JP3272545B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP3272545B2 JP17762994A JP17762994A JP3272545B2 JP 3272545 B2 JP3272545 B2 JP 3272545B2 JP 17762994 A JP17762994 A JP 17762994A JP 17762994 A JP17762994 A JP 17762994A JP 3272545 B2 JP3272545 B2 JP 3272545B2
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heating roller
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真式の画像形成装
置の作像部に用いられる定着装置に関し、トナーの転写
を受けた記録紙を加熱しながら加圧することによってト
ナーを定着する定着装置が有する種々の不具合を解決す
ることができる定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真式の複写機、プリンタ、ファク
シミリ装置等の作像部においては、原稿反射光等を感光
体上に照射することによって得た静電潜像に対して、現
像装置からトナーを塗布してトナー像とし、このトナー
像を記録紙に転写した後で、該記録紙を定着装置に通紙
することにより、トナー像を記録紙上に定着している。
定着装置は、内部にヒータを備えた加熱ローラに対して
加圧ローラを圧接した構成を有している。この加熱ロー
ラを小型化(通常の直径が25〜40mmであるのに対
して10〜20mmに小型化)、薄肉化(通常の肉厚が
1〜3mmであるのに対して0.3mm前後の薄肉化)
することが定着効率の向上(熱伝導性の高さ、蓄熱量の
低さ)、省スペース化に大きく貢献することは、従来か
ら知られている。しかし、同じ材質で同じ肉厚を有した
加熱ローラの径を小さくすると当然のことながら機械的
強度の低下を招くため、定着に必要な圧力を加圧ローラ
から与える際に、加熱ローラが過圧状態となってたわみ
を起こし、通過する記録紙に必要な圧力が加わらなくな
るという不具合がある。このため、加熱ローラの小型化
(小径化)は困難とされていた。また、加熱ローラが小
径化すると、中空な加熱ローラの内壁と該中空内部を貫
通するヒータとの間の間隙が過小となり、加熱ローラが
回転しながら通紙する時に加熱ローラとその回転軸との
間に存在するギャップに起因してローラが偏心回転し、
内壁がヒータにぶつかる等の不具合があった(ヒータの
損耗による耐久性の低下、ヒータとローラ表面との間の
距離のバラツキによる加熱温度の不均一化)。また、表
面に発熱抵抗層を一体化(パターンニング)したタイプ
の加熱ローラにあっては、記録紙の幅方向(搬送方向と
直交する方向)の温度偏差に対応させて、同方向の発熱
量を変える様に構成することは困難であった。
【0003】
【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、加熱ローラの小径化に伴う各種の不具合を解決しな
がら小径化を実現することを可能とした定着装置を提供
することを目的としている。
【0004】
【発明の構成】上記の目的を達成する為、本願請求項1
に係る発明は、内部にヒータを備えた加熱ローラと、該
加熱ローラの外周面に圧接する加圧ローラとを備えた定
着装置において、上記加熱ローラと加圧ローラの各中心
軸を結んだ直線上に回転中心をもち、且つ、加熱ローラ
に圧接するクリーニングローラを備え、上記クリーニン
グローラは、該クリーニングローラの軸方向両端に設け
られた回転軸を弾性体により付勢されること、この弾性
体により、クリーニングローラを介して、加圧ローラか
らの加圧方向と逆方向に加熱ローラを加圧すること、上
記加圧ローラからの加圧によって発生する上記加熱ロー
ラのたわみ量が0.2mm以下となるように上記クリー
ニングローラからの加圧力を設定したことを特徴とす
る。 また、本願請求項2に係る発明は前記請求項1に係
る発明において、上記クリーニングローラの軸方向長
を、定着対象となる記録紙を給紙する給紙ローラの軸方
