JPH0934296A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉定着ローラの芯金の肉厚を１ｍｍ以下に
薄くして定着機能の立上り時間を短縮化するとともにニ
ップと接触圧を向上させるためにクロス加圧機構を採用
しても用紙の皺の発生を防止するとともに加工コストが
低くなりコスト安の定着装置を提供することを目的にし
ている。 【解決手段】 外径が全長にわたり一様な円筒体形状で
回転可能に保持された薄肉定着ローラ１と、上記薄肉定
着ローラ１の内部に熱源２を内装する中空部１ａと、上
記薄肉定着ローラ１に圧接するように回転可能に保持さ
れた加圧ローラ３と、上記加圧ローラ３の中央部から両
端部にかけて外径を大きくしたテーパ形状部３ａとを有
して、上記薄肉定着ローラ１の回転軸芯線１ｂに対して
上記加圧ローラ３の回転軸芯線３ｂが所定の角度で交差
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ、スキャナー、或はこれらの機能を併有
した複合機等の画像形成装置等に用いられる定着装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機等の画像形成装置
においては、トナー像が形成された転写用紙を、定着ロ
ーラと加圧ローラとの間を通過させることによって、加
圧しながら加熱してトナーを溶解して転写用紙に熱定着
する工程がおこなわれている。定着装置の定着機能の立
上り時間の短縮化を図るためには、定着ローラの肉厚を
薄くして、例えば、芯金の肉厚を１ｍｍ以下にして、熱
容量を小さくしなければならないが、薄肉の定着ローラ
に対する加圧ローラの加圧力が大きくなると、定着ロー
ラに「撓み」あるいは「つぶれ」と指称される機械的な
変形が発生していた。

【０００３】この「撓み」あるいは「つぶれ」が発生す
ることにより、定着ローラの軸方向中央部の加圧ローラ
と接触する側、即ちニップ側が上方に持ち上げられる力
により、定着ローラの中央部において加圧ローラとの間
で、ニップの不足及び接触圧力の不足が生じて、該中央
部により定着される画像に定着不良が形成されたり、用
紙に皺が発生してしまう等の搬送不良等の不具合が生じ
ていた。このような不具合を解決する一つの手段とし
て、圧力定着装置で用いられているクロス加圧機構が知
られている。クロス加圧機構は、周知のように、加圧ロ
ーラの軸芯線を定着ローラの軸芯線に対して所定の角度
だけ傾けて圧接することにより、定着ローラ長手方向で
の接触圧力の均一化を図るものである。

【０００４】加熱ローラの軸方向中央部側から各端部側
に向かって外径を大きく鼓形状とし、外径が一様の加圧
ロールに対してわずかに交差させて圧接するようにした
定着装置は公知である（実開昭５９−４８５５２号、特
開昭６０−１２８４７号の公報を参照）。回転中心軸が
非平行にある一対の回転ローラにおいて、回転中心が非
平行であることにより発生するスラスト力を相殺するよ
うにした定着装置も公知である（特開昭５５−１２１４
６５号の公報を参照）。第１回転体は軸方向中心部の径
を両端部の径より小さくして、内側の中心部に設けられ
た軸受に備えられた軸又はシャフトの端部で、第２回転
体方向に作用する力を受けるようにした定着装置も公知
である（特開昭５８−１５４９６２号の公報を参照）。

【０００５】次に、図６(a) (b) は従来例の欠点を示す
図であり、内部にヒータ１０２を備えた厚肉定着ローラ
１０１に対して加圧ローラ１０３を図示の矢印Ａ方向に
圧接したとき厚肉定着ローラ１０１が変形する状態を示
している。加圧ローラ１０３による下方からの加圧力が
大きくなると厚肉定着ローラは中央部が上方に撓み、そ
の変形により中央部が圧接力不足となりニップ幅も狭く
なっていた。但し、厚肉定着ローラ１０１は、その撓み
量（ｄ１）は０．１ｍｍに抑えられている場合がほとん
どであり、その結果ニップ分布が実用上問題になる場合
は少ない。ニップ偏差が問題となる場合には、定着ロー
ラに対して加圧ローラ１０３を微小角度だけクロス（交
差）させることにより、ニップの均一化を図っていた。

