JP6245162B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置は、用紙等の記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。例えば、熱ローラー方式の定着装置は、ヒーター等の熱源を内蔵した定着ローラー（加熱ローラー）と、加熱ローラーに圧接された加圧ローラーとを備える。そして、加熱ローラーと加圧ローラーとの間の定着ニップに、未定着トナー画像を保持した用紙（転写紙）を通過させることによって、トナーを用紙に定着させている。

このような定着装置において、一般に使用される加圧ローラーは、芯金の周囲にシリコンゴム等の弾性層を設け、更にその外周にフッ素樹脂等からなる離型層を設けて構成される。これらの弾性層や離型層は絶縁性であるため、加圧ローラーの表面は、転写紙等との摩擦帯電によってマイナス数千ボルトの電位にまで帯電される。また、転写紙上の未定着トナーは、プラスの電位に帯電されていて、用紙裏側からマイナスの電位が印加されることにより転写紙に保持されるので、加圧ローラーがマイナスの電位に帯電することで用紙にトナーを引き付けるため、良好な印字物が得られることになる。

しかし、加圧ローラーの帯電電位が高くなり過ぎると、加熱ローラーへの放電が生じて、用紙裏側からトナーを引き付ける力が一気に弱まる。このため、十分に引き付けられなかったトナーが加熱ローラーに付着し、また、加熱ローラーに付着したトナーが加圧ローラーに転移して、印刷物にオフセットによる汚れが生じることがある。

これに対して、例えば、特許文献１では、発熱体が内蔵された定着ローラーと加圧ローラーとを圧接させると共に、加圧ローラーの表面電荷を除電する除電シートを、加圧ローラーの表面から所定距離だけ離隔した位置に、加圧ローラーの軸方向に沿って設けている。また、除電シートとして導電性ポリマーで被覆された不織布を用いている。この除電シートによって、加圧ローラーの表面電位を所定電位まで下げている。

また、特許文献２では、耐磨耗性除電シートは、導電性不織布にネット状物を接着して構成し、ネット状物の厚みの分だけ、不織布と帯電物との間に微小空間が形成されて、不織布と帯電物との接触を防止している。

特開２００５−３１４０２号公報 実開平７−１８４００号公報

しかしながら、加圧ローラー（加圧部材）の近傍に設けられた除電シート（除電部材）は、加圧ローラーの帯電により生じる静電気によって、繊維が引っ張られ、場合によっては接触してしまう。除電シートの繊維が加圧ローラーに接触すると、その接触部分の電位が極端に下がり、トナーを用紙に引き付ける力が弱くなり、トナーの加熱ローラーへの付着や加圧ローラーへの転移が生じて、オフセットによる印刷物の汚れを引き起こし易くなる。

更に、除電シートの加圧ローラーとの接触部分では、加圧ローラーに転移したトナーの付着、このトナーの成長（堆積）、成長したトナー（堆積したトナー）の剥離を繰り返すため、汚れが拡大する等の不具合が発生する。

なお、直接除電シートが加圧ローラーに接触しないように、除電シートにネット状物を被せた場合でも、除電シートと加圧ローラーとの間の距離がネット状物の厚みの分だけであるため、加圧ローラーに接近して配置された除電シートは、静電気により繊維が引っ張られ、加圧ローラーに接触する恐れがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、加圧部材に接触させることなく除電部材を配置して、トナーの汚れによる画像不良を防止することを目的とする。

本発明の定着装置は、熱源によって加熱される加熱部材と、前記加熱部材に圧接して前記加熱部材との間に定着ニップを形成する加圧部材と、前記加圧部材の表面に帯電した電荷を除電する除電部材と、複数の開口を有していて、前記加圧部材側から前記除電部材を覆うように設けられる被覆部材と、を備え、前記除電部材は、前記加圧部材の表面からの距離が、前記被覆部材の開口よりも大きくなるように配置されることを特徴とする。

