JP2016180792A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着部材と加圧部材との間において、ワックスを含有するトナーを用いたトナー画像を用紙に定着させた場合に、定着部材の表面に付着されたワックスを適切に分散させて、次の記録媒体に形成されたトナー画像に光沢ムラが発生するのを防止する。【解決手段】 記録媒体Ｓに形成されたワックスＷを含有する未定着のトナー画像ｔを定着ベルト３１に接触させるようにして、このトナー画像を定着ベルトと加圧ローラー３４とにより記録媒体に定着させる定着装置３０において、外周面に凸部３５ｂが設けられたワックス転移用部材３５を、定着ベルトの表面に接触させて回転駆動させ、このワックス転移用部材により、定着ベルトの表面に付着したワックスの一部を定着部材の表面から除去させると共に、除去させたワックスを定着部材の表面の他の位置に転移させるようにした。【選択図】 図４

Description

本発明は、トナー画像を記録媒体に定着させるのに使用する定着装置及びこのような定着装置を用いた画像形成装置に関するものである。特に、ワックスを含有するトナーを用いて記録媒体に形成された未定着のトナー画像を回転駆動される定着部材に接触させるようにして、前記の記録媒体を定着部材と加圧部材との間に導いて、前記のトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置において、トナー画像が形成された部分とトナー画像が形成されていない非画像部分とにおいて、定着部材に付着されるワックスの状態が異なる場合において、定着部材の表面に付着されたワックスを適切に分散させて、次の記録媒体に形成されたトナー画像に光沢ムラが発生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。

従来から、複写機、プリンター、ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、一般に、感光体等の像担持体からトナー画像が転写された記録媒体を定着装置に導き、記録媒体に転写された未定着のトナー画像を、この定着装置において記録媒体に定着させるようにしている。

ここで、このような定着装置においては、一般に、像担持体から記録媒体に転写された未定着のトナー画像を回転駆動される定着部材に接触させるようにして、この記録媒体を定着部材と加圧部材との間において加熱・加圧させ、前記のトナー画像を記録媒体に定着させるようにしている。

また、このような定着装置においては、記録媒体が定着部材に巻き付くのを防止するため、特許文献１に示されるように、オイル塗布機構部に設けられたオイル塗布ローラーから定着部材にシリコーンオイル等のオイルを塗布するようにしたものが提案されている。

しかし、この定着装置においては、オイル塗布機構部に、オイル塗布ローラーの他に、オイル塗布ローラーにオイルを供給するために、オイル保持部、オイル輸送部、オイル吐出部、オイル供給ローラー等を設けることが必要になり、装置が大型化すると共に、コストも高くつき、またオイル保持部にオイルを補給することも必要になり、作業が面倒で、さらにコストも高くつくという問題があった。

また、従来においては、ワックスを含有するトナーを用いて記録媒体にトナー画像を形成し、この記録媒体を定着部材と加圧部材との間において加熱・加圧させて、トナー画像を記録媒体に定着させる際に、トナーに含有されるワックスを溶融させて定着部材に供給し、記録媒体が定着部材に巻き付くのを防止するようにしたものも提案されている。

しかし、このようにトナー画像を形成するトナーに含有されるワックスを溶融させて定着部材に供給するようにした場合、トナー画像が形成された部分とトナー画像が形成されていない非画像部分とにおいて、定着部材に対するワックスの付着状態にむらが生じて、定着部材にワックスによる潜像が形成され、この状態で、次の記録媒体を定着部材と加圧部材との間に導いてトナー画像を定着させるようにした場合、定着部材におけるワックスの付着量が多い部分と少ない部分とで、定着されたトナー画像に光沢ムラが生じ、特に、写真等の画像部の比率が高いトナー画像を定着させる場合に、このような光沢ムラが目立つという問題があった。

また、従来においては、特許文献２に示されるように、定着部材の表面の汚れをクリーニング部材により清掃するクリーニング装置を設け、このクリーニング部材の材料に、多孔質ポリテトラフルオロエチレンを使用し、これを弾性発泡体上に被覆させてロール形状にしたものや、ウェブ状にしたものを用い、このようなクリーニング部材によって定着部材の表面に付着したワックスを除去することが提案されている。

しかし、このようにクリーニング部材によって定着部材の表面に付着したワックスを除去した場合、記録媒体が定着部材に巻き付くのを防止することが困難になり、特許文献１に示されるように、定着部材にオイル等を塗布させることが必要になるという問題があった。

