JPH07121043A

JPH07121043A - 加熱定着装置

Info

Publication number: JPH07121043A
Application number: JP28555293A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Goto; 正弘後藤; Tatsuichi Tsukida; 辰一月田; Satoru Izawa; 悟伊澤; Koichi Tanigawa; 耕一谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3267416B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、記録材端部の波打ちを防止するこ
とのできる加熱定着装置を提供することを目的としてい
る。【構成】定着ローラ９は、記録材Ｐにシワが生じるこ
とを防止するために、記録材通過領域内では、長手方向
中央部の外径Ｄ１を３０ｍｍとし、最大外径部ａの外径
Ｄ２、Ｄ３を３０．１ｍｍとした逆クラウン形状とする
と共に、その最大外径部ａを記録材通過領域内の長手方
向両端部ｂよりも内側に位置させ、さらに両端部ｂの外
径Ｄ４、Ｄ５を２９．６ｍｍとして両端部に向かうにつ
れて外径が順次小さくなる形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式、静電記
録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装
置、詳しくは、互いに圧接して配設される加熱用回転体
と加圧用回転体とで構成される加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式、静電記録方式等を
採用する画像形成装置に具備される定着装置において
は、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接し
て回転する加熱用回転体である定着ローラと加圧用回転
体である加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させ
ることにより記録材上に永久画像として定着させる、い
わゆる加熱ローラ定着装置が広く用いられている。そし
て、このような加熱ローラ定着装置においては、定着ロ
ーラ、加圧ローラの少なくとも一方の外径形状を、その
長手方向両端部の外径が最大、中央部の外径が最小とな
るような、いわゆる逆クラウン形状に構成し上記ニップ
部を通過する時に記録材の両端を引っ張ることによりシ
ワを防止している。このような構成においては、記録材
を定着ローラ等の長手方向に強制的に引き伸ばすことと
なり、その歪みがコシの弱い記録材の両端部に及び、そ
の結果、記録材の両端部がうねってしまう、いわゆる
「波打ち」が生じてしまい、両面印字の時等に画像品位
を損ねる場合がある。そこで、特開平２−２６２６８４
号公報においては、逆クラウン形状に構成された加圧ロ
ーラの最大外径部を、その両端部よりも内側に位置さ
せ、ここに相当する記録材にわずかなスジを形成するこ
とにより、記録材の両端部にコシを持たせることによ
り、シワ防止を行いながら上記波打ちを防止する技術が
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、本
発明者等の鋭意研究によれば、上記改良提案における実
施形態では、出力された記録材である紙全体の波打ちに
対しては効果が得られるが、端部波打ちに対してはあま
り効果の無いことが判かった。この端部波打ちが生じる
と、出力された紙を重ねて製本等をした場合、紙端が揃
わず見苦しいものが有った。特に、この現象は定着ロー
ラの外径が小さいもの程顕著であることが判かってお
り、近年電子写真プリンタ、複写機等のパーソナルユー
ス化が進み加熱定着装置が小型化されたことにより定着
ローラ、加圧ローラが小径化されることにより上記現象
が生じ易くなっている。

【０００４】この記録材端部の波打ちは定着ローラまた
は加圧ローラに形成された逆クラウン形状に加え、両端
加圧による定着ローラ及び加圧ローラの撓みによりニッ
プ幅が中央部に比べ端部が大きくなり、記録材端部に強
いストレスが加わると同時に、記録材端部の搬送速度が
他の部分に比べて速いためにニップ領域内で記録材端部
がスリップし、その時記録材である紙の端部が部分的に
引き伸ばされることで生じると考えられる。特に、定着
ローラの外径が小さい場合には、撓みが大きくなると共
にスリップの周期が短くなるためにこの端部波打ちの数
が増え、小径ローラでこの現象が顕著となる。これに対
し従来例である特開平２−２６２６８４号公報に記載さ
れている実施形態では単に加圧ローラ側に外径差で０．
２ｍｍに満たないテーパーをつけただけのため、ニップ
幅の端部と中央部での差が十分小さくならず上記現象に
対する効果が不十分であることが本発明者等の検討によ
り判かった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、記録材端
部の波打ちを防止することのできる加熱定着装置を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願第一発明によれば、
上記目的は、未定着画像が形成された記録材を、所定の
温度に維持された加熱用回転体と、これに圧接された加
圧用回転体との間に形成されたニップ領域を通過させる
ことにより、上記未定着画像を記録材上に永久画像とし
て定着させる加熱定着装置において、上記加熱用回転体
または加圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域
内で記録材端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外径
が順次小さくなる形状を有しており、当該部分の外径形
状の傾きが０．０２〜０．２の間にあることにより達成
される。

【０００７】また、本願第二発明によれば、上記目的
は、未定着画像が形成された記録材を、所定の温度に維
持された加熱用回転体と、これに圧接された加圧用回転
体との間に形成されたニップ領域を通過させることによ
り、上記未定着画像を記録材上に永久画像して定着させ
る加熱定着装置において、上記加熱用回転体または加圧
用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域内で記録材
端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外径が順次小さ
くなる形状を有しており、当該部分の外径形状の傾きが
記録材通過領域内で一定または端部にいくに従って順次
大きくなることにより達成される。

【０００８】さらに、本願第三発明によれば、上記目的
は、未定着画像が形成された記録材を、所定の温度に維
持された加熱用回転体と、これに圧接された加圧用回転
体との間に形成されたニップ領域を通過させることによ
り、上記未定着画像を記録材上に永久画像して定着させ
る加熱定着装置において、上記加熱用回転体または加圧
用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域内で複数の
記録材サイズに対応して各記録材端部近傍の外径形状が
記録材端部内側から外側に向かうにつれて外径が細くな
っていくことにより達成される。

