JP2009063735A - Fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に設けられる定着装置に係り、詳細にはクリーニングローラを設けた定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device provided in an image forming apparatus, and more particularly to a fixing device provided with a cleaning roller.
従来、電子写真式複写機やプリンタ等の電子写真式画像形成装置は、定着装置を備えている。この定着装置としては、加熱手段により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに所定接触圧力をもって圧接する加圧ローラからなる定着ローラを備えており、定着装置の前段の転写装置において加熱ローラ側の面に未加熱現像剤(たとえば、トナー)が転写された記録用紙を、加熱ローラと加圧ローラとの間に通紙することにより、未加熱現像剤を記録用紙に定着するようにしたものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer includes a fixing device. The fixing device includes a heating roller that is heated by a heating unit and a fixing roller that is in pressure contact with the heating roller with a predetermined contact pressure. A recording paper on which unheated developer (for example, toner) is transferred is passed between a heating roller and a pressure roller to fix the unheated developer onto the recording paper. It has been.
また、電子写真式画像形成装置には、複数色の現像剤を使用するカラー画像形成装置がある。しかしながら、電子写真式カラー画像形成装置の場合には、記録用紙に複数色の現像剤が転写されて、未加熱現像剤の層厚が厚くなる。従って、上記のような従来の定着装置では、溶融した現像剤の一部(あるいは、記録紙から出る紙粉等の異物)が加熱ローラや加圧ローラに付着する現象が発生するとい問題があった。 An electrophotographic image forming apparatus includes a color image forming apparatus that uses a plurality of color developers. However, in the case of an electrophotographic color image forming apparatus, developers of a plurality of colors are transferred to recording paper, and the layer thickness of the unheated developer is increased. Therefore, the conventional fixing device as described above has a problem that a part of the melted developer (or foreign matter such as paper dust from the recording paper) adheres to the heating roller or the pressure roller. It was.
このような問題を解決するために、ローラ形状またはスクレーパー(ブレード)形状からなるクリーニング部材を加熱ローラや加圧ローラに圧接するように配置し、加熱ローラや加圧ローラに付着した不要な現像剤および異物を取り除くようにしたクリーニング装置が、例えば特許文献1で提案されている。
定着装置の加熱ローラは、未加熱現像剤を加熱するために、表面温度が所定の設定温度になるように温度制御されている。たとえば、使用する現像剤の軟化点が60〜80℃、融点が130〜180℃である場合、加熱ローラ表面温度の設定温度は180〜210℃である。クリーニング部材としてクリーニングローラを用いた定着装置では、該クリーニングローラはこのような高温の加熱ローラの表面に直接接触しており、クリーニングローラの表面温度は、加熱ローラ表面の設定温度とほぼ同じになる。従って、このクリーニングローラの表面温度は現像剤の融点以上となり、クリーニングローラに回収された加熱ローラ上の不要な現像剤は溶融状態となるため、そのままクリーニングローラの表面に残ってしまう。このため、クリーニングローラが所定の飽和量の現像剤を回収した後は、加熱ローラ上の不要な現像剤をクリーニングローラに回収できなくなって、不要な現像剤が加熱ローラ上に残ったままになり、これが加熱ローラおよび加圧ローラを汚す原因となる。 The heating roller of the fixing device is temperature-controlled so that the surface temperature becomes a predetermined set temperature in order to heat the unheated developer. For example, when the developer used has a softening point of 60 to 80 ° C. and a melting point of 130 to 180 ° C., the set temperature of the heating roller surface temperature is 180 to 210 ° C. In a fixing device using a cleaning roller as a cleaning member, the cleaning roller is in direct contact with the surface of such a high-temperature heating roller, and the surface temperature of the cleaning roller is almost the same as the set temperature of the surface of the heating roller. . Accordingly, the surface temperature of the cleaning roller becomes equal to or higher than the melting point of the developer, and unnecessary developer on the heating roller collected by the cleaning roller is in a molten state and remains on the surface of the cleaning roller as it is. For this reason, after the cleaning roller collects the predetermined saturation amount of developer, the unnecessary developer on the heating roller cannot be collected on the cleaning roller, and the unnecessary developer remains on the heating roller. This causes the heating roller and the pressure roller to become dirty.
