(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有し、
上記塗布ローラが、オイルを含浸する弾性体から成るオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備えたものにおいて、
上記塗布クリーニングローラの軸方向長は、上記定着用ローラの軸方向長よりも十分大きく、且つ軸方向両側に突出し、
上記塗布ローラの軸方向長は、上記塗布クリーニングローラの軸方向長よりも十分大きく、且つ軸方向両側に突出していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した上記塗布ローラの両端部の表面を構成する上記オイル制御層にのみ上記オイルしみ出し用の穴を配置しないことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した上記塗布ローラの両端部の径を、該塗布ローラの中央部の径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有する定着装置において、
上記塗布ローラが、オイルを含浸するオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備え、オイルのしみ出しによって経時的に軸方向両端部の径が細る構成を有しており、
上記塗布ローラの軸方向両端部の経時的に径が細る範囲の径が、中央部の径より大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有する定着装置において、
上記塗布ローラが、オイルを含浸するオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備え、オイルのしみ出しによって経時的に軸方向両端部の径が細る構成を有しており、該径が細る部分に対応した上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部の径が中央部の径より大きいことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、普通紙ファクシミリ、プリンタなどの電子写真式画像形成装置に用いる定着装置の改良に関し、より詳細には加熱ローラに接する塗布ローラと、塗布ローラに接する塗布クリーニングローラを備えた定着装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式の画像形成装置においては、感光体上のトナー像を転写紙上に転写したあとで、この転写紙を定着装置に通紙することによってトナー像を転写紙上に定着させている。この定着装置は、ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、両ローラのニップ部に上記転写紙を通紙することにより加熱しながら加圧して定着を行っている。
このような熱定着装置に於ては加熱ローラの周面に転写紙上の未定着トナーが接するため、種々の事情によって一旦転写紙側に定着したトナーがはがれて加熱ローラに付着するというオフセット現象が発生することがある。オフセット現象が発生した加熱ローラは、表面の離型性、熱伝導性等の特性が低下するため、定着画像の画質を著しく低下させる要因となる。
このようなオフセットを防止する手法として、特開昭６１−１４８４７９号公報（日東工業）には、オフセット防止オイルを含浸させた塗布ローラを加熱ローラに連れ回りさせることにより、常時オイルを塗布してトナーの付着を防止するようにした技術が開示されている。
また、これに類する技術として特開昭６０−８８７２号公報、特開平３−１０２７４号公報等にはオイル供給用のフェルトを配置したり、塗布ローラの形状を種々工夫した技術が開示されている。
また、オイル塗布ローラに接することによりオイル塗布ローラに付着するトナー等を除去するクリーニングローラを配置する技術も知られている。
なお、トナー付着の問題は加熱ローラばかりでなく、加圧ローラ側にも発生するので、特開平５−１４２９６４号公報には加圧ローラにオイル塗布ローラを接触させた技術が開示されている。
【０００３】
以上のように従来から、加熱ローラ或は加圧ローラのいずれか一方の表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、塗布ローラをクリーニングする塗布クリーニングローラを有する定着装置が知られている。
