JP2001042684A

JP2001042684A - 定着装置及び画像記録装置

Info

Publication number: JP2001042684A
Application number: JP11216359A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogiso; 敏夫小木曽; Tsutomu Hiraoka; 平岡　　力; Masaru Nakano; 中野　　勝; Hiromitsu Fukuda; 裕光福田; Katsumi Kumada; 克巳熊田; Akira Sasaki; 暁佐々木; Takashi Tsunohashi; 高史角橋; Hideki Mayama; 英城間山; Kazuo Kikuchi; 一夫菊地; Katsuyoshi Onose; 勝義小野瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ローラ式の定着装置において、離型
剤供給部をクリーニング部と離型剤供給部より構成し、
紙粉の多い紙で多くの離型剤供給を要するトナーに対し
ても長寿命を実現できるようにした。【解決手段】ローラ式の定着装置において、離型剤供給
部を定着ローラに対して高面圧のクリーニング部と、低
面圧の離型剤塗布部により構成し、離型剤塗布部よりク
リーニング部へ離型剤供給する構成とした。これによ
り、異物をクリーニング部でせきとめることにより離型
剤塗布部の目詰まりを起こりにくくし、定着装置の長寿
命を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙、OHPシートな
どの記録媒体に印字印画を行なう画像記録装置に関し、
特に、画像データに基づき記録媒体上に保持された未定
着トナーを定着する定着器の定着ローラとトナーとの離
型性を向上する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像記録装置において、画像デー
タに基づき記録媒体上に保持された未定着トナーを定着
する定着器の定着ローラとトナーとの離型性を向上する
ために、定着器に離型剤を供給する離型剤を供給する離
型剤供給部を備えたものがある。その離型剤供給部（以
下離型剤をオイルとも称する）としては、（１）オイル
パッド方式（例、特開平６−２７４０６３号公報）、
（２）オイルローラ塗布方式（例、特開平６−２５０５
５７号公報）、（３）オイルフェルト方式（例、特開平
５−１２７６６６号公報）が知られている。

【０００３】このうち、従来技術（１）は、オイルが外
部から補給されない構成のため、連続印字を行なうよう
な場合にオイル供給量の低下が大きく、また長寿命（長
交換周期）とできない問題があった。また、オイル供給
量の各部のばらつきによりオイル筋がでやすい問題もあ
った。

【０００４】一方、従来技術（２）は、ローラ内部に含
浸されたオイルをローラ表面の多孔質層からしみださせ
る方式で、微量のオイルを定着ローラに塗布し、トナー
の離型性向上を図る用途に向いているが、オイルを大量
に消費するトナーには適さない問題がある。

【０００５】さらに、従来技術（３）は、オイルをフェ
ルトで吸上げて表面に設けられた多孔質体よりオイルを
しみださせてオイルの供給を行なう方式である。本方式
は定着ローラにオフセットしたトナーが多孔質体表面に
付着しにくく安定したオイル供給を行なえる利点はある
が、定着ローラにオフセットしたトナーがすりぬけて記
録媒体の汚れを発生させやすい問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術（１）、
（２）、（３）はいずれもオイル供給を実現できるが、
（１）（２）は定着ローラとの離型性確保のため、オイ
ルの大量供給を必要とするトナーを使用する場合に適し
ていない。（３）は構造的に表面の多孔質体の孔径を設
定することによりオイル供給量を決めることができる利
点があるが、定着ローラに付着するトナー、紙粉などの
異物が多い場合に記録媒体の汚れを発生させやすい問題
がある。

【０００７】本発明は、定着ローラとの離型性確保のた
め、オイルの大量供給を必要とするトナーを用いて、定
着ローラに付着する異物が多い場合でも記録媒体の汚れ
の発生がなく印字可能な長寿命の定着装置およびそれを
具備する画像記録装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における定着装置は、オイル供給部を、定着ロ
ーラに高面圧で押し付けられ異物をせきとめるクリーニ
ング部と、定着ローラに低面圧で押し付けられ異物が表
面に付着しにくい多孔質体を表面に設けたオイル塗布部
から構成しすることにより異物をすりぬけやすくし、ク
リーニング部はオイル塗布部よりオイルの供給を受ける
構成とすることにより、定着ローラを傷つけにくくし
た。

