JP2008129089A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像不良等が発生することなく、しかもクリーニング部材の長寿命化を図ることができる定着装置を提供する。
【解決手段】トナー像１０ａを担持した記録媒体１０のトナー像側に配置される定着部材２と、記録媒体１０の非トナー像側に配置される加圧部材３とを備え、トナー像を担持した記録媒体１０が定着部材２と加圧部材３との間を通過する時に、トナー像のトナーを加熱及び加圧することで、トナー像を記録媒体１０に定着する定着装置１であって、定着部材２と加圧部材３との間の距離を可変する可変機構４と、定着部材２が加圧部材３から離間する位置に在るときに加圧部材３に接触して加圧部材３をクリーニングするクリーニング部材５とを備えるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録媒体上に担持されたトナー画像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着され、転写紙等の記録媒体上に転写されたトナー像（未定着画像）を加熱及び加圧することで記録媒体に定着させる定着装置が知られている。
前記定着装置では、加圧された定着部材の圧力歪みを防止するため、例えば記録媒体の前記トナー像側に配置される定着部材と、記録媒体の非トナー像側に配置される加圧部材との間の距離を変える技術が知られている。
また前記定着部材及び加圧部材に対してクリーニング部材を当接・離間できるように構成し、記録媒体が通過していないときにのみ定着部材及び加圧部材に対してクリーニング部材を当接する技術も知られている。

近年、トナー技術の進歩や定着装置のコスト低減、ランニングコスト低減などの要望によりクリーニング機構を持たない定着装置等も提案されている。
なお、特許文献１には、外部加熱部材とクリーニング部材とを同一の支持部材で支持することにより、それぞれの圧着・圧着機構を共有する構成とした定着装置及び画像形成装置が開示されている。
また特許文献２には、画像形成が行われていない放置時には、クリーニング手段を加熱定着部材の表面から離間させることで放置後汚れが生じることがなく、また加圧部材が加熱定着部材に対して押圧されて接触状態となる前に、加熱定着部材の表面に付着した現像剤を清掃するので加熱定着部材表面から加圧部材への現像剤の転移はなくなり記録紙の裏汚れを防止することができる下ベルト方式の定着装置が開示されている。
また特許文献３には、加熱部材と、これに圧接された加圧部材と、該加圧部材に対向して配置されたクリーニング部材とを有し、前記加熱部材と該加圧部材とで形成される圧接ニップ部に、トナー画像を担持した被記録材を導入して挟持搬送させることにより、トナー画像を加熱処理する像加熱装置において、前記クリーニング部材を加圧部材に対し接離させるクリーニング部材接離手段を有する定着装置が開示されている。

また特許文献４には、モータ駆動される加圧ローラと、加熱ローラとの定着ニップに未定着現像剤像を担持した記録材を挟持搬送して定着させると共に、加圧ローラにクリーニングローラをソレノイドにより接離可能とし、前記モータの動作停止前にクリーニングローラを加圧ローラから離間する方向にソレノイドを動作させる像加熱装置が開示されている。
また特許文献５には、クリーニング部材が定着ローラに対し圧接する位置と離間する位置との間で揺動可能に装着されるとともに通常離間位置に保持され、クリーニング部材には流体を媒介とするトルク伝達機構を介して装置の作動・停止に連動する駆動力を伝達する駆動伝達手段が接続され、装置の作動で離間位置から圧接位置へ移動させることにより、クリーニング部材を装置の作動時にだけ定着ローラに圧接させ装置の停止時には定着ローラから離れる動作が得られる電子写真装置が開示されている。

