JP2006330480A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ニップ部分における定着体からの熱の吸引を抑えて、ニップ部近傍に発生する揮発性有機化合物を効率良く捕集して、分解／除去する。
【解決手段】 互いに圧接するように構成された定着ローラ７７および加圧ローラ７６と、定着ローラ７７を加熱するヒータ７４とを有し、定着ローラ７７と加圧ローラ７６とのニップ部に未定着トナー像の現像剤７９が形成された記録材７８を通過させて未定着トナー像を記録材７８に定着させる構成の定着装置７に、ＶＯＣを除去する除去手段を設ける。この除去手段を、ファン９３，９４により内部に気体を通過可能で内面に光触媒を塗布した定着ローラ７７と、紫外線または可視光を用いて定着ローラ７７を加熱する加熱するヒータ７４とから構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、定着装置に関し、特に、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置の画像定着過程に発生する揮発性有機化合物や臭気を除去する技術に適用して好適なものである。

従来、電子写真プロセスを利用して、記録材に形成されたトナー像は、定着器によって熱定着処理が実行されている。他方、近時、画像形成装置に使用可能なマテリアルが多種多様となってきており、マテリアルとして新たな樹脂コート紙の使用が望まれている。

ところが、このような新たな樹脂コート紙に対する熱定着処理に関し、本発明者が種々実験および検討を行った結果、樹脂コート紙から微量の揮発性有機化合物（Volatile Organic Compound、以下、ＶＯＣと呼ぶ）が、人体に影響はない量ではあるが、発生するこ
とが判明した。

このＶＯＣを回収する技術としては、特許文献１に記載された技術が知られている。すなわち、特許文献１には、吸引ファンにより定着部分の雰囲気を機外へ排気するダクト内に配置した活性炭などの吸着フィルタにて、ろ過しＶＯＣを除去する技術が記載されている。
特開２００１−３５０３７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＶＯＣ除去装置においては、次のような問題があった。

すなわち、定着時にマテリアルから発生すると思われるＶＯＣは、上述のダクトに進入するまでの過程やダクト内の吸着フィルタに到達するまでの過程などにおいて一部が拡散されてしまい、このような一部のＶＯＣが装置内の自然対流などによってカバーの隙間やカバーに形成されたルーバ部などから装置外に拡散される可能性があった。

したがって、本発明の目的は、揮発性有機化合物を効率良く除去することができる定着装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、
記録材上の画像をニップ部にて熱定着する定着回転体と、
前記定着回転体を内部から加熱する加熱手段とを有する定着装置において、
前記定着回転体内の通風路にて揮発性有機化合物を除去する除去手段を有する
ことを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、揮発性有機化合物の効率良く除去することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態による画像形成装置について説明する。図１に、この第１の実施形態による画像形成装置を示す。

図１に示すように、画像形成装置本体Ａは、上部にブック原稿の画像面の画像情報を読み取る画像読み取り手段としてのスキャナ部Ｂが設けられている。また、このスキャナ部Ｂの下方に画像形成手段である画像形成部Ｃが設けられている。また、この画像形成部Ｃの下方には、給搬送部Ｄが設けられている。

スキャナ部Ｂは、走査系光源６１、プラテンガラス６２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿押圧板６３、第１ミラー６４、第２ミラー６５、第３ミラー６６、レンズ６７、例えば光電変換素子からなる受光素子６８を有して構成されている。また、スキャナ部Ｂは、画像処理部（図示せず）を有している。

そして、走査系光源６１および第１ミラー６４から第１ミラー台Ｍ１が構成される。また、第２ミラー６５および第３ミラー６６から第２ミラー台Ｍ２が構成され、走査方向（矢印ａ方向）に沿って移動しつつ、画像面を走査する。なお、第１ミラー台Ｍ１および第２ミラー台Ｍ２の移動状態を図１中点線で示す。

そして、プラテンガラス６２上に、本や厚紙、カール紙などのブック原稿やシート状原稿の原稿面を下側、すなわちプラテンガラス６２側にした状態で載置して、原稿押圧板６３により原稿背面を押圧した静止状態でセットする。その後、ユーザにより操作部（図示せず）の読み取り開始キーが押下されると、走査系光源６１がプラテンガラス６２の下方を矢印ａ方向に走査して原稿の画像面を照らし、その反射光（画像情報）が第１ミラー６４に導かれる。

