressure roller in the fixing device illustrated in FIG. 2. 図2に示す定着装置における、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布を模式的に示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a pressure contact force distribution in a longitudinal direction at a fixing nip portion in the fixing device shown in FIG. 2. 本発明の定着装置において用いられる定着用回転部材の他の構成例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another configuration example of a fixing rotation member used in the fixing device of the present invention. 本発明の定着装置において用いられる定着用回転部材の更に他の構成例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing still another configuration example of a fixing rotation member used in the fixing device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 感光体
11 帯電装置
12 露光装置
13 現像装置
14 転写装置
15 分離装置
16 クリーニング装置
18 搬送手段
20 定着装置
21 加熱ローラ
21A 中央部領域
21B 端部領域
21C 回転軸
22 芯金
23 弾性層
24 離型層
25 ハロゲンヒータランプ
26 加圧ローラ
26A 中央部領域
26B 端部領域
26C 回転軸
27 芯金
28 弾性層
29 離型層
30、31 ハロゲンヒータランプ
H1 主配熱領域
H2 主配熱領域
32 第1の温度検知手段
33 第2の温度検知手段
C 中心位置
N 定着ニップ部
P 転写材
B 最大転写材幅
40 定着用ローラ部材
41 中央部領域
42 ストレート形状領域
43 テーパー形状領域
45 端部領域
50 定着用ローラ部材
51 中央部領域
52 端部領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photoconductor 11 Charging device 12 Exposure device 13 Developing device 14 Transfer device 15 Separating device 16 Cleaning device 18 Conveying means 20 Fixing device 21 Heating roller 21A Central region 21B End region 21C Rotating shaft 22 Core metal 23 Elastic layer 24 Mold release Layer 25 Halogen heater lamp 26 Pressure roller 26A Central area 26B End area 26C Rotating shaft 27 Core metal 28 Elastic layer 29 Release layer 30, 31 Halogen heater lamp H1 Main heat distribution area H2 Main heat distribution area 32 First Temperature detection means 33 Second temperature detection means C Center position N Fixing nip portion P Transfer material B Maximum transfer material width 40 Fixing roller member 41 Center region 42 Straight shape region 43 Taper shape region 45 End region 50 Fixing roller Member 51 Central area 52 End area

Claims (8)

互いに圧接されて定着ニップ部が形成されるよう配設された定着用加熱回転体および定着用加圧回転体を備えてなる定着装置において、
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体は、定着ニップ部における長手方向の圧接力分布が、中央部領域においては、中心位置から軸方向外方に向かうに従って圧接力が大きくなり、転写材の幅方向の端縁が位置される端部領域においては、軸方向外方に向かうに従って圧接力が小さくなる状態となる外形形状を有するものであることを特徴とする定着装置。
In a fixing device comprising a fixing heating rotator and a fixing pressure rotator arranged so as to be pressed against each other to form a fixing nip,
In the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator, the pressure contact force distribution in the longitudinal direction at the fixing nip portion increases in the central region from the center position toward the axially outward direction. The fixing device is characterized in that the end region in which the edge in the width direction is positioned has an outer shape in which the pressure contact force becomes smaller toward the outside in the axial direction.
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体はローラよりなり、
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の一方が、中央部領域が逆クラウン形状とされ、端部領域がストレート形状または正クラウン形状とされた外形形状を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
The fixing heating rotator and the fixing pressure rotator are rollers,
One of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator has an outer shape in which a central region has an inverted crown shape and an end region has a straight shape or a regular crown shape. The fixing device according to claim 1.
定着用加熱回転体および定着用加圧回転体の他方が、中央部領域がストレート形状とされ、端部領域が正クラウン形状とされた外形形状を有するものであることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。   3. The other of the fixing heating rotary member and the fixing pressure rotating member has an outer shape in which a central region has a straight shape and an end region has a regular crown shape. The fixing device according to 1. 中央部領域の大きさLAは、転写材の最大幅寸法の大きさをBとするとき、0.5B≦LA≦0.9Bの関係を満足する大きさであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の定着装置。   2. The size LA of the central region satisfies the relationship of 0.5B ≦ LA ≦ 0.9B, where B is the maximum width dimension of the transfer material. The fixing device according to claim 3. 定着用加熱回転体および定着用加圧回転体のクラウン量が0.03〜0.50mmであることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一に記載の定着装置。   The fixing device according to any one of claims 2 to 4, wherein a crown amount of the fixing heating rotator and the fixing pressure rotator is 0.03 to 0.50 mm. 定着用加熱回転体の内部には、中央部領域に主配熱領域を有する第1の加熱源および端部領域に主配熱領域を有する第2の加熱源が配設されており、第1の加熱源の主配熱領域の大きさH1が、中央部領域の大きさをLAとするとき、LA−10≦H1≦LA〔mm〕の関係を満足する大きさであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の定着装置。   A first heating source having a main heat distribution region in the central region and a second heat source having a main heat distribution region in the end region are disposed inside the fixing heating rotator. The size H1 of the main heat distribution region of the heating source is a size satisfying the relationship of LA-10 ≦ H1 ≦ LA [mm] when the size of the central region is LA. The fixing device according to any one of claims 1 to 5. 定着用加熱回転体の中央部の温度を検知するための第1の温度検知手段および端部の温度を検知するための第2の温度検知手段が設けられており、
待機状態においては、定着用加熱回転体の中央部の温度T1と端部における温度T2との温度差(T2−T1)が5℃より小さい場合には、端部領域に主配熱領域を有する第2の加熱源が動作されると共に、中央部と端部との温度状態がそれ以外の状態である場合には、中央部領域に主配熱領域を有する第1の加熱源が動作されることを特徴とする請求項6に記載の定着装置。
A first temperature detecting means for detecting the temperature of the central portion of the fixing heating rotator and a second temperature detecting means for detecting the temperature of the end;
In the standby state, if the temperature difference (T2−T1) between the temperature T1 at the center of the heating heating body for fixing and the temperature T2 at the end (T2−T1) is smaller than 5 ° C., the main heat distribution region is provided in the end region. When the second heating source is operated and the temperature state between the central portion and the end portion is other than that, the first heating source having the main heat distribution region in the central region is operated. The fixing device according to claim 6.
請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の定着装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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