JP2012230284A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発性有機化合物であるシロキサンの放散を防ぐことができる定着装置を提供すること。
【解決手段】シリコーンゴム層２３ｂを有する加熱ローラー２３（及び定着ローラー）に無端状の定着ベルト２５を巻装するとともに、前記定着ベルト２５の内面の幅方向両端に寄り止めガイド２８を取り付けて成る定着装置において、前記寄り止めガイド２８の外面に、活性炭２９を含有する部材３０を貼り付ける。或いは、前記寄り止めガイド２８を、活性炭を含有する部材で構成する。そして、寄り止めガイド２８の前記活性炭２９の含有量を１０〜３０重量％に設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、定着方式として定着ベルト方式を採用する定着装置とこれを備える複写機やプリンター等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙等の記録材に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録材上に転写することが行われる。そして、トナー像が転写された記録材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。

ところで、斯かる画像形成装置における定着装置の定着方式としては、従来から加熱ローラー方式や定着ベルト方式が知られている。ここで、一例として定着ベルト方式を採用する定着装置について説明する。

即ち、定着方式として定着ベルト方式を採用する定着装置は、内部にヒーター等の加熱手段が設けられた加熱ローラーと定着ローラーに無端状の定着ベルトを巻装し、該定着ベルトを介して加圧ローラーを前記定着ローラーに圧接し、例えば定着ローラーを回転駆動して前記定着ベルトを前記加熱ローラー間で回転させるとともに、加圧ローラーを従動回転させ、定着ローラーと加圧ローラーとの圧接部である定着ニップに導かれる用紙に担持されたトナー像を定着ベルトの熱によって加熱してこれを用紙上に定着する機能を果たす。

斯かる定着ベルト方式を採用する定着装置においては、定着ベルトの蛇行（寄り）を防ぐために、定着ベルト内面の幅方向両端に寄り止めガイドが取り付けられている。ここで、加熱ローラーや定着ローラーは、芯金の外表面にシリコーンゴム層を形成し、その外表面に離型層としてフッ素樹脂フィルム（ＦＰＡチューブ）を被覆して構成されている。

ところで、画像形成装置から発生する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の中で定着装置から発生するシロキサンが量的に大きな割合を占めている。このシロキサンの発生源としては加熱ローラーや定着ローラーに含まれるシリコーンゴムから発生するものが殆どであり、
このシロキサンによって電気回路やリレー接点等の表面が汚染されると接点不良等の不具合が発生したり、シリキサンが光学系のミラー等に付着すると光学性能の低下を招く等の問題が発生する。このため、シリコーンゴムから発生するシロキサンの量を如何に減らすかが課題となっている。

そこで、例えば特許文献１には、定着装置の真上に位置する部品に活性炭入り部材を配置することによって、定着装置の熱によって発生するＶＯＣを除去する提案がなされている。

特開２００７−０７９１８４号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、加熱ローラー等のシリコーンゴムから発生するシロキサンを十分吸着して除去することは困難である。

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、揮発性有機化合物であるシロキサンの放散を防ぐことができる定着装置及び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、シリコーンゴム層を有するローラーに無端状の定着ベルトを巻装するとともに、前記定着ベルト内面の幅方向両端に寄り止めガイドを取り付けて成る定着装置において、前記寄り止めガイドの外面に、活性炭を含有する部材を貼り付けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、シリコーンゴム層を有するローラーに無端状の定着ベルトを巻装するとともに、前記定着ベルト内面の幅方向両端に寄り止めガイドを取り付けて成る定着装置において、前記寄り止めガイドを、活性炭を含有する部材で構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記活性炭の含有量を１０〜３０重量％に設定したことを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。

請求項１又は２記載の発明によれば、ローラーや定着ベルトに含まれるシリコーンゴム層のフッ素樹脂フィルムによって被覆されないで外部に露出する端面部分から放散されるシロキサンが寄り止めガイドの外面に貼り付けられた部材又は寄り止めガイド自身に含有される活性炭によって効果的に吸着されるため、シロキサンの放散が抑制される。

請求項３記載の発明によれば、活性炭の含有量を１０〜３０重量％に設定することによって、シロキサンの放散を抑制しつつ、寄り止めガイドの弾性体としての性能と強度の低下を防いで定着部材の耐久性を高めることができる。因に、活性炭の含有量が１０重量％未満であると、シロキサンの放散の抑制効果が期待できず、逆に活性炭の含有量が３０重量％を超えると、寄り止めガイドの弾性体としての性能と強度が低下して該寄り止めガイドの機能と耐久性が低下する。

