JP2000338802A

JP2000338802A - 加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000338802A
Application number: JP11149877A
Authority: JP
Inventors: Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持; Hiroaki Sakai; 宏明酒井; Hiroshi Kataoka; 洋片岡; Masao Ando; 正雄安藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】オフセットトナーや、フィルムと転写材の間
で生じるスリップによる画像品質の低下を防止すること
を可能とした加熱装置及びこの加熱装置を備えた画像形
成装置を提供する。【解決手段】定着フィルム１の一部領域に当接し、定
着フィルム１の一部領域の汚れを除去するクリーニング
ローラ７（クリーニング部材）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式プリン
タ、複写機、及び、静電記録装置等の画像形成装置に関
し、特に転写材上のトナー像を溶融定着させるフィルム
加熱方式の加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、プリンタ
等の多くは定着手段として熱効率、安全性が良好な接触
加熱型の熱ローラ定着方式や、省エネルギータイプのフ
ィルム加熱方式を採用している。

【０００３】熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱
用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに
圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラを基本
構成とし、この一対のローラを回転させて該両ローラ対
の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー
画像）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転
写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印
字用紙等）を導入して圧接ニップ部を挟持搬送通過させ
ることで、加熱ローラからの熱と圧接ニップ部の加圧力
にて未定着画像を被記録材面に永久固着画像として熱圧
定着させるものである。

【０００４】また、フィルム加熱方式の定着装置は例え
ば特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７
８７８，４−４４０７５〜４４０８３，４−２０４９８
０〜２０４９８４号公報等に提案されている。

【０００５】それは、発熱体に加熱用回転体である耐熱
性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ロー
ラ）で密着させて摺動搬送させ、該耐熱性定着フィルム
を挟んで加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部
に未定着画像を担持した転写材を導入して耐熱フィルム
と一緒に搬送させて、耐熱性フィルムを介して付与され
る加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定
着画像を転写材上に永久画像として定着させる装置であ
る。

【０００６】フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体と
して低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱
容量のものを用いることが出来るため、省電力化・ウエ
イトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能であ
る。

【０００７】また、この種の定着方式においては、定着
フィルムの駆動方式にフィルム内周面に駆動ローラを設
け、フィルムにテンションを加えながら駆動する方式、
フィルムをフィルムガイドにルーズに嵌合させ、加圧用
回転体を駆動することで、フィルムを加圧用回転体に対
し従動回転させる方式が知られているが、近年では部品
点数が少なくて済むことから、後者の加圧用回転体駆動
方式が採用されることが多い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【０００９】紙の抵抗が高くなる低湿環境や、両面プリ
ントの場合には、定着フィルムがプラスに帯電しやすく
なり、紙上のトナーが定着フィルムに転移するオフセッ
トが発生しやすくなり、定着フィルムに転移したトナー
は、定着フィルムの次の周回時に汚れとして画像面に再
転移し、画像品質を低下するといった問題があった。

【００１０】また、紙が吸湿する高湿環境では、定着ニ
ップでの加熱時に紙から水蒸気が発生して紙と定着ロー
ラの摩擦力を低下させるように作用する場合がある。

【００１１】定着器内での紙搬送は加圧ローラの回転駆
動により、加圧ローラと紙、紙と定着フィルムの摩擦に
より行っているので、吸湿紙を通紙した場合には、定着
フィルムと紙あるいは加圧ローラと紙の間でスリップが
生じてしまう。

【００１２】このようなスリップを生じると、定着器内
での紙搬送が困難となり、装置の紙づまりを生じたり、
画像面の摺擦による像ズレを生じてしまい、画像品質を
著しく低下させる場合があった。

【００１３】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、オフ
セットトナーや、フィルムと転写材の間で生じるスリッ
プによる画像品質の低下を防止することを可能とした加
熱装置及びこの加熱装置を備えた画像形成装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、加熱体にフィルムを接触摺動さ
せ、該フィルムの加熱体とは反対側の面に転写材を当接
させながら通過させて、該転写材に熱エネルギーを付与
する加熱装置において、前記フィルムの一部領域に当接
し、該フィルムの一部領域の汚れを除去するクリーニン
グ部材を備えることを特徴とする。

