(57)【要約】【課題】ＵＦＰの発生量を抑制することのできる定着装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着装置は、予め定められた最大サイズのシートが通過する最大通紙領域Ｒ１よりも大きな幅を有する加熱ローラー３７１と、加熱ローラー３７１を加熱する加熱ヒーターと、最大通紙領域Ｒ１の外側に最大通紙領域Ｒ１の中央部に比べて外径が大きな大径部３８２を有する芯金部３８０と少なくとも芯金部３８０における最大通紙領域Ｒ１の内側の部分を被覆する被覆部３８４とを有し、加熱ローラー３７１に圧接した状態で回転可能に設けられる加圧ローラー３７２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた最大サイズのシートが通過する最大通紙領域よりも大きな幅を有する加熱ローラーと、
前記加熱ローラーを加熱する加熱ヒーターと、
前記最大通紙領域の外側に前記最大通紙領域の中央部に比べて外径が大きな大径部を有する芯金部と少なくとも前記芯金部における前記最大通紙領域の内側の部分を被覆する被覆部とを有し、前記加熱ローラーに圧接した状態で回転可能に設けられる加圧ローラーと、
を備える定着装置。
【請求項２】
前記被覆部が、前記芯金部の前記最大通紙領域及び前記大径部の一部を被覆する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記大径部が、前記芯金部の両端に前記最大通紙領域より広い間隔で設けられている請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧ローラーがシリコンゴムで形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の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、シートにトナーを定着させる定着装置及びその定着装置を備える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には、シートに付着したトナーを定着させる定着装置が搭載される。定着装置は、予め定められた定着温度まで加熱される加熱ローラーと、その加熱ローラーに圧接しながら回転可能な加圧ローラーとを備える。そして、シートに付着したトナーは、加熱ローラー及び加圧ローラーのニップ部を通過する際に溶融されてシートに定着する。
【０００３】
ところで、近年では、定着装置におけるＶＯＣ（揮発性有機化合物：Volatile Organic Compounds）だけでなく、ＵＦＰ（超微粒子：Ultra  Fine  Particle）の発生を抑制することが望まれる。例えば、このＵＦＰは、定着装置の加熱ローラー及び加圧ローラーに用いられるシリコン系の材料を加熱することにより発生することがわかっている。これに対し、定着装置で発生するＵＦＰを吸引して除去する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、定着装置で発生するＵＦＰを吸引除去するための構成を設けるためには定着装置及び画像形成装置の大型化及びコスト増大の要因になる。
【０００６】
本発明の目的は、ＵＦＰの発生量を抑制することのできる定着装置及び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】
【０００７】
本発明の一の局面に係る定着装置は、加熱ローラーと、加熱ヒーターと、加圧ローラーとを備える。前記加熱ローラーは、予め定められた最大サイズのシートが通過する最大通紙領域よりも大きな幅を有する。前記加熱ヒーターは、前記加熱ローラーを加熱する。前記加圧ローラーは、前記最大通紙領域の外側に前記最大通紙領域の中央部に比べて外径が大きな大径部を有する芯金部と少なくとも前記芯金部における前記最大通紙領域の内側の部分を被覆する被覆部とを有し、前記加熱ローラーに圧接した状態で回転可能に設けられる。
【０００８】
