JP2006259341A - 定着装置と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用頻度の高いシートサイズの外側領域に堆積する紙粉を除去して、画像形成の際に光沢スジが発生する事態を防止する。
【解決手段】 トナーを記録媒体に定着する定着部材(40, 50, 60)と、当該定着部材に当接して前記記録媒体が通過するニップを形成する加圧部材(70)を備えた定着装置において、上記定着部材の表面に回転クリーニング体(80)が当接し、更に前記定着部材表面の所定通紙サイズに相当する範囲の内側から外側にかけて補助クリーニング部材(90)が当接する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、記録媒体上の未定着画像を定着するための構成において、定着部材の通紙サイズからはみ出す部分における紙粉をクリーニングする点に関するものである。

特開２０００−３０５３９３号公報 特開２００３−２１９８０号公報 特開２００３−１２２１８５号公報

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、紙等のシート状記録媒体（以下、シートという）上に転写され担持されている未定着画像を加熱定着することで複写物や記録物を得る。そして、加熱定着処理を行う定着装置としては、ローラ同士を圧接する構成やローラとベルトを組み合わせた構成が知られている。ベルトを用いる構成では、ローラ同士の圧接を利用して定着を行うタイプの定着装置における未定着画像に対面する側に位置するローラに代えて、１対のローラに掛け渡されたベルトを未定着画像に対面させるように配置し、上記１対のローラの一つにはシートを圧接する加圧ローラを対峙させている。ベルトが掛け渡されるローラのうちで、加圧ローラと対峙するローラは定着ローラとされ、この定着ローラ以外のローラは、ベルトを加熱するための熱源を内蔵した加熱ローラとされている。このようなベルト定着装置の基本構成は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。

定着ベルトは内部ローラのスリップ力により駆動するものなので、クリーニング部材のようなものをベルトに強く押し当てるとベルトのスムーズな回転が阻害されるという欠点はあるが、ベルトはローラに比べて体積を小さくすることで熱容量を小さくできるので、短時間での温度上昇が可能であり、ローラ同士で挟持搬送定着を行う場合に比べて始動時での温度の立ち上がりが早いという利点がある。また温度追従性（定着部材表面温度が定着により落ち込んだ後に復帰する特性）に対しても有利である。

そして、このようなベルト定着装置で使用される定着ベルトは、離型性向上のために表層をフッ素樹脂被覆されているが、定着ローラと加熱ローラに掛け渡された状態で回転使用する場合、ベルトの形が回転時に屈曲する。そのため、表層のフッ素樹脂は屈曲に追従し切れずに割れ易く、そのため硬度アップのための添加剤等を使用できない。

そして定着ベルトを用いて幅の狭いシートの連続通紙を続けると、ベルト表面ではサイズ幅の辺部分から発生する紙粉がサイズ幅の外位置に出ることになるが、通紙サイズの外にあるため、「次のシートによって紙粉が除去される」等の現象が無く、紙粉は、定着ベルトの添加剤を含まないフッ素樹脂層に埋め込まれ堆積する。紙粉を堆積させた定着ベルト表面は、他のベルト表面部分と表面状態が異なるので、ベタ画像等にて光沢スジを発生させる可能性がある。通常のクリーニングローラ等、例えば特許文献１や特許文献２に開示されたクリーニングローラ（中空ローラ、クリーニングローラ）、あるいは特許文献３に開示されたクリーニングベルトでは、定着ベルトの回転に合わせて回転するので、紙粉を完全に除去することは難しい。このような問題は、ニップ部を幅広にするために硬度を下げたローラ定着の問題にも生じ得るものである。

本発明は、こうした問題に照らして、使用頻度の高いシートサイズの外側領域に堆積する紙粉を除去して、画像形成の際に光沢スジが発生する事態を防止することを課題とするものである。

上記課題は、本発明にしたがって、トナーを記録媒体に定着する定着部材と、当該定着部材に当接して前記記録媒体が通過するニップを形成する加圧部材を備えた定着装置において、上記定着部材の表面に回転クリーニング体が当接し、更に前記定着部材表面の所定通紙サイズに相当する範囲の内側から外側にかけて補助クリーニング部材が当接することで、解決される。

