JPH1124478A - 定着装置及び定着装置用ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フルカラー画像形成装置等において、画像不
良（光沢ムラ等）を起こさず、また、複数のトナー像の
重ね合わせによる画像部と、非画像部（余白部）のロー
ラニップ部での極端な線速差を低減し、シワを防止でき
る加熱定着装置とローラを提供する。 【解決手段】 定着ローラと加圧ローラとの間に形成さ
れたニップ領域を通過させることによりトナー像を転写
材に定着させる定着装置２８において、定着ローラ３０
及び／又は加圧ローラ３１の外径形状が、異なる複数の
テーパ部ａ，ｂ，ｃ及びａ′，ｂ′，ｃ′を有し、かつ
両端側に向けてローラの外径が徐々に大きくなる構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】図９は、従来の画像形成装置
の概略構成を示す図である。同図に示す画像形成装置
は、原稿読み取りのためのスキャナ部１と、このスキャ
ナ部１より送り出されるデジタル出力信号を電気的に処
理する画像処理部２と、この画像処理部２からの各色の
画像記録情報に基づいて画像を転写材上に形成するプリ
ンタ部３とから構成される。

【０００２】スキャナ部１は、原稿載置台４上に原稿を
走査照明するランプ５、たとえば、ハロゲンランプを有
し、このランプ５で照明された際の原稿からの反射光
は、ミラー６，７，８を経て結像レンズ９に入射する。
結像レンズにより、画像光は画像読み取り部である３ラ
インＣＣＤ１０に結像され、レッド、グリーン、ブルー
の各成分毎にデジタル信号に変換して出力される。

【０００３】スキャナ部１から出力されたレッド、グリ
ーン、ブルーの各成分のデジタル信号は、画像処理部２
に送られ、必要な処理を施され、各色の記録情報、すな
わち、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの信号に
変換される。

【０００４】画像処理部２で変換された記録情報は、プ
リンタ部３に入力され、レーザ光出射装置１１に送られ
る。図９に示される複写機のプリンタ部３の画像形成部
は、レーザ光出射装置１１、感光体１２、帯電装置１
３、現像装置１４、中間転写装置１５、クリーニング装
置１６などからなっている。

【０００５】現像装置１４は、記録情報に応じたブラッ
ク現像部１４Ｂｋ、シアン現像部１４Ｃ、マゼンタ現像
部１４Ｍ、イエロー現像部１４Ｙを有しており、回転可
能な構成で本体に支持され、必要に応じて各色の現像部
が感光体１２上に形成された潜像を顕像化する位置（図
９に示す１４Ｂｋの位置）に移動可能になっている。

【０００６】中間転写装置１５は、駆動ローラ１８と従
動ローラに支持された中間転写ベルト１９、ベルト転写
装置２０、紙転写装置２１、像同期センサ２２、などか
らなっている。

【０００７】感光体１２上に現像された画像は、ベルト
転写装置２０により中間転写ベルト１９上に転写され、
さらに紙転写装置２１により転写材上に転写される。カ
ラー画像形成の場合は、各色の記録情報を重ねる必要が
あるが、本装置においては、中間転写ベルト１９上で色
重ねを行う構成をとっている。ベルトクリーニング装置
２３は、カラー画像形成作動中は退避位置に後退してお
り、ベルト上の画像が紙転写に転写された後に動作位置
に移動してベルトに残されたトナーを回収して次の画像
動作に備える。

【０００８】転写材Ｐは、給紙トレイ部２４又は手差し
給紙部２５から供給され、レジストローラ２６によって
先端をとらえられ、画像形成タイミングを合わせて転写
領域に送られ紙転写装置２１により中間転写ベルト１９
上のトナー画像を転写される。そして、上面に画像を転
写された転写材Ｐは用紙搬送装置２７によって定着装置
２８に送られ、この定着装置２８によってトナー画像が
加圧、加熱により定着され、排出ローラ２９により機外
に排出される。

【０００９】図１０は定着装置２８の構成を示す図であ
る。同図において、３０は定着ローラ、３１は加圧ロー
ラであり、それぞれ矢印の方向に回転する。定着ローラ
３０、加圧ローラ３１にはそれぞれ定着ヒータ３６、加
圧ヒータ３７が設置されており、定着サーミスタ３８、
加圧サーミスタ３９により温度制御が行われている。温
度制御は通常ＯＮ／ＯＦＦ制御となっている。

