JP2007047450A - 定着装置及びそれを装着した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリコンオイルの使用を排し、その障害を回避して、代わりにワックス含有トナーを用い、光沢メモリの発生を防止すると共に、残されていたスジ状のムラをも排除し、高い画像品質を備えた定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ワックスを含有するトナー像が転写された転写材を、加熱された定着回転体と加圧部材間に設けた定着ニップ部に搬送ニップして熱定着させる定着装置であって、前記定着回転体の回転方向上流側に、前記定着回転体表面を清掃する、定着回転体に接触する清掃回転体と、該清掃回転体に接触する清掃部材とで構成されるクリーニングユニットを設け、その下流側で、且つ前記定着ニップ部の上流側に、前記定着回転体に接するワックス均一化部材を設け、前記ワックス均一化部材の表面粗さを、前記清掃回転体及び清掃部材のうち何れか大きい方の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする定着装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置で用いられる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

通常、電子写真法等の画像形成装置に用いられる定着装置は、例えば定着ローラと加圧ローラによって定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部でトナーを担持した転写材の定着を行っている。

従来、この定着の際に定着ローラ表面にトナーが付着してしまうオフセットが発生したり定着ローラへのトナーを担持した紙の巻き付きが起こり、これにより画像品質や通紙性能を低下させてしまうという問題が発生していたが、例えば定着ローラ表面にシリコーンオイルを塗布することで、オフセットの発生や紙巻き付きを抑えるという技術が用いられていた。

しかしながら、従来の定着ローラにシリコーンオイルを用いるという技術では、定着ローラのシリコーンオイルが転写紙に付着してしまい、シリコーンオイル付着によるべたつき感が避けられず、得られた画像の品質に大きな問題が残されている。また、シリコーンオイルは高価であるのに加え、装置内にシリコーンオイルを定着装置に供給する機構を設ける必要もある。さらに、シリコーンオイルが熱によりその一部が蒸発し、機内を汚染したりしてしまう問題もある。

そこで、従来のように定着ローラにシリコーンオイルなどの使用をなるべく抑え、替わりにワックスを添加したトナーを用いることで、加熱時にトナー中から溶解したワックスが定着ローラに供給され、オフセットの発生や紙巻き付きを抑えるという技術が開示されている。（例えば特許文献１参照）
しかしながら、定着回転体にワックスが付着してくるとそのワックスによるワックス潜像が形成され、次の画像に光沢ムラとなって現れる。これを回避するために、定着回転体に清掃回転体を接触させ、更に接触回転体に清掃部材としての清掃ウエブを接触させる手段をとった技術（例えば特許文献２参照）があるが、このような処置を施しても、ワックスのスジ状のムラが画像上に現れたりしている。
特開平３−１８５４５９号公報 特開２００５−４３５３２号公報

このようにワックスを添加したトナーを用いて定着を行うことにより、シリコーンオイルの使用を抑えて、オフセットの発生や紙巻き付きを抑えることができ、トナーから定着ローラにしみ出たワックスの一部が定着ローラに付着してできるワックス潜像に起因する光沢メモリの発生も抑えることが可能になった。しかし、更に残された問題として、ワックスのスジ状のムラが画像上に現れ画像品質を低下させてしまうことが、未解決のままである。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シリコンオイルの使用を排し、その障害を回避して、代わりにワックス含有トナーを用い、光沢メモリの発生を防止すると共に、残されていたスジ状のムラをも排除し、高い画像品質を備えた定着装置及び画像形成装置を提供することである。

この目的は次の技術手段（１）〜（６）の何れかによって達成される。

（１）ワックスを含有するトナーを用いて形成された未定着画像が転写された転写材を、加熱された定着回転体と加圧部材間に設けた定着ニップ部に搬送ニップして熱定着させる定着装置であって、
転写材上のトナー像に接して熱定着させる前記定着回転体の回転方向上流側に、前記定着回転体の表面の汚れを清掃するクリーニングユニットを設け、その下流側で、且つ前記定着ニップ部の上流側に、前記定着回転体に接するワックス均一化部材を設け、
前記クリーニングユニットは前記定着回転体に接触する清掃回転体と、該清掃回転体に接触する清掃部材とで構成され、
前記ワックス均一化部材の表面粗さＲｚは、前記清掃回転体及び清掃部材のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚよりも小さくされたことを特徴とする定着装置。

