(57)【要約】【課題】  定着過程において、ニップ部のトナー層へ働くせん断力を最小限に抑え画質向上を図ることである。【解決手段】  定着ローラ上流側の用紙張力（搬送抵抗）をＲ、加圧ローラ１２と用紙１５との摩擦係数をμＰ、加圧ローラ１２の熱ローラ１１への押付荷重をｆ２、加熱ローラ１２と表面に未定着トナーがのった用紙１５との摩擦係数をμＴ、用紙送行時の加熱ローラ１１への巻きつき角度をθ、第２の加圧ローラ１８の加熱ローラ１１への押付荷重をｆ３としたとき、μＴ×ｆ３×ｅｘｐ（μＴ×θ）＞Ｒ、且つ、μＰ×ｆ２＜Ｒが成立するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ローラと、
前記熱ローラに対して離接可能で、用紙を前記熱ローラ側に押し付ける第１の加圧ローラと、
前記熱ローラと第１の加圧ローラとのニップ部よりも用紙搬送方向下流側に配置されて、前記熱ローラに対して離接可能で、前記用紙を前記熱ローラ側に押し付ける第２の加圧ローラを備え、
前記熱ローラと第１の加圧ローラとのニップ部より上流側の用紙張力（搬送抵抗）をＲ、前記第１の加圧ローラと用紙との摩擦係数をμＰ、前記第１の加圧ローラの前記熱ローラへの押付荷重をｆ２、前記加熱ローラと表面に未定着トナーがのった用紙との摩擦係数をμＴ、用紙送行時の前記加熱ローラへの巻きつき角度をθ、前記第２の加圧ローラの前記加熱ローラへの押付荷重をｆ３としたとき、μＴ×ｆ３×ｅｘｐ（μＴ×θ）＞Ｒ、且つ、μＰ×ｆ２＜Ｒが成立することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱ローラと第２の加圧ローラは軸方向において外径差を施さないで、前記第１の加圧ローラは軸方向において外径差を施し、端部ほど外径が大きく加工されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電情報記録装置や電子写真複写装置などの印刷装置に用いられる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す電子写真方式を用いた連続紙印刷装置Ｐでは、帯電器１によって感光体２の表面を一様に帯電する。帯電後の感光体２表面にレーザ等の光３が照射され感光体２上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像に現像機４内部で帯電した粉体トナーが電気力線に沿って感光体２表面に付着する。このことによって、初めて目で確認できる可視化像が感光体２表面に形成される。次いで転写器５により、用紙６へトナーが電気的に吸着する。本過程を転写と呼ぶが、全てのトナーが用紙６へ転写されるわけではなく、感光体２表面に残る。残ったトナーを清掃する部位が清掃機７である。転写器５で転写された粉体トナー像が乗った用紙６は定着機８に搬送される。
【０００３】
定着機８の内部には、互いに圧接した一対の定着ローラが配置されている。その一方のローラは内部にヒータ１０を有し、該ローラの表面温度を検出する温度検出手段（非図示）と、該検出手段の出力によって前記ローラ内部のヒータ１０の出力を制御する温度制御部（非図示）を有し、その表面温度を制御されたローラを熱ローラ１１と呼び、該熱ローラ１１はモータ等の駆動源（非図示）に接続され、前記モータにはエンコーダ等の回転数検出手段（非図示）と、該回転検出手段の出力に応じてモータの回転数を制御する駆動制御部（非図示）を有している。
【０００４】
他方のローラは少なくとも外層がゴム等の弾性体で覆われており、該ローラは前記熱ローラ１１へ用紙等の記録媒体を押し付ける加圧ローラ１２であり、該加圧ローラ１２は離接機構１７により前記熱ローラ１１へ押し当てられ、前記熱ローラ１１が回転することにより用紙６を挟持搬送する。
【０００５】
前記定着ローラ対上流側で用紙６に接触する位置には熱板９が設けられ、熱板９の内部にはヒータと温度検出センサ（非図示）があって、該温度検出センサの出力に応じ前記ヒータの出力を制御する温度制御部（非図示）を有している。
