JPH056122A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着装置の未定着画像の定着に使用する定着
ローラ等を初めとするローラをクリーニング装置で清掃
するに際し、クリーニング部材の清掃能力の低下が早期
に生じるのを防いで、定着ローラ等のローラ上のトナー
を良好に除去、清掃でき、定着によりトナー汚れがない
画像を長期間に亙って安定して得ることである。 【構成】 クリーニング装置２０のクリーニング部材と
して、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）繊維
同士を溶融したポリエステル繊維で結着した繊維状部材
のウエブ２５を用いた。 【効果】 ＰＰＳ繊維の耐熱性が高く、剛性の喪失によ
るトナー掻き取り効果の低下が少ないことから、清掃能
力の低下が早期に生じるのを防いで、ウエブ２５で定着
ローラ１上のトナーを良好に除去、清掃でき、定着によ
りトナー汚れがない画像を長期間に亙って安定して得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の画
像形成装置に設けられた定着装置に関し、特に定着装置
本体のローラのクリーニング装置に使用されるクリーニ
ング部材を改良した定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等の画像形成装置におい
ては、画像形成プロセスの最終仕上げ工程として、記録
材（例えば紙又はＯＨＰシート等）上に転写された未定
着の画像を該記録材上に定着させることが行なわれてい
る。そのための定着装置としてはヒートロール定着方式
によるものが一般的である。図６にヒートロール定着方
式の従来の定着装置を示す。

【０００３】本定着装置は、図６に示すように、ヒート
ロール定着方式の定着装置本体１０と、クリーニング装
置２０とからなっている。定着装置本体１０は、アルミ
ニウム製の芯金２の外面にシリコーンゴム層３を所定の
厚さに被覆してなる定着ローラ１と、アルミニウム製の
芯金５の外面上にシリコーンゴム層６を所定の厚さに被
覆し、更にその表層に樹脂被膜６ａを施してなる加圧ロ
ーラ４と、これら定着ローラ１及び加圧ローラ４内に配
設された加熱源７等からなり、定着ローラ１はその加熱
源７による加熱及び加圧ローラ４からの伝熱によって約
１７０℃になるように維持されている。

【０００４】上記のように構成された定着装置によれ
ば、未定着のトナー像１２を担持した記録材１３が図示
しない搬送手段により、定着装置本体１０の定着ローラ
１と加圧ローラ４との間に搬送され、その間のニップ部
で定着ローラ１により未定着トナー像１２が記録材１３
上に加熱定着される。このとき記録材１３上の未定着ト
ナー像１２を形成するトナーは僅かながら定着ローラ１
の表面上に転移、即ちオフセットする。定着ローラ１に
トナーがオフセットされると、このオフセットトナーに
より電子写真画像が汚れて品質が悪化する等の虞がある
ため、上記のクリーニング装置２０により定着ローラ１
の表面を清掃できるようになっている。

【０００５】クリーニング装置としては種々のものがあ
るが、図６に示したクリーニング装置２０のように、繊
維状部材からなるウエブ１５を定着ローラ１の表面に接
触させ、そのウエブ１５を接触させたまま移動して、定
着ローラ１の表面をクリーニングするようにしたものが
知られている（特開昭５０−５７２３７号参照）。

【０００６】更に詳述すると、上記のクリーニング装置
２０は、ウエブ１５の送り出し軸２１と、巻取り軸２２
と、押し当てローラ２３とからなる。ウエブ１５は送り
出し軸２１から送り出されて巻取り軸２２に巻取られる
間に、押し当てローラ２３により定着ローラ１の表面に
押し当てられ、クリーニングに供される。押し当てロー
ラ２３によるウエブ１５の定着ローラ１への押し当て圧
力は、バネ２４等の加圧手段により調整される。ウエブ
１５は巻取り軸２２の図示しない駆動装置により図中矢
印ｃ方向に移動され、巻取られる。