（２）前記ワックス均一化部材は回転ローラであることを特徴とする（１）項に記載の定着装置。

（３）前記ワックス均一化部材はヒータを内蔵した回転ローラであることを特徴とする（１）項に記載の定着装置。

（４）前記ワックス均一化部材は弾性を有する板状のブレードであることを特徴とする（１）項に記載の定着装置。

（５）前記清掃回転体及び前記清掃部材のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚが４．０μｍ以下であり、前記ワックス均一化部材の表面粗さＲｚが１．６μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（４）項の何れか１項に記載の定着装置。

（６）（１）〜（５）の何れか１項に記載の定着装置を装着したことを特徴とする画像形成装置。

本発明により、シリコンオイルの使用を排し、その障害を回避して、代わりにワックス含有トナーを用い、光沢メモリの発生を防止すると共に、残されていたスジ状のムラをも排除し、高い画像品質を備えた定着装置及び画像形成装置の提供ができた。

本発明について、以下にその実施の形態を、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されない。また、以下の説明には用語等に対する断定的な表現が含まれている場合があるが、本発明の好ましい例を示すものであって、本発明の用語の意義や技術的な範囲を限定するものではない。

図１は本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。

図１に示すように、この画像形成装置１は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙手段と搬送手段とトナーカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、本発明である定着装置１０、及び操作部９１等から構成されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット９Ｙは、像担持体（以下、感光体と称す）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ、転写手段７Ｙ、クリーニング手段８Ｙを有する。

マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット９Ｍは、感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ、転写手段７Ｍ、クリーニング手段８Ｍを有する。

シアン色の画像を形成する画像形成ユニット９Ｃは、感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ、転写手段７Ｃ、クリーニング手段８Ｃを有する。

黒色画像を形成する画像形成ユニット９Ｋは、感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ、転写手段７Ｋ、クリーニング手段８Ｋを有する。

中間転写体６は、複数のローラ６Ａ、６Ｂ、６Ｃに巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成ユニット９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次１次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙手段である給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙ローラ２１により一枚ずつ給紙され、レジストローラ２２を経て、転写手段７Ａに搬送され、用紙Ｐ上に前記カラー画像が２次転写される。

カラー画像が転写された前記用紙Ｐは、本発明の定着装置である定着装置１０により定着処理され、搬送手段である搬送ローラ２３、２４を経て、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

図２は、本発明の定着装置を詳しく説明するための定着装置１０の概略断面図である。

図２に示すように、本発明の定着装置１０は、本発明に係る定着回転体である加熱定着ローラ１０１を有している。更に定着装置１０は、本発明に係る清掃回転体である清掃ローラ１０３と、本発明に係る清掃部材である清掃ウェブ１０４を有しており、これらで加熱定着ローラ１０１に付着したワックスを取り除く。

加熱定着ローラ１０１は加圧回転体であり加熱定着ローラ１０１に圧接する加圧ローラ１０２とで定着ニッブ部Ｎを形成し、この定着ニップ部Ｎにトナーｔを有した転写材Ｐを通過させ熱定着を行っている。このニップ部Ｎでの熱定着によって、トナーｔは溶融し転写材Ｐ上に定着される。この際、トナーｔ中に分散含有されるワックスが溶融して加熱定着ローラ１０１と溶融したトナー樹脂の界面に所定量以上存在するようになるために、トナー樹脂と加熱定着ローラ１０１の接着力が下がり、オフセットや転写材の巻き付きが抑制されるとともに、ワックスの一部は加熱定着ローラ１０１に付着する。

加熱定着ローラ１０１は、加熱源であるハロゲンヒータ１６１を内包するアルミニウムＡ５０５６の円筒芯金１０５に熱伝導率０．５０Ｗ／ｍ・Ｋ、ＪＩＳ−Ａ硬度１０°で厚さ１．５ｍｍのシリコーンゴムの耐熱弾性層１０６を形成し、さらに１層ないし３層の接着層を介してその上の最表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂のトナー離型層１０７を、ディスパージョン状態のＰＦＡ樹脂を塗布焼成することにより、形成させたものであり、図示しないモータにより回転駆動される。また、加熱定着ローラ１０１には、ＰＦＡ樹脂のトナー離型層１０７として、チューブとして成型されたＰＦＡチューブを耐熱弾性層１０６の上に接着層等を介して被覆してもよい。

トナー離型層１０７には、フッ素樹脂を含有する材料を用いることが好ましい。フッ素樹脂としてより好ましいのは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰのいずれかを含有する材料であり、最も好ましくは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰのいずれかである。これにより、トナー樹脂やトナー粒子に含まれるワックスに対する加熱定着ローラ１０１表面の離型性も向上し、定着時にトナーが加熱定着ローラ１０１表面につきにくくなるとともに、加熱定着ローラ１０１表面にワックスがつきにくくなり、加熱定着ローラ１０１表面にワックスが付着したとしてもより清掃ローラ１０３によるワックスの除去効果を向上させることができ、光沢メモリをより一層抑えることができる。