【０００９】また、本願第四発明によれば、上記目的
は、未定着画像が形成された記録材を、所定の温度に維
持された加熱用回転体と、これに圧接された加圧用回転
体との間に形成されたニップ領域を通過させることによ
り、上記未定着画像を記録材上に永久画像して定着させ
る加熱定着装置において、上記ニップ領域幅が記録材通
過領域内で記録材端部近傍位置の内側から両端部に向か
うにつれ順次小さくなることにより達成される。

【００１０】

【作用】本願第一発明によれば、加熱用回転体または加
圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域内で記録
材端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外径が順次小
さくなる形状となっているため、記録材端部のストレス
を弱めるばかりでなくニップ領域内でスリップが発生す
る場所が記録材端部の内側に寄るので、記録材端部は常
に定着ローラに密着して搬送することが可能になり、ス
リップ時の衝撃で記録材の一部分が伸びることによって
発生する波打ちが発生しにくくなる。また、外径形状の
傾きを０．０２〜０．２の間にすることにより、最大外
径部に相当する位置における画像立てスジの発生を抑え
る。

【００１１】また、本願第二発明によれば、定着用回転
体または加圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領
域内で記録材端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外
径が順次小さくなる形状を有しており、当該部分の外径
形状の傾きが記録材通過領域内で一定または端部にいく
に従って順次大きくなっているため、一方の回転体及び
記録材が端部テーパー形状に倣い易く、他方の回転体に
対する密着性が向上し、記録材の端部波打ちの原因であ
るスリップが生じない。

【００１２】さらに、本願第三発明によれば、上記第一
発明または第二発明のように回転体の外径が端部側へ順
次小さくなる部分が、複数の記録材サイズに対応するよ
うに、複数箇所に設けられているので、各記録材におい
て端部波打ちが防止される。

【００１３】また、本願第四発明によれば、ニップ領域
幅が記録材通過領域内で記録材端部近傍位置の内側から
両端部に向かうにつれ順次小さくなっているので、記録
材端部に対し強いストレスが加わることがなく、同時に
記録材端部の搬送速度が他の部分に比べ速くることがな
いため、ニップ領域内における記録材端部のスリップを
発生させず、記録材の端部波打ちを防ぐ。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１５】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１ないし図５に基づいて説明する。図１は本発明の実施
例１における画像形成装置の構成図である。

【００１６】図１において、１は感光ドラムであり、Ｏ
ＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材
料がアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基盤上に
形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動
され、先ず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２
によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてＯＮ
／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３による走査露光が施
され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装
置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャン
ピング現像法、二成分現像法、ＦＥＥＤ現像法等が用い
られ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いら
れることが多い。

【００１７】可視化されたトナー像は、転写装置として
の転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された
記録材Ｐ上に転写される。このトナー像が転写された記
録材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着
された後、排紙トレイ７上に、いわゆるフェイスダウン
排紙される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残り
の残留トナーは、クリーニング装置８により感光ドラム
１表面より除去される。

【００１８】図２に、以上のような画像形成装置におけ
る加熱定着装置６の構成を示す。図２おいて、９は定着
ローラ、１０は加圧ローラであり、各々矢印の方向に回
転する本実施例では通紙可能最大記録材サイズはＬＴＲ
サイズ（幅２１６ｍｍ、長さ２７９ｍｍ）としており、
定着ローラ９は、肉厚３ｍｍ、内径が２４ｍｍの耐熱性
に優れたアルミニウムから成る中空芯金１１の表層部
に、ＰＦＡ１２が３０μｍの厚さで被覆されており、ま
た中空芯金１１内部には、定着ローラ９を加熱するため
のハロゲンヒータ１３が配設されている。一方、加圧ロ
ーラ１０は、外径１０ｍｍの鉄から成る芯金１４の外周
部に、肉厚１０ｍｍの離型性に優れたシリコーンゴム１
５が形成されている。なお、この加圧ローラ１０の硬度
は、５０°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ５００ｇ荷重時）である。

【００１９】そして、これら定着ローラ９と加圧ローラ
１０とは、各々の長手方向両端部において、バネ（図示
せず）により、互いに圧接されている。また、定着ロー
ラ９に対しては、定着ローラ９の表面温度を検知するた
めのサーミスタ１６が当接されており、これにより検知
された定着ローラ９の表面温度情報は、Ａ／Ｄ変換器
（図示せず）を介してＣＰＵ（図示せず）へと送られ、
これに基づきＣＰＵ（図示せず）は、ＡＣドライバ（図
示せず）を介してハロゲンヒータ１３のＯＮ／ＯＦＦを
制御することにより、定着ローラ９の表面温度を所定値
に制御する。

【００２０】さらに、本発明に係る加熱定着装置に具備
される定着ローラの形状について、図３を参照しつつ詳
述する。この定着ローラ９は、記録材Ｐにシワが生じる
ことを防止するために、記録材通過領域内では長手方向
中央部の外径が、最大外径部よりも小さくなるような逆
クラウン形状であると共に、その最大外径部が記録材通
過領域内の長手方向両端部よりも内側に位置し、さらに
両端部に向かうにつれて外径が順次小さくなる形状を有
している。本実施例では、記録材通過領域内の中央部の
外径Ｄ１＝３０ｍｍ、最大外径部ａの外径Ｄ２、Ｄ３＝
３０．１ｍｍとし、その外側の両端部ｂの外径Ｄ４、Ｄ
５＝２９．６ｍｍとして記録材端部に生じる波打ちを評
価した。ここで、最大外径部ａは、記録材Ｐの両端部が
通過する位置ｃよりも内側で、ａとｃとの距離Ｌは４ｍ
ｍとし、記録材Ｐの両端部が通過する位置ｃは、定着ロ
ーラ９の両端部ｂよりも内側で、ｂとｃとの距離Ｌ’は
６ｍｍとした。

