JP2008185878A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】離型剤を吸収して滴下を防止する部材をカバーに適切に付設できるようにする。
【解決手段】画像加熱装置２７は、トナー像が形成された記録材を挟持回転して搬送する定着ローラ１０と加圧ローラ１１と、定着ローラの重力方向を覆うカバー３３と、を備えている。定着ローラ１０は、トナー像を加熱して記録材に定着させる。このとき、トナー像のトナーに含まれている離型剤が気化して上昇し、カバーに静電植毛された短繊維２０，２１に吸収される。短繊維は、静電植毛されているので、カバーの形状如何に関わらず、適切に付設される。
【選択図】図１

Description

本発明は記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、画像形成装置に用いることができる。

従来、記録材に画像をトナーによって形成する複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置がある。この画像形成装置は、画像加熱装置を備えている。画像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材上に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢向上装置を挙げることができる。

図５に示すように定着装置２２７は、トナー像が形成された記録材を挟持回転して搬送する１対の回転体２１０，２１１を備えている。その１対の回転体の内、一方の回転体２１０は、トナー像Ｔを加熱して記録材Ｓに定着させる画像加熱部材としての加熱回転体である。そして、トナー像のトナーは、トナー像が回転体２１０から容易に離間できるように、離型剤を含んでいる。離型剤には、パラフィンもしくはポリオレフィンからなるワックスがある。

このような装置では、トナー像Ｔを加熱して記録材Ｓに定着するとき、トナーに含まれている離型剤が気化し、加熱回転体２１０の上方にあるカバー２１９の内面に付着することがある。

そして、長期間の使用に伴い、カバーに付着した離型剤が、凝縮して大きな滴に成長し、回転体２１０，２１１や記録材Ｓに滴下して、画像の品質を低下させることがあった。具体的には、離型剤による滴が加熱回転体２１０の一部に付着することで、画像の一部の光沢が他の部分に比して上昇し、画像に光沢ムラが生じることがあった。

そこで、特許文献１に記載の定着装置のように、定着装置の加熱回転体に対向する部分に吸湿シートを備えて、その吸湿シートに気化した離型剤を吸収させ、離型剤が滴下するの防止したものがある。

特開２００４−１５１２４０号公報

しかし、従来の定着装置は、カバーの形状によっては、そのカバーの形状に合わせて吸湿シートを設けるのが困難であった。

そこで、本発明の目的は、離型剤を吸収する部材をカバーの形状に依らずそのカバーに適切に付設することができる定着装置を一例とした画像加熱装置を提供することにある。

本発明は、離型剤を含有したトナーを用いて記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱部材と、この画像加熱部材の重力方向上方に設けられたカバーと、を有する画像加熱装置において、
前記カバーの内面に多数の繊維を静電的に植毛し、この多数の繊維により画像加熱処理時に気化した離型剤を吸収する構成としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、離型剤を吸収する部材をカバーの形状に依らずそのカバーに適切に付設することができる。

以下、本発明にかかる画像加熱装置としての定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置とを図面に則して説明する。なお、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

（画像形成装置）
図２は、本発明の実施形態における画像形成装置の記録材の搬送方向に沿った断面図である。

なお、定着装置を備えた画像形成装置は、フルカラー中間転写方式の画像形成装置であるが、モノクロの画像形成装置であってもよい。したがって、本発明の実施形態の画像加熱装置が備えられる画像形成装置は、カラー画像形成装置に限定されるものではない。また、画像形成装置には、複写機、プリンタ、ファクシミリ等がある。

本実施形態の画像形成装置１は、画像形成手段としての各色の画像形成部２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋを直列配置し、可視像化までのプロセスを各色で並列処理するタンデム方式を採用している。各色の画像形成部の配列順序は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順であるが、この配列順序に限定されるものではない。なお、符号に付してあるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示すものとする。

画像形成装置１は、表面に静電潜像を担持する像担持体１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋを備えている。像担持体１２０Ｙ〜１２０Ｋの表面は、１次帯電器１２１Ｙ，１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｋによって所望の電位に一様に帯電されて、露光器１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋによって露光され、静電潜像を形成される。静電潜像は、現像装置１２３Ｙ，１２３Ｍ，１２３Ｃ，１２３Ｋによってトナー現像され、トナー像として可視像化される。

