JPH07302012A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱ローラの付着トナーを除去するクリーニ
ングローラの外周に複数の突起部及び離型性の高い皮膜
を形成した定着装置に関し、付着トナー除去に十分な効
果が得られ、装置の長寿命化を図ることができる定着装
置を提供する。 【構成】 熱源を内蔵する加熱ローラ14と、加熱ローラ
14に圧接する加圧ローラ15と、耐熱性を有する材料で形
成され、外周の全面に亙って複数の突起部25を有し、外
周を離型性の高い被覆材26で被覆して成り、加熱ローラ
14に接触して加熱ローラ14と同方向に回転するクリーニ
ングローラ24及びクリーニングローラ24に接するブレー
ド27を有するクリーナ16とを備え、トナー８の画像が転
写された媒体９を熱ローラ14及び加圧ローラ15の間に通
過させて画像を媒体９に定着させ、加熱ローラ14に付着
したトナー８をクリーニングローラ24により除去し、ク
リーニングローラ24に付着したトナー８をブレード27に
よって除去する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多色電子写真印刷装置
等の定着装置に係り、特に加熱ローラに付着したトナー
を除去するクリーニングローラの外周に複数の突起部を
形成し、フッ素樹脂材をコーティングした定着装置に関
するものである。

【０００２】近年、オフィスオートメーション（ＯＡ）
の発達に伴い、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ
等に電子写真印刷装置が多用されている。電子写真印刷
装置の画像プロセスには、静電潜像形成プロセス、静電
潜像現像プロセス、転写プロセス及び定着プロセスが含
まれる。

【０００３】本発明は定着プロセスに関するもので、転
写プロセスにおいて用紙に転写されたトナー像が定着プ
ロセスで用紙に定着される。定着方法としては、圧力定
着法、フラッシュ定着法、熱定着法等が知られており、
いずれの定着法を採用するかによってトナー定着機構は
異なる。

【０００４】プリンタや複写機等のＯＡ機器では、省電
力化、小型化、ウォームアップ時間短縮化が要求されて
いるが、上記いずれの定着法もすべての要求を満たすこ
とができない。しかし、装置の小型・軽量化が可能なこ
と、装置構成が簡素なことから、ウオームアップ時間を
必要とするが熱定着法が広く用いられている。

【０００５】最近では感光ドラムの静電潜像を順次異な
る色のトナーで現像して印刷媒体に転写する多色電子写
真印刷装置が開発、実用化されているが、特にモノクロ
印刷の場合に比べてカラー印刷の場合の定着器への要求
が一層厳しくなっており、ローラの寿命確保や定着ムラ
を防止できる機構が望まれている。

【０００６】

【従来の技術】図７に多色電子写真印刷装置の内部側面
図を例示している。図に示すように、矢印の方向に回転
する感光ドラム1aの周囲に、ブラシ帯電器２、レーザ露
光器３、異なる色のトナー8a（イエロートナー、マゼン
タトナー、シアントナー、及びブラックトナー）を保持
している４個の現像器4a〜4d、中間転写ベルト50を備え
た中間転写器５、除電ランプ６、クリーナ７が配置され
ている。

【０００７】現像器4a〜4dは図示していない離接機構を
有し、現像時には、４個中の１個だけが感光ドラム1aに
接触し、他の３個は離れている。現像器4a〜4dは、現像
ローラ40ａ〜40ｄ、トナー8aを収容するトナー収容部41
ａ〜41ｄ、及び現像ローラ40ａ〜40ｄ上に吸着するトナ
ー8aの層厚を規制するブレード42ａ〜42ｄを備えてい
る。

【０００８】また中間転写器５の中間転写ベルト50から
トナー像を印刷用紙（以下用紙という)9に転写する転写
ローラ10、転写後のトナー8aを清掃するクリーナ11、用
紙９上のトナー8aを定着する定着器12、転写ローラ10か
ら定着器12まで用紙９を搬送する搬送ベルト13が配置さ
れている。

【０００９】例えば、感光ドラム1aの表面 (有機感光体
を用いた場合) が、ブラシ帯電器２によって全面にマイ
ナス帯電される。次に感光ドラム1aの表面に対して、レ
ーザ露光器３から所定の印刷パターンに応じた光が当て
られると、露光した部分の電荷が減少して静電潜像が形
成される。

