(57)【要約】【課題】熱反射板と清掃装置とを合わせ備え、熱効率の低下を極力防ぎ、消費電力を抑え、かつ、ローラ汚れ等の発生のない、安定した画像を維持できる定着装置を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】感光体に対向して、帯電装置、静電潜像の書込み装置、トナー像の現像装置、転写材への転写装置、および前記感光体のクリーニング装置を配設し、前記転写材上のトナー像を加熱ローラにて定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置は、前記加熱ローラの近傍で、前記加熱ローラを覆う熱反射部材と前記加熱ローラを清掃する清掃部材とを有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図３
2004287318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に対向して、帯電装置、静電潜像の書込み装置、トナー像の現像装置、転写材への転写装置、および前記感光体のクリーニング装置を配設し、前記転写材上のトナー像を加熱ローラにて定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置は、前記加熱ローラの近傍で、前記加熱ローラを覆う熱反射部材と前記加熱ローラを清掃する清掃部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記熱反射部材は加熱ローラを円弧状に覆うように配設され、前記清掃部材が、当該熱反射部材の周方向の片辺または両辺に位置していることを特徴とするとする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記清掃部材と前記加熱ローラとの当接点は、前記加熱ローラの中心を通る、水平線の上側で、６０°をなす中心線より下側にあることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光体に対向して、帯電装置、静電潜像の書込み装置、トナー像の現像装置、転写材への転写装置、前記感光体のクリーニング装置、前記トナー像を定着する加熱ローラ、当該加熱ローラの清掃部材、および前記加熱ローラを円弧状に覆う熱反射部材を有する画像形成装置において、前記熱反射部材は２分割されており、前記清掃部材が前記加熱ローラに当接するにあたって移動する際に、前記熱反射部材は前記加熱ローラから待避することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃部材は定着のウォーミングアップ時には前記加熱ローラから待避していることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記清掃部材は、定着ジャム処理直後から、または所定枚数の定着処理後から、または連続コピー時に所定枚数に達した時点から一定時間前記加熱ローラに当接することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱ローラの肉厚は０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１または４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着装置の加熱手段として電磁誘導加熱方式を用いたことを特徴とする請求項１または４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記定着装置の加熱手段としてハロゲンランプを用いたことを特徴とする請求項１または４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファックス、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、トナー像を定着する定着装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高速で高画質の複写機、プリンタ等に使用されている画像形成装置には、電子写真法をはじめとする静電潜像現像方式が多く用いられている。上記方式においては、多くの場合、静電潜像を熱溶融性のトナーで現像し、得られたトナー画像を転写紙上に転写した後、圧接熱定着する。この場合、定着装置に用いられている熱源としてはハロゲンランプが多く用いられてきた。しかし、この方式では、定着装置のウォームアップ時間も長く、使用電力に対するエネルギー効率も低いという欠点がある。その対策として、省エネルギーの観点から加熱ローラの肉厚を薄くすることで、ローラの表面の温度上昇を早くする技術が採用されている。
【０００３】
また、別の技術として、加熱手段として、誘導加熱方式の技術を採用している例もあり、当該誘導加熱方式でも加熱ローラの肉厚は薄くされている。
【０００４】
しかしながら、加熱ローラの肉厚を薄くすることの弊害として、熱容量の低下に伴い、連続コピー時の定着耐用力の低下があげられる。
【０００５】