ここで、本実施形態で使用するトナーは、離型剤としてのパラフィン、もしくはポリオレフィンからなるワックスや、シリコーンオイルを含有（内包）している。具体的には、本実施形態では粉砕トナーの内部にワックス成分と顔料が微分散されたトナーを用いている。なお、このようなワックス成分を含有した重合トナーを用いる構成としても構わない。以下の説明では、離型剤としてワックスを例に説明するが、上述したように離型剤としてシリコーンオイルを使用する場合であっても同様である。

像担持体１２０Ｙ〜１２０Ｋ上の各トナー像は、１次転写装置１２４Ｙ，１２４Ｍ，１２４Ｃ，１２４Ｋによって中間転写体１２５上に順次重ねて１次転写される。そして、全色１次転写された中間転写体１２５上のトナー像は、その後、２次転写装置１２６によって記録材Ｓ上に一括転写される。なお、記録材Ｓは、給紙装置１２８によって２次転写装置１２６まで搬送される。転写されたトナー像を担持した記録材Ｓは、定着装置２７へと搬送され、定着装置２７によって加熱及び加圧されて未定着のトナー像が溶融定着される。

以上のようにして、本実施形態の画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写、定着等の一連の画像形成プロセスを実行して、記録紙やＯＨＰ用紙等の記録材Ｓ上にカラートナー像を形成して排出する。

なお、モノクロ画像形成装置は、以上の説明におけるブラックの像担持体のみが存在し、その像担持体に形成されたトナー像を転写装置で記録材に転写するようになっている。

画像形成装置１が備えている定着装置２７（または３１（図４））は、後述するように、上述した離型剤を含有したトナーを用いて記録材上に形成されたトナー画像を加熱、加圧することにより定着するようになっている。以下、具体的に説明する。

(定着装置）
定着装置の構造を説明する。

図１は、本発明にかかる画像加熱装置としての定着装置２７の概略断面図である。なお、図１において、紙面上方が重力方向上方向となっている（定着ローラと加圧ローラの回転中心を結んだ直線が重力方向と平行となっている）。

定着装置２７は、２次転写装置によってトナー像が転写された記録材を、定着ローラ１０と加圧ローラ１１とが挟持搬送しながら加熱及び加圧して、未定着のトナー像を記録材に定着する装置である。

本実施形態では、上述したように、ワックスを内包したトナーを使用することによって、定着ローラにシリコーンオイルなどを塗布しなくてもトナーが定着ローラにオフセットすることがなく、カラートナー像の良好な定着を行うことができる。なお、オフセットとは、トナー像が、定着ローラの表面に融着して記録材から離れることを言う。

画像加熱部材としての定着ローラ１０は、内部に加熱源であるヒータ１２を備えている。この定着ローラ１０は、ヒータ１２を覆うようにアルミニウムや鉄等のパイプ状の芯金１３が設けられ、芯金１３の外周にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱弾性体の弾性層１４が設けられている。そして、耐熱弾性体の弾性層１４の表面にＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を使用した離型層２４が被覆されている。なお、本実施形態では、画像加熱部材としてローラを用いているが、例えば、ベルトを用いる構成としても構わない。

一方、ニップ形成部材としての加圧ローラ１１は、定着ローラ１０に圧接しその間で定着ニップ（ニップ部）を形成する機能を担っている。この加圧ローラ１１も、定着ローラ１０と同様に芯金２５の外周にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱弾性体の弾性層２６が設けられている。定着ローラ１０と加圧ローラ１１は、不図示のばねを有する圧接加圧機構によって互いに圧接されるようになっている。なお、本実施形態では、ニップ形成部材としてローラを用いているが、例えば、ベルトを用いる構成としても構わない。

定着ローラ１０は、定着装置２７の本体である上部筐体１５に回転自在に支持されている。加圧ローラ１１も、定着装置２７の本体である下部筐体１６に回転自在に支持されている。