前記補助クリーニング部材の、前記定着部材と当接する部位にフッ素樹脂を有していれば好ましい。前記補助クリーニング部材が前記定着部材に当接する圧力は、１０ｍＮ／ｍｍ^２以下であれば、好都合である。前記補助クリーニング部材が定着部材に当接する稜線は、前記定着部材が回転する方向に対して、前記補助クリーニング部材の内側が外側よりも下流位置で当接するように斜めになっていれば、一層好適である。前記補助クリーニング部材が取り外し可能であれば都合がよく、あるいは前記補助クリーニング部材が前記定着部材の幅方向に移動できるようになっているのがよい。いわゆるベルト定着装置の場合には、上記補助クリーニング部材のベルト当接面がフッ素樹脂を有していれば好ましく、当該補助クリーニング部材が定着ベルトに当接する圧は、補助クリーニング部材の単位幅当たり１０ｍＮ／ｍｍ以下であれば、好都合である。補助クリーニング部材のベルト当接稜線は、定着ベルトの回転方向に対して、その部材の内側が外側よりも下流位置で当接するように斜めになっていれば、一層好適である。補助クリーニング部材が取り外し可能で、あるいは定着ベルトの幅方向に移動できるようになっていれば、効果的である。

本発明によれば、全通紙範囲のクリーニングローラの他に、頻繁に使用するシートサイズの内側から外側にかけての特定範囲で定着部材に当接し、摺擦する補助クリーニング部材が設けられているので、シートサイズ外の堆積する紙粉が定着部材から掻き落とされ、また当該補助クリーニング部材は、シートサイズ幅の内側にも当接するので、定着部材の表面状態の差異も小さくなって、光沢スジの発生を防止できる。

補助クリーニング部材の基材に対して、定着部材と当接する側の面にフッ素樹脂被覆することで、離型性の良いフッ素樹脂の特性のためトナーが補助クリーニング部材に付着し難くなり、トナーによる定着部材の傷付けを防止できる。

補助クリーニング部材の定着部材と当接する圧力を１０ｍＮ／ｍｍ^２以下に調節ことにより、いったん挟まった異物やトナーもすみやかにすり抜けため、異物やトナーによる定着部材の傷付けを防止できる。

補助クリーニング部材のうち、定着部材に当接する稜線が、定着部材回転方向に対して内側が外側よりも下流側で当接するよう斜めになっていれば、シートサイズ幅の辺から出る紙粉がサイズ幅の外位置に出ても、紙粉が斜めの稜線に沿って通紙領域内に移動し、次に来たシートが紙粉を除去するので、定着部材上での紙粉堆積を防止できる。

補助クリーニング部材をブラケット等から取り外し可能とすることで、必要の無い位置に補助クリーニング部材を付けなくて済み、また、そのサイズで使用したい時は移動させて補助クリーニング部材を取り付ければ良いため、簡素化できる。

本発明の詳細を、図に示された例に基づいて以下に説明する。
先ず電子写真式の画像形成装置であるレーザープリンタ（以下、プリンタという）に適用した例として述べる。図１は、本プリンタの概略的な全体構成を示すものである。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、当該ドラム１に接触する帯電手段としての帯電ローラ２により、その表面を一様に帯電される。その後、画像情報に基づいて潜像形成手段としての光書込ユニット３により走査露光されて、ドラム表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段および潜像形成手段としては、帯電ローラ２、光書込ユニット３とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置４により現像され、感光体ドラム上にトナー像が形成される。感光体ドラム上に形成されたトナー像は、転写ローラ５を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット６から給紙ローラ７及びレジストローラ対８を経て搬送される記録媒体としてのシート９上に転写される。転写終了後のシート９は、定着装置１０によりトナー像が定着され、排紙ローラ１１を介して機外空間部１２に排出される。機外空間部１２には、シート９を積載収容する排紙トレイ１３が配置されている。なお、転写されずに感光体ドラム上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット１４により感光体ドラム１の表面から除去される。また感光体ドラム上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ１５で除去される。

