JPH065430B2 - 加熱定着装置 - Google Patents
加熱定着装置Info
- Publication number
- JPH065430B2 JPH065430B2 JP30212787A JP30212787A JPH065430B2 JP H065430 B2 JPH065430 B2 JP H065430B2 JP 30212787 A JP30212787 A JP 30212787A JP 30212787 A JP30212787 A JP 30212787A JP H065430 B2 JPH065430 B2 JP H065430B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- pressure
- heating
- fixing device
- heating roll
- Prior art date
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- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，電子写真装置もしくは静電印刷装置等の画像
形成装置において，紙その他の担持体上に形成したトナ
ー像を，少なくとも一方に加熱手段を備え，かつ相互に
圧接状態で回転する一対のロール間において定着させる
加熱定着装置に関するものであり，普通紙は勿論のこ
と，特に封筒のような複数重の担持体であってもしわを
発生させることなくトナー像を定着させ得るように改良
した加熱定着装置に関するものである。
形成装置において，紙その他の担持体上に形成したトナ
ー像を，少なくとも一方に加熱手段を備え，かつ相互に
圧接状態で回転する一対のロール間において定着させる
加熱定着装置に関するものであり，普通紙は勿論のこ
と，特に封筒のような複数重の担持体であってもしわを
発生させることなくトナー像を定着させ得るように改良
した加熱定着装置に関するものである。
画像形成装置における定着装置としては，内部に赤外線
ランプ，ハロゲンランプ若しくはニクロム線等の熱源を
設けた良熱伝導性の金属コアの表面に，非粘着性の耐熱
層を被覆してなる加熱ロールと，表面に耐熱弾性体層を
被覆してなる加圧ロールとを対向配設した熱ロール型の
加熱定着装置が知られている。
ランプ，ハロゲンランプ若しくはニクロム線等の熱源を
設けた良熱伝導性の金属コアの表面に，非粘着性の耐熱
層を被覆してなる加熱ロールと，表面に耐熱弾性体層を
被覆してなる加圧ロールとを対向配設した熱ロール型の
加熱定着装置が知られている。
第６図は上記従来の加熱定着装置の例を示す要部側面図
である。同図において，１，２は各々加圧ロールおよび
加熱ロールであり，軸線を略平行にかつ矢印方向に回転
自在に形成すると共に，両ロールを圧接状態に配設して
ある。そして従来のものにおいては，例えば加圧ロール
１はアルミニウム合金，鉄等の熱伝導性良好なる材料か
らなる芯金11の表面に硬度Ｈｓ25〜55°程度のシリコー
ンゴムからなる耐熱弾性体層12を被覆し，一方加熱ロー
ル２は熱源23を内蔵した熱伝導性良好なる材料からなる
芯金21の表面に４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ），パ
ーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等の低表面エネル
ギーの樹脂からなる離型性樹脂層24を被覆して形成して
ある。従って両ロールの弾性の差により第６図に示すよ
うに加圧ロール１と加熱ロール２とのニップ部３におい
ては，加圧ロール１の表面は弾性変形して凹面を形成し
ている。
である。同図において，１，２は各々加圧ロールおよび
加熱ロールであり，軸線を略平行にかつ矢印方向に回転
自在に形成すると共に，両ロールを圧接状態に配設して
ある。そして従来のものにおいては，例えば加圧ロール
１はアルミニウム合金，鉄等の熱伝導性良好なる材料か
らなる芯金11の表面に硬度Ｈｓ25〜55°程度のシリコー
ンゴムからなる耐熱弾性体層12を被覆し，一方加熱ロー
ル２は熱源23を内蔵した熱伝導性良好なる材料からなる
芯金21の表面に４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ），パ
ーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等の低表面エネル
ギーの樹脂からなる離型性樹脂層24を被覆して形成して
ある。従って両ロールの弾性の差により第６図に示すよ
うに加圧ロール１と加熱ロール２とのニップ部３におい
ては，加圧ロール１の表面は弾性変形して凹面を形成し
ている。
上記の加熱定着装置において，担持体（図示せず）上に
形成したトナー像を定着する場合には，まず熱源23に給
電して加熱ロール２の表面を定着に必要な温度に加熱
し，加熱ロール２と加圧ロール１とを適宜の圧力で圧接
させて回転させ，トナー像を担持した担持体を両ロール
間においてＡ方向に通過させれば，トナー像を担持体上
に定着することができるのである。
形成したトナー像を定着する場合には，まず熱源23に給
電して加熱ロール２の表面を定着に必要な温度に加熱
し，加熱ロール２と加圧ロール１とを適宜の圧力で圧接
させて回転させ，トナー像を担持した担持体を両ロール