塗布ローラは、オイルを含浸し得る構成を備えると共に、その内部には弾性部材が配置されているが、長尺ローラとしての性質上、その両端部の弾性力が弱く、さらに経時的に（オイルのしみ出し等によって）両端部の径が小さくなるという欠点を有する。そのため、塗布ローラと加熱ローラ、塗布ローラとクリーニングローラとの各接触面における接触圧が不均一化し易かった。その結果、塗布ローラが加熱ローラの軸方向全長に亙って均一にオイルを塗布できにくくなるばかりでなく、塗布ローラ上を塗布クリーニングローラが清掃できなくなる。これによって、画像性能が低下したり、転写紙汚れが発生する。この不具合は、接触圧が少ない軸方向両端部近傍で発生し易かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、加熱ローラ或は加圧ローラのいずれか一方の表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、塗布ローラをクリーニングする塗布クリーニングローラを有する定着装置において、加熱ローラ又は加圧ローラに対してオイルを均一に塗布させ、塗布ローラ上を確実にクリーニングすることにより、画像性能を向上させ、転写紙汚れを防止する画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する為、請求項１の発明は、未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有し、上記塗布ローラが、オイルを含浸する弾性体から成るオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備えたものにおいて、上記塗布クリーニングローラの軸方向長は、上記定着用ローラの軸方向長よりも十分大きく、且つ軸方向両側に突出し、上記塗布ローラの軸方向長は、上記塗布クリーニングローラの軸方向長よりも十分大きく、且つ軸方向両側に突出していることを特徴とする。
請求項２の発明は、上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した上記塗布ローラの両端部の表面を構成する上記オイル制御層にのみ上記オイルしみ出し用の穴を配置しないことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した上記塗布ローラの両端部の径を、該塗布ローラの中央部の径よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項４の発明は、未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有する定着装置において、上記塗布ローラが、オイルを含浸するオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備え、オイルのしみ出しによって経時的に軸方向両端部の径が細る構成を有しており、上記塗布ローラの軸方向両端部の経時的に径が細る範囲の径が、中央部の径より大きいことを特徴とする。
請求項５の発明は、未定着トナー像を保持した転写紙を、加熱ローラと加圧ローラとから成る定着用ローラ対の間に通過させる際に該トナー像を転写紙上に定着させる定着装置であって、該定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラの表面に接触して、従動しながらオフセット防止用のオイルを塗布する塗布ローラと、該塗布ローラ上をクリーニングする塗布クリーニングローラと、を有する定着装置において、上記塗布ローラが、オイルを含浸するオイル保持層と、該オイル保持層の表面に被覆されると共にオイルのしみ出し量を制御する穴を有したオイル制御層と、を備え、オイルのしみ出しによって経時的に軸方向両端部の径が細る構成を有しており、該径が細る部分に対応した上記塗布クリーニングローラの軸方向両端部の径が中央部の径より大きいことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。
図１は現在知られている塗布ローラを有する定着装置の概略図である。この定着装置は、ヒータ１ａを備えた駆動ローラとしての加熱ローラ（定着用ローラ）１と、加熱ローラ１と連れ回りしつつ加圧する加圧ローラ（定着用ローラ）２と、オフセット防止用オイルを加熱ローラ１に塗布する塗布ローラ４と、塗布ローラ４に連れ回りして付着したトナー等を除去する塗布クリーニングローラ５と、塗布クリーニングローラ５に摺接して付着したトナー等を除去する清掃用ブレード６と、加圧ローラクリーニング用の定着クリーニングローラ７とを有する。定着クリーニングローラ７は、加圧ローラより離型性能の劣る材質から成るローラにより構成される。
図２は本発明の一形態例の塗布ローラの配置、構成を示す詳細図である。この塗布ローラ４は、芯金９と、芯金９の周りに同軸状に一体化され且つオイルを含浸させた弾性体（例えば発泡性スポンジ）から成る円筒状のオイル保持層１０と、オイル保持層１０の表面全体に被覆されると共にオイルの滲み出し量を制御する無数の穴を有したオイル制御層１１とを有する。
塗布ローラ４は弾性体、好ましくは板バネなどによって加熱ローラ１に押圧され、加熱ローラ１に従動回転しながらオフセット防止用オイルを塗布している。なお、塗布ローラを図示しない駆動源としてのモータやギヤを用いて駆動してもよい。
さらに、塗布ローラ４の軸方向全域に、塗布ローラ４の弾性を利用して、或はバネなどを用いて塗布クリーニングローラ５を圧接するが、塗布クリーニングローラ５は圧接される塗布ローラよりも離型性能が劣る表面材質を備え、その接触面により塗布ローラ４の表面を清掃する。
【０００７】
