JP4036700B2 - 定着装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置において転写材上に転写した未定着トナーを定着するための定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機などの電子写真技術を利用する画像形成装置においては、記録シート上の転写された未定着のトナー像を加熱したローラで熱圧着して記録シートに定着させる圧力加熱定着方式の定着装置が多く用いられている。この定着装置は、ヒータなどの加熱源で加熱される定着ローラとこれに圧接して回転する加圧ローラとの間の圧接部(ニップ部)に記録シートを通紙させて、熱と圧力とでトナーを記録シートに溶融定着させるものである。
【0003】
こうした定着装置では、定着ローラが記録シート上のトナーに直接接触し、しかも高温高圧であるため、トナー像の一部が記録シートから定着ローラに転移してしまうおそれがある。定着ローラにトナーが付着すると、以降の定着処理において、付着したトナーが定着ローラから記録シートに再び転移して記録シートを汚してしまう、いわゆるオフセット現象が発生する。
【0004】
このオフセットを防止するために、定着ローラ表面に離型材(例えば、シリコンオイル、以下、単に「オイル」という)を均等に塗布して、記録シート上のトナーがローラに付着しにくい状態(離型性)を維持する方法が採られる。この場合、オイルは通紙時にその一部が記録シートに転移するので、ローラ1回転ごとにオイルを定着ローラに補給する必要がある。
【0005】
だが、補給するオイル量が多過ぎたり、オイル分布にむらがあって特定の位置にオイルが偏って分布したり、あるいは、通紙なしに定着ローラを回転したりすると、やがてローラ表面のオイルが飽和状態になり、あふれた余剰オイルがニップ部に溜まる。溜まった余剰オイルは通紙時に、オイル汚れあるいはオイルすじとなって記録シートを汚してしまう。
【0006】
このような余剰オイルへの対策として、定着ローラ表面のオイルを制御する技術が考案されている。従来のオイル制御技術の一つとして、特開平4−16115号公報あるいは特開平5−265345号公報に記載の装置がある。これらは、定着ローラにブレードを当接し、これによって定着ローラ表面から余剰オイルを回収するとともに、ローラ表面オイル量が均一となるようにブレードでオイルを規制する(ならす)、というものである。
【0007】
図5は従来技術のオイル制御方法を用いた定着装置の一例である。オイル塗布ローラ603が定着ローラ601の外周面にオイルを塗布し、ブレード602が、定着ローラ601表面の余剰オイルを除去するとともに、オイルむらができないよう定着ローラ601表面をならしている。ブレード602は、定着ローラ601の軸方向長さとほぼ同じ長さを有しており、均一な接触圧で定着ローラ601表面に接触している。
【0008】
ただし、こうした従来技術の方式では、ブレード602との接触によって定着ローラ601表面が摩耗して平滑性が損なわれ、オイルを塗布しても記録シート上のトナーが定着ローラ601に付着しやすくなる(離型性が低下する)。離型性の低下は上述した通り、オフセット現象の原因となる。また、定着ローラ601表面に付着した紙粉やトナーなどの異物がブレード602に付着すると、ブレード602と定着ローラ601との当接部分にこの異物が挟まって隙間が空き、ここをオイルがすり抜けて、定着ローラ601表面にオイル量が偏って多い部分ができる。これがやがてニップ部分に溜まりオイル汚れやオイルすじとなって記録シートを汚す。
【0009】
上述不具合に対する対応として、ブレードによる不具合と構成の複雑さを解消するためブレードの代わりにローラによるオイルの均しを用いる方法があるが、ローラの当接だけではオイルを堰き止める効果が得られないため、定着ローラもしくは定着ベルトが1回転しただけではオイルを完全にならす事が不可能であった。このためオイルの均し性能だけで比較するとブレードによる方式より劣るのが実状であった。
【0010】
また小サイズ紙通紙後など部分的にオイルの消費が行われ、オイルの塗布状態が著しく不均一になった状態では、定着ローラまたは定着ベルトを一定時間アイドリング回転させ、オイルを均すのに時間を要していた。
【0011】
ローラを用いたオイル塗布方式、クリーニング方式についても同様な問題点が上げられる。すなわち、ローラを用いたオイル塗布方式では、やはりオイルを堰き止める効果が得られないため、オイル塗布ローラ上のオイル分布に僅かでも不均一があると定着ローラまたは定着ベルトへのオイル塗布に際し塗布ムラが発生し易くなる。このためローラを用いたオイル塗布方式では、供給ローラを介してオイル塗布ローラにオイルを供給するような手段がとられ、構成を複雑にしていた。
【0012】
ローラを用いたクリーニング方式については、クリーニングローラを定着ローラまたは定着ベルトに当接連れ回りをさせる事により、離型性の差からオフセット残留したトナーを定着ローラまたは定着ベルト表面からクリーニングローラ側に移行させ清掃を行なうものであるが、掻き取り効果を得られないことから粘着性の少ない紙粉などの残留物の清掃を行うには不十分であった。
【0013】