【０００９】上記構成では、クリーニング部はオイル塗
布部よりオイルの供給を受けるため、初期はクリーニン
グ部はオイル供給部としても作用する。通紙により定着
ローラに付着する紙粉、トナーなどの異物はクリーニン
グ部で大部分せきとめられオイル塗布部へ流入する異物
の量は低減される。オイル塗布部へ流入した異物は四フ
ッ化エチレン樹脂などからなる多孔質体が表面に設けら
れたオイル塗布部で表面に付着しにくい特性を有するこ
とと、低面圧で定着ローラと接触しているため、異物は
すりぬけやすくオイル塗布部にたまりにくい。そのた
め、オイル塗布部は通紙時にも目詰まりを起こしにくく
安定したオイル供給を行なうことが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図１は本発明の定着装置の構成を示して
いる。ヒータ（図示せず）を内蔵した金属製の芯金（図
示せず）のまわりの表面に例えばシリコンゴムよりなる
ゴム層（図示せず）を有する定着ローラ２および加圧ロ
ーラ３が互いに加圧されて配置されており、未定着トナ
ー１７を保持する記録媒体１６がその間を通過する間に
ゴム層間に形成された平坦部（ニップ部）で熱を伝えら
れ未定着トナー１７の記録媒体１６上への定着が行なわ
れる。このような定着装置では、未定着トナー１７の紙
への接着力より定着ローラへの接着力が大きいとトナー
１７が定着ローラ２の表面に付着し、記録媒体１６の定
着ローラへの巻付きを起こす可能性があり、それを回避
するために離型剤供給部４よりオイルを定着ローラ２表
面に供給し、トナーと定着ローラ間の接着力の低減を図
っている。しかしながら、定着ローラ２に徐々に付着す
るトナーは離型剤の塗布能力を低下させるため、それを
防ぐため、本発明の定着装置においては、オイル塗布部
３９は、繊維状のフェルト7の表面に四フッ化エチレン
樹脂などからなる多孔質体４０が設けられており、トナ
ーをオイル塗布部表面に付着しにくい特性とするととも
に、定着ローラ２回転方向上流側にプレート状部材6の
まわりにフェルト５を巻き付けたクリーニング部３８を
構成し、トナーなどの異物のせきとめを行なう構成とし
た。オイル塗布部３９、クリーニング部３８の定着ロー
ラ２への面圧分布は１８ｂ、１８ａのようになってお
り、クリーニング部は高い面圧で、オイル塗布部は低い
面圧で押し付けられている。クリーニング部を高い面圧
で押し付けるのは、その手前で異物をせきとめるためで
あり、オイル塗布部を低い面圧でおしつけるのはそこに
入りこんだ異物をすりぬけさせるためである。

【００１１】それを実現するため、クリーニング部はオ
イル塗布部上部とともにホルダ８ａに剛な板バネ９ａを
介して固定されており（ホルダ８ａは多孔質体４０の定
着ローラ２との当接部に直接押圧力を加えていない）、
オイル塗布部下部はホルダ８ｂに柔な板バネ９ｂを介し
て固定されている。板ばね９はオイルパン１４内部のベ
ース板４１に固定されている。オイル塗布部下端はオイ
ルパン４１に接触しており、オイルボトル１０よりオイ
ルの供給を受ける構成となっている。離型剤供給部４の
定着ローラ上流部には定着ローラ２に付着したトナーを
かきとる回転型クリーニング部１２を設けることにより
離型剤供給部４の長寿命化が図れる。また、離型剤供給
部４の定着ローラ下流側にブレード１１を設けることに
よりＯＨＰなどに印画する場合に問題となる離型剤供給
部の離型剤供給の幅方向むらに起因するオイル筋をなく
すようならすことができるとともに、オイル量の規制、
異物のかきとりを実現できる。さらにブレードは異物の
紙への付着を防止し、印画時の表汚れを防止できる。加
圧ローラ３には剥離爪１５が設けられており、紙の加圧
ローラ３への巻付きを防止する。また、加圧ローラ３に
はクリーニング部１３が設けられており、非通紙時に定
着ローラ２から転移した異物のせきとめを行ない、印画
時の裏汚れの防止を図れる構成とすることもできる。

【００１２】ここで、ホルダ８ａ、８ｂの押付け構造に
ついて図２を用いて説明する。クリーニング部３８を支
持するホルダ８ａは幅広の高い曲げ剛性の板バネ９ａに
より固定されており、クリーニング部３８は、定着ロー
ラ２に大きい面圧で押し付けられている。一方、オイル
塗布部３９を支持するホルダ８ｂは幅狭の相対的に低い
曲げ剛性の板バネ９ｂにより固定されており、定着ロー
ラ２に小さい面圧で押し付けられている。

