JP2020003695A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング部材により除去したトナー等の再溶融による加圧ローラ及び定着ローラへの逆転写を防止することができ、画像の汚れやジャムの発生を抑制可能な定着装置を提供する。【解決手段】回転可能に設けられた定着部材３１と、定着部材を加熱する加熱手段３９と、回転可能に設けられ、定着部材３１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材３２と、加圧部材３２のクリーニングを行うクリーニング３３部材と、を備え、ニップ部Ｎに未定着のトナー画像を担持した記録媒体Ｐを通過させて、トナー画像を記録媒体Ｐ上に定着させる定着装置７において、クリーニング部材３３に当接して熱を吸収し、冷却するための吸熱部材３４をさらに備え、クリーニング部材３３は、加圧部材３２と接離可能に配置された回転可能な部材であり、吸熱部材３４は、クリーニング部材３３が加圧部材３２と離間しているときに、クリーニング部材３３に当接する。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が知られている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体（記録材、用紙、記録紙ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録媒体上の未定着トナー像を定着する過程により成立している。

定着装置としては、例えば、内部に熱源を持つ定着部材（定着ローラ）と、定着部材に圧接する加圧部材（加圧ローラ）とを備え、加圧部材と定着部材との圧接によって形成された定着ニップ部（ニップ部）により未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持搬送しつつ加熱し、定着させるものが知られている。

このような定着装置において、定着部材の表面には、トナー付着防止のための工夫が施されている。しかしながら、記録媒体の種類、形成される画像、設置環境などの条件によって、通紙した記録媒体からトナーが若干定着部材に付着する、いわゆるオフセットと呼ばれる現象が起こることが知られている。このオフセットしたトナー（オフセットトナーともいう）は定着部材や加圧部材に残るため、その後、記録媒体等に逆転写し、画像を汚してしまうことがある。
トナーのオフセットは、近年の定着装置の省エネルギー化に付随したトナーの低融点化や、高画質化のためのトナーの小粒径化等の傾向に伴い発生しやすくなっているという側面がある。

また、定着部材の表面には、記録媒体である転写紙に含まれている炭酸カルシウムや填料などの紙粉等も付着することがあり、さらにこれらとトナー（定着部材から加圧部材に回り込んだオフセットトナーを含む）とが結合して成長し、固着してしまう場合もある。

このような現象を防止するために、定着部材や加圧部材に付着または固着したトナー等を除去するためのクリーニング部材を設けた定着装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。クリーニング部材としては、例えば、回転部材としてのクリーニングローラ、ブラシローラ等が知られている。

しかしながら、クリーニング部材によって除去され、クリーニング部材に堆積したトナーは、熱により再溶融することがある。再溶融したトナーが定着部材や加圧部材又は記録媒体（用紙）へ逆転写してしまうという問題がある。
トナーの再溶融は、例えば、通紙可能の最大サイズの用紙に比較して小サイズの用紙を通紙する場合に顕著に発生する現象である。小サイズの用紙では定着ローラに接する面積が小さいため、定着ローラの狭い範囲でしか温度を奪わず、結果、非通紙部における定着ローラの温度が上昇し、対応する部分のクリーニング部材も高温になり、付着したトナーが溶け出してしまうことによる。再溶融したトナーの逆転写は、画像の汚れやジャムの発生を招くことがある。

このような弊害を抑制し、長期間にわたって効果的に定着装置の回転部材に付着した汚れを除去することが可能なクリーニング装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３には、定着装置に含まれる回転部材に付着した汚れを清掃するための回転清掃部材と、該回転清掃部材に当接することによって、付着した付着物を除去する付着物除去部材と、回転清掃部材または回転清掃部材周辺の温度に応じて、付着物除去部材を回転清掃部材に当接および離間させる当接離間制御を行う当接離間制御手段とを備えるクリーニング装置が開示され、付着物の除去効果の大きい温度領域においては付着物除去部材を回転清掃部材に当接させ、付着物の除去効果の小さい温度領域においては付着物除去部材を回転清掃部材から離間させる構成が記載されている。

