JP2015094921A - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙エッジ部に起因する光沢スジを解消することのできる十分な研磨性を発揮しつつ、研磨ローラの総負荷を低減することのできる装置構成を実現可能とする。【解決手段】定着ベルト２６を掛け回した定着ローラ２９と加熱ローラ３０との間に対向ローラ３１を配する。これにより摺擦部材である研磨ローラ５１の通紙領域の幅方向の中央部の当接圧を端部よりも弱く設定する。すると、研磨ローラ５１の総負荷を減らし、駆動トルクを低減することができ、これにより、研磨ローラ５１を駆動する駆動モータを大型化させることなく、必要な研磨領域に十分な研磨を行うことができる。【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンター等の画像形成装置が備える定着装置に関する。

従来より、記録体に転写されたトナー像を熱と圧力によって定着し、記録体を搬送することのできる所謂、電子写真方式の定着装置が広く用いられている。電子写真装置で使用される記録体は用紙サイズや厚さなど、ユーザーの用途によって様々であり、同一ユーザーであっても異なるサイズの画像を印刷することがしばしばある。

そこで、比較的小サイズ幅の用紙を多量に印刷した後に大サイズ幅の用紙で印刷を実施した場合には、その大サイズ画像において、小サイズ紙の用紙エッジ部に相当する位置に光沢スジを発生させる場合がある。これは小サイズ幅の用紙を印刷している際に用紙エッジ部が定着部材表面にスジ状の傷を発生させることによるものである。このスジ状の傷は用紙端面の切り口のバリによるものであるため、通紙を重ねるにつれてスジ状の傷は顕著になる。

このような定着部材表面のスジ状傷に対して、定着部材表面を研磨し、スジ状の傷を修復し、光沢スジ等の画像不良を抑制する研磨ローラが考案されている。

ここで、研磨ローラの課題について説明する。研磨ローラは、その表面を定着部材に対して当接、摺擦することにより、定着部材の表面性を回復させるものである。しかし、研磨ローラの定着部材に対する当接圧力が十分で無い場合は定着部材の表面状態を所望の状態に回復することができない。例えば、摺擦部材の定着部材に対する当接ムラによって部分的に当接圧が弱くなる領域が発生する場合がある。

このような状態を回避するためには、より強い当接圧力で研磨ローラを定着部材に対して当接させる必要があり、研磨ローラの駆動トルクは増大する。したがって駆動モータは大型化し装置コストもアップしてしまうことになる。

なお、用紙エッジ部に起因する光沢スジは最小用紙幅の内側領域で発生することは無い。そのため、定着部材の研磨領域としては最小用紙サイズ幅の外側領域で十分である。ただし、研磨による光沢変化の影響を考慮すると、定着部材の端部のみを研磨した場合、端部と中央で定着部材の表面性が異なってくるため、かえって光沢差を生じさせる場合がある。

そこで、本発明では、装置を大型化することなく、研磨ローラの研磨性能を十分に発揮することのできる装置構成を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、加熱手段を有する回転体である定着部材と、該定着部材に加圧されており回転体である加圧部材とを有し、これら定着部材と加圧部材により形成されるニップ部で未定着トナーを担持した記録媒体を加熱、加圧して前記未定着トナーを前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記定着部材を摺擦することにより該定着部材の表面性を回復させる摺擦部材を備え、該摺擦部材は、少なくとも前記記録媒体の通紙領域の端部から中央部までを研磨することができるものであり、前記摺擦部材の前記定着部材の表面に対する前記通紙領域の中央部における当接圧力を、前記通紙領域の端部における当接圧力よりも弱く設定してなる、こと特徴とする。

本発明によれば、通紙領域の中央部における研磨ローラの当接圧力が通紙領域の端部領域よりも弱くなるように設定することにより、光沢スジを解消することのできる十分な研磨性を発揮しつつ、研磨ローラの総負荷を低減することのできる装置構成を実現可能とすることができる。

本発明を適用する画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における摺擦部材を備えた定着装置を示す概念図である。 本発明の実施形態における研磨ローラの構造と配置例を示す概念図である。 当接圧分布の例を示す図である。 対向ローラを配置した構成の定着装置の概略図である。 摺擦部材である研磨ローラの断面形状例を示す図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
本実施形態の定着装置は、加熱手段を有する回転体である定着部材と、定着部材に加圧されており回転体である加圧部材とを有し、これら定着部材と加圧部材により形成されるニップ部で未定着トナーを担持した記録媒体を加熱、加圧して未定着トナーを記録媒体に定着させる。また、定着部材を摺擦することにより定着部材の表面性を回復させる摺擦部材を備える。この摺擦部材は、少なくとも記録媒体の通紙領域の端部から中央部までを研磨することができるものである。

図１は本発明を適用す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。

また、画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部（以下、タンデム型画像形成部と言う）２０が設けられている。前記の符号に付けた添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示している。

