JP2010139701A - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端状ベルトを用いた画像の定着装置における前記無端状ベルトに形成される傷に起因する定着後の画像の光沢のムラの発生を抑える技術の提供を目的とする。
【解決手段】未定着のトナー像が形成された用紙Ｐに接触し、このトナー像の定着を行う無端状のベルト部材１１０の表面に凹凸面を与える表面形状付与部材１３１と、この表面形状付与部材１３１との間で無端状のベルト部材１１０に圧力を加える対向部材１３２を配置する。ここで、表面形状付与部材１３１の表面の硬度より、対向部材１３２の表面の硬度を低くする。これにより、無端状のベルト部材１１０の表面に凹凸を付与する効果を高め、用紙Ｐの突入による無端状のベルト部材１１０の表面に形成される傷が、定着後の画像に現れる影響を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関する。

特許文献１の図１には、無端定着ベルト２６の表面を研磨する研磨手段２６３が記載されている。特許文献２の図２には、定着体６４と加圧体６３との対向位置を通過する記録媒体に対して未定着画像を定着可能な定着装置において、定着体６４に当接する当接部材６５の表面荒さＲａ１が、上記定着体の表面荒さＲａ２よりも大きい構成が記載されている。

特開２００６−３１７８８１号公報 特開２００７−３４０６８号公報

本発明は、無端状のベルト部材を用いた記録材上への画像の定着を行う技術における定着後の画像の画像欠陥を抑える技術の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、記録材に接触し、前記記録材に形成された画像の定着を行う無端状のベルト部材と、表面に凹凸形状を有し、移動する前記無端状のベルト部材の前記記録材と接触する面側に回転しつつ接触することで前記凹凸形状を前記ベルト部材の表面に付与する表面形状付与部材と、前記表面形状付与部材との間で前記無端状のベルト部材を挟む前記表面形状付与部材に対向する対向部材とを備え、前記表面形状付与部材の表面の硬度が、前記対向部材の表面の硬度よりも大きいことを特徴とする画像処理装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記無端状のベルト部材が前記記録材に接触した状態で、前記記録材に熱を加える加熱手段と、前記無端状のベルト部材が前記記録材に接触した状態で、前記記録材を前記無端状のベルト部材に押し付ける圧力を加える加圧手段とを備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記無端状のベルト部材が前記記録材と接触する箇所より下流において、前記無端状のベルト部材を清掃する清掃部材を備え、前記清掃部材の下流において前記表面形状付与部材による前記無端状のベルト部材に対する表面形状を付与する処理が行われることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像が形成された前記記録材に、前記無端状のベルト部材を接触させることで、前記画像を前記記録材上に定着させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明を利用しない場合に比較して、無端状のベルト部材を用いた記録材上への画像の定着を行う技術における定着後の画像の画像欠陥を抑える技術が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明を利用しない場合に比較して、無端状のベルト部材表面の画像欠陥の要因となる傷が、加熱がされた状態で未定着画像に押し付けられる現象を抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明を利用しない場合に比較して、塵や異物が表面形状付与部材によって無端状のベルト部材に押し付けられる現象が防止される。

請求項４に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明を利用しない場合に比較して、無端状のベルト部材を用いた記録材上への画像の定着を行う画像形成装置における定着後の画像の画像欠陥が抑えられる。

（１）第１の実施形態
（定着装置）
図１は、発明を利用した定着装置の一例を示す概念図である、図１には、画像処理装置の一例である定着装置１０が示されている。定着装置１０は、駆動ロール１１１、ガイドロール１１２およびクリーニングロール１１３を備えている。これらロールには、無端状のベルト部材１１０が掛け渡されている。無端状のベルト部材１１０は、多層構造を有しており、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された例えば厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブからなる離型層とで構成され、記録材の一例である用紙Ｐより幅広の端の無い閉じた形状を有している。

駆動ロール１１１は、モータを用いた駆動機構（図示省略）により、図の矢印Ｃの方向（反時計回り方向）に回転する。この回転により、無端状のベルト部材１１０が、矢印Ｄの方向に回転する。この際、テンションロール１１２とクリーニングロール１１３は、無端状のベルト部材１１０の動きに従って従動回転する。

駆動ロール１１１は、ヒータ１１６ａを内蔵し、テンションロール１１２はヒータ１１６ｂを内蔵している。ヒータ１１６ａと１１６ｂが発熱すると、その熱が無端状のベルト部材１１０に伝わり、無端状のベルト部材１１０が、未定着のトナー像の定着に必要な温度になる。

クリーニングロール１１３は、清掃部材の一例であり、無端状のベルト部材１１０の回転に従って回転し、無端状のベルト部材１１０の表面に付着した塵や異物を取り除く。クリーニングロール１１３に付着した塵や異物は、ブレード１１４によって掻き落とされ、図示省略した回収装置に回収される。

