JPH09127807A

JPH09127807A - 定着装置

Info

Publication number: JPH09127807A
Application number: JP28161695A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Takada; 高田　　成明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱手段と圧接する加圧ローラをクリーニン
グするクリーニングローラの性能を向上する。【解決手段】加圧ローラ９と接するクリーニングロー
ラ１３の表面を粗面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱定着すべき顕画
像（トナー画像）を担持した記録材に熱エネルギーを与
えてトナー画像を加熱定着する定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録材上の顕画像を定着する手段
としては、熱ローラを用いたものが知られているが、消
費電力が大きく、定着可能な温度に到達するまでの時間
いわゆるウォームアップが長くなる等の欠点があった。
これに対し、この欠点を改善する耐熱性フィルムを用い
た定着方式が特開昭６３−３１３１８２号公報に記載さ
れている。

【０００３】この公報に記載されている定着装置は、薄
肉の耐熱性フィルムと、該フィルムの駆動ローラと、該
フィルムの内周面に摺接するように固定支持して配置さ
れた加熱体と、該フィルムの外周面と接触し、該フィル
ムを介して該加熱体に圧接するように配設された加圧部
材とを備えている。

【０００４】上記フィルム及び加圧部材は、少なくとも
画像定着実行時において、記録材の搬送速度と同一速度
で回動されており、上記フィルムを介して形成される加
熱体と加圧部材の定着ニップ部で記録材を挟持搬送する
ことにより、記録材上の顕画像（未定着トナー像）に加
熱体の熱エルギーを付与して顕画像を軟化・溶接し、さ
らに上記記録材を上記定着ニップ部から排出することに
よって顕画像を冷却固化させて記録材上に定着するよう
になっている。

【０００５】ここで加圧ローラに低熱容量のクリーニン
グ部材を当接させることにより残留トナーを除去し、加
圧ローラの汚れが記録材を汚すのを防ぐのに効果があ
る。この時、熱ローラ方式の定着装置で一般的に用いら
れているクリーニング能力の高いシリコーンオイルを含
浸させたアラミド繊維製のウェブを有する定着クリーナ
を当接させる方式はウェブが温まっていないとクリーニ
ング性能が低いため、ウォームアップを必要としない耐
熱性フィルムを用いたこの定着方式には適していない。

【０００６】即ち、熱伝導率の高い材質でクリーニング
部材を形成することにより、クリーニング部材を加圧ロ
ーラに当接させることで、加圧ローラを清掃するだけで
なく、非通紙部の過昇温を抑えて温度分布を均一にし、
定着フィルム、加圧ローラの耐久性の向上、オフセット
防止、定着フィルムの寄り制御を安定させることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クリーニン
グローラは加圧ローラより熱容量の小さいものを使用し
ているため、クリーニングローラは加圧ローラより温度
が早く低くなり、加圧ローラ表面にある溶融している残
留トナーが、クリーニングローラと接したときに冷却固
化し、クリーニングローラに付着することによって、加
圧ローラを清掃している。

【０００８】しかしながら、装置を高速化するときや、
定着性向上のため低融点トナーを使用した場合に、装置
の高速化にともなって与える熱量が多くなり、装置全体
の温度が高くなったり、低融点のトナーを使用すること
により、クリーニングローラによる残留トナーの冷却固
化が不十分となった場合に、クリーニングローラによっ
て回収しきれない残留トナーが再び加圧ローラに戻っ
て、それが記録材を汚すという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、加熱手段と、この加熱手段に圧接された加
圧手段と、この加圧手段に接する清掃手段とを有し、上
記加熱手段と上記加圧手段の圧接部で、未定着画像を担
持した記録材を挟持搬送し定着を行う定着装置におい
て、上記清掃手段の表面を粗面とすることを特徴とする
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）先ず、本発明の第１の実施の形態
を図１及び図２に基づいて説明する。図２は本実施の形
態の定着装置６０を用いた画像形成装置の一例の概略構
成を示す図である。図２に示すように本実施の形態の画
像形成装置は、原稿台固定、光学系移動型、回転ドラム
型、転写式の電子写真複写装置である。