【０００７】なお、図６において、符号１６はシリコー
ンオイル等の離型剤１７を塗布部材１８によって定着ロ
ーラ１の表面上に塗布する離型剤塗布装置である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような繊維状部
材からなるウエブ１５によれば、定着ローラ１の表面上
に付着したトナーを掻き取ってウエブ１５の繊維間に吸
着するために、定着ローラ１からのトナーの除去力が高
く、清掃能力が高い。しかしながら、上記ウエブ１５は
繊維状部材としてノーメックスを使用してなっているた
めに、以下のような欠点があった。

【０００９】即ち、ノーメックスは芳香族ポリアミドか
らなるアラミド繊維とポリエステル繊維とを混織し、熱
によりアラミド繊維をポリエステル繊維で結着したもの
であるが、クリーニング時にウエブ１５に接触している
定着ローラ１の熱により、このアラミド繊維が軟化して
剛性を失う。このためアラミド繊維の所謂繊維の剛性に
よるトナーの掻き取り効果が低下してしまい、定着ロー
ラ１上にオフセットしたトナーがウエブ１５中の軟化し
たアラミド繊維を通過し、定着ローラ１を十分に清掃す
ることができなくなる。

【００１０】勿論、このウエブ１５中のアラミド繊維に
剛性の喪失による掻き取り効果の低下があっても、オフ
セットするトナー量が少ない初期には対処でき、ウエブ
１５によって定着ローラ１上のトナーを清掃することは
できる。しかし定着ローラ１の劣化に伴ないオフセット
トナー量が増してくると、アラミド繊維の掻き取り効果
の低下による影響は覆い難く、ウエブ１５によって定着
ローラ１上のトナーを十分に除去して、清掃することが
できなくなる。

【００１１】その結果、定着ローラ１上にオフセットし
たトナーがそのまま定着ローラ１に伴なって周回して加
圧ローラ４を汚したり、後続の記録材の定着時に転移し
て記録材を汚すといった不具合を発生していた。

【００１２】従って本発明の目的は、上述の現状に鑑
み、クリーニング装置のウエブ等のクリーニング部材の
清掃能力の低下が早期に生じるのを防止して、記録材上
に担持された未定着画像の定着に使用する定着ローラ等
を初めとするローラを良好に清掃し、定着により安定し
てトナー汚れがない画像を得ることを長期間に亙って可
能とした定着装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
定着装置にて達成される。要約すれば本発明は、画像を
転写した記録材を挟持して前記画像を定着する一対のロ
ーラを有する定着装置本体と、前記一対のローラの少な
くとも一方のローラにクリーニング部材を当接して清掃
するクリーニング装置とを備えた定着装置において、前
記クリーニング部材にポリフェニレンサルファイド樹脂
を使用したことを特徴とする定着装置である。本発明の
好ましい態様によれば、前記クリーニング部材は、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂繊維同士を結着樹脂繊維で
結着した繊維状部材からなる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の定着装置の一実施例を示す
概略構成図である。本実施例の定着装置では、定着装置
本体１０に設けられたクリーニング装置２０において、
アラミド繊維の代わりにポリフェニレンサルファイド樹
脂（ＰＰＳ）繊維を用い、これをポリエステル繊維で結
着した繊維状部材のウエブ２５を用いた点が、図６の従
来の定着装置の場合と異なる。本実施例の定着装置にお
けるクリーニング装置２０のその他の構成及び定着装置
本体１０の構成並びにこれらの作用は、図６の従来の定
着装置におけるのと基本的に同じであるので、図１にお
いて図６の部材と同一の部材は同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００１５】本実施例では、クリーニング装置２０のウ
エブ２５を、上述したように、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂（ＰＰＳ）繊維をポリエステル繊維で結着した
繊維状部材から構成しており、該繊維状部材は、ＰＰＳ
繊維とポリエステル繊維とを混織して、熱によりポリエ
ステル繊維を溶融してＰＰＳ繊維を結着させることによ
り得られる。このような繊維状部材は、ＰＰＳ繊維同士
がそれらの各交点で溶融したポリエステル繊維により結
着された、見掛け上、ＰＰＳ繊維の大半が露出したよう
な繊維組織構造となっている。ＰＰＳ繊維の太さとして
は如何なるものでもよいが、トナーの掻き取り、除去性
等のクリーニング性を考慮すると、０．１デェニールか
ら１０デェニール位の太さのものが好ましい。

