JP2015184430A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着処理時に定着ベルトから気化したワックスが、定着ベルトから拡散してしまうことを抑制する。
【解決手段】定着装置の加熱機構の保持部材と定着ベルトとの間を塞ぐようにシート状部材を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート上のトナー像を定着する定着装置に関する。この定着装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に搭載され得る。

従来より電子写真式の画像形成装置においては、離型剤（ワックス）が含有されたトナーを用いて用紙（シート）にトナー像を形成し、これを定着装置において加熱加圧することにより定着処理を行っている。

その定着処理の際に、トナーに含有されていたワックスが気化し、その直後、凝縮することが知られている。本発明者等の知見によれば、定着装置の定着部材付近に、凝縮後のワックス（数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の微粒子、以下、ダストとも呼ぶ）の多くが存在、浮遊していることが分かっている。このような凝縮直後のワックスに対し何ら対処を行わないと、定着装置外にその多くが拡散し、画像に良くない影響を与えてしまう恐れがある。そこで、凝縮直後のワックスを大粒径化させて、定着装置外に拡散しないようにすることが求められている。

一方、特許文献１に記載の電磁誘導方式の定着装置では、ワックスがコイルホルダに固着し堆積してしまうのを防止すべく、コイルホルダの近傍に発熱体を設けている。詳細には、コイルホルダを発熱体により加熱することによりワックスを液化させて、コイルホルダに固着していたワックスを下方へ落下させるようにしている。

また、特許文献２に記載の定着装置では、定着ローラに付着した微粒子をクリーニングウェブにより除去するにあたり、クリーニングウェブに微粒子を捕捉するための捕捉材を含有させている。

特開２０１０−２１７５８０号公報 特開２０１１−１１２７０８号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の定着装置では、定着部材付近に多く存在するダストが定着装置外へ微粒子のまま拡散してしまうのを抑制することができないため、解決策にはなり得ない。

本発明の目的は、離型剤に起因する所定の粒径の粒子がそのまま定着装置外に拡散してしまうのを抑制することができる定着装置を提供することである。

本発明の他の目的は、離型剤に起因する所定の粒径の粒子の大粒径化を促進することができる定着装置を提供することである。

本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

上記の目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、離型剤を含有するトナーを用いてシートに形成された未定着トナー像をその間のニップ部にて熱定着する第１及び第２の回転体と、前記第１の回転体の外側に対向して配置され、前記第１の回転体を電磁誘導加熱するための加熱機構と、前記加熱機構を保持する保持部材と、前記保持部材から延伸し前記保持部材と前記第１の回転体との間を塞ぐように配置された延伸部と、を有し、前記延伸部は、前記第１の回転体と前記保持部材の間の空間において気流の発生を抑制することにより、前記離型剤に起因する所定の粒径の粒子が前記第１の回転体の表面から拡散するのを抑制することを特徴とする。

本発明によれば、離型剤に起因する所定の粒径の粒子がそのまま定着装置外に拡散してしまうのを抑制することができる。離型剤に起因する所定の粒径の粒子の大粒径化を促進することができる。

（ａ）定着装置の概略断面図、（ｂ）は定着装置の分解斜視図である。 定着ユニットの分解斜視図である。 画像形成装置の概略断面図である。 （ａ）は図１の（ａ）におけるニップ部分の拡大図、（ｂ）は定着ベルトの層構成を示す図、（ｃ）は加圧ローラの層構成を示す図である。 定着ベルトユニットの加圧機構を示す図である。 定着ベルトの加熱領域を示す図である。 定着ベルト上のワックス付着領域と、ダスト発生領域を示す図である。 シート状部材の設置に好適な箇所を示す図である。 （ａ）はダストの合体現象、（ｂ）はダストの付着現象を説明する模式図である。 定着ベルトと加圧ローラの周辺の気流の流れを説明する図である。 定着装置の概略断面図である。 定着装置の概略断面図である。

以下、本発明に係る定着装置の例について詳細に説明する。なお、特段の断りがない限り、本発明の思想の範囲内において、各種機器の構成を他の公知の構成に置き換えることは可能である。

＜実施例１＞
（１）画像形成装置の全体構成
定着装置の説明をする前に、まず、画像形成装置の全体構成について説明する。図３は画像形成装置１の概略断面図である。この画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いた、４色フルカラーのレーザービームプリンタ（カラー画像形成装置）である。即ち、画像形成装置は、パーソナルコンピュータやイメージリーダ等の外部ホスト装置Ｂから制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）Ａに入力される電気的画像信号に基づいて、シート（記録材）Ｐに画像形成を行う。シートＰは、用紙、ＯＨＰシート・コート紙、ラベル紙等である。以下、用紙と記す。

制御回路部Ａは外部ホスト装置Ｂや操作部Ｃとの間で各種の電気的情報の授受を行うと共に、画像形成装置１の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

この画像形成装置１は画像形成部５として第１から第４の４つの画像形成ステーション（プロセスカートリッジ）５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを備えている。第１から第４の画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは装置本体１Ａ内のほぼ中央部に図３において左側から右側にかけてほぼ水平方向に順次に平行に配列されている。

各画像形成ステーションは同様の電子写真プロセス機構を有している。本例の各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、画像が形成される像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）６を有する。また、このドラム６に作用するプロセス手段としての帯電ローラ７、クリーニング部材４１、現像ユニット９を有している。

第１の画像形成ステーション５Ｙは現像ユニット９のトナー収容室内にイエロー（Ｙ）色の現像剤（以下、トナーと記す）が収容されている。第２の画像形成ステーション５Ｍは現像ユニット９のトナー収容室内にマゼンタ（Ｍ）色のトナーが収容されている。第３の画像形成ステーション５Ｃは現像ユニット９のトナー収容室内にシアン（Ｃ）色のトナーが収容されている。第４の画像形成ステーション５Ｋは現像ユニット９のトナー収容室内にブラック（Ｋ）色のトナーが収容されている。

