JPH10228204A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウィック式のオイル塗布部材を用いたオイル
塗布ユニットのオイル塗布量を安定化し、同時に長時間
にわたり画像品質を維持できる定着装置を提供する。 【解決手段】 オイル塗布部とオイル規制部の間隔を、
オイル供給フェルト８から発生する微細な繊維がオイル
ブレード９に噛み込まれることがない間隔にし、加熱ロ
ーラ１表面に塗布するためのオイルを貯溜する第１のオ
イル貯溜部７１とオイルブレード９に規制され加熱ロー
ラ１から除去された余剰のオイルを貯溜する第２のオイ
ル貯溜部７２とを別々に設けて、第１のオイル貯溜部７
１底面を第２のオイル貯溜部７２の底面より上方に配置
し、第１のオイル貯溜部７１底面からオイル塗布部まで
の距離を、十分な量のオイルがオイル塗布部に供給され
る値とし、オイルブレード９は所要のバネ定数の板バネ
１８を介して第２のオイル貯溜部７２で支持した構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を利
用した複写機やプリンタなどのカラー画像形成装置に用
いられる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラープリンタやカラー複写機に
用いられている熱定着装置としては、内部にヒータを有
し表面が弾性層で被覆された２つのロ−ラ、すなわち加
熱ロ−ラと加圧ロ−ラによって接触部を形成し、そこで
未定着のトナー画像が形成された用紙を挟持搬送しつつ
定着する定着方式が広く使用されている。この定着方式
では、加熱ローラの熱を受けて液状に溶融したトナーの
一部が分断し加熱ロ−ラへ付着するいわゆるオフセット
現象により、加熱ローラに付着したオフセットトナーが
用紙や加圧ローラに転移してそれらを汚してしまうとい
う問題がある。

【０００３】そのため、特開平２−６４５８８号公報に
あるように、加熱ローラの表面にシリコーンオイルを塗
布することによって加熱ローラとトナーとの離型性を確
保する一方、クリーニング手段を加熱ローラあるいは加
圧ローラに設けることによって、オフセットしたトナー
を除去する構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような定着方式に
おいて加熱ローラ表面にオイルを塗布するためには、容
器（オイル貯溜部）に貯溜したオイルにフェルト等ウィ
ック式のオイル塗布部材の一端を浸漬し、他の端部を加
熱ローラ表面に接触させて（接触部をオイル塗布部とい
う）、毛管作用によるオイルの浸透を利用して加熱ロー
ラにオイルを塗布するようになっている。また、塗布さ
れたオイルはオイルブレード等のオイル規制部材で均一
な厚さに均され（オイル規制部材と加熱ローラの接触部
をオイル規制部という）、規制された余分なオイルは加
熱ローラ下部に設けたオイル受け部で受け取るようにし
てある。つまり、オイル規制部材はオイル塗布部材と加
熱ローラの接触位置（オイル塗布部）よりも下方に配置
され、オイル受け部はさらにその下方に配置されている
のである。オイル受け部が受け取ったオイルはオイル貯
溜部に還流されて再使用されるようになっている。一般
には、オイル貯溜部、オイル塗布部材、オイル規制部
材、オイル受け部は１つのユニットと見なされておりオ
イル塗布ユニットと称している。また、オイル貯溜部と
オイル受け部は共通の底面をもつ１個の容器で構成され
ている。

【０００５】図２は、従来の定着装置の断面図である。
図示の定着装置は、互いに軸線を平行させ母線を当接さ
せて配置された加熱ローラ１及び加圧ローラ２と、加熱
ローラ１の外周に接して配置された、シリコーンオイル
を塗布するためのオイル塗布ユニット７と、加熱ローラ
１表面の温度を検知する非接触型の温度センサ１２と、
加熱ローラ１の表面に付着したオフセットトナーを除去
するクリーニングパッド３と、加熱ローラ１と加圧ロー
ラ２の接触部への用紙入り側と出側にそれぞれ配置され
た入口ガイド１５及び排紙ガイド１６、１７と、を含ん
で構成されている。加熱ローラ１及び加圧ローラ２は、
軸線をほぼ水平にして配置され、両ローラの当接する個
所が上向きに移動する方向に回転する。クリーニングパ
ッド３、温度センサ１２、オイル塗布ユニット７は、こ
の順で加熱ローラ１の回転方向上流側から下流側になる
ように、かつ、この順で上から下になるように、クリー
ニングパッド３を加熱ローラ１の最上部に位置させて配
置されている。