【００１５】また、前記クリーニング部材は回転体であ
り、前記フィルムの一部領域を該回転体の外周面の形状
に沿うよう凹ませて支持する凹部を有するフィルム支持
部材を備えることも好適である。

【００１６】また、前記回転体を回転駆動させる駆動手
段を備えることも好適である。

【００１７】また、前記クリーニング部材は揺動自在に
設けられ、前記クリーニング部材を前記フィルムに圧接
させる付勢手段を備えることも好適である。

【００１８】加熱体にフィルムを接触摺動させ、該フィ
ルムの加熱体とは反対側の面に転写材を当接させながら
通過させて、該転写材に熱エネルギーを付与する加熱装
置において、前記フィルムに当接し、駆動手段を備え、
弾性層を有する補助回転部材と、該補助回転部材に当接
し、前記フィルムと該補助回転部材の当接部の汚れを該
補助回転部材を介して除去するクリーニング部材とを備
えることを特徴とする。

【００１９】また、前記クリーニング部材は、前記補助
回転部材から退避可能な退避手段を備えることも好適で
ある。

【００２０】また、前記クリーニング部材を冷却する冷
却手段を備えることも好適である。

【００２１】また、前記冷却手段は、吸入口と、該吸入
口に接続して前記クリーニング部材を覆うように配設さ
れ、前記クリーニング部材にて発生する熱気を導く空気
流路と、該空気流路の熱気を排出する排出口と、を備え
ることも好適である。

【００２２】また、前記冷却手段は、前記吸入口から前
記排出口へと空気の流れを作るファンを備えることも好
適である。

【００２３】画像形成装置においては、転写材にトナー
像を形成する画像形成手段と、該トナー像が形成された
転写材を通過させる上記記載の加熱装置と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図示の実施の形
態に基づいて説明する。

【００２５】（実施の形態１）図１は、本発明の第１の
実施の形態に係る画像形成装置の加熱装置の概略断面図
である。

【００２６】１は、ポリイミドフィルムの上にカーボン
を分散させたＰＦＡを塗装した定着フィルムである。

【００２７】２は、鉄芯金にニッケルメッキを施し、そ
の上に弾性層としてゴム層を設けた加圧ローラである。

【００２８】３はセラミックヒータ、４は温度センサと
してのサーミスタ、５はフィルムガイド、６はフィルム
支持部材としての金属ステーである。

【００２９】７はクリーニング部材としてのアルミニウ
ム製のクリーニングローラ、８は軸受、９は付勢手段と
してのクリーニングローラ７加圧用のバネである。

【００３０】図１の加熱装置の動作としては、温調につ
いては不図示の電源によりヒータ３に通電することによ
りヒータ３を加熱する。

【００３１】ヒータ３の温調は、サーミスタ４の信号に
より不図示の制御系により、ヒータ３への通電をオン／
オフすることにより行う。

【００３２】定着フィルム１は、フィルムガイド５によ
り支えられ、ヒータ３はフィルムガイド５の加圧ローラ
２に対向する部分に取り付ける。

【００３３】また、フィルムガイド５は、長手方向の剛
性を増すためステー６で支えられている。ステー６は定
着フィルム１と摺動するので摺擦抵抗を減らすため、Ｐ
ＴＦＥ，ＰＦＡといったフッ素系の樹脂でコーティング
するとともに、フィルム内面に耐熱性のグリスを塗布す
る。

【００３４】定着動作としては、ヒータ３により定着ニ
ップを暖めるとともに加圧ローラ２を回転駆動すること
で、転写材１０とフィルムを搬送し、転写材１０上への
トナーの定着を行う。