第１ミラー６４に導かれた原稿からの反射光（画像情報）は、第２ミラー６５および第３ミラー６６を経て、レンズ６７によって受光素子６８上に投影される。受光素子６８に投影された反射光は、受光素子６８によって読み取られて画像処理部（図示せず）において処理され、電気信号に変換されて画像形成部Ｃにおける露光手段としてのレーザスキャナ６９に伝送される。

ここで、画像形成装置本体Ａは、レーザスキャナ６９に画像処理部（図示せず）の処理信号を入力すれば複写機として機能し、パーソナルコンピューターの出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、他機のファクシミリ装置からの送信信号を入力したり、画像処理部の処理信号を他機のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置として機能する。

一方、画像形成部Ｃの下方の給搬送部Ｄには、シートカセット２１が装着されている。このシートカセット２１は、下段カセット２１ａおよび上段カセット２１ｂから構成され、これにより１つの給送ユニットが構成されている。

下段カセット２１ａまたは上段カセット２１ｂの内部に収容された記録材（シート）は、給送回転体であるピックアップローラ２２により繰り出される。その後、記録材は、フィードローラ２３およびリタードローラ２４の協働作用によって１枚ずつ分離されて給送され、搬送ローラ対２５，２６または搬送ローラ対２７によって搬送される。

そして、搬送された記録材は、プレレジストローラ対２８において記録材間のバラツキを吸収するために所定時間停止された後、プレレジストローラ対２８の回転により搬送さ
れる。そして、この記録材（シート）は、搬送ローラ対１０によってレジストローラ対１１に導かれ、レジストローラ対１１によって画像形成動作に同期されて画像形成部Ｃに給送される。

画像形成部Ｃにおいては、像担持体としてのドラム型の感光体１、画像書き込み光学系である露光器２、現像器３、一次帯電器５、転写ローラ６およびクリーナ部８を有して構成されている。

そして、一次帯電器５により一様に帯電された感光体１の表面に、レーザスキャナ６９から射出された画像情報に対応するレーザ光が露光器２のポリゴンミラー２９により走査されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３によってトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、レジストローラ対１１により感光体１の回転に同期して搬送された記録材に対して、転写ローラ６により記録材の第１面（表面）に転写される。

画像形成部Ｃの記録材の搬送方向の下流側には、ガイド手段としての搬送ガイド１９、定着手段としての定着装置７、排出ローラ対１２，１４およびフラッパ１５が配設されている。トナー像が転写された記録材は、感光体１と転写ローラ６とから構成される転写部Ｅから搬送ガイド１９により導かれて定着装置７に搬送され、加熱および加圧されてトナー像が表面に定着される。

定着処理が終了した記録材は、排出方向に搬送されて排出ローラ対１２，１４によって、画像形成部Ｃの上方に配置されて上面カバーとしての機能をもつ排紙トレイ（積載部材）１３の上面（記録材積載面）に排出されて積載される。なお、記録材は、排紙トレイ１３上には画像形成面を下方に向けた、いわゆるフェイスダウンで排紙される。

また、記録材の両面にトナー像を形成する場合には、次のように行われる。すなわち記録材は、定着装置７を通過した後に排出ローラ対１２，１４によって搬送される。記録材の後端がフラッパ１５を通過した直後、記録材を保持したまま排出ローラ対１２，１４を逆回転させて記録材を反転させ、記録材両面トレイ１６上に一旦載置する。その後、記録材がプレレジストローラ対２８、搬送ローラ対１０により搬送されて、レジストローラ対１１に到達する。反転された記録材は、その第２面（裏面）に、上述した方法と同様の方法によってトナー像が形成された後、排紙トレイ１３に排出、積載されるように構成されている。

（定着装置）
次に、この第１の実施形態による定着装置７について説明する。定着装置７としては、種々の定着装置が考案されているが、現在、加熱定着装置が主流となっている。この加熱定着装置としては、炉内を熱源側と非接触で像支持材を通過させる形式の装置が存在する。また、この加熱定着装置の種類の中でも、熱効率が良いなどの理由から、一対のローラを用いる熱ローラ定着装置が多く採用されている。そこで、この熱ローラ定着装置の基本的構成について、画像形成側に熱源を有するローラを用いる場合を例に説明する。図２に、本発明の第１の実施形態による画像形成装置に備えられた定着装置７を示す。

