JP3883419B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、定着後の記録媒体分離機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やファクシミリ装置あるいはプリンタや印刷機などの画像形成装置においては、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着トナーからなる未定着画像を定着して複写物や印刷出力とする場合がある。
【0003】
定着に用いられる装置の一つに熱ローラ方式を用いた装置がある。この装置では、一対の弾性層を有するローラを対峙させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとして用いるようになっている。この構成の装置では、記録媒体が加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部において挟持されながら搬送され、加熱ローラから与えられる熱によりみてい着画像中のトナーが融着され、記録媒体中に浸透することで定着される。
【0004】
定着装置では、ローラからの加熱により記録媒体上に担持されているトナーが融解し、粘度が高まる傾向となる。このため、ニップ部を通過する際には、記録媒体におけるトナーの担持面が加熱ローラに貼り付いたままとなる虞がある。そこで、従来では、ニップ部を通過する記録媒体が加熱ローラに貼り付いて巻き付くのを防止する分離爪が記録媒体の排出側に配置され、ニップ部を通過した記録媒体を加熱ローラから剥ぎ取るようにした構成が備えられている。
【0005】
しかし、分離爪は記録媒体上のトナーに接触する側に位置してることから、経時的に分離爪の表面にトナーが堆積し、堆積したトナーが固化したままとなると、記録媒体の剥離機能、つまり分離機能が低下したり、定着された画像を損傷したり、さらにはこかしたトナーにより加熱ローラ表面が損傷されて、特に離型層が損傷を受けることによりオフセット機能が低下するなどの不具合を招く場合がある。
【0006】
従来、分離爪に堆積したトナーによる不具合を解消する目的で、分離爪表面に光触媒反応可能な光触媒である酸化チタンを用い、酸化チタンによる触媒作用によって爪表面に付着しているトナーを分解させる構成が提案されている(例えば、特開2001−100585号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
光触媒物質である酸化チタンは、光が当たると酸化チタン表面にO2(スーパーオキサイドイオン)とOH(水酸化ラジカル)という2種類の活性酸素が発生する。上記活性酸素は有機物を分解可能であるので、上記公報に開示されているように、分離爪表面に付着した有機物であるトナーを分解することができる。
【0008】
しかし、上記公報に開示されているように、光触媒を分離爪に設けただけでは、次のような問題が新たに生じる。
分解時に発生するOH(水酸基)の存在により分離爪表面が超親水性となり、記録媒体側あるいは定着体である加熱ローラ側に付着しているトナーが分離爪表面に再付着しやすくなり、再付着したトナーが固化すると分離爪の剥離機能、つまり分離機能が悪化するという問題がある。しかも、再付着したトナーが固化した場合には、分離機能の低下に加えて分離爪が接触している定着体である加熱ローラの表面を摺擦してしまい、加熱ローラ表面の離型層が損傷される虞もある。
【0009】
一方、分離爪はその機能上、上記特開2001−10058号公報あるいは特開平9−244444号公報に開示されているように、定着体である加熱ローラ表面に当接していることから、分離爪表面に設けられている光触媒が摺擦により損傷してしまうという問題がある。特に、分離爪と相対速度を以て移動する加熱ローラとの接触部では光触媒が削り落ちやすくなり、これにより、光触媒反応機能が低下してしまい、トナーの光触媒反応が適正に行えなくなる。
【0010】
本発明は、上記従来の定着装置における問題、特に光触媒を用いた場合の問題に鑑み、記録媒体の分離機能の低下を防止すると共に、用いられる光触媒の劣化および定着に用いられる部材への損傷を確実に防止することができる構成を備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、未定着画像を担持した記録媒体を挟持搬送可能なニップ部を移動させながら未定着画像に含まれるトナーを加熱・加圧定着する定着装置であって、上記ニップ部から移動する記録媒体の移動路近傍に、上記加熱・加圧定着に用いられる部材から上記記録媒体を分離する分離部材を備え、上記分離部材は、上記加熱・加圧定着に用いられる部材と非接触状態で設けられ、該分離部材の近傍には、上記トナーを光触媒反応可能な光触媒物質が設置され、該光触媒物質を用いてトナーの分解を行うクリーニングモードが上記記録媒体への加熱・加圧定着時以外の時期に実行されることを特徴としている。