向長よりも大きく、且つ最大印字領域よりも狭くしたこ
を特徴とする。 また、本願請求項3に係る発明は前記
請求項1及び2に係る発明において、上記クリーニング
ローラの回転支持軸受が、上記ヒータの保持部をも兼ね
ていることを特徴とするまた、本願請求項4に係る発
明は表面に発熱体を埋め込まれた加熱ローラと、該加熱
ローラの外周面に圧接する加圧ローラとを備えた定着装
置において、上記加熱ローラと加圧ローラの各中心軸を
結んだ直線上に回転中心をもつクリーニングローラを備
え、上記クリーニングローラは、熱伝導性の良好な材質
から構成し加熱ローラ表面の軸方向中心領域だけに接す
るように構成することにより、加熱ローラの温度分布を
均一化するとともに、上記クリーニングローラの軸方向
両端に設けられた回転軸を弾性体により付勢され、この
弾性体により、クリーニングローラを介して、加圧ロー
ラからの加圧方向と逆方向に加熱ローラを加圧するこ
と、上記加圧ローラからの加圧によって発生する上記加
熱ローラのたわみ量が0.2mm以下となるように上記
クリーニングローラからの加圧力を設定したことを特徴
とする。 また、本願請求項5に係る発明は前記請求項1
乃至4に係る発明において、上記クリーニングローラの
軸部から上記加熱ローラの外周面下流側へ向けてブレー
ドを突設して紙粉溜りを形成したことを特徴とする。
【0005】以下、添付図面に示した実施例により本発
明を詳細に説明する。図1は本発明を適用せんとする画
像形成装置としてのレーザプリンタの内部構造の略図で
あり、この装置本体10は上構造体10aと、下構造体
10bとから構成されている。両構造体10a,10b
は、軸11によって開閉自在に枢支されている。感光体
ベルト12の回りには、帯電装置13、現像装置14、
転写装置15、クリーニング装置16が順次配置されて
いる。符号19は給紙カセット、18は光書き込み手段
である。給紙カセット19から給紙ローラ20によって
給紙された記録紙は、レジストローラ対21によってタ
イミングを取られて感光体12の上側に搬送される。感
光体12は、反時計回り方向に回転駆動され、その際
に、帯電手段13によって表面を一様に帯電される。こ
の帯電面に対して光書き込み手段18からレーザ光を照
射することにより、感光体上に静電潜像を形成する。こ
の潜像は、現像手段14を通過する時に、トナーによっ
て可視像化される。この可視像は、転写装置15によっ
て記録紙上に転写され、転写を受けた記録紙は、搬送ガ
イド23に案内されて定着装置17の加熱ローラ17a
と加圧ローラ17bとの間に搬送され、可視像が定着さ
れる。定着装置17を出た記録紙は排紙ローラ24によ
って排紙トレイ25へ排出される。なお、上記画像形成
装置の作像部の構成は一例に過ぎず、以下に説明する本
発明の定着装置はいかなるタイプの作像部にも適用可能
である。
【0006】本発明の定着装置17は、図2の断面図に
示す様に、小径化された加熱ローラ17aの外周面に接
して外周面のトナー等の付着物を除去する為のクリーニ
ングローラ30の回転軸を、両ローラ17a,17bの
各軸心(互いに平行)を結ぶ直線P上に配置し、該直線
Pに添った方向に加圧するようにした構成を有する。即
ち、小型化(小径化、薄肉化)された加熱ローラ17a
は、熱伝導向上と蓄熱量低減のために剛性が弱く(薄肉
に)設定されている為、加圧ローラ17bからの加圧力
によってたわみを起こし易い。クリーニングローラ30
は、加圧ローラ17bの加圧方向(直線Pに添った方
向)に添って反対方向の加圧力を加熱ローラ17aの外
周面(表面)に付与するので、上記たわみを抑えること
ができ、記録紙の搬送を安定させることができる。符号
31は加圧バネ、32はバネの基部、33は軸受けであ
る。また、加熱ローラ17aのたわみ量は、0.2mm
以下に抑えれば十分であり、圧力不足による問題は発生
しないので、たわみ量が0.2mm以下となるように上
記加圧バネ31の圧力を設定する。
【0007】次に、図3は本発明の実施例の構成を示す
平面図であり、クリーニングローラ30の位置を図1の
給紙ローラ20に対応させて加熱ローラの軸方向中央部
に配置すると共に、その軸方向長を給紙ローラ20より
も長く構成した状態を示している。クリーニングする幅
は給紙ローラの幅(軸方向長)よりも広くする必要があ