図3は、従来のクリーニングローラに廃トナーが付着する様子を表したもので、図3(A)に示すように軸幅方向にわたって外径が均一な金属製のクリーニングローラの場合、加熱ローラや加圧ローラの外周部に設けられているサーミスタなどの温度検出手段や剥離爪が存在する位置に対応する部分では汚れが付きにくいため、図3(B)に示すように、使用時間がある程度以上経過すると、クリーニングローラにおける付着トナーDに、付着量の多い領域cと少ない領域dとで段差が生じてくる。この段差によって領域dに対向する過熱ローラあるいは加圧ローラに残留した廃トナーを除去できなくなり、いわゆる廃トナーのすり抜け現象が発生する。 FIG. 3 shows how waste toner adheres to a conventional cleaning roller. In the case of a metal cleaning roller having a uniform outer diameter in the axial width direction as shown in FIG. As the temperature detection means such as the thermistor provided on the outer peripheral portion of the pressure roller and the portion corresponding to the position where the peeling claw is present are not easily contaminated, as shown in FIG. After the lapse of time, a level difference occurs between the area c where the adhesion amount is large and the area d where the adhesion amount is small in the adhesion toner D on the cleaning roller. This step makes it impossible to remove the waste toner remaining on the overheating roller or the pressure roller facing the region d, and a so-called waste toner slipping phenomenon occurs.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、クリーニングローラにおける付着トナーの段差による廃トナーのすり抜け現象が発生しないようにし、それによって記録シートの表面汚れ、裏面汚れを確実に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。 The present invention has been made in view of such a problem, and prevents the waste toner from slipping through the cleaning roller due to the level difference of the adhered toner, thereby reliably preventing the surface contamination and the back surface contamination of the recording sheet. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can perform the above operation.
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、加熱手段を内蔵する加熱ローラとその加熱ローラに圧接する加圧ローラを有する定着ローラと、該定着ローラの外周面に接触して設けられる周辺部材と、前記定着ローラに圧接するクリーニングローラとを備えた定着装置において、前記クリーニングローラは、前記周辺部材が存在する位置に対応する部分の外径(直径)寸法を、周辺部材が存在しない位置に対応する他の部分の外径(直径)寸法より所定寸法だけ大きくしてあることを特徴としたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the first technical means of the present invention is to contact a heating roller having a heating means, a fixing roller having a pressure roller in pressure contact with the heating roller, and an outer peripheral surface of the fixing roller. And a cleaning roller that presses against the fixing roller. The cleaning roller has an outer diameter (diameter) dimension of a portion corresponding to a position where the peripheral member is present. It is characterized in that it is larger by a predetermined dimension than the outer diameter (diameter) dimension of the other part corresponding to the position where no exists.
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記所定寸法は、直径0.9〜1.5mmであることを特徴としたものである。 According to a second technical means, in the first technical means, the predetermined dimension has a diameter of 0.9 to 1.5 mm.
第3の技術手段は、第1又は2の技術手段において、前記クリーニングローラ表面の全域にわたって所定深さの凹部が形成されていることを特徴としたものである。 According to a third technical means, in the first or second technical means, a concave portion having a predetermined depth is formed over the entire surface of the cleaning roller.
第4の技術手段は、第3の技術手段において、前記凹部の深さは0.1〜0.2mmであることを特徴としたものである。 According to a fourth technical means, in the third technical means, the depth of the concave portion is 0.1 to 0.2 mm.
第5の技術手段は、第1〜4のいずれかの技術手段において、前記クリーニングローラの軸方向の幅は、当該定着装置において処理可能な最大シート幅以上に設定されていることを特徴としたものである。 According to a fifth technical means, in any one of the first to fourth technical means, an axial width of the cleaning roller is set to be equal to or larger than a maximum sheet width that can be processed by the fixing device. Is.