加熱定着ローラ１０１のトナー離型層１０７の厚さは２０〜５０μｍであることが好ましい。２０μｍ以上とすることで、均一なフッ素樹脂の層を形成しやすくなる。また、５０μｍ以下とすることで、加熱定着ローラ１０１表面がトナー像ｔを担持する転写材Ｐの表面凹凸にならい易くすることができ、画像劣化を抑えることができる。また、５０μｍ以下の領域では、加熱定着ローラ１０１表面が清掃ローラ１０３表面にならい易くなることにより清掃ローラ１０３によるワックスの除去効果を一層向上させることができる。

加圧ローラ１０２は、アルミニウム円筒芯金１０８に厚さ１．０ｍｍのシリコーンゴムの耐熱弾性層１０９を形成し、さらに１層ないし３層の接着層を介してその上の最表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂のトナー離型層１１０を形成させたものであり、加熱定着ローラ１０１とで、トナー像ｔを有する転写紙Ｐを圧着して、加圧しながら従動回転する。トナー離型層１１０は前述したトナー離型層１０７と同様な方法にて形成される。

清掃ローラ１０３は、アルミニウム円筒芯金に硬質陽極化処理を行ってアルミナ被膜を形成し、さらにテトラチオモリブデン酸アンモニウム溶液中で二次電解して被膜中の超微細ポアー内に二硫化モリブデンを析出させてから表面を研磨したものであり、表面粗さＲｚを１．６μｍ以下とし、ビッカース表面硬さが３４３０ＭＰａ以上である。また、この清掃ローラ１０３のアルミニウム円筒の内側にハロゲンヒータを設置して、外部加熱ローラとしての役目も兼ねることが可能である。

清掃ローラ１０３の加熱定着ローラ１０１と接触する部分の材料には、表面粗さＲｚが１．６μｍ以下のもので加熱定着ローラ１０１の表面温度に対する耐熱性があればどのようなものを用いてもよい。上述したもの以外でも、例えば、アルミニウム円筒芯金に、Ａｓｋｅｒ−Ｃ（４．９Ｎ荷重）硬度で１５〜５０°となるように発泡シリコーンゴムを３〜８ｍｍ程度の厚さで成型し、さらにその上に接着層等を介して５０〜８０μｍ程度の厚みを持ち表面粗さＲｚを１．６μｍ以下となるように成型されたポリイミドシームレスチューブを被覆したものを用いてもよい。

本発明において表面粗さＲｚは、ＪＩＳＢ０６０１−１９８２に記載の基準長０．８ｍｍの値を意味する。即ち、基準長０．８ｍｍの距離間で上位から５つの山頂の平均高さと、下位から５つの谷底の平均低さとの差である。

清掃ローラ１０３の表面粗さＲｚは、１．０μｍ以下であることが特に好ましい。加熱定着ローラ１０１上においてワックスの融点以上の温度が保たれている場合は、ワックスは液状であり、通常高さは約１μｍ以下となることから、表面粗さＲｚを上記のような小さい値にすることにより、より一層ワックスと清掃ローラ１０３の接触が確実になるため、加熱定着ローラ１０１に付着したワックスをより一層効率よくふき取ることができる。

清掃ローラ１０３は、加熱定着ローラ１０１と１９．６〜９８Ｎの荷重で接触しており、ハロゲンヒータ１６１を調整して、この接触部分での温度がトナー中に含有されるワックスの融点より高くなるようにしている。これにより、加熱定着ローラ１０１上に付着したワックスが溶解した状態で清掃ローラ１０３によってふき取られるようになり、加熱定着ローラ１０１からのワックス除去効率が向上して光沢メモリを抑えることができる。

清掃ローラ１０３と加熱定着ローラ１０１との接触部分は画像形成に用いられる転写材Ｐの最大用紙幅以上であることが好ましい。また、清掃ウェブ１０４と清掃ローラ１０３との接触部分も画像形成に用いられる転写材Ｐの最大用紙幅以上であることが好ましい。これによりどのようなサイズの用紙に対しても光沢メモリをなくすことができる。

