JP2014164293A - 研磨ローラ、定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置のコストや大型化を抑えつつ、研磨面の目詰まりが抑制される研磨ローラ、そのような研磨ローラを有する定着装置、および画像形成装置を提供する。
【解決手段】互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより前記未定着トナー像を前記記録材に定着する定着ベルトと加圧ローラとを有する定着装置に設けられ、前記未定着トナー像が接する定着ベルトの表面を研磨する研磨ローラ３１において、その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部３１ａと凹部３１ｂの双方が存在する凹凸形状に形成されてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置において未定着トナー像が接するトナー像側回転部材の表面を研磨する研磨ローラ、そのような研磨ローラを有する定着装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いたレーザープリンタやカラー画像複写機等の画像形成装置においては、一般に、パソコンや画像入力装置から入力された画像データに基づいて静電潜像が形成され、トナーで現像された後に用紙等の記録材に転写される。そして、その転写されたトナー像が定着装置での加熱及び加圧によって記録材に定着される。

定着装置の多くは、互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより未定着トナー像を記録材に定着する一対の定着用回転部材を備えている。ここで、この一対の定着用回転部材の圧接部を、あるサイズの記録材が連続して通過すると、定着用回転部材において記録材のエッジが接触する箇所にスジ状の痕が付いてしまうことがある。記録材のエッジには、その記録材の製造時に裁断によるいわゆるバリが生じていることがあり、上記のスジ状の痕は、多くの場合、このバリが定着用回転部材の表面を傷付けてしまうことに起因している。そして、一対の定着用回転部材のうち未定着トナー像が接する、例えば定着ベルト等といったトナー像側回転部材の表面にこのような痕が付いている場合、次のような事態が生じることがある。即ち、このような痕の原因となった記録材よりも幅広の記録材が定着されるときに、その痕がトナー像に写ってしまい画質が低下してしまうことがある。

そこで、トナー像側回転部材の表面を研磨する研磨ローラを定着装置に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような研磨ローラでは、研磨を繰り返しているうちに、研磨によって生じた研磨粉が研磨面に付着し目詰まりを引き起こして研磨性能が低下してしまうことがある。

このような目詰まりに対する対策として、研磨ローラの研磨面から研磨粉を除去するクリーナを定着装置に設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、研磨ローラ用のクリーナを定着装置に設ける上記の技術には、クリーナという別部材を追加することによる定着装置のコスト増や大型化を招いてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、定着装置のコストや大型化を抑えつつ、研磨面の目詰まりが抑制される研磨ローラ、そのような研磨ローラを有する定着装置、および画像形成装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより前記未定着トナー像を前記記録材に定着する一対の定着用回転部材を有する定着装置に設けられ、前記一対の定着用回転部材のうち、前記未定着トナー像が接するトナー像側回転部材の表面を研磨する研磨ローラにおいて、
その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部と凹部の双方が存在する凹凸形状に形成されてなることを特徴とする研磨ローラである。

請求項１に係る発明の研磨ローラは、その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部と凹部の双方が存在する凹凸形状に形成されたものである。これにより、凸部による研磨によって生じた研磨粉が凹部に移行することで、研磨面に相当する凸部表面の目詰まりが抑制される。また、この目詰まりが、研磨ローラ自体の形状によって抑制されることから、例えば研磨ローラ用のクリーナを設ける場合等に比べて定着装置のコストや大型化が抑えられる。つまり、請求項１に係る発明の研磨ローラによれば、定着装置のコストや大型化を抑えつつ、研磨面の目詰まりが抑制される。

３つの実施形態に共通の、画像形成装置の全体構成を示す図である。 図１の画像形成装置に搭載された定着装置の構成を示す図である。 第１実施形態の研磨ローラを示す側面図である。 図３の研磨ローラの、図３中の切断線Ｅ−Ｅに沿った断面を表す模式図である。 図３の研磨ローラにおいて、研磨粉が凹部に移行する様子を示す模式図である。 図３の研磨ローラにおいて、凸部の、回転軸を含む切断面に沿った断面図である。 第２実施形態の研磨ローラを示す側面図である。 図７の研磨ローラの、図７中の切断線Ｆ−Ｆに沿った断面を表す模式図である。 第３実施形態の研磨ローラを示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、ここでは、第１〜第３の３つの実施形態について説明するが、これら３つの実施形態は、定着装置に搭載される後述の研磨ローラ以外は共通な構成となっている。そこで、以下では、３つの実施形態について、まず、共通の構成について説明し、その後に、相違点である研磨ローラについて説明する。

（全体構成）
図１は、３つの実施形態に共通の、画像形成装置の全体構成を示す図である。

図１の画像形成装置１は、フルカラープリンタである。画像形成装置１の下部には、二段の給紙部１２が配置されており、その上方には像形成部１３が配置されている。

画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙、並びに、ＯＨＰシート、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、及び坪量約１００ｇ／ｍ²相当以上の厚紙や封筒等の普通紙よりも熱容量が大きな特殊シートのいずれをも記録材Ｓとして用いることが可能である。