【０００６】
可視化された粉体トナーが乗った用紙６が定着機８を通過する際、予熱板９で予熱され、熱ローラ１１及び加圧ローラ１２の狭持搬送することにより、加熱・加圧されトナーが用紙６に定着する。
【０００７】
図２を用いて熱ローラと加圧ローラのニップ部における動的挙動を説明する。熱ローラ１１の外径をＤＨ、加圧ローラ１２の外径をＤＢとし、加圧ローラ１２のニップ部の点Ａにおける外径はδ少ない。加圧ローラ１２の外周速度をＶＢ、熱ローラ１１の外周速度をＶＨとしたとき、ＶＨは制御された速度であり、ニップ部の点Ａでは加圧ローラ１２の外周速度は当然、幾何学的にＶＢより遅くなる。つまり、加圧ローラ１２はニップ部において用紙に常にせん断力を与える。
【０００８】
ここで、熱ローラ１１と用紙１５の印刷面における摩擦係数をμＴとし、加圧ローラ１２と用紙１５の非印刷面の摩擦係数をμＰとし、加圧ローラ１２の熱ローラ１１への押付荷重をｆ２とした場合、用紙１５と加圧ローラ１２間の摩擦力はμＰ×ｆ２であり、逆に熱ローラ１１と用紙１５間の摩擦力はμＴ×ｆ２となる。
【０００９】
熱ローラ１１表面はフッ素やシリコーン等の耐熱性のある離型性の良い材料で覆われている。これは、トナーが熱ローラ１１へ付着するのを防止するためである。このため、熱ローラ１１と用紙１５の摩擦係数μＴは一般的に低い、常温時で０．１程度になっている。また、熱ローラ１１及び加圧ローラ１２の表面材料が同一仕様の材料を選定しても、印刷面には多くの未定着トナーが存在するため、摩擦係数はμＴ＜μＰとなる。よって、加圧ローラ１２のニップ部におけるせん断力によって、熱ローラ１１と用紙１５は、微小であるが滑りを生じる。
【００１０】
この現象を回避するために、熱ローラ１１のグリップ力を向上させるため、表面を弾性ゴム（フッ素やシリコン）で覆う策をこうじている。しかしながら、ゴム材は一般的に短寿命のため、大量に印刷を行うユーザには割高となる。更に、輻射伝熱を利用した非接触定着方式である、フラッシュ定着や赤外線ヒータ照射、オーブン定着方式等が検討されているが伝熱効率が理論的に悪い。直接接触を行うニップ定着方式が熱効率が最も優れている。
【００１１】
また、ニップ部の本挙動を回避するために、特許文献１でベルトニップが開示されているが、機構が複雑で高価となってしまう問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−３３４００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、ニップ部のトナー層へ作用するせん断力を最小限に抑えて画質の向上が図れる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、熱ローラと、前記熱ローラに対して離接可能で、用紙を前記熱ローラ側に押し付ける第１の加圧ローラと、前記熱ローラと第１の加圧ローラとのニップ部よりも用紙搬送方向下流側に配置されて、前記熱ローラに対して離接可能で、前記用紙を前記熱ローラ側に押し付ける第２の加圧ローラを備え、前記熱ローラと第１の加圧ローラとのニップ部より上流側の用紙張力（搬送抵抗）をＲ、前記第１の加圧ローラと用紙との摩擦係数をμＰ、前記第１の加圧ローラの前記熱ローラへの押付荷重をｆ２、前記加熱ローラと表面に未定着トナーがのった用紙との摩擦係数をμＴ、用紙送行時の前記加熱ローラへの巻きつき角度をθ、前記第２の加圧ローラの前記加熱ローラへの押付荷重をｆ３としたとき、μＴ×ｆ３×ｅｘｐ（μＴ×θ）＞Ｒ、且つ、μＰ×ｆ２＜Ｒが成立することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記熱ローラと第２の加圧ローラは軸方向において外径差を施さないで、前記第１の加圧ローラは軸方向において外径差を施し、端部ほど外径が大きく加工されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は前述のような構成になっており、ニップ部のトナー層へ作用するせん断力を最小限に抑えて画質の向上が図れる定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施例について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施例に係る定着装置の定着過程を示す図である。