JPH10268689A

JPH10268689A - 定着装置

Info

Publication number: JPH10268689A
Application number: JP6798897A
Authority: JP
Inventors: Buichi Shimada; 武一島田; Azusa Nakamura; あずさ中村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成により、トナー汚れの発生しない
高画質を得る定着装置を提供する。【解決手段】加熱ローラ１１と加圧ローラ１２との間
にトナー像支持体である記録紙Ｐを挟持搬送しつつ定着
を行う定着装置１０の、加熱ローラ１１にはローラに当
接・回転して離型オイルを塗布するオイル塗布ローラ１
４が設けられていて、オイル塗布ローラ１４は定着装置
１０の駆動とは別に設けた回転駆動部により可変の周速
度をもって回転することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式の画像
形成機器等で用いられる定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成機器等で
多く用いられている定着方法は、圧着熱定着方式であ
る。圧着熱定着方式では、未定着のトナー画像を担持し
た記録媒体（普通紙等）を、少なくとも一方が加熱され
ている互いに圧接回動する一対のローラ間に通し、圧着
加熱して定着する方法である。このときトナーを構成す
る主要成分である熱可塑性樹脂が溶融軟化して記録媒体
に粘着しトナー画像が定着される。

【０００３】この方法は高速で定着が可能であり、装置
も小型化でき、加熱ローラの温度も２００℃程度と比較
的低いことから火災等の危険性も少ない優れた性能を有
する。しかし、トナーと加熱定着ローラが圧接されるた
め、一部のトナーが定着ローラに付着する、所謂オフセ
ット現象を起こしがちである。

【０００４】この問題は最近低速の装置に用いられるよ
うになった、耐熱性フィルムを介してトナー像を熱源に
圧着する定着方法においても同様である。

【０００５】そのため、現用の定着装置では、種々のオ
フセット防止技術が採用されている。代表的なものは、
定着ローラ表面を溶融トナーと親和性の低いフッ素系樹
脂にすること、シリコンオイル等離型剤を定着ローラに
塗布することである。

【０００６】一方、近年トナーの改良が進み、特開昭５
０−１３４６５２号、特開昭４９−６５２３１号のごと
くトナーに用いられる樹脂の分子量分布のコントロール
や低分子量ポリプロピレン等トナー内添型離型剤の開発
も進んで来た。

【０００７】しかし、これらの技術を用いた場合でも、
画像形成機器の初期使用時や、トナー像支持体である記
録媒体の先端にベタ黒等トナー付着量の多い画像がある
場合には、記録媒体と定着ローラの離型性が悪く、結果
として記録媒体が定着ローラに巻き付いてしまったり、
定着ローラにトナーが付着して、後続の画像に再転写
し、画質低下になるなどの故障を防ぎ切れない。

【０００８】以上の問題を防止するため、従来は定着ロ
ーラに多量のオイルを塗布するオイル塗布手段を設けて
いた。塗布手段としては、オイルタンクに浸したフェル
トの一端を定着ローラに当接する方式或いはオイル皿の
オイルに浸した塗布ローラを定着ローラに当接する方式
が提案されているが、どちらも定着装置の大型化、液体
の取り扱いの難しさといった課題がある。一方特公平４
−１７７０５号公報に開示されている多孔質組織材にシ
リコンオイルとシリコンゴムを含浸架橋して製造したシ
ートをフェルト等の基材からなるローラの表面に被覆
し、その基材にオイルを含浸させた塗布ローラが提案さ
れ、塗布装置の小型化、交換の容易さで優れた性能を備
えている。