【０００６】図７(a) (b) は、薄肉定着ローラ２０１に
対して加圧ローラ１０３を図示の矢印Ａ方向に圧接した
ときの薄肉定着ローラ２０１の変形の状態を示したもの
である。加圧ローラ１０３による下方からの加圧力が大
きくなると、薄肉定着ローラ２０１は中央部が上方に大
きな撓み量（ｄ２）で撓むとともに、加圧ローラ１０３
が圧接している定着ローラ部分が全てつぶれ、図示のよ
うに中央部のつぶれが顕著となる。これに対して定着ロ
ーラ２０１に対して加圧ローラ１０３の軸芯線を所定の
角度だけクロスさせることによりニップ幅の均一化が図
れるが、面圧を上げようとして加圧力を上げると、更
に、ニップを均一化させるためのクロス角度が大きくな
ってしまうことになる。その結果、クロス角度が大きく
なると圧接力は均一化されるものの同じ加圧力に対する
撓み、つぶれ等の変形は逆に大きくなる。にもかかわら
ず、定着装置の定着機能の立上り時間の短縮化に対する
強い要望によって、薄肉定着ローラの薄肉化が求めら
れ、形成される画像の高画質を狙ったトナーの小粒径化
の流れにより、更に、ニップと接触圧が向上するように
なり、薄肉定着ローラに対しても、クロス加圧機構を採
用することが検討されるようになっている。

【０００７】然し、クロス加圧機構を採用することによ
り、ニップの均一化は図れるが、逆に薄肉定着ローラと
加圧ローラの搬送方向の違いにより転写紙の表面と裏面
で別方向に搬送力が作用するために皺が発生してしま
う。そこで、一般的には鼓形状にすることで、皺の発生
を防止することが可能であるが、実際には、芯金の肉厚
が１ｍｍ以下の薄肉定着ローラを鼓形状に加工すること
は非常に困難で、加工コストが大幅に高くなりコスト高
の定着装置になってしまうと言う不具合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のかかる
定着装置においては、定着機能の立上り時間の短縮化並
びに形成される画像の高画質化を図るために、薄肉定着
ローラの芯金の肉厚を１ｍｍ以下に薄くするとともにニ
ップ幅と接触圧を向上させるためにクロス加圧機構を採
用すると、薄肉定着ローラと加圧ローラの搬送方向の違
いにより用紙の表面と裏面で別方向に搬送力が作用する
ために皺が発生したり加工コストが大幅に高くなりコス
ト高の定着装置になってしまうと言う問題があった。

【０００９】

【発明の目的】そこで本発明は、このような問題点を解
決するものである。即ち、薄肉定着ローラの芯金の肉厚
を１ｍｍ以下に薄くして定着機能の立上り時間を短縮化
するとともに、ニップ幅と接触圧を向上させるために、
クロス加圧機構を採用しても用紙の皺の発生を防止でき
るとともに加工コストが低くなりコスト安の定着装置を
提供することを目的にしている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、用紙が定着ローラと加圧ロ
ーラとのニップ部を通過するときに加圧しながら加熱し
てトナーを用紙に熱定着する定着装置において、外径が
全長にわたり一様な中空円筒体形状であると共に内部に
熱源を備え且つ回転可能に保持された薄肉定着ローラ
と、上記薄肉定着ローラの外周面に圧接するように回転
可能に保持された加圧ローラと、上記加圧ローラの軸方
向中央部から両端部にかけて外径を漸増させたテーパ形
状部とを有し、上記薄肉定着ローラの回転軸芯線に対し
て上記加圧ローラの回転軸芯線が所定の角度で交差する
ようにしたことを特徴とする。請求項２記載の発明で
は、上記薄肉定着ローラは、上記加圧ローラに圧接され
て中央部が上方に撓む構成を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、上記薄肉定着ローラは、その
芯金の肉厚を０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍとしたことを特
徴とする。請求項４記載の発明では、上記テーパ形状部
のテーパの高さ（ｄ３）は、上記薄肉定着ローラが上記
加圧ローラに圧接されて中央部が上方に撓む変形量の高
さ（ｄ２）と同一か又は高くなる（ｄ３≧ｄ２）構成と
したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記のように構成された加熱定着装置は、請求
項１においては、薄肉定着ローラに中央部から両端部に
かけて外径を大きくしたテーパ形状部とを有する加圧ロ
ーラを薄肉定着ローラの回転軸芯線に対して加圧ローラ
の回転軸芯線が所定の角度で交差するようにしたので、
薄肉定着ローラの芯金の肉厚を薄くして定着機能の立上
り時間を短縮化するとともにニップ幅と接触圧を向上さ
せるためにクロス加圧機構を採用したとしても転写紙の
皺の発生を防止するとともに加工コストを低くすること
ができる。。