また、清掃ローラ１０３は、清掃ウェブ１０４とも接触しており、ハロゲンヒータ１６１により加熱された加熱定着ローラ１０１からの熱によって、清掃ローラ１０３と清掃ウェブ１０４の接触部分での温度がトナー中に含有されるワックスの融点より高くなっている。これにより、加熱定着ローラ１０１に付着したワックスをふき取ったことで清掃ローラ１０３に付着したワックスが、溶解した状態で清掃ウェブ１０４によってふき取られるようになり、清掃ローラ１０３からのワックス除去効率を向上させることができる。トナーに含有されるワックスの融点は通常１１０℃以下程度と低く、また、加熱定着ローラ１０１は常にハロゲンヒータ１６１から熱供給を受け表面温度が通常約１６０℃以上に保持され、さらに、加熱定着ローラ１０１と清掃ローラ１０３とが接触回転することから、清掃ローラ１０３と清掃ウェブ１０４の接触部分での温度もワックスの融点よりも高くなるのである。

例えば、アルミニウム円筒芯金にアルミナ被膜を形成し研磨した清掃ローラ１０３においては、芯金の熱伝導性が良好なために加熱定着ローラ１０１との接触により表面温度はすぐに上昇する。アルミニウム円筒芯金の肉厚は撓みなどが発生しない範囲において薄い方が表面温度をすぐに上昇できるため良く、０．８〜２ｍｍ程度が好ましい。また、発泡シリコーンゴム表面にポリイミドチューブを被服したような清掃ローラ１０３の場合も、発泡シリコーンゴムの熱伝導性が悪いために加熱定着ローラ１０１との接触回転により表面温度はすぐに上昇する。

加熱定着ローラ１０１、清掃ローラ１０３はウォームアップ時に回転する期間が設けられて要ることが好ましく、これにより、清掃ローラ１０３は画像形成装置立ち上げ直後でも十分な高温度にすること可能である。

加熱定着ローラ１０１と接触する清掃ローラ１０３の表面部分のトナーに含有されるワックスに対する融点以上で２３０℃以下の所定温度Ｔ（℃）における接触角をＡとし、清掃ローラ１０３と接触する加熱定着ローラ１０１の表面部分のトナーに含有されるワックスに対する前記所定温度Ｔ（℃）における接触角をＢとしたときに、Ａ＜Ｂであることが好ましい。このようにすることで、加熱定着ローラ１０１と清掃ローラ１０３の接触部分で、加熱定着ローラ１０１に付着した融点以上となったワックスが、加熱定着ローラ１０１から清掃ローラ１０３に移動しやすくなり、加熱定着ローラ１０１からのワックス除去効率がより一層向上して光沢メモリをより一層抑えることができる。上述した接触角の大小関係が維持される必要のある温度領域は、ワックスの融点以上で、かつ定着回転体表面の正常使用状態での最高温度（定着回転体表面のフッ素樹脂が十分耐久性のある温度）以下である。

加熱定着ローラ１０１の耐熱弾性層１０６の厚さが０．２ｍｍ以上であり、さらに、清掃ローラ１０３は加熱定着ローラ１０１と接触する部分のビッカース表面硬さが３４３０ＭＰａ以上であり、清掃ローラ１０３は１９．６〜９８Ｎの荷重で加熱定着ローラ１０１に圧接していることが好ましい。加熱定着ローラ１０１の耐熱弾性層１０６の厚さを０．２ｍｍ以上とすることにより、加熱ローラ表面がトナー像ｔを担持する転写材Ｐの表面凹凸にならい易くなり画質が良好になるばかりでなく、清掃ローラ１０３が硬いものであっても清掃ローラ１０３と加熱定着ローラ１０１の接触が安定し、加熱定着ローラ１０１と清掃ローラ１０３との接触部分で加熱定着ローラ１０１に付着したワックスが加熱定着ローラ１０１から清掃ローラ１０３に移動しやすくなり、加熱定着ローラ１０１からのワックス除去効率がより一層向上して光沢メモリをより一層抑えることができる。

また、ビッカース硬度を３４３０ＭＰａ以上とすることにより、清掃ローラ１０３が当接する清掃ウェブ１０４や付着する紙粉により磨耗して磨耗粉が発生したり、清掃ローラの表面粗さが粗くなることを抑えることができるため、清掃ローラ１０３の清掃効果を維持することができる。

清掃ローラ１０３は１９．６〜９８Ｎの荷重で加熱定着ローラ１０１に圧接していることにより、清掃ローラ１０３と加熱定着ローラ１０１と融点以上での接触が安定し、清掃ウェブ１０４が接触していても清掃ローラ１０３が加熱定着ローラ１０１に安定して従動することができて、かつ加熱定着ローラ１０１の耐熱弾性層にダメージを与えない。

