JPH07160141A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ユニットの本体への組込時又は脱離時に
傾斜、転倒等の不測の事態が発生しても、定着ユニット
からのオイルの漏れを防止する。 【構成】 オイルタンク１８に収容されたオイルを、オ
イルポンプ１６によりオイルため板１４に供給し、オイ
ル塗布ローラ１２を介して定着ローラ１に塗布する。記
録材が定着ローラ１と加圧ローラ２との間を矢印方向に
搬送されて、定着される。加圧ローラ２に付着したオイ
ルは、紙粉及びトナーとともにクリーニングブレード５
によりかき取られ、オイルパン６内のオイル吸収体１０
に吸収される。少なくとも廃オイル回収容器のオイルパ
ン６とオイル容器のオイルタンク１８とを同時交換可能
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置のカラー
用又はモノクローム用定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真方式のカラー複写機の
製品化が活発に行われており、近年ではカラープリンタ
等への応用も行われている。

【０００３】カラー複写機の定着装置においては、トナ
ーと記録材の両者を均一に安定して加熱することによ
り、多色重ねの厚いトナー像を充分に溶解・混色しなけ
ればならず、定着ローラ及び加圧ローラの双方の内部に
ヒータを備え、かつ、熱容量の大きなローラを使用する
必要があった。また、多層のトナーの凹凸に対する包み
込み効果をもたせるための厚いゴム層も必要であった。
さらに、離型剤をもたせ、オイル膨潤を防止するために
ローラを多層に構成することも行われていた。

【０００４】また、上記のようなカラー複写機に限ら
ず、電子写真方式の複写機・プリンター等においては、
従来から加熱・加圧された一対のローラ間に未定着トナ
ー像をもつ記録材を通過させることにより定着せしめる
熱定着方式が広く一般に用いられているが、この熱定着
方式の問題点の一つに記録材上の溶融トナーがローラに
付着するオフセット現象の発生が挙げられる。従来は、
この対策として上記ローラの表面にシリコーンゴム・フ
ッ素樹脂等の耐熱離型層を設けるとともに、シリコーン
オイル等の離型剤の塗布を行っていた。しかしながら、
それにも拘らずローラ表層にはオフセットトナーが次第
に蓄積され、ローラを劣化させ、寿命を縮める結果とな
っていた。

【０００５】そこで、繊維質のウェブ・パッド等のクリ
ーニング部材をローラ表面に摺接せしめて、強制摩擦に
よるクリーニングを行って、上記トナーをローラ表面よ
り除去する手法が提案された。上記ローラ、シリコーン
オイル、クリーニング部材等は、通常、画像形成装置の
本体機械の寿命の間に、消耗部材として１〜数回の交換
・メインテナンスがサービスマンあるいはユーザーによ
って行われる。

【０００６】また、ウェブやパッドのクリーニング部材
を備えた上記従来例装置においては、オイル塗布機構、
クリーニング機構が必要であるため、これらが装置の小
型化を阻んでいた。さらに、ローラ、オイル、クリーニ
ング材の交換やメインテナンスは、ユーザー側が行うに
は安全衛生上の面からも好ましくはなく、またメーカー
側がサービスを行えば維持経費がかさんでしまうという
問題点もあった。モノクローム・２色タイプの定着装置
においては、現在上記問題はある程度まで解決されつつ
あるが、カラー定着装置においては、未だに本質的な問
題として残っている。その理由の一つは、カラー画像は
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック等の多色重ねの
厚いトナー層を定着する必要があり、線画のみならず、
ほとんど常にベタ画像に近い出力が要求されることがあ
り、単色・２色に比べ耐久負荷が段違いに大きいことで
ある。また、さらにそれらを完全に溶融混合状態としな
ければ発色性、混色性を高めることはできないため、使
用されるトナー樹脂は比較的低温でシャープに溶ける粘
弾性の小さな材料が用いられている。この樹脂はローラ
に対する離型剤がモノクローム用に比してはるかに悪い
ものである。

