JPH0887194A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正或いは逆クラウン形状の加熱ローラに清掃
ウエブを押圧する圧接ローラの形状を逆或いは正クラウ
ン形状にした定着装置に関し、ウエブの皺や斜行が防止
され、付着トナーの除去に十分な効果が得られる定着装
置を提供する。 【構成】 外径が中央部から両端に向けて連続的に減少
或いは増加した形状を有し、熱源Ｈを内蔵する加熱ロー
ラ10と、加熱ローラ10に圧接回転する加圧ローラ11と、
ウエブ13を供給するウエブ供給部14、加熱ローラ10の形
状に対応し外径が中央部から両端部に向けて連続的に増
加或いは減少した形状を有し、供給されたウエブ13を加
熱ローラ10に圧接する圧接ローラ15及びウエブ13を巻き
取る巻取り部16とから成るクリーナユニット12とを備
え、記録媒体を加熱ローラ及び加圧ローラにより挟持し
て移送しながら記録媒体９上のトナー40の像を定着し、
加熱ローラ10に付着したトナーをウエブ13でクリーニン
グする構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷装置等の
定着装置に係り、特に加熱ローラに付着したトナーを除
去するためウエブを加熱ローラに圧接する圧接ローラを
長手方向の中央部から両端部に向けて連続的に増加或い
は減少する形状とした定着装置に関するものである。

【０００２】近年、オフィスオートメーション（ＯＡ）
の発達に伴い、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ
等に電子写真印刷装置が多用されている。電子写真印刷
装置の画像プロセスには、静電潜像形成プロセス、静電
潜像現像プロセス、転写プロセス及び定着プロセスが含
まれる。

【０００３】本発明は定着プロセスに関するもので、転
写プロセスにおいて用紙に転写されたトナー像が定着プ
ロセスで用紙に定着される。定着方法としては、圧力定
着法、フラッシュ定着法、熱定着法等が知られており、
いずれの定着法を採用するかによってトナー定着機構は
異なる。

【０００４】プリンタや複写機等のＯＡ機器では、省電
力化、小型化、ウォームアップ時間短縮化が要求されて
いるが、上記いずれの定着法もすべての要求を満たすこ
とができない。しかし、装置の小型・軽量化が可能なこ
と、装置構成が簡素なことから、ウォームアップ時間を
必要とするが熱定着法が広く用いられている。

【０００５】この熱定着法では、加熱ローラによって溶
解したトナーの一部が加熱ローラに付着し、回転により
再び用紙に付いて汚れるという問題がある。加熱ローラ
に残留したトナーを除去する方法は、ゴム等からなるブ
レードを当接することによって除去する方法があるが、
除去効果が高いウエブを圧接して除去する清掃方法が広
く行われている。

【０００６】しかし、ウエブが加熱ローラに均一に圧接
しないため、ウエブに皺や斜行が発生するので、これを
防止する方法が望まれている。

【０００７】

【従来の技術】図４に電子写真印刷装置の内部側面図を
例示している。図に示すように、矢印の方向に回転する
感光ドラム１の周囲に、帯電器２、レーザ露光器３、現
像器４、転写器５、除電器６、定着器７及びクリーナ８
が配置されている。

【０００８】従って、感光ドラム１の表面が、帯電器２
によって全面にマイナス帯電され、次に感光ドラム１の
表面に対して、レーザ露光器３から所定の印刷パターン
に応じた光が当てられると、露光した部分の電荷が減少
して静電潜像が形成される。

【０００９】この潜像領域が現像器４を通過すると、マ
イナスに帯電したトナー40ａが潜像領域に付着してトナ
ー像が形成される。一方、用紙9aは、矢印Ａ方向に１枚
ずつ感光ドラム１と転写器５の間に搬送される。転写器
５は用紙9aにプラスの電荷を与えるように構成されてい
る。従って感光ドラム１上のトナー像は用紙9aのプラス
電荷に吸引されて転写される。

【００１０】転写後、除電器６で除電部された感光ドラ
ム１上に残留したトナー40ａは、クリーナ８によってク
リーニングされ、次の印刷動作に備える。用紙9aに転写
されたトナー像は定着器７で定着され、図示省略したス
タッカに送出される。

【００１１】なお、上記例ではマイナス帯電のプロセス
の場合を説明したが、プラス帯電でも同様のプロセスで
ある。ここにおいて、図５(a) の側面図及び(b) の一部
省略して示す正面図により定着器７の構成を説明する。