ビッカース表面硬さはＪＩＳ Ｚ ２２５１の微小硬さ試験法に則り測定することができる硬度とする。具体的には、対面角が１３６度のダイヤモンド正四角錐の圧子を用い、試験面に窪みをつけた時の荷重Ｆ（ｋｇｆ）を、窪みの対角線長さｄ（ｍｍ）から求めた表面積で除した商をいい、
表面硬さ（Ｈｖ）＝１．８５４４Ｆ／ｄ²
（但し、ｄは窪みの対角線長さの平均（ｍｍ）である。）
で算出できる。本発明においてはＭＶＫ−Ｈ１００（（株）アカシ製）を用いて、２３℃、５０％ＲＨの環境で測定した値としている。

清掃ウェブ１０４は、シート状であり、芳香族ポリアミド繊維とポリエステル繊維とを質量比６：４で合わせて厚み７０μｍ目付け量２７ｇ／ｍ²とした不織布である。清掃ウェブ１０４には、芳香族ポリアミド繊維とポリエステル繊維とを質量比４：６で合わせて厚み４６μｍ目付け量２７ｇ／ｍ²とした不織布を用いてもよい。

例えば清掃ウェブ１０４を用いない場合、ワックスが清掃ローラ１０３上に蓄積したり、加熱定着ローラ１０１に微小ながらオフセットしているトナーや紙粉が蓄積することにより、徐々に清掃ローラ１０３のワックスの清掃能力が低下してしまうが、清掃ウェブ１０４を設けることによって、清掃ローラ１０３に付着したトナーや紙粉、ワックスをより効率よくふき取ることができるので清掃効果を維持向上させることができる。

清掃ウェブ１０４には、清掃ローラ１０３から融点以上のワックスをふき取ることができる材料であればどのような材料を用いてもよいが、耐熱性の観点から芳香族ポリアミド繊維又はポリエステル繊維を含有する不織布を用いるのが好ましい。

清掃ウェブ１０４は、本発明に係る清掃部材移動手段である元巻き側１１２Ａと巻き取り側１１２Ｂの間に張力を持って張り巡らせ、清掃ウェブ１０４に清掃ローラ１０３が当接するように配置され、駆動モータ（図示せず）を使用してシート状の清掃ウェブの巻き取り側１１２Ｂの軸を所定角度回転させて、清掃ウェブ１０４を移動させている。これにより、清掃ウェブ１０４で清掃ローラ１０３の清掃を行って汚れた部分を移動させ、清掃ウェブ１０４と清掃ローラ１０３の接触部にトナーや紙粉、ワックスが多量に蓄積しないようにして清掃ローラ１０３の清掃を行うことができ、より一層光沢メモリの発生を抑えることができる。清掃ウェブ１０４の移動量は、０．０２〜０．０５ｍｍ／ｃｏｐｙ（Ａ３用紙）の範囲の中の一定値としておくのが効率的で好ましい。０．０２ｍｍ／ｃｏｐｙ以上とすることで、清掃ローラ１０３の清掃が十分行われ、０．０５ｍｍ／ｃｏｐｙ以下とすることで清掃ウェブ１０４の長さを必要以上に長くする必要がなく、スペースやコストの面から好ましい。

清掃ウェブ１０４の移動量は、清掃ウェブ駆動モータの駆動時間を、新しい清掃ウェブ１０４を取り付けた状態からの清掃ウェブ駆動モータの駆動累積時間を関数とした式で計算される値にすることにより一定値に制御することが可能である。

加熱定着ローラ１０１には、シリコーンオイルを塗布していない。このようにすることで、画像品質をより一層向上させ、コスト削減も図ることができる。

また、清掃ウェブ１０４にもシリコーンオイルを含浸していない。これにより、画像品質をより一層向上させ、コスト削減も図れる。

さて、このようにしてワックス含有トナーを採用し、シリコンオイル塗布を施さないでも画像へのオフセット転写や画像面へのシリコンオイルのべたつき感等が解消され、更にワックス含有トナーを採用により発生することのあった、光沢メモリも除去されるようになった。

本発明に用いられるトナーはワックスを含有していれば、従来公知のトナーを用いることができる。

本発明において、ワックスには、例えば、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、これらの変性物（例えば、酸化物やグラフと処理物）、高級脂肪酸、およびその金属塩、アミドワックス、エステル系ワックス等の従来公知のワックスを用いることができるが、例えば高級脂肪酸エステルワックスを用いるのが好ましい。これにより、定着ニップ部でのトナー画像部からのワックスのしみ出しを良好にしオフセットや紙巻き込みの発生をより一層抑えることができるのに加え、清掃ローラ１０３でのワックスふき取りが良好になるためより一層光沢メモリを防止することができる。

本発明に係るトナーのワックスの含有率は７〜２３質量％であることが好ましい。ワックスの含有率を７質量％以上とすることで、定着ニップ部でのトナー画像からのワックスしみ出しが十分となりオフセットや紙巻き込みの発生をより一層抑えることができる。一方、ワックスの含有率が２３質量％以下とすることで、加熱定着ローラ１０１への余分なワックス付着をより一層抑えることができる。

