JPS607795B2 - 複写機の定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトナー像の定着装置・主として電子写真複写
機や静電記録装置における支持体上に形成されたトナー
像を定着するための装置に関するものである。

電子写真複写機や静電記録装置においては、現像により
得られた感光体上のトナー像を転写紙上に、あるいは直
接記録紙上に定着させるための定着装置を必要とする。

この定着装置には、互いに圧援しても回転するローラー
対の間に未定着のトナー像を有する支持体を通過させ、
このローフー対の熱と圧力とにより上記トナー像を支持
体上に融着させるものがある。このような定着ローラー
を使用するものにおいては、そのローラー表面へトナー
が転移する、いわゆるオフセット現像によりオフセット
してしまい、ローフ−へ紙が巻き付いたり、オフセット
したトナーが次の紙に再び転移したりするのを防止する
ために、定着ローラー表面にはトナーの付着し戦い物質
からなる離塑性の良いオフセット防止層が形成されてい
る。

しかしながら周囲条件の変化、使用される紙の種類等の
相違によってホットオフセット現象、又はコールドオフ
セット現象が発生し、定着ローラー表面へトナーが付着
してしまう。‐そこでオフセットしたトナーを定着ロー
ラー表面から連続的に去する必要がある。

従来は第１図に示すように一対の定着ローラーー，２の
間にトナー像を有する支持体３を通過させ支持体３上に
トナー像を永久的に定着させる。この定着ローフー１，
２は金属スリーブ４，５の内部に加熱ヒーター６，７を
設け、それぞれトナー像を溶融するのに十分加熱される
。金属スリーブ４，５の外表面にはオフセット防止層が
形成されており、このオフセット防止層へは図示してい
ないオフセット防止液供給装置により、オフセット防止
液、たとえばシリコンオイルが施されている。定着ロー
フ−１の上部には、金属等からなる比較的トナーとの親
和力の大きい材質を表面に有するクリーニングローラー
１０が定着ローラーーに圧接して図示矢印の方向に回転
している。しかしながら、このクリーニングローラー１
０は常時定着ローラーーに接触しているために、十分な
温度に加熱されている定着ローラーーから熱の供給を受
けて、定着ローラーーの表面の温度に近い温度にまで加
熱される状態になっている。

このようなクリーニングローラー１０では定着ローラー
１の表面に付着したトナーを十分除去することが出釆ず
、従って次に定着ローラー間に挿入された複写紙に定着
ローラー１上の、完全に除去されなかったトナーが転移
して、その複写紙を汚してしまうことになったり、一旦
、クリーニングローラー１０‘こ付着したトナーも、定
着ローラーーの表面がそれと接触する支持体３によって
急激に温度低下を起こした時に、定着ローラー１の表面
へ再び付着してしまう等の欠点があった。本発明は上記
のような欠点を除去し、定着ローラーの表面にオフセッ
トしたトナーを完全に除去すると共に定着特性を損なわ
ない複写機の定着装置を提供することを目的とする。

本発明者らの実験によれば、定着ローラーの表面に付着
したトナーをクリーニングローラーで除去するには、ク
リーニングローラーの表面温度は定着ローラーの表面温
度よりも２０ｑｏ〜５０００程度低い場合に効率的であ
ることが判った。

即ち、定着ローラーの表面にオフセツトして付着したト
ナーは十分加熱されて半溶融に近い状態であり、このよ
うな状態にあるトナーを除去するにはクリーニングロー
ラーとしてまず、トナ−との親和力がトナーが付着して
いる定着ローラー表面よりも大きいこと及びトナーが付
着している定着ローラー表面の温度よりも低い温度であ
ることが必要である。

