| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】前山 龍一郎
【氏名】渡辺 督
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| 【要約】 |
【課題】加圧ローラーのトナーによる汚れを原因とする転写材の斑点状汚れを防止し、常に良好な定着画像が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体上のトナー画像を転写材上に転写する画像形成手段により前記転写材上に形成されたトナー画像を定着させる定着装置１９とを備え、定着装置１９は、発熱部材２０と、発熱部材２０に対向して配置される加圧部材２８と、発熱部材２０と加圧部材２８との間に挟持された定着フィルム２５と、加圧部材２８に対向して配置されたローラー状のクリーニング部材３３とを有し、クリーニング部材３３に紙テープを巻き付け表層に繊維状のウェブを設けるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 像担持体上のトナー画像を転写材上に転写する画像形成手段と、該画像形成手段により前記転写材上に形成されたトナー画像を定着させる定着装置とを備え、前記定着装置は、発熱部材と、前記発熱部材に対向して配置される加圧部材と、前記発熱部材と加圧部材との間に挟持された定着フィルムと、前記加圧部材に対向して配置されたローラー状のクリーニング部材とを有した画像形成装置において、前記クリーニング部材は、少なくとも表層が繊維状のウェブであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記クリーニング部材は、紙テープ、不織布、メッキ処理を施した不織布の巻き付け、あるいはアクリルパイルの植毛により、少なくとも表層に繊維状のウェブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置に係り、さらに詳しくはトナー画像を転写材に定着する定着フィルムを有する定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の画像形成装置には、帯電手段で一様に帯電した像担持体表面に原稿画像あるいはコンピューターから入力した画像信号に対応した画像露光を照射し、該像担持体表面上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段でトナー像に現像し、該トナー像を転写手段で転写材に転写し、定着手段で該転写材上のトナー像を該転写材上に定着して出力する電子写真方式の複写機やプリンターがある。
【０００３】転写材上のトナー像を転写材に定着する定着装置として、発熱部材に耐熱性の定着フィルムを摺接させ、該定着フィルムを介して該発熱部材に加圧部材を圧接させることにより、定着フィルムの移動と共に該圧接部で挟持搬送する転写材に、定着フィルムを介して発熱部材から熱エネルギーを与えるフィルム定着方式の定着装置が用いられている。
【０００４】このフィルム定着方式の定着装置の一例を図２に示す。図２において、２０は、支持体としてのステー２１に支持された発熱部材たるヒーターであり、該ヒーター２０には、耐熱性の高い材料を離型性のよい材料で被覆したエンドレスベルト状の定着フィルム２５が、該ヒーター２０と略平行に配設された駆動ローラー２６及び従動ローラー２７との間に懸回張設されて摺接するように配設されている。
【０００５】また、上記ヒーター２０の下面には、定着フィルム２５を挟むように加圧部材としての加圧ローラー２８が、付勢手段によって例えば総圧力５ｋｇ重程度の当接圧で対向圧接しており、該加圧ローラー２８は、シリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有してヒーター２０との間に定着ニップＮを形成している。
【０００６】そして、駆動ローラー２６が回転駆動手段としての駆動モーターＭにより矢印の方向に回転駆動すると、テンションローラーを兼ねる従動ローラー２７により所定のテンションを与えられた定着フィルム２５は、矢印ａの方向に所定の周速度で回転し、この定着フィルム２５の回転走行に伴い加圧ローラー２８も反時計方向に従動回転し、転写材Ｐを挟持搬送するようになっている。
