JP2002365952A

JP2002365952A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002365952A
Application number: JP2001169232A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Shimazaki; 大充島崎; Tadafumi Shimizu; 忠文志水; Tetsuo Hayama; 哲雄葉山; Shoichi Kitagawa; 生一北川; Keiichi Matsuzaki; 圭一松崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】定着装置において、ドナーローラのクリーニ
ング不良およびオイルの塗付むらを軽減する。【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０に圧
接し、定着ベルト２０とで記録部材を挟んで搬送する加
圧ローラ２３と、定着ベルト２０を所定温度に加熱する
ハロゲンヒータランプ２８と、多孔質部材からなる表層
２５ａおよび表層２５ａの内部に位置してオイルが含浸
されたオイル含浸層２５ｂから構成されたオイル供給ロ
ーラ２５と、オイル供給ローラ２５からのオイルを定着
ベルト２０へ供給するとともに定着ベルト２０のクリー
ニングを行うドナーローラ２４とを有し、多孔質部材の
孔径を０．０１〜１５μｍ、多孔度が３０〜９０％、膜
厚が５０μｍ〜１ｍｍ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、電子写真方式の複
写機やプリンタおよびファクシミリ等に使用される画像
形成装置に設けられた定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やプリンタなどの
画像形成装置には、感光体に静電潜像を形成した後にこ
れをトナーによって現像してトナー像とし、このトナー
像を加熱溶融および加圧して用紙に定着させる定着装置
が組み込まれている。

【０００３】この定着装置にはオイル塗布機構を有して
いる場合が一般的であり、様々な方式がとられている
が、その一つとして、定着部材に当接させたドナーロー
ラにより定着印字面のクリーニングとオイル供給を同時
に行うオイル塗布機構がある。

【０００４】ドナーローラはシリコーンゴムで被覆され
ており、このドナーローラにオイル供給ローラを適度の
押圧力で圧接させることにより、オイル供給ローラから
ドナーローラを介して定着印字面に安定的にオイルが塗
布される。

【０００５】そのため、ドナーローラは内部の構造が２
種類以上のオイル保持層で構成されている。

【０００６】またこれによって、放置時のオイル湧き出
しやオイル垂れなどの発生を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に構成されたドナーローラを用いた間接オイル塗付とク
リーニング方式において連続通紙による寿命試験を行う
と、用紙の種類によっては紙粉やトナーが完全にクリー
ニングされず、ローラ内部からの必要オイル量の供給が
追いつかずに定着印字面やドナーローラ表面に充分にオ
イルが供給されなくなり、用紙巻き付きなどが発生す
る。

【０００８】また、ドナーローラはオイル供給ローラか
ら供給されるオイルにより膨潤して外形が大きくなる
が、オイル供給ローラの弾性が乏しいためにオイル供給
ローラとドナーローラとの接触が不均一となり、軸方向
で見ると膨張にばらつきがあり段差を生じてオイル塗付
むらが発生する。

【０００９】そこで、本発明は、ドナーローラのクリー
ニング不良およびオイルの塗付むらを軽減できる定着装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の定着装置は、定着部材と、定着部材に圧接
し、定着部材とで記録部材を挟んで搬送する加圧手段
と、定着部材を所定温度に加熱する加熱手段と、多孔質
部材からなる表層および当該表層の内部に位置してオイ
ルが含浸されたオイル含浸層から構成されたオイル供給
手段と、オイル供給手段からのオイルを定着部材へ供給
するとともに当該定着部材のクリーニングを行うドナー
ローラとを有し、多孔質部材の孔径が０．０１〜１５μ
ｍ、多孔度が３０〜９０％、膜厚が５０μｍ〜１ｍｍと
したものである。