【００１０】この潜像領域が第１色目の現像器4aを通過
すると、マイナスに帯電したトナー8aが潜像領域に付着
してトナー像が形成される。付着した第１色目のトナー
像は、感光ドラム1aに接触する中間転写器５に転写され
る。

【００１１】中間転写器５は中間転写ベルト50が一周し
て、次の第２色目の中間転写に備える。感光ドラム1aに
残留したトナー8aは、除電ブラシ６によって全面的に除
電されてクリーナ７によって清掃される。

【００１２】かくて、順次第２色〜第４色の現像器4b〜
4dについて夫々同様に、位置決めされて露光、現像、及
び転写が行われ、４色のトナー像が中間転写器５上に重
ねて転写される。

【００１３】一方、用紙９は、矢印Ａ方向に１枚ずつ中
間転写ベルト50上に転写されたトナー像に接触する位置
に搬送される。転写ローラ10は用紙９にプラスの電荷を
与えるように構成されている。

【００１４】従って中間転写ベルト50上のトナー像は用
紙９のプラス電荷に吸引されて転写される。中間転写器
５に４色のトナー像を転写した後、感光ドラム1aの残留
トナー8aは前記と同様に除電及び清掃され、また中間転
写ベルト50は、クリーナ11によって残留トナーが清掃さ
れて夫々初期状態に戻る。

【００１５】用紙９に転写された４色のトナー像は定着
器12で定着され、図示省略したスタッカに送出される。
なお、上記例ではマイナス帯電のプロセスの場合を説明
したが、プラス帯電でも同様のプロセスである。

【００１６】ここにおいて図８により定着器12の構成を
説明する。図において、定着器12は、ヒータＨ（例え
ば、600 Ｗのハロゲンランプ) を内蔵する加熱ローラ14
ａ、加熱ローラ14ａに圧接して回転する加圧ローラ15
ａ、加熱ローラ14ａに付着したトナー8a (二成分現像剤
ではキャリアが混入する) 及び塵を除去するクリーナ16
ａ、サーミスタ或いは熱電対で構成された温度検出器
Ｓ、加熱ローラ14ａの表面に常に均一にオイルを塗布す
るオイル塗布装置17、加熱ローラ14ａから用紙９を剥が
す分離爪18、ペーパーガイド19a,19b 、側板20で構成さ
れている。

【００１７】加熱ローラ14ａ及び加圧ローラ15ａは、ア
ルミニウムから成る素管とその表面をシリコーンゴムで
ライニングしたものである。このような構成を有するの
で、加熱ローラ14ａをヒータＨで加熱し、温度検出器Ｓ
で温度を検出して所定温度に達した後に、表面温度を一
定に制御する。そこで４色のトナー像が転写された用紙
９が矢印方向に搬送されて、加熱ローラ14ａ及び加圧ロ
ーラ15ａの間を通過する。

【００１８】この時、用紙９上のトナー8aは加熱ローラ
14ａと加圧ローラ15ａの熱と圧力により溶解して押し付
けられ、通過後の温度低下によって固化し定着する。加
熱ローラ14ａにゴムがライニングされているので、定着
後のトナー像の表面が平滑になり、明度・彩度の良好な
色再現域の広い画像が得られる。

【００１９】また、オイル塗布装置17のオイル塗布によ
り、加熱ローラ14ａと加圧ローラ15ａの間をトナー画像
を乗せた用紙９が通過する際にトナー8aが加熱ローラ14
ａに付着しないようにしている。もし、加熱ローラ14ａ
にオイルを塗布しない場合には、加熱ローラ14ａへのオ
フセットにより画表面が荒れるほか、表面のトナーが加
熱ローラ14ａに取られるため用紙９上の色も変化する。

【００２０】定着器12の寿命は、印刷画像の品質低下で
評価される。特に画像側の加熱ローラ14ａの表面に傷が
発生した場合には、印刷画像表面に縦すじが現れる。縦
すじ発生のメカニズムは、傷が浅い場合には傷の部分に
シリコーンオイルが多く付着し、画像にオフセットのす
じが現れる。また、傷が深い場合には、画像のトナー8a
がオフセットを起こし光沢のないすじが現れる。