【００１３】次に、通紙時、非通紙時の異物の付着につ
いて図３、図４を用いて説明する。図３で通紙時の異物
付着を説明する。図３で記録媒体１６（例えば紙）の表
面には、印字面は未定着トナー１７、両面に紙粉１９が
付着している。紙が定着ローラ２、加圧ローラ３間を通
過する際に、微量のトナーと紙粉が定着ローラ２に付着
する。トナー１７はその多くが回転型クリーニング部１
２表面に付着し、そこをすりぬけた紙粉、トナーはオイ
ル供給部のクリーニング部３８手前で多くがせきとめら
れ、そこをすりぬけた異物はブレード１１でせきとめら
れる。ブレード１１がないと、すりぬけるトナー２０が
印字面の汚れとなって画質劣化を引き起こす。

【００１４】一方、非通紙時の異物付着について図４を
用いて説明する。通紙に定着ローラ２、他各部に付着し
た異物のうち、ブレード１１をすりぬけたトナー２０
は、非通紙時は加圧ローラ３へ転移し、加圧ローラのク
リーニング部１３でせきとめられる。加圧ローラのクリ
ーニング部１３がないと加圧ローラ３に転移したトナー
２１が紙の裏面に付着し、印画時の裏汚れとなり画質を
低下させる。

【００１５】次に、本定着装置を構成する各部の要素特
性について図５を用いて説明する。オイル塗布部３９に
おいて、フェルト部７のオイル供給量を横軸に、多孔質
体のオイル供給量を縦軸に示した。多孔質体の３種類の
孔径のものについて特性を示した。孔径の大きいものほ
どフェルトのオイル供給量と多孔質体のオイル供給量の
差が小さくなることを示している。

【００１６】次に、オイル塗布部の多孔質体と定着ロー
ラとの接触幅（ニップ幅）と多孔質体オイル供給量の関
係を図６に示した。これから、ニップ幅と多孔質体オイ
ル供給量の間にはほぼ比例関係がなりたつことを示して
おり、所望の多孔質体オイル供給量を得られるように多
孔質体の孔径、ニップ幅を決めればよい。

【００１７】さらに図６でニップ幅５ｍｍの場合のオイ
ル塗布部の面圧と多孔質体オイル供給量の関係を図７に
示した。これから、オイル供給量はオイル塗布部面圧に
よらずほぼ一定であることを示している。

【００１８】次に、面圧とクリーニング性能、オイル塗
布部性能の関係を図８に示した。クリーニング部では異
物せきとめ性能が求められることから、異物せきとめ性
能との関係を調べると0.008MPa以上で十分な性能が得ら
れている。一方、オイル塗布部では、異物の多孔質体へ
の付着をしにくくする（目詰まりをおこしにくくする）
ために異物のすりぬけ性能が要求されるその性能を調べ
たところ、0.005MPa以下で十分な性能が得られることが
わかった。以上から、クリーニング部は面圧0.008MPa以
上、オイル塗布部は面圧0.005MPa以下となるように面圧
設定を行なうことが望ましい。

【００１９】次に、本発明の定着装置のオイル供給性能
について図９および図１０を用いて説明する。図９は多
孔質体オイル供給量およびブレードでオイル供給量が規
制された後のオイル供給量（このオイル量がトナーと定
着ローラの離型に寄与する）の通紙枚数の関係を示して
いる。多孔質体オイル供給量がブレードオイル供給量と
比較して十分大きいときはブレードオイル供給量は一定
であるが、多孔質体オイル供給量がブレードオイル供給
量と同等まで低下するとブレードオイル供給量も低下
し、トナーと定着ローラの間の離型性が低下し、巻付き
などを起こす可能性がある。これから、通紙枚数にとも
なうオイル供給量の低下の少ないオイル供給部を提供す
ることが長寿命の定着装置を作る上で不可欠であること
がわかる。

【００２０】次に図１０を用いてクリーニング部３８有
無の場合の多孔質体オイル供給量の通紙枚数との関係を
示した。これから、クリーニング部ありはなしよりオイ
ル供給量の低下率が低く長い定着装置寿命を実現可能で
ある。

