JP2015210312A - 像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】粗しローラ400の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる構成を実現する。【解決手段】粗しローラ400は、その表面に凹凸を有し、表面を定着ベルト105に摺擦させて、定着ベルト105の表面粗さを長期に亙り十分に低い状態に維持させる。粗しローラ400の表面は、その表面に複数のセルを有する多孔質材により形成された清掃ローラ415により清掃される。清掃ローラ415の複数のセルは、平均セル径が粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きい。これにより、粗しローラ400の凹凸の間に詰まった微細な異物を十分に除去できる。【選択図】図3
Description
本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する画像形成装置に備えられ、記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に関する。
従来、電子写真方式などを利用した画像形成装置において、トナーによって記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させるために、像加熱装置である定着装置が用いられる。定着装置では、ローラやベルトなどの加熱部材を記録材の表面に接触させることで、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱して溶融させることで、トナー像を記録材に定着させる。
また、このような定着装置として、加熱部材の表面をその表面に砥粒を付着させた摺擦回転体により摺擦して加熱部材の表面粗さを一定の状態に維持すると共に、この摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材を備えた構成が提案されている(特許文献1)。この特許文献1に記載された構成の場合、摺擦回転体の表面に付着したトナーや紙粉などを、清掃部材の表面に設けられたシリコーンゴム層の粘着力により除去している。
上述の特許文献1に記載された構成の場合、清掃部材の表面に設けたシリコーンゴム層が平滑面であるため、摺擦回転体の表面に設けられた砥粒による凹凸の間に詰まったトナーなどの微細な異物を十分に除去しにくい。
本発明は、このような事情に鑑み、摺擦回転体の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる構成を実現すべく発明したものである。
本発明は、記録材に形成されたトナー像をその間のニップ部にて加熱する第1の回転体及び第2の回転体と、その表面に凹凸を有し、前記第1の回転体の表面を摺擦する摺擦回転体と、その表面に複数のセルを有する多孔質材により形成され、前記表面が接触することで、前記摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材と、を備え、前記複数のセルは、平均セル径が前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きいことを特徴とする像加熱装置にある。
本発明によれば、清掃部材の複数のセルの平均セル径が摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きいため、摺擦回転体の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる。
本発明の実施形態について、図1ないし図12を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を採用したフルカラーのレーザビームプリンタである。画像形成装置1は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部UY、UM、UC、UKを備えている。各画像形成部Uは、それぞれ像担持体としての感光ドラム2、帯電装置としての帯電ローラ3、露光装置としてのレーザスキャナ4、現像装置5などを備える。感光ドラム2は、帯電ローラ3によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム2は、レーザスキャナ4によって露光され、表面に潜像が形成される。この潜像は、現像装置5によって各色のトナーにより現像されトナー像になる。感光ドラム2のトナー像は、一次転写ローラ6に一次転写バイアスが印加されることで、中間転写体である中間転写ベルト7に順次重ねて転写され、中間転写ベルト7上にフルカラーのトナー像が形成される。
本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を採用したフルカラーのレーザビームプリンタである。画像形成装置1は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部UY、UM、UC、UKを備えている。各画像形成部Uは、それぞれ像担持体としての感光ドラム2、帯電装置としての帯電ローラ3、露光装置としてのレーザスキャナ4、現像装置5などを備える。感光ドラム2は、帯電ローラ3によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム2は、レーザスキャナ4によって露光され、表面に潜像が形成される。この潜像は、現像装置5によって各色のトナーにより現像されトナー像になる。感光ドラム2のトナー像は、一次転写ローラ6に一次転写バイアスが印加されることで、中間転写体である中間転写ベルト7に順次重ねて転写され、中間転写ベルト7上にフルカラーのトナー像が形成される。