【００１６】上記のＰＰＳ樹脂は、下記の化１に示した
構造式の樹脂からなっており、図６に示した従来の定着
装置のクリーニング装置２０のウエブ１５で用いていた
アラミド繊維が、一般使用温度限界としての熱変形温度
２００〜２３０℃を概ね有するのに対し、ＰＰＳ繊維
は、そのＰＰＳ樹脂の重合度等により多少の違いがある
ものの、凡そ２６０℃以上の熱変形温度を有し、耐熱性
がアラミド繊維よりも著しく高い。

【００１７】

【化１】

【００１８】従ってＰＰＳ繊維を使用したウエブ２５に
よれば、クリーニング時にウエブ２５に接触している定
着ローラ１の熱により軟化して剛性を失いづらく、繊維
の剛性によるトナーの掻き取り効果を安定して維持し
て、定着ローラ１上にオフセットしたトナーを長期間に
亙って良好に除去、清掃することができ、その清掃能力
も飛躍的に向上したものになる。

【００１９】上記のウエブ２５をクリーニング装置２０
に使用した本実施例の定着装置により定着試験を行なっ
た結果によると、図６のノーメックスからなるウエブ１
５をクリーニング装置２０に使用した従来の定着装置の
場合には、ウエブ１５を構成するノーメックスの中のア
ラミド繊維の剛性の低下が生じて、記録材Ｐの定着枚数
約３万枚で定着ローラ１上にオフセットしたトナーがウ
エブ１５を擦り抜けて、加圧ローラ４や後続の記録材に
付着し始めたのに対し、本実施例の定着装置では、ウエ
ブ２５を構成するＰＰＳ繊維の剛性の低下が少ないの
で、約１０万枚までの定着を行なっても、オフセットト
ナーがウエブ２５を擦り抜けることがなく、定着ローラ
１を良好に清掃しながら定着することができた。

【００２０】本発明によれば、以上の通り優れた効果を
奏する。従来、クリーニング部材のウエブの材料として
ガラス繊維が使用されることがあるが、ＰＰＳ繊維とは
その効果が違う。即ちガラス繊維は素材的に滑り性が悪
く、定着ローラ１上を摺擦させた場合に抵抗が大きいた
めに、定着ローラ１の回転に負荷をかけたり、定着ロー
ラ１の表面に傷をつけたりする難点があるのに対し、Ｐ
ＰＳ繊維は滑り性、離型性が良いので、このような難点
がない。更に又特にカラートナー等においてはガラス系
の材質以上にＰＰＳ繊維との馴染みが良く、トナーがＰ
ＰＳ繊維に付着し易いためにクリーニング効果が大き
い。

【００２１】図２は、本発明の定着装置の他の実施例を
示す概略構成図、図３は、図２の定着装置のクリーニン
グ装置で使用するクリーニング部材を示す斜視図であ
る。本実施例では、先の実施例で用いたＰＰＳ繊維をポ
リエステル繊維で結着した繊維状部材のウエブ２５を、
図３に示すように、パイプ２６に巻装してクリーニング
部材２７を構成し、これをクリーニング装置２０に使用
したことが特徴である。

【００２２】上記クリーニング部材２７は、図２に示す
ように、定着ローラ１に当接され、図示しない駆動装置
により定着ローラ１の回転と周速差を持つ回転速度で、
定着ローラ１の矢印ｂ方向の回転と対向する向きに矢印
ｄ方向へ回転される。

