JP2004212409A - 画像形成装置に用いる定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラ表面における傷の発生が有効に抑制されるとともに、転写紙裏面のトナー汚染も有効に解決され、さらにはシリコーンオイルに起因する光沢ムラなどの画像不良も有効に防止された定着装置を提供する。
【解決手段】内部に熱源を備えた定着ローラと、該定着ローラに当接して設けられた加圧ローラとからなり、定着ローラと加圧ローラとのニップ域にトナー像が表面に転写された転写紙を通過させることにより、該トナー像を転写紙表面に定着させる定着装置において、定着ローラには、金属乃至合金製の剛性のクリーニングローラが従動回転するように当接して設けられ、且つクリーニングローラには、オイルが含浸されていないクリーニング用ウエブが押し当てられている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真による画像形成装置に使用される定着装置に関するものであり、より詳細には、カラー画像形成装置に特に好適な定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真による画像形成装置においては、概説すると、以下のようにして画像形成が行われる。
即ち、感光体を所定極性に一様に主帯電し、所定の画像情報に基づいての光照射により画像露光して静電潜像を形成する。次いで、現像剤を感光体表面に供給して静電潜像を現像して感光体表面にトナー像を形成し、このトナー像を、転写ローラや転写用のコロナ帯電器を用いて所定の用紙（転写材）に転写する。トナー像が転写された転写紙は、定着装置に導入され、熱、圧力により、トナー像が転写紙表面に定着される。一方、転写終了後においては、感光体表面に残存するトナーがクリーニングされ、さらに必要により除電が行われ、これにより、画像形成行程の１サイクルが完了し、次の画像形成が行われる。
【０００３】
上記のような画像形成装置に用いられる定着装置は、所定のニップ幅で互いに対向して設けられている熱源内蔵の定着ローラと加圧ローラとのローラ対から成っており、定着ローラを所定の定着温度に加熱した状態で、このローラ対のニップ域にトナー像が形成された所定の用紙（転写紙）を通過させることにより、トナー像を加熱された定着ローラで転写紙表面に圧着させて、トナー像の定着を行う構造となっている。
【０００４】
上記のような定着装置において、定着ローラに付着したトナーを除去するためのクリーニング部材として、シリコーンオイル等を含浸させたウエブを用いたものが広く使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６１７４号公報（図１〜図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、特許文献１に開示されているような定着装置は、シリコーンオイル等が含浸されているクリーニング用ウエブが巻回されたウエブローラからクリーニング用ウエブを巻き取りローラに張架し、張架されているウエブを押圧ローラにより定着ローラに押し当てることにより、定着ローラクリーニングを行うというものであり、このクリーニング用ウエブは、少しずつ巻き取りローラによって巻き取られ、常に汚れていない面で定着ローラのクリーニングが行われるようになっている。
【０００７】
しかしながら、上記のような定着装置では、定着ローラに細かい傷が発生するという問題がある。
即ち、定着ローラとしては、加圧ローラとの間に適当な大きさのニップ幅を確保するために、弾性体ローラが使用される。ニップ幅が小さいと、定着が有効に行われず、定着ムラを生じやすくなるためである。このため、弾性を有する定着ローラ表面には、押圧ローラによって押し付けられているクリーニング用ウエブによって細かな傷が発生してしまうこととなる。
定着ローラ表面に、上記のような細かな傷が発生すると、クリーニング用ウエブから滲み出すシリコーンオイルがこの傷の中に入り込み、この状態で定着が行われると、得られる定着画像中には、細かな傷に対応して筋状の光沢ムラが発生してしまいう。このような光沢ムラは、特にカラー画像の場合に顕著に現れ、その商品価値を著しく損ねてしまう。
【０００８】
また、上記のような細かい傷が定着ローラ表面に発生していると、クリーニング用ウエブが押し付けられている部分に溜まった未定着トナー等が上記傷の中に入り込み、次第に堆積するようになる。このような状態で定着ローラを起動すると、この部分に堆積した未定着トナー等が、クリーニング用ウエブをすり抜けてしまい、加圧ローラ表面に流れ込んでしまい、転写紙の裏面を汚染してしまう。この現象は、定着装置に供給される転写紙上のトナー量によっても異なるが、一般に、高濃度のカラー画像を形成する場合に、発生頻度が著しく高くなる。