【００１０】また、定着ローラ部、加圧ローラ部には定
着温度ヒューズ４０、加圧温度ヒューズ４１がついてお
り、定着部の温度の上がり過ぎを防止している。定着ロ
ーラ３０は、アルミニウムからなる中空芯金３２の上に
弾性層であるシリコンゴムの層３３が形成されている。
加圧ローラ３１は、鉄からなる芯金３４の上に弾性層で
あるシリコンゴムの層３５が形成されている。

【００１１】加圧方式は、加圧ねじ４２とくさび形のブ
ラケット４３にて加圧ローラ３１を定着ローラ３０に押
しつけている。このような加熱定着装置においては、定
着ローラ３０、加圧ローラ３１の少なくとも一方の外径
形状を、ローラ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逆クラウン形状に構成し、上
記ニップ部を通過するときに、転写材Ｐの両端を引っ張
ることにより転写材にシワができるのを防止している。

【００１２】しかしながら、このような逆クラウン形状
のローラは、ある一定の転写材サイズに対してはある程
度有効なものの、様々なサイズに対しては対応がとれ
ず、シワの発生を防止できないことがある。

【００１３】また、近年になって重要が増加しているフ
ルカラー画像形成装置においては、複数のトナー像を重
ね合わせて画像を形成するため、白黒画像形成装置に対
し、転写材上のトナー厚みも多くなり、ニップ部通過時
のローラ線速も、各色重なった画像部と非画像部（余白
部）や単色画像部とで異なるため、一定の逆クラウン形
状の場合のシワの発生を防止できないことがある。

【００１４】さらに、フルカラー画像形成装置における
加熱定着装置のニップ部精度及びそれを構成するローラ
の逆クラウン形状の加工精度は白黒画像形成装置のそれ
の２倍以上の精度が必要であるため、加工コストが高価
となる。

【００１５】このような問題に対して、特開昭６０−１
６４７７７号公報では、定着ローラ又は加圧ローラの外
周に溝を形成することを提案している。また、特開平７
−１２９０１４においては、定着ローラ又は加圧ローラ
の外径形状を波形に形成することによりシワを防止する
構成を提案している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
溝を形成したり、波形に形成したローラでは、白黒画像
においては、光沢ムラがさほど目だたないが、フルカラ
ー画像におけるハーフトーン部では光沢ムラが認識され
てしまう場合がある。

【００１７】さらに、一般的にフルカラー画像を形成す
るためのオリジナル画像は、複数のトナー像で構成され
るフルカラー部の４辺の各端部に余白を有するものが多
く、特にある程度の余白を有する画像の場合、画像部
と、非画像部（余白部）との境界部でのローラ線速差が
大きくなり、シワの発生を防止できない場合がある。

【００１８】本発明は、上記の問題を解決し、フルカラ
ー画像形成装置におけるハーフトーン画像においても画
像不良（光沢ムラ等）を起こさず、また、複数のトナー
像の重ね合わせによる画像部と、非画像部のローラニッ
プ部での極端な線速差を低減し、シワを防止できる加熱
定着装置及び該装置に使用するローラを提供することを
目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の定着装置は、未定着トナー像を担持した転
写材を、少なくとも一方がヒータを備えた定着ローラと
加圧ローラとの間に形成されたニップ領域を通過させる
ことによりトナー像を転写材に定着させる定着装置にお
いて、上記定着ローラ及び／又は加圧ローラの外径形状
が、異なる複数のテーパ部を有し、かつ両端側に向けて
ローラの外径が徐々に大きくなることを特徴としてい
る。上記各テーパ部におけるテーパ量が、ローラの中央
部から両端部にかけて徐々に小さくなる構成としてもよ
い。

【００２０】または、未定着トナー像を担持した転写材
を、少なくとも一方がヒータを備えた定着ローラと加圧
ローラとの間に形成されたニップ領域を通過させること
によりトナー像を転写材に定着させる定着装置におい
て、上記定着ローラと加圧ローラの駆動側ローラの外径
形状が、異なる複数のテーパ部を有し、各テーパ部にお
けるテーパ量が、ローラの中央部から両端部にかけて徐
々に小さくかつ両端側に向けてローラの外径が徐々に大
きくなることを特徴としている。