画像形成装置本体１００には、通紙領域の中央部付近に、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を設けている。この中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、二次転写対向ローラ１６等に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。

図示の形態では、二次転写対向ローラ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上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段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の各画像形成手段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を設けている。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）に対応している。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る。これらにより、イエロー、シアン、マゼンタ、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、各画像形成手段１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周囲には、帯電装置、露光装置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、感光体用クリーニング装置を設けている。帯電装置は、露光に先立って各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを均一に帯電する。感光体用クリーニング装置は、各感光体ドラム４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の転写残トナーを除去する。

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、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を設けている。一次転写ローラ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ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に対向するように設けている。

また中間転写ベルト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る。支持ローラ１４は、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している。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’を移動させる。これで、イエロー、シアン、マゼンタの感光体ドラム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上の画像を転写媒体としての用紙、すなわちシート状の転写紙Ｓに転写する。

また、二次転写装置２２の横には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着する定着装置２５を設けている。定着装置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（後述する定着ローラ２９、加熱ローラ３０）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Ｓは、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により定着装置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、図示の形態では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下にシート反転装置２８を備えている。シート反転装置２８は、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写紙Ｓの両面に画像を記録すべく転写紙Ｓを反転して搬送する。

本発明の実施形態１では、摺擦部材を図２に示す定着装置２５に備える。
摺擦部材を構成する研磨ローラ５１は、定着ベルト２６に対して当接し、定着ベルト２６と研磨ローラ５１が所定の周速差で摺擦することにより研磨動作を行う。本実施形態では、定着ベルト２６の表面線速に対して、研磨ローラ５１の線速を順方向に例えば３倍速い線速で摺擦させる。研磨ローラ５１は、定着ベルト２６等の定着部材に対して接離自在な構成とすることが望ましい。接離させ構成は種々公知の手段、構造を採用すれば良い。

図３は本発明の実施形態における研磨ローラの構造と配置例を示す概念図である。
研磨ローラ５１の外径形状を例えば図３に示すように変化させることにより、当接圧分布を研磨ローラ５１の軸方向（長手方向、すなわち通紙領域の幅方向）における中央部が低くなるように設定できる。当接圧分布の例を図４に示す。当接圧力［ｇ／ｃｍ］は、面圧力測定分布システムＩ−ＳＣＡＮ（ニッタ株式会社製）により当接圧を測定し、これを当接幅（回転軸線方向）で割ることにより得ることができる。なお通紙可能な用紙サイズの最小幅より通紙領域の外側領域では略均一な当接圧力分布とすることが好ましい。

ただし、定着ベルト２６の通紙領域の中央部が未研磨状態となると、研磨領域と未研磨領域との表面状態の差により、かえって顕著な画像光沢差を発生させるおそれがある。そのため、中央部にも当接圧は所定以上の当接圧を作用させる必要がある。したがって、食い込み量よりも大きい外径差をつけた場合は中央部が定着ベルト２６に当接することなく、未研磨状態となることを防ぐ必要がある。

図示の実施形態においては、食い込み量ｄｋ（ｄｋ＞０）は例えば０．４ｍｍほどであり、外径差は例えば０．２ｍｍとしている。このような外径差により図４に示したような当接圧分布を得ることができる。また、画像形成装置で通紙可能な転写紙Ｓのサイズよりも外側領域では十分な研磨性能を発揮させる必要がある。そのため、転写紙Ｓの最小サイズよりも外側領域は略均一な当接圧を作用させている。具体的には例えば１２０ｇ／ｃｍほどの当接圧が望ましい。なお、食い込み量ｄｋは、研磨ローラ５１の通紙領域の中央部に対する外径φＤｃと端部に対する外径φＤｏとの外径差（φＤｏ−φＤｃ）はｄｋよりも小さくすることが好ましい。またなお、研磨ローラ５１の形状は、中央部の外径φＤｃが端部の外径φＤｏより小径とすることが好ましい。

以上は研磨ローラ５１の外径を変化させて当接圧の軸方向分布を変化させる（軸方向に）例について記載したが、本発明はこのような形態に限定されることはない。研磨ローラ５１が定着ベルト２６を介して当接する対向ローラ（図２では定着ローラ２９）の外径を変化させても良い。すなわち、対向ローラは通紙領域の中央部から端部にわたって外径形状を異ならせた形状を有するようにすることが好ましい。

対向ローラを配置した構成の概略を図５に示す。この構成は、定着ベルト２６を掛け回した定着ローラ２９と加熱ローラ３０との間で定着ローラ２９の裏面側に対向ローラ３１を配している。この形態の構成とすることにより、摺擦部材である研磨ローラ５１の通紙領域の幅方向の中央部の当接圧を端部よりも弱く設定できる。こうした構成とすることにより、研磨ローラ５１の総負荷を減らし、駆動トルクを低減することができる。これにより、研磨ローラ５１を駆動する駆動モータ（図示せず）を大型化させることなく、必要な研磨領域に十分な研磨を行うことができる。