請求項４記載の発明によれば、定着装置からのシロキサンの放散が防がれるため、シロキサンによる電気回路やリレー接点等の表面汚染に起因する接点不良等の不具合や、光学系のミラー等へのシロキサンの付着による光学性能の低下等の問題の発生が防がれ、環境の悪化を防ぎつつ、高い定着性を確保して高質画像を安定的に得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図である。 図２のＡ−Ａ線部分断面図である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の加熱ローラー端部の断面図（図２と同様の図）である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の変形例を示す加熱ローラー端部の断面図（図２と同様の図）である。 従来の定着装置の加熱ローラー端部の断面図（図２と同様の図）である。

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断面図であり、図示の画像形成装置１はレーザープリンターであって、装置本体１Ａの内部上方には、画像形成部２が配され、装置本体１Ａ内の下半部には用紙収納部３が配されている。

上記画像形成部２は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム４と、その周囲に配された帯電器５、現像装置６、転写ローラー７及びクリーニング装置８の他、現像装置６に現像剤であるトナーを補給するためのトナーホッパー９を備えている。そして、画像形成部２の横には、光走査装置であるレーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１０が配置されている。

前記用紙収納部３は、記録材である複数枚の用紙が積層収容された着脱可能な上下２段の給紙カセット１１，１２を備えており、各給紙カセット１１，１２の近傍には、各給紙カセット１１，１２内の用紙を上位のものから順次取り出すピックローラー１３と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して送り出すフィードローラー１４とリタードローラー１５がそれぞれ配設されている
又、装置本体１Ａ内には、用紙収納部３から画像形成部２に至る第１搬送路Ｓ１と、画像形成部２から排紙トレイ１６に至る第２搬送路Ｓ２が配置されており、第１搬送路Ｓ１にはレジストローラー１７と前記転写ローラー７が設けられ、第２搬送路Ｓ２には本発明に係る定着装置１８と搬送ローラー１９及び排紙ローラー２０が設けられている。尚、定着装置１８の構成の詳細は後述する。

次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、画像形成部２においては感光ドラム４が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、その表面が帯電器５によって所定の電位に一様に帯電される。そして、パソコン等から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット１０から出力されて感光ドラム４の表面が露光走査されると、該感光ドラム４上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム４上に形成された静電潜像は、現像装置６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。

ところで、カセット給紙を行う場合、用紙収納部３の例えば上段の給紙カセット１１内に収容されている用紙は、ピックローラー１３によって最上位のものからピックアップされ、フィードローラー１４とリタードローラー１５によって１枚ずつ分離されて第１搬送経路Ｓ１をレジストローラー１７へと搬送される。そして、レジストローラー１７においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム４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２へと供給される。

画像形成部２においては、感光ドラム４と転写ローラー７との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写ローラー７によって感光ドラム４に押し付けられながら搬送されることによって、その表面に感光ドラム４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１８へと搬送され、この定着装置１８の定着ニップを通過す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４の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置８によって除去され、表面が清掃された感光ドラム４は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置１８にて表面にトナー像が定着された用紙は、第２搬送路Ｓ２を搬送ローラー１９によって排紙ローラー２０に向かって搬送され、排紙ローラー２０によって排紙トレイ１６へと排出され、これによって一連の画像形成動作が終了する。

［定着装置］
＜実施の形態１＞
次に、本発明の実施の形態１に係る定着装置１８を図２及び図３に基づいて以下に説明する。

図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図、図３は図２のＡ−Ａ線部分断面図であり、図２に示す定着装置１８は、定着方式として定着ベルト方式を採用するものであって、互いに当接して図示矢視方向に回転する定着ローラー２１と加圧ローラー２２を備えており、定着ローラー２１と加熱ローラー２３及びテンションローラー２４には無端状の定着ベルト２５が巻装されている。そして、円筒状の定着ローラー２１と加熱ローラー２３の内部には加熱手段としての定着ヒーター２６，２７がそれぞれ図２の紙面垂直方向に配置されており、定着ローラー２１には定着ベルト２５を介して加圧ローラー２２が下方から圧接されて定着ローラー２１との間に定着ニップが形成されている。

本実施の形態では、定着ローラー２１と加熱ローラー２３は、アルミニウム製の芯金２１ａ，２３ａの外表面に円筒状のシリコーンゴム層２１ｂ，２３ｂを形成し、このシリコーンゴム層２１ｂ，２３ｂの外表面に離型層としてＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルム２１ｃ，２３ｃをそれぞれコーティングすることによって構成されている。又、定着ベルト２５は、図３に示すように、金属フィルム又は樹脂フィルムの基材２５ａ上にシリコーンゴム層２５ｂを形成し、その表面をＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルム２５ｃで被覆することによって構成されている。