【００１１】これにより、ドナーローラのクリーニング
不良およびオイルの塗付むらを軽減することが可能にな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、定着部材と、定着部材に圧接し、定着部材とで記録
部材を挟んで搬送する加圧手段と、定着部材を所定温度
に加熱する加熱手段と、多孔質部材からなる表層および
当該表層の内部に位置してオイルが含浸されたオイル含
浸層から構成されたオイル供給手段と、オイル供給手段
からのオイルを定着部材へ供給するとともに当該定着部
材のクリーニングを行うドナーローラとを有し、多孔質
部材の孔径が０．０１〜１５μｍ、多孔度が３０〜９０
％、膜厚が５０μｍ〜１ｍｍである定着装置であり、ド
ナーローラのクリーニング不良およびオイルの塗付むら
を軽減することが可能になるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、オイル含浸層はセルロースであ
る定着装置であり、ドナーローラのクリーニング不良お
よびオイルの塗付むらを軽減することが可能になるとい
う作用を有する。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図１
および図２を用いて説明する。なお、これらの図面にお
いて同一の部材には同一の符号を付しており、また、重
複した説明は省略されている。

【００１５】図１は本発明の一実施の形態における定着
装置が備えられた画像形成装置を示す説明図、図２は図
１の画像形成装置における定着装置を示す説明図であ
る。

【００１６】図１に示す画像形成装置は電子写真式のフ
ルカラープリンタ１であり、ベルトをループ状に配置し
て周回走行する感光体２が配置されており、この感光体
２のループ周りには、感光体２の表面を一様に所定の電
位に帯電させる帯電装置３と、感光体２に静電潜像を形
成する露光装置４を備えている。また、静電潜像を現像
する第１現像器５、第２現像器６、第３現像器７、第４
現像器８が現像色に対応して備えられている。

【００１７】感光体２に圧接して、感光体２上に形成さ
れたトナー像が転写される転写ベルト９が配置されてい
る。

【００１８】このような構成により、矢印方向に感光体
２が走行すると、その外周面が帯電装置３によって帯電
され、その後、露光装置４からレーザが露光されて静電
潜像が形成される。そして、第１現像器５でイエローの
トナー像として現像化され、矢印方向に回転する転写ベ
ルト９上に保持される。同様にして、感光体２上にはそ
れぞれ第２、第３および第４現像器６，７，８でマゼン
タ、シアン、ブラックのトナー像として現像化され、転
写ベルト９上でイエローのトナー像の上に順次重ね合わ
されてフルカラートナー像が作成される。

【００１９】一方、プリンタ１の底部側には、記録部材
である用紙１７が収納された給紙装置１０が設けられて
いる。給紙装置１０には、用紙１７を繰り出すための給
紙ローラ１１が備えられており、この給紙ローラ１１の
回転によって給紙された用紙１７は、タイミングローラ
１２により転写ベルト９上のトナー像とタイミングをと
って転写領域１３に搬送され、ここでフルカラートナー
像が一括して転写される。そして、用紙１７は定着装置
１４に搬送され、ここでトナー像が溶融定着されて排出
部１５に排出される。

【００２０】図２に示すように、定着装置１４内には、
定着ローラ２１と加熱ローラ２２が離間して互いに平行
に配置されている。定着ローラ２１および加熱ローラ２
２には、無端の定着ベルト（定着部材）２０がループ状
に掛け渡されている。

【００２１】定着ローラ２１は、例えば金属製芯金をシ
リコーンゴム等の柔らかい素材で被覆してなる。ここ
で、定着ベルト２０と後述する加圧ローラ２３との接触
面を広く確保するため、定着ローラ２１の外周面には、
耐熱性を有し且つ高度の低い材料、例えばシリコーンス
ポンジやシリコーンゴム等を使用することが望ましい。

【００２２】定着ベルト２０は、ステンレス鋼やニッケ
ル等の金属あるいは耐熱性樹脂等により形成された薄肉
で好ましくはシームレスタイプのもので、表面には耐熱
離型層（例えばフッ素系樹脂）または耐熱ゴム層（例え
ばシリコーンゴム）が積層形成されている。そして、定
着ローラ２１と駆動ローラである加圧ローラ２３との間
のニップを定着ベルト２０が用紙１７とともに走行して
いく間に、用紙１７上のトナー像が加熱溶融されて用紙
１７に定着される。