第6の技術手段は、第1〜5のいずれかの技術手段において、前記クリーニングローラは、金属シャフトで構成されていることを特徴としたものである。 According to a sixth technical means, in any one of the first to fifth technical means, the cleaning roller is formed of a metal shaft.
第7の技術手段は、第1〜6のいずれかの技術手段において、前記周辺部材は、剥離爪を含むことを特徴としたものである。 A seventh technical means according to any one of the first to sixth technical means is characterized in that the peripheral member includes a peeling claw.
第8の技術手段は、第1〜7のいずれかの技術手段において、前記周辺部材は、温度検出手段を含むことを特徴としたものである。 According to an eighth technical means, in any one of the first to seventh technical means, the peripheral member includes a temperature detecting means.
第9の技術手段は、第1〜8のいずれかの技術手段を備えた画像形成装置である。 A ninth technical means is an image forming apparatus including any one of the first to eighth technical means.
本発明によれば、使用時間がある程度以上経過しても、クリーニングローラにおける付着トナーに段差ができなくなるので、廃トナーのすり抜け現象を防止することができる。これによって、定着ローラから不要なトナーを適切に回収することが可能となり、記録シートの表面汚れや裏面汚れを確実に無くすことができる。 According to the present invention, even if the usage time elapses to some extent, a step cannot be formed on the toner adhering to the cleaning roller, so that the waste toner can be prevented from slipping through. Accordingly, it is possible to appropriately collect unnecessary toner from the fixing roller, and it is possible to reliably eliminate the surface contamination and the back surface contamination of the recording sheet.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明が対象とする定着装置の構成を示す概略の縦断面図である。定着装置1は、記録シートP上に転写された現像剤であるトナーTの画像を熱と圧力により加熱させるものであり、定着ローラを構成する加熱ローラ10と加圧ローラ20、これらのローラに付着した異物を除去するクリーニングローラ30,30、加熱ローラ10に貼り付いた記録シートを機械的に剥ぎ取る上剥離爪41、加圧ローラ20に貼り付いた記録シートを機械的に剥ぎ取る下剥離爪42、加熱ローラの表面温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ43、過昇温防止手段としてのサーモスタット44等を備えている。温度検出素子は加圧ローラにも設けられていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration of a fixing device targeted by the present invention. The
加熱ローラ10の芯金11は、例えば、鉄系の冷間圧延炭素鋼鋼管を引き抜き等で所望の外径、肉厚に加工し、その後研磨加工を行ない外径40mm、肉厚1.3mmに製作され、両端部は、外径を30mm、肉厚1.5mmに絞り加工され、加熱ローラに加わる荷重を軸支部材であるボールベアリング(ころがり軸受の一種)で支えられる。さらに芯金11は、防錆の目的で材料表面に対してパーカライジング処理(リン酸塩被膜処理)を施し、錆の発生を抑制している。
The
加熱ローラ10における、絞り加工を施していない中央のスリーブ部分には、加熱溶融したトナーとの接触でも離型性能を維持できるフッ素系樹脂が一般的に用いられる。前記フッ素樹脂としては、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、あるいはそれらの混合体であり、導電性の芯金11上に、中間層12を介して表面絶縁層13としてコーティングされている。
For the central sleeve portion of the
表面絶縁層13としては、耐熱性および離型性の観点から、その他の、例えば、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂、あるいはフッ素ゴムラテックスを含む材料を各々単独で、もしくは2種類以上を組み合わせて使用することもできる。これらは、塗布・焼成によって形成すること、あるいはチューブ被覆で形成すること等ができる。
As the