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、定着装置を備える。前記定着装置は、加熱ローラーと、加熱ヒーターと、加圧ローラーとを備える。前記加熱ローラーは、予め定められた最大サイズのシートが通過する最大通紙領域よりも大きな幅を有する。前記加熱ヒーターは、前記加熱ローラーを加熱する。前記加圧ローラーは、前記最大通紙領域の外側に前記最大通紙領域の中央部に比べて外径が大きな大径部を有する芯金部と少なくとも前記芯金部における前記最大通紙領域の内側の部分を被覆する被覆部とを有し、前記加熱ローラーに圧接した状態で回転可能に設けられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＵＦＰの発生量を抑制することのできる定着装置及び画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面における定着装置の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る定着装置における加圧ローラーの温度とＵＦＰの発生量との関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る定着装置における加圧ローラーの表面から深さと温度との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１２】
［画像形成装置１０の概略構成］
まず、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成について説明する。
【００１３】
図１に、前記画像形成装置１０は、ＡＤＦ１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、制御部５、及び表示入力装置６などを備える。前記画像形成装置１０は、プリント機能、ファクス機能、スキャン機能、及びコピー機能などを備える複合機である。なお、本発明は、プリンター、ファクシミリー、コピー機のような画像形成装置にも適用可能である。
【００１４】
前記ＡＤＦ１は、原稿セット部１１、複数の搬送ローラー１２、原稿押さえ１３、及び排紙部１４を備える自動原稿搬送装置である。そして、前記ＡＤＦ１では、前記搬送ローラー１２各々が不図示のモーターで駆動されることにより、前記原稿セット部１１に載置された原稿が前記画像読取部２による画像データの読取位置である前記原稿押さえ１３の下面を通過して前記排紙部１４まで搬送される。これにより、前記画像読取部２は、前記ＡＤＦ１により搬送される原稿から画像データを読み取ることが可能である。
【００１５】
前記画像読取部２は、原稿台２１、読取ユニット２２、ミラー２３、ミラー２４、光学レンズ２５、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）２６を備える。前記原稿台２１は、前記画像読取部２の上面に設けられた原稿の載置部である。前記読取ユニット２２は、ＬＥＤ光源２２１及びミラー２２２を備える。前記ＬＥＤ光源２２１は、主走査方向（図１における奥行き方向）に沿って配列された多数の白色ＬＥＤを備える。前記ミラー２２２は、前記ＬＥＤ光源２２１から照射されて前記原稿台２１上の読取位置にある原稿の表面で反射した後の光を前記ミラー２３に向けて反射させる。また、前記読取ユニット２２は、副走査方向（図１における左右方向）へ移動可能である。そして、前記ミラー２２２で反射した光は、前記ミラー２３及び前記ミラー２４によって前記光学レンズ２５に導かれる。前記光学レンズ２５は、入射した光を集光して前記ＣＣＤ２６に入射させる。前記ＣＣＤ２６は、前記光学レンズ２５から入射される光の受光量に応じた電気信号を原稿の画像データとして前記制御部５に入力する光電変換素子などを有する。
【００１６】
前記画像形成部３は、前記画像読取部２で読み取られた画像データ又は外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成部である。具体的に、前記画像形成部３は、感光体ドラム３１、帯電装置３２、露光装置（ＬＳＵ）３３、現像装置３４、転写ローラー３５、クリーニング装置３６、定着装置３７、及び排紙トレイ３８を備える。そして、前記画像形成部３では、前記給紙部４に着脱可能な給紙カセット４１から供給されるシートに以下の手順で画像が形成され、画像形成後のシートが前記排紙トレイ３８に排出される。なお、前記シートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどのシート材料である。
【００１７】