ワックスの含有量を調整することが容易であるトナーとして重合トナーが挙げられる。本発明で用いられるトナーは重合トナーを用いることでワックスの含有量を容易に調整することができるので好ましい。

本発明に係るトナーに含有されるワックスの融点は７５〜１１０℃であることが好ましい。これにより、定着ニップ部でのトナー画像からのワックスしみ出しや、加熱定着ローラ１０１と清掃ローラ１０３の接触部でワックスの溶解がスムーズに行われるため、オフセットや紙巻き込みの発生をより一層抑えることができるのに加え、清掃ローラ１０３でのワックスふき取りが良好になるためより一層光沢メモリを防止することができる。

テストに使用するトナーは、ワックスの含有量が７〜２３質量％に調整されたもので、カラー複合機Ｋｏｎｉｃａ９３３１用トナー（コニカミノルタ社製）を使用した。このトナーは特開２００４−５４２４０号公報に詳細に記載されている乳化重合法による重合トナーである。使用したトナーの軟化点はワックス含有量が約１３質量％の際に約１２０℃であり、トナー中に含有するワックスは高級脂肪酸エステルワックスであり、その融点は約８０℃である。ここで、軟化点とは、高化式フローテスターを用いて測定された温度をいう。また、ワックスの融点は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）に於ける昇温時のＤＳＣカーブにおいて、最大の吸熱を示すピークの頂点の温度をいう。

しかし、新たな問題としてスジ故障の発生の問題があり、これを皆無にし、安定した上質の画像が得られるようにすることが必要になった。本発明では上記ワックス含有トナーを以下に説明する定着装置及びそれを装着した画像形成装置を用いて画像形成を行うことによりスジ故障の発生を懸念することなく、上質の画像を安定して形成出来るようになった。このことにつて以下に詳細に説明する。

図１、２に示す画像形成装置と定着装置を用い、さらに、表１に示すように、クリーニングユニット１０３Ａとしての清掃ローラ１０３及び清掃ウエブ１０４のそれぞれを、８種類の粗さＲｚのものに作製し、更にワックス均一化部材を４種類作製し、清掃ローラを用いて、この実施例で準備した上述のトナーｔと８１．４ｇ／ｍ²紙（Ａ４サイズ）を使用して、紙上のトナー付着量が１色当たり約０．４〜０．５ｍｇ／ｃｍ²となるようにしてフルカラー画像を形成していき、連続１０１枚の画像試料の画像形成を、転写材Ｐの用紙の搬送速度を後述する７３，１１０，２２０ｍｍ／ｓの３水準で行い、それぞれ２枚目以降の１００枚ずつ、合計８００枚の画像試料１〜８を作製した。

表１は速度水準２２０ｍｍ／ｓのものである。７３，１１０ｍｍ／ｓについても２２０ｍｍ／ｓと同様のテストを行い、表１と同様の結果を得た。

なお、図２に示す定着装置１０の加熱定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２には下記のものを用いている。

加熱定着ローラ１０１は、前述したように、アルミニウムＡ５０５６の円筒芯金に、熱伝導率０．５０Ｗ／ｍ・ＫでＪＩＳ−Ａ硬度１０°のシリコーンゴムの耐熱弾性層１０６を厚さ１．５ｍｍで形成し、更に、２層の接着層を介してその上の最表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂のトナー離型層１０７を、ディスパージョン状態のＰＦＡ樹脂を塗布焼成することにより形成し表面平滑処理を施して、外径６５．０ｍｍにしたもので、表面粗さＲｚが２．０μｍ以下であるものを用いた。

加圧ローラ１０２も、前述したように、アルミニウムＡ５０５６の円筒芯金に、熱伝導率０．５０Ｗ／ｍ・ＫでＪＩＳ−Ａ硬度１０°のシリコーンゴムの耐熱弾性層１０６を厚さ１．０ｍｍで形成し、さらに２層の接着層を介してその上の最表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂のトナー離型層１０７を、ディスパージョン状態のＰＦＡ樹脂を塗布焼成することにより形成し、外径５５．０ｍｍにしたもので、表面粗さＲｚが２．０μｍ以下であるものを用いた。