間においてＡ方向に通過させれば，トナー像を担持体上
に定着することができるのである。
一方多数の封筒に宛名を表示する手段として，プリンタ
ーにより直接封筒に印字することが検討されている。こ
こで問題となるのは，トナー像を担持した封筒を上述し
た加熱定着装置に給送してトナー像を定着する場合にし
わが発生することである。封筒にしわが発生すると，封
筒が湾曲若しくは変形するのみでなく，印刷した宛名が
しわによって分断され，極端な場合には解読若しくは判
読することができない等の問題点がある。すなわち，封
筒は構成上最低二枚重ね部があり，糊付け部若しく重ね
合わせ部によっては三重，四重となり，最大紙厚寸法が
厚くなると共に，二枚重ね部においては相互に滑り移動
を発生する。上記の問題はこのような滑り移動に起因す
る特有の現象であり，通常の複写の場合には経験されな
い問題である。
ーにより直接封筒に印字することが検討されている。こ
こで問題となるのは，トナー像を担持した封筒を上述し
た加熱定着装置に給送してトナー像を定着する場合にし
わが発生することである。封筒にしわが発生すると，封
筒が湾曲若しくは変形するのみでなく，印刷した宛名が
しわによって分断され，極端な場合には解読若しくは判
読することができない等の問題点がある。すなわち，封
筒は構成上最低二枚重ね部があり，糊付け部若しく重ね
合わせ部によっては三重，四重となり，最大紙厚寸法が
厚くなると共に，二枚重ね部においては相互に滑り移動
を発生する。上記の問題はこのような滑り移動に起因す
る特有の現象であり，通常の複写の場合には経験されな
い問題である。
上記のような紙しわの発生原因について考察してみる
と，まず第６図に示すように，加圧ロール１と加熱ロー
ル２とのニップ部３においては，加圧ロール１の表面が
凹面を形成している。このためトナー像を担持する紙等
の担持体（図示せず）を矢印Ａ方向に供給すると，担持
体はまずニップ部３の入口３ａにおいて上方を凹として
曲げられ，次いでニツプ部３において下方を凹として曲
げられ，更にニップ部３の出口３ｂにおいて再び上方を
凹として曲げられるのである。一方前記担持体が封筒の
ように二重若しくはそれ以上の重合部を有する場合に
は，上記ニップ部３における繰り返し曲げ作用によって
上下構成部分間に滑り移動を生じ，または紙厚差に起因
する移動速度差によっても封筒の上下部に速度差を生
じ，しわを発生するものと推定される。
と，まず第６図に示すように，加圧ロール１と加熱ロー
ル２とのニップ部３においては，加圧ロール１の表面が
凹面を形成している。このためトナー像を担持する紙等
の担持体（図示せず）を矢印Ａ方向に供給すると，担持
体はまずニップ部３の入口３ａにおいて上方を凹として
曲げられ，次いでニツプ部３において下方を凹として曲
げられ，更にニップ部３の出口３ｂにおいて再び上方を
凹として曲げられるのである。一方前記担持体が封筒の
ように二重若しくはそれ以上の重合部を有する場合に
は，上記ニップ部３における繰り返し曲げ作用によって
上下構成部分間に滑り移動を生じ，または紙厚差に起因
する移動速度差によっても封筒の上下部に速度差を生
じ，しわを発生するものと推定される。
上記の紙しわの防止に関しては種々の構造が提案されて
いる。例えば実開昭54-98226号（実公昭62-15818号）
は，加熱ロールと加圧ロールを軽圧接させ，かつ両ロー
ルの圧力変形率を同一又は近似させることにより，厚手
の複写紙でも曲がりぐせやしわを防止できることを開示
している。また特開昭59-74578号は、薄手の両面のコピ
ーのような悪条件下においてもしわを防ぐために，芯材
と，それを被覆する耐熱弾性体層と，その上に塗布され
たフッ素樹脂層よりなるロールを，加熱ロールと加圧ロ
ールの両方に用いることを開示している。また，封筒定
着の場合には，定着圧力を普通紙の定着に適する定着圧
力よりも低くする等の手段が提案されている（特開昭61
-294475号）。
いる。例えば実開昭54-98226号（実公昭62-15818号）
は，加熱ロールと加圧ロールを軽圧接させ，かつ両ロー
ルの圧力変形率を同一又は近似させることにより，厚手
の複写紙でも曲がりぐせやしわを防止できることを開示
している。また特開昭59-74578号は、薄手の両面のコピ
ーのような悪条件下においてもしわを防ぐために，芯材
と，それを被覆する耐熱弾性体層と，その上に塗布され
たフッ素樹脂層よりなるロールを，加熱ロールと加圧ロ
ールの両方に用いることを開示している。また，封筒定
着の場合には，定着圧力を普通紙の定着に適する定着圧
力よりも低くする等の手段が提案されている（特開昭61
-294475号）。
封筒の上に形成されたトナー像を定着する場合，上述し
た従来の技術では十分満足すべき結果，すなわち，良好
な定着性を確保しつつしわを防止することはできない。
すなわち，特開昭61-294475号公報記載の発明による
と，しわを防止することは可能であるが，定着圧力が低
くなるので良好な定着性は得られない。また実開昭54-9
8226号記載の考案もまた，両ロールの圧接部の変形量を
等しくもしくは近似させるために，両ロールを「軽圧
接」させる構造としているため，十分なる定着性が得ら
れないという問題を伴う。更に特開昭59-74548号公報記
載の装置は，加熱ロールの弾性体層と加圧ロールの弾性
体層の厚さが異なるので，略平面状のニップが形成され