まず、前記帯電装置３２によって前記感光体ドラム３１が所定の電位に一様に帯電される。次に、前記露光装置３３により前記感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラム３１の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム３１上の静電潜像は前記現像装置３４によってトナー像として現像（可視像化）される。なお、前記現像装置３４には、前記画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ３４Ａからトナー（現像剤）が補給される。続いて、前記感光体ドラム３１に形成されたトナー像は前記転写ローラー３５によってシートに転写される。その後、シートに転写されたトナー像は、そのシートが前記定着装置３７で加熱されて溶融定着する。なお、前記感光体ドラム３１の表面に残存したトナーは前記クリーニング装置３６で除去される。
【００１８】
前記制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。なお、前記制御部５は、ＡＳＩＣ又はＤＳＰのような電気回路であってもよい。
【００１９】
［定着装置３７の構成］
次に、前記定着装置３７の詳細について説明する。
【００２０】
前記定着装置３７は、図１に示すように、前記定着装置３７の筐体に回動可能に支持される加熱ローラー３７１及び加圧ローラー３７２を備える。また、前記加熱ローラー３７１は、内部に加熱ヒーター３７３を備える。そして、前記加熱ローラー３７１は、前記加熱ヒーター３７３によって予め定められた定着温度まで加熱される。前記定着温度は、例えば２００℃〜２２０℃である。
【００２１】
前記加熱ローラー３７１は、外周面がＰＦＡ又はＰＴＦＥなどのフッ素系塗料で覆われている。これにより、シート上のトナーが、前記加熱ローラー３７１に付着することなくシートに定着する。また、前記加熱ローラー３７１は、内周面に変成シリコンの接着剤により金属酸化物による黒色塗装が施されている。これにより、前記加熱ヒーター３７３の熱が効率良く前記加熱ローラー３７１に吸収される。なお、前記加熱ローラー３７１の直径は例えば２０ｍｍである。
【００２２】
前記加圧ローラー３７２の材料には、弾性を有するシリコンゴムなどの弾性部材が含まれる。なお、前記加圧ローラー３７２の直径は例えば２０ｍｍである。また、前記加圧ローラー３７２は、不図示の付勢機構によって前記加圧ローラー３７２側に付勢されており、前記加熱ローラー３７１に圧接した状態で回転可能である。これにより、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２の間にニップ領域が形成されている。なお、前記定着装置３７では、前記加熱ローラー３７１が不図示のモーターの駆動軸に連結されている。従って、前記モーター（不図示）の駆動力で前記加熱ローラー３７１が回転駆動されることにより、前記加熱ローラー３７１に圧接された前記加圧ローラー３７２が従動して回転する。そして、シートに転写されたトナー像は、シートが前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２の間のニップ領域を通過する際にシートに溶融定着される。
【００２３】
ところで、前記加熱ローラー３７１の内周面の黒色塗装に用いられる前記変成シリコンは、前記加熱ヒーター３７３によって加熱されることにより所定温度以上に達した場合にＵＦＰとなるシロキサン成分を揮発することがある。また、前記加圧ローラー３７２の材料に用いられるシリコンゴムも加熱されることにより所定温度以上に達した場合にＵＦＰとなるシロキサン成分を揮発することがある。これに対し、前記定着装置３７で発生するＵＦＰを吸引して除去する構成も考えられるが、前記定着装置３７及び前記画像形成装置１０の大型化及びコスト増大の要因になる。一方、前記定着装置３７では、下記の構成によりＵＦＰの発生そのものが抑制される。
【００２４】
ここに、図２は、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面における前記定着装置３７の構成を示す模式図である。
【００２５】
