JP2003337496A

JP2003337496A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003337496A
Application number: JP2002146311A
Authority: JP
Inventors: Takuma Washitsuka; 琢磨鷲塚; Hidekazu Maruta; 秀和丸田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】定着装置のクリーニングローラにおいて、回
転不良や清掃不良や軸受破損等を防止する。【解決手段】定着装置のクリーニングローラにおい
て、端部の形状が、凹形状ないし凸形状を有することを
特徴とする。また、クリーニングローラの端部に別の部
材を設けることによって、軸受部分へのトナーの周り込
みを防止している。

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、記録紙上の顕画像を定着する手段
として、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ほぼ同一
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・溶解
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】このフィルム定着方式はウォームアップが
非常に短いため、加熱体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
きる。ここで加圧ローラに低熱容量の回転清掃部材を当
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。

【０００６】即ち、熱伝導性の高い材質で回転清掃部材
を形成することにより、回転清掃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、オフセットの防止、
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、従来の
定着装置の回転清掃部材においては、装置の発する熱に
よって回転清掃部材の特に端部で、清掃した残留トナー
等が溶融して、回転清掃部材の軸受け等に付着し、装置
のトルクアップや回転不良等によって清掃効果が低減
し、残留トナーを回収しきれずに記録材を汚して画像を
劣化させる場合があった。更には耐久が進むと軸受け等
に負荷が掛かり、装置が破損する問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、この加圧手段に接する回転清掃手段と、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、
該回転清掃手段の端部に凹形状ないし凸形状を有するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）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１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。本実施の形態の装置においては、図１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（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ミラい
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４〜第６ミラー２６、２
７、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。

【００１０】回転感光体ドラム３９の表面は、この露光
面に一次帯電気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。

【００１１】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３
９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上面に順次転写される。

【００１２】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、入り口ガイド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。

【００１３】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。

【００１４】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着すると、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）。

【００１５】コピースタートキーが押される前に複数枚
（例えば１００枚）のコピー枚数が指定された場合、光
学系のバック工程が終了した後に、所定のインターバル
をもって上記の工程を繰り返す。

【００１６】次に、本実施の形態の装置に装着される定
着装置６０を図２に基づいて詳しく説明する。図２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。

【００１７】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。

【００１８】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形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５〜１０Ｋｇ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。また上記加圧ローラは長手方向中央部の直径より長
手方向端部の直径の方が５０〜５００μｍはど大きくな
っている。これにより、定着ニップ内で記録紙Ｐに端部
側に引っ張られる力が働き、記録紙Ｐにシワがよること
を防止することができる。

【００１９】１３は加圧ローラ９に圧接するように配設
され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、バネ等の付勢手段支持部材１４によって例えば２０
０〜２０００ｇの当接力をもって対向圧接させてある。

【００２０】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、離形性、耐久性、に優れ、一般的には１０
０μｍ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胎や、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
（４フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（４フッ化エチレン
・バレ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、定着ベルトは無端状であってもよい。

【００２１】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、銀バ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養層４を形成したものあり、
ヒータ支持体１１に取り付け保持させて固定支持させ
る。

【００２２】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、剛性を有する物で、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。
ヒータの発熱層３には長手方向両端から通電される。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
に応じてマイクロコンピュータにより通電制御される。

【００２３】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郡Ｎに挟圧力を
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み
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。

【００２４】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。

【００２５】ところで本実施例の形態に係るクリーニン
グローラ１３は外径１２ｍｍのアルミニューム製であっ
て、図３に示すように、長手方向端部に凹形状を設けて
ある。また、表面はクリーニング性向上の為Ｒａ＝２．
４μｍ程度に粗している。また、クリーニングローラ１
３は滑り軸受け１４により支持されている。

【００２６】従来のクリーニングローラ１３ａでは図４
に示すように清掃された付着トナー等Ｔｃが装置の発す
る熱等により溶融し、軸受け１４ａにまで移動付着し
た。特に装置が冷えた状態になる始動時には付着トナー
等Ｔｃは凝固し、回転不良や装置破損の原因となり得
た。

【００２７】以上において、本実施の形態のようにクリ
ーニングローラ１３の端部に凹形状を設けることによっ
て、付着トナー等Ｔｃが軸受け１４ａにまで溶融移動す
るのを防止する。しかるに部材コストを最小限にしつ
つ、クリーニング効果を維持しながら装置の長寿命化を
達成することが可能となった。

【００２８】（第２の実施形態）本発明の第２の実施の
形態を図５及び図６に基づいて説明する。図５は本実施
の形態の定着装置である。定着ローラ２０３は３６４ｍ
ｍ、厚さ２．９ｍｍのアルミニウム金属円筒ローラに、
２５μｍ厚のＰＦＡをコートして離型性を良くしたもの
で、その外径は２７．８ｍｍとなっている。また、この
定着ローラ２０３の内部には、加熱源である６００Ｗの
ハロゲンヒータ２０２が配設されており、更に、定着ロ
ーラ２０３の表面には、ポリイミド材の表面に２５μｍ
厚のＰＦＡコートされた分離爪２０６、定着パッド２０
６、サーミスタ２０１のそれぞれが当接するように配設
されている。