図２に示すように、この定着装置７において、定着回転体としての定着ローラ７７の内部には、発熱源である加熱手段としてのハロゲンヒータなどのヒータ７４が設けられている。また、表層がゴムなどの弾性体７５から構成されている。また、定着ローラ７７と、この定着ローラ７７に向けて加圧手段（図示せず）によって加圧される加圧ローラ７６とは、適当なニップを形成する対をなす。この加圧ローラ７６と定着ローラ７７とは、駆動手段（図示せず）により画像形成装置の本体からの駆動を受け、図２中の矢印方向に回転
する。稼働中、定着ローラ７７の表面は、サーミスタ（図示せず）などにより略一定温度に維持されている。

潜像形成部において現像剤７９により形成された未定着トナー像としての未定着画像を支持した像支持材の転写材７８は、定着ローラ７７と加圧ローラ７６との間を挟持搬送される。この際に、未定着トナー像は、発熱源としてのヒータ７４による加熱および、加圧ローラ７６と定着ローラ７７との間の圧力によって、転写材７８に定着される。

定着ローラ７７は、現像剤の付着を防止するため芯金７３上に接着剤としてのプライマー層７２を介して、被覆樹脂層７１を最上層として構成されている。この被覆樹脂層７１としては、シリコーンゴムやフッ素樹脂フィルム、またはチューブが用いられる。また、この樹脂層の材料として好ましく用いられるフッ素樹脂材料としては、例えば、パーフルオロアルコキシド（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを挙げることができる。

また、定着装置７には、離型剤塗布手段が設けられている。この離型剤塗布手段は、ウエブ加圧ローラ８１、巻取りローラ８４およびウエブ供給ローラ８５を有して構成されている。ウエブ供給ローラ８５は、シリコーンオイルなどの離型剤を含浸させたクリーニングウエブ８０が捲回されている。巻取りローラ８４は、ウエブ供給ローラ８５からくり出されたクリーニングウエブ８０を巻取るように構成されている。

また、ウエブ加圧ローラ８１は、クリーニングウエブ８０を定着ローラ７７に向かって押圧する。クリーニングウエブ８０を複写動作に合せて少しずつ送り、定着ローラ７７の回転により、定着ローラ７７に離型剤を塗布するとともに、定着ローラ７７上に付着した現像剤を除去する。なお、いわゆるクリーニングレスの定着装置においては、離型剤塗布手段が備えられておらず、定着ローラ７７の表層の離型性のみにより現像剤の付着が防止される。

この離型剤塗布手段は、塗布部材に離型剤を含浸させて、定着ローラ７７に接触可能とするものである。この離型剤塗布手段としては、例えば、離型剤を含浸させた、クリーニングウエブ、フエルトパット、フエルトローラなどや、オイルパンから離型剤容器の底に透過膜を備えたポアフロン、塗布ローラなどを通じて塗布するものを挙げることができる。また、加圧ローラの弾性体に離型剤を塗布させる方法もある。なお、離型剤としては、シリコーンなどのオイルが用いられる。

定着装置７においては、発熱源であるヒータ７４から大量の熱が放出され、定着装置７の回りの画像入力装置および感光ドラムおよび、その周囲のそれぞれの部材を加熱する。そのため、この熱による光学部材の変形や現像剤の融着を防止するために、定着装置７には、断熱カバー８２が設けられている。

定着部の部分を構成する定着ニップの下流側には、転写材７８を下流側に搬送するための内排紙上ガイド８８と内排紙下ガイド８９とが設けられており、下流側の内排紙ローラ対８６，８７に搬送される。ここで、定着ニップを通過した転写材７８から放出される揮発性有機化合物は、定着回転体としての定着ローラ７７、加圧ローラ７６、内排紙上ガイド８８、内排紙下ガイド８９および、内排紙ローラ対８６，８７に囲繞された空間９０に滞留する。

次に、定着ニップ下流側（搬送経路下流側）に滞留する揮発性有機化合物を定着装置７の内部で通過させる構成について説明する。図３に、この第１の実施形態による定着装置の定着部を示す。

すなわち、定着ローラ７７、加圧ローラ７６、内排紙上ガイド８８、内排紙下ガイド８９、内排紙ローラ対８６，８７で囲まれた空間９０の一端部には、図３に示すようにダクト９１が設けられている。このダクト９１によって、空間９０のエアーが定着ローラ内部に導かれる。ダクト９１にはファン９３が設けられている。このファン９３を回転させると、空間９０の気体（主に空気）が定着ローラ７７内部を図３中矢印に示すように通過するようになる。