通常の複写作業時にはローラ対１、２、４、５は、図１に示した方向に回転している。転写紙上に転写された未定着トナーは加熱ローラ１と加圧ローラ２によって挟持されつつ、図示しないスプリングによって圧力をかけられ、又加熱ローラ１内のヒータ１ａの熱によってトナーを溶解し，転写紙に永久画像として定着される。この時、加熱ローラ１、加圧ローラ２の表面は通常フッ素等の離型層によってトナーや紙粉の付着を防いでいるが、加熱ローラ１の温度や転写紙の種類等の諸条件によって完全に転写紙にトナーを定着させることは難しく、一部のトナーや紙粉が付着してしまう。この時、オイル塗布ローラ４の表面材質の離型性能が加熱ローラ１のそれよりも劣るように予め設定してあるので、塗布ローラ４表面に加熱ローラ上のトナーや紙粉が転移して付着し、更に塗布ローラ４上のトナー等は塗布クリーニングローラ５によって除去される。
ここで、加熱ローラ１や加圧ローラ２上にトナーなどが残っていると、転写紙上に移り、主に転写紙の黒点汚れとして現れ、画像品質を低下させる。また、転写紙裏汚れなどが発生する。特に両面複写においては画像品質の低下となる。しかし、上記構成を備えた定着装置によればこのような不具合を解決できる。
【０００８】
次に、図３は長期間使用して経時的に変化した塗布ローラ４の状態を示しており、発泡性スポンジ等から成るオイル保持層１０を備えた塗布ローラ４はその性質上、或は含浸したオイルの費消により、経時的に両端部が中央部より径が小さくなっていく。このため、塗布クリーニングローラ５が塗布ローラ４の両端部に確実に当接されなくなり、クリーニング不良が発生するため、塗布ローラ４上にトナーが大量に残ってしまい、それが再び加熱ローラ１に移り、さらに転写紙に移ることにより画像に影響を及ぼす。
なお、図３〜図６中に於てハッチング、メッシュ等で示したトナー部分は、トナーの付着し易い領域を示しており、ハッチングの密度等の違いによってトナーの付着し易さの違いを示している。
図３の例では、加熱ローラの両端部にトナーが付着残留する現象が起こっており、このトナーは定着能力の低下をもたらす。その原因は、クリーニングローラ５によって塗布ローラの軸方向両端部に付着したトナーが十分に除去されないために、塗布ローラの軸方向両端部のトナーの一部が加熱ローラの両端部に転移するからである。
【０００９】
図４（ａ）（ｂ）は上記不具合を解決する為の本発明の形態例の構成図であり、この形態例では、塗布クリーニングローラ５の軸方向長が加熱ローラ１の軸方向長よりも大きく、塗布ローラ４の軸方向長が塗布クリーニングローラ５の軸方向長よりも更に十分大きい（塗布クリーニングローラ５の軸方向長は、定着用ローラとしての加熱ローラ１の軸方向長よりも十分大きく、且つ加熱ローラ１の軸方向両側に突出し、塗布ローラ４の軸方向長は、塗布クリーニングローラ５の軸方向長よりも十分大きく、且つ塗布クリーニングローラ５の軸方向両側に突出している）。
このため、塗布ローラ４が経時的に細る両端部は加熱ローラ１にも塗布クリーニングローラ５にも接することがないので、塗布ローラ４の両端部がトナーで汚れることを防止できる。しかも、画像形成に関わるローラ部分は常にクリーニングされているので、画像品質の向上が可能である。
なお、この形態例の塗布ローラ４においては、塗布クリーニングローラ５の軸方向両端部よりも外側に突出した塗布ローラ４の両端部（長さＬの範囲）の表面を構成するオイル制御層１１に、オイルしみ出し用の穴を形成しないことが好ましい。
このように構成することにより、塗布ローラ４の両端部におけるオイルのしみ出しがなくなるため、より確実に塗布ローラ４の径が小さくなることを防止できる。さらに、塗布ローラ４の両端部から不要なオイルが出ないためにクリーンな状態を保つことができる。
【００１０】
図４(a) の形態例の塗布ローラ４の軸方向両端部は、画像形成に関与する加熱ローラ部分に対応する中央部に比べてやや小径化するように構成されているが、この部分については画質の良否に関係ないので、問題はない。
この例では、塗布ローラ４に付着したトナーは全てクリーニングローラに移動し、加熱ローラ１には再付着しないので、定着性能を維持することができる。
また、図４(b) の形態例ではオイル塗布ローラ４の軸方向両端部の突出部分（表面にはオイルしみ出し穴を有しない）を大径化しているが、この部分に多くのオイルをためておくことにより、オイルのしみ出しに起因した小径化の進行を遅延させて、オイル塗布ローラの寿命を延ばすことができる。このため、複写枚数の多い大型機に最適である。また、両端部の径を大きくすることにより、図４(a) に示したオイル塗布ローラに比して軸方向長を短くできるので、耐久性を高めつつ、コンパクト化、省スペース化を実現できる。
【００１１】
図５(a) 及び(b) は本発明の他の形態例の塗布ローラを用いたローラ群の配置を示す図、及び塗布ローラ単独の構成図であり、この形態例の塗布ローラ４は、加熱ローラ１及び塗布クリーニングローラ５と同一の軸方向長を有すると共に、その軸方向両端部の径が中央部の径よりも大きくなっている（テーパ状に漸増している）。このように構成することにより、経時的に、塗布ローラ４の両端部の径が小さくなったとしても、初期の径が十分に大きいので、塗布ローラによるオイル塗布機能、及び塗布クリーニングローラ５によるクリーニング機能を十分に発揮でき、また塗布ローラの寿命をある程度延ばすことが可能である。