【００１２】図において、定着器７は、ヒータＨ₁(例え
ば、600 Ｗのハロゲンランプ) を内蔵する加熱ローラ10
ａ、加熱ローラ10ａに圧接して回転する加圧ローラ11
ａ、加熱ローラ10ａに付着したトナー40ａ (二成分現像
剤ではキャリアが混入する) 及び塵を除去するクリーナ
ユニット12ａ、図示していないサーミスタ或いは熱電対
で構成された温度検出器で構成されている。

【００１３】加熱ローラ10ａ及び加圧ローラ11ａは、ア
ルミニウムから成る芯金とその表面をシリコーンゴムで
被覆（例えば厚さ約２mm) した（例えば直径32mm、長さ
230mm)ものである。

【００１４】また、定着時の熱と圧力により用紙9aに皺
が発生するのを防止するため、加熱ローラ10ａは、中央
部の直径が両端部の直径より太く形成（例えば、＋0.1
〜0.2mm:正クラウン形状という) され、加圧ローラ11ａ
は、ストレートに形成されている。

【００１５】また、クリーナユニット12ａは、巻いたウ
エブ13ａを保持し供給するウエブ供給部14ａ、供給され
たウエブ13ａを加熱ローラ10ａに圧接（例えば30gf/cm)
するストレート形状の圧接ローラ15ａ及びウエブ13ａを
巻き取る巻取り部16ａで構成されている。

【００１６】巻取り部16ａの軸160 はモータM1に連結さ
れ、用紙9aが定着器７を通過する度にモータM1の間欠駆
動により回転して、ウエブ13ａを間欠的に（例えば約５
mmずつ）巻き取る。ウエブ13ａは、芳香族ポリアミド樹
脂で形成され、シリコーンオイルが含浸されている。

【００１７】このような構成を有するので、加熱ローラ
10ａをヒータＨ₁ で加熱し、温度検出器で温度を検出し
て所定温度に達した後に、表面温度を一定に制御する。
そこでトナー像が転写された用紙9aが矢印方向に搬送さ
れて、加熱ローラ10ａ及び加圧ローラ11ａの間を通過す
る。

【００１８】この時、用紙9a上のトナー40ａは回転する
加熱ローラ10ａと加圧ローラ11ａの熱と圧力により溶解
して押し付けられて用紙9aに浸透し、通過後の温度低下
によって固化し定着する。

【００１９】一方、加熱ローラ10ａは回転しながら圧接
ローラ15ａに圧接されているウエブ13ａによって面がク
リーニングされる。このクリーナユニット12ａを備える
のは、定着時に熱によって溶解したトナー40ａの一部が
加熱ローラ10ａに付着し、回転により加圧ローラ11ａや
用紙9aに転写されて、加圧ローラ11ａや印刷画像を汚す
ことになるばかりでなく、使用休止で加熱ローラ10ａが
温度低下した時に固化して、再度、使用開始する時に、
加熱ローラ10ａの温度が充分に上がっていない状態で
は、固化したトナー40ａが加熱ローラ10ａや加圧ローラ
11ａの表面を傷つける場合があり、これを防ぐためであ
る。なお、上記例とは反対に、加熱ローラが逆クラウン
形状を持つ定着器もある。

【００２０】定着器７の寿命は、印刷画像の品質低下で
評価される。特に画像側の加熱ローラ10ａの表面に傷が
発生した場合には、印刷画像表面に縦すじが現れる。縦
すじ発生のメカニズムは、傷が浅い場合には傷の部分に
ウエブ13ａのシリコーンオイルが多く付着し、画像にオ
イルの染みが出る。また、傷が深い場合には、画像のト
ナー40ａがオフセットを起こし光沢のないすじが現れ
る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によれ
ば、正クラウン形状の加熱ローラにウエブを圧接する圧
接ローラがクラウンを持たないストレート形状であるの
で、中央部と両端部で当接力が不均一になり、加熱ロー
ラに圧接されて巻き取られるウエブに皺や斜行が発生し
て、圧接ローラの長手方向に対してクリーニング効果が
不安定になる。従って、正常なクリーニングが阻害され
る。

【００２２】従って、トナー等の清掃残りがヒータの休
止時に凝固して、稼働時に加熱ローラや加圧ローラの面
を傷つけ、特に加熱ローラに傷が発生した場合には、上
記のように印刷画像の品質低下をきたすので、定着器が
短寿命となる。これは加熱ローラが逆クラウン形状を持
つ場合も同様である。