特許文献３の装置によれば、クリーニング部材である回転清掃部材に当接させる付着物除去部材周辺の温度が高すぎる場合、付着物除去部材を離間させることで、軟化・溶融して高い粘着性を示すようになった、または流動状態となったトナーが再び回転清掃部材に粘着して清掃効果を低下させるのを防ぐことができるとされている。

しかしながら、定着装置が連続稼働中で十分に高温になっている場合においては、溶融した付着物が回収ローラから回転清掃部材（ブラシローラ）へ拡散しながら移動するだけで付着物は除去されないため、画像の汚れやジャムの発生を抑制することが困難である。

そこで、本発明は、クリーニング部材により除去したトナー等の再溶融による加圧ローラ及び定着ローラへの逆転写を防止することができ、画像の汚れやジャムの発生を抑制可能な定着装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられた定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、回転可能に設けられ、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記加圧部材のクリーニングを行うクリーニング部材と、を備え、前記ニップ部に未定着のトナー画像を担持した記録媒体を通過させて、前記トナー画像を前記記録媒体上に定着させる定着装置において、前記クリーニング部材に当接して熱を吸収し、冷却するための吸熱部材をさらに備え、前記クリーニング部材は、前記加圧部材と接離可能に配置された回転可能な部材であり、前記吸熱部材は、前記クリーニング部材が前記加圧部材と離間しているときに、前記クリーニング部材に当接することを特徴とする。

本発明によれば、クリーニング部材により除去したトナー等の再溶融による加圧ローラ及び定着ローラへの逆転写を防止することができ、画像の汚れやジャムの発生を抑制可能な定着装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の駆動手段の一部を示す概略構成図である。 従来の定着装置の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

（画像形成装置）
図１は、本実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置１の全体概略図である。
図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラ１３を有する現像装置１２等を備えている。

画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル２６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。

プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光を発するように構成されている。

画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、無端状の中間転写ベルト１６と、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７と、転写部材としての二次転写ローラ１８と、対向部材としての二次転写バックアップローラ１４と、クリーニングバックアップローラ１５と、テンションローラ２７と、ベルトクリーニング装置２８とを備える。

中間転写ベルト１６は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ１４、クリーニングバックアップローラ１５及びテンションローラ２７によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ１４を回転駆動することによって、中間転写ベルト１６は図の矢印Ａで示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ１７は、それぞれ、各感光体ドラム１０との間で中間転写ベルト１６を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ１７には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１７に印加されるようになっている。

二次転写ローラ１８は、二次転写バックアップローラ１４との間で中間転写ベルト１６を挟み込んで、転写ニップとしての二次転写ニップＭを形成している。また、上記一次転写ローラ１７と同様に、二次転写ローラ１８にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１８に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置２８は、中間転写ベルト１６に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置２８で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体（以下、「用紙」ともいう）Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

本発明に係る定着装置７は、加熱源によって加熱される定着部材としての定着ローラ３１、その定着ローラ３１を加圧可能な、加圧部材としての加圧ローラ３２等を有している。定着ローラ３１は、加圧ローラ３２との間で定着ニップ（以下、ニップ部という）Ｎを形成する。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。

画像形成部２、露光部３、転写部４等は、用紙Ｐに画像を形成するための画像形成手段である。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。
画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラ１３によって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、二次転写バックアップローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と二次転写バックアップローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ローラ３１から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット９を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

（定着装置）
図２及び図３は、本実施形態に係る定着装置の要部構成の概略図である。
図２及び図３に示す定着装置７は、回転可能に設けられた定着部材（以下、「定着ローラ」ともいう）３１と、定着部材３１を加熱する加熱手段２９と、回転可能に設けられ、定着部材３１との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材（以下、「加圧ローラ」ともいう）３２と、加圧部材３２のクリーニングを行うクリーニング部材３３と、を備え、ニップ部Ｎに未定着のトナー画像を担持した記録媒体Ｐを通過させて、トナー画像を記録媒体Ｐ上に定着させる装置である。