像形成部１３には、給紙側を下に、排紙側を上とするように傾斜して配置された転写ベルト装置１４が設けられている。転写ベルト装置１４は、複数の張架ローラ群に巻き回された無端状の転写ベルト１４ａを有しており、その１つの張架ローラが駆動源によって駆動されることで、転写ベルト１４ａが循環移動するようになっている。

転写ベルト１４ａの上部には、転写ベルト１４ａの移動方向上流側から順に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋが並列配置されている。また、前記転写ベルト１４ａの移動方向下流側には定着装置２が配置されている。図１の画像形成装置１は、このように作像ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋが並列配置されたいわゆるタンデムタイプのカラープリンタとなっている。

各作像ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋには、それぞれ、像担持体としての感光体１６が設けられており、この感光体１６は図示しない駆動手段によって、図中時計回りに回転するようになっている。感光体１６の周りには、帯電手段としての帯電ローラ１７、レーザ光を用いた露光による書込みを行う光書込み部１８、現像装置１９、クリーニング装置２０が配置されている。

画像形成装置１では、まず、マゼンタの作像ユニット１５Ｍにおいて、感光体１６が帯電ローラ１７によって帯電され、光書込み部１８からのレーザ光による露光によって感光体１６に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像装置１９によってトナーで現像されてマゼンタのトナー像として可視化されるようになっている。一方、給紙部１２からは、所定の記録材Ｓが転写ベルト１４ａ上に給送され、記録材Ｓは、転写ベルト１４ａの移動により感光体１６に対向する転写位置に至るようになっている。そして、この転写位置において、転写ベルト１４ａの裏側に設けられた転写ローラ１４ｂの作用により、マゼンタのトナー像が記録材Ｓに転写されるようになっている。

同様に、他の作像ユニット１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋにおいてもトナー像が形成され、これらのトナー像は、転写ベルト１４ａにより搬送される記録材Ｓ上に順次重ねて転写されるようになっている。

像形成部１３が、本発明にいう像形成部の一例に相当する。尚、ここでは、像形成部の一例として、感光体１６から記録材Ｓにトナー像が直接転写される形態が例示されている。しかしながら、像形成部はこの形態に限るものではなく、例えば、感光体１６から中間転写ベルト等の中間転写体にトナー像が転写され、記録材Ｓには、この中間転写体からトナー像が転写されるといった形態であってもよい。この場合、当該中間転写体は、本発明にいう像形成部の一部に相当する。

全ての作像ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋでの転写が終了した記録材Ｓは、定着装置２に送られ、記録材Ｓ上に付着しているトナーを熱により溶融させつつ、加圧により記録材Ｓ上に定着させるようになっている。定着後の記録材Ｓは、不図示の排出口から排出される。

尚、ここでは、本発明の画像形成装置の一例として、タンデムタイプのカラープリンタが例示されている。しかしながら、本発明の画像形成装置は、タンデムタイプのカラープリンタに限るものではない。本発明の画像形成装置は、例えばロータリータイプ等といったタンデムタイプ以外のタイプのものであってもよく、モノクロプリンタであってもよい。また、本発明の画像形成装置は、複写機やファクシミリ等といったプリンタ以外の画像形成装置であってもよい。

（定着装置）
次に、図１の画像形成装置１に搭載された定着装置について、３つの実施形態に共通の構成について説明する。

図２は、図１の画像形成装置に搭載された定着装置の構成を示す図である。

図２の定着装置２は、無端状の定着ベルト２１と加圧ローラ２２を有している。定着ベルト２１は、内部に熱源を有する複数の張架ローラ２３ａ，２３ｂに巻き回されている。

定着ベルト２１は、シリコーンゴム製であり、表層に、記録材Ｓや加圧ローラ２２の付着を抑えるための離型層としてＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂がコーティングされている。加圧ローラ２２は、１つの張架ローラ２３ａに、間に定着ベルト２１を挟んで押圧されており、その結果、加圧ローラ２２と定着ベルト２１は互いに圧接している。この加圧ローラ２２は、不図示の駆動源によって回転駆動され、図中の矢印Ａ方向に回転する。そして、定着ベルト２１が、この加圧ローラ２２の回転に従動して図中の矢印Ｂ方向に循環移動する。定着ベルト２１と加圧ローラ２２とが、本発明にいう一対の定着用回転部材の一例に相当する。また、定着ベルト２１が、本発明にいうトナー像側回転部材の一例に相当する。

