JP2003005564A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置の加圧ローラに当接されたクリーニ
ングローラからのトナーの逆流防止⇒裏汚れ防止。 【解決手段】 クリ−ニングローラ上のトナー層に対し
てフィラーを供給するフィラー供給手段を用いることに
より、クリーニングローラに回収されたトナーの融点及
び粘度を上昇させ、クリーニングローラから加圧ローラ
へのトナーの逆流を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱定着すべき顕画
像（トナー画像）を担持した記録材に熱エネルギーを与
えてトナー画像を加熱定着する定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録材上の顕画像を定着する手段
としては、熱ローラを用いたものが知られているが、消
費電力が大きく、定着可能な温度に到達するまでの時間
いわゆるウォームアップが長くなる等の欠点があった。
これに対し、この欠点を改善する耐熱性フィルムを用い
た定着方式が特開昭６３−３１３１８２号公報に記載さ
れている。

【０００３】この公報に記載されている定着装置は、薄
肉の耐熱性フィルムと、該フィルムの駆動ローラと、該
フィルムの内周面に摺接するように固定支持して配置さ
れた加熱体と、該フィルムの外周面と接触し、該フィル
ムを介して該加熱体に圧接するように配設された加圧部
材とを備えている。

【０００４】上記フィルム及び加圧部材は、少なくとも
画像定着実行時において、記録材の搬送速度と同一速度
で回動されており、上記フィルムを介して形成される加
熱体と加圧部材の定着ニップ部で記録材を挟持搬送する
ことにより、記録材上の顕画像（未定着トナー像）に加
熱体の熱エネルギーを付与して顕画像を軟化・溶接し、
さらに上記記録材を上記定着ニップ部から排出すること
によって顕画像を冷却固化させて記録材上に定着するよ
うになっている。

【０００５】ここで加圧ローラに低熱容量のクリーニン
グ部材を当接させることにより残留トナーを除去し、加
圧ローラの汚れが記録材を汚すのを防ぐのに効果があ
る。この時、熱ローラ方式の定着装置で一般的に用いら
れているクリーニング能力の高いシリコーンオイルを含
浸させたアラミド繊維製のウェブを有する定着クリーナ
を当接させる方式はウェブが温まっていないとクリーニ
ング性能が低いため、ウォームアップを必要としない耐
熱性フィルムを用いたこの定着方式には適していない。

【０００６】即ち、熱伝導率の高い材質でクリーニング
部材を形成することにより、クリーニング部材を加圧ロ
ーラに当接させることで、加圧ローラを清掃するだけで
なく、非通紙部の過昇温を抑えて温度分布を均一にし、
定着フィルム、加圧ローラの耐久性の向上、オフセット
防止、定着フィルムの寄り制御を安定させることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら定着装置
の長期にわたる使用の結果、クリーニング部材の表面に
トナーが多量に堆積した場合には、例えば画像記録幅に
対して小サイズの記録紙を連続して記録定着した場合に
クリーニング部材上のトナー層が溶融し、加圧ローラ側
に逆転移し、加圧ローラ側から記録紙の裏面が汚される
現象、いわゆる裏汚れが生じる問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、上述の従来の定着装置の
問題点を解決し、裏汚れの発生のなく、長期にわたって
安定した動作を行う定着装置を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、加熱手
段と、この加熱手段に圧接された加圧手段と、この加圧
手段に接する清掃手段とを有し、上記加熱手段と上記加
圧手段の圧接部で、未定着画像を担持した記録材を挟持
搬送し定着を行う定着装置において、上記清掃手段が、
少なくとも金属ベース層と樹脂表面層からなり、上記清
掃手段に対してフィラーを供給する供給手段があるの
で、樹脂表面層により清掃手段に捕集されたトナーに、
フィラーが供給されることによって、トナーの融点が上
昇し、且つ溶融した場合の粘度を上昇させることができ
るので、清掃手段の温度が上昇しても、トナー層の加圧
ローラ側への逆転移が防止され、裏汚れの発生を防止で
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）先ず、本発
明の第１の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明す
る。図２は本実施の形態の定着装置６０を用いた画像形
成装置の一例の概略構成を示す図である。図２に示すよ
うに本実施の形態の画像形成装置は、原稿台固定、光学
系移動型、回転ドラム型、転写式の電子写真複写装置で
ある。

