JP4577044B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式に用いる熱定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、定着ベルトを用いた熱定着装置を有する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置においてトナー像の定着装置として用いられるベルト加熱方式の定着装置を例にして説明する。

図５は、従来のベルト加熱方式の定着装置の一形式の概略構成図である。

図５において、４０はニッケルまた耐熱処理したポリイミド製のエンドレスの定着ベルトであり、４１は不図示の動力源より駆動力を得て回転する加熱ローラで、円筒形のアルミ管で成形され、ハロゲンヒータ４７を内包している。
４３は、アルミのコア４１１に発泡性のウレタン４１２がライニングされ、外面がフッ素系樹脂４１３の被膜で覆われた固定摺動部材である。４２は加圧ローラで、前記定着ベルト４０を介して前記固定摺動部材４３に圧着および圧着解除可能な機構になっている。また、当該加圧ローラ４２はハロゲンヒータ４６を内包することによって余熱が与えることもできる。４４はテンションローラである。

前記定着ベルト４０は、前記加熱ローラ４１と、前記固定摺動部材４３と、テンションローラ４４とに張架され、前記加熱ローラ４１の動力で回動し、前記固定摺動部材４３とが摺動して回動する。トナー像を担持した転写材は前記定着ベルト４０と加圧ローラ４２とで形成されるニップ部Ｔで加熱、加圧され転写材上にトナー像が定着される。

このような機構で定着ベルト４０が前記固定摺動部材４３上を長期に摺動していると摺動に伴って固定摺動部材４３のフッ素系樹脂等の摩耗粉等の異物が発生し、定着ベルト４０の内側に付着し、定着ローラ４１と定着ベルト４０とが滑ってベルト搬送不良を起こしたり、ベルトに不均一な熱分布状態を作り、定着不良を引き起こす問題が生じる。

このような問題を回避するために、例えば、加熱ローラ４１の回転軸に不図示の軸受を介してクリーニングブラシ４１Ａを所定の角度で回動自在支持し、前記定着ベルト４０の内側面の摩耗粉等を加熱ローラ４１に付着させ、更にクリーニングブラシ４１Ａにて除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−７３１２５号公報

しかしながら、駆動ローラの表面のみを清掃しているためベルトに残った異物が温度ムラやベルト搬送不良の不都合を発生させることが考えられる。

本発明は、定着ベルトの内側面のクリーニング装置が最適なクリーニング効果が得られる位置に配備された定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

定着ベルトを固定摺動部材とベルト駆動ローラとに張架、回動し、当該定着ベルトを介して、前記固定摺動部材または前記ベルト駆動ローラに、トナー像を担持した転写材を加圧手段で押圧して定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、張架された前記定着ベルト内側の前記固定摺動部材と前記ベルト駆動ローラとの間であって、回動方向に前記固定摺動部材の後ろ側であって前記ベルト駆動ローラに至るまでの間に配置されたクリーニング部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。

定着ベルト内側面の清掃効果が向上することによってベルトの搬送不良を防止でき、ベルトに不均一な熱分布状態が回避され、安定した定着が可能となる。

はじめに、本実施の形態の画像形成装置全体について説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の一例を示す模式図である。

図１において、その構成について説明すると、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において同方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。

２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。

２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像を用紙である転写材Ｐに再転写する。

２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー画像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。

７は搬送路で、７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。

８１は排紙ローラで、８５は操作パネルである。Ｂ１は画像形成プロセス、転写材搬送、定着温度等のコントロール部である。

次に、本発明に係わる定着装置について説明する。

４は転写材上のトナー像を定着処理する定着装置であり、ベルト駆動ローラ４１、加圧手段である加圧ローラ４２、定着ベルト４０、固定摺動部材である定着パッド４３とを有しており、前記定着ベルト４０を介して前記定着パッド４３と前記加圧ローラ４２とを圧接してニップ部Ｔを形成し、前記ニップ部Ｔに未定着トナー像を担持した転写材Ｐを通過させることにより、加熱、加圧によってトナー像が転写材Ｐ上に溶融される。トナー像が定着された転写材Ｐは、ニップ部Ｔの末端で定着ベルト４０から曲率分離され、定着ガイド４４に沿って進み、定着排紙ローラ４５から排出される。なお、ここで使用されるトナーはワックスを含有しているため、定着処理時にベルトからの離形成が優れているので、オイル塗布等をする必要はない。

ベルト駆動ローラ４１は、図２に示すように筒状のアルミ管４３１の外装に離型層４３２が被膜され、中空にベルト加熱用にハロゲンランプ４７が配置されている。加圧ローラ４２は、アルミから形成された円筒状の芯金４２３に弾性体である発泡シリコーンゴムの耐熱層４２２がライニングされ、中空に予熱用のヒータ４６が設けられている。

図２は、図１における定着装置の主要部を拡大した図を示す。

図２において、４３は固定摺動部材である定着パッドで、その構成は、アルミの芯金４１１に発泡性のシリコーンスポンジ層４１２が被着され、さらにその上に耐熱質膜であるフッ素系樹脂４１３が表層として貼着されている。定着パッド４３を使用することでニップ部Ｔの幅を広く確保できる利点がある。

