JP2008090172A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部加熱手段を有する定着装置の外部加熱部にオフセットトナーが回り込まないようにし、オフセットトナーによる画像不良を回避し、良好な定着性を長期に亘って維持する定着装置の提供。
【解決手段】 外部加熱部材と、外部加熱部材を定着部材に対して接離させる手段とを有し、異常を検知し停止後、最初に挿通させる１枚目の転写材を定着部材のクリーニングペーパーとするクリーニングモードを備えた定着装置において、ジャム処理時及びクリーニングモード時に接離手段により外部加熱部材を定着部材から離間させ、クリーニングモード終了後、接離手段により外部加熱部材を定着部材に当接させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置において、転写材上に形成された未定着現像剤像を加熱及び加圧し、かかる現像剤を転写材に定着させる定着装置に関する。

以下、従来の電子写真方式の画像形成装置について説明する。

図８に、従来の画像形成装置の概略構成図を示す。７０Y、７０M、７０C、７０Kは感光体ドラムであり、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤（トナー）を備えたプロセスカートリッジ毎に設けられている。各感光体ドラム７０Y、７０M、７０C、７０Kの表面は、それぞれに対応したレーザースキャナ装置７１Y、７１M、７１C、７１Kから発せられたレーザー光により露光される。これにより静電潜像が形成され、この静電潜像は現像される。７２は中間転写ベルトであり、各感光体ドラム７０Y、７０M、７０C、７０Kで形成された各色毎のトナー像が転写される。給紙カセット７３には転写材７４が積載されており、転写材７４は所定のタイミングで給紙ローラ７５により給紙され、フィード・リタードローラ対７６、搬送ローラ対７７、７８、レジストローラ対７９を通って二次転写ローラ８０に搬送される。同時に、転写材７４への転写手段である二次転写ローラ８０には二次転写バイアスが引加され、中間転写ベルト７２上のトナー像が転写材７４上に転写され、転写材７４は定着装置８１に搬送される。定着装置８１において、転写材７４上のトナー像が溶融固着されることによりカラー画像が得られる。その後、排紙ローラ対８２、８３を通って排紙トレイ８４に排紙される。

次に、図８の定着装置８１として用いられる従来の定着装置の一例である従来例１の略構成を図９に示し詳述する。従来例１の定着装置では、温度調整された２種類の加熱部材として加熱ローラである、定着部材（定着ローラ）１と加圧部材（加圧ローラ）２が備えられ、それらの当接ニップ１０を、上記のフルカラートナー像である未定着現像剤像１１を載せた転写材１２が通過できるように構成されている。未定着現像剤像１１はその際加熱、加圧され転写材１２上に定着される。尚、ここでは、未定着現像剤像１１は、転写材１２の、定着ローラ１側の表面に作成されている。尚、ここでは、両ローラ１、２を構成する部材については、例えば、定着ローラ１の部材としてのヒータをヒータ１３ａ、加圧ローラ２の部材としてはヒータ１３ｂ、というように表記するが、ヒータ１３と表記したときは、ヒータ１３ａ、１３ｂ両方を示すこととする。他の定着ローラ１、加圧ローラ２の部材についても同様の方法で表記をする。

各々のローラ１、２はそれぞれの中央部に、ハロゲンヒータ１３を備えており、ヒータ１３の発する輻射エネルギーをローラ１、２内側で、ヒータ１３周囲を囲うアルミ芯金１４で吸収し、各々のローラ１、２は加熱される。トナー溶融を良好に行い転写材１２上に定着させるためには、定着ローラ１、加圧ローラ２の当接ニップ１０を確保する必要があるため、ローラ１、２はアルミ芯金１４の周りに厚さ２ｍｍのシリコンゴムより形成される弾性層１５を設けている。また、ローラ１、２表面にトナーや紙紛が固着するのを防ぐため、ローラ１、２の表面である最表層はＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性の高い樹脂によるコーティング層１６にて形成されている。