装置本体１Ａ内において、各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの下側には、それぞれのドラム６に対する画像情報露光手段としてのレーザースキャナユニット８が配置されている。また、装置本体１Ａ内において、各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの上側には、中間転写ベルトユニット１０が設けられている。

ユニット１０は、図３において右側に配設した駆動ローラ１０ａと、左側に配設したテンションローラ１０ｂと、この両ローラ間に懸回張設した中間転写体としての中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）１０ｃと、を有する。また、ベルト１０ｃの内側には各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのそれぞれのドラム６に対向する第１から第４の４つの一次転写ローラ１１が平行に配設されている。各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのそれぞれのドラム６は上面部分が各一次転写ローラ１１の位置においてベルト１０ｃの下面に接している。その接触部が一次転写部である。

駆動ローラ１０ａのベルト屈曲部の外側には二次転写ローラ１２が配設されている。ベルト１０ｃと二次転写ローラ１２との接触部が二次転写部である。テンションローラ１０ｂのベルト屈曲部の外側には転写ベルトクリーニング装置１０ｄが配設されている。装置本体１Ａの下部には、用紙給送カセット２が配設されている。カセット２は所定の要領にて装置本体１Ａに対して引き出しおよび挿入可能に構成されている。

図３において装置本体１Ａ内の右側にはカセット２からピックアップされた用紙Ｐを上方へ搬送する上向きの用紙搬送路（縦パス）Ｄが配設されている。この用紙搬送路Ｄには下側から上側に順に、給送ローラ２ａとリタードローラ２ｂとのローラ対、レジストローラ対４、二次転写ローラ１２、定着装置１０３、両面フラッパ１５ａ、排出ローラ対１４が配設されている。装置本体１Ａの上面は排出トレイ（排出用紙積載部）１６となっている。

図３において装置本体１Ａの右側面側には手差し給送部（マルチ・パーパス・トレイ）３が設けられている。この手差し給送部３は不使用時には装置本体１Ａに対して２点鎖線示のようにたて起こして畳み込んだ閉状態（格納状態）にしておくことが出来る。使用時は実線示のように倒し開き状態にする。

（１−１）画像形成装置の画像形成シーケンス
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。制御回路部Ａはプリント開始信号に基づいて画像形成装置の画像形成動作を開始させる。即ち、画像形成タイミングに合わせて第１から第４の各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのドラム６が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト１０ｃも矢印Ｒの反時計方向（ドラムの回転に順方向）にドラム６の速度に対応した速度で回転駆動される。レーザースキャナユニット８も駆動される。

この駆動に同期して、各画像形成ステーション５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにおいて、所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ７によりドラム６の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。レーザースキャナユニット８は各ドラム６の表面をＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各色の画像情報信号に応じて変調されたレーザービームで走査露光する。これにより、各ドラム６の表面に対応色の画像情報信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像ユニット９が有する現像ローラ（現像部材）によりトナー像（現像剤像）として現像される。現像ローラには所定の現像バイアスが印加される。

上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の画像形成ステーション５Ｙのドラム６にはフルカラー画像のＹ色成分に対応するＹ色トナー像が形成される。そのトナー像が該画像形成ステーション５Ｙの一次転写部においてベルト１０ｃ上に一次転写される。第２の画像形成ステーション５Ｍのドラム６にはフルカラー画像のＭ色成分に対応するＭ色トナー像が形成される。そのトナー像が該画像形成ステーション５Ｍの一次転写部においてベルト１０ｃ上にすでに転写されているＹ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第３の画像形成ステーション５Ｃのドラム６にはフルカラー画像のＣ色成分に対応するＣ色トナー像が形成される。そのトナー像が該画像形成ステーション５Ｃの一次転写部においてベルト１０ｃ上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー像に重畳されて一次転写される。第４の画像形成ステーション５Ｋのドラム６にはフルカラー画像のＫ色成分に対応するＫ色トナー像が形成される。そのトナー像が該画像形成ステーション５Ｋの一次転写部においてベルト１０ｃ上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第１から第４の各一次転写ローラ１１には、所定の制御タイミングにて、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の一次転写バイアスが印加される。このようにして、移動するベルト１０ｃ上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。この未定着トナー像はベルト１０ｃの引き続く回転により搬送されて二次転写部に至る。

各画像形成ステーション５において、ベルト１０ｃに対するトナー像の一次転写後のドラム６の表面は一次転写残トナーがクリーニング部材（クリーニングブレード）４１により拭掃除去されて、次の作像工程に供される
一方、カセット２内の用紙Ｐが所定の制御タイミングで給送ローラ２ａとリタードローラ２ｂによって１枚分給送されてレジストローラ対４へ搬送される。手差し給送モードである場合は、手差しトレイ３上の用紙Ｐが給送ローラ３ａで繰り出され、搬送ローラ対３ｂでレジストローラ対４へ搬送される。

用紙Ｐは、レジストローラ対４によって所定の制御タイミングで二次転写部へ搬送される。二次転写ローラ１２には、所定の制御タイミングにて、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加される。これにより、用紙Ｐが二次転写部を挟持搬送されていく過程において、ベルト１０ｃ上の４色重畳のトナー像が用紙Ｐの面に一括して二次転写される。

二次転写部を出た用紙Ｐはベルト１０ｃから分離され、定着装置１０３へ搬送されてトナー像が用紙Ｐ上に熱定着される。定着装置１０３を出た用紙Ｐは排紙ローラ対１１８を経て実線示の第１の姿勢ａに保持されている両面フラッパ１５ａの下側を通り、排出ローラ１４によって排出トレイ１６に排出される。用紙Ｐに対するトナー像の二次転写後にベルト１０ｃの表面に残留した二次転写残トナーは転写ベルトクリーニング装置１０ｄによりベルト表面から除去され、クリーニングされたベルト表面が次の作像工程に供される。

