JP3243143B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ、ファ
クシミリ装置等のように電子写真式の画像形成部を備え
た画像形成装置に用いられる定着装置の改良に関し、特
に未定着トナーを記録紙上に熱溶融定着させる定着装置
に於いて、定着装置を構成する加熱ローラに付着したト
ナー等の異物を加圧ローラ側に積極的に転移させること
により、加熱ローラの汚れと、それに起因した画質の低
下を防止することができる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成部を備えた複写
機、プリンタ、ファクシミリ装置等々の画像形成装置で
は、原稿反射光等の光学的な画像情報を予め一様に帯電
した感光体上に照射することによって得た静電潜像に、
現像装置からトナーを供給して可視像化し、このトナー
像を記録紙上に転写した後で定着装置に通紙して熱定着
を行っている。この定着装置は、内部にヒータを備えた
加熱ローラと、この加熱ローラの外周面に圧接する加圧
ローラを有し、両ローラ間を通過する転写済み記録紙を
加圧しながら加熱することにより、トナー像の定着を行
っている。上記従来の定着装置においては、加熱ローラ
へのトナーの付着と、それに起因したオフセットの発生
（定着能力の低下）を防止する為に、加熱ローラの外周
面に高粘度のシリコンオイルを含浸したオイル塗布手
段、或はローラ内に設けたオイルタンクから染み出る微
量のオイルをフェルトを介して塗布するオイル塗布手段
を圧接させてオイル膜を形成することが行われている
が、このオイル塗布手段は加熱ローラと常時接触する
為、加熱ローラ周面に付着したトナー、紙粉等の異物が
オイル塗布手段側に転写してしまい、オイルを均一に塗
布する能力の低下を来すばかりでなく、オイル塗布手段
側に徐々に蓄積した異物が逆に加熱ローラ側に逆流し、
最後に記録紙に付着して画質の低下をもたらすという不
具合があった（特開昭６１−１０９０８４号、６２−５
２８４号、１−１２０１７１号、３−１１４０６４号公
報）。

【０００３】即ち、図５は従来の定着装置の構成説明図
であり、未定着トナーＴを有した記録紙Ｐが図面右方に
位置する画像形成部から搬送されてきて、加熱ローラ１
０１と加圧ローラ１０２のニップ部に進入すると、記録
紙Ｐ上のトナーＴが紙上に定着され、定着装置の左方に
位置する図示しない排紙ユニットに排出される。通常、
トナーＴを保持した記録紙Ｐは定着ローラ１０１の熱に
よって溶かされて記録紙に融着する。しかし、加熱ロー
ラ１０１の表面の離型性が悪い場合には一部のトナーが
加熱ローラ１０１の表面に付着し、微量オフセットを起
こす。このための対策として、加熱ローラ１０１にシリ
コンオイルが内填されたオイル塗布ローラ１０５を圧接
してシリコンオイルを常時加熱ローラ１０１に供給して
その離型性を高め、オフセットを防止することが行われ
ている。符号１０３はヒータ、１０４は温度検知用のサ
ーミスタ、１０８は分離爪、１０９、１１０は排紙ガイ
ド、１１１は分離爪スプリング、１１２は排紙コロ、１
１３は入口ガイド、１１４はオイル供給ユニットであ
る。

【０００４】しかし、このようにオイル塗布ローラ１０
５を用いても完全にオフセットを防止することは困難で
あり、依然として微量オフセットが加熱ローラ１０１に
残るという問題があった。即ち、ローラ１０５がクリー
ニングローラを兼ねる結果となり、使用して行くに従
い、オイル塗布ローラ１０５が汚れを起こし、オイル塗
布量の減少、並びにクリーニングローラ１０６に付着し
たトナーの加熱ローラ１０１への再転写が発生し、画像
汚れを起こす。特に、クリーニングローラ１０６に付着
したトナーは、記録紙中の成分と混ざって堆積すること
により塊となり、この塊がクリーニングローラ１０６か
ら落下すると記録紙上に黒い大粒状の汚れ（以下、「黒
ポチ」という）を形成する為、この点の改善が求められ
ていた。