一方、こうした例のように弾性層１５を有するローラの場合、ヒータ１３の輻射を収集し発熱する部分からローラ表面までの距離が遠くなり、以下のような不都合が生じる。連続部分からローラ１、２表面の熱が急速に奪われた場合、芯金１４からの熱伝導による熱供給が間に合わず、ローラ１、２表面の温度が低下し定着不良を招いてしまう。また、表面の温度低下を補うために強い加熱を行うと芯金１４付近のシリコンゴム弾性層１５の温度が高くなりすぎ劣化を早めてしまう。このような不都合は、転写材１２の供給速度が同じ場合、ローラ径が小さく、弾性層１５が厚いほど厳しい。

上記の問題を解決するため、定着ローラを外側から加熱する方式が提案されている。図１０はそのような方式の定着装置の一例である従来例２の構成を示したものである。図１０では、定着ローラ１表面且つ転写材１２に触れない位置に当接し、定着ローラ１の表面を直接加熱する加熱ローラである外部加熱部材（外部加熱ローラ）３を有している。外部加熱ローラ３は、定着ローラ１や加圧ローラ２と同様のハロゲンヒータ１３ｃを中央に設けたアルミ芯金１４ｃにて構成される。通紙により定着ローラ１表面から奪われた熱エネルギーを、外部加熱ローラ３により表面から直接補充でき、連続通紙した場合でもローラ１、２表面の温度低下を招きにくい。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平11-174889号公報 特開2004-333683号公報

従来例２の定着装置においては、定着ニップ１０内でトナーは溶融され、次のような力関係が成立している。

１．トナー同士の凝集力＞定着ローラ、加圧ローラとトナーの接着力
２．トナーと転写材の接着力＞定着ローラ、加圧ローラ表面とトナーの接着力
その結果、トナーは定着ローラ表面１６ａに付着せず、転写材１２に定着される。

一方、画像形成装置はジャム等の異常を検知すると装置の動作を停止し、また、安全確保のためヒータ１３によるローラ加熱を停止する。その際、未定着トナー１１を載せた転写材１２が定着ニップ１０に存在すると、ローラ１、２の温度低下により上記の力関係が崩れ、定着ローラ１、加圧ローラ２表面にトナーが付着（オフセット）する場合がある。図９に示した従来例１の定着装置の場合、上記の理由で定着ローラ１、加圧ローラ２の表面がオフセットトナーで汚れる場合があるが、装置が通常状態に復帰すれば、再び上記の力関係が成立し、最初の通紙で定着ローラ１、加圧ローラ２上のオフセットトナーは転写材１２上に再び定着され、ローラ上から除去することができる。

しかし、図１０に示した従来例２の定着装置の場合、ジャム等によるオフセットトナーは、外部加熱ローラ３上にも回りこんでしまい、ジャム後の最初の通紙においても、転写材１２に直接接しない外部加熱ローラ３上のトナーは、その全てを除去することができない。外部加熱ローラ３上のトナーは徐々に定着ローラ１に戻り、そのたびに転写材１２上の画像トナーと混ざって定着され大きな問題とされていた。

以上の不都合を防ぐため、図１１に示す従来例３のように定着ローラ１や外部ローラ３に当接するクリーニング部材１７を設け、オフセットトナーを除去する方法も提案されているが、ユーザーがクリーニング部材を定期的に交換する必要が発生してしまう。

本発明の目的は、上記のような問題を解決するために、外部加熱手段を有する定着装置の外部加熱部にオフセットトナーが回り込まないようにし、オフセットトナーによる画像不良を回避し、良好な定着性を長期に亘って維持する定着装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る定着装置にて達成される。要約すれば、回転する定着部材と、該定着部材に当接して回転する加圧部材と、発熱手段を有し転写材に接触せずに前記定着部材表面に接触して該定着部材表面を加熱する外部加熱部材と、該外部加熱部材を前記定着部材に対して接離させる手段とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着現像剤像を担持した転写材を挿通し、該転写材を加熱し、該転写材上の前記現像剤像の定着を行い、且つ異常を検知し停止後、最初に挿通させる１枚目の転写材を前記定着部材のクリーニングペーパーとするクリーニングモードを備えた定着装置において、
第１の本発明は、定着装置内に残留した転写材のジャム処理動作に連動して前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材から離間させ、前記クリーニングモード終了後、前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材に当接させることを特徴とするものである。