そこで、上記の技術に加えてた対策として加熱ローラを囲むように僅かな空間を隔てて熱反射板を設け、熱反射板で熱を反射して加熱ローラに戻す方法（例えば、特許文献１、特許文献２参照）や熱ローラからの放熱を防止するために加熱ローラの周面と接近させて断熱部材を配置し、かつ、熱ローラの両端部に前記断熱部材の外部との間の空気の出入りを遮断する遮断部材を設ける方法（例えば、特許文献３参照）などが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１８８８０５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−１０１７００号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２０００−８９５９６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱ローラ周辺部に熱反射板を置けると、スペースの点から加熱ローラの清掃部材である清掃装置を設けることがスペース的に困難となる。また、清掃装置を設けたとしても、加熱ローラの熱が奪われる。そのため、清掃装置を取り付けないこともある。その結果、無清掃による画像汚れをまねき、ローラの耐久性を著しく低下させる結果となる。
【００１０】
本発明の目的は、熱反射板と清掃装置とを合わせ備え、熱効率の低下を極力防ぎ、消費電力を抑えた、安定した画像を維持できる定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成によって達成できる。
【００１２】
（１）感光体に対向して、帯電装置、静電潜像の書込み装置、トナー像の現像装置、転写材への転写装置、および前記感光体のクリーニング装置を配設し、前記転写材上のトナー像を加熱ローラにて定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置は、前記加熱ローラの近傍で、前記加熱ローラを覆う熱反射部材と前記加熱ローラを清掃する清掃部材とを有することを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。
【００１３】
（２）感光体に対向して、帯電装置、静電潜像の書込み装置、トナー像の現像装置、転写材への転写装置、前記感光体のクリーニング装置、前記トナー像を定着する加熱ローラ、当該加熱ローラの清掃部材、および前記加熱ローラを円弧状に覆う熱反射部材を有する画像形成装置において、前記熱反射部材は２分割されており、前記清掃部材が前記加熱ローラに当接するにあたって移動する際に、前記熱反射部材は前記加熱ローラから待避することを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として電磁誘導加熱方式の定着装置を用いた画像形成装置について説明する。
【００１５】
なお、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１６】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
図１はプリンタから成る画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【００１７】
図において、１０は画像形成体である感光体で、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す時計方向に回転する。１１は帯電手段である帯電装置、１２は画像書込手段である露光光学系、１３は現像手段である現像器で現像スリーブ１６を内蔵する。１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１７は転写手装置である転写極、１８は転写材を感光体１０からの分離手段である分離極、１９は転写材の感光体１０に対する巻き付き防止の分離爪である。
【００１８】
感光体１０、帯電装置１１、露光光学系１２、現像器１３、転写極１７，分離極１８、分離爪１９およびクリーニング装置１４等が画像形成手段１を構成している。
【００１９】
２０は複数個の穴があけられた搬送ベルト、２１は駆動ローラ、２２は従動ローラ、２３は吸引箱で、前記搬送ベルト２０と接触する面に複数個の穴があけられ、不図示のダクトおよび吸引ファン等に接続され、走行する前記搬送ベルト２０上に転写材Ｐを吸引する機能を果たす。搬送ベルト２０、駆動ローラ２１、従動ローラ２２、吸引箱２３等で搬送手段２を形成する。
【００２０】
３０は紙カセット、３１は送り出しローラ、３２、３３は搬送ローラ対、３４はタイミングローラ対、３５は手差し送り出しローラ、３６は手差し給紙の転写材積載部、４は定着装置であって、加熱ローラ４１、圧着ローラ４２、前記加熱ローラ４１の熱源である誘導コイル４３、熱反射板４６、清掃装置４７等からなっている。７０は画像読み取り部を示す。
【００２１】
次に、図に基づいて画像形成プロセスを説明する。
画像形成（記録）のスタートにより不図示の駆動モータが回転を開始すると、感光体１０は矢印で示す時計方向に回転する。同時に帯電装置１１により感光体１０に対する電位の付与が開始される。
