JP2014026086A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材に対する研磨部材の接離を簡単な構成で実現し、研磨ムラによるスジ状傷を発生させることの無い定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】図示しない定着部材の長手方向に延設されたガイド部材３４の切り欠き内に保持されたホルダ３２の下部に、研磨部材である研磨パッド３１が装着されている。ホルダ３２の貫通穴３２ａには雌ネジが切られており、この貫通穴３２ａに送りねじ３３が嵌装されている。駆動モータ３４を駆動すると送りねじ３３が回転し、研磨パッド３１が定着ベルトの長手方向に移動して、定着部材の表面を研磨する。少なくとも用紙が通過中は、研磨パッド３１を、定着部材の記録媒体通過領域の外側に退避させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱定着装置及び画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に使用される熱定着装置においては、通紙時の用紙エッジのバリや紙粉等のアタックにより定着部材の表面に凹凸が生じ、表面が荒れてくる。このような定着部材の表面荒れは、記録媒体の幅方向のサイズが常に同じであれば顕在化することはないが、表面荒れの発生している領域を含む幅の広い用紙を通紙した場合には、表面荒れを起こしている部分は、画像のスジ状光沢ムラとして顕在化してしまう。

このような問題に対し、研磨粒子を表面に配置した回転体を定着部材に当接させ、記録媒体のエッジ部に相当する位置に生じる定着部材の表面荒れを修復させるための研磨手段が種々、考案されている。例えば、特許文献１には、加熱回転体を摺擦することにより表面性を回復させる摺擦部材を備えた画像加熱装置が開示されている。また特許文献２には、ローラ表面を均一に荒らす荒し部材を、ローラ表面に接離可能とした構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されたように、摺擦部材や荒し部材等の研磨部材を定着部材に当接させて定着部材表面を研磨する構成では、次のような問題がある。
１．研磨部材表面の研磨粒子の分散ムラにより生じる研磨剤の部分的な突起が、定着部材表面の同じ位置に当接し続けることで、定着部材表面にスジ状の傷を発生させてしまい、かえってスジ状の光沢ムラ画像を発生させてしまう恐れがある。
２．研磨部材の接離動作に駆動源・駆動機構を要し、装置が大型化する。

これに対して、特許文献３では、定着部材あるいは研磨部材を軸方向に移動させることが提案されているが、この方法では、研磨部材の軸方向の移動と接離の機構を独立して備えなければならず、また、定着部材あるいは研磨部材を逃がすスペース（軸方向に移動させたときに収めるスペース）が必要となり、装置の大型化は避けられない。

本発明は、従来の定着装置・画像形成装置における上述の問題を解決し、定着部材に対する研磨部材の接離を簡単な構成で実現し、研磨ムラによるスジ状傷を発生させることの無い定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材間に形成される定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を通過させて画像の定着を行なう定着装置において、前記定着部材に当接して定着部材表面を研磨する研磨部材を有し、該研磨部材は前記定着部材の記録媒体搬送方向と直交する方向に移動可能に設けられ、少なくとも記録媒体通過中は、前記定着部材の記録媒体通過領域の外側に退避することにより解決される。

本発明の定着装置によれば、定着部材に対する研磨部材の当接と退避を簡単な構成で実現することができ、研磨ムラによるスジ状傷の無い良好な定着画像を得ることができる。また、小型化及び省スペース化を図ることができ、コストも低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態の定着装置が備えている研磨装置の要部を示す構成図である。 研磨パッドが定着部材表面に接触された様子を示す、定着ローラ軸方向からの側面図である。 研磨パッド３１の形状を説明する模式図である。 ２つの研磨部材を有する研磨装置の第２実施形態を説明する模式図である。 研磨部材の具体的な構成例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。同図において符号１００は画像形成装置としてのタンデム型中間転写式の画像形成装置本体、２００は該画像形成装置本体１００を載せる給紙テーブルをそれぞれ示している。画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、１６等に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、支持ローラ１６の左に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７を設けている。クリーニング装置１７は画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。

支持ローラ１４と支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０の上部走行辺には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ（以下、１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのように略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部２０を構成する。このタンデム型画像形成部２０の各作像ユニット１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。

そして、このタンデム型画像形成部２０の上には、図１に示すように２つの露光装置２１が設けられている。各露光装置２１はそれぞれ２つの画像形成手段（１８Ｙと１８Ｍ、１８Ｃと１８Ｋ）に対応しており、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。

また、各作像ユニット１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周囲には、図面が煩雑化するため符号を省略するが、上記の露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置、上記の露光装置２１によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が設けられている。さらに、各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから中間転写ベルト１０にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。