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の定着装置において、上記クリーニングモードが電源投入時に実行されることを特徴としている。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の定着装置において、上記分離部材には、その表面に拭き取り可能なクリーニング手段が設けられていることを特徴としている。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の定着装置において、上記分離部材の表面を加熱する加熱手段が設けられ、該加熱手段は光触媒物質の光触媒反応によって生起される親水性を解消することを特徴としている。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の定着装置において、上記加熱手段は、上記分離部材表面に伝導熱若しくは輻射熱を供給可能な構成を備え、光触媒の光触媒反応後に上記分離部材を加熱することを特徴としている。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のうちの一つに記載の定着装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明実施例による定着装置を適用した画像形成装置の一つを示す図であり、同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【0023】
図1に示す画像形成装置1は、色分解(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)された色に対応する画像を形成可能な複数の感光体ドラム1A、2A、3A、4Aを備えており、各感光体ドラムに形成された可視像が各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な転写ベルト5によって搬送される記録媒体である転写紙Sにそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【0024】
いま、一つの感光体ドラム1Aを代表して画像形成処理に係る構成を説明すると次の通りである。なお、他の感光体ドラム2A〜4Aに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム1Aに関して付した符号を各感光体ドラムの部品番号に付けて示す。
感光体ドラム1Aの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置1B(図1では、ローラを用いた構成が示されている)、レーザ光を用いる書き込み装置1C、現像装置1Dおよびクリーニング装置1Eがそれぞれ配置されている。図1に示す画像形成装置1では、これら画像形成処理を実行する装置が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部6が配置されており、原稿載置台6A上に載置された原稿を読み取り装置7によって読み取った画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、上述した書き込み装置1Cに対する書き込み情報が得られるようになっている。帯電装置1Bは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。
本実施例では、現像装置の配列が、図1において転写ベルト5の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。
【0025】
読み取り装置7は、原稿載置台6A上に載置されている原稿を走査するための光源7Aおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているCCD7Bに結像させるための複数の反射鏡7Cと結像レンズ7Dとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各CCD7Bから画像処理制御部に出力される。
【0026】
転写ベルト5は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム1A〜4Aに対峙し、各感光体ドラムとの対峙位置内側には、転写装置8A、8B、8C、8Dが配置されている。転写ベルト5に対しては、レジストローラ9を介して給紙装置10の給紙カセット10A内から繰り出された記録媒体Sが給送され、記録媒体Sが転写ベルト5に対して転写装置8Aからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。