図２は、図１の一部を拡大した概念図である。図１および図２には、表面付与部材１３１とその対向部材１３２および無端状のベルト部材１１０の一部が示されている。表面付与部材１３１は、アルミニウムの円筒部材１３１ａの表面に球状のアルミナ粒子を接着剤により固定した表面付与層１３１ｂが設けられた構造を有している。対向部材１３２は、アルミニウムの円筒部材１３１ａの表面にシリコーンゴムの表面層１３２ｂを形成した構造を有している。この構成によれば、表面付与部材１３１の表面よりも対向部材１３２の表面の方が柔らかく硬度が低い状態とされている。また表面付与部材１３１の硬度は無端状のベルト部材１１０より高く、更に圧力をかけた状態で無端状のベルト部材１１０に接触している。

表面形状付与部材１３１は、軸１４０の回りを回転可能であり、対向部材１３２は、軸１４１の回りを回転可能な構造とされている。この構造によれば、無端状のベルト部材１１０が回転（移動）すると、その動きに従うように表面形状付与部材１３１と対向部材１３２とが回転する。この際、表面形状付与部材１３１と対向部材１３２との間に無端状のベルト部材１１０が挟まり、回転する表面形状付与部材１３１の表面が無端状のベルト部材１１０に押し付けられる。この押し付けにより、表面形状付与部材１３１表面の凹凸形状が無端状のベルト部材１１０の表面に付与される。

図１には、加圧ロール１２が示されている。加圧ロール１２は、金属製の円筒ロール１２１の表面にシリコーンゴムの被覆層１２２が形成された構造とされている。加圧ロール１２は、無端状のベルト部材１１０に接触し、あるいは無端状のベルト部材１１０との間に用紙Ｐを挟んだ状態で、無端状のベルト部材１１０の回転に従って図の時計回り方向に回転する。

図１の固定部材１４は、ブロック状の部材であり、例えば，SUS等の金属などの剛体で構成され、加圧ロール１２に所定の荷重で押圧するニップ部材として機能する。またアイドラーロール１１５は、例えばステンレスで形成された円柱状ロールである。アイドラーロール１１５は、ニップ部を通過した定着ベルト１１０が駆動ロール１１１に向けて円滑に移動するように、固定部材１４の定着ベルト１１０移動方向下流側近傍に配置される。

（定着装置の動作）
駆動ロール１１１が図の反時計回り方向に回転し、無端状のベルト部材１１０が図１の反時計回り方向に回転しつつ移動している状態において、図１では図示省略されている画像形成手段により未定着画像（未定状態のトナー像）が形成された用紙Ｐが、矢印Ｆの方向に向かってガイド部材１５上を搬送されてくる。この用紙Ｐの搬送は、図示しない搬送ロールの機能により行われる。

矢印Ｆの方向にガイド部材１５上を搬送されてきた用紙Ｐは、無端状のベルト部材１１０と加圧ロール１２との間に挟まれ、さらに図１の右方向に搬送される。この際、用紙Ｐの前縁が無端状のベルト部材１１０に衝突し、無端状のベルト部材１１０の表面には、線状の傷が生じる。

無端状のベルト部材１１０と加圧ロール１２との間に挟まれた用紙Ｐには、熱と圧力が加えられ、用紙Ｐ上に形成された未定着状態のトナー像の定着が行われる。また、この際、固定部材１４の働きにより、定着作用が助長される。画像の定着処理が施された用紙Ｐは、一対のガイド部材１６の間を図１の右方向に搬送される。

（表面形状付与部材の作用）
用紙Ｐが無端状のベルト部材１１０に接触する際、用紙Ｐの前縁の衝突により、無端状のベルト部材１１０に線状の傷が付く。この現象が繰り返し起こることで、多数の線状の傷が無端状のベルト部材１１０に形成される。この傷をそのままにしておくと、この傷は、画像の定着時に加熱により溶融したトナーに押し付けられ、定着後の画像における画像欠陥として現れる。この画像欠陥は、例えば帯状の光沢ムラとして観察される。

本実施形態では、表面形状付与部材１３１により、無端状のベルト部材１１０の表面に表面形状付与部材１３１表面の凹凸状態（粗面）が与えられる。すなわち、表面形状付与部材１３１の表面には、無機粒子が付着し固定されているので、この無機粒子が押し付けられることで、無端状のベルト部材１１０の表面に凹凸が形成される。この凹凸は全体に一様に形成されるので、この凹凸の模様の中に上記用紙Ｐの衝突に起因する線状の傷が埋没し、この線状の傷を目立たなくできる。これにより、上記線状の傷に起因する定着後の画像における画像欠陥の発生が抑えられる。