【００３５】次に、定着フィルム１のクリーニングにつ
いて説明する。

【００３６】ステー６にはクリーニングローラ７に対向
するＦの部分にクリーニングローラ７の曲率に沿わせた
凹部を設けてある。凹み端部の稜線部分は、摺動抵抗低
減と、耐久による摩耗防止のため、テフロン等のフッ素
樹脂で構成したり、従動回転するコロで構成してもよ
い。

【００３７】クリーニングローラ７は、この凹部に軸受
８を介して加圧バネ９により加圧され定着フィルム１に
当接される。この凹部の作用でクリーニングローラ７
は、定着フィルム１に線ではなく面で接触することがで
き、クリーニング効果を向上することができる。

【００３８】図２に通紙時のオフセットトナー回収工程
を示す。

【００３９】未定着トナー１１を載せた転写材１０は、
矢印の方向に移動して定着ニップに侵入する。定着ニッ
プで未定着トナー１１は加熱溶融され、加圧されること
で、転写材１０に固着する。

【００４０】定着ニップを出た転写材１０には、定着し
たトナー１２が付いており、定着ニップを通過した定着
フィルム１にはオフセットトナー１３が付着している。

【００４１】オフセットトナー１３は、定着フィルム１
の回転によりクリーニングローラ７との当接部に運ば
れ、ここでクリーニングローラ７に転移し、回収され
る。

【００４２】クリーニングローラ７はオフセットトナー
１３を回収すると外径が大きくなるが、バネ９により加
圧されているので定着フィルム１から離れる方向に移動
して、定着フィルム１への当接圧力が外径変動により大
きく変わらないようになっている。

【００４３】なお、定着フィルム１とクリーニングロー
ラ７の表面の離型性はクリーニングローラ７のほうが小
さく、つまりクリーニングローラ７のトナー吸着性をよ
くすることでクリーニングローラ７のほうにオフセット
トナー１３が付着しやすいようにしておく。

【００４４】以上のように加熱装置を構成することで、
定着フィルム１に付着したオフセットトナー１３を回収
することが出来、画像汚れを防止することが出来る。

【００４５】尚、このクリーニングローラ７は、小サイ
ズの転写材の通紙の場合の端部昇温による画像不良にも
効果を発揮する。

【００４６】最大通紙幅よりも狭い幅、例えば、Ａ４縦
送り（幅２１０ｍｍ）の装置で、ＣＯＭ１０サイズの封
筒（幅１００ｍｍ）や葉紙（幅１０５ｍｍ）を数１０枚
通紙すると定着フィルム１やフィルムガイド５に長手方
向に温度ムラによる変形が生じ、定着フィルム１のしわ
や、フィルムガイド５の変形による接触不良が発生す
る。

【００４７】あるいは、最大通紙幅よりも狭い幅のもの
を数１０枚通紙直後に、最大通紙サイズのＡ４等を通紙
すると、昇温部分でホットオフセットと呼ばれるトナー
の溶けすぎによる定着フィルム１へのオフセットトナー
１３の転移と次周回での画像汚れが発生する。

【００４８】しかし、本実施の形態のように熱伝導のよ
いアルミニウム製のクリーニングローラ７を当接するこ
とにより、端部昇温による画像不良や定着フィルム１の
しわといった定着装置の故障を防止出来るといった効果
もある。

【００４９】（実施の形態２）図３は、本発明の第２の
実施の形態に係る加熱装置の概略断面図である。

【００５０】図３の構成は、第１の実施の形態の構成と
ほぼ同じであるが、クリーニング部材としてのクリーニ
ングローラ１４を不図示の駆動手段により回転駆動させ
る点で第１の実施の形態とは異なる。

【００５１】このようにクリーニングローラ１４を回転
駆動させることにより、クリーニングローラ１４と定着
フィルム１との摩擦、あるいは、クリーニングローラ１
４に付着したオフセットトナー１３の粘着力により定着
フィルム１を搬送する力が生じる。

