2025-5763 定着装置および加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005763

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】定着装置および加熱装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20250109BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20250109BHJP

   B65H 5/02 20060101ALI20250109BHJP

   B65H 5/00 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 125

G03G15/20 525

G03G15/20 515

B65H5/02 Z

B65H5/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106101

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(72)【発明者】

【氏名】玉木 政行

(72)【発明者】

【氏名】田中 正信

(72)【発明者】

【氏名】秋山 直紀

(72)【発明者】

【氏名】高橋 伸輔

【テーマコード（参考）】

2C056

2H033

3F049

3F101

【Ｆターム（参考）】

2C056EA16

2C056EA21

2C056EC14

2C056EC29

2C056HA45

2C056HA46

2C056HA60

2C056JB18

2H033AA14

2H033AA23

2H033BA11

2H033BA12

2H033BA31

2H033BA49

2H033BA50

2H033BA51

2H033BA54

2H033BA55

2H033BA56

2H033BA57

2H033BB12

2H033BB30

2H033BB38

2H033BE00

2H033CA07

2H033CA26

3F049AA03

3F049BB04

3F049DA02

3F049LA01

3F049LB03

3F101AB01

3F101AB08

3F101LA01

3F101LB03

(57)【要約】

【課題】 上下ベルトで一方がスリップなどにより、上下ベルトで速度差が発生したとすると、定着ニップ部で記録材にストレスがかかり、紙シワやインク擦れなどの不良が発生するという課題があった。
【解決手段】 ベルト内面を清掃し、耐久後のスリップを防止する。ベルトの外部/内部の対向位置に清掃部材（ウェブ）を配置し、清掃性能を安定化させ、耐久後のスリップを防止する。また、ベルトを駆動させる搬送ローラをウェブを使って清掃し、耐久後のスリップを防止する。
【選択図】 図1

【特許請求の範囲】

【請求項1】

記録材に画像を定着させる、画像形成装置において、
定着部材の外面を清掃する外面清掃ユニットを有し、定着部材の内面を清掃する内面清掃ユニットを有し、外面清掃ユニットと内面清掃ユニットは定着部材を介して対向していることを特徴とする定着装置。

【請求項2】

上ベルトと、前記上ベルトを張架する少なくとも２本のローラと、で構成される上ベルトユニットと、下ベルトと、前記下ベルトを張架する少なくとも２本のローラと、で構成される下ベルトユニットと、で構成される定着装置において、
少なくとも前記上ベルトユニット、前記下ベルトユニットのどちらか一方の外部内部に清掃ユニットが配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

定着部材を張架する部材は、３本以上あり、張架部材は、定着ニップ出口側から、第一張架部材、第二張架部材と数えて、上記清掃ユニットは、第二張架部材と定着ニップ入り口の間に配置してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。

【請求項4】

前記清掃ユニットは、汚れ回収部材としてウェブ部材で構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置。

【請求項5】

前記定着部材の内面を清掃する清掃ユニットはスクレーパまたはブレード形状であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

上ベルトと、前記上ベルトを張架する少なくとも２本のローラと、で構成される上ベルトユニットと、下ベルトと、前記上ベルトを張架する少なくとも２本のローラと、で構成される下ベルトユニットと、で構成される定着装置において、
少なくとも前記上ベルトユニット、前記下ベルトユニットのどちらか一方の内部に、清掃ユニットが配置され、前記ベルトを搬送する部材を清掃することを特徴とする定着装置。

【請求項7】

前記清掃ユニットは、前記ベルトの駆動部材に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。

【請求項8】

前記清掃ユニットは、汚れ回収部材としてウェブ部材で構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の定着装置。

【請求項9】

前記上ベルトを駆動する上駆動ローラに従動回転される上回収ローラと、前記下ベルトを駆動する下駆動ローラに従動回転される下回収ローラと、の少なくとも一方を持ち、前記上回収ローラもしくは下回収ローラ又はその両方に、それぞれウェブ部材を介してそれぞれ接触するウェブローラを持つ構成において、
少なくとも一方又は両方の前記回収ローラと、少なくとも一方又は両方の前記ウェブローラは、周速度が前記一方又は両方のウェブローラの方が遅いことを特徴とする請求項６～８の何れか１項に記載の定着装置。

