JPS60104981A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業−１：の利用分野 本発明はファクシミリ、複写機、プリンタ等の情報記録
装置において像担持体（記録紙）上の未定着トナー粉体
を圧接・加熱し定着させる加熱圧縮型の定着装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 近年の目ざましい情報記録装置の発達ともに、記録物の
画質の向上に対する要望が高まり、安定１つ高品質のト
ナー粉末の定着が必要となって来ている。以下図面を参
照１ノながら従来の定着装置について説明する。第１図
ａは従来の定着装置の側断面図であり、１は加熱［１−
ラで、表面処１！Ｉ！層２、加熱ローラ基材３、ヒータ
４より構成されている。ここに＋３いて、加熱ローラｌ
ｉ！　＋４３は一般にはアルミニウム等の金属材料で構
成されている。

表面処理層２はトナー粉体５との剥離性を良くするため
に弗化樹脂等の離型性の良い材料を加熱ローラ基材３に
コーティングして成る。ヒータ４は加熱ローラ１を加熱
するための熱源であり、制御回路により所定の温度に制
御されている。６は加圧ローラであり、加圧ローラ基材
７と弾性体層８より成り、弾性体層８は一般に耐熱性の
あるシリコンゴム等ににり構成されている。これらの加
熱ローラ１と加圧ローラ６はばね等により互いの軸間に
所定の圧接力を負荷した状態で接触している。

前記加熱ローラ１は外部駆動ＷＡ（図示せず）により所
定の速度で駆動され回転しており、加圧口〜う６は加熱
０−ラ１との接触による摩擦力により加熱ローラ１とは
逆の回転方向に駆動される。この状態でトナー粉体５を
保持した記録紙９が加熱ローラ１と加圧口−５６との接
触部間（以下、ニップ部と称する）に挿入されると、ト
ナー粉体５はニップ部を通過する間、圧力と加熱を受け
て溶融し記録紙９に定着する。

以上のような従来の定着装置はＩＩ造も比較的簡単であ
り、一般に広く採用されているが、以下の如き問題点を
有している。第１図すは第１図ａに示した従来の定着装
置の問題点を説明するためにニップ部１０を誇張して示
した模式図である。第１図すにおいて、加圧ローラ６の
外周は厚い弾性体層で形成されており、一方の加熱ロー
ラ１は加熱ローラ基材に弗化樹脂等の離型性材料を薄く
コーティングしたものであり、剛性があるため圧接状態
では加圧ローラ６の外周は加熱ローラ１の外周に倣うよ
うに変形している。このような状態において、加圧ロー
ラ６の加熱ローラ１との圧接部の周速が場所によって異
なり、例えば加圧ローラ６の変形部の平均の周速Ｖｐ２
が加熱ローラ１の周速Ｖｃに略等しいとし、加圧ローラ
６の最大変形部の周速をＶｌ）３、加圧ローラ６の平均
の周速をＶｐｌとした場合、Ｖｐ３〉ＶＣ＞Ｖｐｌとい
う関係となる。従って、記録紙９がこのような状態のニ
ップ部１０を通過する際には記録紙９の上下面の速度差
による不安定な滑りが発生し、定着時の記録紙９に送り
方向に垂直な方向に微細な明暗を繰り返す定着ムラが発
生する。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、定着装置の
ニップ部における像担持体（記録Ｍ）の定着面と加熱ロ
ーラとの滑りを無くし、像担持体と加熱ローラの滑りに
よる定着ムラが発生しない定着装置を提供することを目
的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の定＠装置は互いの外
周上で圧接する第１のローラと第２の０−ラより成るロ
ーラ対の内、少くとも一方が加熱された状態で前記ロー
ラ対の圧接部にトナー粉体を保持した６２担持体を通過
させ、前記トナー粉体を加熱・圧縮して前記像担持体上
に溶融定着させるように構成し、前記像担持体のトナー
粉体の保持面と圧接するローラを前記第１のローラとし
た場合、前記第２のローラは中心となる中心ローラと、
この中心Ｏ−ラの外周を循環可能に設定した外周循環部
材とより構成したものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について、図面に其づいて説明す
る。

第２図は本発明の第１実施例における定着装置の側断面
図を示すものである一０第２図において第１のローラと
なる加熱ローラ１１は表面層１２、加熱ローラ基材料１
３、ヒータ１４より構成されている。