【０００９】
また、押圧ローラによる押圧力を高め、クリーニング用ウエブと定着ローラとの接触面積を大きくすると、該ウエブが押し付けられている部分に溜まる未定着トナー等の量が増大する。従って、この場合においても、定着ローラの起動時に未定着トナー等が、クリーニング用ウエブをすり抜けて加圧ローラ表面に流れ込み、転写紙の裏面を汚染してしまう。
このような問題を解決するために、押圧ローラの部分でウエブを上方に引っ張り揚げて該ウエブの曲率を小さくすることによりウエブと定着ローラとの接触面積を小さくすることが考えられるが、この場合には、押圧ローラによる押圧力が集中してしまい、定着ローラ表面の傷の発生がより顕著となってしまう。
【００１０】
従って、本発明の目的は、定着ローラ表面における傷の発生が有効に抑制されるとともに、転写紙裏面のトナー汚染も有効に解決され、さらにはシリコーンオイルなどによる光沢ムラも有効に防止された定着装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部に熱源を備えた定着ローラと、該定着ローラに当接して設けられた加圧ローラとからなり、定着ローラと加圧ローラとのニップ域にトナー像が表面に転写された転写紙を通過させることにより、該トナー像を転写紙表面に定着させる定着装置において、
前記定着ローラには、金属乃至合金或いは硬度（アスカＣ）が５０以上の樹脂からなる剛性のクリーニングローラが従動回転するように当接して設けられているとともに、
前記クリーニングローラには、オイルが含浸されていないクリーニング用ウエブが押し当てられていることを特徴とする定着装置が提供される。
【００１２】
即ち、本発明では、定着ローラ表面のクリーニングを、定着ローラに従動して回転する剛性ローラにより行われる。従って、クリーニング性を高めるために、該剛性ローラ（クリーニングローラ）を強く定着ローラに押し付けたとしても、定着ローラ表面における傷の発生が有効に回避できる。
また、上記の剛性ローラは定着ローラに従動して回転しているため、剛性ローラが押し付けられている部分に未定着トナーの堆積を生じることがなく、定着ローラ起動時の未定着トナーの加圧ローラへの流れ出しも有効に回避でき、転写紙裏面のトナー汚れを有効に防止することができる。
さらに、剛性ローラ（クリーニングローラ）に付着したトナーの除去は、ウエブを用いて行われるが、このウエブ（クリーニング用ウエブ）にはシリコーンオイル等のオフセット防止用オイルが含浸されておらず、この結果、このようなオイルに起因する光沢ムラなどの不都合は確実に防止でき、カラー画像形成装置用の定着装置として極めて有用である。
【００１３】
本発明においては、
１．前記クリーニングローラに対向して押圧ローラが設けられており、オイルが含浸されていない前記クリーニングウエブは、該押圧ローラとクリーニングローラとの間に挟み込まれており、クリーニングローラは、該押圧ローラによって定着ローラに押し当てられていること、
２．この定着装置は、カラー画像形成装置に使用されること、
が好適である。
【００１４】
【発明の実施形態】
本発明の定着装置の概略構造を示す図１において、この定着装置は、定着ローラ１と、加圧ローラ２と、クリーニングローラ３とから形成されている。加圧ローラ２は、定着ローラ１に対して加圧するように設けられており（加圧機構は省略）、定着ローラ１と加圧ローラ２とは所定のニップ幅で当接し、また加圧ローラ２及びクリーニングローラ３は、定着ローラ１の回転に従動して回転するように構成されている。
【００１５】
定着ローラ１は、内部にハロゲンランプ等の熱源５を備えており、また、加圧ローラ２の内部にも同様の熱源５が設けられている。勿論、熱源５は、定着ローラ１の内部にのみ設けられていてもよい。一般に、定着ローラ１の表面が所定の定着温度（一般的に、１３０〜１８０℃）に加熱され、この状態で、表面にトナー像６を有する転写紙７が定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ域を通過し、この時に加えられる熱及び圧力によって、トナー像６が転写紙７の表面に定着される。
【００１６】
また、定着ローラ１は、加圧ローラ２との間に適当な大きさのニップ幅を確保するために、中空の芯軸１０上に弾性体層１２を有している。さらに、表面へのトナーの付着乃至融着を防止するために、弾性体層１２上には、含フッ素樹脂層１４が設けられている。