【００２１】ここで記録材端部波打ちに関しては、図４
に示すように出力された記録材を５０枚重ね平板状に置
き、その時に見える数を評価した。この結果、本実施例
の加熱定着装置を用いた場合波の数は二個以下であり、
高さも１ｍｍ以下で出力紙を重ねて横から見たとき殆ど
真っ直ぐの状態に近かった。また、記録材のシワの発生
や、画像上の弊害も特に無かった。

【００２２】一方、従来例のように端に逆クラウン形状
のみの定着ローラを用いた場合、また、特開平２−２６
２６８４号公報に記載されている程度の端部外径の細ら
せ方では上記効果に対しては不十分であった。

【００２３】そこで、両端部ｂの外径Ｄ４、Ｄ５を変化
させ記録材端部に生じる波打ちを評価した実験結果を表
１に示す。ここで波打ちに関しては、図４に示すよう
に、出力された記録材を５０枚重ね平板状に置き、その
時に見える波の数を評価した。

【００２４】

【表１】

【００２５】ここで、複数の被験者によるパネルテスト
の結果では出力紙を重ねた時に見苦しく感じないのが波
の数が三個以下、より好ましくは二個以下であることか
らＤ４、Ｄ５部の外径は２９．９０以下であることが必
要で、より好ましくは２９．８０以下であることが望ま
れる。この結果から記録材端部の波打ちを防止するため
には定着ローラ９の最大外径部ａから両端部にいくに従
って順次テーパー状に細くなっていく外径形状の傾きが
重要なファクターと考えられるため、テーパー状の外径
形状の傾きで表現すると（３０．１０−２９．９０）ｍ
ｍ／１０ｍｍ＝０．０２以上、より好ましくは（３０．
１０−２９．８０）ｍｍ／１０ｍｍ＝０．０３以上の傾
きを有している必要が有る。

【００２６】上記傾きの上限については記録材がニップ
部で定着ローラ形状に沿って強く折り曲げられるために
画像上に縦スジが発生することによって決定される。本
発明者等は坪量７５ｇ／ｍ²にベタ黒画像を出力し最大
外径部ａ部に相当する位置に現れる画像縦スジについて
検討し、表２に示すような実験結果を得ることができ
た。

【００２７】

【表２】

【００２８】上記表で○は縦スジが無い状態、△は縦ス
ジを認めることができるが実用上は問題無いと判断でき
る状態、×ははっきりと縦スジを認めることができる状
態である。この結果から、テーパー部の傾きは０．２以
下、より好ましくは、０．１５以下である必要が有るこ
とが判かる。

【００２９】以上のように、記録材端部の波打ちを防止
するためには、記録材通過領域内で記録材端部位置の内
側から外側に向かうにつれ順次外径が小さくなるテーパ
ー形状を有し、さらにその部分の外径形状の傾きが０．
０２〜０．２の間にあること、より好ましくは０．０３
〜０．１５の間にあることが必要であることがわかる。

【００３０】このような作用効果が生じる理由について
は以下のように考えられる。紙端部の波状のうねりが生
じる理由については従来例で述べたように、記録材端部
のニップ幅が他の部分に比して大きいため、そこで記録
材端部に対して強いストレスが加わると同時に記録材端
部の搬送速度が他の部分に比べて速いためにニップ領域
内で記録材端部がスリップすることにより発生すると考
えられる。一方、本実施例の加熱定着装置では、定着ロ
ーラ、加圧ローラで形成されるニップは図５に示すよう
な形状となっており、ニップ幅も最大外径部ａ部の外側
領域では徐々に小さくなってきている。この結果、記録
材端部のストレスを弱めるばかりでなくニップ領域内で
スリップが発生する場所が記録材端部の内側に寄るため
に記録材端部は常に定着ローラに密着して搬送すること
が可能になり、スリップ時の衝撃で記録材の一部分が伸
びることによって発生する波打ちが発生しにくくなる。
従って、本実施例で示した定着ローラ端部の外径形状の
傾きの数値範囲は上記ニップ形状を形成するために必要
な数値範囲と言い替えられる。

【００３１】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
６に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】図６は本実施例に用いた加熱定着装置６を
示す。本実施例においては、本発明に係る定着ローラ９
を、シリコーンゴム１５の表層部に、ＰＦＡチューブ２
０が５０μｍ被覆された加圧ローラ１０と組み合わせこ
とを特徴とする。

【００３３】このように、加圧ローラの表面にＰＦＡチ
ューブのような離型層を設けることは、加圧ローラ表面
にトナー、紙粉等が付着し、汚れとして堆積することを
防止し、清掃部材無しで加圧ローラの延命化を図る意味
で極めて重要である。ところが、加圧ローラの表面にＰ
ＦＡのような離型層を設けた場合、紙は定着ローラ及び
加圧ローラに対してスリップし易くなり、定着ローラの
外径形状によって生じる周速差により記録材の搬送方向
と垂直の方向の動きが生じ易くなり、記録材端部の波打
ちがより生じ易くなるだけでなく上記実施例１で説明し
た画像縦スジも発生し易くなる。

【００３４】これに対し本発明者等が検討した結果、実
施例１で示したような記録材端部相当位置での定着ロー
ラの外径形状の傾きを最適化するのに加え、端部の外径
形状の傾きと逆クラウンを形成している部分の外径形状
の傾きの関係も重要なパラメータであることが判かっ
た。

【００３５】図６に示した加熱定着装置６は鉄から成る
外径１０ｍｍの芯金１４の上に肉厚１０ｍｍのシリコー
ンゴム層１５を有する加圧ローラの表層に上述のような
ＰＦＡチューブ２０を５０μｍ設けた以外は上記実施例
１と同等なので説明を省略する。

【００３６】本実施例では、図３に示した定着ローラ９
を用い、逆クラウン量（Ｄ２−Ｄ１またはＤ３−Ｄ１）
と端部テーパー部の外径形状の傾き（（Ｄ２−Ｄ４）／
（Ｌ＋Ｌ’）または（Ｄ３−Ｄ５）／（Ｌ＋Ｌ’））を
パラメータにとって記録材端部の波打ち、画像縦黒スジ
について実験を行った。