【００２３】本実施例においても、クリーニング部材２
７は剛性の低下が少ないＰＰＳ繊維を使用したウエブ２
５を用いているので、同様に、定着ローラ１の清掃能力
が高く、先の実施例と同様な定着試験で約１０万枚まで
定着を行なっても、オフセットトナーがウエブ２５を擦
り抜けることがなく、定着ローラ１を良好に清掃しなが
ら定着することができた。

【００２４】図４は、本発明の定着装置の更に他の実施
例におけるクリーニング装置で使用するクリーニング部
材を示す断面図である。本実施例は、図２に示した定着
装置のクリーニング装置２０において、クリーニング部
材２７の代わりに、図４に示すように、ウエブ２５をパ
イプ２８に複数層巻装してなるクリーニング部材２９を
使用したことが特徴である。

【００２５】上記クリーニング部材２９は定着ローラ１
に当接され、図２の実施例のときとは違って定着ローラ
１の回転に従動して、これと周速差を持つことなく同速
度で定着ローラ１の回転に対し順方向に回転される。

【００２６】本実施例においても、クリーニング部材２
９は剛性の低下が少ないＰＰＳ繊維を使用したウエブ２
５を用いているので、同様に、定着ローラ１の清掃能力
が高く、同様な定着試験で約１０万枚まで定着を行なっ
ても、オフセットトナーがウエブ２５を擦り抜けること
がなく、定着ローラ１を良好に清掃しながら定着するこ
とができた。

【００２７】更に本実施例では、クリーニング部材２９
はウエブ２５を複数層巻装しているので、ウエブ２５の
表面がトナーで汚れて来た場合、最外層のウエブ２５を
切り削り、内層の新しいウエブ面を露出させて使用する
ことができる。図２の実施例でのクリーニング部材２７
では、ウエブ２５の表面が汚れた場合、パイプ２６ごと
ウエブ２５を捨てなければならないのに対し、本実施例
でのクリーニング部材２９では、内層の新しいウエブ面
を露出させて使用すればよく、従ってクリーニング部材
２９の使用時間を長くすることができる。この場合、ウ
エブ２５の長さ方向上に一定間隔で適当なミシン目など
を入れておけば、ウエブ２５を断片に切り放すことがで
きるので、上記の内層の新しいウエブ面の露出が容易に
なる。

【００２８】以上の実施例では、いずれも、ポリフェニ
レンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を繊維にし、これをウ
エブ２５にしてクリーニング部材として使用したが、ク
リーニング部材としてＰＰＳ樹脂単体で使用してもよ
く、又例えばガラス繊維、炭素繊維、二硫化モリブデ
ン、フッ素樹脂等の繊維補強材、無機充填材等と組み合
わせてコンパウンドにして使用してもよい。又結着樹脂
としてはポリエステル繊維を用いたが、アラミド繊維や
融点の低いポリフェニレンサルファイド樹脂繊維等を用
いることも可能である。

【００２９】以上のような本発明の定着装置におけるク
リーニング装置２０は、フルカラーの画像形成の定着で
のクリーニングに特に有効である。以下、これについて
述べる。

【００３０】トナーとしてイエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの各種のトナーを記録材１３上に多層に積
層させるようなカラー画像形成においては、オリジナル
原稿に近い色を再現するために、複数層のトナーを加熱
溶融して混色させるので、軟化点の低い（即ち、低融点
の）、且つシャープメルトなトナーを使用する必要があ
る。トナーには離型性を良くするためにワックスが混入
されるが、ワックスが高融点であることから、トナーを
低融点にするためには多く混入することができない。

【００３１】このため、シャープメルトなトナーは定着
ローラ１によりオフッセトし易い。又複数色の積層によ
り定着すべきトナー層が厚いことからも、オフセットし
易くなる。更には複数のカラートナーはそれぞれ成分が
異なるので、定着ローラ１の一定温度制御を行なう定着
装置では、一層オフセットが発生し易くなる。