第２の本発明は、異常を検知し停止と同時に前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材から離間させ、前記クリーニングモード終了後、前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材に当接させることを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明の画像形成装置は、転写材を加熱可能な定着部材と、発熱手段を有し転写材に接触せずに定着部材表面に接触して定着部材表面を加熱する外部加熱部材と、該外部加熱部材を前記定着部材に対して接離させる手段とを有し、定着装置内に残留した転写材のジャム処理時、および定着部材表面に付着したオフセットトナーを除去するためにクリーニングペーパーを挿通させるクリーニングモード時に、外部加熱部材を定着部材から離間させることで、オフセットトナーが外部加熱部材へ回り込むのを防止でき、通常画像形成時にオフセットトナーによる画像不良を回避し、良好な定着性を長期に亘って維持することができる。また、特に定着装置のクリーニング部材を設けていないので、クリーニング部材を交換するというユーザーの作業が無くなる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を図面に則して詳しく説明する。

本実施例における画像形成装置および定着装置の構成は、図８および図１０に既に示した従来例の構成と同様である。ここでは、本発明の特徴である外部加熱部材の接離手段について述べる。

本実施例における定着装置の構成を図１に、その駆動手段を図３に示す。図３のモータ２５の出力軸は画像形成装置から定着装置の駆動信号を受けると矢印D方向に回転し、アイドラギア２６を介して定着駆動ギア２７が矢印E方向に回転駆動される。これに伴って、定着駆動ギア２７に連結された図１の定着ローラ１が矢印A方向に回転駆動される。このときの定着ローラ１の周速は約１２０ｍｍ／ｓである。また、定着ローラ１と加圧ローラ２とは図示しないバネの付勢により所定の圧力（４０ｋｇｆ）で接触しており、加圧ローラ２は矢印B方向に従動回転される。外部加熱ローラ３を保持した離間レバー２０は軸２１を支点として回動可能になっている。また、カム２２はカム回転軸２３に固定され、カム回転軸２３の回転とともに回転可能になっている。図３の２９は半周制御クラッチで、定着駆動ギア２７からアイドラギア２８を介して矢印F方向に駆動が伝達されるが、電流のｏｎ、ｏｆｆによりその出力軸であるカム回転軸２３の回転を半周づつ制御できる。定着装置駆動時は半周制御クラッチ２９の電流がｏｎにされ、カム２２の偏芯位置は図１に示す状態に保たれ、バネ２４の付勢により外部加熱ローラ３と定着ローラ１とは所定の圧力（２０ｋｇｆ）で接触する。そして、外部加熱ローラ３は矢印C方向に従動回転される。また、それぞれのローラ１、２および３はサーミスタ等の温度検知手段（不図示）を有しており、それらによる温度検知情報を基に各々のヒータ１３の点灯が制御され、所定の温度になるよう温度調整が行われる。

定着装置または画像形成装置に異常が発生し検知されると、定着装置は駆動停止の信号を受けモータ２５の回転が停止する。それと同時に、ヒータ１３が消灯される。また、半周制御クラッチ２９の電流はｏｆｆにされるが、半周制御クラッチ２９のギアにはモータ２５からの駆動が伝達されないのでカム２２の偏芯位置は図１の状態のままであり、外部加熱ローラ３と定着ローラ１とはバネ２４の付勢により当接したままである。このとき、定着ローラ１と加圧ローラ２の当接ニップ１０に転写材が存在していると、それを取り除くジャム処理作業が必要になる。ここで、転写材上のニップ１０より上流側のトナー像は未定着トナー像である。ジャム処理は、ユーザーが転写材を図１の矢印G方向に引っ張ることによって行われる。この転写材に従動して定着ローラ１と加圧ローラ２が回転し、定着ローラ１に従動して外部加熱ローラ３が回転する。ここで、ローラ１、２の温度低下によりニップ１０よりも上流側にあった転写材上の未定着トナー像は定着ローラ１の表面に付着（オフセット）する。