無端状のベルト部材１１０に対する上記の凹凸の付与は、対向部材１３２の表面の硬度が、表面形状付与部材１３１よりも低いので、効果的に行われる。仮に、対向部材１３２の表面の硬度が、表面形状付与部材１３１以上であると、無機粒子を押し付けることによる凹凸付与の効果が低く、上記用紙Ｐの衝突に起因する線状の傷を凹凸模様の中に埋没させる効果が不十分となる。

また、表面形状付与部材１３１および対向部材１３２が、無端状のベルト部材１１０の移動に追従して回転するので、無機粒子が無端状のベルト部材１１０に擦らずに押し付けられる状態となる。このため、無端状のベルト部材１１０に形成される凹凸は、方向性がない粗面となる。この方向性の無い粗面は、定着後の画像の光沢感への粗面化の影響が現れないようにする上で有効となる。仮に、表面形状付与部材１３１が無端状のベルト部材１１０の移動に追従せず、摺る状態で無端状のベルト部材１１０表面の粗面化を行う場合、付与される粗面に筋状の無数の跡が形成され、それが画像の光沢感に現れる。

（画像形成装置の例）
図１に例示した定着装置を備えた画像形成装置の一例を説明する。図３は、発明を利用した画像形成装置の一例を示す概念図である。図３には、画像形成装置３０が示されている。画像形成装置３０は、用紙を供給する用紙供給部２０と、画像形成手段を備えた画像形成部３００と、図１に示す定着装置１０を備えている。

（用紙供給部）
用紙供給部２０は、複数枚の用紙を収めた収納装置２１と、収納装置２１から用紙を図の右方向に送り出す図示省略した機構と、この機構から送り出された用紙を図の右方向に搬送する搬送ロール２２を備えている。

（画像形成部）
画像形成部３００は、用紙供給部２０から送り出された用紙を画像形成部３００に向けて搬送する搬送ロール３０１を備えている。搬送ロール３０１の下流側には、搬送ロール３０１から送り出された用紙または後述する搬送ロール３１５から送り出された用紙を、二次転写部３０３に向かって搬送経路３０４上で搬送する搬送ロール３０２が配置されている。二次転写部３０３は、転写ロール３０６と対向ロール３０７を備え、その間に転写ベルト３０５と用紙を挟むことで、用紙上に転写ベルト３０５上のトナー像を転写する。

二次転写部３０３の下流側には、定着装置１０が配置されている。定着装置１０は、図１〜２に関連して説明した構成および機能を有している。

定着装置１０の下流側には、搬送ロール３１１が配置されている。搬送ロール３１１は、定着装置１０から排出された用紙を装置外または搬送ロール３１２に送り出す。搬送ロール３１２は、搬送ロール３１１から送られてきた用紙を反転装置３１３の方向に送り出し、また反転装置３１３から送り出された用紙を搬送経路３１４に送り出す。搬送経路３１４には、図の左方向に向かって搬送された用紙を搬送ロール３０２に送る搬送ロール３１５が配置されている。ここで、搬送経路３１４は、用紙の表裏を反転させるための搬送経路である。

画像形成部３００は、画像形成手段の一例である一次転写部３１７、３１８、３１９および３２０を備えている。これら一次転写部のそれぞれは、感光体ドラム、クリーニング装置、帯電装置、露光装置、現像装置および転写ロールを備えている。一次転写部３１７、３１８、３１９および３２０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、それを回転している転写ベルト３０５に一次転写する。これにより、ＹＭＣＫのトナー像が重ねられ、カラーのトナー像が転写ベルト３０５上に形成される。

（動作例）
以下、収納装置２１に収納された用紙に画像を形成する動作の一例を説明する。まず、収納装置２１に収納された用紙が搬送ロール２２によって図の右方向に搬送され、用紙供給部２００から画像形成部３００へと送り出される。画像形成部３００に送り込まれた用紙は、搬送経路３０４を図の右方向へと搬送され、二次転写部３０３に送られる。

このタイミングに合わせて、一次転写部３１７〜３２０の働きにより、転写ベルト３０５上にＹＭＣＫの各トナー像が積層され、カラーのトナー像が形成される。この転写ベルト３０５上のカラーのトナー像は、二次転写部３０３において用紙に転写される。用紙上のカラーのトナー像は未定着の状態であり、定着装置１０において、用紙上に定着される。画像の定着処理が行われた用紙は、搬送ロール３１１の働きで装置外に排出される（あるいは、反転装置３１３に向けて送り出される）。

この例では、定着装置１０内の無端状のベルト部材への用紙の突入傷の影響が、上述した表面形状付与部材の作用により緩和されるので、定着後の画像に上記突入傷の跡が現れる現象が抑えられる。