【００３２】このため、フルカラー画像形成における定
着装置の定着ローラ１の表面材質は特に限られたものと
なり、離型性の点から従来、白黒画像形成の定着装置に
おいて使用しているテフロン等のフッ素樹脂系の材質を
使用することが難しく、定着ローラ１には、図６に示し
た従来の定着装置のクリーニング装置２０の定着ローラ
１のときと同様、シリコーンゴム層３又はシリコーン樹
脂層を被覆している。これをフッ素樹脂の被覆にしたの
では、オフセット防止のために定着ローラ１に塗布され
るシリコーンオイル等の離型剤に対して馴染みが悪くな
る欠点がある。故に定着ローラ１の表層としては、シリ
コーンオイル等に対して馴染みの良いシリコーン系が好
ましく、特にシリコーンオイルを含浸したものが更によ
い。シリコーンゴムとしては、特にＲＴＶシリコーンゴ
ム（室温加硫型シリコーンゴム）が好ましい。

【００３３】このようなシャープメルトトナーとシリコ
ーンゴム層３を被覆した定着ローラ１との組合せにおい
ては、シャープメルトトナーとシリコーンゴムとの粘着
力が高いだけでなく、熱により溶けたトナーがシリコー
ンゴム中に侵入し、定着ローラ１のゴム層３の表面層を
変質させ、これにより定着ローラ１の離型性が劣化す
る。従って定着ローラ１上のトナーを十分に除去、清掃
することが特に要請され、本発明に係るクリーニング装
置２０によれば清掃効果が高いので、この要請に応える
ことができる。

【００３４】フルカラー画像形成に使用されるカラート
ナーについて述べれば次のようである。カラートナー
は、例えばポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹
脂、着色剤（染料、昇華性染料）、荷電制御剤等を溶
融、混練し、粉砕、分級することにより製造される。必
要に応じて、トナーに各種の外添剤を添加することがで
きる。

【００３５】トナーの平均粒径は通常３〜３０μｍであ
る。カラートナーは耐オフセット性、定着性、シャープ
メルト性を考慮すると、結着樹脂としてポリエステル樹
脂を使用したものが特に好ましい。シャープメルト性ポ
リエステル樹脂は、ジオール化合物とジカルボン酸とか
ら合成される分子の主鎖にエステル結合を有する高分子
化合物である。

【００３６】シャープメルト性ポリエステル樹脂の軟化
点は、６０〜１５０℃、好ましくは８０〜１２０℃がよ
い。

【００３７】上記において、軟化点とは、下記方法で測
定された温度Ｔ₀をいう。勿論、測定法は本発明で使用
した方法を基に変更することもできる。測定は次のよう
に行なった。フローテスターＣＦＴ−５００Ａ型（島津
製作所製）を使用し、ダイ（ノズル）の直径０．２ｍ
ｍ、厚み１．０ｍｍとして２０ｋｇの押出荷重を加え、
初期設定温度７０℃で予熱時間３００秒の後、６℃／分
の速度で等速昇温したとき描かれるトナーのプランジャ
ー降下量−温度曲線（以下、軟化Ｓ字曲線という）を求
める。試料となるトナーは１〜３ｇ精製した微粉末を用
い、プランジャー断面積は１．０ｃｍ² とした。

【００３８】軟化Ｓ字曲線は普通図６のようなカーブと
なる。等速昇温するに従い、トナーは徐々に加熱され流
出が開始される（プランジャー降下Ａ→Ｂ）。更に昇温
すると溶融状態となったトナーは大きく流出し（Ｂ→Ｃ
→Ｄ）、プランジャー降下が停止して終了する（Ｄ→
Ｅ）。Ｓ字曲線の高さＨは全流出量を示し、Ｈ／２のＣ
点に対応する温度Ｔ₀ はそのトナーの軟化点を示す。