定着装置７は、クリーニング部材３３に当接して熱を吸収し、冷却するための吸熱部材（以下、「吸熱ローラ」ともいう）３４をさらに備える。
クリーニング部材３３は、加圧部材３２と接離可能に配置された回転可能な部材であり、吸熱部材３４は、クリーニング部材３３が加圧部材３２と離間しているときに、クリーニング部材３３に当接する。
クリーニング部材３３としては、例えば、ブラシ部材（ブラシローラ）が挙げられる。本実施形態においては、クリーニング部材３３がブラシローラである態様について説明する。

また、定着装置７は、吸熱部材３４に離型剤を塗布する離型剤塗布部材（以下、「離型剤塗布ローラ」ともいう）３５を備える。
離型剤塗布部材４５は回転可能な部材であり、駆動手段により回転動作を行う。
吸熱ローラ３４は離型剤塗布ローラ３５に当接し、離型剤塗布ローラ３５の回転により従動回転する。

なお、図中、定着ローラ３１、加圧ローラ３２、ブラシローラ３３、吸熱ローラ３４及び離型剤塗布ローラ３５の回転方向、並びに記録媒体Ｐの搬送方向を矢印で示している。

図２は、クリーニング部材であるブラシローラ３３が加圧ローラ３２に当接している状態を示している。この場合、ブラシローラ３３は吸熱ローラ３４とは離間している。
図３は、クリーニング部材であるブラシローラ３３が加圧ローラ３２から離間している状態を示している。この場合、ブラシローラ３３は吸熱ローラ３４と当接し、吸熱ローラ３４は離型剤塗布ローラ３５とも当接している。

ブラシローラ３３は、加圧ローラ３２の表面温度が、所定の時間継続して所定の温度を超えたとき、加圧ローラから離間するような構成とすることができる。
例えば、加圧ローラ３２の表面温度と時間経過を検知可能な手段を配置し、基準を超える温度が基準となる時間を超えて継続して検知された場合に、ブラシローラ３３を加圧ローラ３２から離間させて吸熱ローラ３４に当接するように動作を制御することができる。
ここで、基準となる温度及び時間は、トナーの再溶融を防止可能な範囲であれば印刷条件や環境等に応じて適宜選択することができる。例えば、表面温度が１４５〜２００℃の状態が５分以上継続した場合とすることができる。

また、ブラシローラ３３は、記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過中は加圧ローラ３２と当接し、記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過した後に加圧ローラ３２から離間する構成とすることもできる。
この場合、例えば、記録媒体Ｐの後端部の通過を検知する手段をニップ部Ｎの下流側に配置し、記録媒体Ｐが通過してニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｐがない状態となった場合、ブラシローラ３３を加圧ローラ３２から離間させて吸熱ローラ３４に当接するように動作を制御することができる。

ブラシローラ３３は、例えば、芯金と該芯金の外周面に設けられた多数のブラシ繊維とから構成されるものが挙げられる。ブラシ繊維により加圧ローラ３２のオフセットトナー等の表面異物を絡め取り、回収することができる。
ブラシ繊維の材質としては、耐熱性を有することが好ましく、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。

吸熱ローラ３４は、吸熱手段として内部にヒートパイプを備えた回転部材である。例えば、内部にヒートパイプを備え、外側がアルミ等の金属で構成されたローラ部材が挙げられる。
ヒートパイプを備えることにより、回転軸方向に均一な温度分布を実現することができる。

離型剤塗布ローラ３５は、離型剤を含有した離型剤塗布手段であり、例えば、芯金と該芯金の外周面に離型剤が含浸された塗布部材から構成されるものや、さらには表層に染み出し量を規制する制御層を設けたものなどが挙げられる。
塗布部材としては、含浸した離型剤を染み出して当接対象（吸熱ローラ３４）に塗布可能なものであればよく、例えば、発泡体や不織布等が挙げられる。

離型剤塗布ローラ３５の駆動について図４に基づき説明する。
図４に示すように、本実施形態の定着装置７は、加圧ローラ３２を駆動する加圧ギヤ３６、加圧ギヤに連結されたアイドラギヤ３７、及び離型剤塗布ローラ３５を駆動する塗布ローラギヤ３８を備えている。