中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、図示しない移動機構により、駆動ローラ１４以外の支持ローラ１５、１５’を移動させて、イエロー，マゼンタ，シアンの感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることが可能である。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０と反対の側には、二次転写装置２２を備えている。この二次転写装置２２は、図示の例では、二次転写対向ローラ１６に二次転写ローラ１６’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０上の画像を記録媒体としてのシート状転写紙に転写する。

また、二次転写装置２２の横には、転写紙上に転写された未定着画像を定着する定着装置２５を設けている。２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。定着ベルト２６は２つの支持ローラ２８，２９に掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。

二次転写装置２２で画像が転写された転写紙は、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により上記定着装置２５へと搬送される。もちろん、搬送ベルト２４の部分は、固定されたガイド部材でも良く、また、搬送ローラや搬送コロ等でも良い。

なお、図示の例では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転して搬送するシート反転装置２８を備えている。

次に、本発明の特徴である定着装置について説明する。
本実施形態における定着装置２５は、定着ベルト２６が張架される２つの支持ローラ２８，２９のうち、定着ベルト２６を挟んで加圧ローラ２７が圧接されるローラ２８が、定着ニップを形成させる定着ローラであり、他方のローラ２９が、上記加熱手段により加熱され、定着ベルト２６に熱を付与する加熱ローラである。

また、定着装置２５の特徴的な構成として、定着部材（本例では定着ベルト２６）の表面を研磨するための研磨装置を備えている。本実施形態では、図１に示されるように、定着ローラ２８の上部に位置して研磨装置３０を配置している。本実施形態ではベルト定着装置を採用しているため、研磨装置３０は定着部材である定着ベルト２６の表面を研磨するものであるが、ヒートロール方式の定着装置の場合には、研磨装置は定着部材としての定着ローラの表面を研磨するように設けられる。また、研磨装置を配置する位置は、装置構成に応じて適宜な位置に設定可能である。

図２は、本実施形態の定着装置２５が備えている研磨装置３０の要部を示す構成図である。図２（ａ）は、定着ローラ２８の長手方向から見た研磨装置３０の一方側端部付近を示す側面図である。また、図２（ｂ）は、定着ローラ２８の軸方向から見た研磨装置３０の断面図である。本例の研磨装置３０は、研磨部材としての研磨パッド３１、ホルダ３２、送りねじ３３、ガイド部材３４、駆動源３５等から構成されている。

研磨パッド３１は、弾性体３１ｂの表面に研磨層３１ａ（研磨部材）を設けたもので、ホルダ３２によって保持されている。ホルダ３２には、送りねじ３３が挿入されるネジ穴（雌ネジ）３２ａと、ホルダの両側側面から突出して設けられガイド部材３４によってガイドされる被ガイド部であるリブ３２ｂが形成されている。ガイド部材３４は、例えば定着装置の筐体に固定支持される。

ガイド部材３４には、ホルダ３２が挿入される切り欠きがガイド部材長手方向に設けられており、ガイドレールとなる両側の凹部３４ａにホルダ３２のリブ３２ｂが嵌め込まれ、ホルダ３２がガイド部材３４の長手方向に移動可能に支持される。そして、駆動源３５（例えばステッピングモータを好適に用いることができる）により送りねじ３３を回転させることで、ホルダ３２に支持された研磨パッド３１が、図中に矢印で示すように、定着ローラ２８の軸方向（長手方向）に移動する。なお、駆動源３５を逆転させることで、研磨パッド３１を反対方向（図中の矢印と反対方向）に戻すことができる。

このように、研磨パッド３１は、ネジ送り機構によって定着部材の用紙搬送方向と直交する方向に移動できるように構成されている。本実施形態では、研磨パッド３１は、退避位置と当接位置とに選択的に移動可能となっている。退避位置とは、少なくとも通紙中の用紙幅よりも外側（用紙通過領域の外側）の位置のことであり、定着部材の範囲外（定着ベルト２６の幅の外側）でも良い。当接位置とは、定着部材表面の、研磨パッド３１により研磨を所望する範囲のことである。

本実施形態において、研磨パッド３１の大きさ（定着部材の用紙搬送方向と直交する方向の大きさ）は、定着ベルト２６の幅（用紙搬送方向と直交する方向の幅）よりも小さく設けられている。あるいは定着ベルト２６の通紙領域の幅よりも小さく設けられている。そのような研磨パッド３１を定着部材の用紙搬送方向と直交する方向に移動可能に構成することで、定着部材の長手方向全体の大きさを有する研磨部材により研磨を行う構成の従来の研磨装置に比べ、小型化及び省スペース化を図ることができる。また、コストも低減することができる。

図３は、研磨パッド３１が定着部材（本例では定着ベルト２６）表面に接触された様子を示す、定着ローラ２８の軸方向からの側面図である。この図において、研磨パッド３１は、図面に垂直な方向（定着ローラ２８長手方向）に移動して、定着部材である定着ベルト２６の表面を研磨して、定着部材の表面荒れを修復する。