図２に示すように、定着装置１０は、不図示の装置筐体内に、定着ローラ５０、加熱ローラ６０、これら両ローラに掛け回される定着ベルト４０、定着ベルト４０を介して定着ローラに圧接する加圧ローラ７０を配して構成されている。定着ローラ５０は発熱源（以下、ヒータという）５５を内蔵し、表層にフッ素樹脂／ゴムを備えたゴム５０ａで被覆されている。加熱ローラ６０は内部にヒータ６５，６６を有する金属パイプから成っている。定着ベルト４０は、金属フィルム（例えば、Ｎｉ、ＳＵＳ等）や樹脂フィルム（例えばＰＩ、ＰＡＩ）の基材上にシリコーンゴムを重ね、表層にフッ素樹脂を備えて構成されている。定着ベルト４０は定着ローラ５０により駆動回転されるが、加熱ローラ６０によって駆動回転されるようになっていてもよい。定着ベルト４０を挟んで定着ローラ５０と圧接回転する加圧ローラ７０は定着ローラ５０と同様に、その内部にヒータ７５を有し、表層にフッ素樹脂を備えたゴム７０ａで被覆されている。

夫々のローラ５０，６０，７０内にあるヒータ５５，６５，６６，７５は、定着ベルト４０や加圧ローラ７０の温度を、夫々のローラ近傍に配された温度センサ５３，６３，７３で検知することによって点灯制御されている。但し、定着ローラ５０に対する温度センサ５３は定着ローラ５０の長手方向に複数個存在し、通紙領域での中央部と端部の温度を検知している。

以上のような構成のベルト定着装置１０において、画像情報に対応するトナーを付着させたシートは、定着ローラ５０のゴム層５０ａと加圧ローラ７０のゴム層７０ａが圧接変形することで形成されるニップ部を通過する際、定着ローラ５０や加熱ローラ６０で加熱された定着ベルト４０、更には加圧ローラ７０により熱と圧力を得て、トナーを定着させる。そして、定着ベルト４０上に残ったトナーは、加圧ローラ７０と反対側で定着ベルト４０上に当接したクリーニングローラ８０によりクリーニングされる。通紙するシートからは紙粉が発生し、これもクリーニングローラ８０によりおおむね除去されるが、クリーニングローラ８０は定着ベルト４０に合わせて回転するものなので、このクリーニングローラのみで紙粉を完全に除去することは困難である。特に幅の狭いシートの連続通紙を続けると、シートのサイズ幅の辺部分から発生する紙粉がシートサイズ幅の外位置のベルト表面上に出て、硬度アップのための添加剤を含まない定着ベルトフッ素樹脂層に埋め込まれて堆積する虞がある。このような紙粉、特に定着ベルト表面上の所定サイズシートの側縁に相当する箇所の近傍に溜まり得る紙粉をクリーニングするための補助クリーニング部材たる摺擦クリーニング部材９０が定着ベルト４０に接して設けられている。

この摺擦クリーニング部材９０は、図３に示すように、定着ベルト４０の幅方向における所定範囲、図示の例ではＢ４縦サイズシートの内側から外側にかけての範囲とＡ４縦サイズシートの内側から外側にかけての範囲に合計４個配され、定着ベルト４０に当接し、定着ベルト４０の回転によって当該ベルト４０と摺擦するようになっている。摺擦クリーニング部材の配置位置は、頻繁に使用されるシートのサイズの内側から外側にかけての範囲に定着ベルト４０に当接するように決められる。一般的には、Ａ４縦、Ａ４横、Ｂ４縦、Ｂ５横、Ｂ５縦の各サイズで個別の使用環境に応じて使用頻度の高いシートの側縁の内側から外側の範囲にあるように摺擦クリーニング部材９０が設置される。この摺擦クリーニング部材９０によって、シートサイズ外の紙粉が定着ベルト４０から掻き落とされ、しかも当該摺擦クリーニング部材９０はシートサイズ幅の内側でも定着ベルト４０に摺擦するので、ベルト表面状態の差の変化も鈍り、光沢スジの発生を抑制できる。

この摺擦クリーニング部材９０は、図４に示すように、基材９０ａに対してフッ素樹脂を被覆し、このフッ素樹脂層９０ｂを定着ベルト４０に当接してもよい。紙粉が少なくとオフセットトナーが多く定着ベルト４０に残る場合に、摺擦クリーニング部材９０にトナーが付着するようなことがあると、電源オフ時等に付着トナーが冷えて固まる状態となり、そのような状態で定着ベルト４０が回転を再開すると副作用として定着ベルト４０を傷付ける虞がある。フッ素樹脂層９０ｂを摺擦面とすることで、トナーが付着し難くなり、ベルトの傷付きを防止し、副作用的な光沢スジの発生も防止できる。