定着装置１０３を出た片面側画像形成済みの用紙Ｐを排紙トレイ１６に排紙せず、用紙Ｐの２面目に印字するための再循環搬送経路１５ｂに搬送して両面印字することもできる。この場合は、定着装置１０３を出た片面側画像形成済みの用紙Ｐが破線示の第２の姿勢ｂに切り換えられた両面フラッパ１５ａの上面側を通り、スイッチバックローラ１５により排紙トレイ１６の側に搬送される。

そして、用紙Ｐの搬送方向下流側の端部が両面フラッパ１５ａの上に到達すると、両面フラッパ１５ａが第１の姿勢ａに戻されると共に、スイッチバックローラ１５が逆転駆動される。これにより、用紙Ｐは再循環搬送経路１５ｂ内を下向きに反転搬送され、搬送ローラ対１５ｃ、３ｂを経由して再びレジストローラ対４へ搬送される。以後は、片面側画像形成モードの場合と同様に、二次転写部、定着装置１０３、排出ローラ対１４の経路を搬送されて、両面印字済みの用紙Ｐが排紙トレイ１６に排出される。

なお、本実施例では、画像形成装置１として、ドラム６を複数備えたフルカラーレーザービームプリンタを取り上げたが、ドラム６を一つ備えたモノクロの複写機やプリンタに搭載する定着装置にも本発明を適用することができる。したがって、本発明の定着装置を搭載する画像形成装置は、フルカラーレーザービームプリンタに限定されるものではない。

（２）定着装置１０３の構成
次に定着装置１０３について説明する。図１の（ａ）は定着装置１０３の概略断面図、（ｂ）は定着装置１０３の分解斜視図である。本実施例における定着装置１０３は、第１の回転体である定着ベルト１０５を備えた定着ベルトユニット１０１と第２の回転体である加圧ローラ１０２、第１の回転体である定着ベルト１０５を電磁誘導加熱するための加熱機構３００により構成される。定着装置１０３は定着ベルト１０５と加圧ローラ１０２のニップ部１０１ｂにおける用紙搬送路面内において、用紙Ｐの搬送方向（シート搬送方向）Ｘと直交する方向を長手方向（幅方向）とする横長の装置である。

用紙Ｐは、加熱機構３００により非接触で加熱される定着ベルト１０５と加圧ローラ１０２のニップ部１０１ｂで挟持搬送される。用紙Ｐに形成された未定着トナー像Ｓは、ニップ部１０１ｂで定着ベルト１０５と接触するとこで、加熱されて溶融し、さらに圧接されて用紙に定着する。

（２−１）定着ベルトユニット１０１の構成
図２は定着ベルトユニット１０１の分解斜視図である。なお、図２には加圧ローラ１０２も描かれている。定着ベルトユニット１０１は、圧力付与部材１０４、加圧ステー１０４ａ、回転する加熱回転体（エンドレスベルト）である定着ベルト１０５、定着ベルトの幅方向一端側と他端側に位置するフランジ１０６Ｌ・１０６Ｒなどによる組立体である。

圧力付与部材１０４は横断面がほぼ半円弧状樋型の横長の部材であり、液晶ポリマー等の耐熱樹脂により形成されている。加圧ステー１０４ａは横断面Ｕ字型で横長の剛性部材であり、鉄等の金属で形成されており、圧力付与部材１０４の内側に配設されている。定着ベルト１０５は、圧力付与部材１０４、加圧ステー１０４ａの組立体に対してルーズに外嵌（外挿）されている。

フランジ１０６Ｌ・１０６Ｒはそれぞれ耐熱樹脂による対称形状の成形品であり、圧力付与部材１０４の長手方向一端側と他端側とに対称形状に装着されている。フランジ１０６Ｌ・１０６Ｒは定着ベルト１０５を保持しその回転をガイドする。定着ベルト１０５の幅方向両端部は、フランジ１０６Ｌ・１０６Ｒにより、幅方向への移動が規制される。

フランジ１０６Ｌ・１０６Ｒは、図２に示すように、それぞれ、フランジ部１０６ａと棚部１０６ｂと被押圧部１０６ｃとを有する。フランジ部１０６ａは定着ベルト１０５の端面を受け止めて定着ベルト１０５のスラスト方向への移動を規制する部材であり、定着ベルト１０５の外形形状より大きい外形形状をしている。

棚部１０６ｂはフランジ部１０６ａに円弧状に設けられており、定着ベルト端部内面を保持して定着ベルト１０５の円筒形状を保持する。被押圧部１０６ｃはフランジ部１０６ａの外面側に設けられており、図５に示すバネ１０８Ｌ・１０８Ｒによって押圧力を受け、圧力付与部材１０４を介して定着ベルト１０５を加圧ローラ１０２に圧接させる役目を果たす。

（２−１−１）定着ベルトの構成
図４の（ａ）は図１の（ａ）におけるニップ部１０１ｂ部分の拡大図である。図４の（ｂ）は本実施例における定着ベルト１０５の層構成を示す図である。定着ベルト１０５は、全体的に可撓性を有する薄肉の低熱容量の部材である。定着ベルト１０５は、内側から外側に順に、エンドレス（円筒状）の基層１０５ａと、プライマ層１０５ｂと、弾性層１０５ｃと、離型層１０５ｄと、を積層した複合層部材である。

基層１０５ａは内径が３０ｍｍで電気鋳造法によって製造した厚み４０μｍのニッケルからなる。弾性層１０５ｃは耐熱性シリコーンゴムであり、プライマ層１０５ｂを介して基層１０５ａに接着されている。弾性層１０５ｃは、トナー画像を圧接する際に変形することによって、離型層１０５ｄをトナー画像に密着させる役目を果たす。