【００３７】上記実験結果のうち記録材端部の波打ちに
ついは表３に示し、画像縦黒スジについては表４に示
す。

【００３８】

【表３】

【００３９】上記表から記録材端部の波打ちを防止する
ためには、上記実施例１で述べたように定着ローラ端部
テーパー部傾きが０．０２以上であることに加え、定着
ローラ逆クラウン量に対し一定の値以上大きい必要のあ
ることが判かる。ここで、定着ローラの逆クラウン量を
端部テーパー部傾きと同じく傾きで表現すると、逆クラ
ウン量０．０５ｍｍは０．０００５（０．０５ｍｍ／１
０４ｍｍ）であり、逆クラウン量０．１ｍｍは０．００
１、逆クラウン量０．２ｍｍは０．００２となる。従っ
て、端部テーパー部傾きと逆クラウン量傾きの比率をと
ると、記録材端部の波打ちを防止するためには端部傾き
が逆クラウン量傾きに対して２０倍以上必要なことが上
記表３の結果から判かる。これは定着ローラの逆クラウ
ンの影響で記録材を端部方向へ引っ張る力が強く働き、
一方記録材端では記録材を中央部に引き込もうとする力
が働くためである。このとき逆クラウンの影響で記録材
を端部に引っ張る力が強い場合には最大外径部ａでスリ
ップが生じようとし、このとき加圧ローラの表面が滑り
性が良いためこのスリップ力が記録材端部まで及んでし
まう。また、端部テーパー部傾きが大きい場合には、こ
のスリップ力を相殺しようとする力が働くが、端部テー
パー部傾きが小さい場合には、そのスリップ力を弱めら
れず、記録材端部でもスリップが生じて波打ちが発生す
る。さらに、逆クラウン量が小さいときは端部テーパー
部傾きが大きすぎると逆に記録材を中央部へ引き込む力
が強すぎ上記と同様にスリップ力が働き波打ちが発生す
る。これを上記と同様に端部テーパー部傾きと逆クラウ
ン量傾きの比率で表現すると比率が３００以下であれば
良いことが判かる。

【００４０】次に、端部テーパー部傾きと逆クラウン量
の比率の上限を決定するもう一つの要因である画像縦ス
ジの実験結果について表４に示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】上記表からは画像縦スジは実施例１と同様
に逆クラウン量との相対関係は無く、端部テーパー部傾
きの大きさによって決まることが判かる。これは、本現
象が単に定着ローラの外径形状による記録材を折り曲げ
る力に支配されているためと考えられる。従って、本実
施例のように、加圧ローラにＰＦＡのような滑り性の良
い離型層を設けた場合には、上記実施例１の条件である
定着ローラ端部傾きが０．０２〜０．２の間にあること
に加え、定着ローラ中央部から端部にかけて形成された
逆クラウン形状の傾きに対し、２０〜３００倍の範囲に
あることが必要とされることが判かる。

【００４３】なお、本実施例では、ＰＦＡ等の離型層を
設けた加圧ローラを有する加熱定着装置について述べた
が、当然のことながら上記離型層を有さずとも本実施例
の数値範囲は有効であることは言うまでもない。

【００４４】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３を図
７及び図８に基づいて説明する。なお、実施例１との共
通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００４５】本実施例は、実施例１の更なる改良に関し
ており、定着ローラ端部のテーパー部傾きの適用可能な
数値範囲をより広げることを可能とする。具体的には端
部テーパー部の傾きに加えて、端部テーパー部の傾きの
変化に着目して上記目的を達成する。

【００４６】図７に、本実施例に用いた加熱定着装置６
を示す。本実施例においては、定着ローラ７１の芯金肉
厚を２ｍｍ以下の薄肉としたことを特徴としている。こ
のように定着ローラ７１の芯金肉厚を薄くすることによ
り定着ローラ７１の表面温度立ち上がりが速くなり、ウ
ェイトタイムが短くなるためにスタンバイ中に定着ヒー
タ１３への通電を止めた節電モードを採用してもリスタ
ート時にすぐ定着ローラの表面温度が立ち上がるため
に、上記節電モードを多用し易くなり、省エネルギーに
とって有効である。ところで、このような薄肉の定着ロ
ーラ７１を用いた場合、記録材端部相当位置からの定着
ローラテーパー量が、芯金の強度上限られる。そこで、
本発明者等が検討した結果、端部の外径形状の傾きを最
適化することに加え、傾きの変化率を最適化することで
端部傾きを十分大きくすることのできない薄肉の定着ロ
ーラに対しても優れた端部波打ちに対する防止効果が得
られることが判かった。

【００４７】図８は本実施例を説明するための定着ロー
ラ端部テーパー形状の部分拡大図である。本実施例で
は、定着ローラに芯金肉厚を１．５ｍｍとしている。図
８のａは最大外径部から端部に向かって直線状に外径が
細くなっている定着ローラを示し、図８のｂはテーパー
開始から徐々に傾きが大きくなっていく凸型円弧状の外
径形状を示し、図８のｃはテーパー開始から徐々に傾き
が小さくなっていく凹型円弧状に外径形状を示す。これ
らの定着ローラを用い、テーパー量を替えて端部波打ち
を評価した結果を表５に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】上記表で×は波の数が四個以上、△は波の
数が三個、○は波の数が二個、◎は波の数が一個以下で
有ることを示す。この結果から、端部テーパー部形状に
限らず、端部テーパー部の傾きが０．０２以上であれば
実用上は問題無いレベルとなるが、さらに端部波打ちを
減らそうとしたときには、ａまたはｂの形状が優れてお
り、テーパー部の形状が重要な要素にることが判かる。
特に薄肉の定着ローラを用いたとき等は、芯金の強度上
テーパー量をできるだけ少なくしたいため、ａまたはｂ
の形状が有効であることが判かる。このようにａまたは
ｂの形状がｃに比べて優れている理由としては加圧ロー
ラ及び記録材が端部テーパー形状に倣い易く定着ローラ
に対する密着性が向上し端部波打ちの原因であるスリッ
プが生じないためと考えられる。従って、定着ローラ端
部形状としてはテーパー開始から終了時にかけてその傾
きが一定か、またはテーパー開始時には小さくその後徐
々に大きくなっていく形状が望ましいと言える。