【００１２】請求項２においては、薄肉定着ローラに中
央部から両端部にかけて外径を大きくしたテーパ形状部
とを有する加圧ローラを薄肉定着ローラの回転軸芯線に
対して加圧ローラの回転軸芯線が所定の角度で交差する
ようにし、且つ用紙を介して圧接して薄肉定着ローラの
中央部が上方に撓むようにしたので、薄肉定着ローラの
芯金の肉厚を薄くして定着機能の立上り時間を短縮化す
るとともに全通紙幅にわたりニップと接触圧を向上させ
るためにクロス加圧機構を採用したとしても全通紙幅に
わたり転写紙の皺の発生を防止するとともに加工コスト
を低くすることができる。

【００１３】請求項３においては、芯金の肉厚を０．３
ｍｍ乃至１．０ｍｍに薄くして薄肉定着ローラに中央部
から両端部にかけて外径を大きくしたテーパ形状部とを
有する加圧ローラを薄肉定着ローラの回転軸芯線に対し
て加圧ローラの回転軸芯線が所定の角度で交差するよう
にして圧接させたので、薄肉定着ローラの芯金の肉厚を
薄くして定着機能の立上り時間を大幅に短縮化するとと
もにニップと接触圧を向上させるためにクロス加圧機構
を採用しても転写紙の皺の発生を防止するとともに加工
コストを低くすることができる。

【００１４】請求項４においては、薄肉定着ローラに中
央部から両端部にかけて外径を大きくした高さｄ３のテ
ーパ形状部を有する加圧ローラを薄肉定着ローラの回転
軸芯線に対して加圧ローラの回転軸芯線が所定の角度で
交差するようにして圧接させて薄肉定着ローラの中央部
が上方に撓む変形量の高さｄ２よりもテーパ形状部のテ
ーパの高さｄ３が同一か又は高くなるようにしたので、
薄肉定着ローラの芯金の肉厚を薄くして定着機能の立上
り時間を短縮化するとともに全通紙幅にわたりニップと
接触圧を向上させるためにクロス加圧機構を採用しても
転写紙の皺の発生を確実に防止するとともに加工コスト
を低くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の定着装置の一実
施例の正面縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図であ
り、薄肉定着ローラ１と加圧ローラ３の間を用紙Ｐが図
２の矢印Ｂ方向に通過するときに、用紙Ｐを加圧しなが
ら加熱してトナーを上記用紙Ｐに熱定着させる。薄肉定
着ローラ１は、内部に熱源（電熱ヒータ）２を内装する
中空部１ａを有したものであり、テフロン樹脂皮膜処理
を施した外径が全長にわたり一様な円筒体形状で、支持
部材１Ａにより回転軸芯線１ｂを支点にして回転可能に
保持され、芯金１ｃの厚みは薄肉であって０．３ｍｍ乃
至１．０ｍｍであり、サーミスター４により表面温度を
検知され、該検知信号を受けた図示しない制御部が熱源
２を所定の設定温度に制御する。

【００１６】薄肉定着ローラ１の前後位置は、定着側板
５としての前定着側板５ａと後定着側板５ｂの位置で、
断熱ブッシュ６（前断熱ブッシュ６ａ、後断熱ブッシュ
６ｂ）により夫々支持され、各断熱ブッシュ６ａ，６ｂ
の外径側がベアリング７（前ベアリング７ａ、後ベアリ
ング７ｂ）により回転可能に支持され、駆動ギア８が図
示しない本体側にある駆動源からのギア系列８ａにより
回転駆動される。上記加圧ローラ３は、芯金３ｃの外周
にソリッドシリコーンゴムあるは発泡シリコーンゴムか
ら成る層が成型された構成を有し、更に、その外側には
ＰＦＡチューブ３ｄが巻き付けられて、軸方向中央部か
ら両端部に向けて外径を漸増させたテーパの高さ（ｄ
３、図示せず）のテーパ形状部３ａを有している。

【００１７】加圧ローラ３の前端軸３ｅ１と後端軸３ｅ
２は、ベアリング９（前ベアリング９ａ、後ベアリング
９ｂ）と一体で、加圧フレーム１０（前加圧フレーム１
０ａ、後加圧フレーム１０ｂ）に設けた溝１０ｃに沿っ
て上下に移動するようになっている。加圧ローラ３は、
スプリング１３により上方へ付勢される。前加圧レバー
１１ａと後加圧レバー１１ｂは、前加圧フレーム１０ａ
と後加圧フレーム１０ｂに設けられた基準ピン１２（前
基準ピン１２ａ、後基準ピン１２ｂ）を支点に回動可能
になっていて、その上端部はスプリング１３により上方
に加圧すると、上面で前ベアリング９ａと後ベアリング
９ｂを押し上げることによって、加圧ローラ３が薄肉定
着ローラ１に対して圧接されるようになっている。前加
圧フレーム１０ａと後加圧フレーム１０ｂは、上記定着
側板５の底部に固定螺子１４で固定されており、加圧ロ
ーラ３、前加圧レバー１１ａと後加圧レバー１１ｂ、前
ベアリング９ａと後ベアリング９ｂが夫々組み付けられ
ている。