【0027】
各感光体ドラム1A〜4Aからの画像転写が終了した記録媒体Sが移動する位置には記録媒体Sの分離装置11が、また、展張部分の今一つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置12が配置されている。なお、図1中、符号13は、転写ベルト5に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。転写装置8A〜8Dは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム1A〜4Aに担持されている画像を記録媒体Sに向けて静電吸着させる特性とされている。
【0028】
分離装置11は、記録媒体Sの上面から負極性のACコロナ放電を行うことにより記録媒体Sに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト5の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置12は、転写ベルト5の表裏両面から転写装置8A〜8Dによる帯電特性と逆極性となる負極性のACコロナ放電を行うことにより転写ベルト5の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。
【0029】
各感光体ドラム1A〜4Aでは、帯電装置1B〜4Bによって感光体ドラム1A〜4Aの表面が一様帯電され、原稿読み取り部6における読み取り装置7によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置1C〜4Cを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置1D〜4Dから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト5に担持されて搬送される記録媒体Sに対して転写装置8A〜8Dを介して静電転写される。
【0030】
各感光体ドラム1A〜4Aに担持された色分解毎の画像が転写された記録媒体Sは、除電装置11により除電された上で転写ベルト5の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置14に移動して未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
【0031】
定着装置14は、その構成が図2に示されている。
定着装置14は、トナーTを定着させる記録媒体Sを搬送するための無端状の定着ベルト15と、定着ベルト15が張架されて定着ベルト15を駆動する加熱ローラ16及び定着ローラ17と、定着ベルト15を介して定着ローラ17に対向して配置される加圧ローラ18と、加熱ローラ16、加圧ローラ18の内部に備えられたヒータ16A、18Aと、定着ベルト15の温度管理のために加熱ローラ16側での定着ベルト15の表面温度および加圧ローラ18表面の温度を検知可能なサーミスタ等の温度検知部材19,20とを備えている。
【0032】
定着ベルト15は、耐熱性樹脂や金属からなるエンドレスベルト状基体が用いられ、耐熱性樹脂の場合には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン(PEEK)などが用いられ、金属ベルトの場合にはニッケル、アルミニウム、鉄などが用いられる。基体の厚さは100μm以下の薄肉が望ましい。
基体表面の特性としては、記録媒体SおよびトナーTと加圧接触することを考慮して、離型性が必要とされ、また耐熱性、耐久性に優れることが要求される。このため基体表面には、耐熱性離型層(フッ素系樹脂、高離型シリコンゴムなど)が被覆されている。フッ素系樹脂は、吹き付け等により基体表面に塗装され、加熱融着することにより表面離型層として形成される。また、高離型シリコンゴム層の場合には、ゴム硬度25〜65度(JISA硬度計)、厚さが100〜300μmの範囲が良好な定着性および熱応答性を得る条件として好ましい。
【0033】
定着ベルト15の別の構成としては、ポリイミドなどの耐熱性樹脂の基体にシリコンゴムなどの弾性体層を設け、さらに、その弾性体層の上にフッ素樹脂,PFAチューブなどの離型層を設けると、OHP透明性、均一定着において良好な定着画像を得ることができる。
【0034】
