JP2008052065A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＯＣの放散量を低く抑えて環境改善に資することができる定着装置を提供すること。
【解決手段】互いに当接して回転する加熱ローラ（加熱部材）と加圧ローラ（加圧部材）２９を備え、前記加熱ローラの内部に配されたハロゲンヒータ（熱源）によって該加熱ローラを加熱し、加熱ローラと加圧ローラ２９の当接部（定着ニップ部）に通紙される用紙上のトナーを加熱及び加圧してこれを用紙上に定着する定着装置において、前記加圧ローラ２９にシリコンゴム層２９ｂを形成するとともに、該シリコンゴム層２９ｂの端部近傍にマイナスイオン発生手段である帯電器３８を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、被記録媒体である用紙に転写されたトナー像を定着するための定着装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置には、被記録媒体である用紙に転写されたトナー像を定着するための定着装置が備えられている。この定着装置としては、互いに当接して回転する加熱ローラと加圧ローラを備える２ローラ方式のものが一般的に使用され、このローラ方式の定着装置においては、加熱ローラと加圧ローラが当接して形成される定着ニップ部に、未定着トナー像が表面に転写された用紙が通されると、熱及び圧力によってトナーが溶融して用紙の表面にトナー像が永久画像として定着される。

ここで、加熱ローラや加圧ローラとしては、フッ素ゴムやシリコンゴム等を金属製のローラ芯金上に被覆して成るものが一般的に使用されている。

ところで、最近、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）に由来する大気汚染の防止が叫ばれ、事務所等において使用される複写機やプリンタ等の画像形成装置から排出されるオゾンや粉塵、ＶＯＣ等に対する環境面からの配慮が必要になってきている。中でもＶＯＣの放出量の低減がドイツのブルーエンジェルを始めとして提案されている。

画像形成装置の定着装置に設けられる加熱ローラ及び加圧ローラは、金属製のローラ芯金上に例えばシリコンゴム層を形成して構成されているため、定着動作中にシリコンゴム層が熱及び圧力を受けると、これに含まれる低分子量シロキサンが分離放散される。

そこで、画像形成装置からの低分子量シロキサン等のＶＯＣの放散量を低く抑えるために吸着フィルタを排風ダクト部に設け、この吸着フィルタによってＶＯＣを吸着させて除去することが行われている。

尚、特許文献１には、定着装置における静電オフセット対策として、定着部材と転写材との間に電荷を形成するコロナ帯電器等の電界形成手段を設ける提案がなされている。
特開平９−３１１５７２号公報

しかしながら、従来の方法ではＶＯＣの放散量を満足できる値まで下げることができず、環境改善の観点からはＶＯＣの放散量を更に低く抑える必要があった。

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、ＶＯＣの放散量を低く抑えて環境改善に資することができる定着装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、互いに当接して回転する加熱部材と加圧部材を備え、前記加熱部材の内部に配された熱源によって該加熱部材を加熱し、加熱部材と加圧部材の当接部に通紙される用紙上のトナーを加熱及び加圧してこれを用紙上に定着する定着装置において、前記加熱部材及び加圧部材の少なくとも一方にシリコンゴム層を形成するとともに、該シリコンゴム層の端部近傍にマイナスイオン発生手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記マイナスイオン発生手段を、針状先端部を有する金属部材に高電圧を印加する帯電器又はコロトロン帯電器で構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を用紙材上に転写する転写手段と、該転写手段によって用紙上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置を請求項１又は２記載の定着装置で構成したことを特徴とする。

本発明によれば、加熱部材及び加圧部材の少なくとも一方に形成されたシリコンゴム層が定着動作中に加熱及び加圧されて該シリコンゴム層からＶＯＣが発生しても、マイナスイオン発生手段によって発生するマイナスイオンがＶＯＣの有害なプラスイオンを分解するため、ＶＯＣの放散量が低く抑えられて環境改善が図られる。尚、マイナスイオンを発生させる際に有害なオゾンが発生するが、オゾンは熱に弱いために高温に保たれた定着装置において分解され、機外へ排出されるオゾン量は低く抑えられる。

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。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザビームプリンタ１の正断面図であり、該レーザビームプリンタ１は、装置本体１ａ内に設けられた搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであって、前記搬送路Ｌは、装置本体１ａ内を前方から後方（図１において右方から左方）に略水平に延びる水平部Ｌ１と、該水平部Ｌ１の端部から略垂直に立ち上がる垂直部Ｌ２とで側面視略Ｌ字状に構成されている。