このような構成を採用することで、加圧部材に接触させることなく除電部材を配置して、除電部材によって、所定の電位を超えた加圧部材の電荷を除電して加圧部材の電位を安定させている。更に、被覆部材は、複数の開口を有しているので、除電部材の除電性能を低下させることなく、除電部材を被覆して支持している。また、加圧部材の帯電により生じる静電気によって、除電部材が部分的に引っ張られた場合でも、引っ張られた部分の長さが、被覆部材の開口の大きさ（内径の最大長）を超えることはないので加圧部材に接触することはない。このため、被覆部材は、除電部材の加圧部材への接触を確実に防止することができる。従って、除電部材の加圧部材への接触が原因となる加圧部材の帯電電位の低下を防止することができ、加圧部材の帯電によってトナーを十分に引き付けることができるので、トナーの加熱部材への付着や加圧部材への転移、更にはオフセットによる印刷物の汚れを抑制し、トナーの汚れによる画像不良を防止することが可能となる。

前記除電部材は、導電性を有する不織布で構成されるとよい。

このような構成を採用することで、簡易な構成で除電部材を実現することが可能となる。

前記被覆部材は、前記除電部材の前記加圧部材側の面に接着又は貼付されるとよい。

このような構成を採用することで、被覆部材を簡易な構成で取り付けることが可能となる。

前記除電部材及び前記被覆部材は、前記定着ニップへの記録媒体の搬送をガイドする搬送ガイドに取り付けられるとよい。

このような構成を採用することで、他の取付部材を必要とすることなく除電部材及び被覆部材を取り付けることが可能となる。

本発明の画像形成装置は、上記した何れかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、加圧部材に接触させることなく除電部材を配置して、トナーの汚れによる画像不良を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置及びその周辺を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置における除電シート及びその周辺を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置における除電シート及びその周辺を示す側面図である。

まず、プリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下、図１における紙面手前側を、プリンター１の正面側（前側）とする。

図１に示されるように、プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられている。

プリンター本体２の右上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が配置され、プリンター本体２の左側部には、画像形成部６が設けられている。画像形成部６には、感光体ドラム７（像担持体）が回転可能に設けられており、感光体ドラム７の周囲には、帯電器８と、トナーコンテナ１０に接続された現像器１１と、転写ローラー１２と、クリーニング装置１３とが、感光体ドラム７の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。

プリンター本体２の左側部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路１４が設けられている。搬送経路１４の上流端には給紙部１５が設けられ、搬送経路１４の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラー１２によって構成される転写部１６が設けられ、搬送経路１４の下流部には定着装置１７が設けられている。搬送経路１４の左側には、両面印刷用の反転経路１８が設けられている。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。

プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器８によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光（図１の矢印Ｐ参照）により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、トナーコンテナ１０から供給されるトナーによって、現像器１１が静電潜像をトナー像に現像する。

一方、給紙部１５によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１６へと搬送され、転写部１６において感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路１４を下流側へと搬送されて定着装置１７に進入し、この定着装置１７において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送経路１４の下流端から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム７上に残留したトナーは、クリーニング装置１３によって回収される。

次に、定着装置１７について図２〜図４を参照して詳細に説明する。図２は定着装置１７及びその周辺を示す断面図であり、図３は定着装置１７における除電シート２３及びその周辺を示す上面図であり、図４は定着装置１７における除電シート２３及びその周辺を側方（右側）から示す側面図である。

定着装置１７は、右側（搬送経路１４における用紙の印字面側）に設けられる加熱ローラー２０（加熱部材）と、左側（搬送経路１４における用紙の裏面側）に設けられる加圧ローラー２１（加圧部材）と、下部に設けられる左右一対の搬送ガイド２２と、搬送ガイド２２に取り付けられる除電シート２３（除電部材）と、除電シート２３の上方に取り付けられる被覆シート２４（被覆部材）とを備える。

加熱ローラー２０は、前後方向に長い形状を有して構成される。加熱ローラー２０は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の基材層と、この基材層に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆し、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂から成る離型層とを備える。なお、各図において、加熱ローラー２０の各層（基材層、弾性層、離型層）は、特に区別されずに表示されている。

加熱ローラー２０は、前後方向を回転軸方向としてプリンター本体２に回転可能に支持されている。加熱ローラー２０は、モーター等からなる駆動源（図示せず）に接続されていて、駆動源からの駆動力に応じて回転する。また、加熱ローラー２０には、ヒーター２５（熱源）が内蔵されている。ヒーター２５は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成される。

加圧ローラー２１は、前後方向に長い形状を有して構成される。加圧ローラー２１は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯金２６と、この芯金２６に周設され、シリコンゴム等から成る弾性層２７と、この弾性層２７を被覆し、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂から成る離型層２８とを備える。