摺擦クリーニング部材９０が定着ベルト４０に当接するにあたって、その当接圧が強くなりすぎると、ベルト表面のフッ素樹脂に傷がつき易くなる。そこで図５に示すような当接圧調整機構を付加してもよい。即ち、ブラケット１００に、摺擦クリーニング部材９０’を支点９０Ｃで回転自在に保持する板バネ９１が取り付けている。そして、摺擦クリーニング部材９０’を定着ベルト４０に当接させるスプリング９２も保持している。この時、当接圧が強くなると定着ベルト４０の表層のフッ素樹脂は傷が付き易く、摺擦クリーニング部材９０の副作用として光沢スジが発生する。そこで、摺擦クリーニング部材９０’の定着ベルト４０と当接する幅９０ｄ（図３）当たり１０ｍＮ／ｍｍ以下の圧に調節する。これにより、定着ベルト４０との間に異物やトナーがいったん挟まるようなことがあっても、それら異物やトナーは容易に摺擦部をすり抜けることができ、ベルト４０の傷付けを防止でき、光沢スジ発生も防止できる。なお図５において図２と同じ部材については同じ符号を付すにとどめ、説明を省略する。

図３では、摺擦クリーニング部材９０が定着ベルト４０に直角に当たっているが、図６に示すように、ベルト４０に当接する摺擦クリーニング部材９０の稜線が、ベルト４０の回転方向に対して内側が後退して当接するように斜めになっていてもよい。このように稜線を斜めにすることで、紙粉が稜線に沿って通紙領域内に移動することになり、次に来るシートが紙粉を除去できる。

更に、機械の使用状況により、Ｂ４サイズシート等を通紙しないケースも想定される。そのような場合に、図６から理解できるように、保持板バネ９１を取り外し可能にして、ブラケット１００の通紙領域外１００ａに移動させておけば、必要の無い位置に摺擦クリーニング部材９０を付けなくてよく、また、そのサイズのシートを使用するニーズが発生した時には取り付け位置を移動させることで、定着ベルト４０の有効領域での無駄な摺擦がなくなる。

本発明に係る画像形成装置であるレーザープリンタの概略構成図である。 本発明に係る定着装置の主要部の概略構成図である。 定着ベルトの幅方向に見たクリーニングローラや摺擦クリーニング部材の配置位置を示す図である。 摺擦クリーニング部材のベルト当接面がフッ素樹脂を施されていることを示す概略図である。 本発明に係る別の定着装置の主要部の概略構成図である。 摺擦クリーニング部材がブラケットから取り外し可能であることを示す図である。 摺擦クリーニング部材のベルト当接稜線を下流側に引き込むように傾斜させたことを示す図である。

符号の説明

４０ 定着ベルト
５０ 定着ローラ
５０ａ ゴム層
５３ 温度センサ
５５ ヒータ
６０ 加熱ローラ
６３ 温度センサ
６５、６６ ヒータ
７０ 加圧ローラ
７０ａ ゴム層
７３ 温度センサ
７５ ヒータ
８０ クリーニングローラ
９０ 摺擦クリーニング部材

Claims (8)

1. トナーを記録媒体に定着する定着部材と、当該定着部材に当接して前記記録媒体が通過するニップを形成する加圧部材を備えた定着装置において、
   上記定着部材の表面に回転クリーニング体が当接し、
   更に前記定着部材表面の所定通紙サイズに相当する範囲の内側から外側にかけて補助クリーニング部材が当接することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材が、加熱源を付設する張架ベルトと、これに当接する加圧ローラとを有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記補助クリーニング部材の、前記定着部材と当接する部位にフッ素樹脂を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記補助クリーニング部材が前記定着部材に当接する圧力は、１０ｍＮ／ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記補助クリーニング部材が定着部材に当接する稜線は、前記定着部材が回転する方向に対して、前記補助クリーニング部材の内側が外側よりも下流位置で当接するように斜めになっていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記補助クリーニング部材が取り外し可能であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記補助クリーニング部材が前記定着部材の幅方向に移動できるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

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