【００２１】加熱ローラ14ａの表面の傷発生の原因とし
ては以下の４項目が挙げられる。 （二成分）現像器4a〜4dからのキャリアの流出 分離爪18の先端の接触 クリーナ16ａに付着した固体(冷却凝固)トナー、及び
キャリア 用紙９との摩擦 上記及びがクリーニングにおける傷発生に関係して
おり、これに対処するために、多色電子写真印刷装置等
では加熱ローラ14ａに付着したトナー8a等を除去する方
法として、フリースクリーナと呼ばれるクリーニング方
式が採用されている。

【００２２】即ち、クリーナ16ａはフリースクリーナ
で、図９に示すように、21は加熱ローラ14ａに傷を付け
ないように柔らかい不燃性のロール紙、加熱ローラ14ａ
にロール紙21を圧接する押圧ローラ22、ロール紙21を巻
き取る巻取りローラ23で構成されている。

【００２３】ロール紙21の走行方向は加熱ローラ14ａの
回転方向に対して正逆どちらの方向でも良く(図では逆
方向)、ゆっくり巻取り、２万枚印刷で10ｍ程度として
いる。従って、ロール紙21に付着したトナー8a等は巻き
取られるため、常に柔らかいロール紙21が加熱ローラ14
ａに接触するのでローラ面に傷を付けない。

【００２４】また、公知例として次のようなものがあ
る。特開昭５３−１２３１４７号公報「定着ローラのク
リーニング装置」において、定着ローラよりも離型性の
悪い材質のクリーニングローラを用いてトナーを付着さ
せる方法が提案されている。

【００２５】特開昭５４−００５４４２号公報「ロール
定着におけるクリーニング装置」において、定着ローラ
とクリーニングローラとの材質の表面エネルギー準位を
変えて、単に接触するだけでトナーがクリーニングロー
ラに吸着する方法が提案されている。

【００２６】特開昭５７−０５３７７６号公報「複写機
のクリーニング装置」において、クリーニングローラに
当接するブレードの形状に、クリーニングローラのカー
ブに沿ったエッジ部を持たせることで掻き取りの向上を
図る方法が提案されている。

【００２７】特開昭５７−０８６８７３号公報「定着装
置」において、クリーニングローラの材質として、トナ
ーと親和性の良いものを用いることでクリーニング効果
を図る方法が提案されている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によれ
ば、フリースクリーナにおいてロール紙を巻き取る場合
に、ロール紙の交換周期が決まり、一巻きのローラ紙の
寿命が短い。

【００２９】また、不慮の故障で未定着像がオフセット
により多量に付着した場合には、常にゆっくりとした巻
取り速度でローラ紙が走行しているので、ローラ紙上の
トナーやキャリアが加熱ローラに接触して傷発生の原因
となることがある。

【００３０】また、従来技術に示した特開昭５３−１２
３１４７号公報の方法は、クリーニングローラの材質に
離型性の悪いクリーニングローラを用いることから、定
着ローラより取ったトナーはクリーニングローラに付着
するが、逆にクリーニングローラ上に付着したトナーは
回収することが困難となり、結果としてクリーニングロ
ーラの表面をトナーが覆った時点でクリーニング効果は
なくなる。

【００３１】特開昭５４−００５４４２号公報の方法
は、定着ローラとクリーニングローラとの表面エネルギ
ー準位を調整した材質を用いているが、カラー電子写真
印刷では定着ローラ上にシリコーンオイルを塗布したも
のを用いるためにクリーニングローラの表面もシリコー
ンオイルで被覆される。このため、ローラの材質による
エネルギー準位の関係がなくなり、クリーニング効果は
低下する。また二成分現像におけるキャリア上がりに対
するクリーニング効果はない。