【００１１】本実施の形態の装置においては、図２に示
すように固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所要に
載置し、所要の複写条件を設定した後、コピースタート
キーを押すと、感光体ドラム３９が矢印で示す時計方向
に所定の周速度で回転駆動される。また、光源２１（２
２は反射笠）と第一ミラー２３が原稿台ガラス２０の下
面に沿ってガラス左辺側のホームポジションからガラス
右辺側へ所定の速度Ｖで移動し、第二ミラー２４、第三
ミラー２５が同方向にＶ／２の速度で移動することで、
原稿台ガラス２０上の載置原稿１９の下向き画像面が左
辺側から右辺側に照明走査され、その照明走査光の原稿
面反射光が結像レンズ２９、固定第四〜第六ミラー２
６、２７、２８を介して回転感光体ドラム３９面に結像
露光（スリット露光）される。

【００１２】回転感光体ドラム３９の表面は、この露光
前に一次帯電器３０により正または負の所定電位に一様
に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光
がなされることで、ドラム３９面に原稿画像に対応した
パターンの静電潜像が順次に形成される。感光体ドラム
３９面に形成される静電潜像は、現像装置３１の現像ロ
ーラ３２でトナー像として顕画像化される。ここではト
ナーは低融点トナーである。

【００１３】一方、給紙ローラ５１により記録材Ｐが給
送され、ガイド３３を通って所定のタイミングでドラム
３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入されて転写
コロナを受けることでドラム３９に接し、ドラム３９面
側のトナー顕画像が記録材下面に順次転写される。

【００１４】像転写部を通過した記録材Ｐは除電針３５
によって背面電荷の除電を受けつつ、ドラム３９面から
順次に分離され、搬送部３８、入ロガイド１０で定着装
置６０へ導入され、後述するようにトナー画像定着を受
け、画像形成物として機外へ排出される。

【００１５】転写後のドラム３９の表面はクリーニング
器３６のクリーニングブレード３７によって残りトナー
等の汚れが清掃除去され、繰り返して像形成に供され
る。

【００１６】上述のように往路を移動した移動光学部材
２１〜２５は所定の往路終点に到達すると、復路を移動
するように設定されており、初めのホームポジションヘ
戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する（以下、
この工程を光学系のバック工程と称する）。

【００１７】次に、本実施の形態の装置に装着される定
着装置６０を図１に基づいて詳しく説明する。図１にお
いて１００は加熱手段、２００は加圧手段で、６はエン
ドレスベルト状の定着フィルムであり、該定着フィルム
６は左側の駆動ローラ７と、右側の従動ローラ８と、こ
の両ローラ７，８間の下方に固定配設した加熱体である
低熱容量線状ヒータ１との間に張設してある。

【００１８】従動ローラ８は定着フィルム６を外側に張
る方向にテンションを与えるテンションローラを兼ねて
おり、定着フィルムは表面にシリコーンゴム等を被覆し
て摩擦係数を高めた駆動ローラ７の時計方向の回転駆動
に伴い、時計方向に所定の周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回転駆動される。

【００１９】９は加圧手段を構成する要素の１つである
シリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有する加
圧ローラであり、上記のエンドレスベルト状定着フィル
ム５の下方側フィルム部分をヒータ１との間に挟ませ
て、ヒータ１の下面に対してバネ等の付勢手段により、
例えば５０〜１００Ｎの当接力をもって対向圧接させて
あり、記録材Ｐの搬送方向に順方向の反時計方向に回転
する。

【００２０】１３は加圧ローラ９に圧接するように配設
された清掃手段であるクリーニングローラであり、該ク
リーニングローラはアルミニウム製の棒で形成されてお
り、バネ等の付勢手段によって例えば２〜２０Ｎの当接
力をもって対向圧接させてある。

【００２１】１０１はクリーニングローラ１３へ圧接す
るように配設されたフィラー供給手段であり、本実施例
では鉄、ＳＵＳなどの芯金に発泡性のスポンジゴム層を
形成したものを用いており、バネ等の付勢手段によって
例えば２〜２０Ｎの当接力をもって対向圧接させてあ
る。