図１の像形成部１３でトナー像が転写された記録材Ｓは、この定着装置２に、図２中の右側から矢印Ｃ方向に送られてくる。この記録材Ｓは、定着ベルト２１の動きに従って移動し、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との圧接部を通過する。そして、この圧接部において、未定着のトナー像が、定着ベルト２１からの熱と、加圧ローラ２２からの圧力により、記録材Ｓに定着される。

ここで、記録材Ｓのエッジには、その記録材Ｓの製造時における裁断により、いわゆるバリが生じていることがある。そして、上記の圧接部を、あるサイズの記録材が連続して通過すると、定着ベルト２１や加圧ローラ２２において当該記録材のエッジが接触する箇所に、上記のバリによりスジ状の痕が付いてしまうことがある。未定着トナー像が接する、定着ベルト２１の表面にこのような痕が付いている場合、次のような事態が生じることがある。即ち、このような痕の原因となった上記記録材よりも幅広の記録材が定着されるときに、その痕がトナー像に写ってしまい画質が低下してしまうことがある。

具体的には、例えば、Ａ４サイズの記録材が、その長手方向を進行方向として連続して圧接部を通過する際に、短手方向の幅だけ離れた２本のスジ状の痕が進行方向に平行に付いてしまうことがある。その後、例えばＡ３サイズの記録材や、短手方向を進行方向として搬送されてきたＡ４サイズの記録材Ｓが定着されると、上記の２本のスジ状の痕がトナー像に写ってしまうことがある。

そこで、図２の定着装置２には、定着ベルト２１の表面を研磨する、この定着ベルト２１の幅と略同じ長さの研磨ローラ３と、この研磨ローラ３を回転させつつ定着ベルト２１の表面に押圧する研磨機構４が設けられている。研磨ローラ３は、通常は定着ベルト２１の表面から離間した状態で研磨機構４によって支持されている。

図１の画像形成装置１では、画像形成に使われた記録材について、サイズ及び搬送方向を表す記録材種類と、各記録材種類毎の枚数が不図示の制御部において記録される。そして、この制御部によって、Ａ４サイズで長手方向を進行方向として搬送された記録材の枚数が１万枚に達したか否かが判断される。制御部は、その枚数が１万枚に達したと判断すると、研磨機構４に、所定の時間、研磨ローラ３を回転させつつ定着ベルト２１の表面に当接させて押圧させる。この定着装置２では、研磨機構４は、約１．２Ｎ／ｃｍの圧力で、研磨ローラ３を定着ベルト２１の表面に押圧する。また、このときの研磨ローラ３の回転方向は、定着ベルト２１との接触部分において、この定着ベルト２１の移動方向（矢印Ｂ方向）に対する順方向となる矢印Ｄ方向となっている。そして、研磨ローラ３の回転速度は、定着ベルト２１の移動速度の約５〜６倍となっている。これにより、仮に定着ベルト２１の表面に上記のスジ状の痕が付いていたとしても、この痕を含む表面全体が、その痕が許容範囲内となるまで研磨される。

尚、ここでは、研磨ローラ３が定着ベルト２１の表面を研磨するタイミングとして、Ａ４サイズで長手方向を進行方向として搬送された記録材の枚数が１万枚に達するときが例示されている。しかしながら、この研磨のタイミングはこれに限るものではない。研磨のタイミングは、例えば上記のような記録材の枚数が、1万枚以上又は以下の、所定枚数に達するときであってもよい。また、研磨のタイミングは、Ａ４サイズとＡ３サイズの記録材の合計枚数が所定枚数に達するときであってもよく、Ｂ５サイズ等の他のサイズの記録材の枚数が所定枚数に達するときであってもよい。また、研磨のタイミングは、所定サイズで、例えば厚紙等といった所定種類の記録材の枚数が所定枚数に達するときであってもよい。あるいは、研磨のタイミングは、記録材のサイズや種類に係わりなく、枚数が所定枚数に達するときであってもよい。さらに、定着ベルト２１の表面の許容以上のスジ状の痕を検知するセンサを設け、このセンサによりスジ状の痕が検知されたタイミングを研磨のタイミングとしてもよい。このように、研磨のタイミングは、設計段階で定められたどのようなタイミングであってもよい。

また、ここでは、研磨ローラ３の回転方向として、定着ベルト２１の移動方向に対する順方向が例示されている。しかしながら、研磨ローラ３の回転方向は、定着ベルト２１の移動方向に対する逆方向であってもよい。また、順方向に回転する研磨ローラ３の回転速度として、定着ベルト２１の移動速度の約５〜６倍が例示されている。しかしながら、この回転速度はこれに限るものではなく、定着ベルト２１に対して相対的に速度差が生じるような速度であればどのような速度であってもよい。

また、図２では、研磨ローラ３が、定着ベルト２１の当該図面上の左側方に配置されている。しかしながら、図２に示される研磨ローラ３の位置はあくまでも例示であって、研磨ローラ３の位置は、この図２に示される位置に限られるものではない。研磨ローラ３の位置は、定着ベルト２１の上方や下方や右側方であってもよく、定着ベルト２１の表面を研磨できる位置であれば何れの位置であってもよい。

