JP2008026373A

JP2008026373A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2008026373A
Application number: JP2006195474A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Urano; 鋭明浦野
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: JP4893132B2

Abstract

【課題】少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間においてトナー画像を記録媒体に加熱定着させるにあたり、定着ローラの表面に付着したトナーを適切に除去させて、記録媒体が汚れたりするのを防止する。
【解決手段】少なくとも一方に加熱装置33が設けられた一対の定着ローラ31,32間において、トナー画像Tを記録媒体Sに加熱定着させるようにした定着装置30において、一方の定着ローラと接触して回転するように第１ローラ34を設け、この第１ローラの外周面を定着ローラの外周面よりも離型性能の低い材料で構成すると共に、耐熱性の樹脂繊維からなるブラシ35ａが設けられたブラシローラ35を第１ローラの外周面に圧接させて回転させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれら複合機などの画像形成装置及びこのような画像形成装置において、トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させるようにした定着装置に関するものであり、特に、上記のように一対の定着ローラによりトナー画像を記録媒体に加熱定着させる際に、この定着ローラの表面に付着したトナーを適切に除去させて、記録媒体が汚れたりするのを防止するようにした点に特徴を有するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置においては、記録媒体に形成されたトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置として、従来から様々な種類のものが用いられている。

そして、このような定着装置として、例えば、図１に示すように、一対の定着ローラ１，２として、加熱装置１ａを備えた加熱ローラ1とこの加熱ローラ１に圧接させる加圧ローラ２とを用い、トナー画像Ｔが形成された記録媒体Ｓをこの一対の定着ローラ１，２間に導いて加熱させ、上記のトナー画像Ｔを記録媒体Ｓに加熱定着させるようにしたものが広く利用されている。

ここで、このようにトナー画像Ｔが形成された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ１，２間に導いて、記録媒体Ｓに形成されたトナー画像Ｔを記録媒体Ｓに加熱定着させるようにした場合、トナー画像Ｔにおけるトナーの一部が記録媒体Ｓに定着されずに上記の一対の定着ローラ１，２に付着し、このトナーが次の記録媒体Ｓに供給されて、記録媒体Ｓが汚れたりするという問題があった。

このため、従来においても、同図に示すように、上記の一対の定着ローラ１，２において、加熱装置１ａが設けられた加熱ローラ１と接触して回転するようにクリーニングローラやオイル塗布ローラなどの第１ローラ３を設け、加熱ローラ１に付着したトナーをこの第１ローラ３によって回収し、さらにこの第１ローラ３と接触して回転する第２ローラ４を設け、この第２ローラ４により上記のようにトナーを回収した第１ローラ３の表面をクリーニングさせるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。

しかし、上記のように加熱ローラ１に付着したトナーを、この加熱ローラ１と接触して回転する第１ローラ３に回収し、このようにトナーを回収した第１ローラ３を第２ローラ４によってクリーニングさせるようにした場合においても、第１ローラ３に回収されたトナーが第２ローラ４によって適切に除去されず、回収されたトナーが第１ローラ３から加熱ローラ１に戻り、このトナーによって記録媒体が汚れたりするという問題が依然として存在した。
特開平８−６９１９７号特開平８−１１０７４２号特開平８−１３７３１６号特開平８−２８６５４６号特開平９−２１８６０７号特開平１１−６５３４６号

本発明は、トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させる場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、上記のように一対の定着ローラによりトナー画像を記録媒体に加熱定着させる際に、この定着ローラの表面に付着したトナーを適切に除去させて、記録媒体が汚れたりするのを確実に防止できるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る定着装置においては、上記のような課題を解決するため、トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させるようにした定着装置において、上記の一方の定着ローラと接触して回転するように第１ローラを設け、この第１ローラの外周面を上記の定着ローラの外周面よりも離型性能の低い材料で構成すると共に、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシが設けられたブラシローラを上記の第１ローラの外周面に圧接させて回転させるようにした。

ここで、上記の第１ローラとしては、例えば、この第１ローラが接触して回転する定着ローラの表面温度を均一化させる均熱ローラなどが用いられる。

また、上記のように第１ローラの外周面を上記の定着ローラの外周面よりも離型性能の低い材料で構成するにあたっては、例えば、上記の定着ローラの外周面に、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂のよう離型性能の高い樹脂を用いるようにし、第１ローラの外周面をこの離型性能の高い樹脂よりも離型性能の低い樹脂などで被覆させるようにすることができる。