【００２１】この場合、被駆動側ローラが、駆動側ロー
ラの外径を補完するように逆向きのテーパ部を有し、ロ
ーラの両端部から中央部にかけて徐々に外径が大きくな
る構成としてもよい。

【００２２】または、定着ローラと加圧ローラの外径形
状がそれぞれ異なる複数のテーパ部を有するとともに、
各テーパ部の長さとテーパ量とが、定着ローラと加圧ロ
ーラとで相違している構成や、上記複数のテーパ部が、
ローラの中央部から両端部にかけて対称的に配置されて
いる構成とすることもできる。

【００２３】本発明の定着装置用ローラは、定着装置に
使用される定着ローラ又は加圧ローラであって、ローラ
の外径形状が、異なる複数のテーパ部を有し、各テーパ
部におけるテーパ量が、ローラの中央部から両端部にか
けて徐々に小さくかつ両端側に向けてローラの外径が徐
々に大きくなる構成を特徴としている。上記複数のテー
パ部が、ローラの中央部から両端部にかけて対称的に配
置されている構成とすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面によ
って説明する。図１は、本発明の加熱定着装置に使用さ
れる定着ローラの外径形状を示す。この定着ローラは３
０の外径形状は、複数のテーパ面ａ、ｂ、ｃ、ｄ及び
ａ′、ｂ′、ｃ′、ｄ′を有し、ローラの中央側の径よ
り両端側の径が徐々に大きくなる逆クラウン形状となっ
ている。また、テーパ面ａとａ′、ｂとｂ′のように、
定着ローラ３０の長手方向の中心から左右対称な位置の
テーパ面は、勾配の向きが逆で絶対値が等しく、全体と
して左右対称となるように配置されている。

【００２５】一方の加圧ローラ３１は、定着ローラ３０
との間隔が一定になるように、定着ローラの各テーパ面
と平行なテーパ面を有し、中央部が太くなるクラウン形
状としている。このようなテーパ形状を定着ローラ３０
に付与することにより、部分的にニップ部線速を変化さ
せることが可能となり、図１（ｂ）に示すように転写材
Ｐの幅方向に対し、外側方向に引っ張る力Ｔ１の強弱を
変化させることが可能となる。

【００２６】その結果、従来の逆クラウン形状では転写
材Ｐの端部にストレスが集中するのに対して、本発明に
よれば、テーパ形状の強弱により転写材Ｐの端部にスト
レスが集中することなく、その結果として転写材後端に
かかる転写材中央部に寄せようとする力Ｔ２が分散する
ためシワに至ることはない。

【００２７】なお、上記図１の実施例では、説明の都合
から、テーパ面を実際のものより誇大に表示している。
そのため、加圧ローラ３１にも平行なテーパ面を形成し
なければ転写材Ｐを送れないように見えるが、実際のテ
ーパは微小なものである。したがって、加圧ローラ３１
の外径形状は、ストレートにしたり、定着ローラ３０と
同じ逆クラウン形状とすることも可能である。

【００２８】また、上記実施例では定着ローラ３０に複
数のテーパ面を形成したが、加圧ローラ３１に図１の定
着ローラと同じ複数のテーパ面を形成し、定着ローラを
ストレートにしたり、クラウン形状にしたりすることも
可能である。ただし、逆クラウン形状にするローラは、
駆動側のローラであることが望ましい。

【００２９】図２は、本発明の第２実施例で、図３から
図６はその説明のための図である。本発明の加熱定着装
置は、特にフルカラー画像を形成するために、たとえ
ば、図４に示すような複数のトナー像で構成されるフル
カラー部４１が、４辺の各端部に額縁状の余白４２を有
する場合にも、シワを作ることがない定着装置となって
いる。

【００３０】図２は定着ローラ３０であるが、この定着
ローラ３０のａ、ｂ、ｃ及びａ′、ｂ′、ｃ′の異なる
テーパ部が、定着ローラ３０の長手方向に対し転写材通
過中央部Ａより両端にかけて対称的に配置されており、
テーパ部のそれぞれのテーパ量が両端に行くにつれ徐々
に小さくなる逆クラウン形状としている。