【０００９】しかし、上記オイルの塗布ローラの回転数
は終始一定であり、画像形成機器の使用初期には必要量
以上のオイルが塗布され、オイルだれ、記録媒体汚れ或
いは定着後の記録媒体の手ざわりが悪くなる等の不具合
が発生し、使用時間が長くなるとオイル塗布量が少なく
なり、前記の記録媒体が定着ローラに巻き付いてしまっ
たりする。例えば塗布ローラの塗布部材にブラシを用い
た場合、図９に示すように使用時間が長くなるにつれブ
ラシ１４１ｂ先端が加熱ローラ１１に付着したトナーで
汚染されオイル塗布性能が悪化するとともに図９（ｂ）
に示すようにフレーク状のトナーＴａが積層し、このト
ナーＴａが加熱ローラに固着し加熱ローラと加圧ローラ
のニップ部Ｎを通過すると更に強く加熱ローラに固着す
る。その結果定着する記録紙Ｐに図１０に示すような加
熱ローラのピッチの間隔で軸方向に並んだトナーカスＴ
ａが付着し記録画像の汚れを発生する。更に、このトナ
ー汚れは後続の画像に再転写し、画質低下が発生する。
また固着したトナーカスはクリーニングローラによるク
リーニングが不可能となるなどの問題点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
の解決を目指すものであり、高画質でありながら上記の
ごとき欠点のない、しかもあまり機構が複雑でない定着
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、加熱ローラ
と加圧ローラとの間にトナー像支持体を挟持搬送しつつ
定着を行う定着装置の、前記加熱ローラにはローラに当
接・回転して離型オイルを塗布するオイル塗布ローラが
設けられていて、該オイル塗布ローラは定着装置の駆動
とは別に設けた回転駆動部により可変の周速度をもって
回転することを特徴とする定着装置によって達成され
る。

【００１２】また、前記オイル塗布ローラはオイルを含
浸した多孔性セラミック又は内部にオイルを充填した金
属タンクから成るオイル保持層の外周にオイル規制層
と、更にフェルト又はブラシから成るオイル搬送層を設
けたこと、或いは前記回転駆動部は、前記オイル塗布ロ
ーラを前記加熱ローラと当接位置において同方向に駆動
回転し、メンテナンス期間の前半においては加熱ローラ
の周速度とほぼ同じ周速度で、後半においては速い周速
度で駆動回転することを特徴とする前記定着装置は好ま
しい実施態様である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態についてその
構造とその作用を図１及び図２によって説明する。

【００１４】図１は本発明の定着装置の一例を示す断面
図である。図において、１１及び１２は一対の定着用回
転体である加熱ローラ及び加圧ローラ、１３はクリーニ
ングローラ、１４はオイル塗布ローラである。

【００１５】クリーニングローラ１３は加熱ローラ１１
の表面上に付着したトナーや紙粉をクリーニングするた
めに表面に例えばノーメックスフェルトからなるクリー
ニング層を有しこのクリーニング層を加熱ローラ１１表
面に軽く圧接させるように構成されている。

【００１６】加熱ローラ１１の内側芯部にはハロゲンラ
ンプ等からなる加熱ヒータＨが設けられている。加熱ロ
ーラ１１及び加圧ローラ１２の周囲温度は不図示のサー
ミスタなどからなる温度センサにより検知され、この検
知信号によって制御されて所定の温度範囲内に保持され
る。

【００１７】加熱ローラ１１は、芯金１１ｂの外周を３
０μｍのＰＦＡチューブ１１ｂで被覆したもので外径６
０ｍｍのハードローラである。

【００１８】加圧ローラ１２は芯金１２ｃの周囲に、ゴ
ム厚５ｍｍ、ゴム硬度アスカーＣ５５度のゴムローラ１
２ｂを設け、その外周を厚み５０μｍのフッ素樹脂ＰＦ
Ａチューブ１２ａをもって被覆した外径６５ｍｍのソフ
トローラである。

【００１９】加圧ローラ１２は図示しないバネなどの付
勢部材によって加熱ローラ１１に線圧３ｋｇｆ／ｃｍで
圧接されゴムローラ１２ｂ部の弾性変形によって圧接面
にニップ部Ｎを形成している。このときのニップ部Ｎの
長さは線圧やローラ表面の硬度によっても異なるがほぼ
１０．５ｍｍになっている。加熱ローラ１１は周速度３
５０〜４１０（ｍｍ／ｓｅｃ）で時計方向に回転し、加
圧ローラ１２は加熱ローラ１１に圧接して従動回転す
る。