【００５０】さらに、本実施例の発明を適用し端部テー
パー部の形状をａまたはｂのようにすることで端部テー
パー部で発生し易かった厚紙やＯＨＰ用紙でのスジも殆
ど生じないという別の効果も得ることができた。

【００５１】〈実施例４〉次に、本発明の実施例４を図
９に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００５２】図９は本発明の実施例４の加熱定着装置に
用いる定着ローラの外径形状を示す概略図である。本定
着ローラ９１は図２に示したものと同じ断面形状の加熱
定着装置に適用するために加熱定着装置の説明は省略す
る。

【００５３】本発明は、複数の記録材サイズに対応して
紙端部の波打ちを防止する技術に関しており、図９に示
すように定着ローラは中央部から端部にいくに従って徐
々に外径が大きくなる逆クラウン形状を有しており、各
記録材サイズの端部に対応した部分では外径が外側に向
かうにつれてテーパー状に細くなる形状を有している。
本実施例ではＢ５サイズ（１７７ｍｍ×２４８ｍｍ）、
ＥＸＥサイズ（１８４ｍｍ×２６７ｍｍ）に対応した部
分ａと、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、ＬＴ
Ｒサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）に対応した部分ｂ
に部分的なテーパー形状部を有している。具体的には中
央部の外径Ｄ１＝３０．０ｍｍで端部に向かうにつれ徐
々に外径が太くなり、Ｂ５サイズ、ＥＸＥサイズ対応部
では中央部から８５ｍｍの位置がＢ５、ＥＸＥサイズ通
紙領域内の最大外径部であり、Ｄ２（Ｄ３）＝３０．０
７ｍｍであり、そこから部分的なテーパー形状が始まり
９５ｍｍの位置で外径がＤ４（Ｄ５）＝２９．８７ｍｍ
となるようなテーパー形状を有しており、さらに端部に
向かうにつれ外径は再び徐々に太くなり中央部から１０
２ｍｍの位置では外径がＤ６（Ｄ７）＝３０．１５ｍｍ
で記録材端部通過領域内での最大外径部となり、そこか
らテーパー状に外径が細くなり１１２ｍｍの１で外径が
Ｄ８（Ｄ９）＝２９．７５ｍｍとなる。

【００５４】このような定着ローラを用いたところ、Ｂ
５サイズからＬＴＲサイズに至る各サイズにおいてシ
ワ、画像縦スジ等の弊害を伴うことなく、端部波打ちを
有効に防止することが可能となった。なお、本実施例に
おいて山型形状に必要とされる数値範囲は本発明者等の
検討によると上記実施例１ないし実施例３に記載した数
値範囲をそのまま適用することができる。また、本実施
例では定着ローラに中央部から端部にいくに従って外径
が太くなる逆クラウン形状のものを用いたが、定着ロー
ラ外径形状が中央部から端部にかけて等しいストレート
形状のものを用い、上記部分テーパー形状を各記録材サ
イズに対応させて形成し、加圧ローラ側に逆クラウン形
状を形成しても上記と同様な作用効果を得られる。

【００５５】〈実施例５〉次に、本発明の実施例５を図
１０に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所
には同一符号を付して説明を省略する。

【００５６】図１０は本発明の実施例５の加熱定着装置
に適用する定着ローラ１０１の外径形状を示す図であ
る。本定着ローラ１０１を適用する加熱定着装置はその
断面は図４に記載したもの同じである。本発明は、複数
の記録材サイズに対応して紙端部の波打ちを防止する技
術に関し、特にＡ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）
のような幅広の記録材に対応し、同時に加圧ローラにＰ
ＦＡ等の離型層を設けた場合に特に有効に作用する。具
体的には定着ローラの部分テーパー形状が対応する記録
材サイズ幅が大きくなるに従ってテーパーの傾きが大き
くなっていくことを特徴としている。

【００５７】Ａ３サイズのように幅が広い記録材の場
合、記録材の幅方向に不均一な力が加わると、幅方向の
記録材のコシが弱いため紙がぼこつき易く、特にベタ黒
等を通紙するとそのぼこつきの影響でベタ黒に光沢ムラ
が発生し易くなる傾向がある。この傾向は特に加圧ロー
ラにＰＦＡ等の離型層を設けた場合に記録材がニップ領
域内でスリップするため顕著となり易い。これに対し上
記実施例４に示した各記録材サイズに対応して部分テー
パー形状を設けた場合には、各テーパー形状の傾きが定
着ローラの端部にいくに従って順次大きくなるように構
成することで、上記問題点を回避することが可能なこと
が、本発明者等の検討により判かった。以下、具体的な
実施例及び比較例を基に本実施例の作用効果について説
明する。

