(57)【要約】【課題】  継続的に適切な除電を行うことができる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成装置１に設けられた定着ユニット４０は、用紙Ｐ上に静電転写された未定着のトナー像Ｔを加熱及び加圧することにより用紙Ｐに定着させる定着装置である。定着ユニット４０は、ヒータ４３を有する加熱ローラ４２と、加熱ローラ４２に圧接して加熱ローラ４２との間に定着ニップＮを形成する加圧ローラ４４と、定着ニップＮよりも搬送方向下流側に用紙Ｐと非接触な状態となるように配置された回転可能な除電ブラシ４６とを備えている。【選択図】  図３
2014109722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に静電転写された未定着画像を加熱及び加圧することにより前記像担持体に定着させる定着装置であって、
発熱体を有する加熱回転体と、
前記加熱回転体に圧接して前記加熱回転体との間に定着ニップを形成する加圧回転体と、
前記定着ニップよりも搬送方向下流側に前記像担持体と非接触な状態となるように配置された回転可能な除電ブラシと、
を備える定着装置。
【請求項２】
前記除電ブラシは、前記像担持体の画像定着された面の裏面側に配置されている、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記除電ブラシの回転速度は、前記加熱回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転体との関係において制御可能である、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記除電ブラシの回転速度が前記像担持体の搬送速度と同等以上である請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記除電ブラシは、回転本体部と前記回転本体部から放射状に延びるブラシ部とを有し、前記ブラシ部の先端と前記像担持体との最短距離が２ｍｍ以下となるように配置されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載に定着装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に静電転写された未定着画像を加熱及び加圧することにより像担持体に定着させる定着装置、及び、定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、帯電した像担持体上にトナーを静電転写させた後、トナーを定着装置によって像担持体に熱定着させることにより、印刷を行っている。このような画像形成装置では、加熱ローラと加圧ローラとの間にある定着ニップに、帯電した像担持体が連続して供給され、その際の摩擦帯電により加熱ローラ及び加圧ローラが全体的に帯電する。また、像担持体が加熱ローラ及び加圧ローラから剥離する際に像担持体の後端に沿って両ローラに帯電履歴が残されることがある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に記載のように、加熱ローラと加圧ローラとの定着ニップの搬送方向下流側に、互いに対向する一対の除電ローラを設け、除電ローラ間に画像定着された像担持体を通すことで、加熱ローラや加圧ローラの帯電を除去することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の定着装置では、一対の除電ローラが像担持体を両側から直接挟み込むように配置されているため、熱定着された像担持体からの除電処理を継続的に行っていると、所定速度で搬送される像担持体によって除電ローラが徐々に変形してしまい、適切な除電を継続的に行えない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、継続的に適切な除電を行うことができる定着装置、及び、その定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る定着装置は、像担持体上に静電転写された未定着画像を加熱及び加圧することにより像担持体に定着させる定着装置である。この定着装置は、発熱体を有する加熱回転体と、加熱回転体に圧接して加熱回転体との間に定着ニップを形成する加圧回転体と、定着ニップよりも搬送方向下流側に像担持体と非接触な状態となるように配置された回転可能な除電ブラシと、を備えている。
【０００８】
この定着装置では、除電ブラシが、定着ニップよりも搬送方向下流側に像担持体と非接触で回転可能な状態となるように配置されている。このため、この定着装置によれば、像担持体上に静電転写された未定着画像の熱定着を継続的に行って除電する場合であっても、除電ブラシが徐々に変形して除電効果が低減してしまうといったことを抑制することができる。また、像担持体がイレギュラーな姿勢で移動した場合の摺動による変形も防止することができる。よって、本発明に係る定着装置によれば、継続的に、加熱回転体及び加圧回転体の適切な除電を行うことが可能となる。
【０００９】