また、上記の一対の定着ローラとしては、例えば、それぞれ加熱装置が設けられた一対の加熱ローラを用いるようにしたり、加熱装置が設けられた加熱ローラとこの加熱ローラに圧接させる加圧ローラとを組み合わせて用いるようにしたりすることができる。また、一対の定着ローラとして、加熱ローラとこの加熱ローラに圧接させる加圧ローラとを用いた場合においては、上記の第１ローラとの接触によって加熱ローラが傷ついたりするのを抑制するため、この第１ローラを上記の加圧ローラと接触して回転させるようにすることが好ましい。

また、上記のブラシローラとしては、ブラシが設けられた帯状の基布をローラ部材の外周面にスパイラル状に巻き付けたものを用いることが好ましい。

そして、本発明の画像形成装置においては、トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させるにあたり、上記のような定着装置を用いるようにした。

本発明に係る定着装置においては、上記のようにトナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させて、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させるにあたり、一方の定着ローラと接触して回転するように第１ローラを設け、この第１ローラの外周面を上記の定着ローラの外周面よりも離型性能の低い材料で構成したため、記録媒体に定着されなかったトナーが上記の定着ローラに付着しても、このトナーが定着ローラから適切に第１ローラに回収されるようになる。

そして、本発明に係る定着装置においては、上記の第１ローラの外周面に、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシが設けられたブラシローラを圧接させて回転させるようにしたため、上記のように第１ローラに回収されたトナーがこのブラシローラによって第１ローラから確実に除去されるようになり、従来のように第１ローラに回収されたトナーが定着ローラに戻るのも防止されるようになる。

また、上記のブラシローラとして、ブラシが設けられた帯状の基布をローラ部材の外周面にスパイラル状に巻き付けたものを用いると、ブラシの繋ぎ目がローラ部材の軸方向に沿って形成されるということがなく、上記のようにブラシローラにより第１ローラに回収されたトナーを除去させる際に、ブラシの繋ぎ目部分においてトナーの除去が適切に行われなくなるということがなく、第１ローラに回収されたトナーがこのブラシローラによって一定した状態で確実に除去されるようになると共に、ブラシが設けられた帯状の基布がブラシローラから剥がれるのも防止されるようになる。

そして、上記のような定着装置を用いた本発明の画像形成装置においては、上記のようにトナー画像が形成された記録媒体を一対の定着ローラ間において加熱させて、トナー画像を記録媒体に加熱定着させるにあたり、定着ローラの外周面にトナーが付着しても、このトナーが定着ローラから第１ローラに効率よく回収されると共に、このように第１ローラに回収されたトナーが上記のブラシローラによって第１ローラから確実に除去されるようになり、定着ローラの外周面に付着したトナーによって記録媒体が汚れたりするのが確実に防止されるようになる。

次に、この発明の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び定着装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態に係る画像形成装置においては、黄色，マゼンタ色，シアン色，黒色の異なった色彩のトナーを収容させた４つの現像装置１１に対応させて、４つの感光体ドラムからなる像担持体１０を設けている。

そして、この画像形成装置においては、上記の各像担持体１０を回転させて、各像担持体１０の外周面をそれぞれ帯電装置１２により帯電させ、このように帯電された各像担持体１０に対して、それぞれ露光装置１３により画像情報に従った露光を行って、各像担持体１０の外周面にそれぞれ静電潜像を形成し、対応する各現像装置１１からそれぞれ所定の色彩のトナーを上記の各像担持体１０に供給して現像を行い、各像担持体１０の外周面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成する。

次いで、上記の各像担持体１０に形成されたそれぞれの色彩のトナー画像を、ローラ１４に架け渡されて駆動される中間転写ベルトからなる中間転写体１５にそれぞれローラ状になった一次転写装置１６により順々に一次転写させて、この中間転写体１５の上にフルカラーのトナー画像を形成する一方、転写後の各像担持体１０の外周面に残留しているトナーをそれぞれ第１のブレード式クリーニング装置１７によって各像担持体１０の外周面から除去させる。

