(57)【要約】【課題】加熱回転体へ清掃部材を非接触にすることで加熱回転体への負荷を軽減させ、加熱回転体の寿命を延ばす。【解決手段】加熱定着装置の加熱回転体であるフィルムユニット２０の表面に対して離脱手段としての導電回転体２３を非接触状態で配置する。フィルムユニット２０の表面に付着した紙粉（付着物）３７を導電回転体２３により引きつけて紙粉３７を離脱させる。導電回転体２３に付着した紙粉３７はクリーニングブレード２５のような清掃部材で除去される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像が形成された記録材を、加熱回転体と加圧回転体とが互いに圧接するニップ間に通過させて、上記未定着トナー像を上記記録材上に定着させる加熱定着装置において、
前記加熱または加圧回転体の表面に対して非接触状態で配置され、前記回転体に付着した付着物を引きつけて前記回転体から前記付着物を離脱させる離脱手段を備えたことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記離脱手段は、前記付着物を静電気力により吸引する回転体により構成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記付着物を静電気力により吸引する回転体は、所定のバイアスが印加される導電回転体であることを特徴とする請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
加熱定着の前段で像担持体から未定着トナー像を記録材に転写させるため用いられる転写バイアスに対して、前記導電回転体に印加するバイアスは前記未定着トナー像の転写バイアスと逆極性であることを特徴とする請求項３に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記導電回転体と前記回転体とが対向する非接触面は同方向かつほぼ同速度で走行することを特徴とする請求項３に記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記離脱手段に当接して前記付着物を除去する清掃部材を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記清掃部材は、クリーニングブレードまたはクリーニングブラシであることを特徴とする請求項６に記載の加熱定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の加熱定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録材上にトナーで形成された顕画像を記録材に定着させる加熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置にあっては、その多くが、未定着像を担持する記録材に定着処理を施すための手段として、熱定着方式を採用する定着装置を備えている。
【０００３】
定着装置の一例として、フィルムガイドに沿って回転する定着フィルムと、定着フィルム内に配設され定着フィルムを加熱する加熱手段たる加熱源と、アルミニウムや鉄の芯金に耐熱弾性層を形成した加圧ローラとを備えたものが挙げられる。
【０００４】
この定着装置にあっては、加圧ローラがバネ等により定着フィルムに圧接されており、その圧接により形成される加熱ニップ部に、未定着像を担持する記録材を通紙して加熱及び加圧することにより、未定着像が記録材に定着される。
【０００５】
定着装置の搬送方向上流では、像担持体上のトナー像を記録材に転写させるため、所定のバイアス電圧が印加された転写ローラにより、記録材裏面からトナーと逆極性のバイアスを印加させる転写工程が行われる。このため定着装置へ通紙される前の記録材はトナーと逆極性に帯電した状態となる。この状態で定着装置内に記録材が搬送される。記録材には紙粉のような付着物が付着しており、この付着物は記録材と同じ極性に帯電している。
【０００６】
一方、定着フィルム表面にはいわゆる尾引きやオフセット防止の目的で定着バイアスを印加している。そのため、上記帯電した付着物には定着フィルム表面と記録材の間で静電的な力が働き、付着物は定着フィルム表面に静電的に付着する。これにより、離型性に優れたフッ素樹脂を定着フィルムに用いても離型性が低下する。その結果、記録材側ではなく定着フィルム側へトナーが付着し、記録画像の品位に影響を与えるという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するため、従来は定着フィルムの表面に対してウェブやローラやブラシなどの清掃部材を当接して直接付着物を剥ぎ取る方法が取られていた（特許文献１、２、３）。
【特許文献１】特開平１０−１６１４５０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１７４０７号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の方法では清掃部材を定着フィルムに直接当接して付着物を剥ぎ取るので、定着フィルムに傷が発生しやすくなる。この傷により定着フィルムの表面性が悪くなり離型性が悪化する。そのため、定着フィルムの表面にトナーが付着し、この付着したトナーにより熱伝導性が悪化し定着性が低下する。これは、コールドオフセットを発生させ、さらにトナーを付着させる原因となる。その結果、記録材上の画像汚れ、加圧ローラ汚れ、定着フィルムの寿命低下、等の問題が生じた。