【００１８】図３及び図４は本発明の原理を示す図であ
り、加圧ローラ３が上記用紙Ｐを介して加圧する薄肉定
着ローラ１に対しては、薄肉定着ローラ１の回転軸芯線
１ｂに対して加圧ローラ３の回転軸芯線３ｂが所定の角
度θで交差して圧接するように構成されている。

【００１９】図５は更に原理を示す模式図であり、薄肉
定着ローラ１の軸方向中央部の図示しない変形量（ｄ
２、図７(b) を参照）は、図６に示した従来の厚肉定着
ローラ１０１の中央部の変形量（ｄ１）と比較すると、
前述した図６と図７において、従来の技術の項で説明し
たように大きい（ｄ１＜ｄ２）。加圧ローラ３は、中央
部の外径Ｄ１に対して、両端に向かうに従って外径がな
めらかに大きくなり、両端部の外径Ｄ２は大きい（Ｄ１
＜Ｄ２）。従って、上記用紙Ｐの通紙幅が加圧ローラ３
の軸方向長さとほぼ等しい場合も、或は小サイズ用紙Ｐ
を通紙する場合も、上記用紙Ｐの中央より端部に接して
いる薄肉定着ローラ１の外径は常に大きくなるため、上
記用紙Ｐの両端部の搬送速度が速くなるから皺の発生を
防止できる。

【００２０】加圧ローラ３が薄肉定着ローラ１に対し
て、必要なニップを得るべく所定の加圧力で加圧された
時の薄肉定着ローラ１の撓みにより中央部が上方に撓む
変形量の高さｄ２は、加圧ローラ３の上記テーパ形状部
３ａのテーパの高さをｄ３＝（Ｄ２−Ｄ１）／２とした
ときに、ｄ２≦ｄ３の関係式を満足するようになってい
る。ｄ２＞ｄ３の場合には、薄肉定着ローラ１の撓みに
よる変形量が大きすぎて、中央部のニップ及び圧接力が
不足となり、ｄ３が少ないと両端部でのニップが得にく
く皺の発生を防止できない。従って、ｄ２≦ｄ３の関係
式を満足するように構成することによって、薄肉定着ロ
ーラ１と加圧ローラ３により上記用紙Ｐをクロス加圧機
構により圧接搬送しても、ニップ幅が上記用紙Ｐの通紙
幅全体にわたり均一化されるとともに、用紙Ｐの皺の発
生を防止し加工コストも低くなりコスト安の定着装置を
提供することがてきるようになる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、外径が全長にわたり一様な円筒体形状で薄肉定
着ローラ１に対して、軸方向中央部から両端部にかけて
の外径を大きくしたテーパ形状部を有する加圧ローラ３
を薄肉定着ローラの回転軸芯線１ｂに対して加圧ローラ
の回転軸芯線３ｂが所定の角度で交差するように構成し
用紙を介して圧接するようにしたので、薄肉定着ローラ
の芯金の肉厚を薄くして定着機能の立上り時間を短縮化
するとともに、ニップと接触圧を向上させるためにクロ
ス加圧機構を採用したとしても転写紙の皺の発生を防止
するとともに加工コストが低くなりコスト安の定着装置
を提供することができるようになった。

【００２２】請求項２の発明によれば、外径が全長にわ
たり一様な円筒体形状で回転可能に保持された薄肉定着
ローラに中央部から両端部にかけて外径を大きくしたテ
ーパ形状部とを有する回転可能に保持された加圧ローラ
を薄肉定着ローラの回転軸芯線に対して加圧ローラの回
転軸芯線が所定の角度で交差するようにして用紙を介し
て圧接して薄肉定着ローラの中央部が上方に撓むように
したので、薄肉定着ローラの芯金の肉厚を薄くして定着
機能の立上り時間を短縮化するとともに全通紙幅にわた
りニップと接触圧を向上させるためにクロス加圧機構を
採用したとしても全通紙幅にわたり転写紙の皺の発生を
防止するとともに加工コストが低くなりコスト安の定着
装置を提供することができるようになった。