同図に示すように熱ローラ１１に対して加圧ローラ１２（第１の加圧ローラ）が所定のニップ幅で押し付けられており、そのニップ部よりも用紙搬送方向下流側には熱ローラ１１に対して第２の加圧ローラ１８が所定のニップ幅で押し付けられている。
【００１８】
前記熱ローラ１１と第２の加圧ローラ１８は、共に外形が円筒状をしており、故意に軸方向において外径差は施されていない。前記加圧ローラ１２も外形は円筒状をしているが故意に軸方向において外径差を施し、端部ほど外径が大きく加工されている。また、加圧ローラ１２と第２の加圧ローラ１８は、離接機構（図示せず）により熱ローラ１１に対して離接可能に設けられ、用紙１５を熱ローラ１１側に押し付けている。
【００１９】
熱ローラ１１と用紙１５の印刷面における摩擦係数をμＴとし、加圧ローラ１２と用紙１５の非印刷面の摩擦係数をμＰとし、加圧ローラ１２の熱ローラ１１への押付荷重をｆ２とした場合、用紙１５と加圧ローラ１２間の摩擦力はμＰ×ｆ２であり、逆に熱ローラ１１と用紙１５間の摩擦力はμＴ×ｆ２となる。また、熱ローラ１１上流側の用紙の搬送抵抗力をＲとし、第２の加圧ローラ１８の熱ローラ１１への押付荷重をｆ３とし、熱ローラ１１への用紙１５の巻きつき角度をθとした場合、第２の加圧ローラ１８による搬送力はμＴ×ｆ３×ｅｘｐ（μＴ×θ）となる。このため、搬送抵抗力Ｒと比較しμＴ×ｆ３×ｅｘｐ（μＴ×θ）＞Ｒの条件を満たせば、用紙１５を搬送することができる。一方、加圧ローラ１２のせん断力は発生する摩擦力のため、μＰ×ｆ２＜Ｒが満たされれば加圧ローラ１２によるせん断力は小さくできる。
【００２０】
しかしながら、用紙１５は予熱版９により加熱されているため、印刷停止時に予熱版９上の用紙１５は１ｍｍ程度縮む。このことにより、熱ローラ１１と加圧ローラ１２に突入する用紙１５は急激に用紙幅が変化するため変化時にニップ部できついシワが発生する。本現象を解消するため、用紙幅方向中心位置に対し端にいくほど熱ローラ１１もしくは加圧ローラ１２の径を大きくする策（以下、逆クラウン形状と称す）が施されている。しかし、本発明では第２の加圧ローラ１８を用いるため、熱ローラ１１はフラット形状した方が用紙送行状態は良好となる。そこで、本発明においては加圧ローラ１２に逆クラウン形状を施しシワ防止を図っている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】連続紙電子写真方式印刷装置の概略構成図である。
【図２】従来の連続紙電子写真方式印刷装置における定着装置の定着過程を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る連続紙電子写真方式印刷装置における定着装置の定着過程を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｐは印写装置、１は帯電器、２は感光体、３は露光器、４は現像機、５は転写器、６は用紙、７は清掃機、８は定着機、９は予熱板、１０はヒータ、１１は熱ローラ、１２は加圧ローラ、１３は用紙折りたたみ部、１４はターンバーユニット、１５は用紙、１６はプラー、１７は離接機構、１８は第２の加圧ローラである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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