特開２００４−１０１９８６号公報 特開２０１３−２３１８９３号公報

本発明は、記録媒体に形成された未定着のトナー画像を回転駆動される定着部材に接触させるようにして、前記の記録媒体を定着部材と加圧部材との間に導いて加熱・加圧させ、前記のトナー画像を記録媒体に定着させるようにした定着装置における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

特に、本発明においては、ワックスを含有するトナーを用いて記録媒体に形成された未定着のトナー画像を記録媒体に定着させるようにした定着装置において、トナー画像が形成された部分とトナー画像が形成されていない非画像部分とにおいて、定着部材の表面に付着されるワックスの状態が異なる場合に、定着部材の表面に付着されたワックスを適切に分散させて、次の記録媒体に形成されたトナー画像に光沢ムラが発生するのを防止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、前記の課題を解決するため、ワックスを含有するトナーを用いて記録媒体に形成された未定着のトナー画像を回転駆動される定着部材に接触させるようにして、前記の記録媒体を定着部材と加圧部材との間において加熱・加圧させ、前記のトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置において、外周面に凸部が設けられたワックス転移用部材を、前記の定着部材の表面に接触させて回転駆動させ、前記のワックス転移用部材により、前記の定着部材の表面に付着したワックスの一部を、定着部材の表面から除去させてワックス転移用部材に保持させると共に、ワックス転移用部材に保持されたワックスを、定着部材の表面の他の位置に転移させるようにした。

このように外周面に凸部が設けられたワックス転移用部材を定着部材の表面に接触させて回転させ、このワックス転移用部材により、定着部材の表面に付着されたワックスの一部を、定着部材の表面から除去させてワックス転移用部材に保持させると共に、ワックス転移用部材に保持されたワックスを、定着部材の表面の他の位置に転移させると、トナー画像の部分と非画像部分とにおいて定着部材の表面に付着するワックスの状態が異なっても、定着部材の表面に付着したワックスが前記のワックス転移用部材により転移されて分散されるようになる。

ここで、前記のワックス転移用部材は、ローラーであっても、回転部材に架け渡される無端ベルトであってもよいが、装置を小型化させる点からは、ローラーで構成されたものを用いることが好ましい。

また、ワックス転移用部材の外周面に凸部を設けるにあたり、凸部間の間隔が大きくなると、定着部材の表面に付着したワックスを適切に分散させることが困難になるため、凸部間の間隔を３００μｍ以下にすることが好ましい。また、定着部材の表面に付着したワックスのむらによる光沢むらがより目立たなくなるようにするため、前記の凸部間の間隔を等間隔にして、十分なスクリーン効果が得られるようにすることが好ましい。

また、ワックス転移用部材の外周面に設けられた凸部が定着部材の表面に適切に接触されて、定着部材の表面に付着したワックスの一部がこのワックス転移用部材における凸部により定着部材の表面から適切に除去されて保持されると共に、このように保持されたワックスが、このワックス転移用部材から定着部材の表面の他の位置に適切に転移されるようにするため、前記の凸部を弾性部材で構成することが好ましい。

また、本発明に係る画像形成装置においては、前記のような定着装置を用いて、未定着のトナー画像を記録媒体に定着させるようにした。

本発明の定着装置においては、前記のように外周面に凸部が設けられたワックス転移用部材を定着部材の表面に接触させて回転させ、定着部材の表面に付着されたワックスの一部を、ワックス転移用部材により定着部材の表面から除去させて保持させると共に、このワックス転移用部材に保持されたワックスを、定着部材の表面の他の位置に転移させるようにしたため、トナー画像の部分と非画像部分とにおいて定着部材の表面に付着するワックスの状態が異なっても、定着部材の表面に付着したワックスが前記のワックス転移用部材によって転移されて適切に分散されるようになる。