そして、上記のように中間転写体１５の上に形成されたフルカラーのトナー画像を、この中間転写体１５によりローラ状になった二次転写装置１８と対向する位置に導くと共に、この画像形成装置の下部に収容されたシート状の記録媒体Ｓを、送りローラ１９により中間転写体１５と二次転写装置１８との間に導き、上記の二次転写装置１８により中間転写体１５の上に形成されたフルカラーのトナー画像をこの記録媒体Ｓに二次転写させる。

その後は、このようにフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ３１，３２が設けられた定着装置３０に導き、この一対の定着ローラ３１，３２間において、上記のフルカラーのトナー画像を記録媒体Ｓに加熱定着させる一方、記録媒体Ｓに転写されずに中間転写体１５に残ったトナーを第２のブレード式クリーニング装置２０によって中間転写体１５から除去させるようにしている。

次に、上記のような画像形成装置において、上記のようにフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ３１，３２が設けられた定着装置３０に導き、この一対の定着ローラ３１，３２間において、上記のフルカラーのトナー画像を記録媒体Ｓに加熱定着させる具体的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

ここで、この実施形態における定着装置３０においては、上記の一対の定着ローラ３１，３２として、図３に示すように、ＩＨ方式の外部加熱装置３３からなる加熱装置３３によって加熱される加熱ローラ３１と、この加熱ローラ３１に圧接させる加圧ローラ３２とを用い、この加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間にトナー画像Ｔが転写された記録媒体Ｓを導いて、記録媒体Ｓにトナー画像Ｔを加熱定着させるようにしている。なお、上記の加熱ローラ３１を加熱させる加熱装置３３は、上記のようなＩＨ方式の外部加熱装置３３に限られず、ＩＨ方式の内部加熱装置やハロゲンヒーターランプ等の各種の加熱装置を用いることができる。

そして、上記の加熱ローラ３１としては、上記のＩＨ方式の外部加熱装置３３に対応できるように、例えば、ステンレス製の芯金３１ａの外周を被覆するようにして、シリコーンスポンジゴム層３１ｂと、厚みが３５μｍ〜６０μｍの範囲になったＮｉ電鋳スリーブ層３１ｃと、厚みが１５０μｍ〜３００μｍの範囲になったシリコーンゴム層３１ｄと、離型性能の高いペルフルオロアルコキシフッ素樹脂で構成されて厚みが３０μｍ〜８０μｍの範囲になった表面層３１ｅとを積層させたものを用いるようにしている。

また、上記の加圧ローラ３２としては、例えば、鉄パイプ製の芯金３２ａの外周を被覆するようにして、シリコーンスポンジゴム層３２ｂと、離型性能の高いペルフルオロアルコキシフッ素樹脂で構成されて厚みが３０μｍ〜８０μｍの範囲になった表面層３２ｃとを積層させたものを用いるようにしている。

また、この実施形態における定着装置３０においては、上記の加圧ローラ３２と接触して回転する第１ローラ３４として、上記の加圧ローラ３２の表面温度を均一化させる均熱ローラ３４を設け、この均熱ローラ３４の外周面を、上記の加圧ローラ３２の外周面よりも離型性能の低い材料で構成するようにしている。

そして、このような均熱ローラ３４としては、例えば、アルミニウムパイプ製の芯金３４ａの外周に、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂とポリテトラフルオロエチレンとを１：１の重量比で混合させた混合体にカーボンブラックを１〜３重量％の割合で分散させた塗料を、プライマー材を介して塗装し、これを焼成加工して膜厚が１５μｍ〜３０μｍの範囲になった表面層３４ｂを設けたものを用いるようにしている。なお、上記のペルフルオロアルコキシフッ素樹脂で構成した加熱ローラ３１の表面層３１ｅや加圧ローラ３２の表面層３２ｃに対する純水の接触角は１０３°〜１０８°であるのに対して、上記のようにペルフルオロアルコキシフッ素樹脂とポリテトラフルオロエチレンとを１：１の重量比で混合させた混合体を用いた均熱ローラ３４の表面層３４ｂに対する純水の接触角は９５°〜１００°であり、加熱ローラ３１の表面層３１ｅや加圧ローラ３２の表面層３２ｃに比べて、均熱ローラ３４の表面層３４ｂの離型性が低くなっていた。