【０００５】上記の他に加熱ローラ表面のトナー汚れを
防止する従来例として特開平３−２８８７３号公報に
は、加熱ローラ表面にクリーニング用フェルトを当接し
た定着ユニットにおいて、該フェルト近傍に回転体クリ
ーナを設け、加熱ローラ表面上のトナー等による汚れを
除去し、定着時のコピー表面及び裏面汚れを防止する技
術が開示されている。一般に記録紙は紙繊維に炭酸カル
シウム等の填料を付着させているが、欧州紙のように炭
酸カルシウム等の粒径の大きい成分が多い場合には、填
料と繊維との付着力が弱いことも関連して、填料が定着
に際してトナーと共に加熱ローラ表面にオフセットし易
く、加熱ローラのクリーニング手段も汚れ易い。従っ
て、クリーニング手段の性能を維持する為には、短期間
隔でメンテナンスを行うことが必要となり、通常の定期
点検での点検間隔ではクリーニング部材の性能保証を行
うことが不可能となる。

【０００６】また、特開平４−１０７４８９号公報に
は、オフセット防止剤塗布ローラの外周フェルト部をフ
ェルト部材と補強部材とで一体的に構成し、外周フェル
ト部を支持部との間で着脱可能に構成することにより、
オフセット防止剤供給手段の簡素化、コストダウンを図
った構成が開示されている。この従来例は、上記特開平
３−２８８７３号公報の場合と同様に填料としての炭酸
カルシウムを多く含む欧州紙等を通紙した場合にオフセ
ットが多発し、クリーニング用フェルトを通常の一回の
定期点検内に数回交換する必要が生じ、サービス上好ま
しくない結果となる。

【０００７】特開平５−５３４６８号公報には、未定着
現像剤が形成されている転写材を互いに協働して挟圧搬
送する一対の回転体と、該回転体のうちの少なくともい
ずれか一方の回転体にウェブ状のクリーニング部材の一
方の面及び他方の面を押しつける為の圧接ローラを有す
るクリーニング手段とを備える定着装置に於て、該圧接
ローラの表層をフッ素樹脂を含む層から構成することに
より、加熱ローラ上に残留している現像剤、紙粉等の異
物に起因した画像汚れの発生を未然に防止した技術が開
示されている。しかし、この装置はクリーニング機構が
大掛かりで、スペース増大、コスト高等の欠点が生じ
る。

【０００８】特開平５−１１９６５６号公報には、加熱
ローラの表面に離型剤を塗布する離型剤塗布手段と、こ
の離型剤塗布手段を加熱ローラから接離可能にする接離
制御手段とを備えることにより、加熱ローラへの離型剤
塗布手段によるトナーや紙粉の付着を防止し、記録紙上
に定着された画像上にオフセットが発生することを防止
した技術が開示されている。しかし、この技術は接離手
段及びその制御が必要である為、コスト高となる。ま
た、離型剤塗布手段を加熱ローラから離間させるために
複雑な機構及び制御を採用してコストを増大させた割に
は寿命改善効果が少ない等の欠点がある。

【０００９】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、外周面で互いに圧接しながら回転する加熱ローラ及
び加圧ローラと、加熱ローラ又は加圧ローラの少なくと
もいずれか一方の外周面に接触してローラ表面にオイル
を塗布するオイル塗布ローラと、該加圧ローラ表面に接
するクリーニング手段と、を備えた定着装置において、
加熱ローラの汚れを確実に防止することにより、加熱ロ
ーラに付着したトナー等の異物の蓄積と、蓄積した異物
の記録紙上への転移による「黒ポチ」の発生を防止する
ことができる定着装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【発明の構成】上記目的を達成する為、請求項１記載の
発明は、外周面で互いに圧接しながら回転する加熱ロー
ラ及び加圧ローラと、該加熱ローラ又は加圧ローラの少
なくともいずれか一方の外周面に接触してローラ表面に
オイルを塗布するオイル塗布ローラと、上記オイル塗布
ローラ表面に接するクリーニングローラと、を備えた定
着装置に於いて、上記クリーニングローラは表面層を有
し、該クリーニングローラの上記表面層を内部に対して
相対的に熱伝導率の高い物質で構成したことを特徴とす
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の定
着装置に於いて、上記加圧ローラ表面のトナーに対する
離型性を上記加熱ローラ表面の離型性よりも低く設定
し、上記加圧ローラ表面のうちトナーに対する離型性が
加熱ローラの離型性よりも低く設定されている低離型性
部分が、加圧ローラ表面の全体又は一部分であることを
特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の定着装置に於いて、コピー動作待機中に上記各ロ
ーラ群を少なくとも断続的に空回転させるように構成し
たことを特徴とする。