【００２３】これを解決するために、圧接ローラの表面
材質を軟らかい材料で形成することが考えられるが、耐
久性の問題から充分な解決策とはならない。また、圧接
ローラの圧接力を高くする方法も考えられるが、ウエブ
を巻き取るのに必要な力が大きくなり、巻取り部の機構
が大きくなるという問題や、ウエブと加熱ローラの摩擦
力が局部的に大きくなり過ぎてウエブの耐久性が問題に
なる等から充分な解決策とはなり得ない。という問題点
がある。

【００２４】本発明は、圧接ローラがウエブを加熱ロー
ラの長手方向全体に均一に押圧して、ウエブの皺や斜行
が防止され、正常にクリーニングを行うことができ、均
質な画像が得られる定着装置を提供することを目的とし
ている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明（請求項
１）の原理図で、(a) は側面図、(b) は一部省略して示
す正面図である。

【００２６】図において、９は記録媒体、13はウエブ、
40はトナー、Ｈは熱源、10は断面の径が長手方向の中央
部から両端に向けて連続的に減少或いは増加する形状を
有し、熱源Ｈを内蔵する加熱ローラ、11は加熱ローラ10
に圧接して回転する加圧ローラ、12はウエブ供給部14、
圧接ローラ15及び巻取り部16とから成るクリーナユニッ
ト、14はクリーナユニット12に設けられ、ウエブ13を供
給するウエブ供給部、15はクリーナユニット12に設けら
れ、加熱ローラ10の形状に対応して外径が長手方向の中
央部から両端部に向けて連続的に増加或いは減少する形
状を有し、ウエブ供給部14から供給されたウエブ13を加
熱ローラ10に圧接する圧接ローラ、16はクリーナユニッ
ト12に設けられ、圧接ローラ15によって加熱ローラ10に
圧接されたウエブ13を巻き取る巻取り部である。

【００２７】従って、記録媒体９を加熱ローラ10及び加
圧ローラ11で挟持して移送しながら記録媒体９上の未定
着のトナー像を定着し、加熱ローラ10に付着したトナー
40をウエブ13によってクリーニングするように構成され
ている。

【００２８】また、請求項２では、圧接ローラ15は、軸
部材をスポンジ状に形成したシリコーン系樹脂材で被覆
したことを特徴としている。

【００２９】

【作用】請求項１では、図１に示すように、加熱ローラ
10の外径の長手方向の中央部から両端部に向けて連続的
に増加或いは減少するのに対応して、クリーナユニット
12の圧接ローラ15を外径の長手方向の中央部から両端部
に向けて連続的に減少或いは増加させて形成したことに
より、ウエブ13が圧接ローラ15によって加熱ローラ10に
全面に亙って均一に圧接されるので、ウエブ13に皺や斜
行が発生することが防止され、加熱ローラ10の全面が均
一にクリーニングされるので、定着された記録媒体９に
汚れのない画像を得ることができる。

【００３０】請求項２では、圧接ローラ15の外周がスポ
ンジ状のシリコーン系樹脂材で被覆されているので、柔
軟性を持った圧接ローラ15がウエブ13を均一に加熱ロー
ラ10に圧接するので、一層請求項１の効果を高めること
ができる。

【００３１】

【実施例】以下、従来例で説明した電子写真印刷装置に
本発明を適用した実施例を図２及び図３を参照して説明
する。全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

【００３２】図２は本発明の実施例の定着器を示す構成
図で、(a) は側面図、(b) は一部省略して示す正面図、
図３は実施例の圧接ローラを示す斜視図である。全図を
通じて同一符号は同一対象物を示す。

【００３３】図２及び図３に示すように、定着器7aにお
いて、クリーナユニット12ｂの圧接ローラ15ｂ (例えば
直径約10mm) は、ステンレス鋼から成る芯金150 にシリ
コーンスポンジ（例えば厚さ約３mm)151を被覆して形成
されている。シリコーンスポンジ151 の形状は、加熱ロ
ーラ10ａの正クラウンの形状に対応するように、長手方
向の中央部の直径が両端部より直径が細く（例えば−0.
1 〜0.2mm)なる逆クラウン状に形成されている。

【００３４】このような構成を有するので、印刷が開始
されると、逆クラウン形状の圧接ローラ15ｂにより正ク
ラウン形状の加熱ローラ10ａに押圧されているウエブ13
ａを、巻取り部16ａが間欠回転して巻き取る。