図２は本実施例の定着装置の外部加熱ローラが定着ローラから離間した状態を示す概略図である。ジャム処理時に、転写材に従動回転する定着ローラ１に連結された定着駆動ギア２７は図３の矢印E方向に回転させられ、アイドラギア２８を介して半周制御クラッチ２９のギアは矢印F方向に回転させられる。ここで、半周制御クラッチ２９の電流はｏｆｆになっているので、その出力軸であるカム回転軸２３は半周だけ回転したところで止まり、これに固定されたカム２２の偏芯位置は図２に示す状態に保持される。このとき、離間レバー２０はカム２２に押されて軸２３を支点に反時計回りに回動し、離間レバー２０に保持された外部加熱ローラ３は定着ローラ１から離間する。ここで、定着ローラ１の表面に付着したオフセットトナーが外部加熱ローラ３との当接ニップ１８に到達する前に、外部加熱ローラ３を離間しなければならないので、定着駆動ギア２７に対する半周制御クラッチ２９のギアの減速比をある値（ニップ１０からニップ１８までの角度）／（外部加熱ローラ３が離間するまでにカム２２が回転する角度）以下にしなければならない。

ジャム処理終了後、画像形成装置は異常なしと判断すると、定着ローラ１表面に付着したオフセットトナーを除去するためのクリーニングモードに入る。モータ２５に駆動信号が送られ、定着ローラ１が矢印A方向に回転され、加圧ローラ２も矢印B方向に従動回転される。それと同時にヒータ１３ａ、１３ｂが点灯され、定着ローラ１表面および従動回転によって回り込んだ加圧ローラ２表面のオフセットトナーが溶融する温度に達した後、クリーニングペーパーとしての転写材が給紙手段から給紙される。クリーニングペーパーがニップ１０を通過するときに、定着ローラ１表面および加圧ローラ２表面に付着したオフセットトナーは全てクリーニングペーパーに移動し定着される。その後クリーニングペーパーは画像形成装置外部に排紙される。

クリーニングモード終了後、画像形成装置が通常画像形成状態に入ると、ヒータ１３ｃも点灯され、それと同時に半周制御クラッチ２９の電流がｏｎにされ、カム２２が半周だけ回転し、その偏芯位置は図２に示す状態から図１に示す状態になる。これに伴い、離間レバー２０はバネ２４の付勢により軸２１を支点に時計回り方向に回動し、外部加熱ローラ３は定着ローラ１に当接し矢印C方向に従動回転する。その後、未定着トナー像を載せた転写材がニップ１０を通過して定着され、画像形成装置外部に出力されるが、ジャム処理時のオフセットトナーによる画像不良が発生することはない。

本実施例では、定着ローラ１、加圧ローラ２共にヒータ１３を内臓しているが、各々のローラ１、２におけるヒータ１３の内臓は任意である。また、加圧部材および外部加熱部材としてはローラ以外のものを採用してもよい。図４に示すのは、加圧部材および外部加熱部材として無端状に成形した薄膜フィルム３１、３２の内側にセラミックヒータ３３ａ、３３ｂを備えたものを採用した例である。フィルム３１、３２は厚さ５０μｍのポリイミド樹脂で形成された基体層と、例えばＰＦＡ等の高離型材料より形成される表面層とを有しており、定着ローラ１に従動し、セラミックヒータ３３およびフィルムガイド３４ａ、３４ｂに摺動してそれぞれ矢印Ｊ、Ｋ方向に回転する。フィルム３２の両端にある不図示のフランジが離間レバー２０に保持されており、外部加熱ローラ３と同様に定着ローラ１から離間できる。以上の例では、定着ローラ１表面を効率良く加熱することができる。また、図５に示すのは、外部加熱部材として板状のセラミックヒータ３３ｃを採用した例である。セラミックヒータ３３ｃを保持したヒータホルダー３５が離間レバー２０に保持されており、外部加熱ローラ３と同様に定着ローラ１から離間できる。以上の例では、定着ローラ１表面を効率良く加熱することができ、構成を簡略化できる。