この結果、本発明の定着装置を用いて、ワックスが含有された未定着のトナー画像を連続して記録媒体に定着させる場合に、次の記録媒体に形成されたトナー画像に光沢ムラが発生するのを簡単且つ適切に防止できるようになる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を使用した画像形成装置の例を示した概略説明図である。 前記の実施形態に係る定着装置により、未定着のトナー画像を記録媒体に定着させる状態を示した概略説明図である。 前記の実施形態に係る定着装置において、未定着のトナー画像を記録媒体に定着させた場合に、定着ベルトの表面に、ワックスが付着した部分とワックスが付着していない部分とが存在する状態を示した部分説明図である。 前記の実施形態に係る定着装置において、（Ａ）は定着ベルトの表面に付着しているワックスの一部を、ワックス転移用部材により剥離させてワックス転移用部材に保持させる状態を示した概略説明図、（Ｂ）はワックス転移用部材に保持されたワックスを、ワックスが付着されていない定着ベルトの部分に転移させる状態を示した概略説明図である。 前記の実施形態に係る定着装置において、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれワックス転移用部材における芯金の外周面に凸部を設ける場合の例を示した部分拡大断面図である。 前記の実施形態に係る定着装置において、（Ａ），（Ｂ）は、それぞれワックス転移用部材の外周に凸部を配列させる場合の例を示した部分拡大平面図である。 前記の実施形態に係る定着装置において、ワックス転移用部材を定着ベルトの表面に接触させるように設けるにあたって、（Ａ），（Ｂ）はワックス転移用部材を設ける位置を変更させた変更例を示した概略説明図である。

本発明の実施形態に係る定着装置及びこの定着装置を使用する画像形成装置について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、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。

本発明の実施形態に係る定着装置３０を使用する画像形成装置１においては、図１に示すように、その内部に４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄを装着させている。

そして、前記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいては、感光体１１と、この感光体１１の表面を帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置１４と、感光体１１の表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１に転写させた後に、この感光体１１の表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置１５とを設けている。

ここで、前記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各現像装置１４においては、収容させるトナーの色彩を異ならせ、黒色、黄色、マゼンタ色、シアン色のトナーを収容させるようにしている。

また、前記の各トナーとしては、トナー粒子内にワックスが分散されて含有されたトナーを用いている。ここで、前記のワックスとしては、例えば、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、これらの変性物（例えば、酸化物やグラフト処理物）、高級脂肪酸及びその金属塩、アミドワックス、エステル系ワックス等の一般に用いられている公知のワックスを使用することができる。

そして、この画像形成装置１においては、前記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、それぞれ感光体１１の表面を帯電装置１２によって帯電させ、このように帯電された各感光体１１の表面にそれぞれ露光装置１３によって画像情報に応じた露光を行い、各感光体１１の表面にそれぞれ画像情報に応じた静電潜像を形成し、各感光体１１の表面に形成された静電潜像に、前記の各現像装置１４からそれぞれの色彩のトナーを供給して、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成するようにしている。

次いで、このような各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー画像を、中間転写ベルト２１の内周側に設けられた一次転写ローラー２１ａにより中間転写ベルト２１に順々に転写させて、この中間転写ベルト２１の上に合成されたトナー画像を形成すると共に、転写後の各感光体１１の表面に残留するトナーをそれぞれクリーニング装置１５によって各感光体１１の表面から除去するようにしている。

一方、この画像形成装置１内に収容された記録媒体Ｓを給紙ローラー２２により給紙してタイミングローラー２３に導き、このタイミングローラー２３によって記録媒体Ｓを適当なタイミングで前記の中間転写ベルト２１と転写ローラー２４との間に導き、中間転写ベルト２１上に形成された前記のトナー像を、この記録媒体Ｓに転写させるようにしている。

そして、記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２１上に残ったトナーを、第２クリーニング装置２５によって中間転写ベルト２１から除去するようにしている。

また、前記のようにしてトナー画像が転写された記録媒体Ｓを定着装置３０に導き、この定着装置３０において、前記のトナー画像を記録媒体Ｓに定着させ、その後、トナー画像が定着された記録媒体Ｓを排紙ローラー２７によって排紙するようにしている。

次に、本発明の実施形態に係る定着装置３０について具体的に説明する。

この定着装置３０においては、図１及び図２に示すように、定着部材として無端状の定着ベルト３１を用い、この定着ベルト３１を、ハロゲンランプ等の加熱装置３２ａが設けられた加熱ローラー３２と定着側加圧ローラー３３とに架け渡し、この定着ベルト３１を前記の加熱ローラー３２によって加熱させるようにしている。

また、この定着装置３０においては、加圧部材として加圧ローラー３４を用い、この加圧ローラー３４を前記の定着ベルト３１を介して定着側加圧ローラー３３に押圧させて、この加圧ローラー３４を回転装置（図示せず）により回転させ、この加圧ローラー３４の回転に伴って、前記の定着ベルト３１と定着側加圧ローラー３３とを従動回転させるようにしている。