【００１１】本実施の形態の装置においては、図２に示
すように固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所要に
載置し、所要の複写条件を設定した後、コピースタート
キーを押すと、感光体ドラム３９が矢印で示す時計方向
に所定の周速度で回転駆動される。また、光源２１（２
２は反射笠）と第一ミラー２３が原稿台ガラス２０の下
面に沿ってガラス左辺側のホームポジションからガラス
右辺側へ所定の速度Ｖで移動し、第二ミラー２４、第三
ミラー２５が同方向にＶ／２の速度で移動することで、
原稿台ガラス２０上の載置原稿１９の下向き画像面が左
辺側から右辺側に照明走査され、その照明走査光の原稿
面反射光が結像レンズ２９、固定第四〜第六ミラー２
６，２７，２８を介して回転感光体ドラム３９面に結像
露光（スリット露光）される。

【００１２】回転感光体ドラム３９の表面は、この露光
前に一次帯電器３０により正または負の所定電位に一様
に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光
がなされることで、ドラム３９面に原稿画像に対応した
パターンの静電潜像が順次に形成される。感光体ドラム
３９面に形成される静電潜像は、現像装置３１の現像ロ
ーラ３２でトナー像として顕画像化される。ここではト
ナーは低融点トナーである。

【００１３】一方、給紙ローラ５１により記録材Ｐが給
送され、ガイド３３を通って所定のタイミングでドラム
３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入されて転写
コロナを受けることでドラム３９に接し、ドラム３９面
側のトナー顕画像が記録材下面に順次転写される。

【００１４】像転写部を通過した記録材Ｐは除電針３５
によって背面電荷の除電を受けつつ、ドラム３９面から
順次に分離され、搬送部３８、入口ガイド１０で定着装
置６０へ導入され、後述するようにトナー画像定着を受
け、画像形成物として機外へ排出される。

【００１５】転写後のドラム３９の表面はクリーニング
器３６のクリーニングブレード３７によって残りトナー
等の汚れが清掃除去され、繰り返して像形成に供され
る。

【００１６】上述のように往路を移動した移動光学部材
２１〜２５は所定の往路終点に到達すると、復路を移動
するように設定されており、初めのホームポジションへ
戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する（以下、
この工程を光学系のバック工程と称する）。

【００１７】コピースタートキーが押される前に複数枚
（例えば１００枚）のコピー枚数が指定された場合、光
学系のバック工程が終了した後に、図３に示すマイクロ
コンピュータ（以下ＭＰＵとする）１８により所定のイ
ンターバルをもって上記の工程を繰り返す。

【００１８】次に、本実施の形態の装置に装着される定
着装置６０を図１に基づいて詳しく説明する。図１にお
いて１００は加熱手段、２００は加圧手段で、６はエン
ドレスベルト状の定着フィルムであり、該定着フィルム
６は左側の駆動ローラ７と、右側の従動ローラ８と、こ
の両ローラ７，８間の下方に固定配設した加熱体である
低熱容量線状ヒータ１との間に張設してある。

【００１９】従動ローラ８は定着フィルム６を外側に張
る方向にテンションを与えるテンションローラを兼ねて
おり、定着フィルムは表面にシリコーンゴム等を被覆し
て摩擦係数を高めた駆動ローラ７の時計方向の回転駆動
に伴い、時計方向に所定の周速度をもってシワや蛇行、
速度遅れなく回転駆動される。

【００２０】９は加圧手段を構成する要素の１つである
シリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有する加
圧ローラであり、上記のエンドレスベルト状定着フィル
ム５の下方側フィルム部分をヒータ１との間に挟ませ
て、ヒータ１の下面に対してバネ等の付勢手段により、
例えば５〜１０ｋｇ／ｃｍの当接力をもって対向圧接さ
せてあり、記録材Ｐの搬送方向に順方向の反時計方向に
回転する。

【００２１】１３は加圧ローラ９に圧接するように配設
された清掃手段であるクリーニングローラであり、該ク
リーニングローラはアルミニウム製の棒で形成されてお
り、バネ等の付勢手段によって例えば２００〜２０００
ｇ／ｃｍの当接力をもって対向圧接させてある。