又、レーザビームプリンタ１は、装置本体１ａの下部に設けられた給紙部２と、該給紙部２の上方の装置本体１ａ内の略中央部に設けられた画像形成部３と、該画像形成部３の後方に配された定着装置４と、該定着装置４の上方の装置本体１ａの上面に設けられた凹状の排紙部５と、前記搬送路Ｌの水平部Ｌ１と給紙カセット７との間に設けられたスイッチバック部６を備えている。

上記給紙部２は、用紙を収納するとともに、その用紙を前記画像形成部３に向けて給送するものであって、前記給紙カセット７と前記手差しトレイ８を含んで構成されている。

ここで、給紙カセット７は、上面が開放された矩形箱状を成すものであって、その内部に積層して収容された不図示の用紙を１枚ずつ送り出す機能を果たし、これが図１に示すように装置本体１ａ内に装着されている状態では、図示のように搬送路Ｌの水平部Ｌ１の下方に位置している。

この給紙カセット７は、内底面に対して接離するリフト板９と、該リフト板９の接離動作に連動して昇降する昇降板１０と、前記リフト板９の前端（用紙の送出方向下流端）近傍に取り付けられて該リフト板９を図１の矢印方向に回動させるリフト駆動軸１１と、前記昇降板１０の後端（用紙の送出方向上流端）近傍を回動可能に軸支する軸１２を備えている。

又、給紙部２には、給紙カセット７内の用紙を１枚ずつ取り出すピックアップローラ１３と、取り出された用紙を搬送路Ｌの水平部Ｌ１へと送り出すフィードローラ１４とリタードローラ１５、複数の給紙ローラ１６，１７，１８、送り出された用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで画像形成部３へと供給するレジストローラ１９の他、手差しトレイ８に載置された用紙を取り出すピックアップローラ２０が設けられている。

前記画像形成部３は、給紙部２から供給された用紙に画像を形成するものであって、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の前後方向略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム２１と、その周囲に配置された一次帯電器２２、現像装置２３、転写ローラ２４及びクリーニング装置２５と、これらの上方に配置されたレーザスキャナユニット（ＬＳＵ）２６、トナーホッパー２７等を備えている。

又、前記定着装置４は、画像形成部３において用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるためのものであって、互いに圧接されて回転する加熱ローラ２８と加圧ローラ２９を備えている。

更に、前記排紙部５は、定着部４においてトナー像が定着された用紙を装置本体１ａ外へと排出するためのものであって、搬送路Ｌの垂直部Ｌ２の途中に設けられた複数の搬送ローラ３０と垂直部Ｌ２の末端に設けられた排紙ローラ３１及び装置本体１ａ外へと排出される用紙を積載するための前記排紙トレイ３２を備えている。

又、前記スイッチバック部６は、用紙の両面に画像を形成する場合に使用されるものであって、搬送路Ｌの垂直部Ｌ１の下方に配された別の搬送路Ｌ’とその適所に設けられた複数の搬送ローラ３３を備えている。

次に、以上の構成を有するレーザビームプリンタ１の画像形成動作について説明する。

例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザビームプリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部３においては、感光ドラム２１は不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が一次帯電器２２によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザ光がレーザスキャナユニット２６から出力されて感光ドラム２１上に照射されると、該感光ドラム２１上には静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム２１上の静電潜像は、現像装置２３によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

同時に給紙部５においては、例えば給紙カセット７内に収容された用紙は、ピックアップローラ１３によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、フィードローラ１４とリタードローラ１５及び給紙ローラ１６，１７，１８によって搬送路Ｌの水平部Ｌ１へと送り出され、レジストローラ１９によって一時待機状態とされた後、感光ドラム２１上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部３へと供給される。尚、給紙カセット７においては、リフト板９を内底面から離間する方向に回動させることによって、昇降板１０をこれに積載された用紙の枚数に応じた所定の高さ位置まで上昇させ、該昇降板１０に積載された用紙の最上位のものがピックアップローラ１３によってピックアップされるようになっている。又、手差しトレイ８に積載された用紙に画像を形成する場合には、用紙は、ピックアップローラ２０によって１枚ずつ取り出され、給紙ローラ１６，１８によって搬送路Ｌの水平部Ｌ１へと送り出される。

画像形成部３においては、感光ドラム２１と転写ローラ２４との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写ローラ２４によって感光ドラム２１に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム２１上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置４へと搬送され、この定着装置４において加熱ローラ２８と加圧ローラ２９によって挟み込まれて搬送される過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム２１の表面に残留するトナー（転写残トナー）と電荷はクリーニング装置２５によって除去される。