そして、前記のようにトナー画像ｔが形成された記録媒体Ｓを、トナー画像ｔが形成された面が前記の定着ベルト３１に接するようにして、前記の加圧ローラー３４と定着ベルト３１との間のニップ部分に導き、このニップ部分において前記の記録媒体Ｓを加圧ローラー３４と定着ベルト３１とにより加熱・加圧させて、トナー画像ｔを記録媒体Ｓに定着させるようにしている。

ここで、前記のようにトナー画像ｔが形成された面が定着ベルト３１と接するようにして、トナー画像ｔを記録媒体Ｓに定着させるようにした場合、図３に示すように、トナー画像ｔと接触する部分における定着ベルト３１の表面には、トナーに含有されたワックスＷが溶融されて付着する一方、トナー画像ｔが形成されていない非画像部分と接触する部分においては、定着ベルト３１の表面にはワックスＷが付着されず、定着ベルト３１の表面において、ワックスＷが付着した部分と、ワックスＷが付着していない部分とが存在するようになる。

そして、このように定着ベルト３１の表面にワックスＷが付着した部分とワックスＷが付着していない部分とが存在する状態で、この定着ベルト３１に次の記録媒体Ｓに形成されたトナー画像ｔを接触させて、このトナー画像ｔを記録媒体Ｓに定着させるようにした場合、ワックスＷが付着した定着ベルト３１の表面と接触する部分においては、ワックスＷが定着ベルト３１から記録媒体Ｓに付与される一方、ワックスＷが付着されていない定着ベルト３１の表面と接触する部分においては、ワックスＷが記録媒体Ｓに付与されず、次の記録媒体Ｓに形成されたトナー画像ｔに光沢ムラが発生するようになる。

このため、この実施形態に係る定着装置３０においては、図１及び図２に示すように、トナー画像ｔを記録媒体Ｓに定着させる加圧ローラー３４と定着ベルト３１とのニップ部分よりも定着ベルト３１の移動方向下流側であって前記の定着側加圧ローラー３３と対向する位置に、芯金３５ａの外周面に凸部３５ｂが設けられたローラー状のワックス転移用部材３５を設け、このワックス転移用部材３５を定着ベルト３１の表面に接触させて回転駆動させるようにしている。

そして、このように外周面に凸部３５ｂが設けられたワックス転移用部材３５を前記の定着ベルト３１の表面に接触させて回転駆動させると、図４（Ａ）に示すように、ワックスＷが付着した定着ベルト３１の部分においては、前記のワックス転移用部材３５における凸部３５ｂにより、定着ベルト３１の表面に付着しているワックスＷの一部が剥離されて、このワックスＷがワックス転移用部材３５に保持されるようになる。また、このようにワックス転移用部材３５に保持されたワックスＷが、図４（Ｂ）に示すように、このワックス転移用部材３５からワックスＷが付着されていない定着ベルト３１の表面に付与されるようになり、ワックスＷが付着された定着ベルト３１の部分におけるワックスＷの一部が、前記のワックス転移用部材３５によりワックスＷが付着されていない定着ベルト３１の部分に転移されるようになる。

この結果、記録媒体Ｓにおけるトナー画像ｔの部分と非画像部分とにおいて定着ベルト３１の表面に付着されるワックスＷの状態が異なっても、定着ベルト３１の表面におけるワックスＷが、ワックス転移用部材３５によって定着ベルト３１の表面に適切に分散されるようになり、次の記録媒体Ｓに形成されたトナー画像ｔに光沢ムラが発生するのが防止されるようになる。

ここで、前記のワックス転移用部材３５において、芯金３５ａの外周面に凸部３５ｂを設けるにあたっては、図５（Ａ）に示すように、芯金３５ａの外周面に凸部３５ｂを直接設けるようにすることもできるが、図５（Ｂ）に示すように、芯金３５ａの外周面に、凸部３５ｂが設けられた被覆層３５ｃを取り付けるようにすることができ、さらに前記の凸部３５ｂが摩耗したりするのを抑制するために、図５（Ｃ）に示すように、凸部３５ｂが設けられた被覆層３５ｃの上にＰＦＡ等の樹脂で構成されたコート層３５ｄを設けるようにすることもできる。

また、前記のようにワックス転移用部材３５の外周に凸部３５ｂを設けるにあたり、定着ベルト３１の表面に付着したワックスＷが、このワックス転移用部材３５における凸部３５ｂによって定着ベルト３１の表面から適切に除去されて保持されると共に、このように保持されたワックスが、このワックス転移用部材３５からワックスＷが付着されていない定着ベルト３１の表面の位置に適切に転移されるようにするために、前記の凸部３５ｂを弾性部材で構成することが好ましく、またこの弾性材料としては、耐熱性に優れたメチルシリコーンゴム、ビニルメチルシリコーンゴム、フェニルメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等のシリコーンゴムや、フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴム等のフッ素ゴムを用いることが好ましい。