定着ローラ１０と加圧ローラ１１は、ローラであるが、少なくとも一方がベルトであってもよい。

定着装置２７は、上部筐体１５と下部筐体１６が分割できるようになっている。従って、定着ローラ１０と加圧ローラ１１の弾性層１４，２６が、長期間の使用により交換する時期がきたとき、上部筐体１５と下部筐体１６とを分割して、定着ローラ１０と加圧ローラ１１とを新しいものに容易に交換できるようになっている。なお、定着装置２７の本体は、上下に２分割できるようになっているが、定着ローラ１０と加圧ローラ１１とを容易に交換できる構造になっていれば、必ずしも、上下２分割にできるようになっている必要がない。

上部筐体１５と下部筐体１６の記録材搬送方向の上流側（図１において右側）には、記録材を定着装置２７に受け入れる開口部２８が形成され、下流側（図１において左側）には、記録材を排出する排出ローラ２９，３０が設けられている。

上部筐体１５と下部筐体１６には、筐体の側板を連結する上部フレームシャフト１５ａ、下部フレームシャフト１６ａが設けられている。上部フレームシャフト１５ａ、下部フレームシャフト１６ａは、筐体１５，１６を分割したとき、筐体１５，１６に歪みや変形が生じないように、上部筐体１５と下部筐体１６とを補強している。

また、上部筐体１５内には、定着ローラ１０の表面温度を検知する温度検知素子１８が、定着ローラ１０の外周の対向して配置されている。この温度検知素子１８からのデータに基づいてヒータ１２が点灯制御されて、定着ローラ１０の表面温度を所定の設定温度（プリント温度）、又は非定着時の待機温度（スタンバイ温度）に保つことができるようになっている。

なお、本実施形態の定着装置２７は、トナー像を記録材に定着するとき、定着ローラ１０の表面温度を１２０度Ｃ〜１８０度Ｃの間に保って、カラートナー像を記録材に良好な定着ができるようにしている。また、コート紙等の高グロス記録材に対して均一なグロスも実現できるようにしている。

定着装置２７は、画像形成装置の例えばジャム処理時やメンテナンス時に、機外に露出して（本実施の形態では、主に上部筐体１５の天面等）、ユーザに触れられる危険性がある。このため、定着装置２７は、ユーザを保護する目的で、上部筐体１５の開放天部を天板１９で覆った構造になっている。従って、上部筐体１５と天板１９は、定着ローラ１０の脇と重力方向上方とを覆っているカバー３３を形成している。

ところで、トナーには、ワックスが含まれている。このため、定着ローラ１０によってトナー像が加熱されると、ワックスが気化する。その気化したワックスは、定着装置２７内に、静電気を利用して多数植毛(（静電的に植毛、静電植毛)された、吸収部材としての、多数の短繊維（パイル）２０，２１自体に吸収されるように構成されている。言い換えれば、定着処理時（画像加熱処理時）に気化したワックスが短繊維間に保持されるように構成されている。つまり、これを離型剤保持部材と呼ぶこともできる。

定着ローラ１０の重力方向真上に位置する天板１９の上部対向面１９ａと、上部フレームシャフト１５ａとに設けられた短繊維２１は、耐熱温度２００度以上を確保するため、パイル長さ１ｍｍにカットした、パイル径１．５デニールのアラミド繊維である。

上部筐体１５の側壁１５ｂと、温度検知素子１８の下部とに設けられた短繊維２０は、耐熱温度２００度Ｃ以上を確保するため、パイル長さ０．６ｍｍにカットした、パイル径２デニールのアラミド繊維である。

短繊維２０，２１は、定着ローラ１０の表面温度がヒータ１２によって１８０度Ｃ程度になるため、２００度Ｃ以上の耐熱性を有している。

天板１９の上部対向面１９ａと、上部フレームシャフト１５ａは、定着ローラ１０の真上にあるため、定着ローラ１０の脇にある上部筐体１５の側壁１５ｂ及び温度検知素子１８の下部よりも、トナーから気化したワックスの付着量が多い部分である。このため、天板１９の上部対向面１９ａと上部フレームシャフト１５ａとに植毛する短繊維２１は、上部筐体１５の側壁１５ｂや温度検知素子１８の下部に植毛される短繊維２０よりもパイル長が長く、かつパイル径が細い繊維を使用している。これによって、短繊維２１は、短繊維２０よりも静電植毛の密度が大きくなり、短繊維２０よりも短繊維同士間での離型剤の単位面積当たりの吸収率を高めて、吸収量を多くすることができる。また、短繊維２１の使用耐用期間を長くすることができる。

