JP2003084611A

JP2003084611A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003084611A
Application number: JP2001273957A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Matsuura; 泰輔松浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】残留トナーによる記録材の汚れに起因する画
像の劣化を防ぐことができる定着装置を提供すること。【構成】加熱手段と、該加熱手段に圧接された加圧手
段と、該加圧手段に接する清掃手段とを有し、前記加熱
手段と前記加圧手段の圧後部で、未定着画像を担持した
記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置において、前
記清掃手段を少なくともベースと表面層とで構成し、表
面層には現像剤を塗布し、現像剤を当該定着装置の初期
設置時までに溶融させる。

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
（ウォームアップ時間）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】上記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、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、フィルムの外周面と接触して該フィルムを
介して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
で回転されており、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
熱体の熱エルギーを付与して顕画像を軟化・溶接し、更
に上記記録材を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。このとき、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
部材を構成することにより、クリーニング部材を加圧ロ
ーラに当接させることによって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、定着フィルムと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】ところで、金属のまま
のクリーニングローラでは、トナーが加圧ローラからク
リーニングローラに移動しないという問題があった。そ
こで、金属のままのクリーニングローラにトナーを初期
の段階から塗っておくことによって、加圧ローラ表面に
ある残留トナーの回収に効果を得ることができた。

【０００８】しかしながら、新たにクリーニングローラ
上のトナーが剥がれ落ち、加圧ローラを再び汚すという
問題が発生した。これは、初期のクリーニングローラ上
のトナーが溶けておらず、クリーニングローラ上のトナ
ーと加圧ローラ上のトナーとの接着力が弱いために起こ
る現象である。

【０００９】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、残留トナーによる記録材の汚
れに起因する画像の劣化を防ぐことができる定着装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、加熱手段と、該加熱手段に圧接された加
圧手段と、該加圧手段に接する清掃手段とを有し、前記
加熱手段と前記加圧手段の圧後部で、未定着画像を担持
した記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置におい
て、前記清掃手段を少なくともベースと表面層とで構成
し、表面層には現像剤を塗布し、現像剤を当該定着装置
の初期設置時までに溶融させることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１２】図２は本実施の形態に係る定着装置６０を
用いた画像形成装置要部の断面図であり、図示の画像形
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。

【００１３】本実施の形態に係る画像形成装置において
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。

【００１４】又、光源２１（２２は反射笠）と第１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２ミラー２４、第３ミラー２５が同方向にＶ
／２の速度で移動することによって、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４〜第６ミラー２６，２７，２８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。

【００１５】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により正又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露光がな
されることによって感光体ドラム３９面に原稿画像に対
応したパターンの静電潜像が順次形成される。そして、
感光体ドラム３９面に形成された静電潜像は、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。尚、ここではトナーは低融点トナーである。

【００１６】一方、給紙ローラ５１により記録材Ｐが搬
送され、ガイド３３を通って所定のタイミングで感光体
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によって感光体ドラム３９に
接し、感光体ドラム３９面側のトナー顕画像が記録材Ｐ
の下面に順次転写される。

【００１７】そして、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、感光体
ドラム３９面から順次分離され、搬送部３８、入口ガイ
ド１０で定着装置６０へ導入され、後述するようにトナ
ー画像の定着を受け、画像形成物として機外へ排出され
る。

【００１８】転写後の感光体ドラム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によって転
写残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。

【００１９】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）。

【００２０】次に、本実施の形態に係る画像形成装置に
装着される定着装置６０を図１に基づいて詳細に説明す
る。

【００２１】図１において、１００は加熱手段、２００
は加圧手段、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、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。

【００２２】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６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
転駆動に伴って時計方向に所定の周速度をもってシワや
蛇行及び速度遅れなく回転駆動される。

【００２３】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、エンドレスベルト状定着フィルム６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５
０〜１００Ｎ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。

【００２４】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１３はアルミニウム製の棒をベースに
構成されており、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。

【００２５】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た
め、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には１００
μｍ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又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良い。

【００２６】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、更にその上に厚さ１０μｍの定着フィルム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に取り付け保持して固定支持させ
る。

【００２７】上記ヒータ支持体１１は、ヒータ１を定着
装置６０及び画像形成装置に対して断熱支持する、断熱
性・高耐熱性・高剛性を有するもので、例えばＰＰＳ
（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエー
テルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂
や、これらの樹脂とセラミックス、金属等の複合材料等
で構成される。

【００２８】ヒータ１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又は圧接或は
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。

【００２９】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前記定着ニップ部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６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。

【００３０】本実施の形態に係る定着装置６０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
ム特性を有するため、分離時のトナー画像面は定着フィ
ルム６表面に倣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た
め、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。

【００３１】而して、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、且
つ、これらがヒータ支持体１１によって断熱支持されて
いるため、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し、
ヒータ１を予め昇温させておく（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
止することができる。