ず，封筒上のトナー像を定着するような過酷な条件下で
はしわ防止作用を期待することはできない。なお最近に
おいては封筒の定着装置においても普通紙の定着を併せ
て行ない得る定着装置の要求があり，上記従来の装置に
よっては到底対応することができないという問題点があ
る。
た従来の技術では十分満足すべき結果，すなわち，良好
な定着性を確保しつつしわを防止することはできない。
すなわち，特開昭61-294475号公報記載の発明による
と，しわを防止することは可能であるが，定着圧力が低
くなるので良好な定着性は得られない。また実開昭54-9
8226号記載の考案もまた，両ロールの圧接部の変形量を
等しくもしくは近似させるために，両ロールを「軽圧
接」させる構造としているため，十分なる定着性が得ら
れないという問題を伴う。更に特開昭59-74548号公報記
載の装置は，加熱ロールの弾性体層と加圧ロールの弾性
体層の厚さが異なるので，略平面状のニップが形成され
ず，封筒上のトナー像を定着するような過酷な条件下で
はしわ防止作用を期待することはできない。なお最近に
おいては封筒の定着装置においても普通紙の定着を併せ
て行ない得る定着装置の要求があり，上記従来の装置に
よっては到底対応することができないという問題点があ
る。
本発明は上記従来技術に存在する問題点を解消し，普通
紙は勿論のこと，例えば封筒等のように複数重で構成さ
れる担持体であってもしわを発生することなく，良質の
定着トナー像を得ることのできる加熱定着装置を提供す
ることを目的とする。
紙は勿論のこと，例えば封筒等のように複数重で構成さ
れる担持体であってもしわを発生することなく，良質の
定着トナー像を得ることのできる加熱定着装置を提供す
ることを目的とする。
上記従来技術に存在する問題点を解決するために，本発
明においては，担持体上のトナー像と接する加熱ロール
と，この加熱ロールとの間にニップを形成するように圧
接してなる加圧ロールとを有する加熱定着装置におい
て，前記加熱ロールおよび加圧ロールを，芯金の周囲に
耐熱体を有する弾性体層と離型性樹脂層とを設けると共
に，実質的に同一の外径と，前記ニップが略平坦になる
ような表面硬度とを有するように形成し，少なくとも何
れか一方のロールに，所定の圧力で圧接した場合にロー
ルに生ずるたわみ量の２倍以下のクラウンを設ける，と
いう技術的手段を採用したのである。
明においては，担持体上のトナー像と接する加熱ロール
と，この加熱ロールとの間にニップを形成するように圧
接してなる加圧ロールとを有する加熱定着装置におい
て，前記加熱ロールおよび加圧ロールを，芯金の周囲に
耐熱体を有する弾性体層と離型性樹脂層とを設けると共
に，実質的に同一の外径と，前記ニップが略平坦になる
ような表面硬度とを有するように形成し，少なくとも何
れか一方のロールに，所定の圧力で圧接した場合にロー
ルに生ずるたわみ量の２倍以下のクラウンを設ける，と
いう技術的手段を採用したのである。
本発明において，加圧ロールと加熱ロールの硬度差がな
い場合には，封筒定着において封筒には全くしわが発生
しない。上記硬度差が大になるとニップ部において凹面
が現われてしわ発生の原因となるため不都合である。従
って硬度差はＨｓ15°以下，好ましくはＨｓ10°以下と
する。
い場合には，封筒定着において封筒には全くしわが発生
しない。上記硬度差が大になるとニップ部において凹面
が現われてしわ発生の原因となるため不都合である。従
って硬度差はＨｓ15°以下，好ましくはＨｓ10°以下と
する。
加圧ロールと加熱ロールの表面硬度が大であると，紙し
わの発生は回避できるものの，ニップ幅が不足して定着
性が不充分であるため，表面硬度をＨｓ85°以下とする
のが好ましい。なお表面硬度が大である場合において，
圧接力を増大すれば所定のニップ幅を確保することも可
能であるが，トナー像担持体の変形を誘起し，寿命の低
下，しわその他の不本意な現象を生ずるため好ましくな
い。
わの発生は回避できるものの，ニップ幅が不足して定着
性が不充分であるため，表面硬度をＨｓ85°以下とする
のが好ましい。なお表面硬度が大である場合において，
圧接力を増大すれば所定のニップ幅を確保することも可
能であるが，トナー像担持体の変形を誘起し，寿命の低
下，しわその他の不本意な現象を生ずるため好ましくな
い。
次に加熱ロールに設けた耐熱弾性体層の厚さが１mm未満
であると，弾性体としての効果が弱まり，ロール表面を
所定の硬度にかつ均一に保持することが困難となるため
不都合である。一方上記厚さが２mmを越えると，加熱ロ
ール各部の温度分布が不均一となるのみならず，熱伝導
を阻害するため非通紙部である両端部を過熱させる等，
不測の事故を惹起させるため好ましくない。
であると，弾性体としての効果が弱まり，ロール表面を
所定の硬度にかつ均一に保持することが困難となるため
不都合である。一方上記厚さが２mmを越えると，加熱ロ
ール各部の温度分布が不均一となるのみならず，熱伝導
を阻害するため非通紙部である両端部を過熱させる等，
不測の事故を惹起させるため好ましくない。
また更に加熱ロールに設けた弾性体層を構成する材料の
熱伝導率が0.2×10-3cal/cm・sec・℃未満であると，加
熱ロール内における熱伝導作用が不充分となり，温度分
布を不均一にするのみならず局部加熱を惹起するため不
都合である。より好ましい熱伝導率は0.6×10-3cal/cm