【００３２】特開昭５７−０５３７７６号公報の方法で
は、クリーニングローラ上のトナーの掻き取りに関し
て、クリーニングローラの曲率を有するエッジのブレー
ドを用いることとしているが、弾性体ローラを用いてい
る場合、当接するブレードのエッジがシャープであると
クリーニングローラ表面に傷を付けることになり、この
ローラ上の傷に掻き取ったトナーが付着し始めクリーニ
ング効果が低下する。

【００３３】特開昭５７−０８６８７３号公報の方法で
は、トナーと親和性の良いクリーニングローラを用いる
こととしているが、クリーニングローラ上に付着したト
ナーの除去が困難になり、クリーニング効果は長続きし
ない。という問題点がある。

【００３４】本発明は、加熱ローラ上のトナー及びキャ
リア等のクリーニング効果が高く、加熱ローラ表面の傷
の発生を減少でき、装置の長寿命化を図ることができる
クリーナを有する定着装置を提供することを目的として
いる。

【００３５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。図において、８はトナー、９は媒体、25は突起
部、26は被覆材、14は熱源を内蔵する加熱ローラ、15は
加熱ローラ14に圧接する加圧ローラ、24はクリーナ16に
設けられ、耐熱性及び弾性を有する材料で形成され、外
周の全面に亙って複数の突起部25を有し、外周を離型性
の高い被覆材26で被覆して成り、加熱ローラ14に接触し
て加熱ローラ14と同方向に回転するクリーニングロー
ラ、27はクリーナ16に設けられ、クリーニングローラ24
に接触するブレード、16はクリーニングローラ24及びブ
レード27を有するクリーナである。

【００３６】トナー８の画像が転写された媒体９を加熱
ローラ14及び加圧ローラ15の間に通過させて、トナー８
の画像を媒体９に定着させ、且つ加熱ローラ14に付着し
たトナー８をクリーナ16のクリーニングローラ24によっ
て除去し、クリーニングローラ24に付着したトナー８を
クリーナ16のブレード27によって除去するように構成さ
れている。

【００３７】

【作用】加熱ローラ14にクリーナ16のクリーニングロー
ラ24が接触して加熱ローラ14と同方向に回転すると、接
触面で逆方向に移動するので、クリーニングローラ24の
外周の複数の突起部25により、加熱ローラ14に付着した
トナー８が容易にクリーニングローラ24の面に付着す
る。クリーニングローラ24の面に付着したトナー８は、
クリーニングローラ24の外周が離型性の高い被覆材26で
被覆されているので、クリーニングローラ24に接触する
ブレード27によって容易に掻き取られて除去される。

【００３８】従って、加熱ローラ14の面に付着したトナ
ー８がクリーナ16によって効率良くクリーニングされ、
フリースクリーナのようにロール紙の使い切りでロール
紙を交換する場合よりも長時間のクリーニングが可能と
なり、交換周期が長くなり、また、オフセット等による
加熱ローラ14上への付着の際にも十分な除去効果が得ら
れる。更に加熱ローラ14に傷を付けることがなくなり、
定着装置の長寿命化を図ることができる。

【００３９】

【実施例】以下、従来例で説明した多色電子写真印刷装
置に本発明を適用した実施例（請求項１、請求項２及び
請求項５に対応している）を図２〜図４を参照して説明
する。図２は本発明の実施例を示す定着器の構成図、図
３は実施例のクリーニングローラを示す一部破断して示
す斜視図、図４は実施例の説明図である。全図を通じて
同一符号は同一対象物を示す。

【００４０】図２の皮膜26ａは、図１の被覆材26に対応
している。図２(a) の側面図及び(b) の要部拡大図に示
すように、定着器12ａにおいて、クリーナ16ｂは、筺体
160 に収容されたクリーニングローラ24ａ及びブレード
27ａで構成され、クリーニングローラ24ａは加熱ローラ
14ａに転接し、ブレード27ａはクリーニングローラ24ａ
に先端で接触している。