又、加圧ローラー２２は、ステンレス等の金属製の芯金２２ａの外表面に円筒状のシリコーンゴム層２２ｂを形成し、このシリコーンゴム層２２ｂの外表面に離型層としてＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルム２２ｃを被覆して構成されている。

ところで、本実施の形態では、定着ベルト２５の蛇行（寄り）を防ぐために、図３に示すように定着ベルト２５の内面の幅方向両端（図３には一端のみ図示）には全周に亘って寄り止めガイド２８が両面テープ等によって取り付けられており、この寄り止めガイド２８が定着ローラー２１と加熱ローラー２３の幅方向両端面に当接することによって定着ベルト２５の蛇行（寄り）が防がれる。尚、寄り止めガイド２８にはゴムや樹脂、ルミラー等の弾性体が使用される。

而して、本実施の形態では、各寄り止めガイド２８の外面には、活性炭２９を含有する部材３０が貼り付けられている。

以上のように構成された定着装置１８においては、定着ベルト２５は定着ローラー２１と加熱ローラー２３の内部にそれぞれ配置された定着ヒーター２６，２７によって所定温度に加熱されており、定着ローラー２１が不図示の電動モーターによって図２の矢印方向（時計方向）に回転駆動されると、この定着ローラー２１に圧接された加圧ローラー２２が図２の矢印方向（反時計方向）に回転するとともに、加熱ローラー２３とテンションローラー２４及び定着ベルト２５が図２の矢印方向（時計方向）に回転する。

そして、図１に示すレーザープリンター１において、前述のプロセスを経てトナー像が転写された用紙が定着装置１８の定着ローラー２１と加圧ローラー２２との圧接部である定着ニップを通過すると、トナー像が加熱及び加圧されて用紙上に定着されるが、本実施の形態では、定着ローラー２１や加熱ローラー２３及び定着ベルト２５に含まれるシリコーンゴム層２１ｂ，２３ｂ，２５ｂのフッ素樹脂フィルム２１ｃ，２３ｃ，２５ｃによって被覆されないで外部に露出する端面部分から放散されるシロキサンが寄り止めガイド２８の外面に貼り付けられた部材３０に含有される活性炭２９によって効果的に吸着されるため、シロキサンの放散が抑制される。

以上のように、本実施の形態によれば、定着装置１８からのシロキサンの放散が防がれるため、図１に示すレーザープリンター１においては、シロキサンによる電気回路やリレー接点等の表面汚染に起因する接点不良等の不具合や、光学系のミラー等へのシロキサンの付着による光学性能の低下等の問題の発生が防がれるため、環境の悪化を防ぎつつ、高い定着性を確保して高質画像を安定的に得ることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に斯かる定着装置を図４に基づいて以下に説明する。

図４は本実施の形態に係る定着装置の加熱ローラー端部を示す図３と同様の図であり、本実施の形態に係る定着装置の基本構成は前記実施の形態に係る定着装置のそれと同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。

本実施の形態は、図４に示すように、定着ベルト２５の内面の幅方向両端に取り付けられた寄り止めガイド２８（図４には一方のみ図示）を、活性炭２９を含有する部材で構成したことを特徴とする。ここで、本実施の形態では、寄り止めガイド２８に含まれる活性炭２９の含有量は１０〜３０重量％に設定されている。

而して、本実施の形態においても、定着ローラー２１や加熱ローラー２３及び定着ベルト２５に含まれるシリコーンゴム層２１ｂ，２３ｂ，２５ｂのフッ素樹脂フィルム２１ｃ，２３ｃ，２５ｃによって被覆されないで外部に露出する端面部分から放散されるシロキサンが寄り止めガイド２８自身に含有される活性炭２９によって効果的に吸着されるため、シロキサンの放散が抑制される。

又、本実施の形態では、寄り止めガイド２８に含まれる活性炭２９の含有量を１０〜３０重量％に設定したため、シロキサンの放散を抑制しつつ、寄り止めガイド２８の弾性体としての性能と強度の低下を防いで該寄り止めガイド２８の耐久性を高めることができる。因に、活性炭２９の含有量が１０重量％未満であると、シロキサンの放散の抑制効果が期待できず、逆に活性炭２９の含有量が３０重量％を超えると、寄り止めガイド２８の弾性体としての性能と強度が低下して該寄り止めガイド２８の機能と耐久性が低下する。