弾性層１０５ｃの厚さは１００〜１０００μｍの範囲内で設定するのが好ましい。本実施例では、定着ベルト１０５の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、弾性層の厚みを３００μｍとしている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。

更に、弾性層１０５ｃの外周には、離型層１０５ｄとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。離型層１０５ｄはトナーや紙粉の付着を防止するため、離型性と耐熱性に優れたフッ素樹脂を用いている。

（２−２）加熱機構３００の構成
本実施例において、加熱機構３００は、第１の回転体である定着ベルト１０５の外面に対向して配置され、定着ベルト１０５を非接触で電磁誘導加熱するための加熱手段である。より具体的には定着ベルト１０５の基層１０５ａを誘導加熱する装置である。加熱機構３００は、励磁コイル１１０と磁性体コア１１１を有する。

励磁コイル１１０は、リッツ線を横長・船底状にして巻き回して定着ベルト１０５の周面の一部に対向するように配置されている。励磁コイル１１０によって発生した磁界は、励磁コイル１１０を覆う外側磁性体コア１１１と定着ベルト１０５の基層１０５ａを通過するので、外側に漏れることはない。励磁コイル１１０を覆う外側磁性体コア１１１は、電気絶縁性の樹脂からなる内側筐体１１２ａと外側筐体１１２ｂによって支持される。内側筐体１１２ａは、定着ベルト１０５の外周面に対して、所定のギャップ（隙間）を介して対向して配設されている。

本実施例において、上記の内側筐体１１２ａと外側筐体１１２ｂが加熱機構３００を構成するコイル１１０とコア１１１を保持する保持部材である。定着ベルト１０５の回転状態において、励磁コイル１１０は、不図示の電源装置（励磁回路）から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流を印加される。励磁コイル１１０から発生した磁界は定着ベルト１０５の基層１０５ａを誘導発熱させる。

（２−３）加圧ローラの構成
図４の（ｃ）は加圧ローラ１０２の層構成を示す図である。加圧ローラ１０２は、金属（アルミや鉄）の芯金１０２ａと、シリコンゴム等で形成された弾性層１０２ｂ、弾性層１０２ｂを被覆する離型層１０２ｃを有する弾性ローラである。離型層１０２ｃはＰＦＡ等のフッ素系樹脂で、チューブを被覆させたものである。

図５に示すように、加圧ローラ１０２は側板１０７Ｌと側板１０７Ｒの間において、芯金１０２ａが軸受１１３を介して回転可能に支持されている。一方で定着ベルトユニット１０１は側板１０７Ｌと側板１０７Ｒの間において、加圧ローラ１０２に対して平行に配列されている。

ここで、定着ベルトユニット１０１の一端側と他端側のフランジ１０６Ｌと１０６Ｒはそれぞれバネ１０８Ｌ・１０８Ｒによって加圧ローラ１０２に向かって所定の押圧力Ｔをもって押圧されている。バネ１０８Ｌ・１０８Ｒは、画像形成装置に設けた支持部１０９Ｒ・１０９Ｌに支持されている。

その結果、定着ベルト１０５は、不図示の駆動源によって回転駆動される加圧ローラ１０２の回転に従動回転することになる。つまり、本例では、加圧ローラ１０２は、定着ベルト１０５を回転駆動する駆動ローラ（駆動回転体）としての機能も担っている。

上記の押圧力により、フランジ１０６Ｌ・１０６Ｒ、加圧ステー１０４ａ、圧力付与部材１０４の全体が加圧ローラ１０２の方向に押圧される。その結果、定着ベルト１０５と加圧ローラ１０２との間に所定幅のニップ部１０１ｂ（図１の（ａ）、図４の（ａ））が形成される。

（２−４）定着シーケンス
定着装置１０３の定着シーケンス（定着処理）の動作は次のとおりである。制御回路部Ａ（図３）は、所定の制御タイミングで加圧ローラ１０２を図１の（ａ）における回転方向Ｒ１０２に所定の速度で回転駆動させる。加圧ローラ１０２の回転駆動は加圧ローラ１０２と一体の駆動ギアＧＡ（図２、５）に駆動源（不図示）の駆動力が伝達されることでなされる。

加圧ローラ１０２が回転駆動されることで、ニップ部１０２ｂにおいて定着ベルト１０５に、加圧ローラ１０２との摩擦力で回転トルクが作用する。これにより、定着ベルト１０５はその内面を圧力付与部材１０４に密着させて摺動しながら、圧力付与部材１０４と加圧ステー１０４ａの回りを加圧ローラ１０２の速度とほぼ対応した速度で回転方向Ｒ１０５に従動回転する。

また、制御回路部Ａは電源部（不図示）から励磁コイル１１０に対する通電を開始するこの通電により励磁コイル１１０は定着ベルト１０５の一部領域（図６の１１４）に磁界を発生させ、加熱する。この領域が定着ベルト１０５の加熱領域である。加熱による昇温は、加圧ステー１０４ａに設けられた温度検知手段としてのサーミスタＴＨによって検知される。制御回路部ＡはサーミスタＴＨで検知される定着ベルト１０５の裏面の温度に基づいて、それが目標設定温度に昇温して温調されるように励磁コイル１１０に対する供給電力を制御する。本実施例における目標設定温度は約１７０℃である。

上記の定着装置状態において、画像形成部の二次転写部側から未定着トナー画像Ｓを担持した用紙Ｐが定着装置１０３側に搬送される。そして用紙Ｐがニップ入口１０１ｃ（図１の（ａ））に導入されニップ部１０１ｂで挟持搬送される。