定着ローラ17は、芯金17Aを有し、その外周にニップ幅を十分な幅とするために柔らかい耐熱性の材料、例えば発泡シリコンゴム等で構成された耐熱性弾性部材を備えている。加圧ローラ18は、アルミニウム、ステンレス、若しくは炭素鋼などの芯金の表層に耐熱性の離型層(フッ素系樹脂、高離型シリコンゴム)が設けられている。なお、図2に示すように、芯金18Bを中空に構成し、中にハロゲンランプなどのヒータ18Aを設ける場合もある。図2に示す構成では、記録媒体Sの定着ベルト15からの剥離性を良くするために、加圧ローラ18の硬度を定着ローラ17よりも硬くして記録媒体Sを挟持搬送できるニップ部Nを下向き状態としている。さらに、加熱ローラ16は、アルミニウム、炭素綱やステンレス綱さらには鋼などの中空金属円筒の薄肉ローラで構成され、内部には図2に示すようにハロゲンヒータ18Aが配置されている。
【0035】
定着装置14における加熱ローラ16および加圧ローラ18は、図示しない付勢手段により矢印P1およびP2に示す方向にローラを付勢することができ、これにより、定着ベルト15は、加熱ローラ16,定着ローラ17および加圧ローラ18間での外径設定により展張部の一部が加圧ローラ18の周面に沿って下向きとなるニップ部Nを構成できるようになっている。
【0036】
互いに対向する定着ローラ17および加圧ローラ18の回転方向(図2中に示す矢印方向)によりニップ部Nから記録媒体Sが移動する箇所には、定着ベルト5から記録媒体Sを分離するための分離部材21が設けられている。
分離部材21は、定着時に加熱によって軟化した際の粘性変化により定着ベルト15に粘着した場合の記録媒体Sを定着ベルト15から引き剥がすための部材であり、加熱・加圧定着に用いられる部材である定着ベルト15に対して非接触な状態(図2中、符号Lで示す間隙を持たせて離された状態)で先端が位置決めされて設けられている。
【0037】
定着ベルト15に対して先端が非接触状態であっても記録媒体Sの分離が行える理由は、記録媒体Sに対する画像形成領域が記録媒体Sの移動方向先端を含まないことにある。つまり、通常、記録媒体Sの移動方向先端には画像部、いわゆる、トナーが存在していないことが多く、先端部が定着ベルトの曲率変化による曲率分離によって定着ベルト5から浮き上がることができる。このため、その部分が分離部材21の先端によって捲られやすくなり、分離部材21により移動方向を定着ベルト5から離れる方向に変更されやすくできる。なお、画像形成領域が記録媒体Sの移動方向先端を含めて記録媒体Sの全面に設定される場合も考慮して、分離部材21の先端は、定着ベルト15とは非接触であっても記録媒体Sの先端と干渉して記録媒体Sの移動方向を変更できる間隙を有する位置に位置決めされること勿論可能である。
【0038】
分離部材21は、記録媒体Sに担持されているトナーの粘性による記録媒体Sの付着を抑止するためにフッ素系樹脂を被覆してあるが、トナーの粘性が高いとその被覆層の存在に拘わらず定着ベルト5に付着することがあり、付着した場合には定着ローラ15の曲率によっても分離させることができない場合がある。そこで、図2に示す構成においては、定着後の記録媒体Sが移動する移動路近傍に分離部材21が配置されている。
【0039】
分離部材21は、板状部材で構成され、その近傍には光触媒物質が設置されている。図2に示す構成においては、分離部材21の表層、いわゆる表面に光触媒物質である酸化チタンが加熱溶融されて被覆されることにより担持されている。
【0040】
光触媒物質である酸化チタンは、紫外光が当たると、表面にO2(スーパーオキサイドイオン)と、OH(水酸ラジカル)という2種の活性酸素を発生させ、この活性酸素によりトナーを分解させることができる。このため、図2に示す構成においては、分離部材21の近傍に、上記紫外光を照射するための光源となる放電電極22Aと、この電極22Aを支持するケーシング22Bとを備えた放電装置22が配置されている。
放電装置22は、放電電極22Aをコロナ放電させ、放電により発生する紫外光を光触媒物質である酸化チタンに照射できるようになっている。
【0041】
本実施形態における画像形成装置1の現像装置1D〜4Dに用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスを含有するトナーが用いられ、カルナウバに代表されるワックス、若しくはジメチルシロキサンに代表されるオイルのいずれかを5〜20重量部含有させているトナーが用いられている。このような成分を含むトナーを用いることにより、通常、この種、定着装置において必要とされるオフセット防止用の離型剤塗布装置をなくしても定着ベルト15への記録媒体の巻き付きを抑えることができる。
【0042】
本実施形態においては、定着後の記録媒体Sがニップ部Nを通過して排出されると、定着ローラ15に掛け回されている定着ベルト5の曲率により定着ベルト5から記録媒体Sが引き離される場合には、記録媒体Sが排出部に向けて移動することができる。