また、ここでは、本発明の定着装置の一例として、定着ベルトと加圧ローラとが互いに圧接した形態の定着装置が例示されている。しかしながら、本発明の定着装置は、この形態に限るものではなく、例えば加熱ローラと加圧ローラとの２つのローラが互いに圧接した形態のものであってもよい。

（研磨ローラ）
以上で、第１〜３の３つの実施形態における共通の構成についての説明を終了し、３つの実施形態における相違点である研磨ローラについて詳細に説明する。

まず、第１実施形態の研磨ローラについて説明する。

図３は、第１実施形態の研磨ローラを示す側面図である。

この図３に示される研磨ローラ３１は、その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部３１ａと凹部３１ｂの双方が存在する凹凸形状に形成されている。

具体的には、この第１実施形態では、この凹凸形状が、一端から他端にかけて延びる単条螺旋状の溝形状の凹部３１ｂと、この溝形状の凹部３１ｂ以外の単条螺旋状の凸部３１ａとからなる形状となっている。また、第１実施形態では、回転軸方向に隣接する凸部３１ａどうしの間隔、即ち、単条螺旋状の凸部３１ｂのピッチが、回転軸方向のどの位置でも略一定のピッチとなっている。さらに、第１実施形態では、凸部３１ａの、回転軸を含む切断面に沿った断面形状が詳細については後述するように傾いている。この研磨ローラ３１が、本発明にいう研磨ローラの一例に相当する。

この研磨ローラ３１は、以下のような構造を有している。

図４は、図３の研磨ローラの、図３中の切断線Ｅ−Ｅに沿った断面を表す模式図である。

研磨ローラ３１は、芯金３１１および砥粒層３１２を有している。芯金３１１は、例えばステンレス等の金属で形成された円柱状又は円筒状のものであり、両端から、研磨ローラ３１が不図示のフレームに回転可能に支持されるための軸が突出している。そして、その周面形状が、単条螺旋状の溝形状の凹部３１１ｂと、この溝形状の凹部３１１ｂ以外の単条螺旋状の凸部３１１ａとからなる凹凸形状となっている。単条螺旋状の凸部３１１ａのピッチは、回転軸方向のどの位置でも略一定のピッチとなっている。さらに、この凸部３１１ａの、回転軸を含む切断面に沿った断面形状が傾いている。

芯金３１１の周面形状は、ここでは特定はしないが、具体的には次のような形状であることが好ましい。まず、単条螺旋状の凸部３１１ａのピッチは、１．５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。また、凹部３１１ｂの深さが０．５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。

尚、芯金３１１の材質は、ステンレスに限るものではなく、例えばアルミニウム等の他の金属であってもよく、さらには金属以外の材料であってもよい。

砥粒層３１２は、芯金３１１の表面に形成された、例えばホワイトアルミナ製等の砥粒３１２ａがシリコーンゴムをバインダとして層状に固められたものである。第１実施形態では、製造上の容易さから、凸部３１１ａと凹部３１１ｂとの双方に砥粒層３１２が形成されている。ただし、定着ベルト２１（図２参照）の表面に接触してこの表面を研磨するのは、凸部３１１ａに形成された砥粒層３１２となる。

砥粒層３１２は、その層厚が、ここでは特定はしないが、０・０８ｍｍ〜０．１２ｍｍであることが好ましい。また、砥粒３１２ａの粒度が、ここでは特定はしないが、＃８００〜＃２０００であることが好ましい。

尚、砥粒３１２ａの材質は、ホワイトアルミナに限るものではなく、例えば炭化ケイ素等であってもよい。また、バインダの材質は、シリコーンゴムに限るものではなく、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の他のゴム樹脂であってもよい。

この研磨ローラ３１は、その周面形状が、上記の芯金３１１の周面形状に応じ上述した凸部３１ａと凹部３１ｂとからなる凹凸形状となっている。これにより、凸部３１ａの砥粒層３１２による研磨によって生じた研磨粉が凹部３１ｂに移行する。

図５は、図３の研磨ローラにおいて、研磨粉が凹部に移行する様子を示す模式図である。

この図５に示されるように、研磨によって生じた研磨粉Ｐｒは、凸部３１ａから凹部３１ｂへと移行する。その結果、凸部３１ａの砥粒層３１２における、研磨粉による目詰まりが抑制される。また、この研磨ローラ３１では、この目詰まりが、研磨ローラ３１自体の形状によって抑制される。このため、例えば研磨ローラ用のクリーナを設ける場合等に比べて定着装置２（図２参照）のコストや大型化が抑えられる。つまり、この研磨ローラ３１によれば、定着装置のコストや大型化を抑えて目詰まりが抑制される。