【００２２】回転駆動されるエンドレス状の定着フィル
ム６は繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるの
で、耐熱性・離型性・耐久性に優れ、一般的には１００
μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の薄肉のものを使用
する。一例としては、厚さ２０μｍのポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテ
ル、エーテルケトン等の高耐熱樹脂や、ニッケル、ＳＵ
Ｓ等の金属の薄肉エンドレスベルトの外周面にＰＴＦＥ
（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン
・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）
等の低表面エネルギーの樹脂、またはこれらの樹脂にカ
ーボンブラック等の導電材を添加した離型コート層を１
０μｍ厚に施した総厚３０μｍのエンドレスベルトであ
る。尚、定着フィルムは無端状であってもよい。

【００２３】低熱容量のヒータ１は、例えば厚さ１．０
ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手方向長さ３４０ｍｍのアルミナ
基板２に、銀パラジウムや酸化ルテニウム等の抵抗材料
を厚さ１０μｍ、幅１．０ｍｍに塗工して発熱層３を形
成し、さらにその上に厚さ１０μｍのフィルム６との摺
動を考慮したガラス等の保護層４を形成したものであ
り、ヒータ支持体１１に取り付け保持させて固定支持さ
せる。

【００２４】ヒータ支持体１１は、ヒータ１を定着装置
６０及び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高
耐熱性、剛性を有するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテ
ルケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの
樹脂とセラミックス、金属等の複合材料などで構成され
る。

【００２５】ヒータの発熱層３には長手方向両端から電
通される。通電は交流１００Ｖであり、基板２の裏面に
熱伝導性シリコーンゴム接着剤等で接着または圧接また
は一体的に形成されたＮＴＣサーミスタ等のサーミスタ
５の検知温度に応じＭＰＵ１８により通電制御される。

【００２６】図３はヒータ１を給紙側からみた側面図で
ある。発熱層３は基板２の下面の中央部に基板長手方向
に沿って一直線上に形成してある。３ａと３ｂはこの発
熱層３の左端部と右端部に設けた銀等の良導電材質の通
電用電極（入力端子）である。

【００２７】ｅはこの電極３ａ，３ｂ間の発熱層３の有
効全長域であり、本実施例の場合は、装置に供給して使
用できる最大サイズ記録材をＡ３版（幅２９７ｍｍ）と
し、その記録材幅に対応する長さ寸法に設定してある。

【００２８】また、本実施例の画像形成装置は、発熱層
３の左側の基線イを基準とする、いわゆる片側基準で各
種サイズの記録材が供給されるものである。Ａ６版（幅
１０５ｍｍ）の通紙域は本実施例の画像形成装置で使用
可能な最小サイズの記録材の通紙域である。

【００２９】５Ａは、最初通紙域内に設けられた温度検
知素子であるサーミスタである。定着時ＭＰＵ１８はサ
ーミスタ５Ａの検知出力が所定の一定値となるようにヒ
ータ駆動回路１６を制御し発熱層３への通電を制御して
いる。５Ｂは最小通紙域外に設けられた温度検知素子で
あるサーミスタで、本実施例では最大通紙域ｅ内に、さ
らにはＢ４版（幅２５７ｍｍ）の通紙域ｄ外に配置して
ある。