【００１３】

【作用】以上のように、上記クリーニングローラは表面
層を有し、該クリーニングローラの上記表面層を内部に
対して相対的に熱伝導率の高い物質で構成した。換言す
れば、オイル塗布ローラ用クリーニングローラの熱容量
を少なくし、かつ少ない熱容量の割りにクリーニングロ
ーラ表面積を広くして、クリーニングローラの温度立上
りの短縮化を図ったので、クリーニングローラの性能を
安定化し、更に上記「黒ポチ」画像の発生を防止でき
る。

【００１４】また、上記加圧ローラ表面のトナーに対す
る離型性を上記加熱ローラ表面の離型性よりも低く設定
し、上記加圧ローラ表面のうちトナーに対する離型性が
加熱ローラの離型性よりも低く設定されている低離型性
部分が、加圧ローラ表面の全体又は一部分であるように
構成した為、加熱ローラ表面の汚れが確実に加圧ローラ
側へ転移することとなり、加熱ローラの汚れを簡易に防
止し、かつコピー品質上も加熱ローラ上のトナー等の異
物の塊が落下することによる「黒ポチ」汚れの発生を防
止できる。

【００１５】コピー動作待機中に上記各ローラ群を少な
くとも断続的に空回転させるように構成したので、オイ
ル塗布ローラ用クリーニングローラ等のクリーニングロ
ーラを常に所定温度以上に保持することが可能となり、
オイル塗布ローラ用クリーニングローラ等のクリーニン
グローラの温度が低下した場合に発生し易いトナー等の
異物の塊の落下による「黒ポチ」汚れの発生を防止でき
る。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の一実施例
を詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の定着装置の一
実施例の構成説明図であり、（ｂ）は加圧ローラの要部
拡大図である。この定着装置は、内部にヒータ３を有し
た加熱ローラ１と、加熱ローラ１と圧接する加圧ローラ
２と、加熱ローラ１の表面温度を検知するサーミスタ４
と、加熱ローラ１の表面に圧接して摩擦力により連れ回
りするオイル塗布ローラ５と、オイル塗布ローラ５の表
面に圧接して連れ回りする塗布ローラ用クリーニングロ
ーラ６と、分離爪７と、加圧ローラ２の表面に接する加
圧ローラ用クリーニングローラ８とを有する。

【００１７】加熱ローラ１は例えばアルミ製のジャーナ
ル部の表面に離型層としてフッ素樹脂加工を施したもの
であり、フッ素樹脂としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＡ等を用
いる。オイル塗布ローラ５としては、表面がＰＴＦＡ樹
脂等からなり、内部にオイルタンクを備え、且つ表面に
微小なオイルしみ出し穴を有しているもの等を用いる。
クリーニングローラ６は例えば金属ローラの表面にフッ
素ゴムを１０〜１００μｍコーティングしたローラであ
る。加圧ローラ用クリーニングローラ８は、金属等で構
成し、加圧ローラの表面材料よりも離型性が低い材料に
より構成する。

【００１８】次に、本実施例の加圧ローラ２は、表面層
が弾性変形するように構成すると共に、最外層の表面に
はトナー離型性が加熱ローラ１の表面よりも悪い材質が
用いられている。例えば、弾性材料からなる部材の表面
層にカーボングラファイトや、ＳｉＣ（炭化ケイ素）等
の粒子を分散させたものを用いる。図１（ｂ）に示す様
にこの例の加圧ローラ２は、芯金１０の外周に耐熱性を
有したシリコンゴム等の弾性層１１を積層し、更に弾性
層１１の外周に離型性の低い低離型性層１２を積層した
ものである。低離型性層１２は、弾性層１１の表面部分
にカーボングラファイト等の粒子を混入させることによ
り、加熱ローラ１表面よりも離型性を低下させたもので
あり、クリーニングローラ６の表面よりは離型性はよ
い。