・sec・℃以上である。但し，熱伝導率を1.5×10-3cal/
cm・sec・℃より大きくするためには，弾性体層中に大
量の良熱伝導物質，例えばカーボンブラック，酸化チタ
ンなどの金属酸化物等を混入する必要がある。しかし上
記良熱伝導物質の混入の結果は，一方において硬度がＨ
ｓ85°より大となり，充分なニップ幅を確保できなくな
る。従って熱伝導率は1.5×10-3cal/cm・sec・℃以下と
するのがよい。
熱伝導率が0.2×10-3cal/cm・sec・℃未満であると，加
熱ロール内における熱伝導作用が不充分となり，温度分
布を不均一にするのみならず局部加熱を惹起するため不
都合である。より好ましい熱伝導率は0.6×10-3cal/cm
・sec・℃以上である。但し，熱伝導率を1.5×10-3cal/
cm・sec・℃より大きくするためには，弾性体層中に大
量の良熱伝導物質，例えばカーボンブラック，酸化チタ
ンなどの金属酸化物等を混入する必要がある。しかし上
記良熱伝導物質の混入の結果は，一方において硬度がＨ
ｓ85°より大となり，充分なニップ幅を確保できなくな
る。従って熱伝導率は1.5×10-3cal/cm・sec・℃以下と
するのがよい。
加圧ロールと加熱ロールに加えるべき圧接圧力は0.8kg/
cm以上でないと，両ロール間のニップ幅を確保できない
ため不都合であり，より好ましくは1.2kg/cm以上であ
る。ただし線圧が大きすぎると，この構造ではゴムの塑
性変形による寿命低下にもつながるため，2.0kg/cm以下
がよい。特に100mm/sec以上の定着速度において良好な
定着性を確保するためには，線圧を1.2kg/cm以上とする
必要がある。
cm以上でないと，両ロール間のニップ幅を確保できない
ため不都合であり，より好ましくは1.2kg/cm以上であ
る。ただし線圧が大きすぎると，この構造ではゴムの塑
性変形による寿命低下にもつながるため，2.0kg/cm以下
がよい。特に100mm/sec以上の定着速度において良好な
定着性を確保するためには，線圧を1.2kg/cm以上とする
必要がある。
上記の構成により，加熱定着装置を構成する加圧ロール
と加熱ロールとの間のニップ部，すなわちトナー像担持
体の通過部を略平面となし得ることにより，トナー像担
持体にしわが発生するのを防止する作用があると考えら
れる。
と加熱ロールとの間のニップ部，すなわちトナー像担持
体の通過部を略平面となし得ることにより，トナー像担
持体にしわが発生するのを防止する作用があると考えら
れる。
またニップの形状を略平面とすることにより，定着後の
担持体が加熱ロール表面に巻きつくのを防止する作用も
期待できる。これにより分離爪が不要となり，分離爪と
ロール表面との接触に起因するロール表面の損傷は解消
される。
担持体が加熱ロール表面に巻きつくのを防止する作用も
期待できる。これにより分離爪が不要となり，分離爪と
ロール表面との接触に起因するロール表面の損傷は解消
される。
更にまた少なくとも何れか一方のロールに，所定の圧力
で圧接した場合にロールに生ずるたわみ量の２倍以下の
クラウンを設けてあるので，ニップ幅がロール長さ方向
について一定となり，特に薄手の担持体の場合におい
て，ロール周速差に起因する紙しわを防止するのであ
る。
で圧接した場合にロールに生ずるたわみ量の２倍以下の
クラウンを設けてあるので，ニップ幅がロール長さ方向
について一定となり，特に薄手の担持体の場合におい
て，ロール周速差に起因する紙しわを防止するのであ
る。
第１図は本発明の実施例を示す要部側面図であり，同一
部分は前記第６図と同一の参照符号で示す。第１図にお
いて14は離型性樹脂層であり，前記離型性樹脂層24と同
様にＰＴＦＥ若しくはＰＦＡ等の低表面エネルギーの樹
脂によって形成する。また22は耐熱弾性体層であり，芯
金21の表面に被着するのであるが，シリコーンゴム等の
弾性材料中にカーボンブラック，酸化チタン等の良熱伝
導物質を混入させて，熱伝導率を大にするのが好まし
い。次に耐熱弾性体層22の外表面には，オフセット防止
のために離型性樹脂層24を設ける。なお上記加圧ロール
１および加熱ロール２の表面硬度はＨｓ85°以下とする
と共に，両ロールの表面硬度差をＨｓ15°以内，好まし
くはＨｓ10°以内に形成する。この場合，ロールの表面
硬度（Ａ形スプリング硬度：JIS K 6301)は，市販の硬
度計（高分子計器製，型式JA）によって測定した値であ
る。
部分は前記第６図と同一の参照符号で示す。第１図にお
いて14は離型性樹脂層であり，前記離型性樹脂層24と同
様にＰＴＦＥ若しくはＰＦＡ等の低表面エネルギーの樹
脂によって形成する。また22は耐熱弾性体層であり，芯
金21の表面に被着するのであるが，シリコーンゴム等の
弾性材料中にカーボンブラック，酸化チタン等の良熱伝
導物質を混入させて，熱伝導率を大にするのが好まし
い。次に耐熱弾性体層22の外表面には，オフセット防止
のために離型性樹脂層24を設ける。なお上記加圧ロール
１および加熱ロール２の表面硬度はＨｓ85°以下とする
と共に，両ロールの表面硬度差をＨｓ15°以内，好まし
くはＨｓ10°以内に形成する。この場合，ロールの表面
硬度（Ａ形スプリング硬度：JIS K 6301)は，市販の硬
度計（高分子計器製，型式JA）によって測定した値であ
る。
上記の構成により，加圧ロール１および加熱ロール２の