【0043】
一方、定着後に定着ベルト5に貼り付いたまま定着ベルト5と共にニップ部Nを通過した後に定着ローラ15の周面に沿って記録媒体Sが移動した場合には、記録媒体Sの先端が分離部材21の先端と干渉し、記録媒体Sの先端が分離部材21の先端により捲られて定着ベルト5から分離される。
【0044】
定着ベルト5から記録媒体Sを分離することができる分離部材21は、記録媒体Sに担持されているトナーに先端表面が接触すると、経時的に先端表面へトナーが堆積することになる。
分離部材21の先端表面に堆積したトナーは、固化すると記録媒体Sの分離機能が損なわれたりあるいは記録媒体S上の画像を摺擦してしまうなどの不具合を招く。そこで、分離部材21の表層に担持されている光触媒物質に紫外光を照射することにより光触媒物質の光触媒反応によって生成される活性酸素によって堆積したトナーを分解させることができる。
【0045】
本実施形態によれば、記録媒体Sの分離機能を発揮させる分離部材21に光触媒物質を設けて経時的に堆積するトナーを光触媒物質の光触媒反応により分解させる際に、分離部材21が定着ベルト15と非接触な状態で設けられていることにより、光触媒物質が可動部である定着ベルト15に摺擦されて削り取られるのを防止することができる。これにより、光触媒物質によるトナーの分解を良好に維持させることができるので、トナーの堆積による分離部材21の記録媒体分離機能の低下を防止することができる。
【0046】
次に、本発明の実施形態に係る別例を説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る別例を示す図であり、同図に示した構成においては、分離部材21におけるトナーが付着している面に効率良く紫外光の照射が行えることを特徴としている。
図3において、分離部材(便宜上、符号21’で示す)は、ガラスなどの板状の透明部材が用いられている。
透明体からなる分離部材21’は、図2に示した構成と同様に、先端が定着ベルト15と非接触な状態で位置決めされており、表層には光触媒物質が設けられている。
光触媒物質に対して紫外光を照射する放電装置22は、分離部材21’における少なくともトナー(図3中、符号T‘で示す)が付着している面の裏側から光を照射できる位置に設置されている。
【0047】
本実施形態においては、分離部材21’におけるトナーが付着している面、つまりトナーと光触媒物質との境界に対して放電装置22からの紫外光を照射できるので、トナーの分解を分離部材21’の表面から開始させることができ、これにより、分離部材21’上でのトナーの堆積を速やかに解消させることができる。なお、紫外光の照射は上述した分離部材21’におけるトナーの付着面と反対側(裏側)からだけでなく、トナーの付着している面側からも併せて行うこと勿論可能であり、この場合には、トナーの分解速度を速めることができる。
【0048】
次に本発明の実施形態に係る他の例について説明する。
図2および図3に示した構成において、放電装置22には、分離部材21,21’に設けられているものと同様に酸化チタンを用いた光触媒物質が設けられている。この構成においては、光触媒物質である酸化チタンが紫外光を照射される分離部材21,21’だけでなく紫外光の光源部を備えた放電装置22にも設けられているので、分離部材21,21’上だけでなく放電装置22からも活性酸素を発生されることができる。これにより、分離部材21,21’に付着堆積しているトナーの分解を速めることができると共に、殆ど全てのトナーを分解させて堆積状態を解消することができる。
【0049】
次に本発明の実施形態に係るさらに別の例について説明する。
本発明の実施形態に係るさらに別の例は、光触媒反応により現出する光触媒物質表面での超親水性を解消することを特徴としている。
図2および図3において示した光触媒物質による光触媒反応が起こると、光触媒物質である酸化チタン表面に水とのなじみが良いOH(水酸基)が生じることが原因して分離部材21,21’の表面にトナーが付着しやすくなる。つまり、親水性が生じると、水分にトナーが吸着されやすくなる。このため、堆積しているトナーを光触媒反応により分解したにも拘わらず、記録媒体Sに担持されているトナーと接触するとそのトナーが新たに付着してしまう虞がある。
【0050】
本実施形態では、記録媒体Sに担持されたトナーの定着時には光触媒反応を起こさせないようにするために、紫外光の照射を記録媒体Sの加熱・加圧定着時以外の時期に設定して分離部材21,21’に堆積しているトナーの分解を行わせるクリーニングモードが設定されている。このため、放電装置22は、クリーニングモード時のみ紫外光の照射が行えるように動作設定されている。