【００２０】クリーニングローラ１３は加熱ローラ１１
の周面に付着したトナーや紙粉、異物等を吸着除去する
ローラで、クリーニングローラ１３の表面には例えば発
泡シリコンゴムのようなオイルに対して非吸収性の材料
を使用する。吸収性の材料を使用すると溜まった吸収し
たオイルを吐き出すこととなり、オイルむらになる。従
ってクリーニングローラ１３に非吸収性の材料を使用
し、オイル塗布量のバラツキを抑える。またトナー等の
異物除去性能を良くするため、離型性の低いものとし、
更に加熱ローラ１１からの熱を吸収しないよう熱容量の
小さいものが選択使用され、クリーニングローラ１３は
加熱ローラ１１に圧接して従動回転する。

【００２１】オイル塗布ローラ１４はクリーニングロー
ラ１３によって清掃された加熱ローラ１１の周面に離型
用のオイルを塗布するオイル塗布ローラで、オイル塗布
ローラ１４は加熱ローラ１１に常に当接し、加熱ローラ
１１の回転駆動源とは独立した回転駆動源により加熱ロ
ーラ１１との当接位置において同方向に、また加熱ロー
ラ１１の回転中のみ回転し、その周速度は加熱ローラ１
１の周速度と僅かに異なる範囲で変更可能になってい
る。また、オイル塗布ローラ１４はその内部から滲出・
補給するオイルの他にオイルを含浸したオイル含浸パッ
ド１７ａ、ケース１７ｂより成るオイル補給パッド１７
による外周からのオイル補給を行っている。かかる構成
により定着するトナー像支持体である記録紙Ｐの汚損を
防ぐと共に加熱ローラ１１よりの記録紙Ｐの分離を容易
にする。クリーニングローラ１３は図３に示すように加
熱ローラ１１の回転方向に対してオイル塗布ローラ１４
の上流側に配置し、加熱ローラ１１に付着したトナーが
オイル塗布ローラ１４に付着する前にクリーニングロー
ラ１３によって除去する構成となっている。

【００２２】更に１５及び１６は記録紙Ｐの巻き付きを
防止するために加熱ローラ１１及び加圧ローラ１２にそ
れぞれ設けた分離爪であって、引っ張りバネＳ₁或いは
Ｓ₂による付勢によって分離爪１５は加熱ローラ１１周
面に非接触で、分離爪１６は加熱ローラ１２周面に軽く
圧接されている。

【００２３】図２はオイル塗布ローラ１４の基本構成を
示す部分断面図である。図において、１４１はオイル搬
送層、１４２はオイル規制層、１４３はオイル保持層、
１４６はフランジでＢで示したのは接着剤である。オイ
ル保持層１４３は離型オイルとしてシリコンオイル等を
含浸した多孔性のセラミック１４３Ａ又はオイルを貯え
たオイルタンク１４３Ｂが用いられる。

【００２４】図３（ａ）はオイル保持層としてシリコン
オイル等を含浸した多孔性セラミック１４３Ａを用いた
セラミック保持層タイプのオイル塗布ローラ１４Ａの断
面図を示している。多孔性セラミック１４３Ａには中心
部に貫通孔が設けられていて、ＳＵＳ材等を材料とする
軸１４７Ａが貫通している。多孔性セラミック１４３Ａ
の両端部はフランジ１４６Ａによって挟持され、その間
はオイル洩れ防止と接着を目的としてシリコン接着剤Ｓ
によって接着されて、軸１４７Ａと一体となっている。
多孔性セラミック１４３Ａの周面にはオイルの滲出量を
規制するオイル規制層１４２が設けられている。オイル
規制層１４２はランダムにからみ合った耐熱性でオイル
透過性を有した繊維シートを約３回程度巻き付けたもの
で、セラミックと繊維シートの先端部及び繊維シートの
後端部は両面接着テープによって接着されている。オイ
ル規制層１４２の上には、オイル塗布を行うフェルト又
はブラシから成るオイル搬送層１４１が設けられてい
る。オイル規制層１４２上へのオイル搬送層１４１を固
設するには接着剤Ｂが用いられるが、接着剤Ｂの塗布箇
所はオイル透過性がないため、例えば図４に示すように
接着剤Ｂを螺旋状に巻き付けるように塗布して接着し、
オイルの滲出量が一様となるようにしている。また図５
にはブラシをオイル搬送層１４１Ａとして用いたときの
拡大断面図を示している。オイル搬送層１４１Ａとして
オイル透過性を有する耐熱性を有する生地１４１ａにア
ミド系のアラミド繊維１４１ｂを織り込んでブラシロー
ラ状にしている。