なお、短繊維の密度は、短繊維の太さと長さを変えることによって変更することができる。また、太さと長さが同じ短繊維であっても、単位面積当たりに設ける数を変えることによっても変更することができる。

図３に基づいて、短繊維を静電植毛する方法を、天板１９の上部対向面１９ａに静電植毛する場合を例にして説明する。他の部分に短繊維を静電植毛する場合も同様であるのでその説明は省略する。

まず、短繊維２１をふるい１３０に入れてマイナスに帯電させる。一方、天板１９の上部対向面１９ａに２００度Ｃ以上の耐熱性を有する接着剤を塗布する。そして、天板１９をプラスに帯電させる。その後、ふるい１３０で短繊維２１をまんべんなく上部対向面１９ａにふるい落とす。短繊維２１は、マイナスに帯電されているため、プラスに帯電された上部対向面１９ａに吸着され、かつ接着剤によって付着する。このとき、短繊維２１は、同極のマイナスに帯電されているため、互いに反発し合って、立った状態で上部対向面１９ａに吸着される。最後、上部対向面１９ａの帯電を解除する。帯電を解除されても、短繊維２１は、接着剤によって上部対向面１９ａに付着したままになっており、上部対向面１９ａから脱落することがない。なお、電位は、逆であってもよい。

定着装置の動作を説明する。

定着装置２７に、画像形成装置内において画像形成プロセス（帯電、露光、現像、転写等）によって未定着のトナー像Ｔが形成された記録材Ｓが、図１の矢印Ｄ方向に搬送されてくる。記録材Ｓは、入口ガイド１７によって開口部２８内に案内されて、定着装置２７内に進入し、定着ローラ１０と加圧ローラ１１とのニップに突入する。そして、記録材Ｓは、ニップに挟まれて、定着ローラ１０と加圧ローラ１１との挟持回転によって搬送される。このとき、記録材Ｓは、定着ローラ１０によって加熱されて、加圧ローラ１１によって加圧され、未定着のトナー像Ｔが定着される。トナー像のトナーにはワックスが含まれているため、トナー像と記録材は、定着ローラ１０に付着することなく、定着ローラ１０から容易に離間する。そして、記録材は、排出ローラ２９，３０によって定着装置２７から送り出される。

記録材にトナー像が定着されるとき、トナーに含まれているワックスは、記録材Ｓに転写されない分は気化するか、定着ローラ１０の表面に残るかする。気化したワックスは定着ローラ１０上方、或いは脇に静電植毛された短繊維２０，２１に付着する。定着ローラ１０に残ったワックスも定着ローラ１０に熱せられて次第に気化して、定着ローラ１０上方の短繊維２０，２１に付着する。短繊維２０，２１に付着したワックスは、次第に凝縮し、多数の短繊維２０，２１自体に吸収されたり、短繊維間に保持されたり、毛細管現象によって短繊維２０，２１間に浸透して拡散したりして、定着ローラ１０や、記録材Ｓ上に滴下することがない。

このように、定着装置２７内で気化したワックスは、定着ローラ１０上方の多数の短繊維２０、２１に吸収保持され滴下することがない。このため、定着装置２７は、ワックスの滴下によって記録材を汚すことがなく、ワックスが滴下することによって発生する画像不良を防止することができる。

また、天板１９の上部対向面１９ａと上部フレームシャフト１５ａは、定着ローラ１０の上方にあるため、気化したワックスの付着量が多い。しかし、そこに設けた短繊維２１の植毛密度が短繊維２０よりも大きいので、天板１９の上部対向面１９ａと上部フレームシャフト１５ａに対するワックスの付着量が多くても、ワックスが滴下することがない。

また、多数の短繊維（パイル）２０，２１は、カバー３３等に静電植毛されるので、カバー３３等が平面、凹凸面、曲面等の複雑な形状であっても設けることができて、カバー３３等に形状の制限を与えることがない。