上述不具合に鑑み、簡便な構成が可能なローラによるオイル塗布、オイル均し、クリーニングの各ローラを定着ベルト方向に対し斜行方向に配置し転がり方向の差異によるスリップによりブレード効果並びに掻き取り効果をUPすることが提案されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オイル塗布、オイル均し、クリーニングの各ローラを定着ベルト回転方向に対し成す角をもって配置するに当たり、簡便な機構で上記機能を実現することを目的とする定着装置に関する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、定着ローラと加熱ローラ間にベルト主体の表面に離型層を有する無端状の定着ベルトを張設し、前記定着ベルトを介して対向方向から前記定着ローラを押圧する加圧ローラを設けて前記定着ベルトと前記加圧ローラ間にニップ部を構成し、前記定着ベルトに対して当接するオイル塗布ローラと、前記オイル塗布ローラにオイルを供給する手段を有し、前記オイル塗布ローラは前記定着ローラと前記加熱ローラ間の前記定着ベルトが張設された間でかつ、前記定着ベルトの回転軸方向と平行しない角度をもって配置されている定着装置において、 前記定着ベルト回転方向に対し、角度を成して配置される前記オイル塗布ローラを支持する側板、もしくはブラケットは、前記定着ベルトの回転軸方向に対し直交面を保ち、前記オイル塗布ローラのみが前記定着ベルトの回転軸方向と平行しない角度となるように前記オイル塗布ローラの軸受フランジ部に円弧を有することを特徴とする定着装置を最も主要な特徴とする。
【0016】
請求項2の発明は、オイル塗布ローラの軸受フランジ円弧部の半径Rは、オイル塗布ローラを支持する側板対、もしくはブラケット対のスパンLに対し、R<Lとなるよう設定されている定着装置を主要な特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図1〜図4は本発明の実施の形態の一例であり、図1は定着装置の一部を断面で示す側面図、図2は図1の定着装置をオイル塗布ローラの斜め前側から見た斜視図、図3はオイル塗布ローラの支持構造の詳細図、図4は図3のIV部拡大図である。
【0018】
図1において、定着ローラ11は表層を発泡シリコンゴムで覆われている。加熱ローラ12は中心付近を貫通するようにヒータ13が内蔵されている。ヒータ13は図示しない温度調節手段によりトナーの溶融温度である180℃近辺に加熱ローラ12を調温加熱している。定着ベルト14はポリアミドを基材とし、表層をシリコンゴムとした2層構造となっており定着ローラ11と加熱ローラ12に張設されている。加圧ローラ15は表層をシリコンゴムでコーティングされ加熱ローラ12と同じく中心付近を貫通するようにヒータ16を内蔵し、定着ベルト14を介して定着ローラ11に対向加圧される。定着ベルト14は反時計方向に回転し、転写紙50は非画像面側を入口ガイド板60にガイドされながら矢印T方向に搬送されようになっている。
【0019】
表層をソリッドのシリコンゴムで覆われるオイル塗布ローラ1は、定着ベルト14に当接して連れ回るように配置される。オイル塗布パッド5の塗布面Bは定着ベルト14のローラ間平面部と略平行に配置されながらオイル塗布ローラ1と当接する。オイル供給フエルト20は浸透圧によりオイルタンク21からオイルを吸い上げオイル塗布パッド5に一定量のシリコンオイル22を供給する。
【0020】
表層を発泡シリコンゴムで覆われたオイル均しローラ2もまた、定着ベルト14に当接して連れ回るように配置される。オイル均しローラ2は転写紙50にオイル塗布した後の定着ベルト14表面上の不均一な残オイルを均し、下流でオイル塗布ローラ1によりオイル塗布される際に塗布ムラを生じないようにする。
【0021】
図2に示すように、塗布ローラ1は定着ベルト14の回転軸に対しθ°の角度をもって配置されている。配置は張設される定着ベルト14の平面部であるため角度をもって配置しても、当接面は均一を保たれる。
【0022】
オイル塗布ローラ1について述べると、塗布ローラ1は定着ベルトの回転軸に対しθ°の角度を有して当接連れ回りしているため、定着ベルト表面の線速V0に対しローラ表面の線速V1は、V1=V0×sinθとなり、オイル塗布ローラ1が定着ベルト14に対し微少にスリップを生じながら連れ回る状態となる。
【0023】
オイル塗布ローラ1は表層をシリコンゴムで覆われているためシリコンオイルとの親和性が良好になっており、オイル塗布パット5より供給塗布されたシリコンオイルはオイル塗布ローラ1の表面に均一に付着保持され、定着ベルト14表面に均一に塗布されるところであるが、実際にはオイル塗布パッド5には塗布ローラ1を介して定着ベルト14表面上の紙粉、オフセットトナーなどが転移付着し塗布ムラを生じ易く、オイル塗布ローラ1表面のシリコンオイルにも不均一を生じる。
【0024】
このような状態でオイル塗布ローラ1が定着ベルト14と同線速で連れ回りした場合は塗布ローラ1に不均一に保持されたシリコンオイルがそのまま定着ベルト14表面にも転移され、結果的に光沢ムラなどの不具合を生じる。
【0025】