【０００７】したがって、シリコーンゴム・フッ素樹脂
表面を備えたローラにおいても離型性を維持するために
は、比較的低粘度（数百ｃｓ程度）のシリコーンオイル
で常にその表面を覆い、離型効果をもたせてオフセット
現象やローラの劣化を防止する必要があった。その際、
オイルの使用量はなるべく少量に抑制して、交換の手間
を省くと共に大容量のオイルタンクを小型化して、塗布
機構も簡便なものにしなければならないという要請があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例ではオイル塗布が必須であるために、様々な問
題が派生する。例えば、カラー用の定着ローラ寿命は現
状では本体寿命の２／３〜半分以下であるため、本体寿
命中にローラ交換を１〜数回程度行なう必要があるが、
ユーザーに対しオイル付着したローラを直接取り扱わせ
ることは、衛生上、安全上からも望ましいものではな
く、ユーザーメンテナンスの範疇を越えるものである。
一方、現在市場において出現が待たれるデスクトップ型
のカラーレザープリンターにおいては量的、ランニング
コスト、体制面からもサービスマン対応が困難であり、
取扱いはユーザーフレンドリーなものとする必要があ
る。

【０００９】そのため本発明者らは、プリンター化をは
かるため定着装置を簡易・軽量なユニットとしてローラ
寿命と定着装置寿命を一致させ、ユニット一体交換をす
る方針をとることとした。

【００１０】次に問題となったのは、定着ローラへのオ
イル塗布を行なうオイル塗布部とオイルだれを受ける下
部オイルパンと定着ユニットの関係である。前２者を本
体側に設けて定着ユニットと分離可能とすれば、ユニッ
ト自体の小型化・軽量化には良いが、分離時その嵌合部
において塗布部自体がムキ出しになること自体好ましい
ものではなく、オイルだれが発生して機内および機外の
オイル汚染を引き起こす可能性がある。そこで本発明者
らは、前２者を定着ユニットに組込み一体化する構成と
した。そして少なくとも本体自体についてはオイルに関
係する機構はいっさい持たせず、オイルに関しては定着
ユニット内部で処理する方針をとった。しかし、このこ
とから定着ユニットをユーザーが脱着・交換動作を行な
う際に、ユニットの傾斜、転倒等によるオイルの漏れ出
しの可能性があるために、ユニットにはより一層のオイ
ルシール性能が要求されることとなった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、オイル塗布に最小限必要なオイル薄層コート部のみ
をユニット内部でさらす以外はオイル補給部を閉鎖系と
して、オイル塗布部分に対して必要量のみ少量補給を行
なう構成とした。さらに下部にたれる廃オイルに対して
はブレードによる強制スクレープを行ない、直ちに繊維
材等のオイル吸収体に吸収して処理することにより、前
述したユニットの傾斜、転倒に対するオイル漏れの危険
を防止したものである。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例１を図面に基づいて説明す
る。

【００１３】先ず、本発明の実施例１を図１に基づいて
説明する。図１において、１は定着ローラで、該定着ロ
ーラ１には加圧ローラ２が圧接して定着ローラ１との間
にニップ部を形成しつつ従動回転を行うようになってい
る。該定着ローラ１は中空筒体の形態をなし、中空空間
にはハロゲンヒータ３が内蔵され、定着に必要な熱供給
がなされるようになっている。加圧ローラ２はハロゲン
ヒータ３’により加熱されるようになっている。ローラ
の温度制御は、定着ローラ１の非通紙領域に温度検知素
子としてのサーミスタ４をもしくは加圧ローラ２にサー
ミスタ４’を接触配置し、その検知温度に伴う抵抗値変
化によりローラの表面温度を検知し、制御装置（図示せ
ず）によりローラ表面温度を所定値となるようにハロゲ
ンヒータ３および３’の電流制御を行っている。