外径を31mmに形成し（離型性樹脂層14，24の厚さは10〜
50μmがよい），圧力1.2kg/cmにて圧接させ，定着温度1
80℃，定着速166mm/秒で定着を行なった。トナー像担持
体として封筒を使用してしわの状態を評価したところ，
加圧ロール１と加熱ロール２との間に硬度差がない場合
には，全くしわの発生が認められない。一方上記両ロー
ルの硬度差が大である場合には，殆どしわが発生して封
筒が変形する。すなわち上記硬度差がＨｓ15°以内，好
ましくはＨｓ10°以内であれば，前記第３図に示すよう
なニップ部３の凹面を回避することができる。この場合
において，加圧ロールおよび／または加熱ロールの硬度
がＨｓ85°を越えたものにおいては，紙しわの発生はな
いものの，ニップ幅が不足するため定着性が不充分であ
る。一方ニップ幅を確保するために定着圧力を増大させ
ると，熱と圧力とに依存するゴム若しくは樹脂の塑性変
形が大となり，両ロールの寿命低下の原因を誘発する結
果となる。
外径を31mmに形成し（離型性樹脂層14，24の厚さは10〜
50μmがよい），圧力1.2kg/cmにて圧接させ，定着温度1
80℃，定着速166mm/秒で定着を行なった。トナー像担持
体として封筒を使用してしわの状態を評価したところ，
加圧ロール１と加熱ロール２との間に硬度差がない場合
には，全くしわの発生が認められない。一方上記両ロー
ルの硬度差が大である場合には，殆どしわが発生して封
筒が変形する。すなわち上記硬度差がＨｓ15°以内，好
ましくはＨｓ10°以内であれば，前記第３図に示すよう
なニップ部３の凹面を回避することができる。この場合
において，加圧ロールおよび／または加熱ロールの硬度
がＨｓ85°を越えたものにおいては，紙しわの発生はな
いものの，ニップ幅が不足するため定着性が不充分であ
る。一方ニップ幅を確保するために定着圧力を増大させ
ると，熱と圧力とに依存するゴム若しくは樹脂の塑性変
形が大となり，両ロールの寿命低下の原因を誘発する結
果となる。
次に上記の装置により，トナー像担持体として普通紙を
使用して前記の定着条件によって定着を行なった。この
結果しわの発生は認められないものの第２図に示すよう
に紙４の両端縁部に波打ち現象の発生が認められた。こ
の波打ち現象発生のメカニズムについての考察について
記述する。
使用して前記の定着条件によって定着を行なった。この
結果しわの発生は認められないものの第２図に示すよう
に紙４の両端縁部に波打ち現象の発生が認められた。こ
の波打ち現象発生のメカニズムについての考察について
記述する。
第３図は前記加圧ロール１と加熱ロール２との間に形成
されるニップ部３を模式的に示す平面図である。同図に
おいて，加圧ロール１と加熱ロール２とを両端部に例え
ばばね（図示せず）を介して圧接すると、斜線にて示す
ようなニップ部３が形成される。そしてこのニップ部３
は，加圧ロール１および／または加熱ロール２がたわむ
ため，中央部の幅が両端部の幅より小さく現われるのが
通常である。すなわちニップ部３における上記両ロール
１，２の半径は，中央部をＲｃ，両端部をＲｅとする
と，Ｒｃ＞Ｒｅである。一方上記両ロール１，２の回転
数は一定であるため，ニップ部３における周速は，中央
部をＶｃ，両端部をＶｅとすると，Ｖｃ＞Ｖｅとなり，
中央部の周速が両端部の周速より大となる。このように
周速すなわち紙送り速度に差があるため，前記第２図に
示すような波打ち現象が発生すると認められる。
されるニップ部３を模式的に示す平面図である。同図に
おいて，加圧ロール１と加熱ロール２とを両端部に例え
ばばね（図示せず）を介して圧接すると、斜線にて示す
ようなニップ部３が形成される。そしてこのニップ部３
は，加圧ロール１および／または加熱ロール２がたわむ
ため，中央部の幅が両端部の幅より小さく現われるのが
通常である。すなわちニップ部３における上記両ロール
１，２の半径は，中央部をＲｃ，両端部をＲｅとする
と，Ｒｃ＞Ｒｅである。一方上記両ロール１，２の回転
数は一定であるため，ニップ部３における周速は，中央
部をＶｃ，両端部をＶｅとすると，Ｖｃ＞Ｖｅとなり，
中央部の周速が両端部の周速より大となる。このように
周速すなわち紙送り速度に差があるため，前記第２図に
示すような波打ち現象が発生すると認められる。
ここで，第４図に示すように，上記の加圧ロール１と加
熱ロール２が軸方向にわたって均一な直径の円筒体に形
成され，両ロールの両端に荷重(W)が加えられた場合に
は，両ロールはたわむことになる。たわみ量δは，加圧
ロールのたわみ量δ1と加熱ロールのたわみ量δ2の和と
なる。δ1，δ2は５ｗｌ4／384ＥＩ（Ｅ：ロールの縦弾
性係数，Ｉ：ロールの断面２次モーメント，ｗ：両ロー
ルの単位長さ当りの接触圧力（線圧），ｌ：ロールの長
さ）となる。
熱ロール２が軸方向にわたって均一な直径の円筒体に形
成され，両ロールの両端に荷重(W)が加えられた場合に
は，両ロールはたわむことになる。たわみ量δは，加圧
ロールのたわみ量δ1と加熱ロールのたわみ量δ2の和と
なる。δ1，δ2は５ｗｌ4／384ＥＩ（Ｅ：ロールの縦弾
性係数，Ｉ：ロールの断面２次モーメント，ｗ：両ロー
ルの単位長さ当りの接触圧力（線圧），ｌ：ロールの長
さ）となる。
本発明ではこのたわみ量δを，第５図に示すように例え
ば加圧ロール１にクラウンを付けることにより補償する
わけであるが，クラウン量Ｃｒは次に延べるように前記