また、この実施形態では、上記の均熱ローラ３４の表面層３４ｂに、加熱ローラ３１の表面層３１ｅや加圧ローラ３２の表面層３２ｃよりも離型性の低いペルフルオロアルコキシフッ素樹脂とポリテトラフルオロエチレンとの混合体を用いるようにしたが、その他の離型性の低い材料を用いることも可能である。また、この均熱ローラ３４に金属製のローラを用いると共に、この均熱ローラ３４の外周面の離型性を低くするように、この金属製のローラの外周面に梨地処理を施し、その表面粗さＲａを３μｍ〜１５μｍの範囲にすることもできる。

さらに、この実施形態における定着装置３０においては、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシ３５ａが設けられたブラシローラ３５を上記の均熱ローラ３４の外周面に圧接させて回転させるようにしている。

そして、このようなブラシローラ３５としては、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）及び図５に示すように、多数のブラシ３５ａが設けられた帯状の基布３５ｂを使用し、この帯状の基布３５ｂをローラ部材３５ｃの外周面にスパイラル状に巻き付けたものを用いるようにしている。

ここで、上記のブラシローラ３５においては、例えば、上記のブラシ３５ａのブラシ径が１５±０．２デニール程度で、ブラシ長さが１．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲にあるものを用いるようにし、ブラシの密度が２００００本／ｉｎｃｈ²以上、好ましくは５００００本／ｉｎｃｈ²以上、より好ましくは６００００本／ｉｎｃｈ²以上のものを用いるようにする。

そして、このような実施形態における定着装置３０において、図３に示すように、上記の加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間にトナー画像Ｔが転写された記録媒体Ｓを導き、この記録媒体Ｓにトナー画像Ｔを加熱定着させるようにした場合において、トナー画像Ｔにおけるトナーの一部が記録媒体Ｓに定着されずに、上記の加熱ローラ３１の外周面に付着すると、このトナーが加熱ローラ３１の外周面からこの加熱ローラ３１よりも温度の低い加圧ローラ３２の外周面に移行されるようになる。

次いで、このように加圧ローラ３２の外周面に移行されたトナーは、この加圧ローラ３２の外周面よりも離型性能の低い材料で構成された上記の均熱ローラ３４の外周面に移行されて、加圧ローラ３２からこの均熱ローラ３４に適切に回収されるようになる。そして、このように均熱ローラ３４に回収されたトナーが、上記のブラシローラ３５に設けられた上記のブラシ３５ａによって、均熱ローラ３４の外周面から適切に除去されるようになる。

そして、このようにトナー画像Ｔが転写された記録媒体Ｓを加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間に導き、この記録媒体Ｓにトナー画像Ｔを加熱定着させるにあたり、記録媒体Ｓに定着されないトナーが加熱ローラ３１や加圧ローラ３２に付着しても、このトナーが上記のように均熱ローラ３４の外周面に適切に回収され、ブラシローラ３５のブラシ３５ａによりこの均熱ローラ３４の外周面から適切に除去される結果、加熱ローラ３１や加圧ローラ３２の外周面に付着したトナーによって記録媒体Ｓが汚れたりするのが確実に防止されるようになる。

次に、上記のような定着装置を用いた実施例について説明し、この実施例の定着装置を用いた場合には、加熱ローラや加圧ローラの外周面に付着したトナーによる画像ノイズの発生が抑制されることを、比較例を挙げて明らかにする。

ここで、以下の実施例１，２及び比較例１においては、モノクロ印刷４５枚／分、カラー印刷３５枚／分の市販のカラー画像形成装置（コニカミノルタ社製：ｂｉｚｈｕｂＣ４５０）における定着装置を改造させたものを用いるようにした。

ここで、実施例１，２及び比較例１においては、上記の実施形態の定着装置に示すように、加熱ローラとして、ステンレス製の芯金の外周を被覆するようにして、シリコーンスポンジゴム層とＮｉ電鋳スリーブ層とシリコーンゴム層と離型性能の高いペルフルオロアルコキシフッ素樹脂で構成された表面層とを積層させたものを用いるようにした。また、加圧ローラとしても、上記のように鉄パイプ製の芯金の外周を被覆するようにして、シリコーンスポンジゴム層と離型性能の高いペルフルオロアルコキシフッ素樹脂で構成された表面層とを積層させたものを用いるようにした。さらに、均熱ローラとしても、上記のようにアルミニウムパイプ製の芯金の外周に、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂とポリテトラフルオロエチレンとを１：１の重量比で混合させた混合体にカーボンブラックを１〜３重量％の割合で分散させた塗料を、プライマー材を介して塗装し、これを焼成加工させて表面層を設けたものを用いるようにした。