【０００９】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、加熱回転体への清掃部材を非接触にすることで加熱回転体への負荷を無くし、記録材上の画像汚れを防止し、加熱回転体の寿命を延ばすことができる加熱定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による加熱定着装置は、未定着トナー像が形成された記録材を、加熱回転体と加圧回転体とが互いに圧接するニップ間に通過させて、上記未定着トナー像を上記記録材上に定着させる加熱定着装置において、前記加熱または加圧回転体の表面に対して非接触状態で配置され、前記回転体に付着した付着物を引きつけて前記回転体から前記付着物を離脱させる離脱手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記離脱手段は、回転体の表面に対して非接触状態で付着物を引きつけて回転体から離脱させるので、回転体の表面を傷つけることがなくなる。
【００１２】
また、前記離脱手段は、例えば、前記付着物を静電気力により吸引する回転体により構成することができる。この離脱手段に付着した付着物は、クリーニングブレードやクリーニングブラシ等の、回転体に当接して前記付着物を物理的に除去する清掃部材で構成することができる。この離脱手段を構成する回転体に対して清掃部材の接触による傷が付いても特に問題とはならない。
【００１３】
前記付着物を静電気力により吸引する回転体は、所定のバイアスが印加される導電回転体であり、例えば、このバイアスは前記未定着トナー像の転写バイアスと逆極性である。付着物は転写バイアスと同極性に帯電しており、導電回転体を転写バイアスと逆極性とすることにより、静電気力により付着物を導電回転体に離脱することができる。
【００１４】
前記導電回転体と前記加熱回転体とが対向する非接触面は、好ましくは、同方向かつほぼ同速度で走行する。これにより、付着物の静電気力による離脱特性が良好となる。
【００１５】
本発明による画像形成装置は、上記いずれかの構成の加熱定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定着のための加熱回転体へ清掃部材を当接することなく静電的に非接触状態で付着物を取り除くことできるので加熱回転体への負荷が無くなり、清掃部材による加熱回転帯表面への傷の付与をなくすことが可能となる。その結果、記録材上の画像汚れを防止し、加熱回転体の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
【００１８】
図１は本発明の加熱定着装置を備えた画像形成装置の画像形成に係る要部を示し、その画像形成の流れを表した図である。
【００１９】
画像形成の流れとしてはまず帯電用高圧電源１から帯電ローラ２により像担持体３を所定の一定電位に帯電させ、露光部４にて画像を形成する像担持体３上のポイントを露光させ所定の電位に低下させる。そして現像容器５内のトナーを現像スリーブ６上に一様に載せ、低下させた像担持体３上の電位と現像スリーブ６に印加する電位との差（つまり電界の作用）を利用して、帯電トナーを像担持体３上へ付着させ、像担持体３の表面の静電潜像を顕像化する。
【００２０】
像担持体３上に付着したトナー像は、像担持体３の回転に伴って、所定の転写領域へ移動していく。一方、用紙等の転写材が給紙手段により給紙され、転写前ガイド７に沿って所定の転写領域に搬送される。像担持体３上のトナー像はこの転写領域にある転写ローラ８により転写材上へ転写される。その後、用紙等の転写材は定着入口ガイド１１に沿って搬送され、定着装置１２によって定着され排紙される。像担持体３上に付着し転写しきれなかったトナーはクリーニングブレード９により廃トナー収容スペース１０内に掻き落され回収される。
【００２１】
図２は本実施の形態における定着装置１２の構成例を表した図である。
【００２２】
この定着装置１２は、フィルムユニット２０と加圧ローラ２１から構成されている。フィルムユニット２０は加熱源１９、定着フィルム１５、フィルムガイド１３、Ｔステー１４、温度検知素子１８から構成されている。
【００２３】
この例では、加熱源１９はセラミックヒータであり、セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱体、この発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層等から構成されたものであり、発熱体へ電力制御されたＡＣ電流が供給されて発熱する。定着フィルム１５はポリイミドでできており厚さ約６４μｍの略円筒形で加熱源からの熱を効率良く用紙１６上のトナー１７へ伝える。フィルムガイド１３は長手方向にいくつものリブがありこれにより定着フィルム１５との抵抗を抑えながら定着フィルム１５の周動を補助する。Ｔステー１４は鋼板でできており加圧力を均一に受ける。
【００２４】