【請求項10】

前記上ベルトを張架する上張架ローラと、前記下ベルトを張架する上張架ローラと、の少なくとも一方を持ち、前記一方又は両方の張架ローラにそれぞれウェブ部材を介してそれぞれ接触するウェブローラ、を持つ構成において、
少なくとも一方又は両方の前記張架ローラと、少なくとも一方又は両方の前記ウェブローラは、周速度が前記少なくとも一方又は両方のウェブローラの方が遅いことを特徴とする請求項６～８の何れか１項に記載の定着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、記録材上に画像を定着させる定着装置およびそれを搭載した画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェット記録装置で記録された直後のインクは、十分乾いていない状態で触れられると、画像が乱れたり、手にインクが付着したりすることがある。記録速度が速いインクジェット記録装置では、１枚目の記録材のインクが乾く前に２枚目の記録材が重なって１枚目の記録材の裏面が汚れてしまうこともある。このため、インクジェット記録装置の中でも特に高速記録の機種ではインクを乾燥させて記録材に定着させる手段が必要となる。

【0003】

高速記録のインクジェット記録装置では、インクを乾燥、定着させるための手段として、記録直後の記録材が急激に高温となるように加熱する熱定着方式が用いられている。特許文献１で公開されている画像形成装置は、インクが印字された記録材をベルト対で挟み、熱圧をかけることによりインクを記録材に定着させる方式となっている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１５２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

加熱されたベルト対で記録材を挟むことでインクを記録材に定着する方式の定着装置において、ベルトを加熱する方法としてハロゲンヒーター等の放射光でベルトを非接触に加熱する方式がある。

【0006】

高速で且つ長寿命な定着装置を提供するためには、上下ベルトを長期間安定的に駆動させる必要がある。もし、上下ベルトで一方がスリップなどにより、上下ベルトで速度差が発生したとすると、定着ニップ部で記録材にストレスがかかり、紙シワやインク擦れなどの不良が発生するという課題がある。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みて検討・提案されたものであり、本発明の目的は、ベルトをヒーターで加熱する構成において、長期間使用してもベルトを安定的に駆動させることができる定着装置を提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、ベルト（２１、３１）と、ベルト表面を清掃する表面清掃ユニット（８０）と、ベルト内面を清掃する内面清掃ユニット（６０）を有する記録材のインクを乾燥・定着させる定着装置（１００）において、ベルト表面清掃ユニット（８０）とベルト内面清掃ユニット（６０）がベルト（２１、３１）を介して対向して配置されていることを特徴とする。

【0009】

また、ベルト（２１、３１）と、ベルト（２１、３１）を張架する少なくとも２本のローラ（２２、２４、３２、３４）と、前記ベルト（２１、３１）は、少なくとも１本の前記ローラ（２２～２４、３２～３４）で駆動させる駆動ローラを担う記録材のインクを乾燥・定着させる定着装置において、前記駆動ローラに清掃ユニット（６０、７０）が配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ベルト内面を清掃することにより駆動ローラの汚れを抑えられ、ベルトを長期間安定的に駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施例１の定着装置の断面図である。

【図2】本実施例２の定着装置の断面図である。

【図3】比較例の定着装置の断面図である。

【図4】下側のベルトユニットに清掃ユニットを配置した例を説明する図である。

【図5】上下のベルトユニットに清掃ユニットを配置した例を説明する図である。

【図6】ベルト加熱方法を説明する定着装置の断面図である。

【図7】本実施例３の清掃ユニットを説明する定着装置の断面図である。

【図8】本実施例４の清掃ユニットを説明する定着装置の断面図である。

【図9】比較例を説明する定着装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について図面に基づいて説明をする。なお、以下では、本発明をインクジェット方式のフルカラーの画像形成装置に適用する例を説明するが、本発明は、これに限らず、各種方式の画像形成装置、単色の画像形成装置などにも適用できる。

【実施例0013】

図１は定着装置の全体構成図である。インクジェット記録装置は、インクジェット方式で印字された記録材上のインクを乾燥させ定着させる。

【0014】

＜定着装置＞
定着装置１００は上ベルトユニット２０と下ベルトユニット３０から構成され、上下のベルトが圧接されることでニップＮが形成される。

【0015】

上ベルト２１は上駆動ローラ２２、上張架ローラ２３、上ステアリングローラ２４の少なくとも３本のローラにより張架されている。同じく下ベルト３１は下駆動ローラ３２、下張架ローラ３３、下ステアリングローラ３４の少なくとも３本のローラにより張架されている。