表面層１２はシリコンゴム等の耐熱ゴム材料で構成され
ており、加熱ローラ部材１３は一般にはアルミニウム等
の金属材料で構成されている。ヒータ１４は加熱Ｏ−ラ
１１を加熱するための熱源であり、制御回路（図示せず
）により加熱ローラ１１の外周部を所定の温度に制御す
る。第２のローラは、加熱ローラ１１の軸と略平行な軸
を右する中心ローラ１５とこの中心ローラ１５の外周部
を循環するエンドレス状の外周循環部材１Ｇにより構成
され、更に中心ローラ１５は中心ローラ１５の骨格とし
てのアルミニウム等の金ｍｕ料より成る中心０−ラ基材
１７とこの中心ローラ基材１７の外周部に配置されたゴ
ム等の弾性体層１８より成る。外周循環部材１６の内周
長は中心ローラ１５の外周長より長くとられており、従
って中心ローラ１５と外周循環部材１６は第１のローラ
と第２のローラの圧接部において加圧状態で接触し、前
記几接部以外では互いに接触しないか、たとえ接触して
も圧力が加わらない状態となり、中心Ｏ−ラ１５と外周
循環部材１６との相対運動に対する抵抗は略互いのｒＥ
接部の摩擦力のみであると考えられる。摩擦低減手段は
シリコンオイル等の潤滑油１９とこの潤滑油１９を内部
に貯える潤滑油部め２０より成り、中心ローラ１５はそ
の一部を潤滑油１９中に浸した状態にあり、回転状態で
は常に外周面に潤滑油１９が付着し、中心ローラ１５と
外周循環部材１Ｇとの圧接部における摩擦係数を十分小
さくすることができる。２１はニップ部である。又２２
はトナー粉体２３を保持した記録紙である。

次に第３図を用いて第１実施例の定着動作について説明
する。第３図は第１実施例における定着装置のニップ部
２１を記録紙２２が通過中の状態を示したものである。

加熱ローラ１１の半径をＲ１記録紙２２の厚さをｔ１加
熱ローラ１１の回転角速度をＷ、加熱ローラ１１の外周
部の周速をＶとする。加熱ローラ１１が駆動側であるた
め、中心ローラ１５及び外周循環部材１６への動力の伝
達は記録紙２２を媒介どして行なわれる。この場合、第
１、第２の両ローラ間の圧縮力をＦとすると、記録紙２
２と加熱ローラ１１の間の摩擦力はμｍ　Ｆ、記録紙２
２と外周循環部材１６の摩擦力はμ２Ｆ、外周循環部材
１６と中心ローラ１５との摩擦ノＪはμ３Ｆとなる。こ
こで、μｍ、μ２．μ３は夫々の接触部における摩擦係
数である。Ｒ３は潤滑油の付着した中心ローラ１５の面
と外周循環部材１Ｇとの接触面の摩擦係数であり、他の
接触面での摩擦係数μｍ及びＲ２と比して小さく、μｍ
　Ｆ＞μ３Ｆ、μ２Ｆ＞μ３Ｆとなり、摩擦力μｍ　Ｆ
及び１１２Ｆが駆動に対する抗力に対して十分なもので
あれば、加熱ローラ１１と記録紙２２の接触面及び記録
紙２２と外周循環部材１６の接触面における滑りは発生
しない。一方、加熱ローラ１１と記録紙２２の間の滑り
がないので、加熱ロー５１１に圧接した記録紙２２の記
録面の速度は加熱Ｏ−ラ１１の周速Ｖ＝ｗＲに一致し、
従って前記記録面の裏面は記録ｗＡ２２の厚さｔの分だ
け速度が増加しＶ＝ｗ　（Ｒ＋ｔ）となる。この場合、
外周循環部材１６と記録紙２２の接触面が周速Ｖ＝Ｗ（
Ｒ−１−ｔ）で動けば滑りは発生しないことになるが、
実際には第１図の従来例の問題点で述べたように、加熱
ローラ１１との圧接により変形した中心ローラ１５及び
外周循環部材１６より成る第２のローラの記録紙２２と
の圧接面の送り速度は場所によって異なっているため記
録紙２２の上下面での速疫差が生じることは避は難い。