用紙Ｐはニップ部１０１ｂを挟持搬送される過程で加熱された定着ベルト１０５を介して付与される。未定着トナー画像Ｓは定着ベルト１０５の熱によって溶融され、ニップ部１０１ｂにかかっている圧力によって用紙Ｐに定着される。ニップ部１０１ｂを出た用紙Ｐは定着排紙ローラ対１１８（図３）により定着装置１０３外へ送出される。

（３）トナーに内包される離型剤
次に、トナーＳに内包（含有）される離型剤、本例ではワックスについて説明する。定着処理時にトナーＳが定着ベルト１０５に転移してしまうオフセットと呼ばれる現象を生じる恐れがある。このようなオフセット現象は画像不良など問題を引き起こす要因となってしまう。

そこで、本例では、ワックスをトナーＳに内包させている。つまり、定着処理時にトナーＳからワックスが染み出るようにしている。その結果、加熱により溶融したワックスが定着ベルト１０５と用紙Ｐ上のトナー像との界面に介在することになり、オフセット現象を防止する（離型作用）ことが可能となる。

なお、ワックスの分子構造を含んだ化合物も、ここではワックスと呼ぶことにする。例えばトナーの樹脂分子に炭化水素鎖等のワックス分子構造を反応させたものである。また、離型剤として、ワックスの他に、シリコンオイル等の離型作用を有する他の物質を用いることも可能である。本例ではパラフィンワックスを用いており、ワックスの融点Ｔｍは約７５℃前後である。ニップ部１０１ｂを目標設定温度１７０℃に保った場合、トナーＳ中のワックスが瞬時に溶融してトナー像と定着ベルト１０５の界面に染み出るように融点Ｔｍは設定されている。

用紙Ｐ上のトナー像から染み出したワックスは定着ベルト１０５とトナー像の界面に介在するわけであるが、ワックスの一部は定着ベルト１０５に移行した後に定着ベルト１０５上で加熱される。これは、ニップ部１０１ｂにて用紙Ｐに熱を奪われて温度を低下させた定着ベルト１０５の表面が、誘導加熱装置３００によって再び加熱される為である。

そして、ワックス中の低分子量成分等、ワックスの一部は図６に示す加熱領域１１４で気化（揮発）する。ワックスは長鎖分子成分から構成されているが、その長さは均一でなく一定の分布があり、鎖が短く沸点の低い低分子成分と、鎖が長く沸点の高い高分子成分を含んでいる。加熱領域１１４でワックスが気化する際は、ワックスの一部である低分子成分が気化するものと考えられる。

気化したワックス成分は、空気中で冷やされて凝縮し、その直後では粒径が数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の微粒子（ダスト）が存在し得る。但し、多くは、数ｎｍ〜数十ｎｍの粒径の微粒子となっている。これは、ダストを測定することによって確認することができる。

なお、本発明の発明過程において、ダスト測定は米ＴＳＩ社製の高速応答型パーティクルサイザー（ＦＭＰＳ）を用いて行った。このＦＭＰＳは、粒径分布と個数濃度（個／ｃｍ³）、重量濃度（μｇ／ｍ³）を測定することができる。本発明では、ＦＭＰＳで測定可能な粒径５．６ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の微粒子をダストとしている。

（４）定着処理に伴い離型剤に起因する発生粒子（ダスト）について
（４−１）ダストの発生箇所
図７は定着ベルト１０５に付着したワックスが気化する過程を示す。なお、図７においては、加熱機構３００の記載が省略されている。図７の（ａ）の状態では、トナー像の先端部分だけがニップ部１０１ｂを通過しているため、定着ベルト１０５上のワックス付着領域は図中に示す１３５ａとなる。この段階ではワックスは気化しない。

図７の（ｂ）の状態では、ワックス付着領域が図中に示す１３５ｂの範囲まで拡大し、図６に示す加熱領域１１４と一部重なる。重なった部分１３６ではワックスが気化し始めると同時にダストを生成する。図７の（ｃ）の状態では、ワックス付着領域が図中に示す１３５ｃの範囲まで拡大し、より広い範囲１３８でワックスが気化してダストを生成する。

このダストはワックス成分であるため粘着性を有しており、画像形成装置１の内部の各所に付着して問題を起こす恐れがある。例えば、ダストが定着排紙ローラ対１１８（図３）や排出ローラ対１４に固着、堆積して汚れを生じさせると、その汚れが用紙Ｐに移行して画像に影響してしまう恐れがある。また、定着装置周辺の雰囲気を排気する排気（排熱）機構に設置されたフィルタ６００（図３）に付着して目詰まりを起こす恐れがある。

（４−２）ダストの性質について
本発明者等の研究によれば、定着ベルト１０５から発生するダストの粒径は、定着ベルト１０５近辺の空間温度に依存することがわかっている。

図９の（ａ）に示すように、加熱源２０ａの上に沸点１５０〜２００℃の高沸点物質２０を置き、２００℃前後に加熱すると、高沸点物質２０の揮発物２１ａが発生する。揮発物２１ａは常温空気に触れると直ちに沸点温度以下になるので、空気中で凝集し、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粒径の微粒子（ダスト）２１ｂに変化する。この現象は、水蒸気が露点温度を下回ると、微小水滴になって霧を発生させる現象と同じものである。

この時、気中におけるガスの凝集／粒子化は、気中温度が高いほど阻害される。これは気中温度が高いほどガスの蒸気圧が上がり、ガス分子は気体状態を維持し易い為である。その結果、気中温度が高くなるにつれてダストの生成個数は少なくなっていく。さらに気中に存在する余剰ガスは生成したダストの周りに集まってダスト上に凝集する。これは、ガス分子が凝集して新たにダストを生成するのに必要なエネルギーに比べて、ガス分子がダストの周囲に凝集するのに必要なエネルギーの方が、より低いためである。