【００１４】また、上記定着ローラ１の表面にはオイル
塗布ローラ１２が接触配設されており、該オイル塗布ロ
ーラ１２が接触回転することによりオイル塗布がなされ
る。定着時には塗布を行うために接触を行い、非定着時
にはオイルだれを防止するために離間を行うようになっ
ている。

【００１５】以上のような本実施例装置において、未定
着記録材はガイド８により案内されて右方よりニップ部
に進入し、均一オイル層が形成された定着ローラ１の表
面により加圧及び加熱を受け、定着された後ガイド８’
に案内されて排紙される。定着を行った定着ローラ１の
表面は、回転中に再びクリーニングウェブ７で摺擦さ
れ、オフセットトナーの除去が行われると同時にオイル
塗布がなされる。９は、定着された記録材と加圧ローラ
２との分離爪である。

【００１６】定着ローラ１の構成は、カラー画像の単色
〜４色の多重トナーの厚み（数〜数十μｍ）に追従する
ために、アルミニウム等の芯軸に弾性層を数十μｍ以上
設けることが必要である。弾性が小さいとトナー凹部の
未定着やトナーのつぶれによる解像低下をもたらす。上
記弾性層の材質はフェニル系・ジメチル系の液状シリコ
ーンゴムＲＴＶ，ＬＴＶタイプのものが弾性を備えてい
るので好適であり、特にＲＴＶはシリコーンオイルとの
親和性が高く、オイルを塗布しやすいので良い。表層に
は上記のＲＴＶ，ＬＴＶを用いて、その下層に熱に強い
ＨＴＶの層を設け、表層裏面の熱劣化やハガレを防いだ
多層構成としても良い。

【００１７】加圧ローラ２の構成は、定着ローラ１に比
べ弾性が小さくても良いので単純化が可能でアルミニウ
ム芯軸にＨＴＶ、フッ素ゴム等の層を設けるのみでも良
く、表面にＰＦＡ又はＰＴＦＥコート等を施しオイル膨
潤阻止をしたものでも良い。ＲＴＶを用いても良い。

【００１８】オイルの材質については、現在一般的に用
いられているのは、シリコーンオイルであるが、その中
でも、特に用いられているのがジメチル系のものであ
り、例えば信越化学株式会社製のＫＦ−９６等が良く知
られる。粘度については数万ｃｓ以下のものから利用出
来るが数千ｃｓ以下のものが好ましい。数十ｃｓ以下の
ものは揮発性が高く、機内の帯電ワイヤを汚しやすい上
に引火点が低く、安全性に問題があることから百ｃｓ以
上のものがよい。

【００１９】本実施例に基づいた実験においては、定着
ローラ表層をＲＴＶ，ＬＴＶ，ＨＴＶ等のシリコーンゴ
ムとし、加圧ローラ表素をＲＴＶ，ＨＴＶ，ＬＴＶそし
てその他のフッ素ゴム、ＰＦＡ，ＰＴＦＥコート品とし
た。用いたトナーは、キャノン販売株式会社のカラー複
写機ＣＬＣ−２００に使用されているシャープメルトト
ナーである。定着温度は１２０〜１８０℃の範囲でリッ
プル±３°以内とし、ローラ周速は１０〜９０ｍｍ／ｓ
ｅｃの範囲とした。また、使用オイルはＫＦ−９６（前
述）の粘性が１００ｃｓ〜１００００ｃｓのものを用い
た。

【００２０】オイル供給部に関しては、交換可能なオイ
ル容器であるところのオイルタンク１８が、ジョイント
１７，１７’を介してオイルポンプ１６へシリコーン樹
脂等のチューブで接続されている。オイルタンク１８の
構成は、剛性ケース内にアルミパックに入ったオイルを
有している。ジョイント１７，１７’の構成は、ゴムシ
ール、バネ等の組み合わせにより成り、オイルタンク１
８の脱離時、双方よりのオイルシールがなされる。オイ
ルポンプ１６は、オイルを塗布部のオイル補給ノズル１
３に送る役目をする。一方塗布部で余ったオイルは、オ
イルケース１５よりいったんオイルタンク１８に回収さ
れ再利用されるポンプの種類は、電磁ポンプを用いてパ
ルス信号でオイルの量制御を行なう方式をとるのが良
い。また、ギアポンプを用いることも安価で良い。ポン
プには逆流防止弁を備えるのが良い。オイル供給部に関
しては、完全閉鎖系であり、漏れの心配がないため、装
置本体側に設けることも定着ユニット側に設けることも
可能である。