加圧ローラー２１は、前後方向を回転軸方向としてプリンター本体２に回転可能に支持されている。また、加圧ローラー２１は、加熱ローラー２０に圧接していて、加熱ローラー２０と加圧ローラー２１の間には、定着ニップ３０が形成されている。

左右一対の搬送ガイド２２は、加熱ローラー２０及び加圧ローラー２１と同様に前後方向に長い形状を有し、搬送経路１４に沿ってプリンター本体２に取り付けられて、画像形成部６によって画像が形成された用紙を定着ニップ３０へと搬送するように構成される。左側（加圧ローラー２１側）の搬送ガイド２２の上部には、左側へと延びる延出部３１が形成されていて、延出部３１の上面は下方から加圧ローラー２１に対向している。

除電シート２３は、加圧ローラー２１の表面に帯電した電荷を除電するものである。除電シート２３は、導電性を有するシート状又は薄板状の部材であり、例えば、不織布等から構成される。除電シート２３を構成する不織布は、例えば、０.５デニール以下の極細繊維を含むことによってコロナ放電が生じやすくなり、繊維表面を電子共役系のポリマーにより覆うことによって、密着性が良くなり、耐久性、柔軟性、除電性が向上する。

また、除電シート２３は、加圧ローラー２１と同様に前後方向に長い形状を有すると共に、加圧ローラー２１の下側に対向する対向面を有する。除電シート２３は、加圧ローラー２１の回転軸方向に沿って搬送ガイド２２の延出部３１の上面に取り付けられ、例えば、延出部３１の上面に接着又は貼付される。除電シート２３は、図２に示すように、加圧ローラー２１の表面から所定の距離Ｄ１（例えば、５ｍｍ）だけ離れた位置に配置されている。また、図４に示すように、除電シート２３の前後方向における少なくとも一方の端部には、搬送ガイド２２の前後方向の角部分に沿ってＬ字状に折り曲げられた折曲部３２が形成されている。折曲部３２は、図３等に示すように、導電性の板バネ３３を介してプリンター本体２に接続され、これにより、除電シート２３はプリンター本体２を介して接地されている。

被覆シート２４は、複数の開口３４を有するネット状又は穴あきシート状の部材であり、例えば、ネット状のものであれば、ガラス繊維等の無機繊維、金属繊維、炭素繊維、ポリイミド、フッ素等の耐熱樹脂で構成される。穴あきシート状のものは、板厚０．１ｍｍ以下の金属板、ポリイミド、フッ素等の耐熱樹脂で構成される。被覆シート２４は、加圧ローラー２１や除電シート２３と同様に前後方向に長い形状を有すると共に、除電シート２３よりも左右方向に大きい幅を有し、除電シート２３を被覆可能な面積を有する。被覆シート２４は、上方（加圧ローラー２１側）から除電シート２３を被覆すると共に搬送ガイド２２の延出部３１に取り付けられ、例えば、除電シート２３の上面及び延出部３１の上面に接着又は貼付される。

被覆シート２４において、複数の開口３４は、加圧ローラー２１の軸方向の全域に亘って行列状に設けられ、例えば、図３に示すように、行方向及び列方向にそれぞれ一定ピッチで正方行列的に配列され、あるいは、行方向及び列方向に１つ置きに位置をずらして千鳥状に配列されてもよい。また、被覆シート２４の開口３４は、内径の最大長Ｄ２が加圧ローラー２１と除電シート２３との間の距離Ｄ１よりも小さくなっている。被覆シート２４の開口３４は、例えば、図３に示すように、前後方向に長い矩形状で形成され、この場合、矩形の対角線の長さが内径の最大長Ｄ２（例えば、４．５ｍｍ）である。あるいは、被覆シート２４の開口３４は、例えば、円形や楕円形等の他の形状で形成されてもよい。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１の定着装置１７は、ヒーター２５（熱源）によって加熱される加熱ローラー２０（加熱部材）と、加熱ローラー２０に圧接して加熱ローラー２０との間に定着ニップ３０を形成する加圧ローラー２１（加圧部材）と、加圧ローラー２１の表面に帯電した電荷を除電する除電シート２３（除電部材）と、複数の開口３４を有していて、加圧ローラー２１側から除電シート２３を覆うように設けられる被覆シート２４（被覆部材）と、を備えている。そして、除電シート２３は、加圧ローラー２１の表面からの距離が、被覆シート２４の開口３４よりも大きくなるように配置されている。