さらに、この研磨ローラ３１では、凸部３１ａが単条螺旋形状を有していることにより、この凸部３１ａと定着ベルト２１の表面とで挟まれている研磨粉Ｐｒが凹部３１ｂに移行した際、研磨ローラ３１の回転につれて凸部３１ａの壁面に押されて回転軸方向に搬送される。この搬送によっても、凸部３１ａの砥粒層３１２における目詰まりが抑制される。凸部３１ａにおける単条螺旋形状の、回転軸に対する傾き角（リード角）θ１は、ここでは特定しないが、研磨粉Ｐｒの良好な搬送の観点から７０度〜８５度であることが好ましい。

また、この研磨ローラ３１では、図５に示されるように凸部３１ａの、回転軸を含む切断面に沿った断面形状が傾いている。

図６は、図３の研磨ローラにおいて、凸部の、回転軸を含む切断面に沿った断面図である。図６のパート（ａ）には、凸部３１ａの断面図が示され、パート（ｂ）には、研磨ローラ３１が定着ベルト２１に押圧されたときの凸部３１ａの断面図が示されている。

この図６に示されるように、凸部３１ａの、回転軸を含む切断面に沿った断面形状は、定着ベルト２１表面に当接する１辺以外の２本の側辺が斜辺となった、傾いた形状となっている。このため、この凸部３１ａは、研磨ローラ３１の他の箇所に比べて変形し易くなっている。その結果、研磨ローラ３１が定着ベルト２１に押圧されると、図６のパート（ｂ）に示されるように凸部３１ａが撓む。これにより、研磨ローラ３１と定着ローラ２１との接触面積が、このような撓みが生じない場合と比較して広くなり、延いては研磨能力が上記場合と比較して大きくなる。第１実施形態では、このような大きな研磨能力を見込んで、研磨ローラ３１による１回当たりの研磨時間が、上記場合と比較して短めに設定されている。その結果、第１実施形態では、研磨ローラ３１の寿命が、上記場合と比較して長くなっている。この凸部３１ａの上記の断面形状の、回転軸に対する傾斜角θ２は、ここでは特定しないが６０度〜８５度であることが好ましい。

次に、第２実施形態の研磨ローラについて説明する。

図７は、第２実施形態の研磨ローラを示す側面図である。

この図７に示される研磨ローラ３２も、その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部３２ａと凹部３２ｂの双方が存在する凹凸形状に形成されている。ただし、この第２実施形態の研磨ローラ３２では、上述の第１実施形態の研磨ローラ３１と異なり、その周面の凹凸形状が次のような形状となっている。

第２実施形態では、この凹凸形状が、一端から他端にかけて延びる多条螺旋状の溝形状の凹部３２ｂと、この溝形状の凹部３２ｂ以外の多条螺旋状の凸部３２ａとからなる形状となっており、研磨ローラ３２は全体としていわゆる捩じり歯車の形状となっている。この研磨ローラ３２も、本発明にいう研磨ローラの一例に相当する。

この研磨ローラ３２は、以下のような構造を有している。

図８は、図７の研磨ローラの、図７中の切断線Ｆ−Ｆに沿った断面を表す模式図である。

研磨ローラ３２は、芯金３２１および砥粒層３２２を有している。芯金３２１は、例えばアルミニウム等の金属で形成された円柱状又は円筒状のものであり、両端から、研磨ローラ３２が不図示のフレームに回転可能に支持されるための軸が突出している。そして、その周面形状が、多条螺旋状の溝形状の凹部３２１ｂと、この溝形状の凹部３２１ｂ以外の多条螺旋状の凸部３２１ａとからなる凹凸形状となっている。

芯金３２１の周面形状は、ここでは特定はしないが、具体的には次のような形状であることが好ましい。まず、多条螺旋状の凸部３２１ａのピッチが、ここでは特定しないが、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。また、多条螺旋状の凸部３２１ａの本数が、１０本〜３０本であることが好ましい。尚、凹部３２１ｂの深さの好ましい範囲については、上述した第１実施形態の芯金３１１における凹部３１１ｂの深さの好ましい範囲と同様である。

砥粒層３２２は、芯金３２１の表面に形成された、例えばホワイトアルミナ製等の砥粒３２２ａがシリコーンゴムをバインダとして層状に固められたものである。尚、この砥粒層３２２の層厚、砥粒３２２ａの粒度それぞれの好ましい範囲は、上述した第１実施形態の砥粒層３１２の層厚、及び砥粒３１２ａの粒度それぞれの好ましい範囲と同様である。

この第２実施形態でも、凸部３２ａの砥粒層３２２による研磨によって生じた研磨粉が凹部３２ｂに移行する。つまり、この第２実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様に、定着装置のコストや大型化を抑えて目詰まりが抑制される。