特に後者の条件は、クリーニングローラーとして重要で
ある。

このようなクリーニングローフーを用いると、特にこれ
と接触した定着ローラー表面の温度を低下させてしまい
、通常の定着ローフーを加熱するヒーターが十分な温度
で、その低下した温度だけ定着ローラーの温度を上昇さ
せるよう動作しないと、所定定着温度以下の温度で定着
を行なうためにコールドオフセット現象を生じさせ易く
なり、かえって定着ローラー表面にトナーが付着するこ
とになってしまう。そのために、クリーニングローラー
が奪った熱量に少なくとも等しい熱をその直後又は後で
定着ローラー表面に供給してやる必要がある。本発明は
このような点に鑑みてなされたものであり、以下図面を
参照しながら本発明の一実施例について説明する。

第２図に示すように、１対の定着ローラー１１，１２が
互に圧接して並置され、図示矢印方向へ回転駆動されて
おり、上記定着ローラー１ １，１２の間にトナー像が
形成された支持体１３を通し、支持体１３上にトナー像
を加熱定着させる。

定着ローラー１１は金属スリーブ１４の内部に配置され
た加熱ヒーター１６を有しており、金属スリーブ１４の
外表面にはシリコンゴムの如きオフセット防止層１８が
形成されている。一方、定着ローラー１２も金属スリー
ブの内部には加熱ヒーター１７を有し、その外表面には
テフロンの如きオフセット防止層が形成されている。

加熱ヒーター１６，１７は定着ローラー内部ではなく、
ローラー外部に設けて加熱するようにしてもよい。一般
に、定着ローラーの外表面にシリコンゴムの如き熱絶縁
性のオフセット防止層を形成している場合には、加熱ヒ
ーターは定着ローラー外部に設けて、定着ローラー外表
面から加熱する方がローラーに対する加熱効率が良い。
定着ローラー１１の表面には、これと接触して回転する
クリーニングローラー２０が設けられている。このクリ
ーニングローラー２０はステンレス、銅、アルミニウム
等の熱伝導性の良い円筒からなり内部を１０‐６トール
まで減圧し、熱煤液として液体窒素、水、アンモニア、
フレオン、アルコール、液体金属等が封入されている。
このクリーニングローラー２０‘ま定着ローラー１１と
接触して回転しているためクリーニングローラー２０内
の熱煤液は蒸発し、クリーニングローラー２０の管壁の
温度の低い部分があると、熱煤液蒸気は熱を奪われ、結
露して液体に戻る。しかしながら、この液体は定着ロー
ラー１１によって再び蒸発し冷却されて元に戻る。この
ようなサイクルが繰り返されることにより、クリーニン
グローラー２０の外表面温度は、熱煤液の飽和蒸気によ
り常に一様に保たれる。ところで定着ローラー１１は、
その表面温度をトナーを溶融するのに十分な温度例えば
約１７０℃に保つべくサーミスタ２３によって温度を検
出しており、図示されない制御装置により加熱ヒーター
１６，１７を制御している。

従って、クリーニングローラー２０の表面温度は定着ロ
ーラー１ １の温度より２０ｑＣ〜５０ｑｏ低い温度に
維持する必要があることは上述のとおりである。

単に内部に熱媒液を封入した円筒のみを圧接すれば定着
ローラー１１より低い所定温度に維持することは難しい
ので第３図に示すようにクリーニングローラー２０の一
端部に冷却効果を増すため表面積の大きくした冷却部２
４を形成し、ローラー内に図示の如く熱煤液２５を封入
している。冷却部２４Ｇま冷却ファンの回転によって発
生する風、或は、任意の冷却手段によって冷却されてお
り、定着ローラー１１によって蒸発した熱煤液蒸気をこ
の冷却部２４で液化させる。このような作用によりクリ
ーニングローラー２０は全面均一に所定温度に維持され
るため、定着ローラー１１にオフセットしたトナーを効
率よく除去することができる。第２図において、クリー
ニングローラー２０と接触した後の定着ローラー１１の
表面の温度は、クリーニングローラー２川こよって冷却
されているため、このまま、次の定着工程を行なうには
、サーミスタ２３の取付位置、熱伝等の応答性、定着ロ
ーラーの回転速度等の種々の原因により、定着可能温度
には達することが出釆ないので不都合である。

