JPH05297764A

JPH05297764A - 圧力定着装置

Info

Publication number: JPH05297764A
Application number: JP12541892A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Yamamoto; 光雄山本; Kaoru Yoshida; 薫吉田; Takashi Yamamuro; 隆山室; Masaru Mitsumizo; 賢三溝
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】像支持体の皺の発生を完全に防止でき、且つ、
像支持体の全面域において実用十分な定着強度を得るこ
とが可能な圧力定着装置を提供する。【構成】互いに加圧下に接触する一対のローラを備え、
これら一対のローラ間に未定着トナー像を担持した像支
持体を通過させて上記未定着トナー像を像支持体の支持
面に定着させる圧力定着装置において、ローラ軸方向に
沿った圧力分布が中央から両端に向けて漸次増加するよ
うに構成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに加圧接触する一
対のローラにより未定着トナー像を用紙等の像支持体の
支持面に加圧定着させるための圧力定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧力定着装置に要求される基本
的性能としては、用紙等の像支持体の全面域において
均一且つ十分なトナー定着強度が得られること、ロー
ラで加圧された像支持体に皺が発生しないこと、の2点
が挙げられる。

【０００３】このうち前者のトナー定着強度に関して
は、一対のローラを突き合わせた際にその軸方向端部に
大きな定着圧力が発生し易いことから、定着圧力をロー
ラの軸方向に沿って略均一に発生させるための提案が種
々なされ、実効を奏している。具体的には、突き合わせ
た一対のローラの軸芯を互いに交差させてローラの略中
央部における定着圧力の向上を図る提案や、更にこの提
案においてローラの形状を樽形あるいは鼓形にする提案
等がある。また、特開昭49-77641号公報には、ローラの
軸芯を交差させることなくローラの略中央部の定着圧力
不足を補正することのできる装置として、一対のローラ
のうちその一方のローラを所謂センターサポートローラ
で構成した圧力定着装置が提案されている。

【０００４】一方、後者の皺対策については前者と同様
に種々の提案がなされてはいるものの、その実効という
点では未だに十分ではない。従来の提案の一つとして
は、一対のローラ間に突入する像支持体にある程度の自
由度を与えるべく、ローラの直前で像支持体に比較的大
きなたるみを作るようにした提案がある。しかし、この
提案では未定着トナー像を担持している像支持体にたる
みが作られるため、トナー像が乱れて画質が劣化する懸
念がある。また、特開昭52-29227号公報には、一対のロ
ーラ間に生じる定着圧力が軸方向に沿って均一な場合に
皺が発生し易いという理由から、ローラの軸方向に沿っ
た定着圧力の分布を中央で大きく且つ周辺で小さくした
圧力定着装置が提案されている。しかし、この提案に基
づく装置を実際に使用した結果では、提案の目的とは逆
に像支持体に皺の発生するケースが多数認められ、皺の
発生を完全に防止するためにはローラ端部での定着圧力
をトナーの定着に必要な最低強度以下に設定しなければ
ならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来から提
案されている圧力定着装置は、像支持体の全面域に十分
な定着強度を与えるという点に関しては満足のいくもの
であったが、像支持体の皺の発生防止という点に関して
は満足のいくものではなかった。それ故、実用的なレベ
ルでこれら両性能を兼ね備えた圧力定着装置の開発が課
題となっている。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、像支持体の皺の
発生を完全に防止でき、且つ、像支持体の全面域におい
て実用十分な定着強度を得ることが可能な圧力定着装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ここでローラ間を通過し
た像支持体に皺が発生する原因について、用紙を例にと
って説明する。一般に、空気中に放置された用紙は空気
中の水分を吸収して若干の伸びを生じる。複写機やプリ
ンタ等の画像形成装置にセットされた用紙は幾重にも重
なり合っているので、吸湿による伸びは用紙の全面に均
等に生じるのではなく、図9に示すように用紙9の周辺部
に顕著に発生する。このように周辺部が伸びた用紙を一
対のローラ間に送り込むと、ローラの中央を通過する用
紙の長さと両端部を通過する用紙の長さとは異なる。こ
のため、一定の周速で回転するローラがこの長さの違い
を無理に是正しようとして皺が発生するのである。従っ
て、皺の発生を完全に防止するためには、ローラの中央
を通過する用紙の長さと両端部を通過する用紙長さとの
差を小さくしてやれば良いことが推測される。