るが、印字領域外では紙粉が少ないのでクリーニングの
必要が少なく、最大印字領域よりもクリーニングローラ
30の軸方向長を短くすれば十分である。即ち、給紙ロ
ーラ20による給紙によって、給紙ローラと接した記録
紙面には紙粉が残留し易い。クリーニングローラ30
は、主としてこれをクリーニングするものであり、クリ
ーニング効率を上げる為には、上記のようにその軸方向
長を給紙ローラ長よりも長くすることが有効である。な
お、クリーニングローラは加熱ローラとの接触面から駆
動力を受けて従動回転するように構成してもよいし、ギ
ヤ等の伝達手段よって駆動される様にしてもよい。
【0008】加熱ローラ17aが小型化すると、内蔵の
ヒータ35とローラ内壁との間のギャップが狭くなる。
この状態で、加熱ローラの中心の軸孔と、この軸孔を支
持する軸受との間に、ローラの熱膨張に起因したガタが
存在すると、加圧ローラからの圧力によって加熱ローラ
は偏心移動し、ヒータとの間のギャップは更に狭くな
る。その結果、加熱ローラ表面の熱のバラツキ、ヒータ
の損耗による劣化、寿命短期化等の不具合が生じる。し
かし、本発明では、加圧ローラ17bが加熱ローラ17
aを加圧する方向とは逆方向に向けてクリーニングロー
ラ30によって圧力を加えているので、上記ギャップの
変動を防止することができる。また、図4(b) に示すよ
うにクリーニングローラ30の軸受33によりヒータ3
5を支持する構造にすれば、加熱ローラ内壁とヒータ3
5とのギャップを常に一定に保持することができる。
【0009】次に、図5は本発明の効果を説明する図で
あり、表面に発熱抵抗体を埋め込んだ(パターン印刷し
た)タイプの加熱ローラにおいては、軸方向中央部より
も、通常ローラの軸方向端部の軸受部材から熱が逃げ易
く、端部の温度が低下し易いが、端部側のヒータの発熱
量を増大させることは困難である。これは、ヒータの場
合にはコイルのピッチ等により、軸方向における発熱量
の調整が可能であるのに対して、パターン印刷したタイ
プにあってはそのような調整ができない場合が多いから
である。しかし、本発明のクリーニングローラを熱伝導
性の良好な材質により構成することにより、クリーニン
グローラが接する加熱ローラ中央部の熱を奪うことがで
きる為、見かけ上、端部の発熱量を多くしたのと同等な
効果を得ることができ、したがって加熱ローラの温度分
布は軸方向全長に渡って均一になる。
【0010】次に、図6は本発明の他の実施例であり、
クリーニングローラ30の軸部からブレード40を加熱
ローラ17aの外周面(下流側)に突出させて、ブレー
ド40の先端部をローラ周面に摺接させるように構成し
た点が特徴的である。すなわち、加熱ローラの周面に付
着し易い紙粉を除去する手段として、クリーニングロー
ラは十分ではないため、ブレード40を併設して紙粉溜
りを設けることによって加熱ローラへの付着を防いでい
る。これにより、加熱ローラに対するクリーニング性を
向上できる。なお、上記各実施例の説明で示した構成
は、夫々単独でも成立するが、各実施例を組み合わせた
構成も本発明の範囲に属するものである。従って、例え
ば、図3のクリーニングローラの軸方向長に関する特徴
と、図4のヒータ支持構造とを組み合わせてもよいし、
図3の構造と図6のブレードの構造を組み合わせてもよ
い。更に、図4と図5、図5と図6を夫々組み合わせて
もよい。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、加熱ロー
ラの小径化に伴う各種の不具合を解決しながら小径化を
実現することができる。即ち、小径化による剛性の低下
により、加圧ローラからの圧力によりたわみが発生して
加圧力が不均一化するが、加圧ローラからの加圧方向と
逆方向に向けてクリーニングローラによって加圧するよ
うにしたので、上記たわみを解消(相殺)することがで
きる。また、記録紙を給紙する給紙ローラの軸方向長を
越える幅を有するようにクリーニングローラを構成した
ので、加熱ローラ上の紙粉を効率よく除去できる。加圧
ローラによる押圧によって加熱ローラ内壁とヒータとの
間のギャップが変動して偏心状態になり易いが、反対方
向からクリーニングローラにより加圧を行うので、加圧
力を相殺して、ギャップの変動を防止できる。また、ク