一方、本発明では前述の如くμｍＦ＞μ２Ｆ、μｍＦ＞
１１２Ｆの関係を実現しており、滑り易い記録紙２２と
外周循環部材１６又は外周循環部ＩＪ１６と中心０−ラ
１５の接触面の自費なくとも一方に滑りを集中すること
ができ、前記第２の０−ラの圧接面の送り速度の場所に
よる変化の影響を受けず、加熱ローラ１１と記録紙２２
との間では不安定な滑りは発生せず、定着ムラも発生し
ない。

第４図は本発明の第２実施例における定着装置の側断面
図を示すものである。第４図において第１実施例と同−
付＠は同一部材を示し、その詳細説明は省略する。第１
のローラに相当する加熱ローラ１１及び第２のローラの
構成要素としての中心ローラ１５は第１実施例と同じで
ある。２４は第１実施例の外周循環部材１６に相当覆る
外周循環部材で、弗化樹脂等の対摩擦係数の小さいシー
ト材料をエンドレス化して成る。次に第５図を用いて第
２実施例の定着動作について説明する。第５図は第２実
施例における定着装置のニップ部２１を記録紙２２が通
過中の状態を示したものである。諸寸法を第１実施例の
場合と同じとすると、μ２ｉ＝Ｐμ３゜μｍ　〉μ２．
μ３の関係となることから、ｒｆｌ擦力振力Ｆが駆動に
対する抗力に対して十分なものであれば、加熱ローラ１
１と記録紙２２の接触面における滑りは発生しない。一
方、加熱ローラ１１と記録紙２２の間に滑りがないので
、加熱ローラ１１に圧接した記録紙２２の記録面の速度
は加熱ローラ１１の周速Ｖ＝ＷＲに一致し、従って前記
記録面の裏面は記録紙２２の厚さｔの分だけ速度が増加
しＶ＝ｗ（Ｒ＋　ｔ　）となる。従って、μ２＃μ３１
μｍ〉μ２．μ３の関係より、記録紙２２と外周循環部
材２４との接触面及び外周循環部材２４と中心ローラ１
５との接触面の内の少なくとも一方で滑りが発生し、加
熱ローラ１１と記録紙２２との間では滑りは発生せず定
着ムラも発生しない。

第６図は本発明の第３実施例における定着装置の側断面
図を示すものである。第６図において第１実施例と同−
付号は同一部材を示し、その詳細説明は省略する。第１
のローラに相当する加熱ローラ１１及び第２のローラの
構成要素に対応する外周循環部材１６は第１実施例と同
じである。２５は第２のローラを構成する中心ローラで
あり、この中心ローラ２５は強度中心としてのアルミニ
ウム等の金属材料より成る中心ローラ基材２６とこの中
心ローラ基材２６の外周部に配置されたゴム等の弾性体
層２７と最外周に配置された対摩擦係数の小さい弗化樹
脂層２８とにより構成されている。次に第７図を用いて
第３実施例の定着動作について説明する。

第７図は第３実施例の定＠装置のニップ部２１を記録紙
２２が通過中の状態を示したものである。諸寸法を第１
実施例の場合と同じとすると、　μｍ＃μ２２μｍ１．
μ２〉μ３の関係となることから、第１実施例と同じよ
うな関係が成り立ち、加熱ローラ１１と記録紙２２との
接触部での滑りは発生せず、定着ムラも発明しない。

第８図は本発明の第４実施例における定着装置の側断面
図を示１”ものである。第８図において第１実施例と同
−付号は同一部材を示し、その詳細説明は省略する。第
１のローラに相当する加熱ローラ１１は第１実施例と同
じである。中心ローラは２本の支持ローラ２９，３０ど
この２木の支持ローラ２９、３０に巻回自在に支持され
たエンドレスベルト３１により構成され、又外周循環部
材は弗化樹脂等の対摩擦係数の小さい材料より成り前記
エンドレスベルト３１の外周部にエンドレス化して配置
したエンドレスシート３２により構成され、又このエン
ドレスシート３２の内周長を前記エンドレスベルト３１
の外周長より長くすることにより、エンドレスシート３
２とエンドレスベルト３１は圧接面を除いて摩擦力を発
生しないように配置されている。この場合、加熱ローラ
１１とエンドレスシート３２との間を記録紙２２が通過
する状態は第２実施例の場合と同じとなり、この第４実
施例においても加熱０−ラ１１と記録紙２２との間の滑
りは発生せず、定着ムラは発生しないことは容易にわか
る。