【００１９】上述の様に定着装置により未定着トナーを
担持した記録紙を定着すると、加熱ローラ１の表面の離
型性がいかに良好であっても、微量とはいえ加熱ローラ
表面にトナー等の異物が付着し、これが堆積すると塊と
なって種々の不具合をもたらす。そこで、本実施例で
は、微量オフセットトナーが加熱ローラ１、オイル塗布
ローラ５、及び塗布ローラ用クリーニングローラ６に蓄
積することがないように、加圧ローラ表面の離型性を意
図的に低下させて、積極的に微量オフセットトナーを加
圧ローラ表面に転移させ、更に加圧ローラ２よりもトナ
ー離型性が悪く、且つオフセットトナーの担持能力が比
較的高いクリーニングローラ６へ転移させるようにし
た。なお、加圧ローラ２表面のうちトナーに対する離型
性が加熱ローラの離型性よりも低く設定されている低離
型性部分は、加圧ローラ表面の全体としてもよいが、一
部分としてもよい。一部分を低離型性部分とする場合に
は、その形状は島状、点状、帯状等々種々設定可能であ
る。

【００２０】図２は本発明の他の実施例における制御方
法を示すタイミング図であり、コピー動作待機中に該定
着装置の具備する上記各ローラ群を連続的又は断続的に
空回転させるように構成した点が特徴的である。即ち、
画像形成装置の電源投入後においては、定着装置が非通
紙時であってもサーミスタ４により加熱ローラ１の表面
温度を検知することにより、ヒータ３をＯＮ−ＯＦＦ制
御して所定温度幅内に表面温度を維持している。ところ
が、塗布ローラ用のクリーニングローラ６については加
熱も温度制御が行われていない為、加熱ローラの停止時
には急激に温度が低下する。この結果、クリーニグロー
ラ６の表面に付着していたオフセットトナーや記録紙の
脱離成分が凝集固化し易くなる。この凝固物は脆い為、
外力により容易に剥離落下し、これが記録紙上に付着し
て「黒ポチ」を起こす。そこで、本発明では、クリーニ
ングローラ６を加熱ローラ１とともに、待機点灯中にも
断続的に回転させる様にしている。即ち、所定のデュー
ティー比以上にクリーニングローラ６及び加熱ローラ１
を回動させることにより、クリーニングローラ６の極度
な温度低下を防止でき、「黒ポチ」現象の発生を防止で
きる。

【００２１】図２では、定着ニップ部での通紙時以外の
時（非通紙時）においても所定の間隔で加熱ローラの駆
動をＯＮすることにより、加熱ローラ１及びクリーニン
グローラ６を空転させてクリーニングローラ６の温度低
下を防止している。この空回転は、断続的に行えば十分
である。

【００２２】次に、オイル塗布ローラ用クリーニングロ
ーラ６の表面に蓄積したオフセットトナー及び記録紙の
脱離成分は冷えると脆くなって落下し易くなるが、本発
明の第３実施例では、クリーニングローラ６の表面を熱
伝導率の高い物質で構成すると共に、内部を熱伝導率の
低い物質で満たしたので、このような不具合を解消でき
る。即ち、図３及び図４に示すように本実施例では、表
面層８ａを金属等のような熱伝導率の良好な材質であり
ながら熱容量が極めて小さいものとする一方で、内部８
ｂを熱伝導率の低いもの（例えば、厚さが１ｍｍ以下の
中空パイプ、樹脂表面に金属メッキを施したローラ等）
とするように構成したので、加熱ローラ１及びクリーニ
ングローラ８の駆動開始後、ただちにクリーニングロー
ラ６の表面の蓄積物温度を上昇させることができ、その
結果蓄積物の脆化を防止して落下を防ぎ、その結果とし
て「黒ポチ」状コピー汚れを防止できる。なお、熱伝導
率の低い内部物質８ｂとしては、例えば空気、真空、樹
脂、発泡樹脂等を挙げることができる。

【００２３】なお、上記実施例では、オイル塗布ローラ
用クリーニングローラ６を例として説明したが、本実施
例は図１に示した加圧ローラ用クリーニングローラ８に
適用してもよい。即ち、第１実施例のように加圧ローラ
側に積極的にトナーを転移させるように構成した場合
に、加圧ローラ上のトナーをクリーニングローラ８が除
去することとなるが、このクリーニングローラ８上のト
ナーが塊となって加圧ローラに逆転写して記録紙に付着
する等の事態を防止するために、図３、図４の如きロー
ラ構造を採用すれば、トナー塊の冷却による脆化を防止
できる。