また、定着装置において、除電ブラシは、像担持体の画像定着された面の裏面側に配置されていてもよい。この場合、加熱回転体及び加圧回転体によって搬送される像担持体が搬送方向から多少ぶれたとしても、除電ブラシが、画像定着されたばかりの像担持体の印刷面に触れないので、像担持体上に熱定着された画像を傷つけたりすることがない。
【００１０】
また、定着装置において、除電ブラシの回転速度は、加熱回転体及び加圧回転体の少なくとも一方の回転体との関係において制御可能であってもよい。この場合、像担持体の搬送速度に応じて除電ブラシの回転速度を調整することが可能となり、簡易な手段によって、定着装置における除電性能を制御可能となる。
【００１１】
また、定着装置において、除電ブラシの回転速度が像担持体の搬送速度と同等以上であってもよい。除電ブラシの回転速度を像担持体の搬送速度以上とすることにより、定着装置における除電性能を高めることが可能となる。
【００１２】
また、定着装置において、除電ブラシは、回転本体部と回転本体部から放射状に延びるブラシ部とを有していてもよい。そして、ブラシ部の先端と像担持体との最短距離が２ｍｍ以下となるように配置されていてもよい。この場合、除電ブラシの除電性能を維持しつつ非接触性も担保することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、上述の定着装置を備える。この画像形成装置においても、上述した定着装置と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定着装置及び定着装置を備える画像形成装置において、継続的に適切な除電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る定着装置の概略構成を示す模式断面図である。
【図３】図２に示す定着装置で用紙Ｐが更に搬送された状態を示す模式断面図である。
【図４】除電ブラシの一例を示す斜視図である。
【図５】除電ブラシと用紙Ｐとの非接触状態を示す一部拡大側面図である。
【図６】定着装置における定着ニップと除電ブラシとの位置関係を示す図である。
【図７】除電ブラシの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には、同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、画像形成装置１は、記録媒体搬送ユニット１０、転写ユニット２０、感光体ドラム３０、４つの現像ユニット１００、及び、定着ユニット４０（定着装置）を含んで構成される。
【００１８】
記録媒体搬送ユニット１０は、最終的に画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐ（像担持体）を収容すると共に、用紙Ｐを記録媒体搬送路上に搬送する。用紙Ｐは、カセットに積層して収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒに到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域Ｒに到達させる。
【００１９】
転写ユニット２０は、４つの現像ユニット１００により形成されたトナー像を、用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒに搬送する。転写ユニット２０は、転写ベルト２１と、転写ベルト２１を懸架する懸架ローラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄと、感光体ドラム３０と共に転写ベルト２１を挟持する一次転写ローラ２２と、懸架ローラ２１ｄと共に転写ベルト２１を挟持する二次転写ローラ２４とを含んで構成される。
【００２０】
転写ベルト２１は、懸架ローラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄにより循環移動される無端状のベルトである。一次転写ローラ２２は、転写ベルト２１の内周側から感光体ドラム３０を押圧するように設けられる。一方、二次転写ローラ２４は、転写ベルト２１の外周側から懸架ローラ２１ｄを押圧するように設けられる。また、転写ユニット２０は、転写ベルト２１に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置等を更に備えていてもよい。
【００２１】
感光体ドラム３０は、周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー画像を形成可能な装置であり、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して、４つの感光体ドラム３０が転写ベルト２１の移動方向に沿って設けられている。各感光体ドラム３０の周上には、図１に示すように、帯電ローラ３２、露光ユニット３４、現像ユニット１００、及び、クリーニングユニット３８がそれぞれ設けられている。
【００２２】