【００２５】図３（ｂ）はオイル保持層としてアルミ製
のオイルタンクを用いたオイルタンクタイプのオイル塗
布ローラ１４Ｂの断面図を示している。オイル保持層１
４３Ｂとして多数のオイル供給用の小孔１４３Ｂｂを周
面に有する円筒アルミパイプ１４３Ｂａの両端をフラン
ジ１４６Ｂで接着剤Ｂによって閉塞し、内部に粘度が低
く水状のシリコンオイルを充填し、オイルタンクとして
いる。円筒アルミパイプ１４３Ｂａの周面には図３
（ａ）において説明したと同様、オイル規制層１４２が
設けられ、更にその外層にはフェルト又はブラシからな
るオイル搬送層１４１が接着剤Ｂによって接着されてい
る。

【００２６】この場合も各層に接着剤を使用するときは
図４に示すように接着剤を螺旋状に塗布して離型剤の滲
出を抑制しないようにすることが必要である。

【００２７】オイル塗布ローラ１４としては、前記多孔
性セラミックを用いたオイル保持層１４３Ａと上記ブラ
シローラ状のオイル搬送層１４１Ａと組み合わせたも
の、又は、金属タンクから成るオイル保持層１４３Ｂと
フェルトから成るオイル搬送層１４１とを組み合わせた
ものも使用できる。

【００２８】多くのオイル塗布ローラについて、加熱ロ
ーラ１１へのオイル塗布量とオイル塗布ローラの回転数
の関係をテストすると、回転数が増加すると塗布量が増
大し、図７（ａ）のＡ，Ｂ或いはＡＢの中間の特性を示
す。また、上記塗布量とオイル保持層１４３のオイル保
持量の関係をテストすると、保持量が小となると塗布量
が小となり図７（ｂ）のＡ，Ｂ或いはＡＢの中間の特性
を示す。

【００２９】また、定着装置１０のコピー数が増大する
に従いオイル保持層１４３のオイル保持量は減少する。
これらのことを勘案して、本実施の形態ではオイル塗布
ローラ１４の回転数はコピー数に応じて図８に示すＡ，
Ｂ或いはＡＢの中間の回転数になるよう回転駆動部での
回転数は制御部により制御しオイル塗布量を一定に保持
されるようにする。

【００３０】加熱ローラ１１とオイル塗布ローラ１４と
の周速度が異なると加熱ローラ１１とオイル塗布ローラ
１４との間で摺擦されることになり、図９を用いて説明
したようにブラシ１４１ｂの先端にトナーＴａが付着
し、トナーの固着が発生し、そのためオイル塗布効果が
低下し記録紙Ｐの汚れ等が顕著に生じることとなる。従
って本発明においては、オイル塗布ローラ１４の周速度
を加熱ローラ１１の周速度とほぼ等速になるよう回転駆
動し、メンテナンス期間（ＰＭ）中の中間時期におい
て、前記オイル塗布量が適正塗布量である０．１〜０．
５（ｍｇ／ｃｏｐｙ）近辺になるよう設定する。塗布量
の調整はオイル規制層１４２での耐熱シートの巻数を変
更したり、シートの材質を変更することによって行う。