【0051】
本実施形態によれば、クリーニングモード時のみに光触媒物質の光触媒反応が起こされ、定着動作時、つまり、記録媒体Sが定着装置14を通過する時には光触媒反応が起きないようにできるので、クリーニングモードによって堆積トナーが分解され終わっている状態の分離部材21,21’に対して記録媒体Sに担持されているトナーが新たに付着するような事態が防止できる。
【0052】
本実施形態においては、クリーニングモードの実行時期として、電源投入時、つまり、定着装置の始動時が設定されている。このようなクリーニング実行時期を設定する理由は次の通りである。
通常、電源投入により定着装置14が始動した場合には、加熱ローラ16および加圧ローラ18内に設けられているヒータ16A、18Aの点灯により分離部材21,21’近傍の雰囲気温度が急上昇する。このため、分離部材21,21’の表面と雰囲気温度との差により結露が生じ水滴が分離部材21,21’の表面に付着する。従って、図4(A)〜(C)に示すように、水滴Wは、トナーTの下面に入り込みトナーTを浮き上がらせることになり、分離部材21,21’の表面から遊離した状態でトナーTが洗い流され、いわゆる、分離部材21,21’におけるセルフクリーニングが可能となる。しかも、このときに、放電装置22からの紫外光の照射も併せて行うと、分離部材21,21’の表面から浮き上がって分離されたトナーTを分解できることにより、分離部材21,21’の表面にトナーTが確実に存在しないようにすることができる。
【0053】
本実施形態によれば、定着動作時以外の時期に放電装置22からの紫外光の照射によるトナーの分解を行えるようにすることにより、超親水性が起こる時期に記録媒体Sの定着を行わないので、記録媒体Sに担持されているトナーが分離部材21,21’に新たに付着するような事態を確実に防止できる。
【0054】
さらに、定着装置の始動時においては、結露による水滴Wによって分離部材21,21’表面に堆積しているトナーTを浮き上がらせて洗い流せることにより分離部材21,21’による堆積トナーのセルフクリーニングが可能となり、分離部材21,21’表面に付着しているトナーをなくすことができる。
【0055】
次の本発明の実施形態に係るさらに他の例を説明する。
本例は、分離部材21,21’の表面に付着している水滴Wにより浮き上がった状態のトナーTを強制的に除去するためのクリーニング手段を設けたことを特徴としている。
【0056】
図5は、本例を説明するための図であり、同図において、分離部材21には、その表面を摺動してトナーを拭き取り可能なクリーニング手段23が設けられている。
クリーニング手段23は、図6に示すように、分離部材21における幅方向に沿って摺動可能なクリーニングフェルト23Aを備えており、クリーニングフェルト23Aは、分離部材21の幅方向に並行する軸方向を有するねじ軸23Bに勘合して摺動可能な軸受け部材23Cに基端が一体化されている支持アーム23Dの先端に取り付けられている。
【0057】
ねじ軸23Bは、軸方向一端に従動ギヤ24を備えており、従動ギヤ24はモータ25の出力軸に一体の駆動ギヤ26に噛み合っている。モータ25は、駆動部(ドライバ)27を介して駆動制御部(CPU)28に接続されており、駆動制御部28は、放電装置22からの紫外光照射後において所定時間の間、モータ25を正逆回転させてクリーニングフェルト23Aを分離部材21の表面で幅方向に往復動させる。
【0058】
本実施形態においては、図4において説明したように、水滴Wによって浮き上がった状態のトナーTを拭き取ることにより強制的に除去することができる。これにより、例えば、上述したセルフクリーニングが可能な程度の水滴Wの量がなく、トナーの洗い流しができないような場合でも、水滴Wによって浮き上がっているだけのトナーTを強制的に分離部材21の表面から除去することができる。これにより、水滴Wと共にトナーTを分離部材21の表面から除去できるので、トナーの残存による分離部材21の分離機能の悪化が解消されると共に、水滴Wの残存による新たなトナーの付着を防止することが可能となる。
【0059】
次に本発明の実施形態に係るさらに他の例について説明する。
本例は、光触媒反応により起こる親水性を解消することを特徴としている。つまり、光触媒物質に対して紫外光を照射して光触媒反応を起こさせると、上述したように光触媒物質表面が水酸基によって超親水性となる。このため、紫外光の照射を終了した後に光触媒物質表面が超親水性から疎水性に復帰するまでの時間は自然状態で数十時間必要とされていることから、上述したクリーニングモードを終了して定着動作を開始してしまうと、疎水性に復帰しない状態で未だ分離部材21の表面に水分の薄層が存在している場合に記録媒体S上のトナーが新たに付着してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、クリーニングモードを実行しているときに分離部材21における光触媒物質表面に残存する水分を蒸発させて親水性を弱めて疎水性への復帰を速めるようにしている。