【００３１】図３から図５は、従来の逆クラウン形状の
ローラを使用した場合において、転写材Ｐがローラニッ
プ部を通過する時の線速分布を示す図である。図３
（ａ）のように転写材Ｐの全面にフルカラー画像が形成
されたときの線速分布は、図３（ｂ）に示すように、中
央から周辺にかけて直線状に線速が増加する。これは、
ローラ径が中央で細く、両端にいくに従って太くなる形
状によるためである。最大線速は、転写材Ｐの一番外側
の線速ｈ′になる。

【００３２】図４（ａ）のように転写材の周囲に余白部
ができるときの線速分布は、図４（ｂ）に示すように、
全体としては、中央から周辺にかけて直線状に線速が増
加するが、カラー画像部と余白部との境で、段ができて
いる。最大線速は、カラー画像の一番外側のｈ１にな
る。

【００３３】図５（ａ）のように余白部がフルカラー画
像部より大きい場合の線速分布は、基本的には図４
（ｂ）と同じであるが、この場合の最大線速は、転写材
Ｐの一番外側のｉ′になる。

【００３４】図６は、従来の逆クラウン形状の定着ロー
ラにおけるフルカラー画像部と非画像部の面積比率と線
速差との関係を説明する線図である。直線ｈはフルカラ
ー画像の場合の線速で転写材Ｐの中央から外側に行くに
連れて線速が増加する。

【００３５】直線ｈの下方の直線ｈと平行な直線ｉは、
画像の無い転写材Ｐのみの場合の線速である。中央から
両端に向かうに連れて速くなる傾向は同じであるが、ト
ナーが無いので若干遅くなっている。垂直な線１は、図
４の場合のフルカラー画像と余白部との境界を示す線で
ある。垂直な線２は、図５のフルカラー画像と余白部と
の境界を示す線である。図３（ａ）のように余白が無い
場合は、中央から端部まで直線ｈに沿って線速が変化す
る。

【００３６】図４（ａ）のように余白が小さい場合は、
線速は、中央から垂直な線１と交差する点ｈ１まで直線
ｈ上を移動し、線１と交わると、線１に沿って垂直に下
降して直線ｉと交差するところまで移動し、その後は直
線ｉ上を移動する。端部における線速はｉ′である。

【００３７】図５（ａ）のように余白が大きいと、線速
は中央から垂直な線２と交差する点ｈ２まで直線ｈ上を
移動し、点ｈ２から垂直に下降し、直線ｉとぶつかると
今度は直線ｉ上を移動し、端部に達する。以上のうち
で、転写材Ｐの端部の線速が画像の端部（垂線１又は２
の位置）における線速より低い図４のケースで、シワが
できる。しかしながら、図２に示す定着ローラを使用し
た場合、このような現象が生じなくなり、シワを防止す
ることが可能となる。

【００３８】図７は本発明の第３実施例のローラを示す
図である。上記実施例ではテーパ部のそれぞれのテーパ
量が徐々に小さくかつ両端に向けて外径が徐々に大きく
なる定着ローラ（又は加圧ローラ）で説明したが、たと
えば、この図７のように、テーパ形状がローラの長手方
向に対し転写材通過中央部Ａ又は所定位置より両端部に
かけて複数のテーパ部ａからｃ及びａ′からｃ′を有
し、隣接するテーパ部の傾斜方向が順次逆向きに構成さ
れ、全体として両端部の外径が最大となる形状とするこ
とも可能である。

【００３９】図８は本発明の第４実施例のローラを示す
図である。この実施例では、定着ローラ３０と加圧ロー
ラ３１の双方にそれぞれ複数のテーパ部ａ，ｂ，ｃ及び
ｄ，ｅ，ｆを形成し、さらに、両ローラ３０，３１のテ
ーパ部ａ，ｂ，ｃとｄ，ｅ，ｆとをそれぞれ異なる寸法
とテーパ量にしたものである。このような構成とするこ
とによって、ニップ部線速の変化点を多数作ることがで
き、複数の転写材のサイズに対応し易くなり、種々のフ
ルカラー画像に対しシワを防止することが可能となっ
た。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
未定着トナー像を担持した転写材を、少なくとも一方が
ヒータを備えた定着ローラと加圧ローラとの間に形成さ
れたニップ領域を通過させることによりトナー像を転写
材に定着させる定着装置において、上記定着ローラ及び
／又は加圧ローラの外径形状が、異なる複数のテーパ部
を有し、各テーパ部におけるテーパ量が、ローラの中央
部から両端部にかけて徐々に小さくかつ両端側に向けて
ローラの外径が徐々に大きくなる構成としたので、部分
的にニップ部線速を変化させることが可能となり、転写
材幅方向に対し、外側方向に引っ張る力の強弱を変化さ
せる転写材端部へのストレスを分散させ、複数の転写材
サイズに対してシワの発生を防止できる。