中間層12は、表面絶縁層13としてのフッ素樹脂とパーカライジング処理した炭素鋼鋼管表面との接着性を高めるものである。本実施の形態では、ゴム系あるいはレジン系接着材等の絶縁性プライマを用いている。なお、中間層12としては、前述の絶縁性プライマ以外に、導電性プライマを用いることができる。
The
また、加熱ローラ10の内面には耐熱吸熱層が形成されている。この耐熱吸熱層は、加熱ローラ10が内包した加熱体であるハロゲンランプ14が加熱ローラの内周面に赤外光等の放射エネルギーを放出した場合に、これを効率良く吸収して熱に変換するものである。耐熱吸熱層は、例えば、変性シリコーン樹脂、無機耐熱黒顔料、炭化水素(溶剤)などを混合したものを塗布し乾燥させたものであり、膜厚20〜30μmに形成する。一般的に、オキツモ(商品名)、テツゾール(商品名)、セルモブラック(商品名)等の耐熱塗料が用いられる。
Further, a heat resistant and heat absorbing layer is formed on the inner surface of the
また、加熱ローラ10には、記録シートPの裏面に付着してくる逆極性トナーを記録シートPに留める向きに電位差を付与する目的でバイアス電源(不図示)によりバイアス電圧が印加される。
Further, a bias voltage is applied to the
加圧ローラ20は、鉄やステンレス等の導電性の芯金21上に、シリコーンゴム等の耐熱性を有する絶縁性弾性層22を形成し、その外周に中間層23を形成する。この中間層23の外周には、表面の離型性能を向上させる表面抵抗層24を形成する。中間層23は、絶縁性弾性層22と表面抵抗層24との接着性を高めるものであり、例えば、絶縁性プライマが用いられる。
The
加圧ローラ20の表面抵抗層24は、表面抵抗率として1010Ωを用いている。105Ωでも使用できるが、より好ましくは、107Ω〜1018Ω以上の表面抵抗率が良い。また、体積抵抗率は、107Ω・cm以上、より好ましくは、1010Ω・cm以上である。
絶縁性弾性層22としては、前述のシリコーンゴム系であれば、高温加硫型シリコーンゴム(HTV)、付加反応硬化型シリコーンゴム(LTV)、縮合反応硬化型シリコーンゴム(RTV)、その他にフッ素ゴム、またはこれらの混合物等が挙げられる。具体的には、例えば、ジメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、ビニルシリコーンゴム等のシリコーンゴム系、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、ホスファゼン系フッ素ゴム、フルオロポリエーテル等のフッ素ゴム等を使用することができる。これらのゴムは、各々単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができ、注型・加硫、研磨等で成形する。
The
As the insulating
クリーニングローラ30,30は、アルミニウムや鉄、あるいはそれらの合金(ステンレス鋼も含む)材料からなる金属シャフトで製作され、中空ローラあるいは中実ローラを加工して、両端部にすべり軸受やころがり軸受を嵌合し、荷重バネ等により、それぞれ加熱ローラ10、加圧ローラ20に対して所定範囲のニップを保持しながら圧接している。このクリーニングローラ30,30の表面は、加熱ローラ10、加圧ローラ20の表面に少量残留するトナーを清掃するために、所定の深さを有する凹部が形成されて所定の表面粗さが付与されており、その表面の凹部に不要なトナーが回収される。上記凹部の深さを、0.1〜0.2mm程度に選ぶことによりトナーの回収性能が最適になる。
The cleaning
クリーニングローラ30,30の軸方向の幅は、定着装置において処理可能な最大シート幅以上に設定されている。これにより、定着ローラにおける、加熱装置において処理可能な最大シート幅に対応する部分には不要な現像剤が残ることがない。
The axial width of the cleaning
次に、本発明により改良されたクリーニングローラについて説明する。加熱ローラあるいは加圧ローラに圧接して設けられるクリーニングローラにおける付着トナーは、剥離爪や温度検出手段等の周辺部材が常に定着ローラの外周面に接触していることから、それらの周辺部材が設けられている位置に対応する部分では付着量が少なく、使用時間がある程度以上経過すると、付着量が多い部分とで段差が生じ、上述したように廃トナーのすり抜け現象が発生する。 Next, the cleaning roller improved by the present invention will be described. The toner adhering to the cleaning roller provided in pressure contact with the heating roller or the pressure roller is always provided by the peripheral members such as the peeling claw and temperature detecting means in contact with the outer peripheral surface of the fixing roller. The portion corresponding to the position where the amount is attached has a small amount of adhesion, and if the usage time elapses to some extent, a step is formed between the portion where the amount of adhesion is large and the waste toner slips through as described above.
