JPH09114292A

JPH09114292A - 定着装置

Info

Publication number: JPH09114292A
Application number: JP27126295A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Okubo; 正晴大久保; Hiroshi Kataoka; 洋片岡; Hiroaki Sakai; 宏明酒井; Norio Hashimoto; 典夫橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】定着時に発生する記録材のシワ、ハネ、記録
材上の画像乱れを防止する。【解決手段】一対のローラ３１、３２の各々の逆クラ
ウン量が１００μｍ以上、一対のローラ３１、３２の逆
クラウン量の和が２５０μｍ以上５００μｍ以下であ
り、入口ガイド３６の高さが一対のローラ３１、３２の
作るニップに引いた線Ａより下にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンター（以後ＬＢＰと書く）や複写機に用いる熱定着
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＢＰや複写機などでは、紙など
にトナーを定着するために、熱を利用して、トナーを定
着する熱定着器を使用するのが、ほとんどである。これ
は、保存性が優れており、低速機から高速機まで対応で
きること、トナーの選択の幅が広いことなどのメリット
が多いためである。図４には、従来の代表的な定着器の
図を載せる。図中、31は定着ローラ、32は加圧ローラであ
る。トナーＴを上に載せた転写材Ｐは、定着入口ガイド
36に導かれて、定着ニップに進入する。定着ローラ32
は、アルミニウムまたは鉄のシリンダー37の表面に、フ
ッ素樹脂38を薄く被覆している。この定着ローラ32の内
部には、ハロゲンヒータ34があり、サーミスタなどの温
度検知素子33により、温度を検知し、定着ローラ32を一
定温度に保つように、通電により発光して放熱する。32
は加圧ローラであり、芯金41の上に、弾性層としてスポ
ンジゴムの層40が、3〜10ミリの厚みで形成されてい
る。この表面は、やはりフッ素樹脂39で薄く被覆されて
いる。35は、転写材を分離する分離爪である。

【０００３】この熱定着器で、シワを防止するために、
一対のローラの一方に50〜100μｍ程度、他方に100〜15
0μｍの逆クラウン量を付けることにより、転写材を横
方向に引っ張る力が発生するようにしている。また、転
写材が定着ローラに一度当接した後、ニップに進入する
ように、定着入口ガイドを定着ローラに近接して設けて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、転写材が定着ローラの近くを通過する
ので、薄い紙を通紙する場合、両面時にシワが発生する
ことがある。また、紙が吸湿すると、紙の端部が波打
ち、紙の表面と定着ローラが接触したり、近接すること
で、転写材上の画像が乱れることがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、入口ガ
イドを介して、一対のローラ間に転写材を通し、転写材
上のトナーを加熱定着する定着装置において、一対のロ
ーラの各々の逆クラウン量が100μｍ以上であって、一
対のローラの逆クラウン量の和が250μｍ以上、500μｍ
以下であり、より好ましくは、300μｍ以上、400μｍ以
下、かつ入口ガイドの高さが一対のローラの作るニップ
に引いた直線より下にあるように構成するものである。
さらには、一対のローラの中心を結ぶ線が垂直線に対し
て10〜35度傾いているように構成するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１にレーザービームプリンタ
（ＬＢＰ）の概略構成を示す。

【０００７】図中１は、画像情報に応じて発信されるレ
ーザー光を、照射及び走査する光学手段と走査手段を有
したスキャナユニットである。図中１０は、主たる画像
形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、像
保持部材の感光ドラム３、半導電性のゴムからなるロー
ラ帯電器４、トナー６を感光ドラム３上に現像する現像
器５、および廃トナーを感光ドラム３上から除去するク
リーナー８、などから構成されている。

【０００８】プロセスカートリッジ１０内の感光ドラム
３は、矢印の方向に回転しており、ローラ帯電器４によ
りその表面を一様に帯電された後、スキャナユニット１
で発信されたレーザー光を、ミラー２を介して感光ドラ
ム３に照射され、静電潜像を形成する。この静電潜像
は、現像器５によりトナーが供給され、トナー像として
可視像化される。