【００１７】
芯軸１０は、例えば鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属乃至合金材料で形成されるが、定着ローラ１を歪み無く回転し得る限り、省略することもできる。
【００１８】
弾性体層１２は、各種ゴム、例えばシリコンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ポリオレフィンゴム、ポリウレタンゴム、アクリルゴム、或いはＥＰＤＭなどの共重合ゴム等により形成されるが、その表面温度の変化をできるだけ抑制し、定着時の表面温度を安定にするためには、熱容量の高い弾性材で形成されていることが好ましい。具体的には、上記ゴムの発泡体、特にシリコンゴムの発泡体で形成されていることが好ましい。
【００１９】
定着ローラ１の表面に形成される含フッ素樹脂層１４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などを例示することができ、これらの中でも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が好適であり、ＰＦＡが最も好適である。
【００２０】
また、含フッ素樹脂層１４のアスカＣ硬度は、一般に、２０乃至７０度の範囲にあることが、加圧ローラ２や加熱ローラ３と十分なニップ幅で密着させる上で好適である。
【００２１】
さらに含フッ素樹脂層１４は、１０乃至１００μｍの厚みを有していることが好ましい。含フッ素樹脂層１４があまり厚いと、弾性体層１２の弾性が損なわれ、加圧ローラ２とのニップ幅を十分な大きさとすることが困難となってしまう。また、含フッ素樹脂層１４の厚みが必要以上に薄いと、該層の強度等の機械的性質が不満足となってしまい、定着ローラ１の耐久性が低下するおそれがある。また成形も困難となる。
【００２２】
上記のような定着ローラ１は、例えば弾性体層１２を有するローラに、含フッ素樹脂のフィルムを巻き付けることにより安価に製造することができる。
【００２３】
上述した定着ローラ１に対して所定のニップ幅で設けられる加圧ローラ２としては、熱伝導性の高い金属乃至合金、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミ、ニッケルなどから形成されている。
また、この加圧ローラ２の表面にも、必要により、定着ローラ１と同様、含フッ素樹脂層を設けることもできる。
【００２４】
かかる本発明において、クリーニングローラ３としては、剛性ローラを使用する。即ち、このクリーニングローラ（以下、剛性ローラと呼ぶこともある）３は、鉄、ステンレス、銅、アルミ、ニッケル等の金属乃至合金製の素管、或いは硬度（アスカＣ）が５０以上の剛性の樹脂、例えばポリカーボネートやナイロンなどのポリアミド樹脂等の素管からなっている。即ち、このような剛性ローラ３を用いて定着ローラ１のクリーニング（定着ローラ１表面に付着した未定着トナー等の除去）を行うことにより、定着ローラ１表面での傷の発生を有効に防止することができる。また、剛性ローラ３は、定着ローラ１に従動して回転するため、剛性ローラ３が押し付けられている部分（ニップ部）に未定着トナーが堆積することがなく、例えば定着ローラ１を起動したときに、このような未定着トナーが加圧ローラ２側に流れ込むこともなく、したがって転写紙７の裏面汚れも有効に防止できる。
【００２５】
本発明において、上記の剛性ローラ３は、クリーニング性能の点で、定着ローラよりも小径であることが好ましい。即ち、剛性ローラ３の径があまり大きいと、剛性ローラ３の定着ローラ１に対する押圧力が不均一となって、クリーニングムラを生じやすくなるばかりか、装置が大型化してしまうからである。
【００２６】
また、図１に示されているように、剛性ローラ３は、押圧ローラ２０によって定着ローラ１表面に押し付けられており、かかる押圧によって所望のクリーニング性が確保されるが、この押圧ローラ２０と剛性ローラ（クリーニングローラ）３との間には、シリコーンオイル等のオフセット防止用のオイルが含浸されていないクリーニング用ウエブ２２が介在している。
即ち、このクリーニングウエブ２２は、ウエブローラ２４に巻回されており、さらに巻き取りローラ２６によって少しずつ巻き取られるようにして使用される。このクリーニング用ウエブ２２により、剛性ローラ３に付着している未定着トナーが回収される。
【００２７】