また、前記のようにワックス転移用部材３５の外周に凸部３５ｂを配列させるようにして設けるにあたっては、例えば、図６（Ａ）に示すように、ワックス転移用部材３５の軸方向ｘにおける凸部３５ｂの間隔ｐｘとワックス転移用部材３５の周方向ｙにおける凸部３５ｂの間隔ｐｙとが一定になるように配列させるようにしたり、図６（Ｂ）に示すように、ワックス転移用部材３５における各凸部３５ｂ間の間隔ｐが一定になるように配列させるようにすることができる。なお、このように凸部３５ｂを配列させる場合、前記の各凸部３５ｂ間の間隔ｐｘ、ｐｙ、ｐを３００μｍ以下にすることが好ましい。

また、前記の実施形態に係る定着装置３０においては、ワックス転移用部材３５を定着ベルト３１の表面に接触させるように設けるにあたり、ワックス転移用部材３５を定着側加圧ローラー３３と対向する位置に設けるようにしたが、ワックス転移用部材３５を設ける位置は特に限定されない。例えば、図７（Ａ）に示すように、前記の加熱ローラー３２と対向する位置において、ワックス転移用部材３５を定着ベルト３１の表面に接触させるようにしたり、図７（Ｂ）に示すように、ワックス転移用部材３５を定着側加圧ローラー３３と加熱ローラー３２との間における定着ベルト３１と接触するように設けると共に、このワックス転移用部材３５に押されて定着ベルト３１が撓むのを防止するように、ワックス転移用部材３５と対向する位置にバックアップローラー３６を設けるようにすることもできる。

なお、この実施形態においては、定着部材として、無端状の定着ベルト３１を用い、この定着ベルト３１を、加熱ローラー３２と定着側加圧ローラー３３とに架け渡すようにしたが、定着部材はこのようなものに限定されず、図示していないが、内部にハロゲンランプ等の加熱装置が設けられた定着ローラー等を用いることもできる。

また、この実施形態においては、ワックス転移用部材３５として、芯金３５ａの外周面に凸部３５ｂが設けられたローラー状のものを用いるようにしたが、ワックス転移用部材３５はこのようなものに限定されず、図示していないが、外周面に凸部が設けられた無端ベルト状のものを用いることもできる。

１：画像形成装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：イメージングカートリッジ
１１：感光体
１２：帯電装置
１３：露光装置
１４：現像装置
１５：クリーニング装置
２１：中間転写ベルト、２１ａ：一次転写ローラー
２２：給紙ローラー
２３：タイミングローラー
２４：転移ローラー
２５：第２クリーニング装置
２７：排紙ローラー
３０：定着装置
３１：定着ベルト（定着部材）
３２：加熱ローラー、３２ａ：加熱装置
３３：定着側加圧ローラー
３４：加圧ローラー（加圧部材）
３５：ワックス転移用部材、３５ａ：芯金、３５ｂ：凸部、３５ｃ：被覆層、３５ｄ：コート層
３６：バックアップローラー
Ｓ：記録媒体
Ｗ：ワックス
ｔ：トナー画像
ｐｘ，ｐｙ，ｐ：凸部間の間隔

Claims (5)

1. ワックスを含有するトナーを用いて記録媒体に形成された未定着のトナー画像を回転駆動される定着部材に接触させるようにして、前記の記録媒体を定着部材と加圧部材との間に導いて、前記のトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置において、外周面に凸部が設けられたワックス転移用部材を、前記の定着部材の表面に接触させて回転駆動させ、前記のワックス転移用部材により、前記の定着部材の表面に付着したワックスの一部を、定着部材の表面から除去させてワックス転移用部材に保持させると共に、ワックス転移用部材に保持されたワックスを、定着部材の表面の他の位置に転移させる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、前記のワックス転移用部材がローラーで構成されていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、前記のワックス転移用部材における凸部間の間隔が３００μｍ以下であることを特徴とする定着装置。
4. 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、前記のワックス転移用部材における凸部が、弾性部材で構成されていることを特徴とする定着装置。
5. 未定着のトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、請求項１〜請求項４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。
   

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