而して、定着装置４にて表面にトナー像が定着された用紙は、搬送ローラ３０によって搬送路Ｌの垂直部Ｌ２を上方へと搬送され、排紙ローラ３１によって装置本体１ａの上部に設けられた排紙トレイ３２に排出されて積載される。

以上が用紙の片面に画像を形成する場合の一連の動作であるが、用紙の両面に画像を形成する場合には、定着装置４にて片面にトナー像が定着された用紙を搬送ローラ３０によって搬送路Ｌの垂直部Ｌ２へと送り込んだ後、搬送ローラ３０を逆転させることによって用紙をスイッチバックさせて別の搬送路Ｌ’へと送り込む。そして、搬送路Ｌ’に設けられた複数の搬送ローラ３３によって用紙を搬送路Ｌ’に沿って前方（図１の右方）へと搬送し、該用紙を給紙ローラ１６，１７，１８によって搬送路Ｌの水平部Ｌ１に再び送り込めば、該用紙の表裏が逆転し、以後、前記と同様の動作によって感光ドラム２１上のトナー像を用紙の表面（画像が形成されていない他方の面）に転写し、そのトナー像を定着装置４において用紙に定着させれば、用紙の両面に画像が形成される。このようにして両面に画像が形成された用紙は、前記と同様に搬送ローラ３０によって搬送路Ｌの垂直部Ｌ２を上方へと搬送され、排紙ローラ３１によって排紙トレイ３２に排出される。

［定着装置］
次に、本発明に係る前記定着装置４の詳細を図２〜図４に基づいて説明する。

図２は本発明に係る定着装置の横断面図、図３は同定着装置の加圧ローラ端部の側断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。

定着装置４は、図２に示すように、中空状の加熱ローラ２８と、該加熱ローラ２８に当接して従動回転する中空状の加圧ローラ２９を備えており、加熱ローラ２８内には２本のハロゲンヒータ３４，３５が長手方向（図２の紙面垂直方向）に配されている。

上記加熱ローラ２８は、厚さ０．３ｍｍの鉄製の芯金の外表面に厚さ２０μｍの表面離型層を形成し、芯金の内表面に熱吸収塗料を塗布して構成されている。

又、前記加圧ローラ２９は、鉄製の芯金２９ａの外表面にシリコンゴム層２９ｂを形成し、その表面に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブから成る表面離型層を形成して構成されている。この加圧ローラ２９は、図３及び図４に示すように、その長手方向両端部の軸部２９ｃがベアリング３６を介して加圧レバー３７によって回転可能に支持されており（図３及び図４には一方のみ図示）、図示しないが、一対のバネによって加熱ローラ２８の外周に所定の力で押圧されることによって、加熱ローラ２８との間に定着ニップ部を形成している。

ところで、本実施の形態は、図３及び図４に示すように、シリコンゴム層２９ｂが形成された加圧ローラ２９の軸方向端部近傍にマイナスイオン発生手段として帯電器３８を設けたことを特徴としている。尚、図３及び図４には加圧ローラ２９の一端部近傍に帯電器３８を設けた構成が図示されているが、同様の帯電器３８は加圧ローラ２９の他端部近傍にも設けられている。

具体的には、ベアリング３６の端部に円筒状の樹脂製キャップ３９が加圧ローラ２９の軸部２９ｃの周囲を部分的に覆うように取り付けられており、この樹脂製キャップ３９の内周部にリング状の前記帯電器３８が取り付けられている。従って、帯電器３８は、加圧ローラ２９のシリコンゴム層２９ｂの外部に露出する端面に対向する位置に設置されており、これには高圧を印加するための高圧電源装置４０が電気的に接続されている。

ここで、上記帯電器３８は、針状先端部を有する鋸刃状のリング状金属部材で構成されており、その内周に形成された鋸刃の先端部と加圧ローラ２９の軸部（対向電極）２９ｃとの間には所定の隙間δ（本実施の形態ではδ＝３ｍｍ）が形成されている。尚、鋸刃状のリング状金属部材で構成される帯電器３８に代えてコロトロン帯電器を用いても良い。

次に、定着装置４の作用について説明する。

不図示のモータからの駆動力が加熱ローラ２８に伝達されると、該加熱ローラ２８が図２の矢印方向（時計方向）に所定の速度で回転駆動され、これに圧接された加圧ローラ２９が図２の矢印方向（反時計方向）に従動回転する。これと同時に通紙される用紙のサイズに応じてハロゲンヒータ３４又は３５に通電されると、該ハロゲンヒータ３４又は３５が発熱し、ハロゲンヒータ３４又３５から輻射熱線が放射状に出射されて加熱ローラ２８が内部から加熱される。