【００２２】
電位が付与された後の感光体１０上には、画像読み取り装置７０からの画像データに対応する電気信号の画像書込みが露光光学系１２を通して開始され、感光体１０の表面に原稿画像に対応する静電潜像が形成され、当該静電潜像は現像器１３の現像スリーブ１６で搬送される現像剤により反転現像され、トナー像（可視像）となる。
【００２３】
一方、転写材Ｐは、機械内に収納された紙カセット３０から供給される場合、送り出しローラ３１によって送り出され、搬送ローラ対３２を経て、タイミングローラ３４対へ搬送され、当該タイミングローラ対３４の駆動によって送り出され、感光体１０上のトナー像と同期がとられ、転写極１７と感光体１０との間の領域へ給送される。手差し給紙の場合でも、手差し給紙皿３６の転写材Ｐは、手差し送り出しローラ３５によって送り出され、搬送ローラ対３３を経て、タイミングローラ３４へ搬送され、当該タイミングローラ３４の駆動によって送り出され、感光体１０上のトナー像と同期がとられ、転写極１７と感光体１０との間の領域へ給送される。
【００２４】
前記トナー像は、トナーと反対極性の電圧が印加された転写極１７によって前記転写材Ｐ上に転写される。
【００２５】
その後、感光体１０は回転を続け、クリーニング装置１４によって清掃され、次の画像形成に向けられる。
【００２６】
一方、前記トナー像を載せた転写材Ｐは、分離極１８でＡＣ電圧による除電作用を受け、感光体１０との吸着力が弱められ、感光体１０から曲率分離する。なお、転写材Ｐが環境湿度等に影響され、感光体１０に巻き付いてしまう場合を懸念し分離爪１９が設けられている。
【００２７】
分離された転写材Ｐは搬送手段２へと送られ、吸引箱２３によって搬送ベルト２０に吸引されて定着装置４０へと搬送される。その後、転写材Ｐは加熱ローラ４１と圧着ローラ４２の間のニップ部Ｔで挟持搬送されながら熱と圧力とが加えられることにより、トナー像は転写材Ｐ上に溶融定着される。定着された転写材Ｐは定着排紙ローラ４５によって排紙皿７１に排紙される。
【００２８】
図２は電磁誘導加熱方式の定着装置の構成を示す断面図である。
なお、以下の各図において、それより前に図示したと同じ部材（手段）については同じ参照符号を付することにする。
【００２９】
電磁誘電加熱方式の定着装置には加熱ローラ４１と加圧ローラ４２の間にトナー像を形成した転写紙が搬送されて熱定着される。円筒状の加熱ローラの内側に誘導コイル４３が配置され、誘導コイル４３の内部に誘導コイル４３を支持するための誘導コイルボビン４４が配置されている。高周波数発生回路４７により誘導コイル４３に高周波交流電流を流し、磁束を変化させ加熱部材４１に渦電流を発生させ、この渦電流損によるジュール熱で加熱ローラ４１を昇温させ、熱反射板４６で放熱を極力防止する構成となっている。
【００３０】
はじめに、第１の発明の実施の形態である定着器構成１、２について説明する。
【００３１】
図３は、定着器構成１、２のＡＡ断面を示す図である。
図３において、加熱ローラ４１の上面に所定の空間をもたせて放熱防止の熱反射板４６を覆設し、かつ、当該熱反射板４６に着脱可能な清掃装置４７ａが不図示の支持板にて持着されている。また、前記清掃装置４７ａは、転写材の幅方向の長さを十分カバーできる長さで、シリコーン油を含浸した清掃用のフェルト部材Ｆを保持している。当該フェルト部材Ｆは、加熱ローラ４１に常時当接し、加熱ローラ４１の汚れを拭い取る機能を有し、メンテナンス毎に交換することによって、画像品質を維持し、かつローラの耐久性を向上させている。
【００３２】
定着器構成１は、熱反射板４６に着脱可能な、清掃装置４７ａのフェルト部材ｆと加熱ローラ４１との当接点が、加熱ローラ４１の中心を通る水平線の上側で、角度６０°をなす中心線より下側に位置している。すなわち、加熱ローラ４１の表面で、加熱ローラ４１の中心を通る水平線であるＨから角度６０°となる中心線Ｋより下側の位置で、フェルト部材Ｆが加熱ローラ４１と当接するように一カ所設けられている。
【００３３】
また、定着器構成２では、当接点の位置は、上記条件と同じにして、加熱ローラ４１の中心を通る垂直線Ｖを介して反対側（右側）に、４７ｂ（一点鎖線にて表示）で示すように、清掃装置４７ａに加えて２カ所設けたことを特徴としている。
【００３４】
次に、第２の発明である定着器構成３について説明する。
定着器構成３は、２分割開閉可能な熱反射板を設け、加熱ローラの表面の空気対流を防ぎ、熱効率の低下を回避することができ、かつ、加熱ローラの汚れを回避できる構成の定着器である。
【００３５】
図４は、開閉型熱反射板を設けた加熱ローラを示す図である。
図４（ａ）は熱反射板が閉まった状態を示す断面図である。
【００３６】
図４（ｂ）は熱反射板が２分割して、清掃装置が加熱ローラを清掃している状態を示す断面図である。
【００３７】
図４（ｃ）は開閉型熱反射板を設けた加熱ローラの正面図である。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、４８ａ、ｂは、熱反射板４６ａ、ｂと一体の開閉板である。当該開閉板４８ａ、ｂにはガイド溝４８１が設けられ、当該ガイド溝４８１は定着装置の枠体４９に固定されたガイドピン４８２に係合し、左右方向に滑動可能である。また、前記開閉板４８ａ、ｂにはバネ架け用のピン４８４が鋲着され、バネ４８３を介して互いに引き合い、前記熱反射板４６ａ、４６ｂは、閉まった状態では、所定の隙間を介して前記加熱ローラ４１を円弧状に覆っている。