【０００８】本願発明者らは以上の点を踏まえて検討を
重ねた結果、圧力を加えられた用紙は僅かではあるが長
手方向に収縮すること、印加する圧力が高くなるにつれ
縮み代が大きくなることを見出し本発明を完成するに到
った。すなわち、本発明の圧力定着装置は、互いに加圧
下に接触する一対のローラを備え、これら一対のローラ
間に未定着トナー像を担持した像支持体を通過させて上
記未定着トナー像を像支持体の支持面に定着させる圧力
定着装置において、ローラ軸方向に沿った圧力分布が中
央から両端に向けて漸次増加するように構成されている
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記技術的手段によれば、ローラの軸方向に沿
った定着圧力の分布はローラの両端部近傍が中央に比べ
て高くなっているので、一対のローラ間を通過する像支
持体はその両端部の縮み代が中央部の縮み代よりも大き
くなる。このため、吸湿によって周辺部に延びが発生し
た像支持体であっても、上記ローラによって定着圧力を
加えられると、ローラの中央を通過する用紙の長さと両
端部を通過する用紙の長さとの違いが補正され、像支持
体に皺が発生するのを防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の圧力定着
装置を詳細に説明する。第1図乃至第3図は本発明の第一
実施例を示すものである。この実施例に係る圧力定着装
置は、大きくは、軸受5を介して固定ハウジング3に軸支
された加圧ローラ1と、同様に軸受5を介して可動ハウジ
ング4に軸支された定着ローラ2とから構成されている。
上記可動ハウジング4と固定ハウジング3とは連結軸6を
介して揺動可能に連結されており、可動ハウジング4に
はこの可動ハウジング4を図示矢線方向へ所定の荷重で
押圧する加圧装置7が備えられている。これにより定着
ローラ2と加圧ローラ1との間に進入する像支持体8を所
定の定着圧力で押圧できるようになっている。

【００１１】この第一実施例で使用した定着ロ-ラ2及び
加圧ロ-ラ1は共に有効長270mm、外径は35mmの中実ロー
ラであり、焼き入れ鋼の表面に硬質クロムメッキ処理が
施されている。各ローラ1,2の外周面は軸方向の中央部1
a,2aが最小外径となるような凹曲面状に形成されてお
り、最小外径を有する中央部1a,2aと最大外径を有する
両端部1b,2bとの外径の差は15μmである。

【００１２】図示はされていないが、各ローラ1,2の外
周面には定着処理された像支持体8を各ローラ1,2から剥
離するための剥離爪が当接している。また、定着ローラ
2の外周面には、定着処理時に像支持体8から定着ローラ
2へオフセットしたトナーを除去するためのクリーニン
グ部材、及びシリコンオイル等のオフセット防止液を塗
布する塗布部材が当接している。

【００１３】また、この実施例で用いたトナーはポリマ
ー溶液封入型のマイクロカプセルトナーであり、外殻を
定着ロール2で押し潰すことにより外殻内に封入された
ポリマー溶液を像支持体8に定着することができる。
尚、このトナーの定着に必要な最低定着圧力は150kgf/c
m²であった。

【００１４】図3に示すように、これら定着ローラ2及び
加圧ローラ1はその軸芯が互いに交差角θで交わるよう
に配設されている。加圧ローラ1と定着ローラ2との間に
発生する定着圧力の軸方向の分布はこの交差角θを任意
に選択することにより変更される。本実施例では交差角
θをθ=1.61°とした場合に、ローラ1,2の軸方向に沿っ
た定着圧力の分布が略均一となった。