定着ローラ７７の内面には、光触媒として例えば酸化チタンが分散担持されている。そして、定着ローラ７７内部に配置されている加熱手段としてのヒータ７４から発せられる紫外線または可視光などの光が光触媒に照射されると、酸化チタンから活性酸素が発生される。この活性酸素の発生により、吸着または浮遊しているＶＯＣ（揮発性有機化合物）および臭気成分を分解除去可能になっている。

このように、揮発性有機化合物の除去手段は、定着ローラ７７および、ヒータ７４によって加熱されるローラ、すなわち定着ローラ７７の内部で分散担持された光触媒とを有して構成される。

また、ダクト９１の内面および定着カバーの内面８３に吸着剤を担持する部材を配置する。これにより、定着時に発生するＶＯＣをこの部材に吸着させて、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を除去する能力を向上させることが可能となる。ここで、吸着剤とは、物理的または化学的に、気相中の物質を界面によって吸着させる物質である。具体的には、例えば、シリカゲル、アルミナ、チタニア、活性炭、活性炭素繊維、多孔質ガラス、多孔質のアルミナ、ジルコニアおよびマグネシアなどの多孔質の金属酸化物、多孔質のセラミックス、ゼオライト、カリオン、モンモリロナイトおよびバーミキュライトなどの粘土鉱物などを挙げることができる。なお、これらの物質を、単独に用いても、併用して用いても良い。そして、吸着剤は、表面積が大きく取れる形態のものが好ましく、吸着剤担持体も吸着剤を担持する面の表面積ができるだけ大きく取れる形態のものが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による定着装置について説明する。図４に、この第２の実施形態による定着装置７の定着部分を示す。

すなわち、この第２の実施形態による定着装置の定着部分において、定着ローラ７７、加圧ローラ７６、内排紙上ガイド８８、内排紙下ガイド８９および内排紙ローラ対８６，８７により囲まれた空間９０が形成されている。この空間９０の一端部には、図４に示すように、ダクト９１が設けられ、空間９０のエアーを定着ローラ内部に導くように構成されている。

空間９０の他端部にはダクト９２が設けられ、定着ローラ７７内部のエアーを空間９０に導くように構成されている。また、ダクト９１，９２には、それぞれファン９３，９４が設けられている。そして、これらのファン９３，９４を回転させることにより、空間９０と定着ローラ７７の内部との気体が矢印のように所定の一方向に循環される。

また、定着ローラ７７の内面には、第１の実施形態におけると同様に、光触媒として酸化チタンが分散担持されている。そして、定着ローラ７７の内部に配置しているヒータ７４からの光が光触媒に照射されると、酸化チタンから活性酸素が発生される。これによって、吸着または浮遊しているＶＯＣを低減することが可能となる。

次に、定着部における定着ニップの下流側に滞留する揮発性有機化合物を定着装置７の
内部で通過させる構成について説明する。

すなわち、定着ローラ７７、加圧ローラ７６、内排紙上ガイド８８、内排紙下ガイド８９、および内排紙ローラ対８６，８７で囲まれた空間９０の一端部にはダクト９１が設けられており、空間９０のエアーを定着ローラ７７の内部に導くように構成されている。

また、空間９０の他端部にはダクト９２が設けられており、定着ローラ７７内部のエアーを空間９０に導くように構成されている。そして、それぞれのダクト９１，９２には、それぞれファン９３，９４が設けられている。これらのファン９３，９４を回転させることにより、空間９０と定着ローラ７７との内部の気体（主に空気）を、図３中矢印方向に循環させることができる。

定着ローラ７７の内面には、酸化チタンが光触媒として分散担持されている。定着ローラ７７の内部に配置されたヒータ７４の光が光触媒に照射されると、酸化チタンから活性酸素が発生して、これにより吸着または浮遊しているＶＯＣ（揮発性有機化合物）および臭気成分が分解除去される。

上述したように、この第２の実施形態による定着装置によれば、定着装置７の内部の気体を、定着装置７の外に漏らすことなく循環させることができる。これにより、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）および臭気成分の分解除去能力をより一層向上させることができる。