前述したが、定着ベルト４０が固定摺動部材４３上を長時間摺動するとフッ素系樹脂の摩耗粉等の異物が発生し、定着ベルト４０の内側に付着し、ベルト駆動ローラ４１と定着ベルト４０とが滑ってベルト搬送不良を起こしたり、ベルトに不均一な熱分布状態を作り、定着不良を引き起こす問題が生じる。

この問題を回避するために、定着ベルト４０の内側面を清掃する、クリーニングブレード４５１、除去された異物の受け皿４５２からなるクリーニング装置を配置することでベルトの搬送不良を回避することができる。

しかしながら、クリーニング効果はクリーニング装置の配置位置によって大きく左右される。

本発明は、前記クリーニング装置を適切な位置に配置することによって効率の良いクリーニング効果が得られることを特徴としている。

すなわち、本発明では、クリーニング装置４５を、定着ベルト４０の走行方向、定着パッド４３下流側に配置してある。これは定着パッド４３のフッ素系樹脂の摩耗粉等の異物がベルト駆動ローラ４１に送られる前に除去される利点がある上に、ベルト駆動から見ると引っ張り側にあり、より強いテンション状態にあるベルト内側面にクリーニングブレード５４１を当接することでより完全な当接状態を保つことができる利点がある。

図３は、固定摺動部材に円弧形状のヒートプレートを用いたタイプの定着装置の主要部を示す図である。

図３において、４８は加熱手段であるヒートプレートである。４１Ａはベルト駆動ローラで、鉄の芯金４１Ｂの外周に弾性層であるシリコーンゴム４１Ｃをライニングし、さらに外周にＰＦＡ樹脂を被覆したもで、図示の駆動部から動力を得て矢印方向に回転する。その他加圧ローラは前述した図２のものと同一のもので、参照符号は同一としてあり、その機能の構成も同様故に省略する。

次に、ヒートプレート４８について図４を基のその構成を述べる。

図４はヒートプレートの断面図である。

ヒートプレート４８は、発熱電気抵抗体を担持したＳＵＳ箔（本実施の形態では２０μｍ）に絶縁層ＰＩ（２０μｍ）、その上にアルミ板（０．８ｍｍ）、さらにフッ素系樹脂（２０μｍ）が被膜されて構成され、電源からの電力供給により発熱する。

図３に戻って、定着ベルト４０は、前記ヒートプレート４８で加熱され、当該定着ベルト４０を介してベルト駆動ローラ４１Ａと加圧手段である加圧ローラ４２とを圧接して形成されたニップ部Ｔ１に未定着トナー像を担持した転写材Ｐを通過させることにより、加熱、加圧によってトナー像が転写材Ｐ上に溶融される。トナー像が定着された転写材Ｐは、ニップ部Ｔ１の末端で定着ベルト４０から曲率分離され、定着ガイド４４（図１参照）に沿って進み、定着排紙ローラ４５（図１参照）から排出される。

このタイプの定着装置でもベルト内側面のクリーニング装置４５を定着ベルト４０の走行方向、固定摺動部材であるヒートプレート４８の下流側に配置してある。これによってヒートプレート４８からのフッ素系樹脂の摩耗粉等の異物がベルト駆動ローラ４１Ａ、およびヒートプレート４８に送られる前に除去される利点がある上に、ベルト駆動から見ると引っ張り側にあり、より強いテンション状態にあるベルト内側面にクリーニングブレード４５１を当接することでより完全な当接状態を保つことができる利点がある。

以上から、最適な位置に定着ベルト内側面のクリーニング装置を配備することで安定した定着処理が可能となる。

画像形成装置の一例を示す模式図である。 図１における定着装置の主要部を拡大した図を示す。 固定摺動部材に円弧形状のヒートプレートを用いたタイプの定着装置の主要部を示す図である。 ヒートプレートの断面図である。 従来のベルト加熱方式の定着装置の一形式の概略構成図である。

符号の説明

１０ 感光体
２０ 中間転写ベルト
４ 定着装置
４０ 定着ベルト
４１、４１Ａ ベルト駆動ローラ
４２ 加圧ローラ
４３ 定着パッド
４５１ クリーニングブレード
４６、４７ ハロゲンヒータ
４８ ヒートプレート

Claims (3)

1. 定着ベルトを固定摺動部材とベルト駆動ローラとに張架、回動し、当該定着ベルトを介して、前記固定摺動部材または前記ベルト駆動ローラに、トナー像を担持した転写材を加圧手段で押圧して定着処理を行う定着装置を有する画像形成装置において、
   張架された前記定着ベルト内側の前記固定摺動部材と前記ベルト駆動ローラとの間であって、回動方向に前記固定摺動部材の後ろ側であって前記ベルト駆動ローラに至るまでの間に配置されたクリーニング部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記固定摺動部材はヒートプレートであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記固定摺動部材は定着パッドであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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