本発明において、上記の押圧ローラ２０は、剛性のものであってもよいし、柔軟性に富んだ弾性体ローラであってもよいが、均一な押圧力を付与するという点では、先に述べた各種ゴム等からなる弾性体ローラであることが好ましい。
また、ウエブ２２としては、綿布等の不織布や紙等を用いることができる。
【００２８】
本発明の定着装置では、上記ウエブ２２には、シリコーンオイル等のオフセット防止用のオイルが含浸されていない。従って、この定着装置は、特にカラー画像形成装置に有効に適用される。カラー画像では、シリコーンオイル等の付着により、画像の光沢が強くなりすぎ、画質が低下するおそれがあるが、本発明では、シリコーンオイル等は使用されていないため、このようなオイルに起因する不都合は全く生じないからである。
【００２９】
本発明において、上述した剛性ローラ３の表面に、定着ローラ１と同様、含フッ素樹脂層を形成することもできる。即ち、このような含フッ素樹脂層の形成により、ウエブ２２による剛性ローラ３からの未定着トナーの回収を効率よく行うことができる。
【００３０】
尚、本発明において、前述した剛性ローラ３の代りに弾性体ローラを用いると、定着ローラ１表面の傷の発生は回避できるとしても、トナーの再汚染を防止することが困難となってしまう。即ち、弾性体ローラを用いてクリーニングを行う場合には、所望のクリーニング性を確保するために、定着ローラ１表面に強く押し付けなければならず、この結果、定着ローラ１とのニップ幅が大きくなり、このニップ部分に多量の未定着トナーが蓄積してしまい、定着ローラ１の起動時にこの未定着トナーが一挙に流れ、加圧ローラ２側に流れ込んで転写紙７の裏面汚れを生じてしまう。剛性ローラ３を用いてクリーニングを行う本発明では、このような不都合は有効に回避されている。
【００３１】
また、本発明においては、ウエブ２２にはオイルが含浸されていないため、剛性ローラ（クリーニングローラ）３の従動回転が僅かであるがウエブ２２により抑止される。このため、定着ローラ１と剛性ローラ３との間に摩擦が生じ、この結果、定着ローラ１表面は、硬度の高い剛性ローラ３によって研磨され、常に初期と同等、あるいはそれ以上の平滑性が維持される。従って、シリコーンオイル等を使用していないにもかかわらず、定着ローラ１表面は優れた離型性を示し、安定した定着性を保持することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、定着ローラに従動して回転する剛性ローラによりクリーニングを行うため、定着ローラ表面における傷の発生が有効に回避できる。
また、この剛性ローラ（クリーニングローラ）は、定着ローラに従動して回転しているため、未定着トナーの堆積を生じることがなく、定着ローラ起動時の未定着トナーの加圧ローラへの流れ出し及び転写紙裏面のトナー汚れも有効に防止される。
さらには、クリーニング用ウエブにシリコーンオイル等のオフセット防止用のオイルが含浸されていないため、このようなオイルによる光沢ムラなどの画像不良を確実に防止でき、しかもオフセット防止用のオイルが使用されていないにもかかわらず、安定した定着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の概略構造を示す図。
【符号の説明】
１：定着ローラ
２：加圧ローラ
３：クリーニングローラ（剛性ローラ）
２０：押圧ローラ
２２：オイルが含浸されていないクリーニング用ウエブ

Claims (3)

1. 内部に熱源を備えた定着ローラと、該定着ローラに当接して設けられた加圧ローラとからなり、定着ローラと加圧ローラとのニップ域にトナー像が表面に転写された転写紙を通過させることにより、該トナー像を転写紙表面に定着させる定着装置において、
   前記定着ローラには、金属乃至合金或いは硬度（アスカＣ）が５０以上の樹脂からなる剛性のクリーニングローラが従動回転するように当接して設けられているとともに、
   前記クリーニングローラには、オイルが含浸されていないクリーニング用ウエブが押し当てられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記クリーニングローラに対向して押圧ローラが設けられており、前記クリーニングウエブは、該押圧ローラとクリーニングローラとの間に挟み込まれており、クリーニングローラは、該押圧ローラによって定着ローラに押し当てられている請求項１に記載の定着装置。
3. カラー画像形成装置に使用される請求項１または２に記載の定着装置。

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