【０００９】一方、給紙カセット１２内の記録材である
転写材１４は、給紙ローラー１３及び給紙ローラー１３
に対向して設けられた分離パッド（図示せず）により、
一枚ずつ分離されて給送される。給紙された転写材１４
は、上下のガイドに沿って、一対のレジストローラー１
５に搬送される。レジストローラー１５は、転写材が来
るまで停止しており、これに転写材１４の先端が突き当
たることにより、転写材１４の斜行を補正する。次いで
レジストローラー１５は、前記感光ドラム３上に形成さ
れた画像の先端と同期するように、転写材１４を転写部
へと搬送する。このレジストローラの近くに給紙センサ
ーが設置されており、通紙状態や、ジャム、転写紙の長
さを検知できる。

【００１０】７は転写ローラであり、トナーと逆極性の
電荷を転写材１４の裏側から与えることにより、前記感
光ドラム３上に形成されたトナー像を転写材１４に転写
する。このトナー像を転写された転写材１４は、搬送ロ
ーラー及び搬送ガイド１６により定着器１７へ搬送され
る。上記定着器１７は、転写材１４上のトナー像を熱お
よび圧力で、転写材１４上に熔解，固着させることによ
り記録画像とする。画像定着後の転写材１４はフラッパ
（図示せず）により選択された各搬送路を経て排出トレ
イ１８に排出される。

【００１１】図２は、定着装置１７の概観を示すもので
あり、定着ローラ31、加圧ローラ32、分離爪35、加熱源
としてのハロゲンランプ34、温調用のサーミスタ33、定
着入口ガイド36などから構成されている。

【００１２】定着ローラ31の構成は、中空のアルミニウ
ムまたは鉄、ステンレス・スティールのパイプ37の上
に、接着層としてのプライマー層（図示せず）、さらに
その上に、ふっ素樹脂層38がある。プライマー層（図示
せず）は、３〜２０μｍが適当であり、ふっ素樹脂層38
の厚みは30〜100μｍが適当である。このふっ素樹脂層
は、ＰＦＡ樹脂のチューブで形成してもよく、ＰＦＡ樹
脂を焼き付けてもよい。この定着ローラでは、離型性を
重視しているので、ふっ素樹脂にはフィラーを混ぜない
純粋のＰＦＡ樹脂のチューブで構成されている。この定
着ローラ31の逆クラウンは、パイプ37の表面を研磨する
時に、同時に作ることができる。また、加圧ローラ32
は、芯金41をアルミニウムまたは鉄、ステンレス・ステ
ィールで作り、その上に導電性のスポンジ層40をプライ
マー（図示せず）を介して接着し、最上層部にＰＦＡ樹
脂のチューブ39を被覆している。導電性のスポンジ層40
の抵抗値は、10³〜10⁶Ωが適当である。この加圧ローラ
の逆クラウンは、スポンジ層40の表面を研磨することに
より、作ることができる。このＰＦＡ樹脂のチューブ39
の体積抵抗値は、オフセット防止のために、フィラーと
してカーボンを入れて、10⁵〜10⁸Ω・ｃｍとなって導電
性を有しており、プライマー（図示せず）を介して、ス
ポンジ層40と接着している。図中Ｐは、紙などの転写材
であり、Ｔはトナーであって、転写材はガイド36に導か
れて、定着器に進入する。

【００１３】この定着ローラ31には、図示しない高圧電
源あるいはバリスタ、ダイオード、抵抗素子などの自己
電圧発生素子により、バイアス電圧が印加されるように
なっている。このバイアス電圧は、トナーと同極性であ
り、トナーが定着ローラにオフセットするのを防止して
いる。