【０００７】従って、トナー像Ｔを転写された後の転写材Ｐが、転写材供給手段（図示せず）によりこの定着装置に順次送り込まれ、定着ニップＮに突入すると、該転写材Ｐは定着フィルム２５及び加圧ローラー２８の回転に伴って挟持搬送されると共に、ヒーター２０が発する熱エネルギーを付与され、転写材Ｐ上のトナー像Ｔが転写材Ｐに定着される。
【０００８】この種のフィルム定着方式の定着装置では、発熱部材としてのヒーター２０、及び該ヒーター２０の熱エネルギーを転写材Ｐに伝導する部材としての定着フィルム２５を低熱容量化できるため省電力化、ウエイトタイムの短縮化（クイックスタート性）が可能になる利点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の技術には以下に説明するような問題点が発生する場合があった。
【００１０】トナー像Ｔが定着ニップＮを通過する際に、微量のトナーが転写材Ｐから定着フィルム２５に転移する、いわゆるオフセット現象が発生する。このオフセットしたトナーの一部は、定着フィルム２５が一周した後に再び転写材Ｐの後端に転移するか、定着フィルム２５に残留して、次に定着ニップＮを通過する次の転写材Ｐに転写される。これら転写材Ｐに転写されたトナーはきわめて微量であるため、実用上まったく問題とならない。
【００１１】ところが、上記のオフセットトナーの一部は、加圧ローラー２８に転移する。加圧ローラー２８上に一旦トナーが付着すると、その部分は表面エネルギーが著しく低下し、さらにトナーが付着し易くなる。その結果、加圧ローラー２８上に島状あるいは面状にトナーの薄層が形成される。このトナーの薄層の加圧ローラー２８への付着力は、加圧ローラー２８の表面温度が低い（とくにトナーのガラス転移温度より低い）場合に弱くなる。
【００１２】この種のフィルム定着装置の場合、装置が待機状態にある場合、ヒーター２０への通電は行なわない。従って加圧ローラー２８も通常室温程度、少なくともガラス転移温度以下に保たれている。その状態で定着動作を開始すると、定着ニップＮにおいて定着フィルム２５の表面は急速に昇温する。転写材Ｐが定着ニップＮに到達する前に、加圧ローラー２８表面に弱い力で付着したトナー層の表面が軟化し、定着フィルム２５と密着する。すると、前記トナー層の一部は加圧ローラー２８から剥離し、定着フィルム２５に転移する。転移したトナーは、その後すぐに定着ニップＮに到着し通過してゆく転写材Ｐに順次熱転写される。その結果、転写材Ｐの表面には斑点状の汚れが発生する。
【００１３】このような、加圧ローラー２８のトナー汚れに起因する転写材Ｐの斑点状汚れを防止するために、図３に示すような、アルミ等の熱伝導のよく、表面エネルギーの高い金属から成るローラー３３を設ける例が知られている。しかしながら、通常の使用においてローラー３３の表面温度はトナーのガラス転移温度以上にはならないため、ローラー３３に接触した加圧ローラー２８上のトナーが軟化変形せず、ローラー３３へのトナーの回収効率が悪かった。
【００１４】本出願に係る発明の目的は、加圧ローラーのトナーによる汚れを原因とする転写材の斑点状汚れを防止し、常に良好な定着画像が得られる画像形成装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的を実現する構成は、像担持体上のトナー画像を転写材上に転写する画像形成手段と、該画像形成手段により前記転写材上に形成されたトナー画像を定着させる定着装置とを備え、前記定着装置は、発熱部材と、前記発熱部材に対向して配置される加圧部材と、前記発熱部材と加圧部材との間に挟持された定着フィルムと、前記加圧部材に対向して配置されたローラー状のクリーニング部材とを有した画像形成装置において、前記クリーニング部材は、少なくとも表層が繊維状のウェブであるとするものである。
【００１６】また、前記クリーニング部材に紙テープ、不織布、メッキ処理を施した不織布の巻き付け、あるいはアクリルパイルの植毛により、少なくとも表層に繊維状のウェブを設けるようにした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１８】図１において、１０は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下“感光ドラム”と称す）であり、感光ドラム１０は、たとえばＯＰＣ感光ドラムなどがある。この感光ドラム１０の上方には、帯電手段としての一次帯電装置１１が配設されている。この一次帯電装置１１は、画像形成時に、感光ドラム１０の表面を一様に帯電するもので、帯電された感光ドラム１０の表面には、原稿画像などの画像信号に対応した画像露光１２が照射されることになり、これにより静電潜像が形成される。そして、現像装置１３は、感光ドラム１０上の静電潜像を現像してトナー像を形成するものである。