上記状態において、前述のように表面にトナー像が転写された用紙が定着装置４に供給され、この用紙が加熱ローラ２８と加圧ローラ２９とで形成される定着ニップ部を通過すると、トナーが加熱及び加圧されて溶融し、トナー像が用紙に永久画像として定着される。

而して、上記定着装置４の動作中においては、加圧ローラ２９に形成されたシリコンゴム層２９ｂは、加熱ローラ２８からの熱によって加熱されるとともに、加熱ローラ２８への押圧力によって加圧され、これに含まれる低分子量シロキサン等のＶＯＣを端面の露出面から放散する。

然るに、本実施の形態では、高圧電源装置４０から帯電器３８に−３．５ｋＶのＤＣ電圧を印加してマイナスイオンを発生させるようにしたため、このマイナスイオンでＶＯＣの有害なプラスイオンを分解することができ、ＶＯＣの放散量が低く抑えられて環境改善が図られる。

ここで、高圧電源装置４０による帯電器３８への高電圧の印加は、定着装置４の加熱ローラ２８の表面温度を検知する不図示の温度検知手段が所定の設定温度（本実施の形態では１５０℃）を検知してからプリント枚数が一定枚数に達するまでの間又は加熱ローラ２８のハロゲンヒータ３４，３５への通電時間が設定値に達するまでの間だけ行われる。

尚、マイナスイオンを発生させる際に有害なオゾンが発生するが、オゾンは熱に弱いために高温に保たれた定着装置４において分解され、機外へ排出されるオゾン量は低く抑えられる。

ところで、以上の効果を確かめるため、実機を用いて次の条件で実験を行った。

即ち、容積が５ｍ³ の試験室で２０分間連続印字を行い、その後は待機状態で８０分間放置し、試験室の空気交換回数を３回／ｈとした。その結果、従来のＶＯＣ濃度が１２６μｇ／ｍ³ であったのに対して、帯電器を設置してマイナスイオンを発生させることによってＶＯＣ濃度を９７μｇ／ｍ³ まで下げることができた。又、従来のオゾン濃度が１２ｐｐｂであるのに対して、帯電器を設置してマイナスイオンを発生させても、オゾン濃度を１５ｐｐｂとほぼ同程度に低く抑えることができた。

尚、以上は本発明を特にレーザビームプリンタとこれに備えられた定着装置に適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタの他、複写機やファクシミリ装置等の他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた定着装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置（レーザビームプリンタ）の正断面図である。 本発明に係る定着装置の横断面図である。 本発明に係る定着装置の加圧ローラ端部の側面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１ａ 装置本体
２ 給紙部
３ 画像形成部
４ 定着装置
５ 排紙部
６ スイッチバック部
７ 給紙トレイ
８ 手差しトレイ
９ リフト板
１０ 昇降板
１１ リフト駆動軸
１２ 軸
１３ ピックアップローラ
１４ フィードローラ
１５ リタードローラ
１６〜１８ 給紙ローラ
１９ レジストローラ
２０ ピックアップローラ
２１ 感光ドラム
２２ 一次帯電器
２３ 現像装置
２４ 転写ローラ
２５ クリーニング装置
２６ レーザスキャナユニット（ＬＳＵ）
２７ トナーホッパー
２８ 加熱ローラ（加熱部材）
２９ 加圧ローラ（加圧部材）
３０ 搬送ローラ
３１ 排紙ローラ
３２ 排紙トレイ
３３ 搬送ローラ
３４，３５ ハロゲンヒータ（熱源）
３６ ベアリング
３７ 加圧レバー
３８ 帯電器（マイナスイオン発生手段）
３９ 樹脂製キャップ
４０ 高圧電源装置

Claims (3)

1. 互いに当接して回転する加熱部材と加圧部材を備え、前記加熱部材の内部に配された熱源によって該加熱部材を加熱し、加熱部材と加圧部材の当接部に通紙される用紙上のトナーを加熱及び加圧してこれを用紙上に定着する定着装置において、
   前記加熱部材及び加圧部材の少なくとも一方にシリコンゴム層を形成するとともに、該シリコンゴム層の端部近傍にマイナスイオン発生手段を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記マイナスイオン発生手段を、針状先端部を有する金属部材に高電圧を印加する帯電器又はコロトロン帯電器で構成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を用紙上に転写する転写手段と、該転写手段によって用紙上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記定着装置を請求項１又は２記載の定着装置で構成したことを特徴とする画像形成装置。

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