【０００６】加熱ローラ１と加圧ローラ２は、それぞれ
パイプ状の芯金１a、２aの上にシリコーンゴム１b、２b
を被覆した弾性ローラであり、内部にそれぞれヒータ５
とヒータ６を有している。ヒータ５およびヒータ６に通
電することで両ローラ表面が加熱され、非接触型の温度
センサ１２によって加熱ローラ１の表面がある一定温度
になるよう通電が制御される。

【０００７】クリーニングパッド３は、耐熱性のフェル
トでできていて加熱ローラ１にある圧力で当接してお
り、加熱ローラ１の回転により加熱ローラ１表面を摺擦
して加熱ローラ１表面に付着しているトナーを回収す
る。

【０００８】オイル塗布ユニット７は、底部にオイルを
滴下させる開口を備えたオイルタンク１１と、オイルタ
ンク１１の下方に配置されオイルタンク１１から滴下し
たオイルを貯溜するオイル貯溜部をなすオイルパン１０
と、一端がオイルパン１０に溜まったオイルに浸漬され
他端を加熱ローラ１の外周面に接触させて配置され毛管
現象により加熱ローラ１外周面にオイルを供給するオイ
ル塗布部材であるオイル供給フェルト８と、オイル供給
フェルト８と加熱ローラ表面の接触部の下方で加熱ロー
ラ表面に当接して配置され加熱ローラ表面に塗布された
オイルを均一な厚さに均すオイル規制部材であるゴム製
のオイルブレード９を含んで一体的に構成されている。
加熱ローラ１が矢印の方向（図上、時計回り方向）に回
転することによって、加熱ローラ１の表面にオイル供給
フェルト８によりオイルの油膜が形成されるようになっ
ている。オイルブレード９はオイルパン１０に板バネ１
８で支持されており、オイル供給フェルト８により加熱
ローラ１の表面に供給されたオイルのうちの過剰分を掻
き取るように作用する。オイルブレード９で規制され掻
き取られた余分なオイルはオイルパン１０に回収され、
再使用されるようになっている。

【０００９】未定着のトナー像１４が形成された像支持
体である用紙１３は、入口ガイド１５により矢印Ａの方
向から加熱ローラ１と加圧ローラ２の当接部に搬送さ
れ、そこで両ローラからの熱と圧力によりトナーが用紙
上に定着された後、排紙ガイド１６、１７の案内に従っ
て矢印Ｂの方向へ排出される。

【００１０】このようなオイル塗布ユニット７では、加
熱ローラ１に接触するオイル供給フェルト８は耐熱性の
ある微細な繊維が絡み合って構成されており、加熱ロー
ラ１にある押圧力をもって接触するために繊維の絡み具
合が比較的緩やかで柔らかくなっている。したがって、
オイル供給フェルト８の表面には微細な繊維が飛び出し
ており、これら飛び出している微細な繊維はオイルブレ
ード９の先端まで達する場合もある。このような微小な
繊維がオイルブレード９の先端に達した状態でオイル塗
布ユニット７を加熱ローラ１に取り付けると、シリコー
ンゴム１ｂが部分的に変形してオイルブレード９と加熱
ローラ１間に前記繊維に起因する微小なすき間が形成さ
れ、加熱ローラ１のその部分だけオイル層が厚くなる。
この状態で未定着のトナー像１４が形成された用紙１３
を両ローラ管に通して定着すると、用紙１３の加熱ロー
ラ１のオイル層が厚く形成され部分に接した部分だけ
に、画像上にオイルのスジとなって現れる。

【００１１】このためオイル供給フェルト８の加熱ロー
ラ１への接触部とオイルブレード９との間隔ｇは、前記
微小な繊維の長さより十分に長い間隔とすることが必須
であった。

【００１２】ところが、オイルブレード９は、機能上、
加熱ローラ１の軸線を通る水平面から加熱ローラ１の円
周面に沿って約４５度斜め下が最適な設定位置であるた
め、間隔ｇを十分に取るためにはオイル供給フェルト８
と加熱ローラ１の接触部をさらに上方に設定しなければ
ならくなる。

【００１３】図３はオイル供給フェルトを毛管現象で上
昇するオイルの速度（浸透速度）を、オイルが到達する
高さ（オイル供給フェルトが浸漬されたオイル液面から
の高さ）に対応して示している。浸漬部からの高さが大
きくなるほど浸透速度は小さくなる。つまり、オイル供
給フェルト８と加熱ローラ１の接触部を上方に設定する
ことは加熱ローラ１に塗布されるオイル量を十分に供給
できなくなることを示している。