図４は、研磨パッド３１の形状（定着部材の用紙搬送方向と直交する方向＝定着部材長手方向の形状）を説明する模式図である。図４（ａ）に示すように、研磨パッド３１の弾性体３１ｂの形状は、定着部材長手方向の中心で厚さが最も大きく、両端部に行くに従ってしだいに厚さが小さくなっている。すなわち、弾性体３１ｂの厚さが研磨パッド３１の移動方向に変化するように構成されている。中心部と両端部での厚さの差Ｈは、５〜１０ｍｍ程度とする。

このような構成による研磨パッド３１は、図４（ｂ）に示すように、研磨パッド３１を定着部材（本実施形態では定着ベルト２６）に圧接させたときに、移動方向における中央部の当接圧が最も大きく作用する（図中に、当接圧の大きさを矢印の長さで示した）。

このようにすることで、研磨パッド３１の当接部と非当接部での定着部材の表面性の違いによる光沢差を目立ち難くすることがきる。また、研磨パッド３１を定着部材の幅方向の外側に退避させた場合でも、研磨パッド３１の移動動作をスムーズに行うことができる。

ところで、用紙のエッジに起因する定着部材の表面荒れの発生位置は、必ず用紙搬送方向の中心位置に対して対称位置に発生するので、この対称位置に対応する２つの研磨部材を設けることにより、短時間で用紙エッジ部の表面荒れを修復させることができるので好適である。

図５は、２つの研磨部材を有する研磨装置の実施形態（第２実施形態）を説明する模式図である。本第２実施形態の研磨装置１３０は、第１研磨機構３０ａと第２研磨機構３０ｂとからなる。第１研磨機構３０ａは、送りねじ３３を回転させる駆動源３５の回転軸に第１ギヤ３６が装着固定されていること以外、上記説明した第１実施形態の研磨装置３０と同じ構成である。ただし、ホルダ３２が嵌装されるガイド部材３４は図示を省略している。第２研磨機構３０ｂは、研磨パッド３１、ホルダ３２、送りねじ３３、ガイド部材３４（図示省略）を有している。第２研磨機構３０ｂの送りねじ３３の一方側端部には第２ギヤ３７が装着固定され、第１研磨機構３０ａの第１ギヤ３６に噛み合わされている。

そして、第１研磨機構３０ａのホルダ３２及び研磨パッド３１と、第２研磨機構３０ｂのホルダ３２及び研磨パッド３１は、用紙の中心位置（用紙の中心位置に対応する定着部材の位置＝本実施形態では用紙搬送基準が中央位置であるため、定着ベルト２６の幅方向の中央位置）に対して左右対称となるように配置されている。なお、研磨パッド３１は、定着部材に向かって配設されるものであるが、図面で研磨パッド３１が見えるように（把握しやすいように）、図面の下向きに示している。

また、以下の説明において、第１研磨機構３０ａのホルダ３２及び研磨パッド３１を研磨手段ａ、第２研磨機構３０ｂのホルダ３２及び研磨パッド３１を研磨手段ｂと称して説明する。

上記のように構成された第２実施形態の研磨装置１３０では、駆動源３５によって第１研磨機構３０ａの送りねじ３３が回転駆動されるとき、第１ギヤ３６から第２ギヤ３７に回転が伝えられ、第２研磨機構３０ｂの送りねじ３３が回転駆動される。その際、第１ギヤ３６と第２ギヤ３７の回転方向は逆になるため、各送りねじ３３は互いに逆方向に回転駆動されることとなる。これにより、用紙の中心位置に対して左右対称位置に配置された第１研磨機構３０ａの研磨手段ａと第２研磨機構３０ｂの研磨手段ｂは互いに逆方向に移動されることとなる。図では、研磨手段ａ及び研磨手段ｂが退避位置に位置しており、その退避位置から定着ベルト２６の中央に向かって進むことが、それぞれ左方向及び右方向の矢印により示されている。

図中に点線で示した用紙端部位置とは、用紙端部に対応する定着部材（本例では定着ベルト２６）の位置のことであり、上記したように、用紙のエッジに起因する定着部材の表面荒れが発生しやすい位置である。この位置は必ず用紙中心に対応する位置に対して対称位置となるので、この対称位置に対応するように研磨手段ａ，研磨手段ｂ（すなわち第１研磨機構３０ａのホルダ３２ａ及び研磨パッド３１ａ、第２研磨機構３０ｂのホルダ３２ｂ及び研磨パッド３１ｂ）を設け、両側から互いに移動させることで、定着部材表面の修復を所望する位置に素早くアクセスすることが可能となる。研磨終了後、駆動源３５を逆転させることで、各研磨手段ａ，ｂは、図の矢印とは反対向きに移動されて退避位置に戻される。