【００２１】またオイル塗布部に関しては、オイル補給
ノズル１３より送られたオイルは、シリコーンゴムを表
層とするオイル塗布ローラ１２に密接あるいは極近接さ
れた補給されたオイルを微少量保持するオイルため板１
４によりオイル補給がなされた後、短期間のみオイル塗
布ローラ１２との間にオイル保持がなされ、オイル塗布
ローラ１２の回転に伴ってオイル塗布ブレード１１によ
りオイルの量規制を受け、オイル塗布ローラ１２上に均
質薄層塗布がなされる。余剰分のオイルは、オイルため
板１４より落下し、オイルケース１５の底面を伝ってオ
イルポンプ１６により再び回収されるために、オイルケ
ース１５内には常に極少量のオイルが存在するだけであ
り、本体との分離時ユニット自体の傾斜、転倒が起こっ
ても、外部へのオイル漏れはほとんど防止される。本体
装着時に本体移動によって起こる傾斜に対しては無論で
ある。

【００２２】さてオイル塗布ローラ１２により定着ロー
ラ１上に塗布されたオイルは、通紙に伴い、用紙に吸収
あるいは付着して機外に出ていくが、定着ローラ１の非
通紙部分あるいは前・後回転時に塗布されたオイルは、
加圧ローラ２に付着転移していき、クリーニングブレー
ド５により、紙粉、トナーとともに加圧ローラ２上より
かき取られ、クリーニングブレード５下に落下して廃オ
イル回収容器であるところのオイルパン６内のオイル吸
収体１０によりすみやかに吸収処理されるため、前述し
たユニットの傾斜、転倒に関してオイル漏れのおそれが
ない。

【００２３】クリーニングブレード５の材質は、フッ素
ゴム等の離型性、密着摺動性の優れたものが良い。オイ
ル吸収体１０の材質は、主として天然もしくは自然の繊
維体もしくは多孔質体の毛細管現象によりオイルを吸収
するものが良い。例えばポリエステル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等の数〜十数μｍ径の繊維を数ｃｍ以
下の厚さに積層して不織布加工を行なったものが良い。
表面には親油性が高くなるような処理をほどこしても良
い。市販品では「ウォセップ」（東レ）、「パワーソー
ブ」（３Ｍ）等の比較的安価なオイル専用の吸収体が存
在する。他に化学変化によりオイルを固型化する方法も
考えられる。オイル吸収体１０を内蔵したオイルパン６
は、定着ユニットより脱着交換可能である。

【００２４】実験においては定着ユニット駆動時の電磁
ポンプの供給量を３０ｍｇ／ｓｅｃ程度の値とし、実際
に必要な塗布量より常にやや多めに送るようにして塗布
ローラ上でのオイルぎれが発生しないようにした。ま
た、実際のオイル塗布量は、Ａ４用紙の面積当りに換算
して重量約１５ｍｇ程度であった。通紙耐久一万枚にお
けるオイルタンクのオイル消費量は、容量で約４５０ｃ
ｃ、オイル吸収体への廃オイルは約１５０ｃｃであり、
オイル吸収体は１０ｍｍ厚の積層不織布により対応可能
であった。したがって１万枚毎にオイルタンク（５００
ｃｃ容量程度）とオイルパン（２００ｃｃ容量程度）を
同時に交換することでユニット寿命（５〜１０万枚程
度）にわたる良好な定着が可能である。オイルの交換時
期は残量検知センサ１９により検知される。検知方式は
フローター（浮き）を使った方式でも良く、オイルパス
（経路）内のオイル有無を光学的に光屈折性により検知
する方式でも良い。なお、オイルパスの容量にある程度
の余裕をもたせておき、交換予告を行なうことも可能で
ある。廃オイル回収と空気抜きの作用を行なうパスには
逆流防止弁２０を備えて、転倒によるオイル漏れを防止
するのが良い。逆流防止弁の代わりにポンプを設けても
良い。