【００１４】このように毛管作用を利用したウィック方
式のオイル塗布ユニットでは、ウィックのオイル浸漬位
置から加熱ローラへの塗布位置までの高さが高いほどオ
イルが浸透していくまでに時間を要するため、オイル塗
布部材からのオイル供給が十分になされず加熱ローラと
トナーとの離型性が低下してオフセットが発生する。

【００１５】そこで、オイル浸漬位置から加熱ローラへ
の塗布位置までの高さを低くしようとするとオイル塗布
ユニットを小さく構成することになり、オイル塗布部と
オイル規制部の間隔が小さくなる。このとき、オイル塗
布部材がフェルトで構成される場合、加熱ローラの回転
にともなってフェルトから微細な繊維が加熱ローラ上に
絡みつき、先に述べたように、回転方向下流部にあるオ
イルブレード（オイル規制部材）に噛み込まれ、加熱ロ
ーラ表面には不均一なオイル層が形成されることにな
り、この不均一なオイル層が画像上にスジとして現れ
る。

【００１６】また、オイル塗布量は維持したまま、つま
り、オイル塗布部とオイル貯溜部液面の距離（浸漬部か
らの高さｈ）をそのままにして、オイル塗布部とオイル
規制部の間隔を大きくしようとすると、オイル規制部材
を支持する板バネ１８等が取り付けられるオイルパンの
位置は変わりないから、板バネ１８等の支持部材の長さ
を短くすることになる。板バネ等の支持部材の長さを短
くするとそのバネ定数が大きくなり、オイル規制部材が
加熱ローラに過大な圧力を加え加熱ローラ表面を傷付け
やすくなる。

【００１７】以上の点から、本発明は、ウィック式のオ
イル塗布部材を用いたオイル塗布ユニットのオイル塗布
量を十分な値に維持すると同時に、長時間にわたり安定
して画像品質を維持できる定着装置を提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、加熱ローラ
と、前記加熱ローラと当接して回転する加圧ローラと、
前記加熱ローラ表面に塗布するためのオイルを貯溜する
第１のオイル蓄積手段と、前記第１のオイル蓄積手段に
一端が浸漬し、他端が前記加熱ローラ表面に接触してオ
イルを塗布するウィック式のオイル塗布部材と、前記加
熱ローラ表面に塗布されたオイルを均一な厚さに均すオ
イル規制部材と、前記オイル規制部材に規制され加熱ロ
ーラから除去された余剰のオイルを貯溜する第２のオイ
ル蓄積手段とを備え、前記両ローラ間にトナー画像を載
置した像支持体を通すことにより、前記トナー像を前記
像支持体上に定着する定着装置において、前記第１のオ
イル蓄積手段の底面と前記第２のオイル蓄積手段の底面
の間に前記第１のオイル蓄積手段の底面が前記第２のオ
イル蓄積手段の底面よりも上方に位置するような段差を
設け、オイル塗布部材についてはオイル浸漬部からオイ
ル塗布部までの距離を小さくしてオイル塗布部材へのオ
イルの浸透性を向上し加熱ローラへのオイル塗布量を確
保してオフセットを防止し、同時に、オイル規制部材は
第２のオイル蓄積手段に支持されるようにすることでオ
イル塗布部とオイル規制部の間隔を維持することがで
き、オイル塗布部材から発生する微細な繊維がオイル規
制部材に噛み込まれることがなく安定した画質が得られ
るようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明による定着装置について図
を用いて説明する。図１に、本発明の実施例の定着装置
におけるオイル塗布ユニットの断面構成を示す。本実施
例と前記図２に示す従来技術が相違しているのは、オイ
ル塗布ユニットのみであり、他の構成は同じであるの
で、同じ構成要素は同一の符号を付して説明は省略す
る。本実施例のオイル塗布ユニット７０のオイルパン
は、オイルタンク１１から滴下したオイルを貯溜する第
１のオイル蓄積手段（以下第１のオイル貯溜部という）
７１と、オイルブレード９で加熱ローラ１から掻き落さ
れたオイルを受けるとともにオイルブレード９を板バネ
１８を介して支持する第２のオイル蓄積手段（以下第２
のオイル貯溜部という）７２とで形成され、第１のオイ
ル貯溜部７１の底面を第２のオイル貯溜部７２の底面よ
りも高く位置させるとともに、両者の間に仕切りを設け
て、第１のオイル貯溜部７１のオイルが第２のオイル貯
溜部７２に流れないようにしてある。また、オイル塗布
部材であるオイル供給フェルト８が、その一端をオイル
貯溜部（第１のオイル貯溜部７１）のオイルに浸漬さ
せ、他端を加熱ローラ１の外周面に接触させて配置され
ているのは前記従来技術の場合と同じであるが、本実施
例ではその他に、一端を第２のオイル貯溜部７２の底面
に接触させ、他端を第１のオイル貯溜部７１の液面より
上で前記オイル供給フェルト８に接触させたオイル移送
部材（以下オイル移送フェルトという）７３が設けてあ
る。