【００４１】また、ローラの形状が逆クラウン形状とな
り、ローラニップ部通過時の線速を転写材の幅方向に対
し、容易に強弱させることが可能となり、フルカラー画
像形成におけるシワを防止できる。

【００４２】定着ローラと加圧ローラの外径形状がそれ
ぞれ異なる複数のテーパ部を有するとともに、各テーパ
部の長さとテーパ量とが、定着ローラと加圧ローラとで
相違している構成とすれば、ニップ部線速の変化点を多
数作ることができ、複数の転写材のサイズに対応し易く
なり、種々のフルカラー画像に対しシワを防止すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置のローラ部を示す図で、
（ａ）は横断面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図で
ある。

【図２】本発明の第２実施例の定着ローラの断面図であ
る。

【図３】画像部と余白部との線速の変化を示す図で、余
白が無い場合の（ａ）は転写材の図、（ｂ）はその場合
の線速の線図である。

【図４】余白が小さい場合の（ａ）は転写材の図、
（ｂ）はその場合の線速の線図である。

【図５】余白が大きい場合の（ａ）は転写材の図、
（ｂ）はその場合の線速の線図である。

【図６】ローラニップ部における線速を示す線図であ
る。

【図７】本発明の第３実施例の定着ローラの断面図であ
る。

【図８】本発明の第４実施例の定着ローラと加圧ローラ
の断面図である。

【図９】従来の画像形成装置の構成を示す図である。

【図１０】図９の画像形成装置の定着装置の詳細を示す
図である。

【符号の説明】

２８ 定着装置 ３０ 定着ローラ ３１ 加圧ローラ Ｐ 転写材 ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ テーパ部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着トナー像を担持した転写材を、少
   なくとも一方がヒータを備えた定着ローラと加圧ローラ
   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
   トナー像を転写材に定着させる定着装置において、 上記定着ローラ及び／又は加圧ローラの外径形状が、異
   なる複数のテーパ部を有し、かつ両端側に向けてローラ
   の外径が徐々に大きくなることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記各テーパ部におけるテーパ量が、ロ
   ーラの中央部から両端部にかけて徐々に小さくなること
   を特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 未定着トナー像を担持した転写材を、少
   なくとも一方がヒータを備えた定着ローラと加圧ローラ
   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
   トナー像を転写材に定着させる定着装置において、 上記定着ローラと加圧ローラの駆動側ローラの外径形状
   が、異なる複数のテーパ部を有し、各テーパ部における
   テーパ量が、ローラの中央部から両端部にかけて徐々に
   小さくかつ両端側に向けてローラの外径が徐々に大きく
   なることを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】 被駆動側ローラが、駆動側ローラの外径
   を補完するように逆向きのテーパ部を有し、ローラの両
   端部から中央部にかけて徐々に外径が大きくなることを
   特徴とする請求項２記載の定着装置。
5. 【請求項５】 定着ローラと加圧ローラの外径形状がそ
   れぞれ異なる複数のテーパ部を有するとともに、各テー
   パ部の長さとテーパ量とが、定着ローラと加圧ローラと
   で相違していることを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載の定着装置。
6. 【請求項６】 上記複数のテーパ部が、ローラの中央部
   から両端部にかけて対称的に配置されていることを特徴
   とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
7. 【請求項７】 定着装置に使用される定着ローラ又は加
   圧ローラであって、ローラの外径形状が、異なる複数の
   テーパ部を有し、各テーパ部におけるテーパ量が、ロー
   ラの中央部から両端部にかけて徐々に小さくかつ両端側
   に向けてローラの外径が徐々に大きくなることを特徴と
   する定着装置用ローラ。
8. 【請求項８】 上記複数のテーパ部が、ローラの中央部
   から両端部にかけて対称的に配置されていることを特徴
   とする請求項７記載の定着装置用ローラ。