【００３８】
４８７はスライド支持部材であり、清掃装置４７ａを支持している。当該スライド支持部材４８７の両端側（ローラ軸方向）に軸４８６が鋲着され、当該軸４８６にガイドコロ４８５が軸着されている。
【００３９】
通常、加熱ローラ４１の清掃時以外は、開閉板４８ａ、ｂは閉じた状態にある。すなわち、ローラ近傍での空気対流を阻止する状態にある。清掃時には、清掃装置４７ａを支持するスライド支持部材４８７が不図示の制御部からの指令により、不図示のガイドに沿って矢印Ｗ方向に下降し、ガイドコロ４８５が、開閉板４８ａ、ｂで形成する楔４８９の最上部の位置から下降し、開閉板を２分割に押し広げ、清掃装置４７に支持されているフェルト部材Ｆが加熱ローラ４１に当接して加熱ローラ表面の清掃を行う（図４（ｂ）参照）。なお、この清掃行為は、定着ジャム処理後、または、所定枚数の定着処理後、または、連続コピー時所定枚数に達した時点から一定時間自動的に行われる。
【００４０】
また、本方式は、熱反射板が開閉することによって、加熱ローラ４１と熱反射板４６ａ、ｂの間の隙間が広がる（熱反射板が待避する。）ので、加熱ローラ４１周辺でのジャム処理も有利となる。
【００４１】
以上のように、本発明は、熱反射板と清掃装置をコンパクトに結合し、放熱防止とローラ汚れ防止の効果を両立させたことを特徴としている。
【００４２】
なお、実施の形態においては、電磁誘導加熱方式の定着装置として説明したが、ハロゲンランプを熱源とした定着装置にも本発明を適用することは可能である。
【００４３】
ここで、下記のようなプロセス条件で、本発明に関する、保温効果、清掃装置の効果を確認する実験を行った。
【００４４】
感光体
材質：負帯電有機感光体（ＯＰＣ）
直径：φ８０ｍｍ
帯電
方式：スコロトロン（ＤＣ負コロナ放電）
放電ワイヤ：金鍍金タングステンφ０．０６ｍｍ
電圧：−７５０Ｖ
露光
方式：半導体レーザ書込み
出力：４９０μＷ（表面標準出力）
現像
方式：接触式現像（マグネット固定）
バイアス：−６００Ｖ（表面標準出力）
スリーブ径：φ４０ｍｍ
現像材：負帯電トナー
転写
方式：コロトロン（ＤＣ正コロナ放電）
放電ワイヤ：酸化被膜タングステンφ０．０６ｍｍ
分離
方式：コロトロン（ＡＣ／ＤＣコロナ放電）
放電ワイヤ：酸化被膜タングステンφ０．０６ｍｍ
定着
方式：誘導加熱型
出力：８００Ｗ
加熱ローラ肉厚：０．７ｍｍ（鉄製パイプ）
清掃装置：シリコーン油含浸フェルト部材握持（水平線より１５°位置に
一カ所配設）
反射板：ＳＵＳ（ステンレス材）板を、加熱ローラ上部に同心円弧（１４
０°）状に４ｍｍの空間を保ち覆設
制御温度：１９０°
プロセス線速度：３２０ｍｍ／ｓｅｃ
上記のプロセス条件で、加熱ローラに、１）熱反射板なし、清掃装置あり、２）熱反射板あり、清掃装置なし、３）第１の実施の形態（熱反射板あり、１カ所清掃装置）、４）第２の実施の形態（熱反射あり、２カ所清掃装置）、５）第３の実施の形態（２分割熱反射板あり、１カ所清掃装置）で連続５００コピー時の加熱ローラ温度を測定し、放熱防止効果の確認を行った。また、定着ジャム発生時に顕著になる加熱ローラ面の汚れの有無を確認した。
【００４５】
表１は上記の加熱ローラ係わる条件で実施された実験結果を示す。
【００４６】
【表１】
2004287318.tif 000003
【００４７】
実験結果から考察すると、連続５００枚コピー時の加熱ローラ温度は、熱反射板なしでは、加熱ローラの温度は制御温度１９０°Ｃより２５°Ｃ低下するが、熱反射板ありでは最大１５°Ｃの低下で済み、熱反射板が熱容量の低下を補っている。
【００４８】
また、定着ジャム時のローラ汚れに関しては、熱反射板があり、温度低下がある程度抑えられていても、清掃装置がないと、ローラ汚れが発生する。
【００４９】
したがって、熱反射板と清掃装置を併用することで、定着性能を維持できることが確認された。
【００５０】
【発明の効果】
熱反射板と加熱ローラの清掃装置とをコンパクトに併用することによって、定着温度の低下を極力抑え、加熱ローラのトナー汚れを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】電磁誘導加熱方式の定着装置の構成を示す断面図である。
【図３】定着器構成１、２のＡＡ断面を示す図である。
【図４】開閉型熱反射板を設けた加熱ローラを示す図である。
【符号の説明】
４  定着装置
４１  加熱ローラ
４２  圧着ローラ
４６  熱反射板
４７、４７ａ、４７ｂ  清掃装置
４８ａ、４８ｂ  開閉板
４８２  ガイドピン
４８３  バネ
４８５  ガイドコロ
４８７  スライド支持部材
【図１】
2004287318.tif 000004
【図２】
2004287318.tif 000005
【図３】
2004287318.tif 000006
【図４】
2004287318.tif 000007