また、セラミック基板の裏にある温度検知素子１８はサーミスタであり、温度変化を検知する。この検知結果を基にヒータの目標温度を決定して、ヒータ駆動手段を制御してヒータへの電力制御を行い、ヒータ温度を目標温度（プリント温度）に保つ。また、加圧ローラ２１は、アルミニウムから成る芯金にシリコンゴムを被覆して形成されている。
【００２５】
加圧ローラ２１はバネにより、定着フィルム１５を介して加熱源（ヒータ）１９に対し所定圧力（ニップ圧）で圧接して、フィルムユニット２０と加圧ローラ２１からなる加熱ニップ部２２を形成している。加圧ローラ２１は、不図示の加圧ローラ駆動手段により、回転駆動されており、定着フィルム１５を従動回転させると共に、加熱ニップ部２２に導入された用紙１６を定着フィルム１５と密着させた状態で搬送している。このように用紙１６が加熱ニップ部２２に搬送されることで、用紙上に形成担持された未定着のトナー像が、ヒータ部材の熱とニップ圧とにより定着処理される。
【００２６】
前述のように、定着装置１２の搬送方向上流には、像担持体３上のトナー像を用紙に転写させるため、転写ローラ８を介して紙裏面からトナーの極性（この例では負）と逆極性のバイアス（この例では最大約＋４ＫＶ）を印加させている。このため定着前の用紙はトナーと逆極性に帯電した状態（約＋２００Ｖ）となる。この状態で定着装置内に紙が搬送される。一方、定着フィルム１５の表面にはいわゆる尾引きやオフセット防止の目的で定着バイアス（約−５００Ｖ）が印加されている。そのため帯電した付着物としての例えば用紙上の紙粉は、定着フィルム表面と紙の間で静電的な力が働き、紙粉は定着フィルム１５の表面に静電的に付着する。定着フィルム表面に紙粉が付着することで、その離型性が低下し、用紙１６側ではなく定着フィルム１５側へトナーが付着し画像品位に影響を与える。
【００２７】
従来の定着フィルムに清掃部材を直接当接し紙粉を剥ぎ取り定着フィルム表面への紙粉の付着を防止する方法では、定着フィルムに傷がつきやすく、この傷により表面性が悪くなり離型性が悪化することでトナーが付着し、この付着したトナーにより熱伝導性が悪化し定着性が低下することでコールドオフセットを発生させ、さらにトナーを付着させる。この結果、記録材上の画像汚れが発生し、定着フィルムの寿命を短くするという問題があった。
【００２８】
そこで本発明は、定着フィルムへの清掃部材を非接触状態で配置することで定着フィルムへの負荷を無くし、画像汚れを防止し、定着フィルムの寿命を延ばそうとするものである。
【００２９】
図３は本発明の実施の形態における定着装置１２の構成を表したものである。この例では、フィルムユニット２０と加圧ローラ２１からなる定着装置１２の構成は図２に示したものと同じであるが、アルミニウムから成る円筒形の導電回転体２３を加熱ニップ部２２の下流に非接触状態で近接して設置させ、高圧電源２４により導電回転体２３に対して、転写ローラ８に印加する転写バイアス（この例では正）と逆極性のバイアス（この例では負）を印加する。また、定着フィルム１５表面から除去した、導電回転体２３に付着する紙粉３７を回収するための清掃手段として、この例ではウレタンからなる弾性体製のクリーニングブレード２５を導電回転体２３に当接させ紙粉３７を物理的に除去して回収する。
【００３０】
図４は導電回転体２３の構成例を表したものである。
【００３１】
駆動ギア２６を用いて加圧ローラ２１から駆動力をもらい、所定直径（この例ではΦ８ｍｍ）のアルミニウムからなる芯金２７と駆動ギア２６とを接続させ、導電回転体２３を回転させる。導電回転体２３の横幅２８は定着フィルム１５と同じ横幅にする。導電回転体２３の直径２９はφ２０ｍｍにする。なお、導電回転体２３の直径は定着フィルム１５と同径でもよい。本例では、導電回転体２３へのバイアスの印加は芯金２７を通して行う。
【００３２】
表１は定着フィルムと導電回転体との距離、導電回転体への印加バイアスをそれぞれ変化させた場合のクリーニング効果の有無を表したものである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
本実施の形態では、定着フィルム１５側に−５００Ｖを印加させ定着フィルム１５と導電回転体２３との距離を０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍと変化させ、それぞれの距離で導電回転体２３へ−５００Ｖ、−１ＫＶ、−１．５ＫＶのバイアスを印加させた。その結果、−５００Ｖの場合、印加バイアスが弱いために定着フィルム１５と導電回転体２３との距離全て（０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）においてクリーニング効果を得ることが出来なかった。
【００３５】
次に−１ＫＶの場合、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍでは効果を得ることが出来なかったが０．５ｍｍで効率の良いクリーニング効果を得ることが出来た。
【００３６】
−１．５ＫＶの場合、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離０．５ｍｍではやや印加バイアスが強い傾向がみられ、逆に３ｍｍ、５ｍｍでは印加バイアスが弱く効率の良い効果を得ることが出来なかったが、１ｍｍで効率の良いクリーニング効果を得ることが出来た。
【００３７】
