JP4681340B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の回転体を備えた、電子写真方式のプリンタ、プロッタ、複写機等の画像形成装置の定着装置に関する。特には、回転体表面に離型剤（オイル）の塗布する定着装置に関する。

例えば、一対の回転体をローラとし、このローラにシリコーンオイル等の離型剤を塗布する定着装置として、特許文献１および特許文献２のような構成がある。

特許文献１は、図１に示すように、予め離型剤が塗布されたウェブ５と、ウェブ５を定着ローラ２の周面に沿って繰り出すウェブロール６と、繰り出されたウェブ５を巻き取りローラ７と、ウェブ５を定着ローラ２に押圧する押し当てローラ８とからなる。

この構成により、定着ローラ２の回転に伴って、ウェブ５は、一定量ずつ巻き取りローラ７に巻き取られる方向に移動する。この移動の間、押し当てローラ８により、ウェブ５は定着ローラ２の周面に押圧され、定着ローラ２の周面にシリコーンオイルが塗布される。

また、特許文献２は、図４および図５に示すように、定着ローラ２７１を清掃するクリーニング部材と、シリコーンオイルを定着ローラ２７１に塗布するオイル塗布部材と、オイル塗布機構にシリコーンオイルをくみ上げるくみあげポンプとを有する。

ここで、クリーニング部材はクリーニングウェブ２７５であり、オイル塗布部材は塗布フェルト１７１である。さらに、ニップ部とオイル塗布部材との間には、弾性ゴムブレード１７４が配置されている。

この構成の下、定着ローラ２７１を作動させた後、シリコーンオイルをくみあげポンプ７７でくみ上げ、塗布フェルト１７１にシリコーンオイルを供給する。次いで、塗布フェルト１７１を介して、定着ローラ２７１にシリコーンオイルを塗布する。

定着ローラ１７１の表面に塗布されたシリコーンオイルは、弾性ゴムブレード１７４により、均一な薄層が形成される。この後、ニップ部でトナー像の定着に供した定着ローラ部位は、クリーニングウェブ２７５により、オフセットしたトナー、紙粉等が清掃され、次の定着プロセスに供される。
特開２０００−１４７９３７号公報 特開２００４−１５１４７９号公報

しかし、特許文献１では、ウェブロール６に含浸させたシリコーンオイルの量が多すぎると、定着ローラ２に塗布する前にシリコーンオイルが滴り落ちてしまうか、または、過剰なシリコーンオイルが定着ローラ２に塗布され、記録媒体にシリコーンオイルのすじがついてしまう。

また、反対に、ウェブロール６に含浸させたシリコーンオイルの量が少なすぎると、転写材に光沢が必要とされる場合には、定着ローラ２に供給するシリコーンオイルの供給する量が多くなる。この結果、ウェブロール６の巻き取りが多くなり、ウェブロール６の交換期間が短くなる。

さらに、シリコーンオイルの量が少ないと、記録媒体上のトナーが溶融して定着ローラ２の表面に付着し、記録媒体が定着ローラ２に巻き付いてしまうおそれが高くなる。

一方、特許文献２では、シリコーンオイルを定着ローラ２７１表面に注ぎ、その後、弾性ゴムブレード１７４で均一に薄層を形成するため、低速機においては、オフセットを防止しながら、光沢のある鮮明な画像を得ることができる。

しかし、高速機においては、定着ローラ２７１と弾性ゴムブレード１７４との摩擦力が非常に大きいため、定着ローラ２７１表面に、均一な薄層のシリコーンオイルを形成することが難しい。

また、特に、転写材に二色以上のカラー像を得る場合には、この転写材上に、二層以上のトナーを均一に重ねる必要があるため、定着ローラ２７１の表面層は弾性体が用いられている。この結果、高速機において、上で述べた定着ローラ２７１を用いた場合は、定着ローラ２７１表面が摩耗し、定着ローラ２７１の寿命が短くなるものであった。