【００５８】図１０の定着ローラ１０１は、中央部の外
径がＤ１＝３０．０ｍｍ、Ｂ５、ＥＸＥサイズに対応す
る部分では中央部から８５ｍｍの位置がＢ５、ＥＸＥサ
イズ通紙領域内の最大外径部となり、Ｄ２（Ｄ３）＝３
０．０５ｍｍである。次に、そこから外径がテーパー形
状に小さくなり中央部から９５ｍｍの位置で外径がＤ４
（Ｄ５）＝３０．０３ｍｍとなる。次にＡ４、ＬＴＲサ
イズ（縦送り）に対応する部分では中央部から１０２ｍ
ｍの位置でＡ４、ＬＴＲサイズ（縦送り）通紙領域内の
最大外径部となりＤ６（Ｄ７）＝３０．０８ｍｍであ
る。次にそこから外径がテーパー形状に小さくなり中央
部から１１２ｍｍの位置で外径がＤ８（Ｄ９）＝３０．
０４ｍｍとなる。次にＢ４サイズに対応する部分では中
央部から１２５ｍｍの位置でＢ４サイズ通紙領域内の最
大外径部となりＤ１０（Ｄ１１）＝３０．１２ｍｍであ
る。次に、そこから外径がテーパー状に小さくなり中央
部から１３２ｍｍの位置で外径がＤ１２（Ｄ１３）＝３
０．０６ｍｍとなる。次に、Ａ３サイズに対応する部分
では中央部から１４５ｍｍの位置でＡ３サイズ通紙領域
内の最大外径部となりＤ１４（Ｄ１５）＝３０．１５ｍ
ｍである。次に、そこから外径がテーパー形状に小さく
なり中央部から１５２ｍｍの位置で外径がＤ１６（Ｄ１
７）＝３０．０７ｍｍとなる。上記のような定着ローラ
１０１を用い加圧ローラとして鉄からなる外径１０ｍｍ
の芯金に上にシリコーンゴム層を肉厚１０ｍｍで形成
し、その上にＰＦＡ層を５０μｍ厚で形成した外径３
０．１ｍｍのストレート形状のものを用いた結果、シ
ワ、画像縦スジ、ベタ黒光沢ムラ等の弊害無しに、各記
録材サイズで端部波打ちを効果的に防止することができ
た。本実施例では各記録材サイズに対応した部分テーパ
ー部の傾きが定着ローラの中央部から端部にいくにした
がって、０．０２（Ｂ５、ＥＸＥ対応部）、０．０４
（Ａ４、ＬＴＲ対応部）、０．０８５（Ｂ４対応部）、
０．１１５（Ａ３対応部）と順次大きくなっている。こ
の結果、本構成のような加熱定着装置においては特にベ
タ黒光沢ムラが効果的に防止することが可能となる。比
較例として例えばＢ５、ＥＸＥサイズ対応部とＡ４、Ｌ
ＴＲサイズ対応部のテーパー部傾きは各々０．０３、
０．０２とその傾きを逆転した場合には（テーパー部以
外の外径形状は上記実施例と同等とした）、特にＡ３サ
イズでベタ黒をとった場合に画像中央部に紙のぼこつき
による光沢ムラが発生した。この理由についは定着ロー
ラの逆クラウン形状により記録材を端部に引っ張る力が
定着ローラの端部にいくに従って大きくなっていくた
め、その引張り力により記録材がスリップしないために
はテーパー部の傾きも端部にいくに従って大きくし、テ
ーパー部で記録材のスリップを押さえる力と釣り合う必
要があると考えられる。

【００５９】以上説明したように各記録材サイズに対応
して部分テーパー形状を設けた場合には各テーパー形状
の傾きが対応する記録材サイズ幅が大きくなるに従って
順次大きくなるように構成することで、シワ、画像縦ス
ジ、光沢ムラ等の弊害を伴うことなく効果的に記録材端
部の波打ちを防止できる。

【００６０】〈実施例６〉次に、本発明の実施例６を図
１１に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所
には同一符号を付して説明を省略する。

【００６１】図１１は本発明の実施例６の加熱定着装置
に適用する定着ローラ１１１、加圧ローラ１１２の外径
形状を示す図である。本発明は、複数の記録材サイズに
対応して記録材端部の波打ちを防止する技術に関し、最
大記録材サイズに対しては定着ローラ１１１側にテーパ
ー部を形成し、その他の小サイズの記録材に対しては加
圧ローラ１１２側に部分テーパー形状を形成することを
特徴とする。小サイズの記録材に対応した場合に、最大
記録材サイズを通紙した場合は画像領域に上記テーパー
部が係るため、テーパー形状が画像に悪影響を与えない
ようにしなければならない。このため、例えば芯金の肉
厚が２ｍｍ以下の薄肉の定着ローラを用いた場合等は、
定着ローラの横方向の熱伝導が悪いため画像領域内で部
分的に肉厚の薄い部分が存在すると、その部分の定着ロ
ーラ表面温度が高くなりすぎ、ベタ黒を定着したとき等
過剰定着による光沢ムラが発生する場合がある。本実施
例ではこのような弊害を生じることなく小サイズの記録
材に対しても良好に端部波打ちを防止することを可能な
らしめるものである。以下、具体例を基に本実施例を説
明する。

【００６２】本実施例では定着ローラ１１１は中央部か
ら端部にいくに従って外径が徐々に大きくなる逆クラウ
ン形状を採用し、中央部の外径がＤ１＝３０．０ｍｍ、
中央部から１０２ｍｍの位置で最大外径部を形成し、こ
のときの外径がＤ２（Ｄ３）＝３０．１５ｍｍとし、こ
からテーパー形状が始まり中央部から１１２ｍｍの位置
で外径がＤ４（Ｄ５）＝２９．７５ｍｍとする（Ａ４、
ＬＴＲサイズに対応）。一方、加圧ローラ１１２は中央
部から端部に至るまで外径が等しいストレート形状とな
っており、中央部の外径は３０．０ｍｍとされる。加圧
ローラ１１２の中央部から８５ｍｍの位置でＢ５、ＥＸ
Ｅサイズに対応して９５ｍｍの位置まで部分テーパー部
が設けられ９５ｍｍの位置では外径がＤ６（Ｄ７）＝２
９．６ｍｍとなる。また本実施例の定着ローラ１１１の
芯金肉厚は１．５ｍｍとする。