【００３１】図６は、前記オイル塗布ローラ１４の回転
数の制御の一例を示すフローチャートである。この制御
方法は図示しない制御部により、メンテナンス期間のコ
ピー数を４Ｎ₁とするとき、コピー数がＮ₁を越える毎に
回転数を変更してその周速度Ｖ₀をＶ₀₁からＶ₀₂，
Ｖ₀₃，Ｖ₀₄へと変更する。周速度Ｖ₀₁，Ｖ₀₂，Ｖ₀₃，Ｖ
₀₄はＶ₀₁＜Ｖ₀₂＜Ｖ₀₃＜Ｖ₀₄とし、更にＶ₀₃＝Ｖ_hとす
る。ここでＶ_hは加熱ローラ１１の周速度である。かか
る制御によりオイル塗布ローラ１４の周速度を、メンテ
ナンス期間前半においては加熱ローラ１１の周速度とほ
ぼ同速の周速度になるよう駆動回転し、メンテナンス期
間後半においては速い周速度になるよう駆動回転する。

【００３２】この駆動回転の変更は例えば駆動源として
シリースモータを使用し、このシリースモータに直列に
接続した抵抗の抵抗値Ｒ₀をＲ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄と
変更して周速度を変更する。ここで、Ｒ₀₁＞Ｒ₀₂＞Ｒ₀₃
＞Ｒ₀₄であり、Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄は、Ｒ₀＝Ｒ₀₁
であるときＶ₀＝Ｖ₀₁に、Ｒ₀＝Ｒ₀₃であるときＶ₀＝Ｖ_h
に、或いはＲ₀＝Ｒ₀₄であるときＶ₀＝Ｖ₀₄となる値が選
択される。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、定着装置
の加熱ローラに離型剤であるオイルを供給するオイル塗
布ローラの回転を加熱ローラの回転方向と同方向で可変
の周速度をもって回転するので、常にオイルの補給量を
一定に保持することができる。従って、極めて簡単な構
成により、加熱ローラのトナーカス付着を防止し、トナ
ー像支持体上の記録画像の汚れが発生しない優れた画質
の記録画像を得ることの可能な定着装置を提供できるこ
ととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１のオイル塗布ローラの基本構成を示す部分
断面図である

【図３】オイル塗布ローラの２例についての構造を示す
断面図である。

【図４】オイル塗布ローラ形成時の接着剤塗布方法を示
す斜視図である。

【図５】オイル塗布ローラのブラシを用いたオイル搬送
層の部分拡大断面図である。

【図６】本発明のオイル塗布ローラの回転制御の一例を
示すフローチャートである。

【図７】オイル塗布ローラの回転数とオイル塗布量の関
係及びオイル保持層のオイルの保持量と塗布量の関係を
示すグラフである。

【図８】本発明によるオイル塗布ローラの回転数制御を
示すグラフである。

【図９】ブラシローラのトナーカス付着を説明する図で
ある。

【図１０】トナーカス付着によるトナー像支持体の画像
汚れを示す平面図である。

【符号の説明】

１０定着装置１１加熱ローラ１２加圧ローラ１３クリーニングローラ１４オイル塗布ローラ１４１オイル搬送層１４２オイル規制層１４３オイル保持層１５，１６分離爪１７オイル補給パッドＢ接着剤Ｈ加熱ヒータＮニップ部Ｖ₀ オイル塗布ローラの周速度Ｖ_h 加熱ローラの周速度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ローラと加圧ローラとの間にトナー
像支持体を挟持搬送しつつ定着を行う定着装置の、前記
加熱ローラにはローラに当接・回転して離型オイルを塗
布するオイル塗布ローラが設けられていて、該オイル塗
布ローラは定着装置の駆動とは別に設けた回転駆動部に
より可変の周速度をもって回転することを特徴とする定
着装置。
【請求項２】前記オイル塗布ローラはオイルを含浸し
た多孔性セラミック又は内部にオイルを充填した金属タ
ンクから成るオイル保持層の外周にフェルト又はブラシ
から成るオイル搬送層を設けたことを特徴とする請求項
１に記載の定着装置。
【請求項３】前記回転駆動部は、前記オイル塗布ロー
ラを前記加熱ローラと当接位置において同方向に駆動回
転し、メンテナンス期間の前半においては加熱ローラの
周速度とほぼ同じ周速度で、後半においては速い周速度
で駆動回転することを特徴とする請求項１又は２に記載
の定着装置。