【００１５】そこで、本願発明者らはθ=1.61°の前後
における数種の交差角θについてその定着圧力の分布を
調べると共に、各交差角θで実際に像支持体8を定着ロ
ーラ2と加圧ローラ1との間に突入させ、これらローラ1,
2の間から排出された像支持体8に皺が発生するか否かを
調べた。このときに加圧装置7で定着ロール2に加えた荷
重は400kgfである。図4に各交差角θにおける圧力分布
を、以下の表1に各交差角θで皺が発生した確率を示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】この結果から明らかなように、交差角θが
θ<1.61の時に定着圧力の軸方向の分布はローラ両端部
が中央部よりも大きくなり、像支持体の皺の発生は皆無
となった。これとは逆に、交差角θがθ>1.61の時に定
着圧力の軸方向の分布は中央部が両端部よりも大きくな
り、像支持体に皺の発生が認められた。尚、例外的にθ
=1.71°の時は、ローラ中央部の圧力が両端部の圧力よ
りも高いのに拘わらず像支持体に皺の発生は認められな
かった。しかし、この時の両端部における定着圧力は15
0kgf/cm²以下であり、マイクロカプセルトナーを定着す
るために必要な定着圧力を得ることができなかった。従
って、以上の結果から、定着圧力がローラ軸方向の両端
部に向けて漸次増加していくような分布の時に、像支持
体の皺の発生がなく且つ像支持体の全面域で十分な定着
強度が得られることが確認された。

【００１８】尚、この第一実施例では定着ローラ2と加
圧ローラ1の交差角θを調整することにより定着圧力の
軸方向の分布を変更したが、各ローラ1,2の外径がロー
ラ中央部1a,2aから両端部1b,2bに向かって増加する割合
を調整しても定着圧力の軸方向の分布を調整することが
できる。

【００１９】図5は本発明の第二実施例を示すものであ
る。この実施例において定着ローラ20は有効長270mm、
外径は35mmの円筒状中実ローラであり、焼き入れ鋼の表
面に硬質クロムメッキ処理が施されている。また、加圧
ローラ10は円筒状スリーブ11をその内周面の軸方向中央
部から支持軸12で支えたセンターサポートローラであ
る。上記スリーブ11は外径35mm、肉厚4mmであり、表面
には硬質クロムメッキ処理が施されている。また、上記
支持軸12とスリーブ11との固定は両者の間に介装された
鋼管13によってなされている。このように構成された定
着ローラ20と加圧ローラ10は、上記第一実施例と同様に
図1に示す固定ハウジング3あるいは可動ハウジング4に
軸支されている。但し、この実施例では両ローラ10,20
の交差角θはθ=0°である。

【００２０】本願発明者らはこの実施例の装置を使用
し、実際に像支持体に皺が発生するか否かを調べた。こ
のときに加圧装置7で定着ロール20に加えた荷重は500kg
fである。複数回の実験の結果、像支持体には皺の発生
が認められなかった。また、定着圧力の分布を調べたと
ころ、図6中に実線で示すように、定着圧力は軸方向の
中央部から両端に向かって漸次増加していた。尚、中央
部付近の2箇所で定着圧力が極端に高くなっているが、
これは加圧ローラ10のスリーブ11を支持軸12に固定する
鋼管13の両端部に負荷荷重が集中し易いためであり、像
支持体の皺の発生とは何ら関係ない。

【００２１】次にこの第二実施例と比較するため、定着
圧力の分布が中央部から両端部にかけて略均一な圧力定
着装置を用いて像支持体に皺が発生する確率を調べた。
比較に用いた装置は図10に示すものであり、加圧ローラ
30のスリーブ31の肉厚がローラ軸方向の中央部31aから
両端部31bに向かって漸次薄くなっている。このときの
スリーブ31の肉厚は中央部31aで4mm、両端部31bで1mmで
ある。これ以外の構成は第二実施例の装置と同じなの
で、図5と同一符号を付してその説明は省略する。図6に
破線で定着圧力の分布を示す。

【００２２】この比較装置を使用してみたところ像支持
体には60%の確率で皺が発生した。従って、定着ローラ2
0あるいは加圧ローラ10のいずれか一方にセンターサポ
ートローラを用いた装置でも、定着圧力がローラ軸方向
の両端部に向けて漸次増加していくような圧力分布が像
支持体の皺の発生防止に有効であることが確認された。
また、この第二実施例では定着ローラ20と加圧ローラ10
の軸芯が互いに交差していないので、定着ローラ20と加
圧ローラと10の間から排出された像支持体に見苦しいカ
ールが発生することがなく、この点において第一実施例
よりも好ましい。