帯電ローラ３２は、感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット３４は、帯電ローラ３２により帯電した感光体ドラム３０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム３０の表面のうち露光ユニット３４により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４つの現像ユニット１００は、各現像ユニット１００に対応して設けられたトナータンク３６から供給されたトナーによって感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。４つのトナータンク３６内には、それぞれ、マゼンダ、イエロー、シアン、及び、ブラックのトナーが充填されている。
【００２３】
クリーニングユニット３８は、感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が転写ベルト２１に一次転写された後に感光体ドラム３０上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット３８は、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム３０の周面にクリーニングブレードを当接させることにより感光体ドラム３０上の残トナーをそぎ落とす構成を用いることができる。なお、感光体ドラム３０の周上には、感光体ドラム３０の回転方向においてクリーニングユニット３８と帯電ローラ３２との間に、感光体ドラム３０の電位をリセットする除電ランプを配置することもできる。
【００２４】
定着ユニット４０は、転写ベルト２１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット４０は、例えば、加熱ローラ４２と、加圧ローラ４４とを含んで構成される。加熱ローラ４２は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、その内部には例えばハロゲンランプなどの熱源（発熱体）が設けられている。加圧ローラ４４は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、加熱ローラ４２を押圧するように設けられる。加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の外周面には、例えばシリコーンゴム等の耐熱弾性層が設けられる。加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との接触領域である定着ニップＮに用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
【００２５】
また、画像形成装置１には、定着ユニット４０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ５２及び５４が設けられている。
【００２６】
次に、画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ３２により感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、露光ユニット３４により感光体ドラム３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
【００２７】
一方、現像ユニット１００では、トナーとキャリアとを混合攪拌して十分に帯電させた後、トナーとキャリアとを混合することで生成される現像剤を現像ローラ１１０に担持させる。そして、現像ローラ１１０の回転により現像剤が感光体ドラム３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１１０に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム３０と転写ベルト２１とが対向する領域において、感光体ドラム３０から転写ベルト２１へ一次転写される。転写ベルト２１には、４つの感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ２１ｄと二次転写ローラ２４とが対向する二次転写領域Ｒにおいて、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
【００２８】
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット４０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。その後、用紙Ｐは、排出ローラ５２及び５４により画像形成装置１の外部へ排出される。一方、転写ベルト２１は、ベルトクリーニング装置を備える場合、積層トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト２１に残存するトナーをベルトクリーニング装置により除去してもよい。
【００２９】
（定着ユニットの構成）
ここで、図２〜図６を参照して、定着ユニット４０について、より詳細に説明する。図２及び図３に示すように、定着ユニット４０は、加熱ローラ４２（加熱回転体）、加圧ローラ４４（加圧回転体）、除電ブラシ４６、及び、駆動部４８を備える。なお、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４は、ベルト状の部材から構成されていてもよい。