図２に示すように、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２は、前記画像形成装置１０で印刷可能な予め定められた最大サイズのシートが通過する最大通紙領域Ｒ１よりも大きな幅を有する。なお、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２における前記最大通紙領域Ｒ１の外側の領域を通紙外領域Ｒ２と称する。
【００２６】
前記通紙外領域Ｒ２にはシートが通過しないため、例えば連続印字が行われる場合に、前記通紙外領域Ｒ２の温度が前記最大通紙領域Ｒ１に比べて高温になりやすい。具体的に、前記通紙外領域Ｒ２の温度は、前記最大通紙領域Ｒ１内の温度に比べて３０℃ほど高くなることがある。即ち、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２では、前記通紙外領域Ｒ２においてＵＦＰが発生しやすい。特に、小型化及び高速印字を実現するために小径の前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２を用いて前記定着温度を高温にすると、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２においてＵＦＰが発生しやすい。
【００２７】
これに対し、前記定着装置３７では、前記加圧ローラー３７２が、芯金３８０及び被覆部３８４を備える。前記芯金３８０は、小径部３８１、大径部３８２、及び支持軸３８３を備える。前記芯金３８０は、例えばＳＵＭ材（硫黄複合快削鋼鋼材）などの安価な鉄鋼材料で形成されている。なお、前記芯金３８０が放熱性の高いアルミなどで形成されていることも考えられる。
【００２８】
前記支持軸３８３は、前記定着装置３７の筐体で軸支され、前記加圧ローラー３７２を回動可能に支持する。前記小径部３８１は、前記加圧ローラー３７２における主走査方向の中央部を含み、前記最大通紙領域Ｒ１以上の幅を有する。即ち、前記大径部３８２各々は、前記最大通紙領域Ｒ１以上の間隔で前記芯金部３８０の両端に設けられている。前記被覆部３８４は、シリコンゴムで形成されており、前記芯金３８０の外周面のうち前記小径部３８１と前記大径部３８２の一部とを被覆する。なお、前記被覆部３８４は、少なくとも前記芯金部３８０における前記最大通紙領域Ｒ１の内側の部分を被覆するものであればよい。
【００２９】
そして、前記大径部３８２は、前記小径部３８１に比べて外径が大きい。これにより、前記通紙外領域Ｒ２における前記芯金３８０の熱容量が増加し、前記被覆部３８４の温度が前記芯金３８０に伝達するため、前記通紙外領域Ｒ２における前記被覆部３８４の温度上昇が抑制される。したがって、前記最大通紙領域Ｒ１の外側における前記被覆部３８４からのＵＦＰの発生が抑制される。
【００３０】
ところで、図２に示すように、前記小径部３８１は、前記最大通紙領域Ｒ１と同じではなく、前記最大通紙領域Ｒ１よりも大きな幅を有することが望ましい。即ち、前記大径部３８２各々は、前記芯金部３８０の両端に前記最大通紙領域Ｒ１より広い間隔で設けられていることが考えられる。これにより、前記被覆部３８４の前記最大通紙領域Ｒ１及び前記通紙外領域Ｒ２の境界近傍の温度が低下し過ぎることが抑制される。
【００３１】
また、前記被覆部３８４が、前記小径部３８１及び前記大径部３８２の全領域を被覆する構成も考えられるが、図２に示すように、前記被腹部３８４は、前記大径部３８２の一部のみに設けられることが望ましい。これにより、前記最大通紙領域Ｒ１及び前記通紙外領域Ｒ２の境界近傍の温度が前記最大通紙領域Ｒ１内の他の領域に比べて低下し過ぎることが抑制される。なお、前記小径部３８１及び前記大径部３８２の境界の位置は、例えば前記最大通紙領域Ｒ１及び前記通紙外領域Ｒ２の境界の温度と前記最大通紙領域Ｒ１内の温度との温度差が所定の画質を得るために予め設定された許容温度差以下となるような関係で定められる。
【００３２】
また、前記定着装置３７では、前記加圧ローラー３７２の前記通紙外領域Ｒ２における温度上昇が抑制されるため、前記加熱ローラー３７１の前記通紙外領域Ｒ２の温度が前記加圧ローラー３７２に伝達しやすくなる。そのため、前記加熱ローラー３７１の前記通紙外領域Ｒ２における温度上昇に起因するＵＦＰの発生も抑制される。
【００３３】