残存する水分を蒸発させるための構成として、本実施形態では、分離部材21の表面を加熱する加熱手段29が設けられており、図2に示す構成においては、加熱手段29として、分離部材21におけるトナー付着堆積面の裏側に貼り付けられて直接伝導熱を供給可能な面状発熱体が用いられている。面状発熱体を用いる加熱手段29は、図示しない電源に接続され、放電装置22からの紫外光の照射が終了する時期に合わせて、好ましくは、図6に示したクリーニング手段による拭き取り動作終了後に発熱する制御が行われる。なお、加熱手段29としては、伝導熱を供給する型式に限らず、分離部材21自体を発熱体とすることや図示しないが、輻射熱を供給可能なハロゲンランプなどの放熱部材を用いることも可能である。
【0060】
本実施形態においては、紫外光の照射が終了した後に分離部材21の表面、つまり光触媒物質の表面に残存する水分を加熱手段29によって蒸発させることができるので、定着動作に移行した場合に記録媒体上のトナーが分離部材21の表面に吸着されることを確実になくすことができる。
【0061】
上記実施形態は、いずれも定着ベルト15を用いた構成を対象としているが、本発明の実施形態はこの構成に限らないこと勿論である。
図7は、定着ベルト15を用いることなく加熱ローラと加圧ローラとを対向当接させた熱ローラ方式の定着装置が示されており、以下にこの構成を対象とした場合の実施形態について説明する。
【0062】
図7に示す定着装置(便宜上、符号14’で示す)は、一対のローラ30,31を備えており、記録媒体Sにおけるトナー担持面に対向するローラ30がハロゲンヒータなどの熱源30Aを内蔵した加熱ローラとして、また、加熱ローラ30と対向する側のローラ31が加圧ローラとして配置されている。
加熱ローラ30は、アルミニウム、ステンレスあるいは炭素綱などの芯金の表面に厚さ2mmの弾性体層が被覆され、さらにその上層に厚さ50μmのPFAチューブが被覆されて構成されている。加熱ローラ30の軸上硬度は、アスカーC67HSに設定されている。加圧ローラ31は、加熱ローラ30と同等な構成とされている。
【0063】
加熱ローラ30と加圧ローラ31とは、対向当接する位置で同じ方向に移動する回転方向が設定されており、互いに対向当接する位置で記録媒体Sを挟持搬送できるのニップ部Nを構成している。
ニップ部Nを通過した記録媒体Sの移動路近傍には、加熱ローラ30に記録媒体Sが巻き付くのを防止して分離する分離部材32が設けられている。
【0064】
分離部材32は、図2に示した構成と同様に先端が加熱・加圧定着に用いられる部材の一つである加熱ローラ30に対して非接触状態に位置決めされた板状部材で構成され、表層には酸化チタンを用いた光触媒物質が担持されている。
分離部材32の近傍には、光触媒物質の光触媒反応を起こさせるための放電装置(便宜上、図2に示した符号22を用いる)が配置されている。
【0065】
図7に示す構成においては、加熱ローラ30と加圧ローラ31とが対向当接しているニップ部Nにおいて記録媒体Sが挟持搬送される過程で記録媒体Sに担持されているトナーTが加熱・加圧定着される。
ニップ部Nを通過した記録媒体Sは、加熱ローラ30の曲率により分離されるのが本来の態勢であるが、定着時に発生するトナーの粘性変化により加熱ローラ30に貼り付いたまま移動すると分離部材32によって剥離される。
【0066】
記録媒体SのトナーTと接触する分離部材32は、経時的にトナーTが堆積する。このとき、図2において説明したクリーニングモードの設定により、放電装置22からのコロナ放電により紫外光が光触媒物質に照射されることにより、光触媒反応により生起される親水性を利用したセルフクリーニングによってトナーが洗い流され若しくは分解される。
【0067】
本例においては、図2に示した構成と同様に、光触媒物質を端持した分離部材32が、加熱ローラ30と非接触状態で配置されているので、光触媒物質の削り落ちが生じないので、光触媒物質による光触媒反応を維持できることにより堆積トナーの解消により記録媒体Sの分離機能の低下が防止できると共に光触媒反応による親水性による新たなトナーの付着を防止することができる。
【0068】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、光触媒物質の光触媒反応によるトナーの分解を行うクリーニングモードが加熱・加圧定着時以外の時期に実行されることにより、定着時に分離部材と対面する記録媒体に担持されているトナーが光触媒反応によって生起される親水性による新たな分離部材に付着するのを防止して分離部材による分離機能の悪化を防止することが可能となる。