【００３０】
加熱ローラ４２は、加圧ローラ４４に対向して配置され、加圧ローラ４４と協働して用紙Ｐに転写されたトナー像Ｔを用紙Ｐに熱定着させる部材である。加熱ローラ４２は、中空円筒状に形成されており、その内部に発熱体であるヒータ４３（例えばハロゲンランプ）を有している。また、加熱ローラ４２は、アルミニウム又は鉄等の金属材料が円筒状に形成された芯金４２ａと、芯金４２ａの外周に積層された離形層４２ｂとを有している。離形層４２ｂは、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルム又はコーティングといった離形性材料から構成されており、帯電しやすくなっている。このような構成を備えた加熱ローラ４２は、回転軸にギアを介して接続された駆動部４８により、例えば反時計回りに回転する。
【００３１】
加圧ローラ４４は、加圧機構により加熱ローラ４２側に向けて所定の圧力で付勢されて加熱ローラ４２に圧接するように配置されたローラ部材であり、加熱ローラ４２と協働して、用紙Ｐに転写されたトナー像Ｔに対して圧力を付与することでトナー像Ｔを用紙Ｐに定着させる。加圧ローラ４４は、ステンレス等の金属材料が円筒状に形成された芯金４４ａと、芯金４４ａの外周に積層された弾性層４４ｂと、弾性層４４ｂの外周に更に積層された離形層４４ｃとを含んで構成される。
【００３２】
弾性層４４ｂは、例えばシリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性を有する材料から構成されている。離形層４４ｃは、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルム又はコーティングといった離形性を有する材料から構成されている。このような構成を備えた加圧ローラ４４は、回転軸にギアを介して接続された駆動部４８により、例えば時計回りに回転する。なお、加熱ローラ４２と加圧ローラ４４とが圧接する点は定着ニップＮを形成する。
【００３３】
除電ブラシ４６は、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４に帯電した電荷を、用紙Ｐを通じて除電させるための部材であり、導電性のローラシャフト４６ａ（回転本体部）を介して接地されている。除電ブラシ４６は、定着ニップＮよりも用紙Ｐの搬送方向下流側に配置されている。除電ブラシ４６は、ローラシャフト４６ａから放射状に延びるブラシ部４６ｂを更に有している。ブラシ部４６ｂは、ＳＵＳ材又はカーボンから形成される導電性の部材であり、図４に示されるように、複数の細線部材が束ねられたブラシ部４６ｂがローラシャフト４６ａの長手方向に列状に並ぶように形成されている。ブラシ部４６ｂの長手方向に延びる長さは、用紙Ｐの幅以上となるように設定されている。なお、ローラシャフト４６ａは、ＳＵＳ材等の導電材料から構成されている。
【００３４】
除電ブラシ４６は、図５に示されるように、ブラシ部４６ｂの先端４６ｃが加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４によって搬送される用紙Ｐの裏面Ｐｂと距離Ｄ１離れて非接触となるように、裏面Ｐｂ側に回転可能な状態で配置されている。離間距離Ｄ１としては、例えば２ｍｍ以下であり、１ｍｍ〜２ｍｍの間が好ましい。なお、裏面Ｐｂは、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４において用紙Ｐ上にトナー像Ｔが熱定着されて像Ｔａとなったばかりの面Ｐａの裏面側を意味し、両面印刷した場合には、除電の直前に熱定着された面の裏面を意味する。
【００３５】
除電ブラシ４６は、図６に示されるように、用紙Ｐと最も近接するブラシ部４６ｂの先端を用紙Ｐに仮想的に延長させた際の交点Ｓと定着ニップＮとの距離Ｄ２が１００ｍｍ以下となるように、加圧ローラ４４に近接して配置されている。このような近接配置により、用紙Ｐが定着ニップＮに挟まれて両ローラ４２，４４と接している際に、用紙Ｐを介して両ローラ４２，４４の除電ブラシ４６による除電が行うことが可能となる。
【００３６】
このような構成を備えた除電ブラシ４６は、図２及び図３に示されるように、ローラシャフト４６ａにギアを介して接続された駆動部４８により、例えば反時計回りに回転するようになっている。つまり、除電ブラシ４６は、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４と、駆動源であるモータを共有しており、除電ブラシ４６の回転速度をギア等により用紙Ｐの搬送速度を画定する加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の回転に連動して制御することができるようになっている。このため、定着ユニット４０では、除電ブラシの回転速度を、用紙Ｐの搬送速度と同じにしたり、用紙Ｐの搬送速度よりも早く又は遅くしたりすることができる。除電ブラシ４６の回転速度が用紙Ｐの搬送速度と同等以上とした場合、定着ユニット４０における除電性能を高めることが可能となる。