【００３０】次に上述したような画像形成動作により、
未定着のトナー画像Ｔを上面に転写された記録材Ｐはガ
イド１０に案内され、定着フィルム６を介して形成され
るヒータ１と加圧ローラ９の定着ニップ部に進入し、未
定着トナー画像Ｔａが定着フィルム６の下面に密着して
面ズレし、しわ、寄りを生ずることなく、定着フィルム
６と一緒の重なり状態で上記定着ニップ部Ｎを挟圧力を
受けつつ通過し、記録材Ｐのトナー画像担持面は定着フ
ィルム面に押圧定着状態で定着ニップ部Ｎを通過する過
程で発熱層３の熱を定着フィルム６を介して受け、トナ
ー画像が高温溶融して、記録材Ｐ面に軟化接着化した像
Ｔａとなる。本実施の形態の装置の場合は、記録材Ｐと
定着フィルム６との分離は記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを
通過して出た時点で行わせているこの分離時点におい
て、溶融トナーＴａの温度は未だトナーのガラス転移点
より高温の状態にある。この分離点でガラス転移点より
高温の状態にあるトナーＴａは適度なゴム特性を有する
ので、分離時のトナー画像面は、定着フィルム表面にな
らうことなく適度な凹凸表面性を有したものとなり、こ
の表面性が保たれて、冷却固化するに至るので定着済の
トナー画像面には過度の画像光沢が発生せず高品位な画
質となる。定着フィルム６と分離された記録材Ｐは排紙
ガイド１２で案内されて排紙ローラ対１５へ至る間にガ
ラス転移点より高温のトナーＴａの温度が自然降温（自
然冷却）してガラス転移点以下の温度になって固化し、
画像Ｔｂに至る。

【００３１】本実施の形態においてはヒータ１のうち、
発熱層３及び基板２の熱容量が小さく、かつこれらがヒ
ータ支持体１１によって断熱支持されているのでヒータ
１の定着ニップ部Ｎにおける表面温度は短時間にトナー
の融点に対して十分な高温に昇温するので、ヒータ１を
予め昇温させておく（いわゆるスタンバイ温調）必要が
なく、省エネルギーが実現でき、しかも機内昇温も防止
できる。

【００３２】本実施の形態のクリーニングローラは、ア
ルミニウム製のローラが加圧ローラに接する面にブラス
ト処理することにより、凹凸（粗面）がつけてある。こ
れにより、クリーニングローラの表面積が大きくなるた
め、クリーニングローラの放熱効果が高まり、装置の高
速化や定着性向上のために定着温度を上げたり、低融点
トナーを使用した場合でも加圧ローラ表面にある溶融し
た残留トナーは、クリーニングローラ１３に接して冷却
固化されクリーニングローラに付着することにより、加
圧ローラは清掃される。また、表面積を大きくしたこと
でクリーニングローラと、これに付着したトナーとの付
着力が大きくなり、これがはがれ落ちて再び加圧ローラ
に戻ることも防止できる。これらの効果によって、残留
トナーが記録材を汚し、画像を劣化させることを防止す
ることができる。

【００３３】また、清掃手段の少なくとも加圧手段と当
接する部分が金属から形成されていることにより、再オ
フセットを防止するだけでなく、非通紙部の昇温も防止
することができる。

【００３４】また、清掃手段が回転自在に支持されたロ
ーラ体であるため、再オフセットを防止するだけでな
く、加圧手段と摺擦が無いため、加圧手段の耐久性を向
上させるこができる。

【００３５】（第２の実施の形態）上記第１の実施の形
態の装置において、クリーニングローラの表面の凹凸が
小さ過ぎると表面積があまり変化しないため、放熱効果
も高まらないし、残留トナーの付着力も大きくならない
ため、クリーニング性能は向上しない。

【００３６】また、クリーニングローラは、小サイズ紙
を多量に連続で通紙した場合に非通紙部の熱がうばわれ
ず過昇温してしまう、いわゆる非通紙部昇温に対して、
加圧ローラに接しているので、その温度分布を均一にす
るとともに放熱効果が高いため、加圧ローラの熱を吸収
し、放熱するため非通紙部昇温を低減させる効果ももっ
ているのだが、凹凸を大きくしすぎると、加圧ローラと
クリーニングローラの接触面積が小さくなりすぎて、加
圧ローラの熱を吸収する効率が落ち、非通紙部昇温を低
減させる効果が小さくなってしまう。

【００３７】そこで本実施の形態ではクリーニングロー
ラ表面のＲｚの大きさとクリーニング性能及び非通紙部
昇温の関係について調べてみた。

【００３８】クリーニングローラにいろいろ条件を変え
てブラスト処理を行い、Ｒｚが１，３，５，１０，２
０，３０，５０（μｍ）の７種類のクリーニングローラ
を用意し、それとブラスト処理を行っていないクリーニ
ングローラと、クリーニング性能及び非通紙部昇温につ
いて比較してみた。