さらに、特許文献２は、独立して粘度が異なるシリコーンオイルを定着ローラに供給するため、装置が大型化するものであった。また、図１および図３に示すように、弾性ゴムブレードで掻き取られたシリコーンオイルを再利用する構成であるため、掻き取られたシリコーンオイル中に定着ローラに付着したトナーが混入しないように、定着を行う前に定着ローラを回転させて、予め、クリーニングウェブ２７５により定着ローラ表面をクリーニングする必要があった。

また、特許文献２において、定着ローラ表面の温度が変化した場合、粘度の異なるシリコーンオイルを、切り換えることは難しく、切り換え中に、シリコーンオイルを各タンク（７６４、８０１）に異なる粘性のシリコーンオイルが混入するおそれがあった。

上記問題を解決するために、本発明は、記録媒体を挟持搬送しながら、該記録媒体表面に担持された未定着トナーを定着させる一対の回転体と、これら回転体のうち少なくとも一方の回転体の周面に、離型剤を塗布する離型剤供給手段と、該離型剤の有無を検知する検知手段を有し、離型剤供給手段は、予め離型剤が含浸され、回転体の周面に離型剤を接触させるウェブと、ウェブを回転体に送り出す送り出しローラと、送り出しローラにより送り出されたウェブを巻き取る巻き取りローラと、少なくとも一方の回転体の周面にウェブを押圧する回転自在なローラからなる押し当て手段と、押し当て手段にウェブに含浸された離型剤の粘度よりも高い離型剤を供給する貯蔵手段とを備え、貯蔵手段は、離型剤が貯留されたタンクと、浸透圧を利用して離型剤を吸い上げて押し当て手段に供給する含浸部材と、含浸部材側に離型剤を汲み上げるポンプと、含浸部材の一端側が離型剤が浸かるように配置された受皿とからなり、押し当て手段は、離型剤をウェブに供給することにより、離型剤を回転体の周面に塗布し、検知手段は、タンクと受皿に各々設けられ、検知手段は、タンク内にある離型剤が一定量以下と検知した場合、離型剤の補充を促すとともに、受皿に離型剤が無いと検知した場合、装置を自動的に停止することを特徴とする。

また、請求項２において、一対の回転体は、一方が定着ローラ、他方が加圧ローラ、または定着ローラ対であることを特徴とする。

上記構成により、本発明によれば、装置自体を小型化にし、さらに安定した離型剤の供給を行なうことができる。

図１に本発明の定着装置の概略図を示す。定着装置は、記録媒体Ｐ表面に担持された未定着トナーを定着させる一対の回転体１００と、回転体１００に離型剤を塗布する離型剤供給手段とからなる。

図１に示すように、具体的に、一対の回転体１００は定着ローラである。定着ローラ１００は熱伝導率の良い、例えばアルミニウム製の円筒管の外周にシリコンゴム等の弾性層１０１を０．８〜１０mm程度の厚さに被覆し、更にその表面にはテフロン（登録商標）１０２被膜が形成されている。

２つの定着ローラ１００は互いに圧接するように配置されており、図示しない駆動手段によりそれぞれ矢印方向に回転するようになっている。かかる定着ローラ１００の回転は、その間に搬送されてくる図示しない記録媒体Ｐの搬送速度と対応したほぼ同じ速度とされている。

なお、この実施の形態において、一対の回転体１００は、記録媒体Ｐのいずれか一方の面の未定着トナーを定着する、または記録媒体Ｐの両面に形成されたトナー像を一括して定着する定着ローラ１００を開示しているが、この構成に限定されることはなく、定着ローラ１００と加圧ローラとを組み合わせて、記録媒体Ｐの一方の面のみの未定着トナーを定着する構成であっても良い。

この定着ローラ１００の円筒管内にはそれぞれインフラレッドランプ（またはハロゲンランプ）等の加熱手段１１０が設けられている。

一方、定着ローラ１００の弾性層１０１の外周には、弾性層１０１表面の温度を検知するサーミスタ等の温度センサ１１１が設けられており、このセンサ１１１からの信号を受けて図示しない制御手段により加熱手段１１０をオンオフ制御して定着ローラ１００の温度を所定の温度範囲内に維持すべくしている。