上記のような過程で生成したダスト２１ｂは、ブラウン運動により空気中を移動しているので、互いに衝突して合体し、より大きな粒径のダスト２１ｃに成長することが知られている。この成長は、ダストが活発に移動すればするほど、言い換えると気中温度が高温状態にあればあるほど、促進される。結果として、定着ベルト１０５から発生するダストの粒径と個数は、定着ベルト１０５近辺の空間温度が高い程、粒径が大きくなって個数は減少する。

また、粒径の成長は、ダストが一定サイズ以上になると次第に鈍化し、止まる。これは、合体によってダストが大型化するとブラウン運動による空気中の移動が不活発になるためと推定される。

さらに離型剤（ワックス）に起因するダストの性質として、周囲の固形物に付着する性質が知られている。図９の（ｂ）において、微小ダスト２１ｂとより大きなダスト２１ｃを含んだ空気αが、気流２２に沿って壁２３に向かう場合を考える。この時、微小ダスト２１ｂよりも大きなダスト２１ｃの方が壁２３に付着しやすく、拡散され難い。

これは、ダスト２１ｃは慣性力が大きく、壁２３に勢いよく衝突するためと推定される。この現象は、気流の速度が風速計の計測限界を下回る０．２ｍ／ｓ以下の場合、つまり気流が非常に遅い場合であっても同様である。従って、ダスト２１ｃを大粒径化すればするほど、特に、数百ｎｍ程度の微粒子は定着装置内に留まり易く（多くは定着ベルトに付着）、定着装置外への拡散を抑制し得ることが分かる。

このように、ダストは気中温度の上昇とともに大型化（大粒径化）する性質と、大型化（大粒径化）につれて周辺の物体に付着し易くなるという二つの性質を持っている。従って、気中温度を上げてダストを大粒径化すれば、ダストが微粒子（凝縮直後の粒径）のまま定着装置外に拡散されてしまうのを抑制できることが分かる。なおダストの合体のし易さは、ダストの成分と温度、濃度に依存する。例えば、粘着しやすい成分が高温になって柔らかくなり、さらに高濃度下でダスト同士の衝突確率が上がると、合体し易くなる。

（５）ダストの拡散抑制機構
以上で述べたダストの性質に基づいて画像形成装置１の内部におけるダストの拡散抑制策を検討すると、図７の（ｃ）に波線で示すダスト発生箇所１３８の近傍の気中温度を上げると良いことがわかる。ダスト発生箇所を図６に基づいて説明すると、ダスト発生箇所は、定着ベルト１０５上の加熱領域１１４に、加熱領域１１４から定着ベルト１０５の回転方向Ｒ１０５方向に向かってニップ入口１０１ｃまでの領域を加えた領域になる。

（５−１−１）定着ベルト１０５の周辺気流
ダスト発生箇所１３８の近傍の気中温度を上げる方法を説明するにあたって、定着ベルト１０５近傍の気流を図１０に示す熱気流シミュレーション結果に基づいて説明する。この熱と気流についての検証は、表面温度１７０℃の定着ベルト１０５が速度Ｖで反時計回りＲ１０５に回転し、加圧ローラ１０２が同じく速度Ｖで時計回りＲ１０２に回転し、用紙Ｐが速度Ｖで図中の上方に移動すると仮定している。

そのため、この検証においては、
・定着ベルト１０５の周辺に発生する自然対流による上昇気流（ＣＤ１）
・定着ベルト１０５の表面移動に伴い発生するベルト表面の気流（ＲＤ１）
・用紙Ｐの移動に伴って用紙Ｐに沿って発生する気流２６ａ
が考慮されている。

図１０に示すように、ニップ入口１０１ｃにおいて行き場を失いニップ入口１０１ｃから噴き出してくるように見える気流２６ｃの存在が確認された。この気流２６ｃは、用紙表面の移動に伴ってその表面に発生する気流２６ａと気流ＲＤ１がニップ入口１０１ｃで衝突した結果、行き場を失ったエアが噴き出したものと考えられる。

そして、気流２６ｃは、気流ＲＤ１に合流して、気流ＲＤ１に隣接してそれとは逆方向に流れる気流ＣＤ１、つまり、定着ベルト１０５表面に沿って上昇する気流となる。

なお、気流２６ｃは、図１０に示すように定着ベルト１０５の表面に沿うように発生していたが、これは定着ベルト１０５の表面付近を上昇する自然対流に引き込まれた結果と推定される。

気流２６ｃと気流ＲＤ１は、気温の低い気流２６ａ（用紙に沿って定着装置の外から運ばれてくる気流なので、気温が低い）に起因する気流であるため、ダスト発生箇所１３８の近傍の気中温度を下げる作用を持つ。そのため、気流２６ｃと気流ＲＤ１を遮蔽することが必要になる。

（５−１−２）延伸部であるシート状部材１２２
図１と図６に示す延伸部（抑制部、抑制部材）であるシート状部材１２２は、誘導加熱装置３００の保持部材である内側筐体１１２ａに設けられている。

延伸部であるシート状部材１２２は、保持部材である内側筐体１１２ａから延伸し内側筐体１１２ａと第１の回転体である定着ベルト１０５との間を塞ぐように配置されている。シート状部材１２２は、定着ベルト１０５と内側筐体１１２ａの間の空間において気流の発生を抑制することにより、前記離型剤に起因する所定の粒径の粒子が定着ベルト１０５の表面から拡散するのを抑制する。

シート状部材１２２は、可撓性のシート状部材とされ、その先端付近の表面が定着ベルト１０５の外面と接触（所謂、腹当て）するように、内側筐体（カバー）１１２ａから延在されている。さらに、このシート状部材１２２の内側筐体１１２ａからの延在方向が、定着ベルト１０５の径方向（定着ベルトの回転軸線に直交する方向）に対し、定着ベルト１０５の回転方向（Ｒ１０５）下流側に向けて（ニップ入口１０１ｃに向けて）傾斜している。