【0016】

３本のローラは上下ユニットで共通であり、張架ローラとステアリングローラは外径５０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの金属ローラである。材質として鉄やアルミなどを用いることができる。本実施例ではアルミの金属ローラを用いる。

【0017】

上下の駆動ローラ２２、３２は金属のローラの外側にゴム層が設けられており、ベルト内面との摩擦係数が他のローラより高くなっている。本実施例では、外径４０ｍｍのアルミローラの外周に厚さ５ｍｍのゴム層が設けられている。ゴムの種類としてはウレタンゴムやシリコーンゴムなどを用いることができる。本実施例ではウレタンゴムを用いている。

【0018】

不図示のモーターにより駆動ローラにトルクが与えられると上ベルト２１と下ベルト２２が回転する。未定着画像が載った記録材Ｓは矢印の方向に搬送される。上ベルトと下ベルトの両方でロングニップし加熱することで、記録材Ｓに塗布されたインクが用紙へ浸透し高い印刷品位を実現する。

【0019】

＜加熱源＞
ヒーター４０は上ユニット内に配置された熱源であり、ニップと反対側は反射板４１に覆われている。ヒーター４０は上ベルト２１のニップ部を直接加熱することにより、記録材Ｓの画像面に素早く熱を与えることができる。ヒーターの種類としては、ハロゲンヒーターやカーボンヒーターなどを用いることができる。本実施例ではハロゲンヒーターを採用している。ヒーター４０はベルトを直接加熱するため、熱応答性が良く、紙種の切り替え時などに出力を切り替えることで待ち時間なく定着動作を続けることができる。

【0020】

下ベルトユニット３０は少なくとも３本のローラによって張架されている。ヒーター４２は下ステアリングローラ３４内に配置されたハロゲンヒーターである。ヒーター４２に温められた下ステアリングローラ３４により、下ベルト３１が加熱される。下ベルトユニット３０も上ベルトユニット２０と同様にハロゲンヒーターにより下ベルト３１を直接加熱することも可能であるが、下ベルトユニットは記録材Ｓの画像面を加熱するわけではないため、上ベルトユニットのような熱応答は必要ないため、加熱源としてステアリングローラ内のハロゲンヒーターを採用している。

【0021】

上ベルトと下ベルトはニップＮを形成し、インクおよび記録材Ｓを加熱する。記録材Ｓに塗布されたインクが記録材Ｓへ浸透し、画像が記録材Ｓに定着される。

【0022】

＜温度制御＞
次に温度制御について述べる。

【0023】

温度センサ５０は上ベルト（２１）の温度をモニターするセンサであり、ニップを出た後のベルト温度をモニターしている。温度センサ５０が検知した温度が目標温度になるように温調制御が行われる。

【0024】

目標温度はインクが記録媒体に定着し、擦過性を満足できるように決めればよく、インクの材料により最適な温度が異なる。本実施例では目標温度を８５℃とした。

【0025】

下ベルト３１も上ベルト２１同様に温調制御を行う。温度センサ５１はニップを出た後のベルト温度をモニターしており、上ベルト同様、目標温度８５℃で温調制御を行う。

【0026】

＜清掃ユニット＞
次に清掃ユニットについて述べる。

【0027】

図1の実施例１の清掃ユニット６０と清掃ユニット８０を説明する。上ベルトユニット２０内部に定着ベルト内面を清掃する清掃ユニット６０を、上ベルトユニット２０外部に定着ベルト２１表面を清掃する清掃ユニット８０を配置している。

【0028】

清掃ユニット６０、８０は、上ベルト２１表面内面に付着した汚れを除去する清掃機構である。

【0029】

上ベルト２１は各ローラと接触して回転するため、上ベルト２１内面と各ローラの接触部から、ベルトの削れ粉や、ローラの削れ粉、異物などが発生する可能性がある。

【0030】

またローラはゴム層が設けられているため、ゴム層のゴム中に可塑剤、加硫剤、離型剤、低分子量成分等が含まれており、長時間使用することでこれらの成分がブリードしてローラ表面に付着し、上ベルト２１内面との摩擦係数に影響を与える。その結果、上ベルト２１がスリップを起こすことがある。