加熱定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の圧着荷重は約９８０Ｎであり、ニップ幅は約７〜８ｍｍである。加熱定着ローラを駆動させることにより、転写材Ｐの搬送速度が所定速度になるようにしており、本実施例では、前述のように、７３ｍｍ／ｓｅｃ、１１０ｍｍ／ｓｅｃ、２２０ｍｍ／ｓｅｃの３水準で通紙を行っている。加熱定着ローラ１０１のアルミニウム円筒芯金内部にはハロゲンヒータ１６１が固定されて設置され、加熱定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２表面に近接した位置に配置された温度検知センサ（図示せず）の検知出力によりＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、加熱定着ローラ１０１の表面温度を１６０〜２１０℃の範囲内の所定値、加圧定着ローラ１０２の表面温度を１４０〜１９０℃の範囲内の所定値に保つようにしている。

本発明者は、このようにして、ワックスを含有する上記トナーを用いて、現像した未定着画像が転写された転写材を、加熱された定着回転体としての定着ローラ１０１と加圧部材としての加圧ローラ１０２間に設けた定着ニップ部Ｎに搬送ニップして熱定着させる定着装置であって、
転写材Ｐ上のトナー像に接して熱定着させる前記定着ローラ１０１の回転方向上流側に、前記定着ローラ１０１表面の汚れを清掃するクリーニングユニット１０３を設け、その下流側で、且つ、前記定着ニップ部Ｎの上流側に、前記定着ローラ１０１に接するワックス均一化部材１２１を設け、
前記クリーニングユニット１０３Ａは前記定着回転体としての加熱定着ローラ１０１に接触する清掃回転体としての清掃ローラ１０３と、該清掃ローラ１０３に接触する清掃部材としての清掃ウエブ１０４とで構成され、
前記ワックス均一化部材１２１の表面粗さＲｚを、前記清掃回転体としての清掃ローラ１０３及び清掃部材としての清掃ウエブ１０４のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚよりも小さくしたものを用いている。

このような図２に示した構成の本発明の定着装置１０を用いて、上述の実施の形態の硬さや材質の仕様条件で定着ローラ１０１、清掃ローラ１０３、清掃ウエブ１０４、ワックス均一化部材１２１のそれぞれに表面粗さの加工をして定着性能のテストを行った。

テスト項目の主体はスジ状のワックスむらの発生状況及びそのレベルのチェックである。その結果を表１に示す。尚、判定基準は次のようなスジ状のワックスむらのレベルによって行った。

レベル１ どのサンプルもスジ状のワックスむらが顕著に発生する。

レベル２ どのサンプルもスジ状のワックスむらが僅かに発生する。

レベル３ 一部のサンプルでスジ状のワックスむらが僅かに発生する。

レベル４ スジ状のワックスむらが全く発生しない。

レベル１は不可、レベル２、３、４は許容レベルである。

試料１のものは、定着ローラ１０１、清掃ローラ１０３、清掃ウエブ１０４、ワックス均一化部材１２１のそれぞれの表面粗さ間の大小関係に対しては、本発明を満足しているが、表面粗さが大きすぎるので不可の判定になったが、試料２、３、４になるに従って、各表面粗さも低くしてあり、スジ状のワックスむらの発生状況は減少して行き、試料４に至っては皆無になる。

このように、清掃ローラ１０３及び清掃ウエブ１０４のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚは４．６μｍ以下、余裕を見て４．０μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以下とすることがより好ましい。ワックス均一化部材１２１の表面粗さＲｚは更に小さくしてある。

表１は前述の通り、速度水準２２０ｍｍ／ｓのものであるが、７３，１１０ｍｍ／ｓについても２２０ｍｍ／ｓと同様のテストを行い、表１と同様の結果を得た。

また、試料２、３、４については光沢メモリの発生がないことも確認できた。

更にワックス均一化部材１２１は上記実施例ではローラタイプのものを用いたが、図示はしないが同じ硬さや材質のブレードタイプのものを使用しても良い。

次に、図３に本発明の定着装置の他の一例の概略図を示す。

図３に示す定着装置は、本発明に係る定着回転体である定着ベルト１２１Ａを、上加圧ローラ１２２と、支持加熱ローラ１２３とで支持しており、支持加熱ローラ１２３を図示しないモータにより回転駆動して定着ベルト１２１Ａを回転させている。定着ベルト１２１は支持加熱ローラ１２３で加熱されている。

図３に示す定着装置１０は、支持加圧ローラ１２２と支持加熱ローラ１２３とで支持された定着ベルト１２１Ａと下加圧ローラ１２４とでニップ部Ｎを形成して、この定着ニップ部Ｎにトナーｔを有した転写材Ｐを通過させ加熱定着を行っている。

また、定着ベルト１２１Ａに接触して、内部にハロゲンヒータ１６２を有する前述した清掃ローラ１０３が設けられ、さらに、清掃ローラ１０３に接触して清掃ウェブ１０４が設けられている。更にワックス均一化部材１２１が定着ベルト１２１Ａを介して支持加熱ローラ１２３に接触させている。