【００１４】この定着器において、定着ローラ31には逆
クラウンが付けられており、加圧ローラ32にも逆クラウ
ンが付けられている。一対のローラの各々の逆クラウン
量が100μｍ以上であって、一対のローラの逆クラウン
量の和が250μｍ以上、500μｍ以下であり、より好まし
くは、300μｍ以上、400μｍ以下、かつ定着入口ガイド
36の高さが、定着ローラと加圧ローラの作るニップに引
いた直線Ａより、下にあることをにより、シワや後端の
ハネを最小限にできるようになった。これは、逆クラウ
ン量の和を250μｍ以上と大きく取ることにより、転写
材を横方向に引き延ばす力を強くし、シワを強力に取る
ようにしたものである。しかし、逆クラウン量の和を25
0μｍ以上と大きく取ることで、転写材の後端で、ハネ
が起きやすくなる。これは、入口ガイド36の高さを、一
対のローラの作るニップに引いた直線Ａより、下に設け
ることと、一対のローラの中心を結ぶ線Ｂが、垂直線Ｃ
に対して15〜35度傾けることで、転写材Ｐを下方に追い
やり、入口ガイド36に押さえつけることで、転写材Ｐの
後端がハネないように押さえ込み、後端ハネの発生を最
小限にすることができた。

【００１５】

【表１】上の表１は、実際に実験をしたものであり、横軸に逆ク
ラウン量、縦軸に入口ガイド位置をとり、その組み合わ
せた結果を示している。逆クラウン量が大きすぎても、
転写材を引っ張りすぎることになり、画像乱れが発生す
る。入口ガイド位置を下げすぎても、今度はシワが発生
しやすくなる。したがって、上記の表のOKの部分に設定
すれば、問題点を最小限にすることができ、かつ効果を
最大にすることができる。

【００１６】さらに後端ハネが起きにくくするには、一
対のローラの中心を結ぶ線Ｂが、垂直線Ｃに対して10〜
35度傾くように設計すればよい。このようにすると、紙
の腰で、紙を搬送路に押しつける力が大きくなり、後端
ハネにたいして、大きな効果を有する。また、各々のロ
ーラが、100μｍ以上の逆クラウンがついている必要があ
る。これは、一方のローラだけに大きな逆クラウンがつ
いていると、転写材を横に引っ張る力が強すぎて、画像
乱れを引き起こすからである。ローラの直径は大きいほ
ど、逆クラウンの効果を有し、その範囲は、一対のロー
ラの径の和が、50cm以上あるのが好ましい。これは、径
が大きいほど、ニップが太くなり、転写材を横に引っ張
る効果が大きくなるためと思われる。一対のローラに印
可される印加される圧力は、15〜30kgが適当である。各
々のローラの長さは、Ａ３または、レジャーサイズに対
応する300mm以上の長さのある定着器に特に効果を有す
る。これは、転写材の軸方向・搬送方向の長さが長い
と、転写材にシワが発生しやすいからである。また、転
写材は、搬送方向にも長いので、後端ハネも発生しやす
い。従って、Ａ３または、レジャーサイズを通紙する定
着器においては、この技術は必ず必要である。

【００１７】（実施例1）定着器のローラの幅は、A3サ
イズを縦に送れる長さであり、プロセススピードは、約
100mm/秒であるレーザプリンターに、本発明を適用し
た。定着ローラとして直径40mm、厚み0.8mmのパイプの
表面にPFAチューブを被覆したものを使用する。定着ロ
ーラの逆クラウン量は、125μｍに設定した。加圧ロー
ラとして直径30mm、芯金の上に導電スポンジ層、さらに
この上にPFAチューブを被覆したものを使用する。加圧
ローラの逆クラウン量は、150μｍに設定した。定着入
口ガイドの高さは、ニップを通る線から、2mm下に設定
した。また、定着ローラと加圧ローラの中心を結ぶ線
は、垂直線に対して25度傾くように、設定した。このよ
うな、定着器を用いたところ、Ａ３サイズの紙サイズか
らはがきサイズの紙サイズまで、また、秤量60ｇ/ｍ²の
薄い紙から、200ｇ/ｍ²の厚い紙まで、しかも両面を使
用しても、良好な結果を得られた。