次に、研磨部材の移動制御について説明する。ここでは、上記第１実施形態及び第２実施形態に共通して適用可能な動作例として説明する。
まずプリント開始信号を受けると、印刷開始前に用紙サイズを判別する。直前のプリント動作における用紙サイズとの比較を行い、用紙幅が直前の用紙幅以下であれば、そのまま印刷を開始し、研磨動作は行なわない（研磨部材を退避位置に位置させたままとする）。一方、用紙幅が直前の用紙幅よりも広い場合は、前回までの用紙幅での印刷枚数を参照し、印刷枚数が所定枚数よりも多い場合には研磨動作を実施する。研磨動作開始の信号を受けると、通紙領域外である定着部材の外側に退避している研磨部材を、その保持軸であるネジ送り機構を駆動し、研磨部材を目的位置近傍まで移動させる。定着部材は研磨動作の間回転駆動させておく。研磨部材が目的位置（例えば、用紙端部に対応する位置）に達した後は研磨部材は目的位置近傍を往復運動し、研磨動作を行う。研磨時間短縮のため、研磨動作時の定着部材の駆動速度は、印刷中の駆動速度よりも速く設定しておいても良い。例えば、印刷時４００ｍｍ／ｓの表面線速で駆動される定着部材を研磨動作時は６００ｍｍ／ｓで駆動させる。また研磨動作の時間は、周長４００ｍｍの定着ベルトを研磨する場合には、目的位置での研磨動作を１０〜２０秒間実施する。所定の研磨動作を行った後、研磨部材は再び退避位置に移動し、印刷動作を始める。

上記の制御は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、定着部材の幅方向全域を研磨するようなモードを設けても良い。また、研磨部材の移動速度、ならびに研磨動作時の定着部材の駆動速度などは、適宜に設定可能なものである。

図６は、研磨部材としての研磨パッド３１の具体的な構成例を示す断面図である。この図に示す研磨パッド３１は、弾性体３１ｂとなる基層１及び基層２と、研磨層３１ａから構成される。基層１には例えば耐熱性に優れる発泡シリコン部材を用いる。安定して定着部材表面に研磨パッドを当接させるために、例えばアスカーＣ硬度１５°〜３０°程度の発泡部材を用いることが好適である。基層２は研磨層を保持させるための層であり、金属または、耐熱に優れる樹脂部材、不織布を用いる。最表層に研磨粒子を塗布し接着剤により固定させ研磨層３１ａとする。研磨粒子は、研磨材としては定着部材の表層材料よりも硬い酸化アルミニウム（アルミナ）で粒径が５〜３０μｍのものを用いることが好適である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定着装置はベルト定着方式に限らず、定着部材として定着ローラを用いたヒートロール方式でも良い。加圧部材や加圧機構なども適宜な構成を採用可能である。研磨装置の構成も本発明の範囲内で適宜変更可能である。

また、画像形成装置の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

１０ 中間転写ベルト
１８ 作像ユニット
２０ タンデム型画像形成部
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト（定着部材）
２７ 加圧ローラ（加圧部材）
２８ 定着ローラ
２９ 加熱ローラ
３０，１３０ 研磨装置
３１ 研磨パッド（研磨部材）
３１ａ 研磨層
３１ｂ 弾性体
３２ ホルダ
３３ 送りねじ
３４ ガイド部材
３５ 駆動源
４０ 感光体ドラム
１００ 画像形成装置本体

特開２００８−４０３６３号公報 特開２００９−２８８２８５号公報 特開２００９−１５１２３１号公報

Claims (7)

1. 加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材間に形成される定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を通過させて画像の定着を行なう定着装置において、
   前記定着部材に当接して定着部材表面を研磨する研磨部材を有し、該研磨部材は前記定着部材の記録媒体搬送方向と直交する方向に移動可能に設けられ、少なくとも記録媒体通過中は、前記定着部材の記録媒体通過領域の外側に退避することを特徴とする定着装置。
2. 前記研磨部材は弾性体に支持されており、前記定着部材に対する当接圧力は、研磨部材の記録媒体搬送方向と直交する方向における中央部が最も当接圧力が大きく、記録媒体搬送方向と直交する方向における端部に行くにしたがって次第に当接圧力が小さくなるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記研磨部材として、前記定着部材の記録媒体搬送方向と直交する方向における中心位置に対して対称に配置された２つの研磨部材を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記２つの研磨部材は、一方の研磨部材の移動に連動して他方の研磨部材が移動することを特徴とする、請求項３に記載の定着装置。
5. 通紙する記録媒体の幅が前回通紙した記録媒体の幅よりも大きい場合に、前記研磨部材による研磨動作を実行することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記研磨部材は、前記定着部材の記録媒体搬送方向と直交する方向の大きさが、前記定着部材の記録媒体搬送方向における記録媒体通過領域の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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