本発明は、図３に示すように、本発明に係る定着回転体が定着ベルト１２１Ａであるような場合であっても、定着ベルト１２１Ａと清掃ローラ１０３との接触部分の温度と清掃ローラ１０３と清掃ウェブ１０４との接触部分の温度とを、使用するトナーに含有されるワックスの融点より高くして、清掃ローラ１０３で定着ベルト１２１Ａ上のワックスを溶融状態でふき取り、更に、清掃ローラ１０３に付着したワックスを清掃ウェブ１０４を溶融状態でふき取るようにし、清掃ローラ１０３及び清掃ウエブ１０４のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚを４．６μｍ以下、余裕を見て４．０μｍ以下にすることが好ましく、１．０μｍ以下にすることがより好ましい。それによって光沢メモリの発生を抑えることができると共に、ワックス均一化部材１２１を、更に低い表面粗さＲｚにすることによって、スジ状のワックスむらが解消され、ワックストナー使用による危惧はほぼ全くなくなる。

図３に示す定着装置１０では、支持加熱ローラ１２３のハロゲンヒータ１６１と清掃ローラ１０３のハロゲンヒータ１６２とを使用して、定着ベルト１２１と清掃ローラ１０３との接触部分の温度と、清掃ローラ１０３と清掃ウェブ１０４との接触部分の温度がワックスの融点より高くなるように調整している。このように、清掃ローラ１０３と支持加熱ローラ１２３との位置が離れてしまっているような場合は、熱源として清掃ローラ１０３にさらにハロゲンヒータ１６２を設けて清掃ローラ１０３の加熱を行うことで、それぞれの接触部分の温度調節を容易に行うことができる。そして、清掃ローラ、清掃ウエブ、ワックス均一化部材間の粗さ関係を図２で示した実施例と同じ大小関係にすることによって、同じ効果を得ることができた。

また、別の実施例として、図４に示すように、清掃ローラ１０３が定着ベルト１２１Ａを介して支持加熱ローラ１２３と接しているような装置構成であるような場合は、支持加熱ローラ１２３のハロゲンヒータ１６１のみでも、定着ベルト１２１と清掃ローラ１０３との接触部分の温度と清掃ローラ１０３と清掃ウェブ１０４との接触部分の温度とをワックスの融点より高くなるように容易に調整することができるので、清掃ローラ１０３にハロゲンヒータ１６２を設ける必要がなくなる。そして、清掃ローラ、清掃ウエブ、ワックス均一化部材間の粗さ関係を図２、図３で示した実施例と同じ大小関係にすることによって、同じ効果を得ることができた。

本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の定着装置の一例を説明するための概略断面図である。 本発明の定着装置の一例を説明するための概略断面図である。 本発明の定着装置の一例を説明するための概略断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 画像形成ユニット
６ 中間転写体
１０ 定着装置
２０ 給紙カセット
１０１ 加熱定着ローラ
１０２ 加圧ローラ
１０３ 清掃ローラ
１０４ 清掃ウェブ
１２１ ワックス均一化部材
１２１Ａ 定着ベルト
１２２ 上加圧ローラ
１２３ 支持加熱ローラ
１２４ 下加圧ローラ
１６１、１６２ ハロゲンヒータ
Ｐ 転写材

Claims (6)

1. ワックスを含有するトナーを用いて形成された未定着画像が転写された転写材を、加熱された定着回転体と加圧部材間に設けた定着ニップ部に搬送ニップして熱定着させる定着装置であって、
   転写材上のトナー像に接して熱定着させる前記定着回転体の回転方向上流側に、前記定着回転体の表面の汚れを清掃するクリーニングユニットを設け、その下流側で、且つ前記定着ニップ部の上流側に、前記定着回転体に接するワックス均一化部材を設け、
   前記クリーニングユニットは前記定着回転体に接触する清掃回転体と、該清掃回転体に接触する清掃部材とで構成され、
   前記ワックス均一化部材の表面粗さＲｚは、前記清掃回転体及び清掃部材のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚよりも小さくされたことを特徴とする定着装置。
2. 前記ワックス均一化部材は回転ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ワックス均一化部材はヒータを内蔵した回転ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記ワックス均一化部材は弾性を有する板状のブレードであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記清掃回転体及び前記清掃部材のうち何れか大きい方の表面粗さＲｚが４．０μｍ以下であり、前記ワックス均一化部材の表面粗さＲｚが１．６μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の定着装置を装着したことを特徴とする画像形成装置。

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