【００３５】この時、ウエブ13ａは、圧接ローラ15ｂに
よって加熱ローラ10ａの長手方向に均一に圧接されるの
で、ウエブ13ａの皺や斜行が発生することなく正常に巻
き取られて、加熱ローラ10ａに定着によって溶着したト
ナー40ａ等がウエブ13ａによって全域に亙って効率良く
クリーニングされ、清掃残りがなくなる。

【００３６】また、圧接ローラ15ｂのシリコーンスポン
ジ151 の層により、加熱ローラ10ａへのウエブ13ａの圧
接が柔軟で、加熱ローラ10ａに固形の異物があっても加
熱ローラ10ａを傷つけることがなく、更に、ヒータＨ₁
の休止時に加熱ローラ10ａの面に凝固するトナー40ａも
無くなり、凝固トナー等によって加熱ローラ10ａや加圧
ローラ11ａに傷を付けることも防止できる。

【００３７】従って、清掃残りや加熱ローラの傷によっ
て生じる用紙9a上の印刷画像の汚れを防止することがで
き、定着器7aの長寿命化を図ることができる。上記例で
は、圧接ローラ15ｂは外周にシリコーンスポンジ層を被
覆した場合を説明したが、シリコーンゴムを被覆しても
良い。

【００３８】また、上記実施例では、加熱ローラ10ａが
正クラウン形状に形成されている場合を説明したが、こ
れとは逆に加熱ローラが逆クラウン形状の場合には、圧
接ローラを正クラウン形状とすることで、同様の効果が
得られる。

【００３９】更に、上記実施例では、加熱ローラ10ａ側
にだけヒータＨ₁ を有する定着器7a(シングルヒート)
の場合を説明したが、加圧ローラ11ａ側にもヒータを有
する定着器 (ダブルヒート) の場合では、加熱ローラが
前記のように正或いは逆クラウン状の場合、本発明に関
わる圧接ローラが夫々に対応する逆或いは正クラウン形
状を有していれば、同様にヒータを有するローラの長手
方向に均一な圧接力が得られ、クリーニング効果が各ロ
ーラの全域に亙って得られることに変わりはない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、圧接ローラがウエブを均一に加熱ローラに
圧接するので、 ウエブの皺や斜行の発生を防止することができ、正常
に巻き取りができてクリーニング効果を高めることがで
きる。 加熱ローラの面の残留トナー等が熱源の休止時に凝固
して、再び稼働した時に加熱ローラや加圧ローラの面を
傷つけることがなくなる。 従って、記録媒体の面を汚すことがなくなり、印刷画
像の品質低下を防止することができ、定着器の長寿命化
を図ることができる。

【００４１】請求項２では、圧接ローラのシリコーンス
ポンジ層により、加熱ローラへのウエブの圧接が均一で
且つ柔軟であるので、 一層クリーニング効果を高めることができる。 加熱ローラに固形の異物の付着があっても加熱ローラ
の面を傷つけることがなくクリーニングでき、定着器の
長寿命化を図ることができる。 という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理図

【図２】 本発明の実施例を示す構成図

【図３】 実施例の圧接ローラを示す斜視図

【図４】 本発明が適用される電子写真印刷装置を示す
内部側面図

【図５】 従来例の定着器を示す構成図

【符号の説明】

７,7a は定着器、 ９は記録媒体、 9a
は用紙、10,10aは加熱ローラ、 11,11aは加圧ロー
ラ、12,12a,12bはクリーナユニット、
13,13aはウエブ、14,14aはウエブ供給部、 15,15a,1
5bは圧接ローラ、16,16aは巻取り部、40,40aはトナー、
Ｈは熱源、 Ｈ₁ はヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外径が長手方向の中央部から両端に向け
   て連続的に減少或いは増加する形状を有し、熱源を内蔵
   する加熱ローラと、 該加熱ローラに圧接して回転する加圧ローラと、 ウエブを供給するウエブ供給部、該加熱ローラの形状に
   対応して外径が長手方向の中央部から両端部に向けて連
   続的に増加或いは減少する形状を有し、該ウエブ供給部
   から供給されたウエブを該加熱ローラに圧接する圧接ロ
   ーラ及び該圧接ローラによって圧接されたウエブを巻き
   取る巻取り部とから成るクリーナユニットとを備え、 該記録媒体を該加熱ローラ及び該加圧ローラで挟持して
   移送しながら該記録媒体上の未定着のトナーの像を定着
   し、該加熱ローラに付着したトナーを該ウエブによって
   クリーニングすることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記圧接ローラは、軸部材をスポンジ状
   に形成したシリコーン系樹脂材で被覆して成ることを特
   徴とする請求項１の定着装置。