つまり、シート状部材１２２のその先端領域１２２Ｘ（図１参照）が先端縁に向けて延在する向きが定着ベルト１０５の回転方向下流側を実質向くように、シート状部材１２２が定着ベルト１０５に接触配置されている。シート状部材１２２は、定着ベルト１０５に対し、所謂、順方向突き当ての構成となっている。このような構成にすることにより、シート状部材１２２の定着ベルト１０５との摺動抵抗が増大してしまうのを抑制している。

そして、シート状部材１２２は、耐熱性と摺動性と弾性を兼ね備えたフッ素樹脂からなり、その弾性力によって定着ベルト１０５に付勢され、内側筐体１１２ａと定着ベルト１０５との間を塞ぐように構成されている。つまり、シート状部材１２２は、定着ベルト１０５と内側筐体１１２ａの間を塞ぐことによって、図７の（ｃ）に波線で示すダスト発生箇所１３８の近傍の気流（特に気流２６ｃと気流ＲＤ１）を抑制する作用を持つ。シート状部材１２２は、気流を阻害することによってダスト発生箇所１３８の近傍の気中温度を上昇させ、ダストの拡散を抑制する作用を持つ。

また、シート状部材１２２の長手方向の幅Ｗ１は、図８の定着装置の要部斜視図に示すように（加熱機構３００は省略されている）、用紙Ｐ上のトナー像１２１の通過領域の幅Ｗ２よりも幅が広くなるように設定するのが好ましい。なお、幅Ｗ２は、画像形成装置で使用可能な最大幅の用紙を使用したとき、最大幅の用紙に対して画像形成可能な領域の幅（最大画像幅）に相当する。その結果、シート状部材１２２は、定着ベルト１０５がトナー像１２１と接触し得る領域よりも幅方向両外側に延在する位置関係となる。

さらに、シート状部材１２２の先端は、用紙Ｐの先端が定着ベルト１０５の表面に接触し得る領域１１７の末端の箇所１１６（図６）の近傍まで延伸している。領域１１７とは、用紙Ｐの先端がカールしている時、若しくは折れている時に、用紙Ｐの先端が定着ベルト１０５に接触し得る領域を意味する。用紙の搬送を阻害しないようにするため、シート状部材１２２の先端は、領域１１７に入り込まないように配置されている。

係る構成において、リブ１２２は定着ベルト１０５近傍の気温を上げる役目を果たす。リブ１２２は気温上昇によってダストの粒径を大径化させ、画像形成装置１内部へのダスト拡散を抑制する。大径化したダストは、定着ベルト１０５の周辺に発生する上昇気流（熱対流）によって上昇し、定着ベルト１０５と内側筐体１１２ａに付着する。定着ベルト１０５に付着したダストは用紙Ｐに転写するが、ダストサイズが小さいので画像に影響を与えることはない。

（５−１−３）ダスト拡散の抑制効果
ダスト拡散の抑制効果は、図１（又は図６）に示すポイントＣ１でダスト濃度を測定することによって判断することができる。ポイントＣ１は定着ベルト１０５から発生するダストが熱対流による上昇気流によって排出される経路上に、定着ベルト１０５から２０ｍｍ程度離間した位置に設定されている。

このダスト濃度は高速応答型パーティクルサイザー（ＦＭＰＳ）で測定することができる。また、測定は、以下の条件下で行っている。具体的には、印字率が５％の標準原稿を基に、Ａ４サイズの普通紙を横送りする条件で、定着処理を１１分間に亘り連続して行う。そして、その定着処理の終了前１分間に亘り（１０分〜１１分の間の１分間）、ダスト濃度の測定を行う。測定値は、１分間のダスト濃度を平均処理することにより求めた。

また、本例では、ダスト濃度とは、粒径が所定の範囲の微粒子、つまり、粒径が５．６ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の微粒子（所定の粒径の粒子）の個数濃度（個／ｃｍ³）のことを指す。なお、ダスト濃度として、個数濃度（個／ｃｍ³）の代わりに、重量濃度（μｇ／ｍ³）としても構わない。

以上方法でポイントＣ１でダスト濃度を測定すると、シート状部材１２２を設置することによってダスト濃度を１／５に下げることができた。また定着装置外のワックス汚れを軽減できることができた。

＜実施例２＞
次に、実施例２の定着装置１０３を図１１に基づいて説明する。実施例１の定着装置１０３と異なる部分は、シート状部材１２０に突起１２０ａをシート状部材１２０の長手方向において離散的に複数設けた点である。即ち、シート状部材１２０には、定着ベルト１０５と対面する領域に、複数の突起（突出部）１２０ａがその長手方向において離散的に設けられている。その他の点は、実施例１と同様の構成であり、同符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

先に述べた定着ベルト１０５へのオフセット現象はトナーＳに離型剤（ワックス）を含有させても十分に防ぐことはできず、また、用紙の紙粉等が定着ベルト１０５に付着する恐れがある。つまり定着ベルト１０５に何らかの汚れ物質が付着する恐れがある。その場合、実施例１のシート状部材１２０と定着ベルト１０５の接触部に汚れ物質を堆積させてしまうことに繋がる。そして、この汚れ物質が一定量以上溜まって且つ接触部から剥がれた場合、用紙Ｐに汚れ物質を転移させてしまう恐れがある。

そこで、本例では、突起１２０ａを設け、シート状部材１２０が定着ベルト１０５に対面する領域に、ダストの抑制効果を損なわない程度の隙間約０．２ｍｍのギャップが確保されるようにしている。

その結果、このような汚れ物質の大半はこの隙間を通り抜け、用紙Ｐへの転移を抑制することが可能となる。なお、汚れ物質の一部は突起１２０ａの近辺に堆積してしまうが、その堆積量は微量であり、実用上無視できるレベルとなる。