【００２２】１０２はフィラーであり、アルミナ、酸化
チタン、マグネタイト等の酸化物やセラミックス、窒化
ボロン、窒化アルミなどの窒素化合物等が用いられる。

【００２３】１０３はフィラー容器を形成する容器の壁
である。回転駆動されるエンドレス状の定着フィルム６
は繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるので、耐
熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には１００μｍ以
下、好ましくは４０μｍ以下の薄肉のものを使用する。
一例としては、厚さ２０μｍのポリイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテル、エー
テルケトン等の高耐熱樹脂や、ニッケル、ＳＵＳ等の金
属の薄肉エンドレスベルトの外周面にＰＴＦＥ（四フッ
化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）等の低表
面エネルギーの樹脂、またはこれらの樹脂にカーボンブ
ラック等の導電材を添加した離型コート層を１０μｍ厚
に施した総厚３０μｍのエンドレスベルトである。尚、
定着フィルムは無端状であってもよい。

【００２４】低熱容量のヒータ１は、例えば厚さ１．０
ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手方向長さ３４０ｍｍのアルミナ
基板２に、銀パラジウムや酸化ルテニウム等の抵抗材料
を厚さ１０μｍ、幅１．０ｍｍに塗工して発熱層３を形
成し、さらにその上に厚さ１０μｍのフィルム６との摺
動を考慮したガラス等の保護層４を形成したものであ
り、ヒータ支持体１１に取り付け保持させて固定支持さ
せる。

【００２５】ヒータ支持体１１は、ヒータ１を定着装置
６０及び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高
耐熱性、剛性を有するもので、例えばＰＰＳ（ポリフエ
ニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテ
ルケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの
樹脂とセラミックス、金属等の複合材料などで構成され
る。

【００２６】ヒータの発熱層３には長手方向両端から電
通される。通電は交流１００Ｖであり、基板２の裏面に
熱伝導性シリコーンゴム接着剤等で接着または圧接また
は一体的に形成されたＮＴＣサーミスタ等のサーミスタ
５の検知温度に応じＭＰＵにより通電制御される。

【００２７】次に上述したような画像形成動作により、
未定着のトナー画像Ｔを上面に転写された記録材Ｐはガ
イド１０に案内され、定着フィルム６を介して形成され
るヒータ１と加圧ローラ９の定着ニップ部に進入し、未
定着トナー画像Ｔａが定着フィルム６の下面に密着して
面ズレし、しわ、寄りを生ずることなく、定着フィルム
６と一緒の重なり状態で上記定着ニップ部Ｎを挟圧力を
受けつつ通過し、記録材Ｐのトナー画像担持面は定着フ
ィルム面に押圧定着状態で定着ニップ部Ｎを通過する過
程で発熱層３の熱を定着フィルム６を介して受け、トナ
ー画像が高温溶融して、記録材Ｐ面に軟化接着化した像
Ｔａとなる。本実施の形態の装置の場合は、記録材Ｐと
定着フィルム６との分離は記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを
通過して出た時点で行わせているこの分離時点におい
て、溶融トナーＴａの温度は未だトナーのガラス転移点
より高温の状態にある。この分離点でガラス転移点より
高温の状態にあるトナーＴａは適度なゴム特性を有する
ので、分離時のトナー画像面は、定着フィルム表面にな
らうことなく適度な凹凸表面性を有したものとなり、こ
の表面性が保たれて、冷却固化するに至るので定着済の
トナー画像面には過度の画像光沢が発生せず高品位な画
質となる。定着フィルム６と分離された記録材Ｐは排紙
ガイド１２で案内されて排紙ローラ対１５へ至る間にガ
ラス転移点より高温のトナーＴａの温度が自然降温（自
然冷却）してガラス転移点以下の温度になって固化し、
画像Ｔｂに至る。

【００２８】本実施の形態においてはヒータ１のうち、
発熱層３及び基板２の熱容量が小さく、かつこれらがヒ
ータ支持体１１によって断熱支持されているのでヒータ
１の定着ニップ部Ｎにおける表面温度は短時間にトナー
の融点に対して十分な高温に昇温するので、ヒータ１を
予め昇温させておく（いわゆるスタンバイ温調）必要が
なく、省エネルギーが実現でき、しかも機内昇温も防止
できる。