また特許文献６には、待機時にローラ表面から離間した位置にある前記クリーニング機構を、連続通紙の定着動作時にはその最終通紙の定着動作時のみ前記ローラ表面に圧接させ、また、単独通紙の定着動作時には各定着動作毎に前記ローラ表面に圧接させるようにした定着装置が開示されている。
また特許文献７には、加熱ローラと加圧ローラを有し、この両ローラ間にトナー像を担時した支持体を通過させることによって該トナー像を支持体に定着させ、非印刷時には前記加圧ローラの圧接を自動的に解除する機構を有し、かつ、前記加熱ローラを清掃するためのクリーニングローラと、前記加熱ローラの周面にオイルを塗布するオイル塗布ローラを具備してなる定着装置において、前記加圧ローラの圧接解除動作に連動して、前記クリーニングローラとオイル塗布ローラを加熱ローラから離間させる機構を具備した電子写真印刷装置における定着装置が開示されている。
また特許文献８には、定着ローラの表面のクリーニング部材が該定着ローラの静止時には該ローラに対して非接触状態で保持されているとともに該ローラ回動時、少なくとも転写材を狭持していないときに、該定着ローラのクリーニング部材が該定着ローラの表面に当接され、これをクリーニングするようにした定着装置が開示されている。

また特許文献９には、ヒートローラに対して接離自在に設けられたクリーニングパットと、前記ヒータによる異常温度上昇を検出する異常温度検出器と、前記ヒータへの通電時前記クリーニングパットを前記ヒートローラに対して圧接させ、非通電時前記クリーニングパットを前記ヒートローラから離間させ、さらに、前記ヒータへの通電時において前記異常温度検出器が異常温度検出を行うと前記クリーニングパットを前記ヒートローラから離間させる駆動手段を設けた熱定着装置が開示されている。
特開２００６−１９４９３１公報 特開２００６−１５３９３５公報 特開２００１−０７５４０２公報 特開２００１−００５３２５公報 特開平０８−０２２２１１号公報 特開平０７−２３０２２９号公報 特開平０４−２０４４７１号公報 特開平０４−１８１２７９号公報 特許第２６２９０３９号

しかしながら、上記した定着装置では、加圧された定着部材の圧力歪みを防止するため、例えば記録媒体の前記トナー像側に配置される定着部材と、記録媒体の非トナー像側に配置される加圧部材との間の距離を変える技術が知られている。
２つの構成を備えた定着装置を実現しようとすると、部品点数が多くなりコスト等を考慮すると同時に採用することが難しかった。
また、記録媒体上のトナー像側の定着部材にクリーニング部材等の接触部材を設けた場合は、接触部材との磨耗により定着部材に微小な傷が発生し、その傷が定着画像不良の原因となったり、あるいは接触部材に蓄積されたトナーが剥離して記録媒体に付着したりする等の問題があった。
その一方でクリーニング機構をもたない定着装置が長時間加熱状態で放置されると、僅かに定着部材に残っていたトナーが固着してしまう等の不具合が発生しはじめた。

そこで、このような問題を解決するために定着部材に対して接触部材を設けることが考えられるが、その場合は接触傷により画像不良が発生した。
また、定着部材から加圧部材に対しトナーを転移させる機構を用いず、加圧部材に対しクリーニング機構を設けても定着部材は十分にクリーニングすることができなかった。
さらに加圧部材に常にクリーニング機構を接触させるとクリーニング機構は頻繁に交換必要なことが問題となった。
本発明は、上記したような点を鑑み点されたものであり、画像不良等が発生することなく、しかもクリーニング部材の長寿命化を図ることができる定着装置と、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、トナー像を担持した記録媒体の前記トナー像側に配置される定着部材と、前記記録媒体の非トナー像側に配置される加圧部材と、を備え、前記トナー像を担持した記録媒体が前記定着部材と前記加圧部材との間を通過した時に、前記トナー像のトナーを加熱及び加圧することで、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材と前記加圧部材との間の距離を可変する可変手段と、前記定着部材が前記加圧部材から離間する位置に在るときに前記加圧部材に接触して前記加圧部材をクリーニングするクリーニング部材と、を備えたことを特徴とする。
また請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記定着部材には前記加圧部材以外の接触部材を設けないようにしたことを特徴とする。