【００２１】次に本発明の定着装置を用いた画像記録装
置の構成を図１１を用いて説明する。駆動ローラ３３、
ベルトに張力を与えるテンションローラを兼ね備えた従
動ローラ２６により垂直方向に張架され矢印方向に一定
速度で回転する感光体ベルト３５と、感光体ベルト３５
と接触配置される中間転写体３７と、感光体ベルト３５
の表面を一様に帯電する帯電器２７と、一様に帯電され
た感光体ベルト３５表面を露光して該表面に静電潜像を
形成する露光装置２４と、感光体ベルト３５の水平面に
当接するよう配置され静電潜像を現像してトナー像を形
成する４つの現像器２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ
と、用紙など記録媒体１６を収納したカセット２３から
記録媒体を給紙する給紙ローラ３０と、カセット２３よ
り給紙された記録媒体の姿勢を矯正するレジストローラ
３１と、トナー像を記録媒体に転写する転写ローラ３２
と、定着装置１と、定着された記録媒体を機外へ排出す
る排紙部３４と、感光体ベルト３５表面に残留する電荷
を除去するイレーズランプ２９と、残留するトナーを除
去するブレード２８と、転写後に中間転写体３７表面に
残留するトナーを除去するクリーナ３６を備える。

【００２２】次に、本装置によるカラー画像の形成方法
を説明する。電源投入後、プリント待機状態になったプ
リンタ１本体に図示されない情報処理装置からプリント
信号が送られると露光装置２４が信号に従ってトナー像
に該当するレーザ光が帯電器２７により一様に帯電され
た感光体ベルト３５上に照射され、感光体ベルト３５上
には静電潜像が形成される。

【００２３】まず、感光体ベルト３５上に露光装置２４
によりイエロー色のトナー像に対応する静電潜像を形成
し、イエロー現像器２５ｄにより現像しトナー像とす
る。ここで、２５ｄはイエロー色のトナーを使用する現
像器、２５ｃはマゼンダ色のトナーを使用する現像器、
２５ｂはシアン色のトナーを使用する現像器、２５ａは
ブラック色のトナーを使用する現像器であり、各現像器
にはバイアス電圧を制御することにより現像機能が付与
または消失されるようになっている。感光体ベルト３５
上に形成されたトナー像は中間転写体３７との接触部で
中間転写体３７表面に転写され、該表面に保持される。

【００２４】一方、トナー像転写後の感光体ベルト３５
上は感光体ベルト３５表面に残留する電荷をイレーズラ
ンプ２９で除去した後、転写されずに残留したトナーを
ブレード２８により除去する構成になっている。

【００２５】これら感光体ベルト３５表面を初期状態に
戻す工程が終了した後、次色であるマゼンダ色のトナー
像を同様に感光体ベルト３５表面に形成し、中間転写体
３７表面上に保持されている前記イエロー色のトナー像
に重ねあわせて転写して中間転写体３７上に保持する。

【００２６】同様の工程をシアン、ブラック色について
も繰り返し中間転写体３７上で４色のトナー像を重ね合
わせると同時に該表面に保持する。このようにして中間
転写体３７の表面上に形成した４色のトナー像を記録媒
体１６上に転写するために、給紙ローラ３０を回転させ
カセット２３に収納された記録媒体１６を１枚づつ分離
し、レジストローラ３１まで搬送し記録媒体１６の斜行
を補正した後、停止する。

【００２７】次いで、中間転写体上のトナー像と整合す
るようなタイミングでレジストローラ３１の回転を始動
する。搬送される記録媒体の先端が中間転写体３７と接
触すると同時に転写ローラ３２を記録媒体背面より押し
つけ、中間転写体３７表面上の４色のトナー像を一度に
記録媒体１６上に静電転写する。こうして記録媒体１６
上にできあがった４色のトナー像は定着器１の定着ロー
ラと加圧ローラの間を通過することにより定着されプリ
ンタ２２の排紙部３４に排出され、印画の一連のプロセ
スを終了する。

【００２８】このような画像記録装置で上記の定着装置
を具備することにより、紙粉の多い紙を用い、トナーの
オフセットがあり、ローラに異物が付着しても長寿命の
安定した印画を可能とできる利点がある。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、定着ローラと加圧ロー
ラで構成した定着装置で、紙粉の多い紙に対してもオイ
ル供給量の著しい低下をまねくことなく長寿命化が可能
になるため、離型性確保のためオイルを多量に必要とす
るトナーを用いた場合でも、ランニングコストの低減を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置を示す図である。