また、この第２実施形態の研磨ローラ３２では、図７に示されるように凸部３２ａにおける多条螺旋形状の、回転軸に対する傾き角（リード角）θ３が小さくなっている。これにより、凸部３２ａが、回転軸方向について長い距離に亘って定着ベルト２１の表面に一度に接することとなる。この長い距離に亘る接触により、第２実施形態の研磨ローラ３２は、定着ベルト２１の表面を均一に研磨することとなる。ここでは特定しないが、このような研磨の均一性の観点からは、リード角θ３は、５度〜１５度であることが好ましい。

次に、第３実施形態の研磨ローラについて説明する。

図９は、第３実施形態の研磨ローラを示す側面図である。

この図９に示される研磨ローラ３３も、その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部３３ａと凹部３３ｂの双方が存在する凹凸形状に形成されている。ただし、この第３実施形態の研磨ローラ３３では、上述の第１実施形態の研磨ローラ３１や第２実施形態の研磨ローラ３２と異なり、その周面の凹凸形状が次のような形状となっている。

第３実施形態では、この凹凸形状が、リード角が互いに異なる２本の螺旋状の凸部３３ａが互いに交差するように設けられた網目状の凹凸形状となっており、２本の螺旋状の凸部３３ａで囲まれた部分が凹部３３ｂとなっている。この研磨ローラ３３も、本発明にいう研磨ローラの一例に相当する。

尚、この第３実施形態の研磨ローラ３３の構造は、芯金および砥粒層からなる上述の第１実施形態研磨ローラ３１や第２実施形態の研磨ローラ３２と同様の構造であるので、ここでは図示や説明を割愛する。ただし、この第３実施形態では、芯金の周面形状が、次のような２本の螺旋状の凸部を有した形状となっている。一方の凸部は、第１実施形態の芯金３１１における凸部３１１ａと同様の凸部である。この凸部のピッチ等の具体的な形状については、第１実施形態の芯金３１１における凸部３１１ａと同様であるのでここでは説明を割愛する。他方の凸部は、上記一方の凸部に対して、回転軸に直行する対称面について面対称の関係にある凸部である。

この第３実施形態でも、凸部３３ａの砥粒層による研磨によって生じた研磨粉が凹部３３ｂに移行する。つまり、この第３実施形態によっても、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様に、定着装置のコストや大型化を抑えて目詰まりが抑制される。

また、この第３実施形態では、２本の螺旋状の凸部３３ａの砥粒層が定着ベルト２１の表面を研磨するので、螺旋状の凸部を１本有している上述の第１実施形態の研磨ローラ３１に比べて高い研磨能力が得られることとなる。

尚、ここまでに説明した第１〜第３の３つの実施形態では、いずれも、本発明の研磨ローラの一例として、周面形状が凹凸形状となった芯金のその周面に砥粒含有の樹脂が塗布された形態の研磨ローラが例示されている。しかしながら、本発明の研磨ローラは、このような形態に限るものではない。本発明の研磨ローラは、例えば円柱状または円筒状の芯金に、周面が凹凸形状に形成されたシリコーンゴム等からなる弾性層を被せ、その弾性層の周面に砥粒含有の樹脂が塗布された形態であってもよい。あるいは、本発明の研磨ローラは、例えば円柱状または円筒状の芯金の周面を厚手の砥粒層で覆い、その砥粒層の周面が凹凸形状に形成された形態であってもよい。

また、前述した３つの実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の研磨ローラの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

次に、上述した３つの実施形態それぞれに対応した画像形成装置を用い、実際に画像形成を行った３つの実施例について説明する。尚、以下の実施例では、研磨ローラの寸法や材質について具体的に述べるが、これらの寸法や材質はあくまでも例であって、本発明は、これらの寸法や材質に限定されるものではない。

（第１実施例）
図１に示される画像形成装置１に、図３〜６に示される第１実施形態の研磨ローラ３１を有する定着装置２を搭載し、ＨＡＭＭＥＲＭＩＬＬ社製のＡ４サイズのプリンタ用紙を、長手方向を搬送方向として送り込んで、連続して所定のテスト画像の形成を行った。ただし、第１実施例では、研磨ロール３１がＡ４サイズ１万枚ごとに自動的に研磨を行う機能に替えて、ユーザからの外部操作を受けて研磨ロール３１が研磨を行う機能を搭載した。

研磨ローラ３１は、両端の軸を除いた長さが３３８ｍｍ、凸部３１ａを含む直径が１４ｍｍのものを用いた。また、凸部３１ａのリード角は７０度とした。また、凸部３１ａの断面形状の、回転軸に対する傾斜角を８０度とした。

芯金３１１は、ＳＵＳ３０３で形成され、両端の軸を除いた長さが３３８ｍｍ、直径が１３．８ｍｍのものを用いた。また、芯金３１１の周面形状は、次のような凹凸形状を有している。まず、単条螺旋状の凸部３１１ａのピッチが７．８ｍｍとなっている。また、凹部３１１ｂの深さが０．７５ｍｍとなっている。