そこでクリーニングローラー２０の後に定着ローラー１
１に接触して回転する加熱ローフー２１を設け、少なく
ともクリーニングローフー２川こよって奪われた熱を定
着ローラー１１の表面に供給している。この加熱ローラ
ー２１は公知の熱ローラーでもよいが、第４図に示すよ
うにステンレス製の外筒２５と内筒２６の空間を減圧し
た後、熱煤液２７を封入し、内筒２６の内部に熱源２８
を設けて内筒２６を介して熱煤液２７を蒸発させ、外筒
２５の表面の温度を一定に保つ作用を行なわせるように
した加熱ローラーである。なお、加熱ローラー２１はシ
リコンオイルのようなオフセット防止液を定着ローラー
１１に供給する塗布ローラーを兼用することもできる。
また加熱ローラー２１に代って、定着ローラーに接触せ
ず、外部より赤外線ランプのような外部加熱手段によっ
て加熱することも可能である。さらに定着ローラー１１
‘こ形成されているオフセット防止層１８が薄くて、加
熱ヒーター１６からの熱供給が十分である場合には、加
熱ローフー２１を設けなくてもよいことはもちろんであ
る。

また、加熱ローラー２１は単にクリーニングローラー２
川こよって奪われた熱のみを定着ローフー１１に供給す
るだけでなく、トナーを溶融するのに十分な温度まで定
着ローラー１１を加熱するようにすることもできる。こ
の時、加熱ヒーター１６は複写機の電源投入時から定着
可能温度となるまでの待期時間中のみ、定着ローラー１
１の温度の立ち上がりを早めるために用いるようにすれ
ばよい。第５図は、本発明の別の実施例を示すものであ
る。

定着ローラー２９，３０は互いに庄接して図示矢印方向
に回転しており、支持体３１をその間に通すことによっ
てトナー像を支持体上に加熱定着する。トナー像と接す
る側の定着ローラー２９には３つのクリーニングローラ
ー３２，３３，３４が接触して回転している。それぞれ
のクリーニングローラーは、その表面温度が異なってお
り、最初のクリーニングローラー３２からそれぞれ１４
０ｑｏ，１４５００，１５０つ０の温度に維持されてお
り、順次その温度が高くなっている。この時、定着ロー
ラー２９の表面温度１７０℃に保たれるよう制御されて
いる。クリーニングローラー３２，３３，３４は第３図
に示すクリーニングローラーと同じ構成のものであり、
それぞれ設定温度を変えるように、冷却する条件を設定
すればよい。クリーニングローラー３４の次には加熱ロ
ーラー３５，３６，３７がそれぞれこの順序で定着ロー
ラー２９に圧嬢回転しており定着ローラー２９を加熱し
ている。この加熱ローラー３５，３６，３７も順次その
設定温度が高くなるように構成されており、従って定着
ローラー２９が回転を続けて加熱ローラー３７を通過し
た時には、支持体３１上のトナ‐像を熔融するのに十分
な定着温度例えば１７０００に上昇せられている。この
ように定着ローラー２９の表面温度を急激に低下させた
り、復帰させたりするよりも、序々に温度を上昇させる
ようにクリーニングローフー３２，３３，３４及び加熱
ローラー３５，３６，３７に温度傾斜を持たせる方が、
定着ローラー２９からオフセツトしたトナーの除去の効
率を高めることができる。