【００２３】請求項３の発明によれば、芯金の肉厚を
０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍに薄くした薄肉定着ローラ１
に対して、軸方向中央部から両端部にかけて外径を大き
くしたテーパ形状部を有する加圧ローラを薄肉定着ロー
ラの回転軸芯線に対して加圧ローラの回転軸芯線が所定
の角度で交差するようにし用紙を介して圧接するように
したので、薄肉定着ローラの芯金の肉厚を薄くして定着
機能の立上り時間を大幅に短縮化するとともにニップと
接触圧を向上させるためにクロス加圧機構を採用したと
しても転写紙の皺の発生を防止するとともに加工コスト
が低くなりコスト安の定着装置を提供することができる
ようになった。

【００２４】請求項４の発明によれば、外径が全長にわ
たり一様な円筒体形状で回転可能に保持された薄肉定着
ローラ１に対して、軸方向中央部から両端部にかけて外
径を大きくした高さｄ３のテーパ形状部を有する加圧ロ
ーラを薄肉定着ローラの回転軸芯線に対して加圧ローラ
の回転軸芯線が所定の角度で交差するようにし用紙を介
して圧接し、更に薄肉定着ローラの中央部が上方に撓む
変形量の高さｄ２よりもテーパ形状部のテーパの高さｄ
３が同一か又は高くなるようにしたので、薄肉定着ロー
ラの芯金の肉厚を薄くして定着機能の立上り時間を短縮
化するとともに全通紙幅にわたりニップと接触圧を向上
させるためにクロス加圧機構を採用したとしても転写紙
の皺の発生を確実に防止するとともに加工コストが低く
なりコスト安の定着装置を提供することができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す定着装置の構成を示す正
面縦断面図。

【図２】図１のＡーＡ線断面図。

【図３】本発明の一実施例の定着装置の原理を説明する
上面図。

【図４】本発明の一実施例の定着装置の原理を説明する
斜視図。

【図５】本発明の原理の説明図。

【図６】従来の定着装置の要部の状態を説明する説明図
であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。

【図７】従来の他の定着装置の要部を説明する説明図で
あって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。

【符号の説明】

１・・・薄肉定着ローラ、１ａ・・・中空部、１ｂ・・
・回転軸芯線、１ｃ・・・芯金、２・・・熱源、３・・
・加圧ローラ、３ａ・・・テーパ形状部、３ｂ・・・回
転軸芯線、３ｃ・・・芯金、３ｄ・・・ＰＦＡチュー
ブ、３ｅ１・・・前端軸、３ｅ２・・・後端軸、４・・
・サーミスター、５・・・定着側板、５ａ・・・前定着
側板、５ｂ・・・後定着側板、６・・・断熱ブッシュ、
６ａ・・・前断熱ブッシュ、６ｂ・・・後断熱ブッシ
ュ、７・・・ベアリング、７ａ・・・前ベアリング、７
ｂ・・・後ベアリング、８・・・駆動ギア、８ａ・・・
ギア系列、９・・・ベアリング、１０・・・加圧フレー
ム、１０ａ・・・前加圧フレーム、１０ｂ・・・後加圧
フレーム、１０ｃ・・・溝、１１・・・加圧レバー、１
１ａ・・・前加圧レバー、１１ｂ・・・後加圧レバー、
１２・・・基準ピン、１２ａ・・・前基準ピン、１２ｂ
・・・後基準ピン、１３・・・スプリング、１４・・・
固定螺子、１０１・・・厚肉定着ローラ、１０２・・・
熱源、１０３・・・加圧ローラ、２０１・・・薄肉定着
ローラ。

フロントページの続き (72)発明者 由良 純 東京都大田区中馬込一丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 用紙が定着ローラと加圧ローラとのニッ
   プ部を通過するときに加圧しながら加熱してトナーを用
   紙に熱定着する定着装置において、 外径が全長にわたり一様な中空円筒体形状であると共に
   内部に熱源を備え且つ回転可能に保持された薄肉定着ロ
   ーラと、上記薄肉定着ローラの外周面に圧接するように
   回転可能に保持された加圧ローラと、上記加圧ローラの
   軸方向中央部から両端部にかけて外径を漸増させたテー
   パ形状部とを有し、上記薄肉定着ローラの回転軸芯線に
   対して上記加圧ローラの回転軸芯線が所定の角度で交差
   するようにしたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記薄肉定着ローラは、上記加圧ローラ
   に圧接されて中央部が上方に撓む構成を有することを特
   徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 上記薄肉定着ローラは、その芯金の肉厚
   を０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍとしたことを特徴とする請
   求項１又は２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 上記テーパ形状部のテーパの高さ（ｄ
   ３）は、上記薄肉定着ローラが上記加圧ローラに圧接さ
   れて中央部が上方に撓む変形量の高さ（ｄ２）と同一か
   又は高くなる（ｄ３≧ｄ２）構成としたことを特徴とす
   る請求項１、２又は３記載の定着装置。