【００４１】ブレード27ａは、板ばね270 の先端部に、
耐熱性ゴム（例えば、硬度70⁰)で形成したゴム板271 が
取り付けられている。（或いはすべて金属板で形成した
時は、先端のエッジをラウンド研磨する。) 図３に示すように、クリーニングローラ24ａは、金属
材、例えば、アルミニウム材で形成された軸240 に耐熱
性及び弾性を有する樹脂材、例えば、シリコーンゴム24
1(或いはフッ素ゴム等) を（例えば、５ｍｍ厚) ライニ
ングし (例えば、直径20ｍｍ) 、外周の全面に亙って突
起部25ａ (例えば、高さ数10μｍ）が形成され、更に外
周表面を離型性の高い材料、例えば、フッ素樹脂のコー
ティングが施されて被膜26ａが形成されている。突起部
25ａは、ライニング後の研磨加工、或いはライニング時
に金型によって形成される。

【００４２】また、クリーニングローラ24ａは、加熱ロ
ーラ14ａの回転に対して同方向に低速度で回転するよう
に構成されている。図４は低速回転させる機構で、加熱
ローラ14ａと同軸のギヤG1にギヤG2が噛合し、ギヤG2と
同軸の一枚歯形を有するギヤG3がクリーニングローラ24
ａと同軸のギヤG4に噛合するように構成されている。

【００４３】従って、加熱ローラ14ａのギヤG1の回転に
連動してギヤG2,G3 が一回転すると、ギヤG4が間欠的に
一歯形分だけ回転し、クリーニングローラ24ａが低速回
転する。

【００４４】このような構成を有するので、印刷が開始
されると、加熱ローラ14ａに転接しているクリーナ16ｂ
のクリーニングローラ24ａが加熱ローラ14ａと同方向に
回転して、接触面で逆方向に移動し、クリーニングロー
ラ24ａの外周の複数の突起部25ａにより機械的な力で掻
き取り、加熱ローラ14ａに付着したトナー8a（及びキャ
リア）が容易にクリーニングローラ24ａの面に付着す
る。

【００４５】そしてクリーニングローラ24ａの面に付着
したトナー8aは、クリーニングローラ24ａの外周が離型
性の高いフッ素樹脂の被膜26ａで被覆されているので、
クリーニングローラ24ａに接触するブレード27ａによっ
て容易に掻き取られて除去される。

【００４６】従って、加熱ローラ14ａの面に付着したト
ナー8aがクリーナ16ｂによって効率良くクリーニングさ
れ、従来例で説明したフリースクリーナのようにロール
紙21の使い切りでロール紙21を交換する場合よりも長時
間のクリーニングが可能となる。また、オフセット等に
よる加熱ローラ14ａ上への付着の際にも十分な除去効果
が得られる。更に加熱ローラ14ａに傷を付けることがな
くなり、定着装置12ｂの長寿命化を図ることができる。

【００４７】また、図５及び図６に異なる実施例(1) 及
び(2) を示す。図５に示す異なる実施例(1)(請求項３に
対応している）が、上記実施例と異なるのは、実施例が
クリーニングローラのライニング材にシリコーンゴムを
使用したのに代えて、耐熱性樹脂材のスポンジを使用し
たことである。

【００４８】即ち、図５に示すように、クリーニングロ
ーラ24ｂは、軸240 と耐熱性樹脂材のスポンジ241aで構
成し、スポンジ241aの面にフッ素樹脂をコーティングし
て皮膜26ｂが形成され、コーティングの際の熱収縮によ
り外周面に複数の凹凸25ｂが形成されている。従って、
スポンジ241aの柔軟性により加熱ローラ14ａの表面への
負担を軽減させ、しかも、加熱ローラ14ａとクリーニン
グローラ24ｂの接触幅を大きく(1.5ｍｍ→３ｍｍに増
加）とることができ、クリーニング効果を一層高めるこ
とができる。

【００４９】次に図６の異なる実施例(2)(請求項４に対
応している）が、上記実施例及び異なる実施例(1) と異
なるのは、実施例或いは異なる実施例(1) がクリーニン
グローラの外周面に複数の突起部或いは複数の凹凸を形
成したのに代えて、軸に平行なライン状の凸部を形成し
たことである。

【００５０】即ち、図６に示すように、クリーニングロ
ーラ24ｃは、上記実施例の場合と同様に、シリコーンゴ
ム241bをライニングする時の金型により軸240 に平行し
てライン状に凸部25ｃが形成されている。凸部25ｃが形
成された後にフッ素樹脂のコーティングが施されて、被
膜26ｃが形成されている。