本図示例ではオイル塗布ローラ1は定着ベルト14に対し微少なスリップを生じながら当接回転しているため、当接ニップに置いてシリコンオイルを堰き止め塗布する効果を生じ、上記オイル塗布ローラ上の付着オイルに不均一を生じても定着ベルト14上では均一にオイル塗布することができる。
【0026】
この様にオイル塗布ローラを定着ベルト14の回転方向と角度をもって配置することによるメリットは大きいが、実際の構成ではオイル塗布ローラ1を支持するブラケットを斜めに設置する等のため構成が複雑化しコスト的にも不利になる可能性があった。
【0027】
本図示例によれば、塗布ローラ1の支持部材である側板もしくはブラケット5a、5b等は従来と同じく定着ベルト14と直交して配置し、塗布ローラ1のみを斜めに配置することができる。
【0028】
具体的な構成としては、塗布ローラ1の支持部材であるブラケット5a、5bにはピン6が一体にカシメられておりピン6を回転中心としてブラケット5及び塗布ローラ1が揺動自在となっており定着ベルト14に塗布ローラ1が当接されている。
【0029】
図3においては、塗布ローラ1の取付位置はブラケット5a側が5b側に対し揺動回転中心に近い位置で取り付くことでブラケット5の回転軸Aに対し塗布ローラ1がθ°の角度をもって取り付くようになっている。更に塗布ローラ1は軸受7により回転自在に組み付けられており、定着ベルト14に当接連れ回りするようになっている。塗布ローラ1のスラスト方向規制はスラスト止め輪8により行われる。
【0030】
図4に示すように、軸受7のフランジ部にはRが設けられており、Rの半径をブラケット5a、5bのスパンLに対し、R≦Lとなるよう設定しているため、塗布ローラが斜めに取り付いた状態でも、軸受8のフランジがブラケット5と片当たりすることがないようになっている。
【0031】
オイル塗布ローラをオイル均しローラ2に置き換えた場合も同様で、微少にスリップを生じながら連れ回る状態となる結果、定着ベルト14表面上の残オイルをニップ部で堰き止めながら均すことになり、同速で連れ回る状態よりも効果的に残オイルを均すことができる。
【0032】
オイル塗布ローラ1をクリーニングローラに置き換えた場合も同様に定着ベルト14に対し微少なスリップを生じながら回転するため、定着ベルト14上の紙粉、オフセットトナーを掻き取る効果を期待できる。
【0033】
なお、本発明は上述の図示例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明では、定着ベルト回転軸とオイル塗布ローラの回転軸方向に角度を設けて配置されているため、接線におけるベクトル方向に差を生じることからスリップを発生し、当接ニップ部においてオイルを堰き止めるため、当接するブレードなどと同様の塗布オイルの伸ばし効果を生じる。この事により従来の塗布ローラで問題となっていた塗布ローラ回転方向上のオイル筋などのオイル塗布ムラによる不具合の無い画像形成装置の定着装置を簡便な構成と安価なコストで提供できるようになる。
【0035】
請求項2の発明では、オイル塗布ローラの軸受フランジ部にRを設けるとともに、このRの半径をオイル塗布ローラを支持するブラケットのスパンより小さくすることにより、オイル塗布ローラの傾きを構成部品の大掛かりな変更なしに自由に設定でき、自由度の大きい画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例で、定着装置の一部を断面で示す側面図である。
【図2】図1の定着装置をオイル塗布ローラの斜め前側から見た斜視図である。
【図3】オイル塗布ローラの支持構造の詳細図である。
【図4】図3のIV部拡大図である。
【図5】従来の定着装置の一例で、一部を断面で示す側面図である。
【符号の説明】
1 オイル塗布ローラ
5 オイル塗布パッド(オイルを供給する手段)
11 定着ローラ
12 加熱ローラ
14 定着ベルト
15 加圧ローラ
20 オイル供給フェルト(オイルを供給する手段)
21 オイルタンク(オイルを供給する手段)

Claims (2)

  1. 定着ローラと加熱ローラ間にベルト主体の表面に離型層を有する無端状の定着ベルトを張設し、前記定着ベルトを介して対向方向から前記定着ローラを押圧する加圧ローラを設けて前記定着ベルトと前記加圧ローラ間にニップ部を構成し、前記定着ベルトに対して当接するオイル塗布ローラと、前記オイル塗布ローラにオイルを供給する手段を有し、
    前記オイル塗布ローラは前記定着ローラと前記加熱ローラ間の前記定着ベルトが張設された間でかつ、前記定着ベルトの回転軸方向と平行しない角度をもって配置されている定着装置において、
    前記定着ベルト回転方向に対し、角度を成して配置される前記オイル塗布ローラを支持する側板、もしくはブラケットは、前記定着ベルトの回転軸方向に対し直交面を保ち、前記オイル塗布ローラのみが前記定着ベルトの回転軸方向と平行しない角度となるように前記オイル塗布ローラの軸受フランジ部に円弧を有することを特徴とする定着装置。
  2. 請求項1の定着装置において、オイル塗布ローラの軸受フランジ円弧部の半径Rは、オイル塗布ローラを支持する側板対、もしくはブラケット対のスパンLに対し、R<Lとなるよう設定されていることを特徴とする定着装置。
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