以上説明したように、前記定着装置３７では、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２におけるＵＦＰの発生量が抑制される。これにより、例えば、前記定着装置３７は、ＵＦＰを吸着除去するような構成を採る必要がないため、前記定着装置３７及び前記画像形成装置１０の小型化を図ることができる。もちろん、前記画像形成装置１０が、ＵＦＰを吸着除去する吸着部材などを備える構成も本発明の他の実施形態として考えられる。
【００３４】
［実施例］
ここに、図３は、前記加圧ローラー３７２の表面温度とＵＦＰ発生量との関係の一例を示すグラフである。具体的に、ＵＦＰ発生量の測定には、ＴＳＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製のＦＭＰＳ（高速応答型モビリティーパーティクルサイザー  Ｍｏｄｅｌ  ３０９１）を用いた。より具体的には、約５ｍ３のステンレス製の筐体内に画像形成装置１０（京セラドキュメントソリューションズ株式会社製ＭＦＰ  ＴＡＳＫａｌｆａ２５６ｉ）を配置した。この筐体の内部空気に対して、ブロアーなどによって１５ｍ３／ｈの流速で換気を行うようにした。そして、１時間の換気後に、１４０℃、１６０℃、１８０℃、２００℃、２２０℃の各温度でそれぞれ１０分間の連続印刷を実行し、各画像形成装置１０それぞれについて印字時間１０分間に加え、その後引き続き５０分間発生するＵＦＰの個数を前記ＦＭＰＳによって測定した。かかる測定は、ドイツ連邦環境庁が定める環境ラベル制度「ブルーエンジェル」の新認定基準ＲＡＬ−ＵＺ１７１に則って行った。
【００３５】
ここで、前記ＦＭＰＳでは、サンプル粒子が荷電され、そのサンプル粒子がＵＦＰに対応する移動距離の位置に配置された電極に付着することにより流れる電流値に基づいてＵＦＰの発生量がＵＦＰの発生個数として計測される。ここに、前記ＦＭＰＳの測定結果が図３に示されている。図３を参照すれば、前記加圧ローラー３７２の表面温度が１８０℃を超えた後、ＵＦＰの発生量が急激に増加することがわかる。このように、ＵＦＰの発生量は、所定温度（ここでは１８０℃）を超えたときに急激に発生量が増加するため、前記加圧ローラー３７２における前記所定温度以上の領域を少しでも減少させることが重要である。
【００３６】
そして、図４は、前記画像形成装置１０において、前記芯金３８０が前記大径部３８２を有している場合と有していない場合とのそれぞれにおける前記被覆部３８４の温度分布の一例を示す図である。具体的に、前記芯金３８０が前記大径部３８２を有していない場合が比較例１、前記芯金３８０が前記大径部３８２を有している場合が実施例１である。
【００３７】
ここでは、前記定着装置３７において前記定着ローラー３７１を２００℃の定着温度まで加熱し、前記加圧ローラー３７２の表面温度も２００℃に達した状態で前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２を停止させた。そして、前記加圧ローラー３７２の前記加熱ローラー３７１に近接する領域において、前記被覆部３８４の表面から回動中心に向かう深さが０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとなる位置に前記被覆部３８４の側面からサーミスターを差し込んでその位置の温度を測定した。その測定結果が図４に示されている。
【００３８】
図４を参照すれば、前記被覆部３８４の温度は、前記加圧ローラー３７２の表面から回動軸中心に向かう深さに応じて徐々に低下しており、特に前記実施例１に係る構成が前記比較例１に係る構成に比べてその温度の低下の傾きが急であることがわかる。即ち、前記実施例１に係る構成では、前記被覆部３８４の温度が前記小径部３８１よりも太い前記大径部３８２に吸収される分だけ前記加圧ローラー３７２における前記被覆部３８４の表面近傍の温度を低下させることができ、前記被覆部３８４からのＵＦＰの発生量が抑制される。
【符号の説明】
【００３９】
１  ：ＡＤＦ
２  ：画像読取部
３  ：画像形成部
４  ：給紙部
５  ：制御部
６  ：表示入力装置
１０：画像形成装置
３７：定着装置
３７１：加熱ローラー
３７２：加圧ローラー
３７３：加熱ヒーター
３８０：芯金
３８１：小径部
３８２：大径部
３８３：支持軸
３８４：被覆部
【図１】
2015118163.tif 000003
【図２】
2015118163.tif 000004
【図３】
2015118163.tif 000005
【図４】
2015118163.tif 000006