この形態例の構成は、塗布ローラ４の軸方向長を長尺にする図４の形態例に比べて省スペース化を図れるという点では利点を有するが、塗布ローラ４と加熱ローラ１、塗布ローラ４と塗布クリーニングローラ５の当接圧は軸方向全長に亙って均一であることが本来望ましいため、塗布ローラ４の両端部の径を極端には大きくできない。しかし、複写枚数の少ない小型の画像形成装置に用いる塗布ローラとしては有効である。
【００１２】
図６(a) 及び(b) は本発明の他の形態例の塗布クリーニングローラを用いたローラ群の配置を示す図、及び塗布クリーニングローラ単独の構成図であり、この形態例では、加熱ローラ１と塗布ローラ４と塗布クリーニングローラ５の軸方向長を同等にする一方で、塗布クリーニングローラ５の軸方向両端部の径を中央部の径よりも大きくしている（テーパ状に漸増している）。このように構成することにより、全長に亙って同一径である塗布ローラ４の軸方向両端部が経時的に小径化したとしても、この小径化した部分に対応する塗布クリーニングローラ５の両端部が大径であるため、図６(a) のように塗布ローラ４と圧接した時に径が減少した塗布ローラ両端部の減少分を補うように密着して圧接することができ、十分なクリーニング効果を発揮できる。また、図５のように塗布ローラの両端部径を大きく構成するよりも、クリーニングローラの両端部径を大きく構成する方が容易であるので、製造コストを低減できる。また、加熱ローラ１の軸方向長を越える長さを有したローラを使用しないので、装置の大型化を防止できる。
なお、上記形態例では加熱ローラに対してオイル塗布ローラを配置する例を示したが、これは一例であり、加圧ローラにオイル塗布ローラを圧接し、更にこのオイル塗布ローラにクリーニングローラを圧接させるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明では、塗布ローラの軸方向両端部が経時的に小径化したとしても、該両端部は加熱ローラやクリーニングローラの主要部とは接触しないので、十分なオイル塗布機能、クリーニング機能を維持することができ、画像品質の維持と転写紙汚れの防止と長寿命化を実現できる。
請求項２の発明では、塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した塗布ローラの両端部の表面を構成するオイル制御層にはオイルしみ出し用の穴を配置しないので、両端部でのオイルしみ出しが無くなり、該両端部の小径化を防止できる。また、不要なオイルのしみ出しを防止することにより、定着装置をきれいに保てるので、サービス性が向上する。
請求項３の発明では、塗布クリーニングローラの軸方向両端部よりも外側へ突出した塗布ローラの両端部の径を、塗布ローラの中央部の径よりも大きくしたので、この大径部分にオイルを保持することにより、塗布ローラの寿命を延ばすことができる。また、大径部分を設ける分だけ塗布ローラを短尺化することができる。
【００１４】
請求項４の発明では、定着用ローラ対の内の少なくとも一方のローラと、塗布ローラと、塗布クリーニングローラの軸方向長をほぼ同等に設定すると共に、上記塗布ローラの軸方向両端部の径を中央部の径よりも大きくしたので、塗布ローラの径が経時的に細る両端部は加熱ローラにも塗布クリーニングローラにも接することがないので、塗布ローラの両端部がトナーで汚れることを防止できる。
しかも、画像形成に関わるローラ部分は常にクリーニングされているので、画像品質の向上が可能である。
請求項５の発明では、塗布クリーニングローラの軸方向両端部の径が中央部の径より大きいので、塗布ローラを圧接した時に径が減少した塗布ローラ両端部の減少分を補うように密着して圧接することができ、十分なクリーニング効果を発揮できる。
また、塗布ローラの両端部径を大きく構成するよりも、クリーニングローラの両端部径を大きく構成する方が容易であるので、製造コストを低減できる。
また、加熱ローラの軸方向長を越える長さを有したローラを使用しないので、装置の大型化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】現在知られている塗布ローラを有する定着装置の概略図。
【図２】本発明の一形態例の塗布ローラの配置、構成を示す詳細図。
【図３】長期間使用して経時的に変化した塗布ローラの状態を示す図。
【図４】  (a) (b) は夫々本発明の形態例の構成図。
【図５】  (a) 及び(b) は本発明の他の形態例の塗布ローラを用いたローラ群の配置を示す図及びオイル塗布ローラの構成図。
【図６】  (a) 及び(b) は本発明の他の形態例のクリーニングローラを用いたローラ群の配置を示す図及びクリーニングローラの構成図。
【符号の説明】
１  加熱ローラ（定着用ローラ）、２  加圧ローラ（定着用ローラ）、４  塗布ローラ、５  塗布クリーニングローラ、６  清掃用ブレード、７  定着クリーニングローラ、９  芯金、１０  オイル保持層、１１  オイル制御層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003794795.tif 000006
【図６】
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