【００１９】本実施の形態で使用されるトナーは、体積平均粒径約７μｍの１成分ネガトナーであり、結着樹脂は主にポリエステルである。このトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）は約６０℃で、軟化温度あるいは定着可能温度（Ｔｍ）は約１３０℃である。
【００２０】転写手段である転写帯電装置１４は、感光ドラム１０上のトナー画像を転写材としての転写紙１８へ転写するもので、感光ドラム上のトナー画像が転写された後の転写紙１８は、転写材搬送装置３２により定着装置１９へと搬送され、この定着装置１９においてトナー画像が定着され、出力画像として形成して排出される。なお、感光ドラム１０、一次帯電装置１１、現像装置１３及び転写帯電装置１４により画像形成手段を構成している。
【００２１】ところで、本実施例の画像形成装置における定着装置１９は、図１に示すようにフィルム定着方式の定着装置であり、耐熱性の高い材料で形成されたエンドレスベルト状の定着フィルム２５は、支持体（不図示）に支持された発熱部材であるヒーター２０に摺接するように、ヒーター２０と、駆動ローラー２６と、従動ローラー２７との間に懸回張設されている。
【００２２】また、上記ヒーター２０の下面には、定着フィルム２５を介在させて加圧部材としての加圧ローラー２８が、不図示の付勢手段によって例えば総圧力５ｋｇ重程度の当接圧で対向圧接されている。加圧ローラー２８は、シリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層、ないしはさらにその表面に、シリコーンゴムよりもさらに離型性のよいＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の、フッ素樹脂層を有しており、ヒーター２０に圧接することに定着ニップを形成している。加圧ローラー２８の外径は２０ｍｍないしは３０ｍｍである。
【００２３】そして、駆動ローラー２６が回転駆動手段としての駆動モーターＭにより時計方向に回転駆動すると、テンションローラーを兼ねる従動ローラー２７により所定のテンションを与えられた定着フィルム２５は、時計回り方向に所定の周速度で回転し、この定着フィルム２５の周回走行に伴い加圧ローラー２８も反時計回り方向に従動回転し、これにより転写材１８は、定着フィルム２５と加圧ローラー２８との間に挟持されながら搬送されることになる。
【００２４】駆動モータＭは、後述する加圧ローラークリーニングモード選択スイッチ３１により選択した検知信号により所定のタイミングで回転することが可能となっている。
【００２５】このように周回される定着フィルム２５は、繰り返してトナー像の加熱定着に供されることになるから、耐熱性、離型性、耐摩耗性に優れたフィルムで、かつ一般的には総厚１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の薄肉のものを使用する。例えば、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ等の耐熱樹脂の単層、あるいはこれらの耐熱樹脂の表面を、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の、フッ素樹脂層複合層で被覆したフィルムを使用すると良い。周長は３０ないし６０ｍｍである。
【００２６】また、ヒーター２０は、厚み１．０ｍｍ、幅１０．０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの良熱伝導体、例えばアルミナ、窒化アルミニウム等の基板上に電気抵抗材料を幅２．５ｍｍ、長さ３００ｍｍに塗工したものであり、この電気抵抗材料に通電することで熱エネルギーを発生させるようにしている。
【００２７】さらに、上記ヒーター２０の基板の背面には、温度検知手段としての温度センサー２９装着されており、この温度センサー２９には、画像形成動作の実行中にヒーター２０の基が所定の設定温度（温調温度）になるように、この温度センサーにより検知した温度に応じて、ヒーター２０へ供給する電力を制御する通電制御手段である通電制御部３０が接続されている。また、この通電制御部は、ヒーター２０へ供給する電力を制御している。