【００５２】この力の作用により、定着時に転写材１０
から水蒸気が発生してスリップしやすくなる高湿環境下
でもスリップの発生を防止して、転写材１０の搬送不良
による紙づまりや、像ズレといった画像不良を防止する
ことができる。

【００５３】（実施の形態３）図４は、本発明の第３の
実施の形態に係る加熱装置の概略断面図である。

【００５４】１５は補助回転部材としての、ニッケルメ
ッキを施した鉄芯金上にシリコーンゴム層を設けた中間
ローラである。

【００５５】中間ローラ１５はステー１９のバックアッ
プのもと定着フィルム１に圧接するとともに矢印方向に
回転駆動する。

【００５６】中間ローラ１５には、クリーニング部材と
してのアルミニウム製のクリーニングローラ１６を当接
させ、従動回転させる。

【００５７】１７は軸受で、１８はクリーニングローラ
加圧用のばねである。

【００５８】本構成では定着フィルム１上のオフセット
トナーは、一度中間ローラ１５上に転移した後、クリー
ニングローラ１６に回収される。

【００５９】これにより、オフセットトナー１３による
画像不良を防止することができる。

【００６０】また、ゴム層を有する中間ローラ１５を回
転駆動するので、定着フィルム１を回転搬送する力が図
３の構成よりも強くなるので高湿環境下でのスリップを
防止することが出来、紙づまりや、像ズレといった画像
不良を防止することが出来る。

【００６１】尚、本構成に於いて、中間ローラ１５から
クリーニングローラ１６を不図示の退避手段により離接
可能な構成にしておくことにより、クリーニングローラ
１６上に堆積したオフセットトナー１３の変形を防止す
ることができるようになる。

【００６２】これによりクリーニングローラ１６により
多くのオフセットトナー１３を回収することが出来るよ
うになり、加熱装置の長寿命化を図ることが出来るよう
になる。

【００６３】（実施の形態４）第４の実施の形態では、
より高速の画像形成装置の場合について説明する。

【００６４】上述した実施の形態１〜３に示すような画
像形成装置では、毎分２０枚程度のプリントスピードよ
りも遅い場合には特に問題はないが、それよりもプリン
トスピードが速い場合には、クリーニングローラ７，１
４，１６が昇温して、これにより回収したオフセットト
ナー１３が軟化してしまい、定着フィルム１上に再び戻
ってしまう場合があった。

【００６５】これをここでは逆流と呼ぶことにする。

【００６６】この逆流が発生すると、画像上に大きな画
像汚れとなって印字品質を大幅に損なうことになる。

【００６７】本実施の形態はこの不具合に対処するため
のものである。

【００６８】図５は本発明の第４の実施の形態に係る冷
却手段を備えた加熱装置の概略断面図である。

【００６９】２０は冷却手段としてのダクトで、ダクト
２０の中にクリーニングローラ７の上部が位置するよう
に配置する。

【００７０】ダクト２０の端にはファン２１を設け、加
熱装置及び画像形成装置内の昇温した空気を機外に排出
する。

【００７１】このとき、機外に排出する気流により、ク
リーニングローラ７を冷却する。

【００７２】これにより、毎分２０枚以上のプリントス
ピードで連続印字の大量印刷を行ったときのように、ク
リーニングローラ７が昇温しやすいモードでも、クリー
ニングローラ７の昇温を抑え、逆流による画像不良を防
止することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、フ
ィルムの一部領域にクリーニング部材を当接することに
より、フィルム上のオフセットトナーを回収することが
でき、画像上へのオフセットトナー付着による印字品質
の低下を防止することが可能となり信頼性の高い加熱装
置及び画像形成装置を提供することができる。

【００７４】また、凹部を有するフィルム支持部材を備
えることにより、フィルムとクリーニング部材を線でな
く面で接触させることができ、クリーニング効果を向上
させることが可能となる。

【００７５】また、クリーニング部材、あるいは、フィ
ルムに当接する補助回転部材を回転駆動させることによ
り、フィルムを回転搬送させる力が強くなるので、高湿
環境下でのフィルムのスリップを防止し、紙詰まりや像
ズレといった画像不良を防止することができる。