本実施例における画像形成装置および定着装置の構成も、図８および図１０に既に示した従来例の構成と同様である。本実施例においても、本発明の特徴である外部加熱部材の接離手段について述べる。

本実施例における定着装置の構成を図６に示す。画像形成装置から定着装置の駆動信号を受けると、定着ローラ１は図３に示すような駆動手段により矢印A方向に回転駆動される。このときの定着ローラ１の周速は約１２０ｍｍ／ｓである。また、定着ローラ１と加圧ローラ２とは図示しないバネの付勢により所定の圧力（４０ｋｇｆ）で接触しており、加圧ローラ２は矢印B方向に従動回転される。外部加熱ローラ３を保持した離間レバー４０は軸４１を支点として回動可能になっている。定着装置駆動時は、ソレノイド４２への電流をｏｎにすることにより、鉄心４３がソレノイド４２側へ引き付けられ、ピン４４で連結された離間レバー４０は軸４１を支点に時計回り方向に付勢され、外部加熱ローラ３と定着ローラ１とは所定の圧力で接触する。そして、外部加熱ローラ３は矢印C方向に従動回転される。また、それぞれのローラ１、２および３はサーミスタ等の温度検知手段（不図示）を有しており、それらによる温度検知情報を基に各々のヒータ１３の点灯が制御され、所定の温度になるよう温度調整が行われる。

定着装置または画像形成装置に異常が発生し検知されると、定着装置は駆動停止の信号を受け定着ローラ１の駆動が停止する。それと同時に、ヒータ１３が消灯される。また、ソレノイド４２への電流がｏｆｆにされ、バネ４５の付勢により離間レバー４０が軸４１を支点に反時計回りに回動し、図７に示すように外部加熱ローラ３は定着ローラ１から離間される。このとき、定着ローラ１と加圧ローラ２の当接ニップ１０に転写材が存在していると、それを取り除くジャム処理作業が必要になる。ここで、転写材上のニップ１０より上流側のトナー像は未定着トナー像である。ジャム処理は、ユーザーが転写材を図１の矢印G方向に引っ張ることによって行われる。この転写材に従動して定着ローラ１と加圧ローラ２が回転するが、ローラ１、２の温度低下によりニップ１０よりも上流側にあった転写材上の未定着トナー像は定着ローラ１の表面に付着（オフセット）する。

ジャム処理終了後、画像形成装置は異常なしと判断すると、定着ローラ１表面に付着したオフセットトナーを除去するためのクリーニングモードに入る。図示しない駆動手段により定着ローラ１が矢印A方向に回転され、加圧ローラ２も矢印B方向に従動回転される。それと同時にヒータ１３ａ、１３ｂが点灯され、定着ローラ１表面および従動回転によって回り込んだ加圧ローラ２表面のオフセットトナーが溶融する温度に達した後、クリーニングペーパーとしての転写材が給紙手段から給紙される。クリーニングペーパーがニップ１０を通過するときに、定着ローラ１表面および加圧ローラ２表面に付着したオフセットトナーは全てクリーニングペーパーに移動し定着される。その後クリーニングペーパーは画像形成装置外部に排紙される。

クリーニングモード終了後、画像形成装置が通常画像形成状態に入ると、ヒータ１３も点灯され、それと同時にソレノイド４２への電流がｏｎにされ、鉄心４３がソレノイド４２側へ引き付けられ、ピン４４を介して離間レバー４０は軸４１を支点に時計回り方向に回動し、外部加熱ローラ３は定着ローラ１と当接し矢印C方向に従動回転する。その後、未定着トナー像を載せた転写材がニップ１０を通過して定着され、画像形成装置外部に出力されるが、ジャム処理時のオフセットトナーによる画像不良が発生することはない。