（評価）
サンプルを試作し、無端状のベルト部材１１０の表面に残る用紙Ｐの突入による傷の影響を目視により調べた結果を説明する。ここでは、表面形状付与部材１３１として、アルミニウムの円筒部材１３１ａの表面に接着剤により、平均粒径２７μｍの球状のアルミナ粒子を付着させた表面付与層１３１ｂを形成したものを用意した。また、対向部材１３２として、アルミニウムの円筒部材１３２ａの表面に厚さ３ｍｍのシリコーンゴムの表面層１３２ｂを被覆したものを用意した。なお、この表面層１３２ｂの硬さは、ＪＩＳ Ａ ３０°の硬度となるように調整した。また、無端状のベルト部材１１０に加わる荷重を１０ｋｇｆとした。

この条件で図３に示す画像形成装置を稼働させ、Ａ４サイズの普通用紙３０００枚に対する画像形成試験を行った。また、比較サンプルとして、対向部材１３２の表面にシリコーンゴムの表面層１３２ｂ設けないサンプルを作製した。なお、荷重の条件等は、全ての場合で同じになるように調整した。

そして、試験終了後に無端状のベルト部材１１０の表面を目視により観察した。この際、突入傷が全く観察されない場合を突入傷グレード０、子細に観察すれば突入傷が認められるが、画像への影響が気にならないレベルであるものを突入傷グレード１、子細に観察すれば突入傷が認められ、画像への影響が気になるレベルであるものを突入傷グレード２、画像への影響が明らかにある突入傷が観察された場合を突入傷グレード３として評価を行った。

この結果を図４に示す。比較サンプルは、無端状のベルト部材１１０の表面に、用紙の突入傷が明瞭に観察された。この突入跡は、形成された画像の光沢感に線状の跡として残る程度のものであった。一方、発明利用のサンプルでは、子細に観察すれば、無端状のベルト部材１１０の表面に、用紙の突入跡が見られるが、それは定着後の画像の光沢感に影響するレベルのものではなかった。以上の試験結果により、表面形状付与部材１３１の表面の硬度を、対向部材１３２の表面の硬度よりも大きくすることの優位性が確認された。

（他の装置への応用）
以上の例示では、画像処理装置の一例として定着装置を例に挙げ説明をしたが、本発明の画像処理装置は、定着装置以外に適用することもできる。例えば、定着装置の下流側に配置される光沢付与装置が知られている。光沢付与装置は、用紙上に定着した画像を再度加熱し、トナー成分を再度溶融あるいは軟化させ、その状態で平坦性が確保された光沢付与面に用紙の画像形成面を押し付けながら冷却することで、画像表面の平坦性を高め、それにより光沢感を高める最定着処理が行われる。この装置においても、用紙を回転体（例えばベルト部材）に接触させるので、用紙の回転体への衝突が生じる。このため、上述した定着装置の場合と同様の問題が生じる。したがって、本発明の画像処理装置を上記光沢付与装置に利用することで、用紙の衝突に起因する画像への悪影響を低減できる。

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に利用することができる。

定着装置の一例を示す概念図である。 図１の定着装置の一部を示す概念図である。 画像形成装置の一例を示す概念図である。 試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０…定着装置、１１０…無端状のベルト部材、１１１…駆動ロール、１１２…テンションロール、１１３…加熱ロール、１１６ａ…ヒータ、１１６ｂ…ヒータ、１３１…表面形状付与部材、１３１ａ…アルミニウムの円筒部材、１３１ｂ…表面付与層、１３２…対向部材、１３２ａ…アルミニウムの円筒部材、１３２ｂ…シリコーンゴムの表面層、１２…加圧ロール、１４…ニップ部材、１１３…クリーニングロール、１１５…ガイドロール、３０…画像形成装置、３００…画像形成部。

Claims (4)

1. 記録材に接触し、前記記録材に形成された画像の定着を行う無端状のベルト部材と、
   表面に凹凸形状を有し、移動する前記無端状のベルト部材の前記記録材と接触する面側に回転しつつ接触することで前記凹凸形状を前記ベルト部材の表面に付与する表面形状付与部材と、
   前記表面形状付与部材との間で前記無端状のベルト部材を挟む前記表面形状付与部材に対向する対向部材と
   を備え、
   前記表面形状付与部材の表面の硬度が、前記対向部材の表面の硬度よりも大きいことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記無端状のベルト部材が前記記録材に接触した状態で、前記記録材に熱を加える加熱手段と、
   前記無端状のベルト部材が前記記録材に接触した状態で、前記記録材を前記無端状のベルト部材に押し付ける圧力を加える加圧手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記無端状のベルト部材が前記記録材と接触する箇所より下流において、前記無端状のベルト部材を清掃する清掃部材を備え、
   前記清掃部材の下流において前記表面形状付与部材による前記無端状のベルト部材に対する表面形状を付与する処理が行われることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像が形成された前記記録材に、前記無端状のベルト部材を接触させることで、前記画像を前記記録材上に定着させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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