【００３９】その結果Ｒｚ１μｍ及び３μｍのものはブ
ラスト処理を行っていないものに対して、クリーニング
性能で有意差は見られず、Ｒｚ≧５μｍではクリーニン
グ性能は良くなった。

【００４０】また、非通紙部昇温はＲｚ≦３０μｍでは
ブラスト処理をしていないものと同等かそれ以下の温度
であったが、Ｒｚ≧５０μｍではブラスト処理していな
いものより高い温度となった。

【００４１】また、アルミローラの径や温調温度を変え
て同様の実験を行っても結果はほぼ同様となった。

【００４２】このことから、クリーニングローラの表面
のＲｚを５〜３０μｍにすることにより、非通紙部昇温
により、ヒータまたはヒータを支持する部材の熱損傷に
よる耐久寿命の低下、フィルム等の耐久性低下、フィル
ムの走行不安定化（フィルムのシワや蛇行）などの弊害
なしに、加圧ローラ表面の残留トナーを効果的に清掃
し、残留トナーが記録材を汚し画像を劣化させることを
防止することができる。

【００４３】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図３及び図４に基づいて説明する。本実施の形
態は第１の実施の形態のクリーニングローラ１３が図３
及び図４に示すように構成されている。クリーニングロ
ーラ１３の表面には、クリーニングローラ軸方向（記録
材の移動方向と直交する方向）に溝がほってある。これ
により、表面積が大きくなり、クリーニング能力が高く
なるとともに残留トナーの付着力が大きくなって、クリ
ーニングローラに付着した残留トナーがはがれて、画像
劣化させることを防止することができる。また、加圧ロ
ーラとクリーニングローラは従動ではあるが、ある程度
摩擦はあるので、溝の角（かど）が加圧ローラにこびり
ついている残留トナーを引きはがすため、より高いクリ
ーニング効果を発揮する。

【００４４】尚、本発明は加圧ローラに当接する清掃部
材によるものであり、加熱体の構成にはよらず、しかる
に図５に示すような、内部に発熱手段６５を具備したロ
ーラ状の剛体６４を有する熱ローラ方式の定着装置にお
いても実施可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
清掃手段の表面を粗面にすることにより、加圧ローラに
付着している残留トナーを効果的に取り除き、また一度
クリーニングローラに付着した残留トナーが再び加圧ロ
ーラに戻ることを防止できるため、残留トナーが記録材
を汚し、画像を劣化させることを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における定着装置の概略構
成図。

【図２】図１装置を組み込んだ画像形成装置の概略構成
図。

【図３】本発明のクリーニングローラの斜視図。

【図４】本発明のクリーニングローラの断面図。

【図５】本発明を適用可能な定着装置の概略構成図。

【符号の説明】

９加圧ローラ１３クリーニングローラ１００加熱手段２００加圧手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段と、この加熱手段に圧接された
加圧手段と、この加圧手段に接する清掃手段とを有し、
上記加熱手段と上記加圧手段の圧接部で、未定着画像を
担持した記録材を挟持搬送し定着を行う定着装置におい
て、上記清掃手段の表面を粗面とすることを特徴とする定着
装置。
【請求項２】上記清掃手段の表面粗さが、５μｍ≦Ｒ
ｚ≦３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の
定着装置。
【請求項３】上記清掃手段は少なくとも上記加圧手段
と接する部分が金属で形成されていることを特徴とする
請求項１、２に記載の定着装置。
【請求項４】上記清掃手段は回転自在に支持されたロ
ーラ体であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の
定着装置。
【請求項５】上記加熱手段は、加熱体と、この加熱体
と摺動する有端または無端状のフィルムと、を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至４に記載の定着装置。
【請求項６】上記加熱手段は、内部に発熱手段を具備
したローラ状の剛体を有することを特徴とする請求項１
乃至４に記載の定着装置。
【請求項７】上記清掃手段の表面は、記録材の移動方
向と直交する方向に平行に設けられた溝を有することを
特徴とする請求項１乃至６に記載の定着装置。