そして、実施例１，２においては、上記の実施形態の定着装置に示すように、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシが設けられたブラシローラを上記の均熱ローラの外周面に圧接させて回転させるようにする一方、比較例１においては、上記のようなブラシローラを設けないようにした。

ここで、実施例１ではブラシの密度が２１０００本／ｉｎｃｈ²になったブラシローラを、実施例２ではブラシの密度が６４０００本／ｉｎｃｈ²になったブラシローラを用い、それぞれブラシローラを均熱ローラに対して１．１倍の周速比で回転させて、均熱ローラに回収されたトナーをそれぞれのブラシローラにより均熱ローラの外周面から除去させるようにした。

そして、上記のように定着装置を改造させた各カラー画像形成装置を用い、それぞれ画像部が２０％の文字画像を記録媒体に印字させて、５００枚の画像形成を連続して行い、加熱ローラや加圧ローラの外周面に付着したトナーによる画像ノイズの発生率を求め、その結果を下記の表１に示した。

この結果、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシが設けられたブラシローラを均熱ローラの外周面に圧接させて回転させるようにした実施例１，２のものにおいては、上記のようなブラシローラを設けていない比較例１のものに比べて、画像ノイズの発生率が大幅に低下しており、特に、ブラシの密度が６４０００本／ｉｎｃｈ²になったブラシローラを用いた実施例２のものにおいては、画像ノイズの発生がなくなっていた。

従来の定着装置によってトナー画像を記録媒体に加熱定着させる状態を示した概略説明図である。本発明の定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態を示した概略説明図である。本発明の一実施形態に係る定着装置によってトナー画像を記録媒体に加熱定着させる状態を示した概略説明図である。上記の実施形態の定着装置に用いるブラシローラを製造するのに使用する多数のブラシが設けられた帯状の基布を示した部分側面図及び部分平面図である。上記の実施形態の定着装置に用いるブラシローラを製造する状態を示した概略説明図である。

符号の説明

１０像担持体
１１現像装置
１２帯電装置
１３露光装置
１４ローラ
１５中間転写体
１６一次転写装置
１７第１のブレード式クリーニング装置
１８二次転写装置
１９送りローラ
２０第２のブレード式クリーニング装置
３０定着装置
３１加熱ローラ（定着ローラ）
３１ａ芯金
３１ｂシリコーンスポンジゴム層
３１ｃＮｉ電鋳スリーブ層
３１ｄシリコーンゴム層
３１ｅ表面層
３２加圧ローラ（定着ローラ）
３２ａ芯金
３２ｂシリコーンスポンジゴム層
３２ｃ表面層
３３ＩＨ方式の外部加熱装置（加熱装置）
３４均熱ローラ（第１ローラ）
３４ａ芯金
３４ｂ表面層
３５ブラシローラ
３５ａブラシ
３５ｂ基布
３５ｃローラ部材
Ｓ記録媒体
Ｔトナー画像

Claims

トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させるようにした定着装置において、上記の一方の定着ローラと接触して回転するように第１ローラを設け、この第１ローラの外周面外周面を定着ローラの外周面よりも離型性能の低い材料で構成すると共に、耐熱性の樹脂繊維で構成されたブラシが設けられたブラシローラを上記の第１ローラの外周面に圧接させて回転させるようにしたことを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、上記の第１ローラが、上記のように接触して回転する定着ローラの表面温度を均一化させる均熱ローラであることを特徴とする定着装置。
請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、上記の定着ローラの外周面が離型性能の高い樹脂で被覆されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の定着装置において、上記の一対の定着ローラとして、加熱装置を備えた加熱ローラとこの加熱ローラに圧接させる加圧ローラとを用い、この加圧ローラと接触して回転するように上記の第１ローラを設けたことを特徴とする定着装置。
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の定着装置において、上記のブラシローラとして、ブラシが設けられた帯状の基布をローラ部材の外周面にスパイラル状に巻き付けたものを用いたことを特徴とする定着装置。
トナー画像が形成された記録媒体を、少なくとも一方に加熱装置が設けられた一対の定着ローラ間において加熱させ、上記のトナー画像を記録媒体に加熱定着させる定着装置として、上記の請求項１〜５の何れか１項に記載した定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。