砥粒層３１２を構成する砥粒３１２ａは、株式会社フジミインコーポレーテッド製のホワイトアルミナ砥粒で、電気抵抗法による粒度が＃１５００のものを用いた。また、砥粒層３１２を構成するバインダは、東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴムＤＹ３５−７００２を用いた。この砥粒層３１２は、その層厚が０．１ｍｍとなっている。

そして、Ａ４サイズのプリンタ用紙の枚数が１万枚に達するとＡ３サイズのプリンタ用紙にシアン色のベタ画像を形成し、そのベタ画像に現れる白スジの程度について、所定の限度見本との目視比較による評価を行った。限度見本としては、ランク５、ランク４．５、ランク４．０、ランク３．５、ランク２．０の５つのランクの限度見本を用いた。ランク５は、スジ状の痕が付く前の定着ベルトを使ったときのベタ画像に相当するランクである。ランク４．５は、ほとんど見えない程度の白スジに相当するランクである。ランク４．０は、薄く見える程度の白スジに相当するランクである。ランク３．５は、はっきりと見える程度の白スジに相当するランクである。ランク２．０は、研磨を全く行わずに１万枚の定着を行ったときのベタ画像に現れる白スジに相当するランクである。続いて、研磨ロール３１に研磨を実行させ、研磨後に、再度Ａ３サイズのプリンタ用紙にシアン色のベタ画像を形成し、そのベタ画像に現れる白スジの程度について上記の評価を行った。

上記の一連の作業を、研磨後のベタ画像にランクが４．５未満の濃い白スジが表れるまで行った。そして、このような濃い白スジが表れるまでに使用されたＡ４サイズのプリンタ用紙の枚数を研磨ローラの耐久性として評価した。さらに、１回目の研磨後のベタ画像における白スジのランクを研磨ローラの研磨性能として評価した。

（第２実施例）
図１に示される画像形成装置１に、図７、８に示される第２実施形態の研磨ローラ３２を有する定着装置２を搭載し、上述の第１実施例と同様の画像形成および評価を行った。第２実施例でも、研磨ロール３２がＡ４サイズ１万枚ごとに自動的に研磨を行う機能に替えて、ユーザからの外部操作を受けて研磨ロール３２が研磨を行う機能を搭載した。この第２実施例の研磨ローラ３２は、芯金３２１の周面形状以外は、サイズ、材質ともに、上記の第１実施例の研磨ローラ３１と同じになっている。尚、この第２実施例の研磨ローラ３２における凸部３２ａのリード角は１５度となっている。

この第２実施例の芯金３２１の周面は、次の凹凸形状を有している。まず、多条螺旋状の凸部３２１ａのピッチが２．９ｍｍとなっている。また、多条螺旋状の凸部３２１ａの本数が１５本となっている。尚、凹部３２１ｂの深さについては、上述した第１実施例の芯金３１１における凹部３１１ｂの深さと同様である。

（第３実施例）
図１に示される画像形成装置１に、図９に示される第３実施形態の研磨ローラ３３を有する定着装置２を搭載し、上述の第１実施例と同様の画像形成および評価を行った。第３実施例でも、研磨ロール３３がＡ４サイズ１万枚ごとに自動的に研磨を行う機能に替えて、ユーザからの外部操作を受けて研磨ロール３３が研磨を行う機能を搭載した。この第３実施例の研磨ローラ３３は、芯金の周面形状以外は、サイズ、材質ともに、上記の第１実施例の研磨ローラ３１と同じとなっている。尚、この第３実施例の研磨ローラ３３における凸部３３ａは、リード角が７０度の単条螺旋状の凸部と、リード角が１１０度の単条螺旋状の凸部とが交差した網目形状となっている。

この第３実施例の芯金の周面は、次の凹凸形状となっている。第３実施例の芯金は、次のような２本の螺旋状の凸部を有している。一方の凸部は、第１実施例の芯金３１１における凸部３１１ａと同様のリード角が７０度の凸部である。他方の凸部は、上記一方の凸部に対して、回転軸に直行する対称面について面対称の関係にあるリード角が１１０度の凸部である。尚、第３実施例における凹部の深さについては、上述した第１実施例の芯金３１１における凹部３１１ｂの深さと同様である。

（比較例）
第１〜第３の３つの実施例との比較のために、図１に示される画像形成装置１に、単純な円筒形状の研磨ローラを有する定着装置２を搭載し、上述の第１実施例と同様の画像形成および評価を行った。この比較例の研磨ローラは、砥粒層が層厚０．１ｍｍの一様な層である以外は、サイズ、材質ともに、上記の第１実施例の研磨ローラ３１と同じとなっている。