【００７６】また、クリーニング部材はクリーニング効
果により外径が大きくなるが、付勢手段を設け、フィル
ムから離れる方向に移動させることにより、フィルムへ
の当接圧力は外径変動により大きく変わることなく安定
したクリーニング効果を得ることができる。

【００７７】また、クリーニング部材は、補助回転部材
から退避可能な退避手段を備えることにより、クリーニ
ング部材に堆積したトナーの変形を防止することができ
るので、より多くのトナーを回収でき、装置の長寿命化
を図ることが可能となる。

【００７８】さらに、クリーニング部材を冷却する冷却
手段により、高速機での連続通紙時の昇温による逆流を
防止することができ、高速機においても品質のよい信頼
性の高い加熱装置及び画像形成装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る加熱装
置の概略断面図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る加熱装
置のオフセット防止機構説明図である。

【図３】図３は本発明の第２の実施の形態に係る加熱装
置の概略断面図である。

【図４】図４は本発明の第３の実施の形態に係る加熱装
置の概略断面図である。

【図５】図５は本発明の第４の実施の形態に係る加熱装
置の概略断面図である。

【符号の説明】

１定着フィルム２加圧ローラ３ヒータ４サーミスタ５フィルムガイド６，１９ステー（フィルム支持部材）７，１４，１６クリーニングローラ（クリーニング部
材）８，１７軸受９，１８バネ（付勢手段）１０転写材１１未定着トナー１２定着トナー１３オフセットトナー１５中間ローラ（補助回転部材）２０ダクト（冷却手段）２１ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡洋東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者安藤正雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 ED25 HB19 JA11 JB15 JB16 2H033 AA09 AA14 BA29 BA48 BA56 BB28 BE03 2H034 BC01 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱体にフィルムを接触摺動させ、該フ
ィルムの加熱体とは反対側の面に転写材を当接させなが
ら通過させて、該転写材に熱エネルギーを付与する加熱
装置において、前記フィルムの一部領域に当接し、該フィルムの一部領
域の汚れを除去するクリーニング部材を備えることを特
徴とする加熱装置。
【請求項２】前記クリーニング部材は回転体であり、前記フィルムの一部領域を該回転体の外周面の形状に沿
うよう凹ませて支持する凹部を有するフィルム支持部材
を備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】前記回転体を回転駆動させる駆動手段を
備えることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】前記クリーニング部材は揺動自在に設け
られ、前記クリーニング部材を前記フィルムに圧接させ
る付勢手段を備えることを特徴とする請求項１，２また
は３に記載の加熱装置。
【請求項５】加熱体にフィルムを接触摺動させ、該フ
ィルムの加熱体とは反対側の面に転写材を当接させなが
ら通過させて、該転写材に熱エネルギーを付与する加熱
装置において、前記フィルムに当接し、駆動手段を備え、弾性層を有す
る補助回転部材と、該補助回転部材に当接し、前記フィルムと該補助回転部
材の当接部の汚れを該補助回転部材を介して除去するク
リーニング部材とを備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】前記クリーニング部材は、前記補助回転
部材から退避可能な退避手段を備えることを特徴とする
請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】前記クリーニング部材を冷却する冷却手
段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
１項に記載の加熱装置。
【請求項８】前記冷却手段は、吸入口と、該吸入口に
接続して前記クリーニング部材を覆うように配設され、
前記クリーニング部材にて発生する熱気を導く空気流路
と、該空気流路の熱気を排出する排出口と、を備えるこ
とを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。
【請求項９】前記冷却手段は、前記吸入口から前記排
出口へと空気の流れを作るファンを備えることを特徴と
する請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１０】転写材にトナー像を形成する画像形成
手段と、該トナー像が形成された転写材を通過させる請
求項１乃至９のいずれか１項に記載の加熱装置と、を備
えることを特徴とする画像形成装置。