【００１８】（実施例2）定着器のローラの幅は、A3サ
イズを縦に送れる長さであり、プロセススピードは、約
150mm/秒であるレーザプリンターに、本発明を適用し
た。定着ローラとして直径40mm、厚み0.8mmのパイプの
表面にPFAチューブを被覆したものを使用する。定着ロ
ーラの逆クラウン量は、150μｍに設定した。加圧ロー
ラとして直径32mm、芯金の上に導電スポンジ層、さらに
この上にPFAチューブを被覆したものを使用する。加圧
ローラの逆クラウン量は、200μｍに設定した。定着入
口ガイドの高さは、ニップを通る線から、2mm下に設定
した。また、定着ローラと加圧ローラの中心を結ぶ線
は、垂直線に対して25度傾くように、設定した。このよ
うな、定着器を用いたところ、Ａ３サイズの紙サイズか
らはがきサイズの紙サイズまで、また、秤量60ｇ/ｍ²の
薄い紙から、200ｇ/ｍ²の厚い紙まで、しかも両面を使
用しても、良好な結果を得られた。

【００１９】（実施例3）定着器のローラの幅は、A3サ
イズを縦に送れる長さであり、プロセススピードは、約
150mm/秒であるレーザプリンターに、本発明を適用し
た。定着ローラとして直径40mm、厚み2.0mmのパイプの
表面にシリコーンゴムの50〜200μｍの薄層、この上に1
0〜30μｍの厚みでテフロン樹脂を被覆したものを使用
する。定着ローラの逆クラウン量は、125μｍに設定し
た。加圧ローラとして直径30mm、芯金の上に導電スポン
ジ層、さらにこの上にPFAチューブを被覆したものを使
用する。加圧ローラの逆クラウン量は、150μmに設定した。
定着入口ガイドの高さは、ニップを通る線から、2mm下
に設定した。また、定着ローラと加圧ローラの中心を結
ぶ線は、垂直線に対して25度傾くように、設定した。こ
のような、定着器を用いたところ、前記の定着器と同様
の良好な結果を得られると同時に、定着性も大幅に向上
できた。

【００２０】（他の実施の形態）次に、図３にしたがっ
て、別の実施の形態を説明する。図３において、50は、
エンドレスベルト状の耐熱性フィルム（定着フィルム）
であり、半円弧状のフィルムガイド部材（スティ）53に
対して、周長に余裕を持たせた形で被さっている。フィ
ルム50は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向
上させるために、膜圧を100μｍ以下、好ましくは20〜6
0μｍであり、耐熱・離型・強度・耐久性のあるポリイ
ミド・ポリアミド・PEEK・PESなどの単層フィルム、あ
るいはPTFE・PFA・FEPなどを離型層としてコーティング
した複合層フィルムなどである。51は、加圧用回転体と
しての加圧ローラであり、鉄・アルミなどの芯金の上に
シリコーンゴムからなる弾性層を形成している。54は、
ニップ部に転写材をスムーズに送り込むためのガイド部
材である。図３において、フィルム50は、加圧ローラ51
の回転により、少なくとも画像定着実行時は、矢印で示
した時計方向に加熱体12の面に密着して、この加熱体面
を摺動しながら、所定の周速度で動く。この所定の周速
度とは、未定着トナー像を担持した転写材Ｐの搬送速度と
略同一速度である。加熱体52は、電力供給により発熱す
る発熱源としての通電発熱体（この例では、抵抗発熱
体）52aを含み、この通電発熱体52aの発熱により、昇温
する。通電発熱体52aに通電することにより、加熱体52
が加熱され、フィルム50が回転駆動されている状態で
は、加圧ローラ51の弾性層の変形によって生じる弾性力
により、ニップ部Ｎに転写材が入ると、転写材とフィル
ムが密着してニップ部を通過していく。この方式の定着
方式において、転写材のシワ防止には、やはり逆クラウ
ンが必要である。加圧ローラ51に逆クラウンを付けるの
は、今まで述べてきた技術である。一方、加熱体側は、
ローラではないので、フィルムガイド部材（スティ）53
に逆クラウンを付けるのが、比較的容易である。あるい
は、フィルム50自体に逆クラウンを付ける方法もあり、
フィルム50の厚み方向に厚みの差を付けるフィルムの製
造方法さえ確立すれば容易である。この方式の定着器に
おいても、シワや後端ハネ、画像乱れの発生する原因と
その解決方法は、図１で述べた内容と同じである。ただ
し、図３の例では、逆クラウンの効果が良く効くので、
図１の例よりも逆クラウンの量は、少なくても良い。以
下に実験結果を記す。