これにより、加圧ローラー２１に接触させることなく除電シート２３を配置して、除電シート２３によって、所定の電位を超えた加圧ローラー２１の電荷を除電して加圧ローラー２１の電位を安定させている。更に、被覆シート２４は、複数の開口３４を有しているので、除電シート２３の除電性能を低下させることなく、除電シート２３を被覆して支持している。また、加圧ローラー２１の帯電により生じる静電気によって、除電シート２３が部分的に引っ張られ、例えば、除電シート２３を構成する不織布の繊維が引っ張られた場合でも、引っ張られた部分（繊維）の長さが、被覆シート２４の開口３４の大きさ（内径の最大長）を超えることはないので加圧ローラー２１に接触することはない。このため、被覆シート２３は、除電シート２３の加圧ローラー２１への接触を確実に防止することができる。従って、除電シート２３の加圧ローラー２１への接触が原因となる加圧ローラー２１の帯電電位の低下を防止することができ、加圧ローラー２１の帯電によってトナーを十分に引き付けることができるので、トナーの加熱ローラー２０への付着や加圧ローラー２１への転移、更にはオフセットによる印刷物の汚れを抑制し、トナーの汚れによる画像不良を防止することが可能となる。

また、本実施形態によれば、除電シート２３は、導電性を有する不織布で構成されるため、簡易な構成で除電シート２３を実現することができる。

また、本実施形態によれば、被覆シート２４は、除電シート２３の加圧ローラー２１側の面に接着又は貼付されるため、簡易な構成で取り付けることが可能である。

また、本実施形態によれば、除電シート２３及び被覆シート２４は、定着ニップ３０への用紙の搬送をガイドする搬送ガイド２２に取り付けられるため、他の取付部材を必要とすることなく取り付けることが可能である。

本実施形態では、定着装置１７は、加熱ローラー２０、加圧ローラー２１及び搬送ガイド２２をプリンター本体２に対して取り付ける構成を説明したが、この構成に限定されない。例えば、他の実施形態では、定着装置１７は、筐体としての定着フレームを備えて、この定着フレームに対して加熱ローラー２０、加圧ローラー２１及び搬送ガイド２２を取り付けるように構成してもよい。この場合、除電シート２３は、定着フレームとプリンター本体２とを介して接地されるとよい。

また、本実施形態では、定着装置１７は、除電シート２３を加圧ローラー２１の下側に対向して配置する構成を説明したが、除電シート２３が加圧ローラー２１の軸方向の全域に亘って配置されていれば、この構成に限定されない。例えば、他の実施形態では、除電シート２３は、加圧ローラー２１の左側若しくは上側、又は他の位置に配置されていてもよい。この場合、除電シート２３及び被覆シート２４は、その配置に応じて、定着フレーム又は定着フレームに設けられる延出部に取り付けられるとよい。

本実施形態では、ヒーター２５を熱源とする場合について説明したが、他の異なる実施形態では、ＩＨコイル等を熱源としても良い。

本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
１７ 定着装置
２０ 加熱ローラー（加熱部材）
２１ 加圧ローラー（加圧部材）
２２ 搬送ガイド
２３ 除電シート（除電部材）
２４ 被覆シート（被覆部材）
２５ ヒーター（熱源）
３０ 定着ニップ
３４ 開口

Claims (5)

1. 熱源によって加熱される加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接して前記加熱部材との間に定着ニップを形成する加圧部材と、
   前記加圧部材の表面に帯電した電荷を除電する除電部材と、
   複数の開口を有していて、前記加圧部材側から前記除電部材を覆うように設けられる被覆部材と、を備え、
   前記除電部材は、前記加圧部材の表面からの距離が、前記被覆部材の開口の内径の最大長よりも大きくなるように配置されることを特徴とする定着装置。
2. 前記除電部材は、導電性を有する不織布で構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記被覆部材は、前記除電部材の前記加圧部材側の面に接着又は貼付されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記除電部材及び前記被覆部材は、前記定着ニップへの記録媒体の搬送をガイドする搬送ガイドに取り付けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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