【００２０】オイル塗布ユニット７０は、オイル供給フ
ェルト８のオイル浸漬部から塗布部までの高さを小さく
できるよう、第１のオイル貯溜部７１底面とオイルブレ
ード９で加熱ローラ１から掻き落されたオイルを受ける
第２のオイル貯溜部７２の底面との間に段差を設け、第
１のオイル貯溜部７１底面を第２のオイル貯溜部７２の
底面よりも高く位置させている。このように構成するこ
とで、オイルブレード９は、オイル供給フェルト８の加
熱ローラ１への接触部からのギャップｇをオイル供給フ
ェルト８の微小な繊維の長さよりも大きくとり、同時に
板バネ１８の長さを所要のバネ定数が得られる長さとし
て加熱ローラ１へのオイルブレード９の押圧力を確保し
ている。つまり、従来は一体となっていたオイル貯溜部
を、オイルタンク１１から滴下したオイルを貯溜する第
１のオイル貯溜部７１と、オイルブレード９を支持し、
オイルブレード９で規制され掻き取られた余分なオイル
を貯溜する第２のオイル貯溜部７２とに分割し、かつ第
１のオイル貯溜部７１の底面と第２のオイル貯溜部７２
の底面の間に第１のオイル貯溜部７１の底面を上側とす
る段差ｄを設けることで、オイルブレード９はオイル供
給フェルト８の加熱ローラ１への接触部からのギャップ
ｇとオイルブレード９の押圧力を維持すると同時に、加
熱ローラ１に塗布するオイルの供給速度を向上させるこ
とが可能となった。

【００２１】また、第２のオイル貯溜部７２に溜まった
オイルがオイル塗布ユニットから外部にこぼれて機内を
汚すことがないようオイル移送フェルト７３を設け、そ
の一端を第２のオイル貯溜部７２に溜まったオイルに浸
漬させ、もう一端を第１のオイル貯溜部の液面より上で
オイル供給フェルト８に接触させて、第２のオイル貯溜
部７２のオイルをオイル供給フェルト８に供給すること
で、オイルブレード９で規制され掻き取られた余分なオ
イルを循環、再利用するようにしている。

【００２２】ここで、第１のオイル貯溜部と第２のオイ
ル貯溜部の段差ｄは、図３の浸漬部からの高さｈ（オイ
ル供給フェルト８の一端が浸漬されているオイルの液面
からオイル供給フェルト８の他端が加熱ローラ１に接触
しているオイル塗布部までの高さ）とオイルの浸透速度
Ｖ（ｍｍ／ｓ）の関係から決定される。浸漬部からの高
さｈと浸透速度Ｖは指数的に近似することが可能であ
り、 Ｖ＝０．６・exp（−０.１４ｈ） と表すことができる。

【００２３】そこで、オイル供給フェルト８から加熱ロ
ーラ１へのオイル塗布量を十分に維持できるよう、安全
率を２として浸透速度Ｖを２倍にすると、オイル供給フ
ェルト８の浸漬位置からオイル塗布部までの高さｈは、
上記式により、５mm低く変化させねばならないことにな
る。

【００２４】表１は、オイル塗布部とオイル規制部の間
隔を微小な繊維の咬み込みがない距離に余裕をもって設
定するとともに、オイル規制部材を支持する板バネのバ
ネ定数が所要の範囲内に収まるように板バネの長さ（つ
まりは第２のオイル貯溜部の底面位置）を設定し、一
方、オイル供給フェルト８の浸漬位置からオイル塗布部
までの高さは所要のオイル供給量を維持できる高さとす
るために、第１のオイル貯溜部底面が第２のオイル貯溜
部底面より５mm上方になるように段差を設けてオイル塗
布ユニットを構成し、このオイル塗布ユニットを用いた
定着装置で連続定着を行って画像を評価した結果であ
る。画像品質欄の〇印は上欄の枚数の最終頁の画像品質
が良好であることを意味し、６万ページの定着を行って
も画像が良好に維持できていることが確認された。