たわみ量δの２倍以下となるようにする。
ば加圧ロール１にクラウンを付けることにより補償する
わけであるが，クラウン量Ｃｒは次に延べるように前記
たわみ量δの２倍以下となるようにする。
第５図の加圧ロールにおいてはクラウン量ＣｒはＤ1−
（Ｄ2＋Ｄ3×1/2であるが，通常はＤ2≒Ｄ3とされるの
で，ここではＣｒ＝Ｄ1−Ｄ2として説明する。上記のた
わみを補償するためには，δ＝Ｄ1−Ｄ2／２であること
が必要となり，クラウン量Ｃｒ＝２δとなる。Ｃｒ＞２
δとした場合には，第３図とは逆に中央部のニップ幅が
両端部のニップ幅より広くなって紙しわが発生し易くな
る。理論的にはＣｒ＝２δの時に両端部のニップ幅と中
央部のニップ幅が同一になるが，他の条件，例えば紙し
わや定着性を考慮すると，Ｃｒは1.7δ以下が好ましい
ことがわかった。またＣｒが0.2以上であると波打ちの
防止に有効であるが，0.5δ以上であることが好まし
い。
（Ｄ2＋Ｄ3×1/2であるが，通常はＤ2≒Ｄ3とされるの
で，ここではＣｒ＝Ｄ1−Ｄ2として説明する。上記のた
わみを補償するためには，δ＝Ｄ1−Ｄ2／２であること
が必要となり，クラウン量Ｃｒ＝２δとなる。Ｃｒ＞２
δとした場合には，第３図とは逆に中央部のニップ幅が
両端部のニップ幅より広くなって紙しわが発生し易くな
る。理論的にはＣｒ＝２δの時に両端部のニップ幅と中
央部のニップ幅が同一になるが，他の条件，例えば紙し
わや定着性を考慮すると，Ｃｒは1.7δ以下が好ましい
ことがわかった。またＣｒが0.2以上であると波打ちの
防止に有効であるが，0.5δ以上であることが好まし
い。
次に前記第５図に示すクラウンを設けた加圧ロール１を
使用して普通紙への定着を行なった結果を表に示す。な
お普通紙としてＢＭ75を使用し，圧接圧力1.8kg/cmと
し，29℃，49％ＲＨの環境で定着を行なった。ここにお
いてクラウンとは，加圧ロール１の両端部の直径より中
央部の直径を大に形成することである。
使用して普通紙への定着を行なった結果を表に示す。な
お普通紙としてＢＭ75を使用し，圧接圧力1.8kg/cmと
し，29℃，49％ＲＨの環境で定着を行なった。ここにお
いてクラウンとは，加圧ロール１の両端部の直径より中
央部の直径を大に形成することである。
なお加熱ロールおよび加圧ロールを形成する芯金には，
アルミニウム合金（Ｅ＝7.3×103kg/cm2）を使用し，外
径を各々27.2mmおよび28mm，厚さを各々2.5mmおよび4mm
に形成し，胴部長さを両者共243mmとしたものである。
アルミニウム合金（Ｅ＝7.3×103kg/cm2）を使用し，外
径を各々27.2mmおよび28mm，厚さを各々2.5mmおよび4mm
に形成し，胴部長さを両者共243mmとしたものである。
表から明らかなように，クラウン量が０の場合には前記
のように波打ち現象が現われるため不都合である。クラ
ウン量を増大させることによって両端部と中央部のニッ
プ幅の差が減少し，波打ち現象が消失するが，あまり大
きくすると紙しわが発生する。すなわち圧接による前記
加圧ロール１に生ずるたわみ量を越えたクラウンを設け
ると，中央部におけるニップ幅が両端部におけるニップ
幅より大となり，前記ロール半径の関係が逆転し，Ｒｃ
＜Ｒｅとなるため，周速がＶｃ＜Ｖｅとなって紙しわを
発生するので不都合である。このため加圧ロール１に設
けるべきクラウン量を40〜180μmとするのが好ましい。
ここでロールのたわみ量（計算値，ただしロールの弾性
体層と樹脂層は芯金の外径と比較して極めて小であるた
め，これらを無視して求めた）は，加圧ロール１が56.7
μｍ，加熱ロール２が32.5μｍであり，両者の合計たわ
み量は89.2μｍとなる。
のように波打ち現象が現われるため不都合である。クラ
ウン量を増大させることによって両端部と中央部のニッ
プ幅の差が減少し，波打ち現象が消失するが，あまり大
きくすると紙しわが発生する。すなわち圧接による前記
加圧ロール１に生ずるたわみ量を越えたクラウンを設け
ると，中央部におけるニップ幅が両端部におけるニップ
幅より大となり，前記ロール半径の関係が逆転し，Ｒｃ
＜Ｒｅとなるため，周速がＶｃ＜Ｖｅとなって紙しわを
発生するので不都合である。このため加圧ロール１に設
けるべきクラウン量を40〜180μmとするのが好ましい。
ここでロールのたわみ量（計算値，ただしロールの弾性
体層と樹脂層は芯金の外径と比較して極めて小であるた
め，これらを無視して求めた）は，加圧ロール１が56.7
μｍ，加熱ロール２が32.5μｍであり，両者の合計たわ
み量は89.2μｍとなる。
本実施例においては，クラウンを加圧ロールに設けた例
を示したが，加熱ロールに設けても，また両ロールに設
けてもよい，またクラウン量については，加圧ロールお
よび／または加熱ロールの寸法，形状，剛性等を勘案し
て適宜選択すべきであるが，要するに所定の圧力で圧接
した場合に上記両ロールに生ずるたわみ量に相当する量
とすればよい。更に加熱ロールおよび加圧ロールの弾性
体層はシリコーンゴムに限らず，公知の他の材料，例え
ばフッ素ゴム又はフッ素ゴムとフッ素樹脂との混合物で
あってもよい。また弾性体層を２層とする。例えばシリ
コーンゴム層の上にフッ素ゴム層（フッ素樹脂を含んで
いてもよい）を形成してもよい。このような構造は価格
的には不利であるが，ロールの強度的な面では有利であ
る。すなわち芯金の表面にシリコーンゴム層を形成しそ