また請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着部材と加圧部材の表面温度を検出する温度検出手段を備え、前記定着部材と加圧部材が接触回転する際は、前記定着部材の温度を前記加圧部材の温度より高くすることを特徴とする。
また請求項４に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着部材と加圧部材が接触回転するときの両部材の表面速度が異なることを特徴とする。
また請求項５に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記加圧部材が接触するクリーニング部材が回転部材であることを特徴とする。
また請求項６に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記クリーニング部材により前記加圧部材をクリーニングする際には、前記加圧部材の温度をトナーのガラス転移温度以上に保つようにしたことを特徴とする。
また請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、必要なときだけクリーニング部材により加圧部材のクリーニングを行うことが可能になるため、クリーニング部材の長寿命化を図ることができる。また定着部材と加圧部材との間の距離を可変する可変手段として、定着部材の圧力歪み対策として使用している圧力解除機構を利用することで、コストアップ無しで実現することができる。
また定着部材から離間した状態で加圧ローラのクリーニングを行うことにより、クリーニング部材により回収したトナーがクリーニング部材より剥離してしまってもトナーが再び定着部材に付着するのを防止することができる。
請求項２に記載の発明によれば、定着部材には加圧部材以外の接触部材を設けないようにしているので、定着部材に傷がつくことがなく、傷により画像不良が発生するのを防止することができる。
請求項３、４に記載の発明によれば、定着部材から加圧部材にトナーを転移させることができるのでクリーニング部材を設けていない定着部材のトナーを除去することが可能になる。
請求項５に記載の発明によれば、クリーニング部材が回転することにより、加圧部材とクリーニング部材との摩擦により加圧部材が磨耗する弊害を抑制することが可能になる。
請求項６に記載の発明によれば、加圧部材に密着したトナーを効率よくクリーニング部材に転移させることが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１及び図２は本実施形態の定着装置の構成を示した図であり、図１は定着装置を構成する定着部材と加圧部材とが当接している状態、図２は定着装置を構成する定着部材と加圧部材とが離間している状態を夫々示した図である。
この図１、２に示すように、本実施形態の定着装置１は、トナー像１０ａを担持した記録媒体１０のトナー像１０ａ側に配置される定着部材２と、記録媒体１０の非トナー像に配置される加圧部材３とを備えて構成される。
定着部材２は、定着ローラ２ａ、加熱ローラ２ｂ、定着ベルト２ｃ、熱源２ｄにより構成される。
定着ローラ２ａは、例えば、鉄やアルミなどの金属や高強度の樹脂などで形成された高剛性の軸体に弾性部材を被覆させた円柱状に形成されてなり、機枠等の固定部に枢支されている。
加熱ローラ２ｂは、アルミや鉄などの金属からなる薄肉中空の軸体に、後述する定着ベルト２ｃの内側から加熱させるためのハロゲンランプ等の熱源２ｄが内装された円柱状に形成されてなり、機枠等の固定部に枢支されている。

定着ベルト２ｃは、定着ローラ２ａと加熱ローラ２ｂに掛架された無端状に形成され、その肉厚方向の構成としてポリイミド等の耐熱性樹脂からなる円筒状のフィルム基体と、その基体上に形成された弾性層と、この弾性層上に形成された離型層とを備えた多層構造をなしている。この定着ベルト２ｃは、裏面から加熱されて１４０〜１８０℃程度まで昇温されるため、耐熱性及び耐久性に優れたものを用いることが望ましい。
加圧部材３は、加圧ローラ３ａ、熱源３ｂを備えて構成される。加圧ローラ３ａは、例えば金属などの剛性の高い材質の軸体に、シリコーンゴムや離型性に優れたＰＦＡチューブなどの弾性部材が被覆された円柱状に形成されており、定着ベルト２ｃを挟んで定着ローラ２ａと対峙するように配置されている。
加圧ローラ３ａには、定着ローラ２ａと加圧ローラ３ａとの間の距離を可変する可変機構（可変手段）４としてアーム４ａ及びカム４ｂが設けられている。アーム４ａは、一端側が支点４ｃとして固定され、他端側にカム４ｂが設けられている。この場合、このカム４ｂが図示しない加圧モータにより回転することでアーム４ａが垂直方向へ往復運動を行う。これにより、アーム４ａの支点４ｃを介して加圧ローラ３ａの接離動作を可能にしている。また、加圧ローラ３ａの内部にもハロゲンランプ等の熱源３ｂが配置されている。