なお、この実施の形態において、定着ローラ１００の温度制御は、加圧手段により行なわれているが、これに限定することなく、定着ローラ１００の加圧手段に加えて、高熱伝導ローラの加圧手段を設けて、これらを組み合わせて、行なっても良い。

離型剤供給手段２００は、定着ローラ１００表面に付着したトナー等の残留物を除去と定着ローラ１００表面に離型剤を塗布するものであり、定着ローラ１００の周面に接触させるウェブ２１０と、ウェブ２１０を定着ローラ１００に沿って送り出す送り出しローラ２２０と、送り出し手段により送り出されたウェブ２１０を巻き取る巻き取りローラ２３０と、定着ローラ１００の周面にウェブ２１０を押圧する押し当て手段３００とからなる。

ウェブ２１０は、不織布の帯状材であり、予め、離型剤が含浸されている。離型剤としては、高粘度の離型剤が使用され、例えば、粘度１００ｃｍ^２／Ｓのシリコーンオイルが使用される。

また、ウェブ２１０は送り出しローラ２２０に巻回されているとともに、ウェブ２１０の繰り出し方向の先端は巻き取りローラ２３０の周りに架け渡されている。さらに、送り出しローラ２２０と巻き取りローラ２３０との間にあるウェブ２１０部位は、押し当て手段３００により、定着ローラ１００の周面に押圧されている。

押し当て手段３００は、ウェブ２１０の移動に追従して回転し、後に述べる貯蔵手段５００に貯留された離型剤をウェブ２１０に供給するものであり、芯金３１０の表面に、ローラ状に形成した多孔性物質を被覆したものである。多孔性物質としては、貯蔵手段５００の離型剤を効率的にウェブ２１０に搬送できる物質であり、この実施の形態においてはスポンジとしている。

貯蔵手段５００は、ウェブ２１０に含浸した離型剤と異なる特性を持つ離型剤を、押し当て手段３００に供給するものであり、離型剤が貯留されたタンク５１０と、離型剤を押し当て手段３００に供給する含浸部材４００と、含浸部材４００側に離型剤を汲み上げるポンプ５２０と、一旦ポンプ５２０により汲み上げられた離型剤を貯留する受皿５３０とからなる。

具体的に、貯蔵手段５００に貯留される離型剤としては、ウェブ２１０に含浸した離型剤よりも粘度が高い離型剤が用いられる。具体的には、粘度７０ｃｍ^２／Ｓの粘性を持つ離型剤が用いられている。

このように、離型剤の粘性を設定することによって、定着ローラ１００を作動した時に、定着ローラ１００の熱等により、定着ローラ１００側に、ウェブ２１０に含浸した離型剤がしたたり落ちないようになっている。なお、各離型剤の粘度は、ウェブ２１０に含浸された離型剤よりも貯蔵手段５００に貯留された離型剤の方が高ければよく、各離型剤の粘度は上で述べた数値に限定されない。

タンク５１０と受皿５３０の各々には、離型剤の有無を検知する検知手段５４０が設けられている。受皿５３０に一定量の離型剤がなくなるとポンプ５２０が作動し、受皿５３０に一定量になるまで離型剤が補充される。

さらに、タンク５１０内に離型剤が一定量以下であることを検知した場合には、使用者に離型剤の補充を促す。なお、受皿５３０に、離型剤が無いことを検知手段５４０が検知した場合には、装置は自動的に停止するようになっている。

さらに、含浸部材４００は、浸透圧を利用して離型剤を吸い上げる材質からなり、具体的にはフェルト材からなり、図１に示すように、常に、含浸部材４００の一端側が受皿５３０内の離型剤の浸かるように、取付部材に取り付けられている。

以上の構成のもと、定着装置の動作を説明する。定着ローラ１００を回転させると、押し当て手段３００により押圧されたウェブ２１０部分と、このウェブ２１０部分を通過する定着ローラ１００表面部位とが摺擦する。