の上にフッ素樹脂含有フッ素ゴム層を形成し次いで焼成
した後に，表面フッ素樹脂層を形成すると，フッ素ゴム
層の表面にはフッ素樹脂層が現出しているので，表面フ
ッ素樹脂層の剥離は生じにくくなる。
を示したが，加熱ロールに設けても，また両ロールに設
けてもよい，またクラウン量については，加圧ロールお
よび／または加熱ロールの寸法，形状，剛性等を勘案し
て適宜選択すべきであるが，要するに所定の圧力で圧接
した場合に上記両ロールに生ずるたわみ量に相当する量
とすればよい。更に加熱ロールおよび加圧ロールの弾性
体層はシリコーンゴムに限らず，公知の他の材料，例え
ばフッ素ゴム又はフッ素ゴムとフッ素樹脂との混合物で
あってもよい。また弾性体層を２層とする。例えばシリ
コーンゴム層の上にフッ素ゴム層（フッ素樹脂を含んで
いてもよい）を形成してもよい。このような構造は価格
的には不利であるが，ロールの強度的な面では有利であ
る。すなわち芯金の表面にシリコーンゴム層を形成しそ
の上にフッ素樹脂含有フッ素ゴム層を形成し次いで焼成
した後に，表面フッ素樹脂層を形成すると，フッ素ゴム
層の表面にはフッ素樹脂層が現出しているので，表面フ
ッ素樹脂層の剥離は生じにくくなる。
本発明は，以上記述のような構成および作用であるか
ら，例えば封筒のように複数重で構成されるトナー像担
持体であってもしわを発生することなく，正常かつ画質
の良好なるトナー像を定着させることができるという効
果がある。また特に，加熱ロールと加圧ロールを共に芯
金上に耐熱弾性体層および耐熱離型性層または離型性樹
脂層を形成したロール構造とすることにより，しわを発
生することなく封筒のような担持体上のトナー像を高速
条件下においても良好に定着することができる。更に担
持体が上記封筒のみでなく，薄手の普通紙であっても，
波打ち現象若しくは紙しわを発生させることなく所定の
定着を行なうことができ，同一の加熱定着装置により封
筒定着と普通紙定着とを兼用させることができる。また
分離爪を用いずとも担持体の加熱ロールへの巻き付けを
防止することができる。
ら，例えば封筒のように複数重で構成されるトナー像担
持体であってもしわを発生することなく，正常かつ画質
の良好なるトナー像を定着させることができるという効
果がある。また特に，加熱ロールと加圧ロールを共に芯
金上に耐熱弾性体層および耐熱離型性層または離型性樹
脂層を形成したロール構造とすることにより，しわを発
生することなく封筒のような担持体上のトナー像を高速
条件下においても良好に定着することができる。更に担
持体が上記封筒のみでなく，薄手の普通紙であっても，
波打ち現象若しくは紙しわを発生させることなく所定の
定着を行なうことができ，同一の加熱定着装置により封
筒定着と普通紙定着とを兼用させることができる。また
分離爪を用いずとも担持体の加熱ロールへの巻き付けを
防止することができる。
第１図は本発明の実施例を示す要部側面図，第２図は紙
の両端縁部に発生する波打ち現象を示す斜視図，第３図
は加圧ロールと加熱ロールとの間に形成されるニップ部
を模式的に示す平面図，第４図はロール対のたわみを説
明する図，第５図はクラウンを設けたロールの説明図，
第６図は従来の加熱装置の例を示す要部側面図である。 １：加圧ロール，２：加熱ロール，３：ニップ部。
の両端縁部に発生する波打ち現象を示す斜視図，第３図
は加圧ロールと加熱ロールとの間に形成されるニップ部
を模式的に示す平面図，第４図はロール対のたわみを説
明する図，第５図はクラウンを設けたロールの説明図，
第６図は従来の加熱装置の例を示す要部側面図である。 １：加圧ロール，２：加熱ロール，３：ニップ部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−115344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−5270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−153449（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−34144（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−184568（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−104266（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−93955（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−15818（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許第4219327（ＵＳ，Ａ) 実開 昭58−121063（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−79865（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】担持体上のトナー像と接する加熱ロール
と，この加熱ロールとの間にニップを形成するように圧
接してなる加圧ロールとを有する加熱定着装置におい
て，前記加熱ロールおよび加圧ロールを，芯金の周囲に