なお加熱ローラー３５，３６，３７は第４図に示す加熱
ローラーと同じ構成のものが使用できる。

第６図は、高速電子複写機の定着装置に本発明を適用し
た例を示すものである。

図において、一対の定着ローラー３８，３９は互いに圧
接して図示矢印の方向に回転している。

上部定着ローラー３８には、定着ローラー３８の表面温
度よりも２００ 〜５０ｏｏ低い温度に保たれているク
リーニングローラー４０と、２つの加熱ローラー４１，
４２がそれぞれ圧接して図示矢印の方向に回転している
。定着ローラー３８，３９によって支持体４３のトナー
像は予備加熱される。支持体が高速で搬送されている場
合には、この定着ローラー３８，３９のみでは十分トナ
ー像を定着させることは出来ない。そこでこの定着ロー
フー対３８，３９の次に一対の定着ローラー４４，４５
を設け、これにより予備加熱されたトナー像及び支持体
４３に再び熱と圧を加えることによってトナー像は支持
体上に十分定着される。定着ローラー４４にはクリーニ
ングローラー４６が設けられており、定着ローラー４４
にオフセツトしたトナーを定着ローラー４４の表面温度
よりわずかに低い温度に維持されたクリーニングローラ
ー４６で除去される。定着ローラー４４は支持体４３が
予備加熱されているため、ローラー表面の温度低下が定
着ローラー３８に比較して小さいので、必らずしも加熱
ローラーを設ける必要はない。また定着ローラー３８，
３９の代りに、支持体４３の搬送通路上に上記支持体４
３及びその上に形成されたトナーを加熱する赤外線ラン
プ、面発熱体、フラッシュ尖光ランプ、高周波加熱手段
等を設けて予備加熱定着を行なうようにすることも出来
る。以上のように、本発明によれば「末定着のトナー像
を有する画像支持体に、少なくとも熱を加えて上記トナ
ー像を上記画像支持体上に定着させるための装置におい
て、少なくともトナー像と接する側の定着ローラー（も
ちろん他方の定着ローフ−においても全く同様に実施出
来る）に対して、議定着ローラーよりもわずかに低い温
度に維持されたクリーニングローラーを当援することに
より、定着ローラー表面にオフセットしたトナーを効率
よく除去することが出来るばかりでなく、クリーニング
ローラーに付着したトナーを再び定着ローラーに転移さ
せることもないので支持体上に画像以外のトナーを付着
させることもなく「ジャム及びジャムによる火災の発生
も無くすことが出来る。

さらに定着ローラー表面温度よりも低い温度に保たれた
クリーニングローラーの次に外部加熱手段を設けて、少
なくともクリーニングローフーに奪われた熱を外部より
供給するため定着ローラーの表面温度を常に一定に維持
することができ、極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従釆の加熱定着装置の側面図であり、第２図
は、本発明の実施例である定着装置の側面図、第３図は
、本発明の定着装置に使用されるクリーニングローラー
の一実施例であるクリーニングローラーの横断面図であ
り、第４図は、本発明の定着装置に使用される加熱ロー
ラーの一実施例である加熱ローラーの側面図、第５図及
び第６図は本発明の他の実施例である定着装置の側面図
である。 １１，１２，２９，３０，３８，３９，４４，４５・・
・・・・定着ローフー、１３，３１，４３……支持体、
１８，１９…・・・オフセット防止層、２０，３２，３
３，３４，４０，４６……クリーニングローフー、２１
，３５，３６，３７，４１，４２……加熱ローフー、２
３……サーミス夕。 総イ図 稔Ｚ図 搾る図 第４図 策５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに圧接して回転する定着ローラー間に、支持体
   を通してトナー像を定着するための装置において、上記
   トナー像と接する側の定着ローラーに、内部を減圧して
   熱媒液を封入し、一端に表面積の大きい冷却部を形成し
   たクリーニングローラーを圧接させたことを特徴とする
   複写機の定着装置。 ２ 互いに圧接して回転する定着ローラー間に、支持体
   を通してトナー像を定着するための装置において、上記
   トナー像と接する側の定着ローラーに、内部を減圧して
   熱媒体を封入し、一端に表面積の大きい冷却部を形成し
   たクリーニングローラーを圧接させ、該クリーニングロ
   ーラーの次に、少なくとも上記クリーニングローラーに
   よって奪われた熱を定着ローラー外部より供給する外部
   加熱手段とを設けたことを特徴とする複写機の定着装置
   。 ３ 上記外部加熱手段が定着ローラーと圧接して回転す
   る加熱ローラーであることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の複写機の定着装置。