【００２５】

【表１】

【００２６】以上の結果から、第１のオイル貯溜部と第
２のオイル貯溜部の段差を５mm以上とることによりオイ
ル供給フェルト８のオイル塗布量を十分な値に維持でき
ると同時に、オイルブレード９とオイル供給フェルト８
の加熱ローラ１への接触部とのギャップｇを十分に確保
することができ良好な画像が得られることが確認され
た。

【００２７】なお、上記実施例では、オイルブレード９
で掻き取られて第２のオイル貯溜部に導かれたオイル
を、このオイルに一端を浸漬させたオイル移送フェルト
７３に吸い込ませ、オイル移送フェルト７３の毛管現象
を利用してオイル移送フェルト７３の他端が接触してい
るオイル供給フェルト８に移送している。したがって、
前記段差ｄを設定するに当たっては、オイル移送フェル
ト７３の移送能力を考慮して設定する必要がある。すな
わち、オイル移送フェルト７３の単位時間あたりのオイ
ル移送量は、第２のオイル貯溜部底面からオイル移送フ
ェルト７３とオイル供給フェルト８の接触部までの距離
に、つまりは前記段差ｄに左右される。このことから、
段差ｄの上限は、オイル移送フェルト７３の単位時間あ
たりのオイル移送量が、オイルブレード９で掻き取られ
て第２のオイル貯溜部に導かれるオイルの単位時間あた
りの量と等しくなるような段差ｄの値となる。

【００２８】また、前記実施例では、第２のオイル貯溜
部の底面はほぼ水平としてあるが、必ずしも水平とする
必要はなく、傾斜させてもよい。さらに、図示の実施例
では、第１のオイル貯溜部と第２のオイル貯溜部は断面
が逆Ｕ字型をなすような二重壁面で隔てられているが、
このような二重壁面でなく、断面がＴ字を横にした形と
なる壁面で隔てるようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、加熱ローラ表面に塗布
するためのオイルを貯溜する第１のオイル蓄積手段の底
面が、オイルブレードに規制され加熱ローラから除去さ
れた余剰のオイルを貯溜する第２のオイル蓄積手段の底
面よりも上方に位置するような段差を設けたオイル塗布
ユニットとすることにより、オイル塗布部材を介して加
熱ローラへ供給されるオイル塗布量を十分な量に確保し
てオフセットを防止し、同時に、オイル塗布部とオイル
規制部の間隔を、オイル塗布部材から発生する微細な繊
維がオイル規制部材に噛み込まれることがない間隔に維
持することができ、長期にわたり安定した画質が得られ
るような定着装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部構成を示す断面図であ
る。

【図２】従来の定着装置の要部構成を示す断面図であ
る。

【図３】オイル供給フェルトの浸透速度とオイル浸漬部
からオイル到達部までの高さの関係の例を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ ２ 加圧ローラ １a，２a 芯金 １b，２b シリコー
ンゴム層 ３ クリーニングパッド ５，６ ヒータ ７ オイル塗布ユニット ８ オイル供給フェ
ルト ９ オイルブレード １０ オイルパン １１ オイルタンク １２ 非接触型温度
センサ １３ 用紙 １４ トナー画像 １５ 入口ガイド １６,１７ 排紙ガ
イド １８ 板バネ ７０ オイル塗布ユ
ニット ７１ 第１のオイル貯溜部 ７２ 第２のオイル
貯溜部 ７３ オイル移送フェルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラと、前記加熱ローラと当接し
   て回転する加圧ローラと、前記加熱ローラ表面に塗布す
   るためのオイルを貯溜する第１のオイル蓄積手段と、前
   記第１のオイル蓄積手段のオイルに一端が浸漬し、他端
   が前記加熱ローラ表面に接触してオイルを塗布するウィ
   ック式のオイル塗布部材と、前記加熱ローラ表面に塗布
   されたオイルを均一な厚さに均すオイル規制部材と、前
   記オイル規制部材に規制され加熱ローラから除去された
   余剰のオイルを貯溜する第２のオイル蓄積手段と、を備
   え、前記両ローラ間にトナー画像を載置した像支持体を
   通すことにより、前記トナー像を前記像支持体上に定着
   する定着装置において、 前記第１のオイル蓄積手段の底面と前記第２のオイル蓄
   積手段の底面の間に前記第１のオイル蓄積手段の底面が
   前記第２のオイル蓄積手段の底面よりも上方に位置する
   ような段差を設け、前記第２のオイル蓄積手段には前記
   オイル塗布部材にオイルを移送するウィック式のオイル
   移送部材を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の定着装置において、 前記第１のオイル蓄積手段の底面と前記第２のオイル蓄
   積手段の底面の段差は少なくとも５mmあることを特徴と
   する定着装置。