【００２９】本実施の形態のクリーニングローラ１３
は、アルミニウム製のローラに接着剤により、あらかじ
め樹脂層を均一に塗布している。接着剤としては、シリ
コン系、アクリル系、エポキシ系などを用いているが、
必ずしも必要とはせず、なくとも可である。

【００３０】また、樹脂層を塗布する場合、溶融した樹
脂を直接塗布してもよい。例えば、１５０℃に保たれた
樹脂のある容器に、ローラ芯金を入れてゆっくりと引き
上げてもよい。

【００３１】本実施例の定着装置の運転に伴って、クリ
ーニングローラ１３は表層に設けられた樹脂層により加
圧ローラに付着したオフセットトナーを徐々に回収し、
トナー層が形成される。これに対しフィラー供給ローラ
１０１からは、フィラー１０２が適宜供給され、回収し
たトナー層の融点、粘度を上昇させることによって定着
装置を長期に連続使用してクリーニングローラ１３の温
度が上昇してもトナー層がクリーニングローラ１３また
はトナー層内で分離して加圧ローラに逆流する事ができ
る。その結果加圧ローラ汚れによる記録紙の裏汚れが防
止され、良好な定着動作を続けることができる。

【００３２】クリーニングローラ１３へのフィラー１０
２の供給は、必ずしも連続的に行う必要は無く、フィラ
ー供給ローラ１０１を適宜加圧・離間させて間欠的に補
給してもよい。

【００３３】（第２の実施の形態）本発明は加圧ローラ
に当接する清掃部材によるものであり、加熱体の構成に
はよらず、図３に示すような、内部に発熱手段６５を具
備したローラ状の剛体６４を有する熱ローラ方式の定着
装置においても実施可能である。

【００３４】第２の実施例では、クリーニングローラ１
３に対してフィラー１０２をフィラー貯蔵容器１０３か
ら直接供給するようになっている。フィラー貯蔵容器の
下部に無端運動可能に支持されたフィラー供給ローラ１
０１が配設され、不図示の駆動手段により回転されるこ
とによってフィラー１０２を少量づつクリーニングロー
ラ１３へ供給するように構成されている。

【００３５】（第３の実施の形態）第１及び第２の実施
例では、フィラー１０２を直接クリーニングローラ１３
へ供給したが、間接的に供給を行っても良い。

【００３６】たとえば記録材として炭酸カルシウムやタ
ルクカオリンなどの填料を含む紙を用いその填料や紙粉
をフィラー１０２として用いても良い。すなわち定着動
作に伴って記録材が定着ニップＮを通過する際に、記録
材から填料及び紙粉が一部離脱し、加圧ローラ９に転移
し加圧ローラ９を介してクリーニング部材１３へ供給す
る事ができるので、特別にフィラー供給ローラ１０１を
設けることなく、また画像形成装置の運転状況に合わせ
てフィラー１０２が供給されるのでフィラー１０２の供
給不足によるトナー層の逆流の発生が防止され好まし
い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は清掃手段の
表面に樹脂層を設けておき、清掃手段にフィラーを供給
する手段を設けたので、加圧ローラ表面のトナーを円滑
に回収すると共に、回収されたトナーの融点を上げ、さ
らに粘度を上げたので清掃部材からのトナーの逆流を防
止し、裏汚れのない安定した定着動作をする定着装置を
供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の定着器１

【図２】 本発明の実施例の定着装置を搭載した複写機

【図３】 本発明の実施例の定着器２

【符号の説明】

１９ 原稿 ２０ 原稿台ガラス ２１ 光源 ２２ 反射笠

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段と、この加熱手段に圧接された
   加圧手段と、この加圧手段に接する清掃手段とを有し、
   上記加熱手段と上記加圧手段の圧接部で、未定着画像を
   担持した記録材を挟持搬送し定着を行う定着装置におい
   て、上記清掃手段が、少なくとも金属ベース層と樹脂表
   面層からなり、上記清掃手段に対してフィラーを供給す
   る供給手段があること特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記フィラーが紙粉及び紙の填料からな
   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】 上記フィラーが記録紙から加圧手段を介
   して供給されることを特徴とする請求項１または２記載
   の定着装置。