リーニングローラの軸受によってヒータを支持するよう
にすれば、ヒータと加熱ローラとのギャップを一定にで
きる。また、クリーニングローラの熱伝導性を良好に構
成すれば、接触する加熱ローラの中央部の熱を奪うの
で、加熱ローラの軸方向端部の熱が相対的に上昇したこ
ととなり、全体としての熱分布を均一化できる。また、
クリーニングローラの軸部から加熱ローラ周面に向けて
ブレードを突設したので、紙粉溜りを設けることが可能
となり、加熱ローラが通紙する部分から紙粉を確実に除
去できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用せんとする画像形成装置としての
レーザプリンタの内部構造の略図。
【図2】本発明の要部構成を示す断面図。
【図3】本発明の定着装置の平面図。
【図4】(a) 及び(b) は、他の実施例の断面図及び要部
説明図。
【図5】本発明の効果を説明する為の図。
【図6】本発明の他の実施例の要部構成説明図。
【符号の説明】
17 定着装置、17a 加熱ローラ、17b 加圧ロ
ーラ、30 クリーニングローラ、31 加圧バネ、3
2 バネの基部、33 軸受け。40 ブレード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にヒータを備えた加熱ローラと、該
    加熱ローラの外周面に外周面で圧接する加圧ローラとを
    備えた定着装置において、上記加熱ローラと加圧ローラ
    の各中心軸を結んだ直線上に回転中心をもち、且つ、上
    記加熱ローラに圧接するクリーニングローラを備え、上
    記クリーニングローラは、該クリーニングローラの軸方
    向両端に設けられた回転軸を弾性体により付勢され、こ
    の弾性体により、上記クリーニングローラを介して加熱
    ローラを加圧ローラからの加圧方向と逆方向に加圧し、
    上記加圧ローラからの加圧によって発生する上記加熱ロ
    ーラのたわみ量が0.2mm以下になるように上記クリ
    ーニングローラの加圧力を設定したことを特徴とする定
    着装置。
  2. 【請求項2】 上記クリーニングローラの軸方向長を、
    定着対象となる記録紙を給紙する給紙ローラの軸方向長
    よりも大きく、且つ最大印字領域よりも狭く設定したこ
    とを特徴とする請求項1記載の定着装置。
  3. 【請求項3】 上記クリーニングローラの回転支持軸受
    により、上記ヒータを上記加熱ローラの中心位置に位置
    決めしたことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに
    記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 表面に発熱体を一体化した加熱ローラ
    と、該加熱ローラの外周面に外周面で圧接する加圧ロー
    ラとを備えた定着装置において、上記加熱ローラと加圧
    ローラの各中心軸を結んだ直線上に回転中心をもち、且
    つ、上記加熱ローラに圧接するクリーニングローラを備
    え、上記クリーニングローラは、熱伝導性の良好な材質
    から構成し加熱ローラ表面の軸方向中心領域だけに接す
    るように構成することにより、加熱ローラの温度分布を
    均一化するとともに、上記クリーニングローラの軸方向
    両端に設けられた回転軸を弾性体により付勢され、この
    弾性体により、上記クリーニングローラを介して加熱ロ
    ーラを加圧ローラからの加圧方向と逆方向に加熱ローラ
    を加圧し、上記加圧ローラからの加圧によって発生する
    上記加熱ローラのたわみ量が0.2mm以下になるよう
    にクリーニングローラの加圧力を設定したことを特徴と
    する定着装置。
  5. 【請求項5】 上記クリーニングローラの軸部から上記
    加熱ローラの外周面下流側へ向けてブレードを突設し
    て、該ブレードと加熱ローラ外周面との間に紙粉溜りを
    形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
    記載の定着装置。
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