【００２８】また、この通電制御部３０は、後述する加圧ローラークリーニング工程において、駆動モータＭの動作と同期をとりながら、加圧ローラークリーニングモード選択スイッチ３１により選択した検知信号により所定の温調温度で所定の時間、ヒーター２０を温調することが可能となっている。
【００２９】加圧ローラー２８の下部には、ローラー３３が、不図示の付勢手段によってたとえば総圧力５００ｇ重ないしは２ｋｇ重の当接圧で対向圧接している。ローラー３３の外径は１０ｍｍである。
【００３０】ローラ３３は、例えば紙テープの巻き付け、不織布の巻き付け、メッキ処理を施した不織布の巻き付け、アクリルパイルの植毛などにより少なくとも表層が繊維状のウェブとしている。
【００３１】ここで、ローラー３３が装着されていない従来例の場合、ヒーター２０の長さより巾の狭い転写材を連続して処理した場合に、転写材が通過しない場所でヒーター２０及びヒーター２０に対向する部分の定着フィルム２５や加圧ローラー２８の温度が著しく高くなり、部品の熱損傷を引き起こすいわゆる端部昇温という現象が発生する。
【００３２】ローラー３３が装着されていると、加圧ローラー２８の回転に伴って時計回り方向に従動回転する。その結果、ローラーの熱伝導がよいため、ローラー３３と圧接している加圧ローラーの軸方向温度分布は均一化される。すると、加圧ローラー２８のみならずヒーター２０や定着フィルム２５の長手方向温度分布を均一化でき、上記のような端部昇温という現象は発生しない。すなわちローラー３３は定着器の端部昇温防止部材の役割を果たす。
【００３３】さらに、このローラー３３は表面エネルギーが加圧ローラー２８の表面と比べて高くなるように加圧ローラー表面に付着したトナーを回収する能力もある。
【００３４】（実施例１）実施例１として、ローラー３３表面に繊維状のウェブとしての市販の紙テープ、例えば商標名ウニオンテープ（総厚み５０μｍ）のテープをスパイラル状に巻き付けた。これにより確実に加圧ローラー表面に付着したトナーを回収することができる。
【００３５】特にローラー３３の表面温度が、第１の実施の形態で使用するトナーのガラス転移温度である６０℃以上、好ましくはガラス転移温度より１０℃以上、さらに好ましくはガラス転移温度より２０℃以上高い温度まで昇温した場合、ローラー３３に接触したトナーが変形しローラー３３にしっかりと密着する。
【００３６】したがってローラー３３の表面を上記のごとく６０℃ないしは８０℃以上に保った状態で所定の時間加圧ローラーと対向圧接しつつ回転させると、加圧ローラーのトナー汚れが回収できる。
【００３７】実施例１のローラー３３を第１の実施の形態の画像形成装置に用いて、転写紙として、Ａ４サイズの定着性の悪い紙（たとえば填量の多い紙、厚紙、地合いの悪い紙）を用い、５％の画像比率を有する画像を５分間に１枚の間欠的なモードで出力を続けた場合、ローラー３３の飽和温度は約３５℃であった（室温１５℃の場合）。このようなモードで画像を出力されると、前述のように、転写紙上のトナーの一部が定着フィルム２５を介して加圧ローラー２８に転移する。さらに、加圧ローラー２８上のトナーは、親和性の高い表面をもったローラー３３へ確実に回収される。
【００３８】従って加圧ローラー２８の表面にトナーの薄層が形成されることがない。
【００３９】同様のモードで画像の出力を継続すると、１万枚乃至は１０万枚までは画像汚れがまったく発生しなかった。１５万枚程度画像出力すると、ローラー３３上に回収したトナーの凹凸が大きくなる。すると実効的に加圧ローラー２８とローラー３３の接触面積が低下し、かつローラー３３への熱伝達効率が低下する。
【００４０】その結果、加圧ローラー２８の表面に若干量のトナーが残留するようになり、かつローラー３３に回収したトナーのローラー３３への結着力も低下する。
【００４１】ただし、この時点での画像汚れは実用上問題のないレベルである。また、３０万枚まで出力すると、さらにローラー３３表面に堆積したトナーの凹凸が大きくなり、加圧ローラー２８とローラー３３の接触面積が低下するため、加圧ローラー２８表面の残留トナーが増大し、ローラー３３に回収したトナーのローラー３３への結着力もさらに低下した。