【００２４】このように、本実施例によれば、オイル塗
布ローラ用クリーニングローラ６（８）の熱容量を少な
くし、かつ少ない熱容量の割りにクリーニングローラ表
面積を広くして、クリーニングローラの温度立上りの短
縮化を図ったので、クリーニングローラの性能を安定化
し、更に上記「黒ポチ」画像の発生を防止できる。

【００２５】なお、第１実施例における加圧ローラによ
るトナーのクリーニング構造は、単独の実施例としても
成立可能であるが、第２実施例、第３実施例、或はその
両者と組み合わせても成立可能である。また、第２実施
例におけるコピー動作待機中における空回転は単独の実
施例としても成立可能であるが、第１、第３実施例と組
み合わせても成立可能である。また、第３実施例のクリ
ーニングローラの構造は、単独の実施例としても成立可
能であるが、第１、第２実施例と組み合わせても成立可
能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の様に本発明の定着装置に於いて
は、外周面で互いに圧接しながら回転する加熱ローラ及
び加圧ローラと、該加熱ローラ又は加圧ローラの少なく
ともいずれか一方の外周面に接触してローラ表面にオイ
ルを塗布するオイル塗布ローラと、上記オイル塗布ロー
ラ表面に接するクリーニングローラと、を備えた定着装
置に於いて、上記クリーニングローラは表面層を有し、
該クリーニングローラの上記表面層を内部に対して相対
的に熱伝導率の高い物質で構成した。換言すれば、オイ
ル塗布ローラ用クリーニングローラの熱容量を少なく
し、かつ少ない熱容量の割りにクリーニングローラ表面
積を広くして、クリーニングローラの温度立上りの短縮
化を図ったので、クリーニングローラの性能を安定化
し、更に上記「黒ポチ」画像の発生を防止できる。

【００２７】また、上記加圧ローラ表面のトナーに対す
る離型性を上記加熱ローラ表面の離型性よりも低く設定
し、上記加圧ローラ表面のうちトナーに対する離型性が
加熱ローラの離型性よりも低く設定されている低離型性
部分が、加圧ローラ表面の全体又は一部分であるように
構成した。この為、加熱ローラ表面の汚れが確実に加圧
ローラ側へ転移することとなり、加熱ローラの汚れを簡
易に防止し、かつコピー品質上も加熱ローラ上のトナー
等の異物の塊が落下することによる「黒ポチ」汚れの発
生を防止できる。

【００２８】コピー動作待機中に定着装置の具備する上
記各ローラ群を少なくとも断続的に空回転させるように
構成したので、オイル塗布ローラ用クリーニングローラ
等のクリーニングローラを常に所定温度以上に保持する
ことが可能となり、オイル塗布ローラ用クリーニングロ
ーラ等のクリーニングローラの温度が低下した場合に発
生し易いトナー等の異物の塊の落下による「黒ポチ」汚
れの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) 本発明の一実施例の定着装置の構
成説明図及び要部構成説明図。

【図２】本発明の第２の実施例を説明する為のタイミン
グ図。

【図３】本発明の第３の実施例の説明図。

【図４】本発明の第３の実施例の説明図。

【図５】従来例の説明図。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ、２ 加圧ローラ、３ ヒータ、４ サ
ーミスタ、５ オイル塗布ローラ、６ クリーニングロ
ーラ、７ 分離爪、８ クリーニングローラ、

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面で互いに圧接しながら回転する加熱
   ローラ及び加圧ローラと、該加熱ローラ又は加圧ローラ
   の少なくともいずれか一方の外周面に接触してローラ表
   面にオイルを塗布するオイル塗布ローラと、上記オイル
   塗布ローラ表面に接するクリーニングローラと、を備え
   た定着装置に於いて、上記クリーニングローラは表面層を有し、該クリーニン
   グローラの上記表面層を内部に対して相対的に熱伝導率
   の高い物質で構成した ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の定着装置に於いて、上記加
   圧ローラ表面のトナーに対する離型性を上記加熱ローラ
   表面の離型性よりも低く設定し、上記加圧ローラ表面の
   うちトナーに対する離型性が加熱ローラの離型性よりも
   低く設定されている低離型性部分が、加圧ローラ表面の
   全体又は一部分であることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の定着装置に於い
   て、コピー動作待機中に上記各ローラ群を少なくとも断
   続的に空回転させるように構成したことを特徴とする定
   着装置。