【００２５】以上のように「廃オイル回収容器の容量」
を「オイル容器の容量」から「交換時までの用紙に吸収
されて外部へ失なわれるオイル量」を差し引いた容量以
上に予め設定しておくことにより、オイル容器の残量検
知が働いてオイル交換時期を知らせると同時にオイル吸
収体もしくはフィルターを内蔵する廃オイル回収容器側
の満杯検知を兼ねているために、オイル容器と廃オイル
回収容器を同時交換することが可能であり、ユーザーも
しくはオペレータにとってメインテナンスが簡易なもの
となる。また廃オイル満杯が不要であるため、低コスト
である。

【００２６】実施例２の構成を図２に示す。概要は図１
のものと大体同じであるが、クリーニングブレード５と
オイルパン６を一体化して廃オイル処理とブレード交換
を同時に行なうところが異なる。現状カラー定着装置で
はブレードは紙粉、トナーの付着蓄積やエッジ摩耗のた
めに、クリーニング性能が耐久１万枚以上では低下す
る。ブレード交換を廃オイル交換と個別に行なわず、一
度で済ませる利点がある。

【００２７】実施例３の構成を図３に示す。オイルパン
６内にフィルターとしての機能を果たす繊維材もしくは
スポンジ材のオイル吸収体１０を持ち、ろ過されたオイ
ルをオイルポンプ１６’により負圧をかけてオイルタン
ク１８に回収した後再利用を行なうものであり、オイル
は粘性があるため負圧をかけてオイルを吸い出すことが
必要となる。この様に構成することでオイルパン６の容
量を小さくする事が可能となり、さらにオイルを節約す
る事もできる。

【００２８】実施例４を図４に示す。オイルパン６とオ
イルタンク１８を一体化することでユーザーがオイルタ
ンク１８のみ交換してオイルパン６の交換忘れが発生す
ることがないようにしている。

【００２９】また、塗布量が何らかの原因で増大してオ
イル吸収体のオイル保持能力を上回った場合に、オイル
パン６からのオイルのあふれが発生しないようにするに
は、実施例５の図５のごとくオイルパン６からいったん
オイルポンプ１６’でオイルを引き出した後に逆流防止
弁２０へと還るパスを設けると良い。

【００３０】実施例３，４，５のように回収容器もしく
はオイル吸収体の下部にオイルタンクを設け一体化した
構成は、コンパクトであり、かつ循環系あるいは回収系
における余分なオイルを重力作用により、安定してオイ
ルタンクに回収保持できるという利点がある。また、回
収容器内のオイル吸収体あるいはフィルターからの余剰
オイルをオイルタンクに回収するための垂直方向あるい
は横方向のオイルの流れを発生させる手段としてオイル
ポンプによる負圧印加を設けると、オイルの浸透性や自
然落下にたよるよりも効率的にオイルを回収できる。オ
イルは粘性があるためと、オイル吸収体は流体インピー
ダンスを有するためである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、オイルタ
ンクよりオイル塗布部に至るまで閉鎖系としたオイル供
給システムと、廃オイルを直ちに吸収体に吸収処理する
廃オイル処理システムとを備えることで、定着ユニット
を本体に組込時あるいは脱離時において傾斜、転倒等の
不測の事態が発生した場合も、定着ユニットからのオイ
ルの漏れを防止し、外部へのオイル汚染は起きない。ま
た、オイルタンク及び廃オイルの両者をユーザーの手を
汚すことなく簡易に交換可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の縦断面図である。