【００４２】この状態で長時間休止した後に画像を出力すると、前回転時に、ローラー３３に回収されていたトナーが、前回転中に定着フィルム２５を介してヒーター２０によりガラス転移温度より約２０℃乃至は６０℃高い温度まで昇温してトナーに対する付着力の上がった加圧ローラー２８により剥ぎ取られる現象が発生する。このトナーが、加圧ローラー２８表面にもともと残留するトナーと共に定着装置１９の前回転時に定着フィルム２５に付着し、許容できないレベルの画像汚れが発生した。従って、本実施例においては、１５万枚を目安にローラー３３を交換するとよい。
【００４３】（比較例１）比較例１を表１を参照して説明する。
【００４４】
【表１】
【００４５】比較例１のでは、図１に示す画像形成装置と同一構成のものを用い、加圧ローラークリーニングモード選択スイッチ３１により、加圧ローラークリーニング工程「なし」を設定して、実施例１と同じく下記のような試験を行なった。
【００４６】転写紙として、Ａ４サイズの定着性の悪い紙（たとえば填量の多い紙、厚紙、地合いの悪い紙）を用い、５％の画像比率を有する画像を５分間に１枚の間欠的なモードで出力を続けた場合、ローラー３３の飽和温度は約３５℃であった（室温１５℃の場合）。このようなモードで画像を出力されると、前述のように、転写紙上のトナーの一部が定着フィルム２５を介して加圧ローラー２８に転移する。しかしながら、ローラー３３の温度がトナーのガラス転移温度より低いため、加圧ローラー２８上のトナーは殆どローラー３３へは回収されない。すると、約５０００枚で画像汚れが発生し、１万枚で実用上許容できない程度まで悪化した。結果を表１の“比較例１”の行に示す。
【００４７】（実施例２）第２の実施例を、表１を参照して説明する。
【００４８】実施例２は、ローラー３３の表面に市販のシリコーン系の粘着剤を塗工し、日本バイリーン製のアラミド繊維からなる不織布を総厚み５０μｍを幅２５ｍｍのテープ状に加工し、スパイラル状に巻いた。繊維に空隙を通過したシリコーン系の粘着剤も染みだして、トナーを粘着する効果もある。３０万枚まで出力した後の画像汚れも実用上許容できるレベルであった。結果を表１の“実施例２”の行に示す。なお、試験は図１の示す画像形成装置を使用して実施例１と同様に行った。
【００４９】（実施例３）実施例３を、表１を参照して説明する。
【００５０】実施例３は、ローラー３３の表面に市販のシリコーン系の粘着剤を塗工し、日本バイリーン製のアラミド繊維からなる不織布を総厚み５０μｍを幅２５ｍｍのテープ状に加工し、あらかじめ無電解のＮｉ（ニッケル）めっきを５ｇ／ｍ2 で処理しておいたものをスパイラル状に巻いた。加圧ローラー２８をクリーニングする性能が長期にわたって維持され加圧ローラーへの残留トナーがきわめて少なく、ローラー３３からの加圧ローラーヘのトナーの戻りも発生しにくい。従って加圧ローラー２８の表面にトナーの薄層が形成されることがない。とくにメッキすることで、熱の伝達が良くなりより効果的にトナーが捕捉される。
【００５１】なお、試験は図１の示す画像形成装置を使用して実施例１と同様に行った。
【００５２】（実施例４）実施例４を、表１を参照して説明する。
【００５３】実施例４は、ローラー３３に用いるアルミローラー表面にアクリルの６μのパイルを静電植毛した。実施例１と同様の効果が得られた。
【００５４】なお、試験は図１の示す画像形成装置を使用して実施例１と同様に行った。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２に係る発明によれば、クリーニング部材は、クリーニング部材に紙テープ、不織布、メッキ処理を施した不織布の巻き付け、あるいはアクリルパイルの植毛により、少なくとも表層に繊維状のウェブを設けたことにより、少なくとも表層に繊維状のウェブを有するので、確実に加圧ローラーの汚れを回収するので加圧ローラーのトナー汚れに起因する画像汚れが防止できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】岸田 正行 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−８４９２９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２３８３２９ |
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