なお、上述した実施形態においては、未定着トナー像を記録材に加熱、加圧して定着する定着装置に本発明を適用する例について述べたが、画像の光沢度を調整するためなど記録材に形成されたトナー像を加熱する装置にも適用することが可能である。具体的に、例えば定着装置（画像加熱装置）を２つ設け、第１の定着装置においてトナー像を記録材に仮定着させた後、第２の定着装置によりトナー像を定着させる構成において、本発明は、これらの双方の定着装置（画像加熱装置）に適用することが可能である。

また、ニップ部である圧接部の下流側の気体を定着装置の内部に通過させるエアー通過手段を設け、このエアー通過手段内に揮発性有機化合物の除去手段を設けることにより、ニップ部分において発生する揮発性有機化合物を定着装置内部で確実に処理することができる。そのため、画像形成装置の内部および外部に有機化合物が拡散するのを防ぎ、不快臭を抑制することが可能となる。また、揮発性有機化合物を画像形成装置内への拡散を防止していることにより、画像形成装置が備えるコロナ帯電器などの帯電器における揮発性有機化合物の汚染を防止することができる。これにより、コロナ放電を安定させることができ、潜像担持体を均一に帯電させることができるので、濃度ムラ、縦筋を軽減させ、黒ポチなどの発生を防止することが可能となる。

また、エアー通過手段はファンから構成され、このファンにより気体を定着装置の内部で通過させるように構成されている。この構成を採用して、ファンによってエアーを定着装置内で通過させることにより、揮発性有機化合物を定着装置内に通過させることができるので、除去手段による揮発性有機化合物の除去をより容易に行うことが可能となる。

また、エアー通過手段として、ニップ部下流側の気体（主に空気）を定着体内に給送する構成を採用することも可能である。より好適には、エアー通過手段として、ニップ部下流側の気体（主に空気）を定着回転体内に給送し、この定着回転体から排気された気体（主に空気）をニップ部下流側に流すことにより気体を循環させる構成を採用可能である。この構成によれば、エアー通過手段により、定着回転体のニップ部分の下流側の気体を定着体内に供給する。そのため、定着体の内部から排気された気体をニップ部分の下流側に流すことによって定着装置内に気体を循環させることができる。したがって、定着直後の
高濃度揮発性有機化合物をシートの搬送口から定着装置外に放出させずに、循環可能となり、揮発性有機化合物の除去をより確実に行うことができる。

また、揮発性有機化合物の除去手段は、可視光または紫外線などの光を用いて加熱を行う加熱手段と、定着体の内面に、例えば酸化チタンが分散担持されたりして構成された光触媒が塗布されて構成されている。これにより、光触媒を活性化させるための発光手段を新たに設ける必要がなく、従来の加熱手段を発光手段として兼用することが可能であるため、構成の複雑化を抑制して、構成をシンプル化することができる。さらに、光触媒を用いることにより、高濃度の揮発性有機化合物を除去しても、除去能力の低下を抑えることができるので、簡単な洗浄によって再利用可能な揮発性有機化合物の除去手段を得ることができる。

本発明の第１の実施形態による画像形成装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による定着装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による定着装置を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態による定着装置を示す斜視図である。

符号の説明

７１ 被覆樹脂層
７２ プライマー層
７３ 芯金
７４ ヒータ
７５ 弾性体
７６ 加圧ローラ
７７ 定着ローラ
７８ 転写材
７９ 現像剤
８０ クリーニングウエブ
８１ ウエブ加圧ローラ
８２ 断熱カバー
８３ 内面
８４ 巻取りローラ
８５ ウエブ供給ローラ
８６，８７ 内排紙ローラ対
８８ 内排紙上ガイド
８９ 内排紙下ガイド
９０ 空間
９１，９２ ダクト
９３，９４ ファン
Ｍ１ 第１ミラー台
Ｍ２ 第２ミラー台

Claims (5)

1. 記録材上の画像をニップ部にて熱定着する定着回転体と、
   前記定着回転体を内部から加熱する加熱手段とを有する定着装置において、
   前記定着回転体内の通風路にて揮発性有機化合物を除去する除去手段を有する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記除去手段が前記加熱手段の光を用いて揮発性有機化合物を除去する光触媒を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記光触媒は前記定着回転体の内面に塗布されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 前記光触媒は酸化チタンを有することを特徴とする請求項２または３記載の定着装置。
5. 前記ニップ部近傍のエアーを前記定着回転体内の通風路を介して循環させる循環手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の定着装置。

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