【００３９】シャープメルト性樹脂とは、溶融温度が１
０⁵ ｃｐを示すときの温度Ｔ₁ 、５×１０⁴ ｃｐを示す
ときの温度をＴ₂ としたとき、Ｔ₁ ＝１００〜１５０
℃。｜ΔＴ｜＝｜Ｔ₁ −Ｔ₂ ｜＝５〜３０℃条件を満た
す樹脂のことをいう。

【００４０】これらの温度−溶融粘度特性を有するシャ
ープメルト性樹脂は、加熱されることにより極めてシャ
ープに粘度低下を起こすことが特徴である。このような
粘度低下が最上部トナー層と最下部トナー層との適度な
混合を生じさせ、更にトナー層自体の透明性を急激に増
加させ、良好な減色混合を起こすものである。

【００４１】トナーとして例えばＴ₁ が１００℃以下の
ような樹脂を使用したものにおいては、容易にブロッキ
ングを起こすので保存安定性に欠点があり、更にＴ₁ が
１５０℃以上であると混色性が不良となり、且つ定着性
にも難が出て来る。トナーには、任意成分としてトナー
の結着樹脂に用いられる材料が適宜混合可能である。ト
ナーに用いられる着色剤としては、従来公知の染料、顔
料又はそれらの混合物等が使用される。

【００４２】以上のようなフルカラー画像形成における
定着装置に、ＰＰＳ繊維を繊維状部材としたウエブ２５
を用いたクリーニング３０装置は特に有効である。何故
ならば、上記したメルトし易いカラートナーが定着ロー
ラ１上にオフセットした場合、熱により剛性を失ったノ
ーメックスのようなウエブではトナーが簡単に擦り抜け
てしまうのに対し、ＰＰＳ繊維は熱によっても剛性を失
わず、定着ローラ１上のメルトしたトナーを掻き取り、
除去でき、清掃効果が高いからである。

【００４３】又斯かるトナーが定着ローラ１のシリコー
ンゴム層３上に付着した場合、その付着力は、定着ロー
ラの被覆に従来使用されることがあるテフロン層への付
着の場合よりも大きいが、本発明ではクリーニング装置
２０の清掃効果が高いので、こうした場合でも対処し
得、特に効果が大きい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
では、記録材上に担持された未定着画像の定着に使用す
る定着ローラ等を初めとするローラをクリーニング装置
で清掃するに際し、クリーニング部材としてポリフェニ
レンサルファイド樹脂の繊維等を用いており、このポリ
フェニレンサルファイド樹脂の耐熱性が高く、剛性の喪
失によるトナー掻き取り効果の低下が少ないことから、
クリーニング部材の清掃能力の低下が早期に生じるのを
防いで、定着ローラ等のローラ上のトナーを良好に除
去、清掃でき、このため定着によりトナー汚れがない画
像を長期間に亙って安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す概略構成図
である。

【図２】本発明の定着装置の他の実施例を示す概略構成
図である。

【図３】図２の定着装置のクリーニング装置で使用され
るクリーニング部材を示す斜視図である。

【図４】本発明の定着装置の更に他の実施例におけるク
リーニング装置で使用されるクリーニング部材を示す断
面図である。

【図５】トナーの軟化点測定時のトナーのプランジャー
降下量−温度曲線を示すグラフである。

【図６】従来の定着装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ４ 加圧ローラ １２ 未定着トナー像 １３ 記録材 １０ 定着装置本体 ２０ クリーニング装置 ２５ ウエブ ２７、２９ クリーニング部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着画像を担持した記録材を挟持して
   前記画像を定着する一対のローラを有する定着装置本体
   と、前記一対のローラの少なくとも一方のローラにクリ
   ーニング部材を当接して清掃するクリーニング装置とを
   備えた定着装置において、前記クリーニング部材にポリ
   フェニレンサルファイド樹脂を使用したことを特徴とす
   る定着装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニング部材は、ポリフェニレ
   ンサルファイド樹脂繊維同士を結着樹脂繊維で結着した
   繊維状部材からなる請求項１の定着装置。