【0031】

このようなスリップを防止するために、清掃ユニット６０が設けられている。

【0032】

清掃ユニット８０は上ベルトに付着したインク成分、紙粉などを除去し、紙への再付着を防止するために設けられている。

【0033】

清掃ユニット６０、８０は、クリーニングウェブ６１、８１を有している。

【0034】

上ベルト内面に付着しているブリード成分はクリーニングウェブ６１によって除去される。不織布等でできたクリーニングウェブ６１はウェブローラ６３を介して上ベルトに当接する。クリーニングウェブ６１は、アラミド繊維等を編んだ不織布等であり、上ベルト２１と各ローラとの摩擦係数を下げるために、潤滑剤を含浸している。ウェブに含浸しているオイルは、耐熱性などの観点からシリコーンオイルが好適に使用される。中でも使用条件に応じて種々の粘度のものが使用されるが、粘度が高すぎるものは塗布時の流動性が劣る。そのため、通常３００００ｃＳｔ以下のものが使用される。かかるオイルの具体例としては、ジメチルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

【0035】

クリーニングウェブの厚みは５０[μm]であり、清掃したい対象物に応じて、厚み、密度を選択している。

【0036】

クリーニングウェブ８０は上ベルト表面に付着したインク成分、紙粉などの異物を効率よく清掃するために、潤滑剤を含浸してもよいが、潤滑剤起因による画像上にオイル筋が発生することを避けるために、潤滑剤を含浸しなくても良い。

【0037】

クリーニングウェブ６１は潤滑剤を含浸しているので、潤滑剤が加熱されることにより、潤滑剤の成分が粒径：数ｎｍ～数百ｎｍ程度の微粒子状のダスト（ＵＦＰ：Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）となって装置本体内を浮遊し得る。

【0038】

ＵＦＰは、装置内に浮遊すると、各部品に付着し、それが起因となり記録材を汚し、成果物の品位を低下させたり、各部材間の摩擦係数を変化させることがある。

【0039】

そのため、クリーニングウェブ６１は、上ベルトの内面温度が低くなる張架ローラ２３を通過ぎた場所に配置している。上ベルト内面温度は、接触しているローラ２２、２３を通るたびに熱が奪われ、温度が低くなる。そのため、上記の位置にクリーニングウェブを配置することによりＵＦＰの発生を最小限にしている。現在の配置であっても、クリーニングウェブの清掃能力は問題がない。

【0040】

また、清掃ユニット６０、８０は、ウェブローラ６３、８３が定着ベルトに当接・離間可能となるような当接離間機構を備える。

【0041】

クリーニングウェブ６１、８１は消耗品である。一度ブリード成分などの不純物が回収されたクリーニングウェブ６１、８１は、ウェブ巻き取りローラ６５、８５に巻き取られることで、上ベルトは常にウェブの新しい面が接触される。

【0042】

ウェブ送り出しローラ６４、８４から送り出すクリーニングウェブ６１、８１が不足すると、新たなクリーニングウェブ６１、８１と交換しなければならない。

【0043】

上記実施例は上ベルト側に清掃装置を配置したが、下ベルトも内面表面ともに汚れるので下ベルト側に清掃装置を配置しても良い。また、上ベルト下ベルト両側に清掃装置を配置しても良い。

【実施例0044】

図２は、実施例２の清掃ユニット６０と清掃ユニット８０を説明する図である。上ベルトユニット２０内部に清掃ユニット６０を配置している。

【0045】

実施例１と共通の部分は説明を省略する。実施例１との違いは、上ベルト内面（２１）の清掃ユニット６０がクリーニングウェブでなくて、スクレーパ６６になっている点である。スクレーパ６６はクリーニングウェブより低コストで実施できるためである。スクレーパ６６はスクレーパを支える剛性の高い金属部分と、クリーニング性能を向上させるために、弾性部材から構成されている。

【0046】

清掃ユニット６０は上ベルト内面の異物を除去するためのスクレーパ６６と異物を回収する異物回収部６７を有している。異物回収部６７を定期的に清掃することにより装置内部が汚れないようにしている。

【0047】

本実施例においても、清掃ユニット６０が上ベルト内面を効率よく清掃できるように、スクレーパ６６が上ベルト表面の清掃ユニット８０のウェブローラ８３と対向配置しており、スクレーパ６６が上ベルト内面に所定の圧で接触できるようになっている。具体的には、ウェブローラ８３と上ベルトの接触点にスクレーパ６６の角が配置されるように設計されている。また、清掃能力を上げるために、スクレーパ６６は上ベルトの回転方向に対してカウンターになるように配置している。具体的には、ベルト面（水平面）に対して、４５度の角度をもって配置されている。