以上のことから、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離が０．５ｍｍでは印加バイアス１ＫＶが良く、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離が１ｍｍでは印加バイアスが１．５ＫＶが良いということが言える。但し、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離が０．５ｍｍでは紙粉３７の大きさに影響されやすいので、定着フィルム１５と導電回転体２３との距離を１ｍｍ、印加バイアスを１．５ＫＶとする。
【００３８】
図５は導電回転体２３と定着フィルム１５との関係を説明するものである。定着フィルム１５の回転速度、回転方向３０と、導電回転体２３の回転速度、回転方向３１をそれぞれ同じにする。定着フィルム１５と導電回転体２３の間隔３２は１ｍｍとする。
【００３９】
図６は、第１の実施の形態における清掃手段の変形例を示すものである。前述した例では、清掃手段としてクリーニングブレード２５を用いたが、図６の例ではクリーニングブラシ３３を用いている。クリーニングブラシ３３は直径６ｍｍのアルミニウムを芯金として、そのまわりに導電性繊維を巻き付け、その後、繊維長を６ｍｍに切り揃えて形成された回転型のブラシである。なお、図６では、加熱回転体として定着フィルム１５ではなく定着ローラ３６を用いた例を示しているが、定着フィルム１５を用いる定着装置においてクリーニングブラシ３３を用いてもよい。図示の定着ローラ３６の構成は、円筒状の金属ローラ３４に内蔵したハロゲンヒータ３５を通電制御し、円筒状の金属ローラ３４の表面を所定温度に維持する加熱定着装置である。本発明における清掃手段はクリーニングブレード２５とクリーニングブラシ３３を示したが、加熱回転体の表面に付着した紙粉３７を除去できれば任意の構成を利用可能である。
（第２の実施の形態）
【００４０】
本発明の第２の実施の形態について図７を用いて説明する。第１の実施の形態の構成と同様の要素には同じ参照番号を付して、重複した説明を省略する。この構成では導電回転体としてベルトユニット４０を用いる。このベルトユニット４０は、導電性のローラ４２と他のローラ４３の間に張架された導電性の無端ベルト４１を有する。導電性のローラ４２には電源２４の電圧が印加され、無端ベルト４１が荷電される。ローラ４２への印加バイアスの極性および電圧は第１の実施の形態と同様である。また、この例での清掃手段としてクリーニングブレード２５をローラ４３側に配置しているが、その配置位置はローラ４２側であってもよい。また、クリーニングブレード２５の代わりにクリーニングブラシ３３を用いてもよい。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、図７に示した無端ベルト４１は必ずしも無端である必要はない。導電回転体へのバイアスの印加は芯金を通して行うようにしたが、導電回転体に対して直接的に行ってもよい。また、導電回転体を金属ブラシにし、清掃部材をブレードにした組み合わせでもよい。さらに、加熱回転体からの付着物の離脱についてのみ説明したが、本発明は加圧回転体からの付着物の離脱に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の加熱定着装置を備えた画像形成装置の画像形成に係る要部を示し、その画像形成の流れを表した図である。
【図２】本発明の実施の形態における定着装置の構成例を表した図である。
【図３】本発明の実施の形態における定着装置の構成を表したものである。
【図４】図３内に示した導電回転体の構成例を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態における導電回転体と定着フィルムとの関係を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態における清掃手段の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…帯電用高圧電源
２…帯電ローラ
３…像担持体
４…露光部
５…現像容器
６…現像スリーブ
７…転写前ガイド
８…転写ローラ
９…クリーニングブレード
１０…廃トナー収容スペース
１１…定着入口ガイド
１２…定着装置  
１３…フィルムガイド
１４…Ｔステー
１５…定着フィルム
１６…用紙（転写材）
１７…トナー
１８…温度検知素子
１９…加熱源
２０…フィルムユニット
２１…加圧ローラ
２２…加熱ニップ部
２３…導電回転体
２４…高圧電源
２５…クリーニングブレード
２６…駆動ギア
２７…芯金
２８…導電回転体の横幅
２９…導電回転体の直径
３０…定着フィルムの回転速度
３１…導電回転体の回転速度
３２…定着フィルムと導電回転体の間隔
３３…クリーニングブラシ
３４…円筒状の金属ローラ
３５…ハロゲンヒータ
３６…定着ローラ
３７…紙粉
４０…ベルトユニット
４１…無端ベルト
４２，４３…ローラ
【図１】
2006337656.tif 000004
【図２】
2006337656.tif 000005
【図３】
2006337656.tif 000006
【図４】
2006337656.tif 000007
【図５】
2006337656.tif 000008
【図６】
2006337656.tif 000009
【図７】
2006337656.tif 000010