JP2003162173A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置で、加圧ローラーに当接しているロ
ーラーにトナーを塗布した場合、トナーが溶融して、当
接ローラー軸に流れ込むことを防止する。 【解決手段】 放熱ローラーあるいは加圧ローラークリ
ーニングローラーとして、加圧ローラーに当接している
ローラーが、クリーニング効率をアップするためなどで
トナーを塗布した場合に適応する。端部にまでトナーを
塗布しないか、端部ほど薄く塗る、あるいは端部単層で
中央複数層トナーを塗布するという構成、あるいは組合
せで、トナーが溶融しても、当接ローラーの軸に回り込
まないようにする。

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
熱体の熱エルギーを付与して顕画像を軟化・溶融し、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】なお、金属のままのクリーニングローラー
では、トナーが加圧ローラーからクリーニングローラー
に移動しないという問題点があった。そこで、金属のま
まのクリーニングローラーにトナーを初期の段階から金
属ローラー全面に塗っておくことで、加圧ローラー表面
にある残留トナーの回収に効果を得ることができた。

【０００８】さらに改良として、金属のローラー上のト
ナーが剥がれることを防止するために、金属ローラーと
トナーの間に接着層を設ける方法も考案されている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかし、上記の金属ロー
ラー上にトナーを塗布する方法では、長期の耐久などに
おいて金属ローラー上のトナーが溶融し、その溶融した
トナーが金属ローラー端部から金属ローラーの回転軸に
回り込み、さらに軸受けまでにトナーが来てしまうとい
う問題点が発生する場合があった。

【００１０】この問題が発生した場合は、一度定着器が
低温になってしまうと、金属ローラーが回転しないとい
う不都合が生じてしまう。

【００１１】上記課題を解決するための本発明は、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、上記清掃手段の
表面のトナーを塗布する場合、端部にトナーを塗らない
領域をつくるか、あるいは端部のトナーコートを薄くし
て、トナーが溶けた場合の金属ローラー軸あるいは軸受
けへの回り込みを防止したものである。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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定着を受
け、画像形成物として機外へ排出される。

【００１７】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。

【００１８】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へ
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）。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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／ｍ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。

【００２２】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２ｋ〜２０ｋｍＮ
／ｍの当接力をもって対向圧接させてある。

【００２３】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、ＳＵ
Ｓ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１
０μｍ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】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、あらかじ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】本実施の形態のクリーニングローラーは、
端部約１０ｍｍを、トナー塗布を行なわないものを使用
した。これを図５に示す。中心は、アルミニウムの芯金
１３Ａとであり、その周りに磁性体を含むスチレンアク
リル系のトナー１３Ｂが塗布されている。本実施例で
は、磁性体を含むスチレンアクリル系のトナーを用いた
が、着色剤（顔料など）が含まれてもよい。また、磁性
体は含まれなくとも良い。また、トナーの樹脂は、ポリ
エステル系等でも良い。

【００３１】このクリーニングローラーを採用して定着
器寿命試験を行なったところ、通常の場合は約２ｍｍほ
どトナーが溶融して端部の非塗布領域に回りこんだが、
まだ８ｍｍの余裕があり、クリーニングローラーの軸に
はトナーは付着していなかった。

【００３２】さらに厳しい場合を想定して、クリーニン
グローラーが昇温しやすい両面の場合や小サイズ紙を通
紙した場合も検討を行なった。両面や小サイズ紙を通紙
した場合は、加圧ローラーが昇温しやすく、その結果ク
リーニングローラーの温度が上がりやすいためである。
特に小サイズ紙を通紙した場合は、端部の温度が上がり
やすく、従って、クリーニングローラー上のトナーの溶
融には厳しい条件である。その結果を表１に示す。表１
にあるように、厳しいしい条件ではさらに回り込みが厳
しかったがそれでもまだクリーニングローラーの軸には
トナーは付着していなかった（表１のａの値がゼロより
も大きいことは、少なくとも回り込みが発生していない
ことを示す。）。

【００３３】

【表１】

【００３４】なお、端部までトナーを塗布した従来のク
リーニングローラーでは、筆者らの寿命試験ではクリー
ニングローラーの軸に溶融したトナーが各モードでいず
れもトナーが回り込んでいた。これを図６（初期）と、
図７（寿命試験後でトナーが回り込んだ場合）に示す。

【００３５】なおクリーニングローラー上のトナーは、
端部において、コートを薄くしてもよい。この場合の例
を図８に示す。

【００３６】また、図５と図８を組み合わせてもよい。
これを図９に示す。

【００３７】また、さらに図１０に示すように、トナー
を中央は複数層、やや端部は単層の塗布してもよい。こ
れは、特にトナー層が全体的に薄めで複数層塗布する場
合に取れる有効な手段である。

【００３８】（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。

【００３９】（第３の実施の形態）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
のとき、フィルム６は、ある程度厚いことが望ましい。
図４のような場合である。この場合でも、同様の方法で
同様の効果が得られた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上記清掃手段としての金属ローラーの表面にトナーを塗
布する場合、端部にトナーを塗らない領域をつくるか、
あるいは端部のトナーコートを薄くすることで、トナー
が溶けた場合の金属ローラー軸あるいは軸受けへの回り
込みを防止出来る効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の定着器。

【図２】本発明の実施例のデジタル複写機。

【図３】本発明の実施例の定着器。

【図４】本発明の実施例の定着器。

【図５】本発明の実施例の定着クリーニングローラーの
実施例の実施例。

【図６】本発明を実施しなかった場合の定着クリーニン
グローラーの初期の例。

【図７】本発明を実施しなかった場合の定着クリーニン
グローラーの耐久後の例。

【図８】本発明の実施例の定着クリーニングローラーの
実施例の他の実施例。

【図９】本発明の実施例の定着クリーニングローラーの
実施例のさらに他の実施例。

【図１０】本発明の実施例の定着クリーニングローラー
の実施例のさらに他の実施例。

【図１１】表１の説明図。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA08 AA09 AA23 BA25 BA26 BA31 BA32 BA49 BA54 BA55 BA56 BA58 BB01 BB18 BB29 BB30 BB34 BE03 CA04 CA07 CA30 3J103 AA02 AA51 BA03 BA32 BA43 EA07 FA07 GA02 GA57

Claims (5)

【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、少なくともベースと表面層からなり、
   表面層は少なくとも樹脂層からなり、かつ前期樹脂の塗
   布量または厚みが、ベースの端部で少ないまたは薄いあ
   るいは塗布されていないことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記清掃手段のベース上の表層の樹脂
   は、樹脂または現像剤あるいは着色剤や磁性体を含む現
   像剤であることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 上記清掃手段は回転自在に支持されたロ
   ーラ体であることを特徴とする請求項１または２に記載
   の定着装置。
4. 【請求項４】 上記加熱手段は、加熱体と、この加熱体
   と摺動する有端また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乃至３に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 上記加熱手段は、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
   乃至３に記載の定着装置。