【００５１】従って、加熱ローラ14ａに付着したトナー
8aの掻き取りが容易になり、クリーニング効果が向上す
る。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１及び請求項２では、クリーニングローラの外周の
複数の突起部の機械的な力により、加熱ローラに付着し
たトナーが容易に掻き取られてクリーニングローラに付
着し、クリーニングローラに付着したトナーは、クリー
ニングローラが離型性の高い被覆材で被覆されているの
で、ブレードによって容易に掻き取って除去することが
できる。従って、加熱ローラに付着したトナーがクリー
ナによって効率良くクリーニングされ、フリースクリー
ナのようにロール紙の使い切りでロール紙を交換する場
合よりも長時間のクリーニングが可能となり、また、オ
フセット等による加熱ローラ上への付着の際にも十分な
除去効果が得られる。更に加熱ローラに傷を付けること
がなくなり、定着装置の長寿命化を図ることができる。

【００５３】請求項３では、クリーニングローラにスボ
ンジを使用することにより、加熱ローラの表面への負担
を軽減させ、しかも加熱ローラとクリーニングローラの
接触幅を大きくとることができ、クリーニング効果を一
層高めることができる。

【００５４】請求項４では、突起部を軸方向に平行した
長い凸形状とすることにより、加熱ローラに付着したト
ナーの掻き取りが容易になり、クリーニング効果を高め
ることができる。

【００５５】請求項５では、ブレードを耐熱材で形成す
ることにより、ブレードの長寿命化を図ることができ
る。という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理図

【図２】 本発明の実施例を示す構成図

【図３】 実施例のクリーニングローラを示す斜視図

【図４】 実施例の説明図

【図５】 異なる実施例(1) を示す斜視図

【図６】 異なる実施例(2) を示す斜視図

【図７】 多色電子写真印刷装置を示す内部側面図

【図８】 従来例の定着器を示す側面図

【図９】 従来方法を示す側面図

【符号の説明】

８,8a はトナー、 ９は媒体、
9aは用紙、14,14aは加熱ローラ、 15,15aは加圧
ローラ、16,16a,16bはクリーナ、 24,24a〜24d はク
リーニングローラ、25,25aは突起部、 25ｂは
凹凸、 25ｃは凸部、26は被覆材、
26ａ〜26ｃは被膜、 27,27aはブレー
ド、240 は軸、 241,241bはシリコーン
ゴム、241aはスポンジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源を内蔵する加熱ローラ(14)と、 該加熱ローラ(14)に圧接する加圧ローラ(15)と、 耐熱性及び弾性を有する材料で形成され、外周の全面に
   亙って複数の突起部(25)を有し、該外周を離型性の高い
   被覆材(26)で被覆して成り、該加熱ローラ(14)に接触し
   て該加熱ローラ(14)と同方向に回転するクリーニングロ
   ーラ(24)及び該クリーニングローラ(24)に接触するブレ
   ード(27)を有するクリーナ(16)とを備え、 トナー(8) の画像が転写された媒体(9) を該加熱ローラ
   (14)及び該加圧ローラ(15)の間に通過させて、該トナー
   (8) の画像を該媒体(9) に定着させ、且つ該加熱ローラ
   (14)に付着したトナー(8) を該クリーニングローラ(24)
   によって除去し、該クリーニングローラ(24)に付着した
   トナー(8) を該ブレード(27)によって除去することを特
   徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニングローラ(24)は、金属材
   で成る軸に耐熱性及び弾性を有する樹脂材をライニング
   して形成したことを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 前記クリーニングローラ(24)は、金属材
   を軸として耐熱性を有する樹脂材のスポンジで形成した
   ことを特徴とする請求項１の定着装置。
4. 【請求項４】 前記突起部(25)は、軸方向に平行した長
   い凸形状であることを特徴とする請求項１、請求項２或
   いは請求項３の定着装置。
5. 【請求項５】 前記ブレード(27)は、耐熱性を有する材
   料で形成されたことを特徴とする請求項１、請求項２、
   請求項３或いは請求項４の定着装置。