【００２１】

【表２】このように、本実施例を使用すると、シワ・ハネ・画像
乱れについて、大きな効果を有する。

【００２２】（実施例4）定着器の幅は、A3サイズを縦
に送れる長さであり、プロセススピードは、約90mm/秒
であるレーザプリンターに、本発明を適用した。定着フ
ィルムとして周長40mmのポリイミドフィルム上に、PFA
樹脂を被覆したものを使用する。フィルムガイド部材の
逆クラウン量は、100μｍに設定した。加圧ローラとし
て直径30mm、芯金の上に導電スポンジ層、さらにこの上
にPFAチューブを被覆したものを使用する。加圧ローラ
の逆クラウン量は、150μｍに設定した。定着入口ガイ
ドの高さは、ニップを通る線から、2mm下に設定した。
また、定着ローラと加圧ローラの中心を結ぶ線は、垂直
線に対して25度傾くように、設定した。このような、定
着器を用いたところ、Ａ３サイズの紙サイズからはがき
サイズの紙サイズまで、また、秤量60ｇ/ｍ²の薄い紙か
ら、200ｇ/ｍ²の厚い紙まで、しかも両面を使用して
も、良好な結果を得られた。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、一対のローラの各々の逆
クラウン量が100μｍ以上であって、一対のローラの逆
クラウン量の和が250μｍ以上、500μｍ以下であり、よ
り好ましくは、300μｍ以上、400μｍ以下、かつ入口ガ
イドの高さが、一対のローラの作るニップに引いた直線
より、下にあるように、構成することにより、種々のシ
ワ・後端ハネ・画像乱れなどの問題を大幅に低減するこ
とに効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いた定着器の概略を示す図である。

【図２】図１で用いた定着器の概略断面を示す図であ
る。

【図３】本発明を用いたフィルム式定着器の概略を示す
図である。

【図４】従来のレーザービームプリンタの概略構成を示
す図である。

【符号の説明】

１スキャナーユニット３感光ドラム１４転写材１７定着器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本典夫東京都大田区下丸子３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】入口ガイドを介して、一対のローラ間に
転写材を通し、転写材上のトナーを加熱定着する定着装
置において、一対のローラの各々の逆クラウン量が100μｍ以上であ
って、一対のローラの逆クラウン量の和が250μｍ以
上、500μｍ以下であり、入口ガイドの高さが一対のロ
ーラの作るニップに引いた直線より下にあることをこと
を特徴とする定着装置。
【請求項２】一対のローラの中心を結ぶ線が垂直線に
対して10〜35度傾いていることを特徴とする請求項１の
定着装置。
【請求項３】一対のローラの径の和が50cm以上である
ことを特徴とする請求項１及び２の定着装置。
【請求項４】一対のローラの幅が300mm以上あること
を特徴とする請求項１乃至３の定着装置。
【請求項５】加熱したフィルム状の無端ベルトと加圧
ローラ間に入口ガイドを介して転写材を通し、転写材上
のトナーを加熱定着する定着装置において、無端ベルトが実質上に構成する逆クラウン形状が50μｍ
以上であり、加圧ローラの逆クラウン形状が50μｍ以上
であって、上記両方の逆クラウン量の和が200μｍ以
上、400μｍ以下であり、入口ガイドの高さがフィルム
と加圧ローラの作るニップに引いた直線より下にあるこ
とをことを特徴とする定着装置。
【請求項６】加圧ローラの中心とニップの中心を結ぶ
線が垂直線に対して10〜35度傾いていることを特徴とす
る請求項５の定着装置。