さらに、カバー３３を構成するシャフトやビスにも短繊維を静電植毛することができて、カバー３３内に隙間無く短繊維を設けることができる。

従って、定着ローラ１０の対向する面ほぼ全域に短繊維２０、２１を設けることができて、ワックスの滴下防止を確実なものにすることができる。

なお、以上の説明では、短繊維は、カバー３３等に直接、静電植毛されている。しかし短繊維は、カバー３３等に直接、静電植毛しないで、弾性変形自在で、かつ耐熱性に優れたシート状の薄材に静電植毛し、その薄材をカバー３３、上部フレームシャフト１５ａ、温度検知素子１８の下部に貼り付けることによって設けてもよい。

また、図４の定着装置３１のように、天板１９の内側に天板１９から一部分が離間した補助天板（補助カバー）３２を設け、その補助天板３２の内面に短繊維２１を設けて、ワックスの滴下を防止してもよい。言い換えると、このカバーとしての機能を有している補助天板３２は定着装置の外壁を構成する上部筐体１５の内側に設置されている、と言うことができる。

この場合、補助天板３２は、定着ローラ１０の近くに設けられているので、ワックスを速やかに吸収、あるいは保持することができて、早急にワックスの滴下を防止することができる。

また、以上の定着装置２７，３１は、定着ローラ１０とカバー３３との間に、ワックスを含浸する短繊維２０，２１等の層を形成してあるため、定着装置の保温効果を高めることができて、消費電力量を抑えることもできる。特に、図４のようにカバーが２重になっていると、保温効果を高めて、消費電力を抑える効果が大である。

なお、以上の説明では、定着装置による記録材の搬送方向が略水平方向とされているが、次のような構成とすることも可能である。

例えば、所謂、縦パスと称される、画像加熱部材としての定着ローラとニップ形成部材としての加圧ローラを水平方向に並ぶように設置しこれらによる記録材の搬送方向を重力方向上向きとなるように設定するというものである。このような例の場合には、定着ローラの重力方向上方に位置するカバーの内面に上述した吸収部材を設置するのが好ましい。

また、以上の説明では、画像加熱装置の例として定着装置について説明したが、このような例だけに限らず以下のような装置でも同様に適用することができる。

例えば、記録材上に既に定着されているトナー画像を再加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢向上装置にも本発明を同様に適用することができる。具体的には、記録材の搬送方向に沿って定着装置、光沢向上装置をこの順に設置される。この場合の定着装置としては、加熱を行うことなく加圧することで定着を行う、所謂、圧力定着器を用いた構成にしても構わない。

本発明の実施形態における画像加熱装置としての定着装置を記録材の搬送方向に沿った断面図である。 図１の定着装置を備えた画像形成装置の記録材の搬送方向に沿った断面図である。 短繊維を静電植毛する場合の状態図である。 他の実施形態の画像加熱装置としての定着装置であって、カバーを２重にした画像加熱装置の断面図である。 従来の画像加熱装置としての定着装置の断面図である。

符号の説明

Ｓ 記録材
Ｔ トナー像
１ 画像形成装置
１０ 定着ローラ（画像加熱部材）
１１ 加圧ローラ
１５ 上部筐体（カバー、外壁）
１５ａ 上部フレームシャフト
１９ 天板（カバー）
１９ａ 上部対向面
２０ 短繊維（パイル、吸収部材）
２１ 短繊維（パイル、吸収部材）
２７ 定着装置（画像加熱装置）
３１ 定着装置（画像加熱装置）
３２ 補助天板（カバー）
３３ カバー
２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃ，２００Ｋ 画像形成部（画像形成手段）

Claims (2)

1. 離型剤を含有したトナーを用いて記録材に形成された画像をニップ部にて加熱する画像加熱部材と、この画像加熱部材の重力方向上方に設けられたカバーと、を有する画像加熱装置において、
   前記カバーの内面に多数の繊維を静電的に植毛し、この多数の繊維により画像加熱処理時に気化した離型剤を吸収する構成としたことを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記カバーは前記画像加熱装置の外壁を構成する筐体の内側に設けられていることを特徴とする請求項１の画像加熱装置。

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