【００２３】加熱ローラ２２は、例えば金属製芯金にフ
ッ素樹脂をコーティングしたものから形成されている。
加熱ローラ２２は、定着ベルト２０に効率よく熱を供給
するために熱電送率の高い材料で構成することが好まし
く、例えばアルミニウムまたは鋼で作成される。

【００２４】定着ベルト２０の基材は、ステンレス鋼や
ニッケルなどの熱伝導性が高く薄肉成形が可能な材料
か、あるいはポリイミドなどの耐熱性の高い樹脂により
形成された薄肉（数十〜数百μｍ）でシームレスタイプ
のものが好ましい。定着ベルト２０の基材の表面には、
シリコーンの耐熱ゴム層が積層されている。

【００２５】定着ローラ２１に接するように加圧ローラ
（加圧手段）２３が配置されている。加圧ローラ２３
は、定着ローラ２１に定着ベルト２０を押し付けてお
り、定着ローラ２１と加圧ローラ２３とにより定着ベル
ト２０が挟まれるニップ部３３に用紙１７が挿通され
る。そして、用紙１７は定着ローラ２１と加圧ローラ２
３とにより挟まれて搬送される。

【００２６】ここで、加圧ローラ２３の外周面はトナー
の離型性に優れた材料で被覆することが望ましいが、こ
のような離型性に優れた材料は摩擦係数も低いので、加
圧ローラ２３が定着ベルト２０に対して滑って用紙１７
の搬送不良を起こす場合がある。用紙１７の搬送不良を
防止するためには、加圧ローラ２３、定着ローラ２１お
よび定着ベルト２０において、それぞれ非通紙領域（用
紙１７をニップしない領域）の長さを十分に長くする
か、あるいは加圧ローラ２３の端部をトナーの離型性の
低い材料つまり摩擦係数の低い材料で被覆して十分な駆
動力が定着ローラ２１に伝わるようにすることが望まし
い。

【００２７】定着ベルト２０における定着印字面のクリ
ーニングとオイル供給を同時に行うために、定着ベルト
２０にはドナーローラ２４が当接されている。

【００２８】ドナーローラ２４はシリコーンゴムで被覆
されており、このドナーローラ２４にオイル供給ローラ
（オイル供給手段）２５を適度の押圧力で圧接させるこ
とにより、オイル供給ローラ２５からドナーローラ２４
を介して定着ベルト２０の定着印字面に安定的にオイル
が塗布される。なお、オイル供給ローラ２５は、ＰＴＦ
Ｅ多孔質膜からなる表層２５ａと、その内部に位置して
オイルが含浸されたオイル含浸層２５ｂとから構成され
ている。但し、表層２５ａは多孔質部材であればよく、
ＰＴＦＥ多孔質膜以外を用いることもできる。

【００２９】また、ドナーローラ２４の表層は定着ベル
ト２０の表層よりも離型性が悪く設定されているので、
用紙１７に定着されずに定着ベルト２０上に残ったトナ
ーが、ドナーローラ２４に移る。そこで、このドナーロ
ーラ２４に移ったトナーを除去するために、クリーニン
グローラ（クリーニング部材）２６がドナーローラ２４
の外周面に適度な押圧力で接するように配置されてい
る。クリーニングローラ２６の外周面はドナーローラ２
４よりもさらに粗い表面で被覆されており、例えばフェ
ルトや不織布等が好ましい。

【００３０】加熱ローラ２２には、熱源として１本また
は複数本のハロゲンヒータランプ（加熱手段）２８が内
蔵されている。なお、熱源として、ハロゲンヒータラン
プ２８の代わりに抵抗発熱体や電磁誘導加熱装置などを
使用してもよい。また、加圧ローラ２３には、用紙１７
の給紙速度が高い場合でも安定した定着が行われるよう
に、熱源としてハロゲンヒータランプ（加熱手段）２９
が内蔵されている。