図示しない画像形成装置本体のモータから加圧ギヤ３６に駆動が伝達される。これにより加圧ローラ３２が回転駆動される。または図示しない定着ギヤからの駆動を受けた加圧ギヤ３６が加圧ローラ３２軸にベアリングでアイドラギヤとして支持されている。さらに連結されたアイドラギヤ３７を介して塗布ローラギヤ３８に駆動伝達され、これにより離型剤塗布ローラ３５が回転駆動される。
そして、離型剤塗布ローラ３５に当接して吸熱ローラ３４が従動回転する。

上述のように、本実施形態の定着装置７は、加圧ローラ３２上のトナー等の異物を直接清掃するブラシローラ３３を接離可能に設け、さらにブラシローラ３３を吸熱ローラ３４と当接可能としているため、ブラシローラ３３の温度上昇を抑制し、除去したトナー等の再溶融を防止することができる。これにより、溶け出したトナーによる逆転写の発生を防ぐことができ、画像の汚れや定着部の巻付きジャムの発生を抑制することができる。

また、吸熱ローラ３４を介して離型剤塗布ローラ３５と当接することで離型剤を保持したブラシローラ３３により、加圧ローラ３２に離型剤が塗布されることとなり、オフセットトナーの発生量を低減することができる。

図５は、従来のクリーニング手段を備えた定着装置の一例（特許文献３の装置）を示したものである。
図５に示すように、従来の定着装置においては、加圧ローラ３２には、クリーニングとともに均熱を目的としたローラ部材１３４が当接している。ローラ部材１３４には異物除去のためのブラシローラ１３３が当接されている。ローラ部材１３４は、加圧ローラ３２に常時当接している。このため、回収されたトナー等が溶け出し、逆転写により画像の汚れやジャムの発生を招くことがある。

これに対し、本発明に係る定着装置７では、図２及び図３に示すように、加圧ローラ３２上の異物をブラシローラ３３で直接清掃する構成であり、加圧ローラ３２が所定の高温条件を満たす場合にはブラシローラ３３を加圧ローラ３２から離間させ、吸熱ローラ３４に当接させて温度を低下させると同時に、離型剤塗布ローラ３５からの離型剤を、吸熱ローラ３４を介して受け取る構成となっている。
これにより、ブラシローラ３３の温度上昇によるトナーの溶け出しを抑制することができ、さらにオフセットトナーの発生量を低減させることができる。

１ 画像形成装置
７ 定着装置
３１ 定着部材（定着ローラ）
３２ 加圧部材（加圧ローラ）
３３ クリーニング部材（ブラシローラ）
３４ 吸熱部材（吸熱ローラ）
３５ 離型剤塗布部材（離型剤塗布ローラ）
３６ 加圧ギヤ
３７ アイドラギヤ
３８ 塗布ローラギヤ
３９ 加熱手段
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体（用紙）

特開２００６−６４７４４号公報 特許第３６０８９６９号公報 特開２０１７−３７５９号公報

Claims (8)

1. 回転可能に設けられた定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   回転可能に設けられ、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加圧部材のクリーニングを行うクリーニング部材と、を備え、
   前記ニップ部に未定着のトナー画像を担持した記録媒体を通過させて、前記トナー画像を前記記録媒体上に定着させる定着装置において、
   前記クリーニング部材に当接して熱を吸収し、冷却するための吸熱部材をさらに備え、
   前記クリーニング部材は、前記加圧部材と接離可能に配置された回転可能な部材であり、
   前記吸熱部材は、前記クリーニング部材が前記加圧部材と離間しているときに、前記クリーニング部材に当接することを特徴とする定着装置。
2. 前記クリーニング部材は、ブラシ部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記吸熱部材に離型剤を塗布する離型剤塗布部材を備え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. 前記離型剤塗布部材は、回転可能な部材であり、駆動手段により回転動作を行うことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記吸熱部材は、吸熱手段として内部にヒートパイプを備えた回転部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記クリーニング部材は、前記加圧部材の表面温度が、所定の時間継続して所定の温度を超えたとき、前記加圧部材から離間することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記クリーニング部材は、前記記録媒体が前記ニップ部を通過中は前記加圧部材と当接し、前記記録媒体が前記ニップ部を通過した後に前記加圧部材から離間することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。