以上のような定着装置を画像形成装置に適用することで、画像形成装置を大型化することなく、印刷用紙のエッジに起因するスジ状画像不良を抑制することができる。

以下は上述した本発明の実施形態に係る定着装置において用いられ得る構成部品の仕様例である。
なお図２では、上述したような構成（加熱側２軸ベルト構成）の熱定着装置を示しているが、例えば、定着ローラ２９内にハロゲンヒータを有し、加熱ローラ３０を持たない構成、若しくは、定着ベルト２６および加熱ローラ３０を持たない構成（加熱ローラ構成）でも構わない。また、熱源がハロゲンヒータに代えて、ＩＨ（電磁誘導）加熱装置であっても構わない。

定着ベルト２６は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚９０μｍのベース層上に、シリコーンゴムなどの弾性層、離型層を順次積層させた多層構造の無端ベルトである。定着ベルト２６の弾性層は、層厚が２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成され得る。定着ベルト２６の離型層は、層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等で形成され得る。定着ベルト２６の表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保され、トナー像を有する記録体を良好に定着し、且つ用紙を定着部材（図示の実施形態では定着ベルト２６）から良好に分離することができるようになる。

図６は摺擦部材である研磨ローラ５１の断面形状例を示したものである。研磨ローラ５１は、所定の圧力で定着ベルト２６に押し付けられ、定着ベルト２６の回転方向と順方向もしくは逆方向に線速差をつけて回転する。摺擦部材としては、芯金５１ａとバインダー樹脂に砥粒５１ｃが分散された砥粒層（研磨層：図示の例では摺擦層５１ｂ）からなる。摺擦層５１ｂの表面は、砥粒５１ｃが突き出すことで微細な凹凸が形成されているものとする。砥粒５１ｃとしてはより一般的な研磨粒子であるアルミナ砥粒、例えば＃１５００の白色アルミナを用いることが好ましいが、これに限定されず種々採用できる。砥粒の砥粒番手は、摺擦部材で摺擦する領域全域にかけて同一条件とすることが好ましい。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１０ ：中間転写ベルト
１４ ：支持ローラ（駆動ローラ）
１５、１５’ ：支持ローラ
１６ ：二次転写対向ローラ
１６’ ：二次転写ローラ
１７ ：クリーニング装置
１８ ：画像形成手段
２０ ：タンデム型画像形成部
２１ ：露光装置
２２ ：二次転写装置
２３ ：ローラ
２４ ：搬送ベルト
２５ ：定着装置
２６ ：定着ベルト
２７ ：加圧ローラ
２８ ：シート反転装置
２９ ：定着ローラ
３０ ：加熱ローラ
３１ ：対向ローラ
４０Ｙ ：感光体ドラム
５１ ：研磨ローラ
５１ａ ：芯金
５１ｂ ：摺擦層
５１ｃ ：砥粒
６２ ：一次転写ローラ
１００ ：画像形成装置本体
Ｓ ：転写紙

特開２０１１−２２１０６７号公報 特開２００８−４０３６４号公報

Claims (7)

1. 加熱手段を有する回転体である定着部材と、該定着部材に加圧されており回転体である加圧部材とを有し、これら定着部材と加圧部材により形成されるニップ部で未定着トナーを担持した記録媒体を加熱、加圧して前記未定着トナーを前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記定着部材を摺擦することにより該定着部材の表面性を回復させる摺擦部材を備え、
   該摺擦部材は、少なくとも前記記録媒体の通紙領域の端部から中央部までを研磨することができるものであり、
   前記摺擦部材の前記定着部材の表面に対する前記通紙領域の中央部における当接圧力を、前記通紙領域の端部における当接圧力よりも弱く設定してなる、
   こと特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、前記摺擦部材は、前記定着部材に対して当接して前記定着部材の表面を研磨することができる研磨層を有する研磨ローラであり、
   該研磨ローラは、前記通紙領域の中央部に対する外径が前記通紙領域の端部の領域に対する外径よりも小径としたことを特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、前記研磨ローラは、前記定着部材に対して当接し研磨動作を実施する際の該定着部材への食い込み量をｄｋ（ｄｋ＞０）としたとき、前記通紙領域の中央部に対する外径φＤｃと端部に対する外径φＤｏとの外径差（φＤｏ−φＤｃ）はｄｋよりも小さくしたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置において、前記摺擦部材は、前記定着部材の裏面側に配した対向ローラと前記定着部材を挟んで対向し、
   該対向ローラは、通紙領域の中央部から端部にわたって外径形状を異ならせた形状を有することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置において、前記摺擦部材は、表面に砥粒層を有し、該砥粒層をなす砥粒の砥粒番手を前記摺擦部材で摺擦する領域全域にかけて同一条件としたことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、前記摺擦部材の当接圧力の軸方向分布は、通紙可能な用紙サイズの最小幅より通紙領域の外側領域では略均一な当接圧力分布としたことを特徴とする画像形成装置。