加圧ローラ３ａの近傍にはクリーニング部材５としてクリーニングローラ５ａとクリーニングアシストローラ５ｂが配置されている。
この場合、クリーニング部材５は、図１に示すように定着ローラ２ａと加圧ローラ３ａとが当接している定着動作時は、クリーニングアシストローラ５ｂが加圧ローラ３ａに当接しないように配置されている。一方、図２に示すように定着ローラ２ａと加圧ローラ３ａとが離間している非定着動作時は、クリーニングアシストローラ５ｂが加圧ローラ３ａに当接するように配置されている。
温度センサ７ａ、７ｂは、例えばサーミスタからなり、定着ローラ２ａ、加圧ローラ３ａの温度をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて図示しない制御部が定着ローラ２ａの熱源２ｄ、及び加圧ローラ３ａの熱源３ｂをそれぞれ制御するようにしている。

このように構成される本実施形態の定着装置１においては、トナー像１０ａを担持した記録媒体１０が定着部材２の定着ローラ２ａと加圧ローラ３ａとの間を通過する時に、トナー像１０ａのトナーを加熱及び加圧することでトナー像１０ａを記録媒体１０に定着するようにしている。
そして、定着装置１のトナークリーニングを必要とする場合には、定着部材２と加圧ローラ３ａとを加熱及び加圧した状態で定着部材２の定着ベルト２ｃを１回転以上させることにより定着ベルト２ｃに付着している付着トナーを加圧ローラ３ａに転移させ、その後、加圧部材である加圧ローラ３ａを定着部材２から離間して、加圧ローラ３ａにクリーニング部材５に当接させた後、加圧ローラ３ａをトナーのガラス転移温度以上に保ちながら加圧ローラ３ａが１回転以上するまで回転動作させる。このとき、クリーニング部材５のクリーニングローラ５ａはクリーニングアシストローラ５ｂを介して加圧ローラ３ａにつれまわり回転することもできるが、確実に回転させるため、加圧ローラ３ａが離間位置にくると加圧ローラ３ａとクリーニングローラ５ａがギアにより連結して駆動する機構とすることが好ましい。
したがって、このように構成される本実施形態の定着装置によれば、必要なときだけクリーニング部材５により加圧ローラ３ａのクリーニングを行うことが可能になる、すなわち、クリーニング動作を離間動作時の毎回において行うことなく必要なときのみ、例えば前回の動作時から所定時間経過したときに行うように制御することで、クリーニング回数を少なく抑えることができ、クリーニング部材の長寿命化を図ることができる。これにより、クリーニング部材５を交換必要部品とすることなくトナー固着の問題を解決することができる。

また定着部材２と加圧ローラ３ａとの間の距離を可変する可変機構４として、定着部材２の圧力歪み対策として使用している図示しない圧力解除機構を利用すると、アーム４ａ及びカム４ｂを別途設ける必要がないのでコストなしで実現することができる。
また定着部材２から離間した状態で加圧ローラのクリーニングを行うことにより、クリーニング部材５により回収したトナーがクリーニング部材５より剥離してしまってもトナーが再び定着部材２に付着するのを防止することができる。
また本実施形態では、定着部材２には加圧ローラ３ａ以外の接触部材を設けないようにしているので、定着部材２に傷がつくことがない。従って、傷により画像不良が発生するのを防止することができる。
さらに本実施形態では、定着部材２のトナーを加圧部材３に転移させるために定着部材２と加圧ローラ３ａとを接触させて回転させる際には、定着部材２の温度を加圧ローラ３ａの温度より高くする。あるいは、定着部材２と加圧ローラ３ａとの両部材の表面速度が異なるようにする、具体的には定着部材２の表面速度を加圧ローラ３ａの表面速度より遅くする。このようにすると、定着部材２から加圧ローラ３ａにトナーを転移させることができるのでクリーニング部材５を設けていない定着部材２のトナーを加圧ローラ３ａ側のクリーニング部材５により除去することが可能になる。