【００２３】次に、図7は本発明の第三実施例を示すも
のである。この実施例では、上記第二実施例の装置にお
いて加圧ローラ10の外周面を圧縮弾性率40kgf/cm²、厚
さ1mmの軟弾性体14で被覆した。他の構成は第二実施例
と全く同一であるので、図5と同一符号を付してその説
明は省略する。図8の実線グラフはこの実施例における
定着圧力のローラ軸方向の分布を示すものである。定着
圧力が軸方向の中央部から両端部に向かって漸次増加し
ている点は前記の第二実施例と同様であるが、中央部付
近での圧力の変動が少なく、中央部から両端部に向けて
略滑らかに定着圧力が増加している。これは軟弾性体14
で加圧ローラ10を被覆しているためである。本願発明者
らはこの第三実施例の装置を使用し、像支持体に皺が発
生するか否かを調べた。このときに加圧装置7で定着ロ
ール20に加えた荷重は600kgfである。複数回の実験の結
果、像支持体には皺の発生が認められなかった。

【００２４】この第三実施例と比較するため、定着圧力
の分布が中央部から両端部にかけて略均一な圧力定着装
置を用いて像支持体に皺が発生する確率を調べた。比較
に用いた装置は第二実施例で用いた装置(図10参照)と略
同様であり、加圧ロール30を本実施例と同じ軟弾性体14
で被覆した。図8に破線で定着圧力の分布を示す。

【００２５】この比較装置を使用してみたところ殆どの
像支持体に皺の発生が認められた。従って、この第三実
施例の圧力定着装置でも、定着圧力がローラ軸方向の両
端部に向けて漸次増加していくような圧力分布が像支持
体の皺の発生防止に有効であることが確認された。ま
た、図8の実線グラフから明らかなように、この第三実
施例ではローラ軸方向の中央部における定着圧力が略均
一となっており、第二実施例のように定着圧力が周辺に
比して極端に高い箇所がない。従って、定着ローラと加
圧ローラとの間を通過した像支持体に部分的な圧痕が発
生することがなく、この点において前記第二実施例より
も好ましい。

【００２６】尚、前記第二実施例及び第三実施例では加
圧ローラ10をセンターサポートローラとしたが、定着圧
力がローラ軸方向の両端部に向けて漸次増加していくよ
うな圧力分布であれば、定着ローラ20がセンターサポー
トローラであっても像支持体の皺の発生を有効に防止し
得る。但し、この場合は加圧ローラが中実ローラとな
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の圧力
定着装置によれば、ローラの軸方向に沿った定着圧力の
分布が中央から両端に向けて漸次増加するように構成さ
れているので、ローラの中央を通過する用紙の長さと両
端部を通過する用紙の長さとの違いを積極的に補正する
ことができ、像支持体に皺が発生するのを有効に防止す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力定着装置の第一実施例を示す側
面図。

【図２】第一実施例に係る定着ローラと加圧ローラと
を示す正面図。

【図３】第一実施例に係る定着ローラと加圧ローラと
を示す平面図。

【図４】第一実施例における比較実験での定着圧力の
分布を示すグラフ。

【図５】第二実施例に係る定着ローラと加圧ローラと
を示す正面図。

【図６】第二実施例における比較実験での定着圧力の
分布を示すグラフ。

【図７】第三実施例に係る定着ローラと加圧ローラと
を示す正面図。

【図８】第三実施例における比較実験での定着圧力の
分布を示すグラフ。

【図９】吸湿によって伸びが発生した用紙を示す斜視
図。

【図１０】第二実施例での比較実験に用いた圧力定着
装置を示す正面図。

【符号の説明】 1,10…加圧ローラ、2,20…定着ローラ、8…像支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三溝賢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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに加圧下に接触する一対のローラを
備え、これら一対のローラ間に未定着トナー像を担持し
た像支持体を通過させて上記未定着トナー像を像支持体
の支持面に定着させる圧力定着装置において、ローラ軸
方向に沿った圧力分布が中央から両端に向けて漸次増加
するように構成されていることを特徴とする圧力定着装
置。