【００３１】加熱ローラ２２の近傍には、定着ベルト２
０が走行を停止している期間に加熱ローラ２２の温度を
検出する第１の温度検出装置３０、および定着ローラ２
１に接触した直後の定着ベルト２０の温度を検出する第
２の温度検出装置３１が配置されている。また、加圧ロ
ーラ２３の近傍には、定着ベルト２０が走行している期
間および停止している期間にわたって加圧ローラ２３の
外周面の温度を検出する第３の温度検出装置３２が配置
されている。

【００３２】加圧ローラ２３は駆動モータ２７の出力軸
に接続されており、駆動モータ２７が作動すると加圧ロ
ーラ２３が矢印３６の方向（時計周り）に回転する。矢
印４０で示すように、用紙１７がニップ部３３に挿入さ
れると、加圧ローラ２３と定着ローラ２１との挟持力に
よって定着ベルト２０が用紙１７の表面に確実に押圧さ
れる。そして、加圧ローラ２３の回転方向に伴って定着
ベルト２０が摩擦力によって矢印３７の方向に回転す
る。さらに、加熱ローラ２２も定着ベルト２０との摩擦
力によって矢印３９の方向に回転する。

【００３３】定着ローラ２１と加圧ローラ２３との間の
ニップ部３３を定着ベルト２０が用紙１７とともに走行
する間に、定着ベルト２０上のトナー像が加熱溶融され
て用紙１７に定着される。

【００３４】次に、図２の定着装置１４の動作について
説明する。

【００３５】駆動モータ２７が作動すると、加圧ローラ
２３が矢印３６の方向に回転する。それにより、定着ベ
ルト２０が矢印３８の方向に走行を開始し、同時に定着
ローラ２１が矢印３７の方向に従動回転し、加熱ローラ
２２も矢印３９の方向に回転する。また、ハロゲンヒー
タランプ２８，２９がオンする。それにより、加熱ロー
ラ２２および加圧ローラ２３が加熱される。

【００３６】そして、定着ベルト２０が、加熱ローラ２
２との接触領域でハロゲンヒータランプ２８からの熱に
よって定着動作時の設定温度まで加熱される。このと
き、定着画像の光沢むらや定着不良を回避するために、
ニップ部３３近傍の第２の温度検出装置３２により検出
される温度に基づいて、ハロゲンヒータランプ２８，２
９が制御され、定着ベルト２０の加熱温度が調整され
る。それにより、定着ベルト２０の温度が定着時の設定
温度に保たれる。

【００３７】この状態でフルカラートナー像を担持した
用紙１７が定着装置１４の下部開口部３４から矢印４０
の方向に供給される。用紙１７は、ニップ部３３におい
て、定着ベルト２０と加圧ローラ２３との間に挿入され
る。そして、用紙１７上の未定着トナーは定着ベルト２
０から与えられる熱で溶融し、さらに加圧ローラ２３と
定着ローラ２１との圧接力により、用紙１７は、ニップ
部３３において定着ベルト２０と加圧ローラ２３との間
に挿入される。用紙１７上の未定着トナーは定着ベルト
２０から与えられる熱で溶融し、さらに加圧ローラ２３
と定着ローラ２１との圧接力により用紙１７に定着され
る。ニップ部３３で定着が終了した用紙１７は、定着装
置１４の上部開口部３５から搬出される。

【００３８】定着動作終了後には、制御装置（図示せ
ず）が先ずハロゲンヒータランプ２８をオフする。この
とき、駆動モータ２７はオン状態を維持し、定着ベルト
２０は走行を続ける。

【００３９】ハロゲンヒータランプ２８がオフし且つ駆
動モータ２７がオン状態の場合、加熱ローラ２２から熱
が効果的に放出され、定着ベルト２０が徐々に冷却され
る。第１の温度検出装置３０により検出される温度が定
着動作時の設定温度よりも１０℃低下したときに、制御
装置は駆動モータ２７をオフする。それにより、定着ベ
ルト２０の走行が停止される。