さらに本実施形態では、加圧ローラ３ａが接触するクリーニング部材５が回転部材としたことで、クリーニング部材５が回転することにより加圧ローラ３ａとクリーニング部材５との摩擦により加圧ローラ３ａが磨耗するといったことも抑制することが可能になる。
さらに本実施形態では、クリーニング部材５により加圧ローラ３ａをクリーニングする際には、加圧ローラ３ａの温度をトナーのガラス転移温度以上に保つことで、加圧ローラ３ａに密着したトナーを効率よくクリーニング部材５に転移させることが可能になる。
なお、本実施形態では、定着部材２を定着ベルト、加圧部材を加圧ローラ３ａとした場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、定着部材２を定着ベルト、加圧部材を加圧ベルトとし、これら定着ベルトと加圧ベルトにより定着ニップを構成した定着装置にも適用可能であることは言うまでもない。また、定着ローラの代わりにパッドを設ける、或いは定着ローラとパッドとを加圧ローラに対して対向するよう構成した定着装置にも適用可能である。

図３は、本発明の定着装置を適用可能なデジタル複写機の一例を示した概略構成図である。
この構成は、画像処理装置としての複写機１００であり、この複写機１００の上面にはコンタクトガラス２０６が設けられている。また、複写機１００の上部には自動原稿送り装置（以下、単にＡＤＦという）２０１が設けられており、このＡＤＦ１はコンタクトガラス２０６を開閉するように複写機１００に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このＡＤＦ２０１は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２０２と、原稿トレイ２０２に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス２０６に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス２０６上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス２０６の下方に配設された複写機１００の読取手段（公知の露光ランプ２５１、ミラー２５２、２５５、２５６、レンズ２５３、ＣＣＤ２５４等）２５０により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス２０６から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機１００から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ２０３が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス２０６に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ２０７によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ２０７からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。

また、コントローラは原稿セット検知センサ２０７が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト２０４の駆動を停止して給送ベルト２０４を停止することにより、原稿をコンタクトガラス２０６読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ７によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ２０７によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス２０６の読取位置に停止したとき、複写機１００によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機１００から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト２１６によって原稿をコンタクトガラス２０６から排送ローラ２０５に搬出する。

上記のように、ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。

本実施形態の定着装置の構成を示した図である。 本実施形態の定着装置の構成を示した図である。 本発明の定着装置を適用可能なデジタル複写機の一例を示した概略構成図である。

符号の説明

１…定着部材、１０…記録媒体、１０ａ…トナー像、２…定着部材、２ａ…定着ローラ、２ｂ…加熱ローラ、２ｃ…定着ベルト、２ｄ、３ｂ…熱源、３ａ…加圧ローラ、４…可変機構、４ａ…アーム、４ｂ…カム、４ｃ…支点、５…クリーニング部材、５ａ…クリーニングローラ、５ｂ…クリーニングアシストローラ、７ａ…温度センサ

Claims (7)

1. トナー像を担持した記録媒体の前記トナー像側に配置される定着部材と、前記記録媒体の非トナー像側に配置される加圧部材と、を備え、前記トナー像を担持した記録媒体が前記定着部材と前記加圧部材との間を通過した時に、前記トナー像のトナーを加熱及び加圧することで、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置であって、前記定着部材と前記加圧部材との間の距離を可変する可変手段と、前記定着部材が前記加圧部材から離間する位置に在るときに前記加圧部材に接触して前記加圧部材をクリーニングするクリーニング部材と、を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、前記定着部材には前記加圧部材以外の接触部材を設けないようにしたことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着部材と加圧部材の表面温度を検出する温度検出手段を備え、前記定着部材と加圧部材が接触回転する際は、前記定着部材の温度を前記加圧部材の温度より高くすることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着部材と加圧部材が接触回転するときの両部材の表面速度が異なることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記加圧部材が接触するクリーニング部材が回転部材であることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記クリーニング部材により前記加圧部材をクリーニングする際には、前記加圧部材の温度をトナーのガラス転移温度以上に保つようにしたことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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