【００３７】
ここで、定着ユニット４０によって熱定着が行われる際の除電処理について説明する。
【００３８】
図２に示されるように、トナー像Ｔが静電転写された用紙Ｐが定着ユニット４０に搬送されてくると、定着ユニット４０は、定着ニップＮで用紙Ｐを挟み込み、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４によってトナー像Ｔを用紙Ｐへ熱定着させる動作を開始する。この熱定着を進めると、用紙Ｐ上の電荷の一部が加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の表面に移動し、これらローラ４２，４４が帯電する。
【００３９】
続いて、用紙Ｐ上のトナー像Ｔの熱定着を更に進めると、図３に示されるように、用紙Ｐの後方が定着ニップＮに挟み込まれて熱定着が行われている状態で、用紙Ｐの前方が除電ブラシ４６の除電領域に位置することとなる。このため、除電ブラシ４６は、用紙Ｐを介して、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の表面に移動した電荷を除電する。特に、除電ブラシ４６は、熱定着を終えて、両ローラ４２，４４から用紙Ｐが剥離される際にも除電を続けているため、両ローラ４２，４４に残される剥離帯電も除電する。なお、除電ブラシ４６は、用紙Ｐの残っている電荷も除電する。
【００４０】
本実施形態に係る定着ユニット４０は以上のように構成され、除電ブラシ４６が、定着ニップＮよりも搬送方向下流側に用紙Ｐと非接触な状態となるように配置されている。このため、この定着ユニット４０によれば、用紙Ｐ上に静電転写された未定着のトナー像Ｔの熱定着を継続的に行って除電する場合であっても、除電ブラシ４６が徐々に変形して除電効果が低減してしまうといったことを抑制することができる。よって、この定着ユニット４０及び定着ユニット４０を備える画像形成装置によれば、継続的に、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４等の適切な除電を行うことが可能となる。
【００４１】
定着ユニット４０では、除電ブラシ４６が、用紙Ｐの画像定着された面の裏面Ｐｂ側に配置されている。このため、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４によって搬送される用紙Ｐが搬送方向から多少ぶれたとしても、除電ブラシ４６が、画像定着されたばかりの用紙Ｐの印刷面Ｐａに触れないので、用紙Ｐ上に熱定着された画像を傷つけたりすることがない。
【００４２】
定着ユニット４０では、除電ブラシ４６の回転速度は、加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４との関係において制御可能となっている。このため、用紙Ｐの搬送速度に応じて除電ブラシ４６の回転速度を調整することが可能となり、簡易な手段によって、定着ユニット４０における除電性能を制御可能となる。
【００４３】
定着ユニット４０では、除電ブラシ４６は、ローラシャフト４６ａとローラシャフト４６ａから放射状に延びるブラシ部４６ｂとを有している。そして、ブラシ部４６ｂの先端４６ｃと用紙Ｐとの最短距離が２ｍｍ以下となるように配置されている。このため、除電ブラシ４６の除電性能を維持しつつ非接触性も担保することが可能となる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、除電ブラシとして、図４に示す除電ブラシ４６を例示したが、これに限定される訳ではなく、像担持体と非接触な状態で回転可能に配置される除電ブラシであればよく、例えば、図７に示されるように、導電性のローラシャフト５６ａと、ローラシャフト５６ａから放射状の延びてその外周全体（端部除く）に配置された細線状のブラシ部５６ｂと、を有する除電ブラシを用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、除電ブラシ４６を用紙Ｐの裏面Ｐｂ側にのみ設ける構成としたが、除電ブラシ４６を更に用紙Ｐの表面Ｐａ側に設けて、定着ユニット４０が一対の除電ブラシ４６を備えるようにしてもよい。また、上記実施形態では、加熱ローラ４２、加圧ローラ４４及び除電ブラシ４６を１つの駆動部４８で駆動するようにしているが、この機能を利用して、印刷環境（湿度、温度等）、印刷条件（搬送速度等）又は使用用紙などの帯電条件を所定のセンサ等を用いて検出し、検出された結果に基づいて、駆動部４８の駆動を制御して、除電ブラシ４６による除電機能を可変させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…画像形成装置、４０…定着ユニット、４２…加熱ローラ、４３…ヒータ、４４…加圧ローラ、４６，５６…除電ブラシ、４６ａ，５６ａ…ローラシャフト、４６ｂ，５６ｂ…ブラシ部、４８…駆動部、Ｎ…定着ニップ、Ｐ…用紙、Ｐｂ…裏面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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