【００４０】その後、待機モードになると、第１の温度
検出装置３０により検出される温度が所定の温度を維持
するようにハロゲンヒータランプ２８がオンオフ制御さ
れ、且つ第３の温度検出装置３２により検出される温度
が所定の温度を維持するようにハロゲンヒータランプ２
９がオンオフ制御される。

【００４１】上記のような制御を実行すると、加熱ロー
ラ２２に接する定着ベルト２０の部分が過度に加熱（オ
ーバーヒート）されることが効果的に防止され、定着ベ
ルト２０の寿命の向上が図られる。

【００４２】

【表１】

【００４３】ここで、（表１）は、上記のような構成の
定着装置において、オイル供給ローラ２５の表層２５ａ
であるＰＴＦＥ多孔質膜の孔径、多孔度および膜厚を変
化させ、またオイル含浸層２５ｂの材質を変えて連続印
字寿命試験を行い、その際の初期、連続１０，０００
枚、連続２０，０００枚印字後のオイル消費量、および
クリーニング不良による用紙巻き付きの発生率をまとめ
たものである。

【００４４】なお、ここにおいては、ドナーローラ２４
とオイル供給ローラ２５は同じ外径（φ３０ｍｍ）で実
験を行ったが、外径については、装置の大きさに応じて
自由に設定することができる。また、オイル供給ローラ
２５に含浸可能なオイル重量は外径に比例して増加する
が、これもオイルローラ寿命の定義に合わせて自由に設
定することができる。

【００４５】（表１）より、オイル供給ローラ２５の表
層２５ａが、孔径０．０１〜１５μｍ、多孔度３０〜９
０％、膜厚５０μｍ〜１ｍｍであるときに、またオイル
含浸層２５ｂにセルロース（紙質）を用いた場合におい
て、その後の印字開始直後あるいは長期印字後に拘わら
ず、ドナーローラ２４へのオイルの安定した供給が確保
されることが確認されるとともに、予め含浸された全オ
イル量の約７５％が有効に消費されることが確認され
た。

【００４６】これにより、ドナーローラ２４のクリーニ
ング不良およびオイルの塗付むらを軽減することが可能
になる。

【００４７】なお、本実施の形態では、定着部材として
定着ベルト２０を使用した構成について述べているが、
もちろん定着部材として定着ローラを用いた場合につい
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ドナー
ローラのクリーニング不良およびオイルの塗付むらを軽
減することが可能になるという有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における定着装置が備え
られた画像形成装置を示す説明図

【図２】図１の画像形成装置における定着装置を示す説
明図

【符号の説明】

１４定着装置１７用紙（記録部材）２０定着ベルト（定着部材）２３加圧ローラ（加圧手段）２４ドナーローラ２５オイル供給ローラ（オイル供給手段）２８ハロゲンヒータランプ（加熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者葉山哲雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者北川生一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松崎圭一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA09 BA42 BA43 BA44 BA46 BA49 BA54 BA55 BB01 BB10 4F040 AA04 AA12 AB08 AC01 BA14 CB02 CB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着部材と、前記定着部材に圧接し、前記定着部材とで記録部材を挟
んで搬送する加圧手段と、前記定着部材を所定温度に加熱する加熱手段と、多孔質部材からなる表層および当該表層の内部に位置し
てオイルが含浸されたオイル含浸層から構成されたオイ
ル供給手段と、オイル供給手段からのオイルを前記定着部材へ供給する
とともに当該定着部材のクリーニングを行うドナーロー
ラとを有し、前記多孔質部材の孔径が０．０１〜１５μｍ、多孔度が
３０〜９０％、膜厚が５０μｍ〜１ｍｍであることを特
徴とする定着装置。
【請求項２】前記オイル含浸層はセルロースであること
を特徴とする請求項１記載の定着装置。