【００２９】一方定着ローラ２０３の下方には、加圧ロ
ーラ２０４が配設されている。この加圧ローラ２０４は
加熱定着部にニップ（圧接部）を形成するためのもので
あり、上層に５０μｍ厚のＰＦＡチューブ（体積抵抗１
０^１３〜１０^１４Ω・ｃｍ）、下層に導電性（体積抵抗
１０^３〜１０^４Ω・ｃｍ）シリコーンスポンジ、芯金に
外経１４ｍｍ丸棒の鉄で、長さ３１７ｍｍの（ゴム
部）、外径２７ｍｍ、硬度４１°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬
度）のものを備えている。そして、この加圧ローラ２０
４は、芯金両端がバネ（図示せず）により定着ローラ２
０３の中心に向けて片側６．５ｋｇｆの総圧１３ｋｇｆ
で加圧され各ローラの芯金はベアリングの軸受けに支持
されプリントメインモータにより回転駆動される。周速
は９４．６ｍｍ／ｓｅｃの回転をしている。また、該加
圧ローラ３０３に接触している１３は清掃手段であるク
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、バネ等の付勢手段支
持部材１４によって例えば２００〜２０００ｇの当接力
をもって対向圧接させてある。

【００３０】本実施形態では図６に示す様に、クリーニ
ングローラ１３の端部に別部材である汚れストッパー１
６を設けたことを特徴とする。汚れストッパー１６は装
置の熱が上昇しても低熱伝導性の材料を使用している
為、温度が上昇し難い。よって、付着トナー等Ｔｃが軸
受け１４にまで溶融移動するのを防止する効果が更に大
きい。よって軸受け１４は回転不良等がなく、クリーニ
ング効果を維持するのにより効果的でり、装置の長寿命
化を達成することが可能となった。

【００３１】（第３実施の形態）本発明の第３実施の形
態は、図７に示すように、加熱体３０１にフィルム３０
２を接触摺動させ、該フィルム３０２の加熱体３０１と
は反対側の面に被加熱材（記録材）Ｐを密着させてフィ
ルム３０２と共に加熱体３０１を通過させ、加熱体３０
１からフィルム３０２を介して被加熱材Ｐに熱エネルギ
ーを付与するものであり、被加熱材Ｐをフィルム３０２
に押圧搬送する部材としてモータＭで駆動する加圧ロー
ラ３０３を備えている。また、該加圧ローラ３０３に接
触している１３は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、バネ等の付勢手段支持部材１４によって
例えば２００〜２０００ｇの当接力をもって対向圧接さ
せてある。

【００３２】本実施形態では図８に示すように、第１の
実施の形態及び本発明の第２実施において、回転清掃部
材１３及び汚れストッパー１６に、回転周方向に一周に
わたり凹形状ないし凸形状を設けたことを特徴とする。
これにより付着トナー等Ｔｃと軸受け等への溶融移動を
より確実に防止でき、装置の長寿命化を達成することが
可能となった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転清掃手段の端部に凹形状ないし凸形状を設けること
により、付着トナーが溶融移動して軸受け等に付着する
ことによって生じる動作不具合を皆無にできる。本発明
により最小コストで装置の長寿命化が達成することが可
能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置を備える画像形成装置部の断
面図。

【図２】図１装置を組み込んだ定着装置の概略構成図。

【図３】本発明の第１実施の形態を示すクリーニングロ
ーラの概略構成図。

【図４】従来のクリーニングローラの不具合を示す概略
構成図。

【図５】本発明の第２実施の定着装置の概略構成図。

【図６】本発明の第２実施の形態を示す汚れストッパー
の概略構成図。

【図７】本発明の第３実施の定着装置の概略構成図。

【図８】本発明の第３実施の形態を示すクリーニングロ
ーラの概略構成図。

【符号の説明】

６定着フィルム９加圧ローラ１３クリーニングローラ１４軸受け１６汚れストッパー１００加熱手段２００加圧手段Ｔｃ付着トナー等

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段と、この加熱手段に圧接された
ローラ体の加圧手段と、この加圧手段に接する回転清掃
手段と、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、該回転清掃手段の端部に凹形状ないし凸形状
を有することを特徴とした定着装置。
【請求項２】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を有することを特
徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】上記加熱手段は、円筒状のローラとロー
ラ内部に配設された加熱体とを有することを特徴とする
請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】回転清掃手段の回転周方向に一周にわた
り凹形状ないし凸形状を有することを特徴とする請求項
１ないし２ないし３に記載の定着装置。
【請求項５】加熱手段と、この加熱手段に圧接された
ローラ体の加圧手段と、この加圧手段に揺する回転清掃
手段と、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、該回転清掃手段の端部に別部材を設けたこと
を特徴とした定着装置。
【請求項６】加熱手段と、この加熱手段に圧接された
ローラ体の加圧手段と、この加圧手段に接する回転清掃
手段と、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、該回転清掃手段の端部に設けた別部材が、凹
形状ないし凸形状を有することを特徴とした定着装置。
【請求項７】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を有することを特
徴とする請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項８】上記加熱手段は、円筒状のローラとロー
ラ内部に配設された加熱体とを有することを特徴とする
請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項９】回転清掃手段の端部に設けた部材が回転
周方向に一周にわたり、凹形状ないし凸形状を有するこ
とを特徴とする請求項６ないし７ないし８に記載の定着
装置。