（評価結果）
第１〜第３の３つの実施例および比較例での評価結果を以下の表１に示される。

今回の実施例では、研磨ローラの耐久性が以下の評価基準に基づいて評価される。
◎：ランクが４．５未満の濃い白スジが表れるまでに使用されたＡ４サイズのプリンタ用 紙の枚数が５００万枚以上。
○：ランクが４．５未満の濃い白スジが表れるまでに使用されたＡ４サイズのプリンタ用 紙の枚数が４００万枚〜５００万枚。
△：ランクが４．５未満の濃い白スジが表れるまでに使用されたＡ４サイズのプリンタ用 紙の枚数が３００万枚〜４００万枚。
×：ランクが４．５未満の濃い白スジが表れるまでに使用されたＡ４サイズのプリンタ用 紙の枚数が３００万枚未満。

この表１では、比較例の研磨ローラの耐久性が最も劣り△印で記載されている。第２実施例の研磨ローラ３２の耐久性は、この比較例の研磨ローラの耐久性よりも優れており○印で記載されている。そして、第１実施例の研磨ローラ３１の耐久性と第３実施例の研磨ローラ３３の耐久性は、共に第２実施例の研磨ローラ３２の耐久性よりもさらに優れており◎印で記載されている。表１から、周面が凹凸形状に形成されることで研磨面の目詰まりが抑えられた第１〜第３実施例の研磨ローラ３１、３２、３３の方が、周面が凹凸形状に形成されていない比較例の研磨ローラよりも耐久性が優れていることが分かる。また、単条螺旋状や網目螺旋状の凹凸を有する第１および第２実施例の研磨ローラ３１、３３の方が、多条螺旋状の凹凸を有する第２実施例の研磨ローラ３２よりも耐久性が優れていることが分かる。これは、単条螺旋状や網目螺旋状の凹凸の方が多条螺旋状の凹凸よりも、研磨粉が凹部に移行し易く目詰まりの抑制効果が高いためと考えられる。

また、今回の実施例では、研磨ローラの研磨性能が以下の評価基準に基づいて評価される。
◎：白スジのランクが５である。
○：白スジのランクが４．５である。
△：白スジのランクが４．０である。
×：白スジのランクが３．０以下である。

今回の実施例では、ランクが４．０以下の白スジは、第１〜第３実施例および比較例のいずれにも現れず、表１には、◎印か○印のいずれかが記載されている。表１から、第１〜第３実施例のいずれの研磨ローラも、周面が凹凸形状に形成されていない比較例の研磨ローラと同等以上の研磨性能を有していることが分かる。また、多条螺旋状や網目螺旋状の凹凸を有する第２および第３実施例の研磨ローラ３２、３３の方が、単条螺旋状の凹凸を有する第１実施例の研磨ローラ３１よりも研磨性能が優れていることが分かる。これは、単条螺旋状の凹凸よりも多条螺旋状や網目螺旋状の凹凸の方が研磨時に定着ベルトの表面に当たる凸部の長さが長いためと考えられる。

１ 画像形成装置
２ 定着装置
３，３１，３２，３３ 研磨ローラ（研磨ローラの一例）
１３ 像形成部（像形成部の一例）
２１ 定着ベルト（定着用回転部材およびトナー像側回転部材の一例）
２２ 加圧ローラ（定着用回転部材の一例）

特開２００８−４０３６４号公報 特開２００８−４０３６５号公報

Claims (6)

1. 互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより前記未定着トナー像を前記記録材に定着する一対の定着用回転部材を有する定着装置に設けられ、前記一対の定着用回転部材のうち、前記未定着トナー像が接するトナー像側回転部材の表面を研磨する研磨ローラにおいて、
   その周面が、回転軸方向の何れの位置においても凸部と凹部の双方が存在する凹凸形状に形成されてなることを特徴とする研磨ローラ。
2. 前記凹凸形状が、１本以上の螺旋状の溝形状の凹部と、当該溝形状の凹部以外の凸部とからなることを特徴とする請求項１記載の研磨ローラ。
3. 前記凹凸形状は、凸部と、その凸部に前記回転軸方向に隣接する凸部との間隔が、前記回転軸方向の何れの位置でも略一定の間隔となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨ローラ。
4. 前記凸部は、前記回転軸を含む切断面に沿った断面形状が傾いていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の研磨ローラ。
5. 互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより前記未定着トナー像を前記記録材に定着する一対の定着用回転部材と、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の研磨ローラとを備えたことを特徴とする定着装置。
6. 記録材上に未定着トナー像を形成する像形成部と、
   互いに圧接した状態で回転し、未定着トナー像を保持した記録材を圧接部に受け入れて加熱及び加圧することにより前記未定着トナー像を前記記録材に定着する一対の定着用回転部材、および、請求項１から４のうちいずれか１項記載の研磨ローラを有する定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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