耐熱性を有する弾性体層と離型性樹脂層とを設けると共
に，実質的に同一の外径と，前記ニップが略平坦になる
ような表面硬度とを有するように形成し，少なくとも何
れか一方のロールに，所定の圧力で圧接した場合にロー
ルに生ずるたわみ量の２倍以下のクラウンを設けたこと
を特徴とする加熱定着装置。 - 【請求項２】加熱ロールが駆動側であり，加圧ロールが
従動側であると共に，加圧ロールにクラウンを設けた特
許請求の範囲第１項記載の加熱定着装置。 - 【請求項３】加熱ロールと加圧ロールとの表面硬度差が
Ｈｓ15°以下である特許請求の範囲第１項若しくは第２
項記載の加熱定着装置。 - 【請求項４】加熱ロールおよび加圧ロールの表面硬度が
Ｈｓ85°以下である特許請求の範囲第１項ないし第３項
何れかに記載の加熱定着装置。 - 【請求項５】加熱ロールの弾性体層の厚さが１〜２mmで
ある特許請求の範囲第１項ないし第４項何れかに記載の
加熱定着装置。 - 【請求項６】加熱ロールの弾性体層を形成する材料の熱
伝導率が0.2×10-3cal/cm・sec・℃以上である特許請求
の範囲第１項ないし第５項何れかに記載の加熱定着装
置。 - 【請求項７】加熱ロールと加圧ロールとの圧接圧力が0.
8kg/cm以上の線圧である特許請求の範囲第１項ないし第
６項何れかに記載の加熱定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30212787A JPH065430B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 加熱定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30212787A JPH065430B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 加熱定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01142779A JPH01142779A (ja) | 1989-06-05 |
| JPH065430B2 true JPH065430B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17905248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30212787A Expired - Lifetime JPH065430B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 加熱定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065430B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0631443U (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-26 | 正次 福山 | 中を透視出来る植木鉢 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173687A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-05 | Canon Inc | 定着装置 |
| JPH0333783A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-14 | Canon Inc | 定着装置 |
| US5406362A (en) * | 1993-12-20 | 1995-04-11 | Eastman Kodak Company | Pressure roller fuser with copy wrinkle control |
| JP2003297530A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-17 | Canon Inc | 加熱装置及び定着装置 |
| JP2004226819A (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Canon Inc | 加熱装置及び画像形成装置 |
| JP2012194298A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 定着装置及び画像形成装置 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30212787A patent/JPH065430B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0631443U (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-26 | 正次 福山 | 中を透視出来る植木鉢 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01142779A (ja) | 1989-06-05 |
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