【００３２】本実施の形態のクリーニングローラは、ア
ルミニウム製のローラに接着剤により予めトナーを均一
に塗布している。接着剤としては、シリコン系、アクリ
ル系、エポキシ系等を用いているが、必ずしも必要では
ない。

【００３３】接着剤を塗布し、溶剤（メチルエチルケト
ン等）に溶かしたトナーを塗布し、その後にアルミロー
ラごと高温の炉に入れ、アルミローラ上のトナーを溶融
させている。例えば炉の温度を１８０℃で放置を２０ｍ
ｉｎとしたが、トナーが溶融する温度ならばこれに限定
されない。これにより、クリーニングローラと加圧ロー
ラ上の残留トナーとの付着力が大きくなり、更に表面層
のトナー同士が結合するため、初期のアルミローラ上の
トナーの剥がれによる加圧ローラ汚れが防止される。更
に、アルミローラ上のトナーと、回収したトナーが結合
し易くなり、回収したトナーが剥れ落ちて再び加圧ロー
ラに戻ることも防止できる。これらの効果によって、残
留トナーが記録材を汚し、画像を劣化させることを防止
することができた。

【００３４】尚、クリーニングローラを炉に入れず、定
着装置に温度を掛けて空回転させることによっても同様
の効果が得られた。この定着装置の空回転を工場組み立
て時に行っても良く、ユーザー設置時（初期の設置時）
に行っても良い。

【００３５】又、トナーを塗布する場合、溶融したトナ
ーを直接塗布しても良い。例えば、１５０℃に保たれた
トナーのある容器にローラ芯金を入れてゆっくりと引き
上げても良い。

【００３６】塗布するトナーは、必ずしも現像で使用す
るトナーと同一である必要はない。又、清掃手段が回転
自在に支持されたローラ体であるため、再オフセットを
防止するだけでなく、加圧手段と摺擦がないため、加圧
手段の耐久性を向上させるこができる。

【００３７】尚、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。

【００３８】又、定着装置のフィルム駆動を駆動ローラ
７ではなく、加圧ローラ９で行うこともできる。このと
き、フィルム６は或る程度厚いことが望ましい。図４に
示すような場合でも、同様の方法で同様の効果が得られ
た。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、加熱手段と、該加熱手段に圧接された加圧手段
と、該加圧手段に接する清掃手段とを有し、前記加熱手
段と前記加圧手段の圧後部で、未定着画像を担持した記
録材を挟持搬送して定着を行う定着装置において、前記
清掃手段を少なくともベースと表面層とで構成し、表面
層には現像剤を塗布し、現像剤を当該定着装置の初期設
置時までに溶融させるようにしたため、残留トナーによ
る記録材の汚れに起因する画像の劣化を防ぐことができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の断面図である。

【図２】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置要
部の断面図である。

【図３】本発明に係る定着装置の断面図である。

【図４】本発明に係る定着装置の断面図である。

【符号の説明】１低熱容量線状ヒータ２基板３発熱層６定着フィルム７駆動ローラ８従動ローラ９加圧ローラ１１ヒータ支持体１３クリーニングローラ１００加熱手段２００加圧手段３０一次帯電器３１現像装置３４転写帯電器３６クリーニング器３９感光体ドラム６０定着装置Ｐ記録材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段と、該加熱手段に圧接された加
圧手段と、該加圧手段に接する清掃手段とを有し、前記
加熱手段と前記加圧手段の圧後部で、未定着画像を担持
した記録材を挟持搬送して定着を行う定着装置におい
て、前記清掃手段を少なくともベースと表面層とで構成し、
表面層には現像剤を塗布し、現像剤を当該定着装置の初
期設置時までに溶融させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記清掃手段のベースを少なくとも金属
で構成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記清掃手段を回転自在に支持されたロ
ーラ体で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載
の定着装置。
【請求項４】前記清掃手段において、表面層の現像剤
の塗布時には現像剤は溶融しておらず、現像剤塗布後に
現像剤を溶融させる工程を有することを特徴とする請求
項１，２又は３記載の定着装置。
【請求項５】前記清掃手段の表面層の現像剤を溶融さ
せる工程を、前記清掃手段のみ或は前記清掃手段を含む
定着装置の一部又は全部を、前記清掃手段の表面層の現
像剤を溶融可能な温度に保たれた炉に入れる工程を特徴
とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】前記清掃手段の表面層の現像剤を溶融さ
せる工程を、前記清掃手段を定着装置に組み込み、定着
装置が少なくとも回転且つ加熱可能な状態になった以降
に定着装置を回転且つ加熱する工程を特徴とする請求項
４記載の定着装置。
【請求項７】前記清掃手段において、表面層の現像剤
の塗布時に、溶融している現像剤を塗布する工程を有す
ることを特徴とする請求項１，２又は３記載の定着装
置。
【請求項８】前記加熱手段は、加熱体と、この加熱体
と摺動する有端又は無端状のフィルムとを有することを
特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】前記加熱手段は、内部に発熱手段を具備
したローラ状の剛体を有することを特徴とする請求項１
〜７の何れかに記載の定着装置。