【００６３】このような加熱定着装置を用いることによ
り各記録材サイズに対応して端部波打ちが防止できると
共に、最大記録材サイズの画像領域内にある小サイズの
記録材端部に位置するテーパー部が加圧ローラ側にある
ため、上述したように薄肉の定着ローラを用いたときで
も、画像に与える影響を無くすことができる。また各記
録材端部に相当する位置全てに加圧ローラ側にテーパー
部を設けても画像に対する影響は当然のことながら防止
可能であるが、加圧ローラは一般的に両端過重により加
圧されているために撓みの影響により両端のゴム層の変
形量が大きく最大記録材サイズに対応して加圧ローラ側
に上記テーパー部を設けても記録材端部波打ちに対する
効果が得られにくいことが本発明者等の検討により判か
った。このため本実施例のように加圧ローラ側には小サ
イズの記録材端部に対応するテーパー部を設け、定着ロ
ーラ側には大サイズの記録材端部に対応するテーパー部
を設けることが望ましいと言える。

【００６４】〈実施例７〉次に、本発明の実施例７を図
１２及び図１３に基づいて説明する。なお、実施例１と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００６５】本発明は加熱用回転体として薄肉のフィル
ム１２１を用いた加熱定着装置の場合のヒータ１２２、
ヒータホルダー１２３の形状に関し、ヒータ１２２、ヒ
ータホルダー１２３が紙端部にいくにつれ徐々に加圧ロ
ーラ１２６から離間する構成について説明する。

【００６６】加熱用フィルム１２１は内径４０ｍｍで３
０μｍ厚のポリイミドフィルムチューブの上にＰＦＡ、
ＰＦＴＥ等のフッ素樹脂層を２０μｍ厚でコーティング
したものを用い、内部にはフェノール、液晶ポリマー、
ＰＰＳ等の耐熱樹脂で形成されたヒータホルダー１２３
上にアルミナ等の高熱伝導性のセラミック上にＡｇ／Ｐ
ｄ等の発熱抵抗体をスクリーン印刷等により発熱パター
ンを形成したヒータ１２２を設ける。加熱用フィルム１
２１は駆動ローラ１２４とテンションローラ１２５によ
り回転駆動される。加圧ローラ１２６はバネ（図示せ
ず）により加圧当接する。このような構成により加熱部
材の熱容量が極めて小さいため温度の立ち上がりが非常
に速く、所謂オンデマンド定着装置として非使用時には
常にヒータへの通電を断ち切り、プリント時のみ通電を
行うことが可能な省エネルギー型の加熱定着装置が提供
できる。この加熱定着装置において端部波打ちを防止す
るために本実施例では図１３に示すようにヒータ１２
２、ヒータホルダー１２３を加圧ローラ１２６から記録
材端部位置近傍から離間していく構成とする。この時離
間していくヒータ１２２の傾きは実施例１で述べた傾き
の数値範囲がそのまま適用できる。本実施例では具体的
にはＬＴＲサイズ対応を行いヒータ１３２の画像中央部
相当位置から１０５ｍｍの位置から１ｍｍ当たり０．０
４ｍｍの傾きで離間していくような構成とした。この結
果、加熱用フィルム１２１を介してヒータ１２２、加圧
ローラ１２６で形成されるニップ形状は実施例１で述べ
たのと同様な形状となっており中央部からヒータ１２２
の加圧ローラ１２６からの離間開始位置まではヒータ１
２２及び加圧ローラ１２６の撓みにより端部に向かい徐
々に大きくなる形状となり、上記離間開始位置からニッ
プ幅が徐々に小さくなる形状となり記録材端部では中央
部とほぼ同じニップ幅となる。端部波打ちに関しては記
録材端部のニップ幅が他の部分に比して大きいため、そ
こで記録材端部に対し強いストレスが加わると同時に記
録材端部の搬送速度が他の部分に比べ速いためにニップ
領域内で記録材端部がスリップすることにより発生する
と考えられている。本実施例の検討結果からこの現象は
外径形状が逆クラウン形状でなくとも、実際に圧接回転
している状態で周速差があれば発生し、この状態はニッ
プ形状で表現されていると考えられる。この結果、本実
施例では上のようなニップ形状を得ることができるため
実施例１で述べた作用効果を同じく得ることができる。

【００６７】〈実施例８〉次に、本発明の実施例８を図
１４に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所
には同一符号を付して説明を省略する。

【００６８】図１４は本発明の実施例８である加熱定着
装置に適用するヒータ形状を示す図である。本発明は上
記実施例７と同じく加熱用回転体として薄肉のフィルム
を用いた加熱定着装置に関し、加圧ローラと加熱用フィ
ルムを介してヒータ１４１との間で形成していくため
に、ヒータが紙端部にいくにつれ徐々に幅が狭くなって
いく構成について説明する。

【００６９】本実施例の加熱定着装置は断面形状は上記
実施例と同じなので説明は省略する。本実施例の特徴で
あるヒータ形状はヒータ基盤であるアルミナの板材を図
１４に示すように、記録材端部位置の内側から徐々に細
くしていくことにより、上記所望のニップ形状を得るこ
とができる。本ヒータ構成においてはヒータ基盤１４２
であるアルミナが高熱伝導性のため発熱体１４３からの
発生した熱はヒータ基盤１４２全体をすぐに暖めること
ができ、そのために加圧ローラと加熱用フィルムを介し
てヒータとの間で形成されるニップ形状は加圧ローラの
圧接領域がヒータ全体に及んでいる場合にはヒータ基盤
の形状で決定されるためである。