尚、図５に示すように、寄り止めガイド２８における活性炭２９の含有量を幅方向に均一ではなく、外側面側に向かって増やすようにしても前記と同様の効果が得られる。

次に、本発明の実施例を比較例と併せて以下に説明する。

本実施例では、窒素吸着量に基づくＢＥＴ方の理論によって求められる値が５００〜２５００ｍ^２／ｇで粒径が１〜５０μｍの範囲内にある活性炭２９をそれぞれ１０，２０，３０重量％の含有率で含有する寄り止めガイド２８を備える３種類の定着装置１８におけるシロキサンの発生量を測定し、その結果を表１にそれぞれ実施例２，３，４として示した。又、図５に示すように、寄り止めガイド２８の外側面近くに部分的に１５重量％の活性炭２９を含有する定着装置１８及び図３に示すように寄り止めガイド２８の外面に、活性炭２９を含有する部材３０を貼り付けた実施の形態１に係る定着装置１８におけるシロキサンの発生量をそれぞれ測定し、その結果を表１に実施例５及び実施例１としてそれぞれ示した。更に、比較例として、図６の部分断面図に示すように寄り止めガイド２８に活性炭を全く含まない定着装置１８におけるシロキサンの発生量も測定し、その測定結果を表１に比較例１として示した。

尚、測定は、京セラミタ社製ＫＭ−Ｃ３２３２の改造機の定着装置１８を用いて行い、この改造機をＳＵＳ製の容積５ｍ^３のチャンバー内に設置し、風量１５ｍ^３／ｈで換気を行うようにした。そして、約１時間の換気を行った後、１０分間だけプリントを行い、機内から発生する揮発性物質をTenax管で１００ｍｌ／ｍｉｎの量だけサンプリングした。その後、プリント停止後も約２０分間だけ連続してサンプリングを行った。そして、サンプリングしたTenax管を加熱脱着装置で脱着し、ＧＣ−ＭＳにて測定を行ってシロキサンガスの発生量を算出した。

表１に示す結果から明らかなように、活性炭の含有量が増えるに従ってシロキサンの発生量が減少し、活性炭２９の吸着作用によって定着装置１８から放散されるシロキサンの量も明らかに減少している。但し、活性炭２９の含有量を多くすれば寄り止めガイド２８の耐久性が低下することは前述の通りである。従って、シロキサンの発生量を抑えつつ、寄り止めガイド２８の耐久性の低下を防ぐためには、寄り止めガイド２における活性炭２９の含有率を１０〜３０重量％に設定すべきである。

尚、以上は本発明をモノクロのレーザープリンターとこれに備えられた定着装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、カラーレザープリンターやモノクロ／カラーを問わず、複写機や複合機等の他の画像形成装置と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。

１ 画像形成装置（レーザープリンター）
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像形成部
３ 用紙収納部
４ 感光ドラム
５ 帯電器
６ 現像装置
７ 転写ローラー
８ クリーニング装置
９ トナーホッパー
１０ レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）
１１，１２ 給紙カセット
１３ ピックローラー
１４ フィードローラー
１５ リタードローラー
１６ 排紙トレイ
１７ レジストローラー
１８ 定着装置
１９ 搬送ローラー
２０ 排紙ローラー
２１ 定着ローラー
２１ａ 定着ローラーの芯金
２１ｂ 定着ローラーシリコーンゴム層
２１ｃ 定着ローラーのフッ素樹脂フィルム
２２ 加圧ローラー
２２ａ 加圧ローラーの芯金
２２ｂ 加圧ローラーのシリコーンゴム層
２２ｃ 加圧ローラーのフッ素樹脂フィルム
２３ 加熱ローラー
２３ａ 加熱ローラーの芯金
２３ｂ 加熱ローラーのシリコーンゴム層
２３ｃ 加熱ローラーのフッ素樹脂フィルム
２４ テンションローラー
２５ 定着ローラー
２５ａ 定着ローラーの基材
２５ｂ 定着ローラーのシリコーンゴム層
２５ｃ 定着ローラーのフッ素樹脂フィルム
２６，２７ 定着ヒーター
２８ 寄り止めガイド
２９ 活性炭
３０ 活性炭を含有する部材
Ｓ１ 第１搬送路
Ｓ２ 第２搬送路

Claims (4)

1. シリコーンゴム層を有するローラーに無端状の定着ベルトを巻装するとともに、前記定着ベルト内面の幅方向両端に寄り止めガイドを取り付けて成る定着装置において、
   前記寄り止めガイドの外面に、活性炭を含有する部材を貼り付けたことを特徴とする定着装置。
2. シリコーンゴム層を有するローラーに無端状の定着ベルトを巻装するとともに、前記定着ベルト内面の幅方向両端に寄り止めガイドを取り付けて成る定着装置において、
   前記寄り止めガイドを、活性炭を含有する部材で構成したことを特徴とする定着装置。
3. 前記活性炭の含有量を１０〜３０重量％に設定したことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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