【図２】本発明の定着装置の部分構造図である。

【図３】本発明の定着装置の通紙時の異物の付着動作
を示す図である。

【図４】本発明の定着装置の非通紙時の異物の付着動
作を示す図である。

【図５】本発明の定着装置の離型剤供給部のフェルト
オイル供給量と多孔質体オイル供給量の関係を示す図で
ある。

【図６】本発明の定着装置の離型剤供給部のオイル塗
布部のニップ幅とオイル供給量の関係を示す図である。

【図７】本発明の定着装置の離型剤供給部のオイル塗
布部の面圧とオイル供給量の関係を示す図である。

【図８】本発明の定着装置の離型剤供給部のクリーニ
ング部とオイル塗布部の面圧と各部性能の関係を示す図
である。

【図９】本発明の定着装置の多孔質体の離型剤供給量
とブレードの離型剤供給量の関係を示す図である。

【図１０】本発明の定着装置の離型剤供給部のクリー
ニング部有無時のオイル供給量の通紙枚数との関係を示
す図である。

【図１１】本発明の画像記録装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

1…定着装置、2…定着ローラ、3…加圧ローラ、4…離型
剤供給部、5…クリーニング部フェルト、6…プレート状
部材、7…オイル塗布部フェルト、8…ホルダ、9…板ば
ね、10…オイルボトル、11…ブレード、12…回転型クリ
ーニング部材、13…加圧ローラクリーニング部材、14…
オイルパン、15…剥離爪、16…記録媒体、17…トナー、
18…面圧、19…紙粉、20,21…トナーの動作、22…画像
記録装置、23…カセット、24…露光装置、25…現像器、
26…従動ローラ、27…帯電器、28…ブレード、29…イレ
ーズランプ、30…給紙ローラ、31…レジストローラ、32
…転写ローラ、33…駆動ローラ、34…排紙部、35…感光
体ベルト、36…クリーナ、37…中間転写体、38…クリー
ニング部、39…オイル塗布部、40…多孔質体、41…ベー
ス板、42…押え板。

フロントページの続き (72)発明者中野勝茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者福田裕光茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者熊田克巳茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者佐々木暁茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者角橋高史茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者間山英城茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者菊地一夫茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者小野瀬勝義茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内Ｆターム(参考） 2H033 AA08 BA43 BA44 BA45 BA51 BA52 BA54 BA56 BB01 BB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着トナー像を保持する記録媒体を通過
させ未定着トナーの定着を行なう、定着ローラ、加圧ロ
ーラ及び定着ローラと前記未定着トナー像間の離型性を
高めるために離型剤を塗布する離型剤供給部を有する定
着装置において、前記離型剤供給部を定着ローラに対し
て高面圧で接触するクリーニング部材と、それとは別部
材よりなり定着ローラ回転方向に対して前記クリーニン
グ部材より下流側に設けられ、定着ローラに前記クリー
ニング部材に対して相対的に低面圧で接触する、表面に
部分的に多孔質体の設けられた離型剤塗布部材により構
成し、前記クリーニング部材が前記離型剤塗布部材より
離型剤供給を受ける構成としたことを特徴とする定着装
置。
【請求項２】特許請求項１記載の定着装置において、前
記クリーニング部材および前記離型剤塗布部材を別個の
押付力付与手段により押圧力を付与する構成としたこと
を特徴とする定着装置。
【請求項３】特許請求項１、２記載の定着装置におい
て、離型剤塗布部材を、オイルパンに固定されたベース
板に複数の板ばね部材が固定されており、各板ばね部材
は先端が２つに分岐しており、一方が高い曲げ剛性を有
しており、他方が相対的に低い曲げ剛性を有しており、
高い曲げ剛性を有する部位に第一のホルダが結合されて
おり、クリーニング部材および離型剤塗布部のフェルト
が前記第一のホルダに固定されており、低い曲げ剛性を
有する部位に第二のホルダが結合されており、第二のホ
ルダには表面に多孔質体が設けられた離型剤塗布部のフ
ェルトが設けられており、前記離型剤塗布部材の端部が
オイルパンに接触し、オイルボトルより離型剤の供給を
受ける構成であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３のいずれか一つに記
載の定着装置において、離型剤塗布部材の定着ローラ回
転方向上流側にローラ状の乾燥したクリーニング回転部
材を有する及びもしくは定着ローラ回転方向下流側にブ
レードなどよりなる離型剤規制部材を有する及びもしく
は加圧ローラにクリーニング部材を有することを特徴と
する定着装置。
【請求項５】請求項１、２、３、又は４のいずれか一つ
に記載の定着装置において、前記クリーニング部材の押
付面圧を0.008MPa以上とし、前記離型剤塗布部面圧を0.
005MPa以下とすることを特徴とする定着装置。
【請求項６】画像信号に対応した静電潜像を感光体に形
成する手段と、トナーを供給して前記静電潜像を現像す
る現像器と、前記感光体上のトナー像が転写され記録媒
体へのトナー像の転写を行なう中間転写体と、定着器を
具備した画像記録装置において、前記定着器は、請求項
１，２、３，４、又は５のいずれか一つに記載された定
着器であることを特徴とする画像記録装置。