ところで上記の実施例では摩擦係数の大小関係を所定の
状態に設定することにより加熱ローラと記録紙との間の
滑りを無くする例について説明を行なって来たが、外周
循環部材を比較的剛性の強い材料例えばガラス繊維布に
弗化樹脂をコートした材料を用いた場合、外周循環部材
は剛性が強いため変形しに＜＜、中心ローラ表面の複雑
な変形による周速の斧を中心ローラとの接触部で滑るこ
とにより吸収するため、外周循環部材の圧接部には場所
による速度差は発生せず、定着ムラは発生しない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、互いの外周上で圧接する
第１のローラと第２のＯ−ラより成るローラ対の内、少
くとも一方が加熱された状態で前記ローラ対の圧接部に
トナー粉体を保持した像担持体を通過させ、前記トナー
粉体を加熱・圧縮して前記像担持体上に溶融定着させる
ように構成し、前記像担持体のトナー粉体の保持面と圧
接するローラを前記第１のローラどした場合、前記第２
０ローラは中心となる中心ローラど、この中心ローラの
外周を循環可能に設定した外周循環部材とより構成した
ものであり、これにより前記像担持体が加熱・圧縮され
る際の像１０持体の１−下面に４３ける送り速度差から
生ずる像担持体と第１、第２のローラどの接触部にお【
ノる滑りを、前記中心ローラと外周循環部材との間に集
中させることにより、１〜ナ一粉体を保持した前記像担
持体と加熱ローラとの滑りを無くし、定着ムラの発生し
ない定着装置を実現し得るという優れた効果を右するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来例における定着装置の側断面図、同図す
は従来の問題点説明図、第２図は本発明の第１実施例に
おける定着装置の側断面図、第３図は同動作説明図、第
４図は本発明の第２実施例における定着装置の側断面図
、第５図は同動作説明図、第６図は本発明の第３実施例
における定着装置の側断面図、第７図は同動作説明図、
第８図は本発明の第４実施例にお各ノる定着装置の側断
面図である。 １１・・・加熱ローラ、１２・・・表面層、１３・・・
加熱ローラ基材、１４・・・ヒータ、１５・・・中心ロ
ーラ、１６・・・外周循環部材、１７・・・中心ローラ
基材、１８・・・弾性体層、１９・・・潤滑油、２０・
・・潤滑油溜め、２１・・・ニップ部、２２・・・記録
紙、２３・・・トナー粉体、２４・・・外周循環部材、
２５・・・中心ローラ、２６・・・中心ローラ基材、２
７・・・弾性体層、２８・・・弗化樹脂層、２９．３０
・・・支持ローラ、３１・・・エンドレスペルー、３２
・・・エンドレスシー１−代理人　森　本　義　弘 第１図 （Ｊ） （ｂ） 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いの外周上で圧接する第１のローラと第２のロー
   ラより成るローラ対の内、少くとも一方が加熱された状
   態で前記ローラ対の圧接部にトナー粉体を保持した像担
   持体を通過させ、前記ドブ−静）体を加熱・圧縮して前
   記（ｑ；担持体上に溶融定着させるように構成し、前記
   像担持体のトナー粉体の保持面と圧接するローラを前記
   第１のローラとした場合、前記第２のローラは中心とな
   る中心ローラと、この中心ローラの外周を循環可能に設
   定（〕た外周循環部材とより構成した定着装置。 ２、加熱ローラと記録紙、記録紙と外周循環部材及び外
   周１１１！Ｉ環部材と中心ローラのｒｆＪ擦係数ヲ夫々
   μｍ、μ２及びμ３とした場合、μｍ〉μ２又はμｍ＞
   ／１３の内の少くとも一つを満足するように構成した特
   許請求の範囲第１項記載の定着装置。 ３、中心ローラは、２つ以上のローラとこれらローラに
   巻回自在に支持されたエンドレスベル１〜より構成した
   特許請求の範囲第１項記載の定＠装置。