＜実施例３＞
次に、実施例３の定着装置１０３を図１２に基づいて説明する。実施例１の定着装置１０３と異なる部分は、延伸部（抑制部材）を内側筐体１１２ａに取り付けた回転部材１２３とした点である。その他の点は、実施例１と同様の構成であり、同符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。

本例では、延伸部として機能する回転部材１２３が設けられている。そして、回転部材１２３は、その外周面が定着ベルト１０５の外周面に接触し、隙間なく取り付けられている。

回転部材１２３は、定着ベルト１０５が回転するとその回転に伴って従動回転可能に構成されている。また、回転部材１２３は、ＰＦＡチューブが被覆された耐熱シリコンゴム製のローラである。

このように、本例では、回転部材１２３と定着ベルト１０５との摺動摩擦が可及的に少なくなるため、定着ベルト１０５を傷付けることがなく、また、その接触部に汚れ物質が堆積することも抑制することが可能となる。

以上、本発明が適用できる定着装置として実施例１〜３を例に説明したが、以下のような構成としても構わない。

延伸部としては、加熱機構３００の保持部材である内側筐体１１２ａと定着ベルト１０５（加圧ローラ１０２）との隙間を封止してダストの移動を妨げるものであれば上述の例に限らない。即ち、その機能を果たすものであれば、例えば、耐熱スポンジを用いる構成としても構わない。

また、定着ベルト１０５は、加圧ローラ１０２により回転駆動される構成とせずに、例えば、複数の支持ローラにより懸回張設された構成としつつそのうちの１つの支持ローラによって回転駆動される構成としても構わない。さらに、定着ベルト１０５の代わりに定着ローラを用いる構成としても構わない。

さらに、上記実施例において、第１の回転体である定着ベルト１０５を電磁誘導加熱する加熱機構（励磁コイル、磁性コア）３００の全体が、定着ベルト１０５の外面に対向して配置された例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、定着ベルト１０５の内側に電磁誘導加熱機構の一部である励磁コイルを設ける。これとともに、定着ベルトの外側に電磁誘導加熱機構の一部である磁性コアを設ける。この構成において、磁性コア外側に配置された磁性コアを支持する保持部材（筐体、ホルダー）に延伸部であるシート状部材１２０または回転部材１２３を設ける構成であっても良い。

加熱機構３００の保持部材は、磁性コアの周囲全域を覆うものでなくても良い。保持部材は、実施例１の内側筐体１１２ａのように、定着ベルトの外周の一部を覆う形状になっていれば良い。

このように、保持部材は加熱機構が有するコイルだけを保持する形態、或いはコアだけを保持する形態、或いはコイルとコアを保持する形態のものにすることができる。

さらに、本例の定着装置１０３は用紙Ｐを斜め上方に排出するようになっているが、本発明は、垂直方向に排出する定着装置、及び水平方向に排出する定着装置に対しても有効である。

１・・画像形成装置、１００・・筐体、１０１ｂ・・ニップ部、１０２・・加圧ローラ、１０３・・定着装置、１０５・・定着ベルト、１２１・・トナー像、１２０・１２３・・拡散抑制部材、Ｐ・・用紙、Ｓ・・トナー

Claims (17)

1. 離型剤を含有するトナーを用いてシートに形成された未定着トナー像をその間のニップ部にて熱定着する第１及び第２の回転体と、
   前記第１の回転体の外側に対向して配置され、前記第１の回転体を電磁誘導加熱するための加熱機構と、
   前記加熱機構を保持する保持部材と、
   前記保持部材から延伸し前記保持部材と前記第１の回転体との間を塞ぐように配置された延伸部と、を有し、
   前記延伸部は、前記第１の回転体と前記保持部材の間の空間において気流の発生を抑制することにより、前記離型剤に起因する所定の粒径の粒子が前記第１の回転体の表面から拡散するのを抑制することを特徴とする定着装置。
2. 前記延伸部は装置に使用可能な最大幅のシートの画像形成可能な領域が通過する領域よりも幅方向両外側へ延在していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記延伸部は前記保持部材に取り付けられたシート状部材であり、前記シート状部材のその先端領域が延在する向きが前記第１の回転体の回転方向下流側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記シート状部材には、前記第１の回転体と対面する領域に、複数の突出部がその長手方向において離散的に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記延伸部は前記第１の回転体に従動回転可能な回転部材である請求項１または２に記載の定着装置。
6. 前記離型剤はワックスであり、前記所定の粒径は５．６ｎｍ以上５６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコイルを保持することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の定着装置。
8. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコアを保持することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の定着装置。
9. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコイルとコアを保持することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の定着装置。
10. 離型剤を含有するトナーを用いてシートに形成された未定着トナー像をその間のニップ部にて熱定着する第１及び第２の回転体と、
    前記第１の回転体の外面に対向して配置され、前記第１の回転体を電磁誘導加熱するための加熱機構と、
    前記加熱機構を保持する保持部材と、
    前記保持部材と前記第１の回転体との間を塞ぐように配置された延伸部と、
    を有することを特徴とする定着装置。
11. 前記延伸部は装置に使用可能な最大幅のシートの画像形成可能な領域が通過する領域よりも幅方向両外側へ延在していることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記延伸部は前記保持部材に取り付けられたシート状部材であり、前記シート状部材のその先端領域が延在する向きが前記第１の回転体の回転方向下流側を向くように配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の定着装置。
13. 前記シート状部材には、前記第１の回転体と対面する領域に、複数の突出部がその長手方向において離散的に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記延伸部は前記第１の回転体に従動回転可能な回転部材である請求項１０または１１に記載の定着装置。
15. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコイルを保持することを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の定着装置。
16. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコアを保持することを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の定着装置。
17. 前記保持部材は前記加熱機構が有するコイルとコアを保持することを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の定着装置。