【0069】
請求項2記載の発明によれば、クリーニングモードが電源投入時、換言すれば、加熱・加圧定着時と違って結露などによる水分の現出が顕著となる時期に行われることにより結露により生じた水分によって分離部材に付着しているトナーを洗い流して分離部材によるセルフクリーニングを可能にすることができる。
【0070】
請求項3記載の発明によれば、分離部材の表面を拭き取り可能なクリーニング手段が設けられて光触媒物質による光触媒反応によって光触媒物質が親水性を帯びた場合に生じる水分を強制的に除去することができるので、僅かな水分の残留によっても生じるトナーの新たな付着および水分によって浮き上がったままとなっているトナーを確実に除去することが可能となる。
【0071】
請求項4および5記載の発明によれば、光触媒物質による光触媒反応により生起される親水性によって現出した水分を発熱手段により強制的に蒸発させて除去できるので、水分の存在による新たなトナーが分離部材に付着するのを確実に防止して分離部材の分離機能の悪化を防止することが可能となる。
【0072】
請求項6記載の発明によれば、定着装置から移動する記録媒体が加熱・加圧定着に用いられる部材に貼り付いて搬送不良を起こすのを確実の防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による定着装置を適用した画像形成装置の一例を説明するための模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る一例による定着装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係る他の一例による定着装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図4】光触媒反応による光触媒物資表面で発生する現象を説明するための図である。
【図5】本発明の実施形態に係る別の例による定着装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図6】図5に示した定着装置に用いられるクリーニング手段の構成を説明するための模式図である。
【図7】本発明の実施携帯による定着装置の別の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
1A〜4A 感光体ドラム
14 定着装置
15 定着ベルト
16,30 加熱ローラ
18,31 加圧ローラ
21 分離部材
22 放電装置
23 クリーニング手段
23A クリーニングフェルト
29 加熱手段
L 分離部材と加熱・加圧定着に用いられる部材との間隙
N ニップ部
S 記録媒体
T トナー
Claims (6)
- 未定着画像を担持した記録媒体を挟持搬送可能なニップ部を移動させながら未定着画像に含まれるトナーを加熱・加圧定着する定着装置であって、
上記ニップ部から移動する記録媒体の移動路近傍に、上記加熱・加圧定着に用いられる部材から上記記録媒体を分離する分離部材を備え、
上記分離部材は、上記加熱・加圧定着に用いられる部材と非接触状態で設けられ、該分離部材の近傍には、上記トナーを光触媒反応可能な光触媒物質が設置され、該光触媒物質を用いてトナーの分解を行うクリーニングモードが上記記録媒体への加熱・加圧定着時以外の時期に実行されることを特徴と特徴とする定着装置。 - 請求項1記載の定着装置において、
上記クリーニングモードが電源投入時に実行されることを特徴とする定着装置。 - 請求項1または2記載の定着装置において、
上記分離部材には、その表面に拭き取り可能なクリーニング手段が設けられていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至3のうちの一つに記載の定着装置において、
上記分離部材の表面を加熱する加熱手段が設けられ、該加熱手段は光触媒物質の光触媒反応によって生起される親水性を解消することを特徴とする定着装置。 - 請求項4記載の定着装置において、
上記加熱手段は、上記分離部材表面に伝導熱若しくは輻射熱を供給可能な構成を備え、光触媒の光触媒反応後に上記分離部材を加熱することを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至5のうちの一つに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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