この時、定着ローラ１００の表面に付着したトナーは清掃されるとともに、ウェブ２１０に含浸された離型剤が定着ローラ１００の表面に塗布される。なお、この間、送り出しローラと巻き取りローラ２３０とにより、ウェブ２１０は一定の間隔で移動し、定着ローラ１００の清掃と定着ローラ１００表面への離型剤の塗布とが行われる。

上で述べたように、定着ローラ１００表面に離型剤の塗布が行われている間、ウェブ２１０に含浸された離型剤で定着ローラ１００の表面に充分な離型剤を供給することができない場合がある。離型剤の供給ができない現象として、例えば、定着ローラ１００の熱により、ウェブ２１０自体に含浸された離型剤が蒸発したり、定着する記録媒体Ｐが、ロール紙または連続したカット紙であり、定着のスピードがはやく、ウェブ２１０自体に含浸された離型剤が著しく消費されたりする場合等である。

ウェブ２１０の離型剤が消費されると、これに伴い、受皿５３０の離型剤は、含浸部材４００の浸透圧、いわゆる毛細管現象により、含浸部材４００を介して、押し当て手段３００側に移動する。この移動により、受皿５３０の離型剤が押し当て手段３００の外周面から内側に浸透する。受皿５３０の離型剤の粘度は、ウェブ２１０に含浸された離型剤の粘度より低いため、速やかに、この離型剤は押し当て手段３００に供給される

押し当て手段３００内に浸透した離型剤は、押し当て手段３００の押圧および押し当て手段３００の回転により、ウェブ２１０の裏面に移動する。ウェブ２１０の裏面に移動した離型剤は、ウェブ２１０の表面に浸透し、定着ローラ１００表面に供給される。

以上のように、フェルト材のような浸透圧を利用して離型剤を吸い上げる材質からなる含浸部材４００と、定着ローラ１００に対してウェブ２１０の裏面から押し当てる押し当て手段３００と、定着ローラ１００の表面に離型剤を塗布するウェブ２１０とを設け、ウェブ２１０に含浸された離型剤が消費されると、含浸部材４００から押し当て手段３００に離型剤が供給されるように構成することにより、装置自体を小型化にし、さらに安定した離型剤の供給を行なうことができる。

本発明の定着装置の要部断面構成図。

符号の説明

１００ 回転体（定着ローラ）
２００ 離型剤供給手段
２１０ ウェブ
２２０ 送り出しローラ
２３０ 巻き取りローラ
３００ 押し当て手段
４００ 含浸部材
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Claims (2)

1. 記録媒体を挟持搬送しながら、該記録媒体表面に担持された未定着トナーを定着させる一対の回転体と、これら回転体のうち少なくとも一方の回転体の周面に、離型剤を塗布する離型剤供給手段と、該離型剤の有無を検知する検知手段を有し、
   前記離型剤供給手段は、予め離型剤が含浸され、前記回転体の周面に離型剤を接触させるウェブと、前記ウェブを前記回転体に送り出す送り出しローラと、前記送り出しローラにより送り出された前記ウェブを巻き取る巻き取りローラと、前記少なくとも一方の回転体の周面に前記ウェブを押圧する回転自在なローラからなる押し当て手段と、前記押し当て手段に前記ウェブに含浸された離型剤の粘度よりも高い離型剤を供給する貯蔵手段とを備え、
   前記貯蔵手段は、前記離型剤が貯留されたタンクと、浸透圧を利用して前記離型剤を吸い上げて前記押し当て手段に供給する含浸部材と、前記含浸部材側に前記離型剤を汲み上げるポンプと、前記含浸部材の一端側が前記離型剤が浸かるように配置された受皿とからなり、
   前記押し当て手段は、離型剤を前記ウェブに供給することにより、前記離型剤を前記回転体の周面に塗布し、
   前記検知手段は、前記タンクと前記受皿に各々設けられ、
   前記検知手段は、前記タンク内にある離型剤が一定量以下と検知した場合、前記離型剤の補充を促すとともに、前記受皿に前記離型剤が無いと検知した場合、装置を自動的に停止することを特徴とする定着装置。
2. 前記一対の回転体は、一方が定着ローラ、他方が加圧ローラ、または定着ローラ対であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。