本実施例では、定着ローラ１、加圧ローラ２共にヒータ１３を内臓しているが、各々のローラ１、２におけるヒータ１３の内臓は任意である。また、加圧部材および外部加熱部材としてはローラ以外のものを採用してもよい。図４に示すのは、加圧部材および外部加熱部材として無端状に成形した薄膜フィルム３１、３２の内側にセラミックヒータ３３ａ、３３ｂを備えたものを採用した例である。フィルム３１、３２は厚さ５０μｍのポリイミド樹脂で形成された基体層と、例えばＰＦＡ等の高離型材料より形成される表面層とを有しており、定着ローラ１に従動し、セラミックヒータ３３およびフィルムガイド３４ａ、３４ｂに摺動してそれぞれ矢印Ｊ、Ｋ方向に回転する。フィルム３２の両端にある不図示のフランジが離間レバー４０に保持されており、外部加熱ローラ３と同様に定着ローラ１から離間できる。以上の例では、定着ローラ１表面を効率良く加熱することができる。また、図５に示すのは、外部加熱部材として板状のセラミックヒータ３３ｃを採用した例である。セラミックヒータ３３ｃを保持したヒータホルダー３５が離間レバー４０に保持されており、外部加熱ローラ３と同様に定着ローラ１から離間できる。以上の例では、定着ローラ１表面を効率良く加熱することができ、構成を簡略化できる。

本発明の定着装置の実施例１を説明するための概略図。 本発明の定着装置の実施例１における外部加熱部材が離間した様子を示す概略図。 本発明の定着装置の実施例１における駆動手段を示す概略図。 本発明の定着装置の１構成例を示す概略図。 本発明の定着装置の１構成例を示す概略図。 本発明の定着装置の実施例２を説明するための概略図。 本発明の定着装置の実施例２における外部加熱部材が離間した様子を示す概略図。 従来および本発明における画像形成装置の概略図。 定着装置の従来例１を示す概略図。 定着装置の従来例２を示す概略図。 定着装置の従来例３を示す概略図。

符号の説明

1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 外部加熱ローラ
13 ハロゲンヒータ
20,40 離間レバー
22 カム
27 定着駆動ギア
29 半周制御クラッチ
42 ソレノイド
31,32 フィルム
33 セラミックヒータ
42 ソレノイド
81 定着装置

Claims (2)

1. 回転する定着部材と、該定着部材に当接して回転する加圧部材と、発熱手段を有し転写材に接触せずに前記定着部材表面に接触して該定着部材表面を加熱する外部加熱部材と、該外部加熱部材を前記定着部材に対して接離させる手段とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着現像剤像を担持した転写材を挿通し、該転写材を加熱し、該転写材上の前記現像剤像の定着を行い、且つ異常を検知し停止後、最初に挿通させる１枚目の転写材を前記定着部材のクリーニングペーパーとするクリーニングモードを備えた定着装置において、
   該定着装置内に残留した転写材のジャム処理動作に連動して前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材から離間させ、前記クリーニングモード終了後、前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材に当接させることを特徴とする定着装置。
2. 回転する定着部材と、該定着部材に当接して回転する加圧部材と、発熱手段を有し転写材に接触せずに前記定着部材表面に接触して該定着部材表面を加熱する外部加熱部材と、該外部加熱部材を前記定着部材に対して接離させる手段とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着現像剤像を担持した転写材を挿通し、該転写材を加熱し、該転写材上の前記現像剤像の定着を行い、且つ異常を検知し停止後、最初に挿通させる１枚目の転写材を前記定着部材のクリーニングペーパーとするクリーニングモードを備えた定着装置において、
   異常を検知し停止と同時に前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材から離間させ、前記クリーニングモード終了後、前記接離手段により前記外部加熱部材を前記定着部材に当接させることを特徴とする定着装置。

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