そこで、本発明は、クリーニングローラの外径(直径)について、剥離爪や温度検出手段等の周辺部材が設けられる軸幅方向の位置に対応する部分の外径を予め他の部分より大きくしておくことで、付着トナーに段差が生じないようにした。 Therefore, in the present invention, the outer diameter (diameter) of the cleaning roller is set such that the outer diameter of the portion corresponding to the position in the axial width direction where the peripheral members such as the peeling claw and the temperature detecting means are provided is made larger than other portions in advance. This prevents the adhesion toner from being stepped.
以下、図2を参照しながら改良したクリーニングローラについて説明する。図2(A)は、クリーニングローラの全体を示す外観図であり、クリーニングローラ30′は、剥離爪や温度検出手段などの周辺部材が設けられる軸幅方向の位置に対応する部分32a,32b,32c,32d,32eのところの外径Φ2を、周辺部材が設けられない他の部分31の外径Φ1より大きくしてある。具体的には、例えば、加圧ローラ側のクリーニングローラの場合、前記Φ1とΦ2の直径の差は0.9〜1.2mmの範囲に選ぶのが適当である。もっとも、通常、加圧ローラの表面はゴム層のある弾性部材なので、上記のΦ1とΦ2の直径の差は、Φ1.5mm程度であっても、クリーニングローラを加圧ローラの表面に正常に圧接させることができる。
The improved cleaning roller will be described below with reference to FIG. FIG. 2A is an external view showing the entire cleaning roller. The cleaning
図2(B)は、上記のクリーニングローラ30′に廃トナーが付着した状態を示す。上述したように、剥離爪や温度検出手段などの周辺部材が設けられる軸方向の位置に対応する部分の外径を、周辺部材が設けられない他の部分の外径より大きくしたことにより、クリーニングローラにおける付着トナーDは、図2(B)に示すように、付着量が多い領域a(周辺部材が存在しない位置に対応する部分)と、付着量が少ない領域b(周辺部材が存在する位置に対応する部分)とで従来のように段差(図3(B)参照)ができなくなる。これにより、廃トナーのすり抜け現象が発生せず、加熱ローラあるいは加圧ローラから不要なトナーを適切に回収することができるようになり、記録シートの表面汚れや裏面汚れを確実に防止することができる。
FIG. 2B shows a state in which waste toner adheres to the cleaning
1…定着装置、10…加熱ローラ、11…芯金、12…中間層、13…表面絶縁層、14…ハロゲンランプ(加熱手段)、20…加圧ローラ、21…芯金、22…絶縁性弾性層、23…中間層、24…表面抵抗層、30,30′…クリーニングローラ、41,42…剥離爪、43…サーミスタ(温度検出手段)、44…サーモスタット(過昇温防止手段)、P…記録シート、T…未定着トナー。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記クリーニングローラは、前記周辺部材が存在する位置に対応する部分の外径(直径)寸法を、周辺部材が存在しない位置に対応する他の部分の外径(直径)寸法より所定寸法だけ大きくしてあることを特徴とする定着装置。 A fixing roller having a heating roller incorporating a heating unit, a pressure roller in pressure contact with the heating roller, a peripheral member provided in contact with the outer peripheral surface of the fixing roller, and a cleaning roller in pressure contact with the fixing roller. In the fixing device
The cleaning roller has an outer diameter (diameter) dimension of a portion corresponding to a position where the peripheral member is present larger by a predetermined dimension than an outer diameter (diameter) dimension of another portion corresponding to a position where the peripheral member is not present. A fixing device.
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