【００７０】本実施例を具体的に説明するとヒータ基盤
１４２は記録材中央部から記録材端部内側４ｍｍの位置
（ＬＴＲ対応で中心から１０４ｍｍ）まで５ｍｍ幅で構
成され、そこからは１ｍｍ当たり０．５ｍｍの傾きで細
くなっていく。このような構成により記録材端部で徐々
にニップ幅が小さくなっていく形状を得ることができ
る。この結果、上記実施例で述べたような作用効果を同
様に得ることが可能となる。なお、本発明者等の検討に
よると上記ヒータ幅端部での細くなっていく傾きは１ｍ
ｍ当たり０．２ｍｍ以上で上記作用効果が得られ、上限
は端部の定着性が悪くなることにより決定され、検討結
果では１ｍｍ当たり１．２ｍｍ以下の傾きならば実用上
問題のない定着性が得られた。このように本実施例では
単にヒータの幅のみでニップ形状を変えることで上記作
用効果を得るため、記録材を折り曲げる方向に作用する
力は働かないため画像上に悪影響を与える心配は全くな
く、小サイズの記録材に対する対応も容易であるという
利点を有している。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本願第一発明によ
れば、加熱用回転体または加圧用回転体を通過する記録
材端部の相当位置において、その外径形状をテーパー状
に細くし、かつ当該部分の外径形状の傾きを０．０２〜
０．２の間に設定することにより、また本願第二発明に
よれば、上記テーパーの傾きを記録材通過領域内で一定
もしくは端部にいくに従って順次大きくすることによ
り、さらに本願第三発明によれば、上記テーパー形状部
分を複数の記録材サイズに対応させて設けることによ
り、また本願第四発明によれば、ニップ形成作用を有す
るヒータ形状を記録材端部に相当する位置で加圧用回転
体から離間し、もしくはニップ形成作用を有するヒータ
形状を記録材端部に相当する位置で細くすることによ
り、記録材にシワを生じせしめることなく、画像上に縦
スジ等の問題を発生させることなく効果的に記録材端部
の波打ちを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における画像形成装置の概略
構成を示す図である。

【図２】図１装置に用いられる加熱定着装置の概略構成
を示す図である。

【図３】図２装置の定着ローラの形状を示す図である。

【図４】記録材端部波打ちの状態を示す図である。

【図５】図２装置により形成されるニップ形状を示す図
である。

【図６】本発明の実施例２における加熱定着装置の概略
構成を示す図である。

【図７】本発明の実施例３における加熱定着装置の概略
構成を示す図である。

【図８】本発明の実施例３を説明するための定着ローラ
の形状の部分拡大図である。

【図９】本発明の実施例４における定着ローラの形状を
示す図である。

【図１０】本発明の実施例５における定着ローラの形状
を示す図である。

【図１１】本発明の実施例６における加熱定着装置の長
手方向から見た構成図である。

【図１２】本発明の実施例７における加熱定着装置の概
略構成を示す図である。

【図１３】図１２の加熱定着装置の長手方向から見た構
成図である。

【図１４】本発明の実施例８におけるヒータ形状を示す
図である。

【符号の説明】

９，９１，１０１，１１１定着ローラ（加熱用回転
体）１０，１１２，１２６加圧ローラ（加圧用回転体）１２１加熱用フィルム（加熱用回転体）Ｐ記録材

フロントページの続き (72)発明者谷川耕一東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着画像が形成された記録材を、所定
の温度に維持された加熱用回転体と、これに圧接された
加圧用回転体との間に形成されたニップ領域を通過させ
ることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画像と
して定着させる加熱定着装置において、上記加熱用回転
体または加圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領
域内で記録材端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外
径が順次小さくなる形状を有しており、当該部分の外径
形状の傾きが０．０２〜０．２の間にあることを特徴と
する加熱定着装置。
【請求項２】加熱用回転体または加圧用回転体の少な
くとも一方が中央部の外径が端部に比べて小さい逆クラ
ウン形状を有しており、同時に記録材通過領域内で最大
外径部を記録材端部近傍位置に有し、その外側では両端
部に向かうにつれ外径が順次小さくなる形状を有してお
り、当該部分の外径形状の傾きが上記逆クラウン形状部
の傾きに対し２０〜３００倍の大きさを有することとす
る請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】未定着画像が形成された記録材を、所定
の温度に維持された加熱用回転体と、これに圧接された
加圧用回転体との間に形成されたニップ領域を通過させ
ることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画像し
て定着させる加熱定着装置において、上記加熱用回転体
または加圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域
内で記録材端部近傍位置から両端部に向かうにつれ外径
が順次小さくなる形状を有しており、当該部分の外径形
状の傾きが記録材通過領域内で一定または端部にいくに
従って順次大きくなることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項４】未定着画像が形成された記録材を、所定
の温度に維持された加熱用回転体と、これに圧接された
加圧用回転体との間に形成されたニップ領域を通過させ
ることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画像し
て定着させる加熱定着装置において、上記加熱用回転体
または加圧用回転体の少なくとも一方が記録材通過領域
内で複数の記録材サイズに対応して各記録材端部近傍の
外径形状が記録材端部内側から外側に向かうにつれて外
径が細くなっていくことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項５】加熱用回転体または加圧用回転体の少な
くとも一方が記録材通過領域内で複数の記録材サイズに
対応して各記録材端部近傍の外径形状が記録材端部内側
から外側に向かうにつれて外径が細くなっており、上記
各記録材サイズに対応した外径形状部の傾きが上記回転
体の端部にいくに従って大きくなることとする請求項４
に記載の加熱定着装置。
【請求項６】加熱用回転体及び加圧用回転体は各々異
なる記録材サイズに対応して記録材端部近傍の外径形状
が記録材端部内側から外側に向かうにつれて外径が細く
なっていることとする請求項４に記載の加熱定着装置。
【請求項７】未定着画像が形成された記録材を、所定
の温度に維持された加熱用回転体と、これに圧接された
加圧用回転体との間に形成されたニップ領域を通過させ
ることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画像し
て定着させる加熱定着装置において、上記ニップ領域幅
が記録材通過領域内で記録材端部近傍位置の内側から両
端部に向かうにつれ順次小さくなることを特徴とする加
熱定着装置。
【請求項８】ニップ幅領域が記録材通過領域中央部か
ら端部に行くにつれ、徐々に太くなり、次いで記録材端
部近傍内側から両端部に向かうにつれニップ領域幅が順
次小さくなることとする請求項７に記載の加熱定着装
置。