【図２】本発明の実施例２の縦断面図である。

【図３】本発明の実施例３の縦断面図である。

【図４】本発明の実施例４の縦断面図である。

【図５】本発明の実施例５の縦断面図である。

【符号の説明】

１…定着ローラ ２…加圧ローラ ３，３’…ハロゲンヒータ ４，４’…サー
ミスタ ５…クリーニングブレード ６…オイルパン ７…クリーニングウェブ ８，８’…ガイ
ド ９…分離爪 １０…オイル吸
収体 １１…オイル塗布ブレード １２…オイル塗
布ローラ １３…オイル補給ノズル １４…オイルた
め板 １５…オイルケース １６，１６’…
オイルポンプ １７，１７’…ジョイント １８…オイルタ
ンク １９…残量検知センサ ２０…逆流防止
弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮代俊明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 壁谷信昭 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木健彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源を内包する定着ローラと、該定着ロ
   ーラに圧接するように配設される加圧ローラと、上記定
   着ローラ表面ないしは加圧ローラ表面に当接するように
   配設された温度検知素子と、該温度検知素子の検知温度
   に基づき上記定着ローラないし加圧ローラの表面温度を
   所定温度に維持せしめる温度制御手段と、上記定着ロー
   ラ表面に当接するように配設され該表面に離型剤として
   のオイルを塗布するオイル塗布手段とを備え、上記定着
   ローラと加圧ローラの圧接部にて多色多層あるいは単色
   の未定着現像剤像を担持した記録材を挾持搬送すること
   により該未定着現像剤像を記録材上に定着せしめる定着
   装置において、オイル容器と、該オイル容器より上記オ
   イル塗布手段へのオイル供給手段と、上記定着ローラ及
   び上記加圧ローラからのオイル除去手段及び廃オイル処
   理手段を備え、該廃オイル処理手段としてオイル吸収体
   もしくはフィルターを廃オイル回収容器に内蔵するとと
   もに、少なくとも該廃オイル回収容器と該オイル容器と
   が同時交換可能であり、かつ、該廃オイル回収容器の容
   量が、該オイル容器の容量から交換時までの用紙に吸収
   されて外部へ失なわれるオイル量を差し引いた容量以上
   として予め設定したことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記オイル容器及び上記廃オイル回収容
   器の同時交換時期が、該オイル容器に対するオイル残量
   検知により決定されることを特徴とする請求項１記載の
   定着装置。
3. 【請求項３】 上記廃オイル回収容器の下方に上記オイ
   ル容器を配置し、両者を一体化することを特徴とする請
   求項１又は２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 熱源を内包する定着ローラと、該定着ロ
   ーラに圧接するように配設される加圧ローラと、上記定
   着ローラ表面ないしは加圧ローラ表面に当接するように
   配設された温度検知素子と、該温度検知素子の検知温度
   に基づき上記定着ローラないし加圧ローラの表面温度を
   所定温度に維持せしめる温度制御手段と、上記定着ロー
   ラ表面に当接するように配設され該表面に離型剤として
   のオイルを塗布するオイル塗布手段とを備え、上記定着
   ローラと加圧ローラの圧接部にて多色多層あるいは単色
   の未定着現像剤像を担持した記録剤を挾持搬送すること
   により該未定着現像剤像を記録材上に定着せしめる定着
   装置において、オイル容器と、該オイル容器より上記オ
   イル塗布手段へのオイル供給手段と、上記定着ローラ及
   び上記加圧ローラからのオイル除去手段及び廃オイル処
   理手段を備え、該廃オイル処理手段としてオイル吸収体
   もしくはフィルターを廃オイル回収容器に内蔵するとと
   もに、該廃オイル回収容器又は該オイル容器が定着装置
   から自由に着脱交換可能であり、該廃オイル回収容器で
   の余剰オイルを負圧印加手段によりオイル吸収体もしく
   はフィルターを通じて再び該オイル容器に回収すること
   を特徴とする定着装置。