一方、記録材収容手段であるカセット10、11には、記録材S(例えば、用紙、OHPシートなどのシート材)が収容されており、記録材Sは、給紙機構の動作により1枚毎分離給送され、搬送路12を通ってレジストローラ対13に送られる。レジストローラ対13は、記録材Sを一旦受け止めて、記録材が斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対13は、中間転写ベルト7上のトナー像と同期を取って、記録材を中間転写ベルト7と二次転写ローラ8との間に搬送する。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、二次転写ローラ8に二次転写バイアスが印加されることで、記録材Sに転写される。その後、記録材は、定着装置100に搬送されて定着装置100において加熱、加圧されることによって、記録材上のトナー像が記録材に定着される。その後、トナー像が定着された記録材Sは、排出ローラ対14によって装置上部の排出トレイ15へと搬送排出される。制御手段としてのCPU20は、各部を駆動するモータなどを制御して、このような画像形成動作を行う。
[定着装置]
次に、本実施形態の像加熱装置である定着装置100の構成について、図2ないし図12を用いて詳細に説明する。定着装置100は、図2に示すように、駆動モータ301及び加圧モータ302を備え、これら各モータを駆動することで、入口側から挿入された記録材Sを挟持搬送しつつ、加熱、加圧することで、トナー像を記録材に定着し、出口側から排出する。
次に、本実施形態の像加熱装置である定着装置100の構成について、図2ないし図12を用いて詳細に説明する。定着装置100は、図2に示すように、駆動モータ301及び加圧モータ302を備え、これら各モータを駆動することで、入口側から挿入された記録材Sを挟持搬送しつつ、加熱、加圧することで、トナー像を記録材に定着し、出口側から排出する。
図3に示すように、定着装置100は、第1の回転体としての定着ベルト105、第2の回転体としての加圧ベルト120、IHヒータ170、摺擦回転体としての粗しローラ400、清掃部材としての清掃ローラ415などを備える。そして、定着ベルト105と加圧ベルト120との間の定着ニップ部Nにて、記録材に形成されたトナー像を加熱する。磁束発生手段であるIHヒータ170は、励磁コイルと磁性体コアとそれらを保持するホルダから構成され、定着ベルト105の上部表層近傍に設けられている。励磁コイルは交流電流によって交流磁束を発生し、交流磁束はコア磁性体に導かれて誘導発熱体である定着ベルト105に渦電流を発生させる。その渦電流は誘導発熱体の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。コイルに供給される交流電流は、定着ベルト105の表層温度を検知するためのサーミスタからの温度情報をもとに定着ベルト105の表面温度が所定温度(例えば150℃程度)となるようにCPU20により制御される。
定着ベルト105と当接して定着ニップ部Nを形成するニップ形成部材である加圧ベルト120は、加圧ローラ121とテンションローラ122に張架されている。テンションローラ122は、加圧ベルト120に所定の張力(例えば200N)を付与する。加圧ベルト120としては、耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ50μm、幅380mm、周長200mmのニッケル金属層に例えば厚さ300μmのシリコーンゴムをコーティングし、表層にPFAチューブを被覆したものが用いられる。このような加圧ベルト120は、後述するように定着ベルト105と当接して従動回転し、定着ニップ部Nで挟持した記録材を搬送する。
加圧ローラ121は、例えば中実ステンレスによって外径がφ20mmに形成され、加圧ベルト120と定着ベルト105とで形成する定着ニップ部Nの出口側に配設されている。加圧ローラ121の記録材の搬送方向上流側には、例えばシリコーンゴムで形成された加圧パッド125が加圧ベルト120内側に接触するように配置されている。テンションローラ122は、例えばステンレスによって外径がφ20mm、内径φ18mm程度に形成された中空ローラである。テンションローラ122は、図5に示すように、両端部が軸受126によって支持され、テンションバネ127によって付勢されている。
定着ベルト105は、駆動ローラ131とテンションローラ132に張架されている。テンションローラ132は、定着ベルト105に所定の張力(例えば200N)を付与する。定着ベルト105としては、IHヒータ170により発熱させられるとともに耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ75μm、幅380mm、周長200mmのニッケル金属層もしくはステンレス層などの磁性金属層に例えば厚さ300μmのシリコーンゴムをコーティングし、表層にPFAチューブを被覆したものが用いられる。
駆動ローラ131は、例えば中実ステンレスによって外径がφ18mmに形成された芯金表層に耐熱シリコーンゴム弾性層を一体成型により形成される。駆動ローラ131は、定着ベルト105と加圧ベルト120との定着ニップ部Nの出口側に配設され、加圧ローラ121の圧接により弾性層が所定量弾性的に歪ませられるものである。駆動ローラ131の記録材の搬送方向上流側には、例えばステンレス鋼(SUS材)で形成されたパッドステー137が定着ベルト105内側に接触するように配置されている。
テンションローラ132は、例えばステンレスによって外径がφ20mm、内径φ18mm程度に形成された中空ローラである。テンションローラ132は、定着ベルト105の回転方向に直交する幅方向の蛇行を調整するステアリングローラとしても機能する。即ち、テンションローラ132は、図5に示すように、両端部が軸受136によって支持され、テンションバネ135によって付勢されている。また、テンションローラ132の片端部は、揺動アーム134に支持されており、揺動アーム134は、揺動軸134aに揺動自在に支持され、揺動機構134bにより揺動軸134aを中心として揺動可能となっている。揺動アーム134が揺動することでテンションローラ132が傾動して、テンションローラ132に張架された定着ベルト105が幅方向に移動して蛇行が調整される。
駆動ローラ131は、駆動モータ301により回転駆動される。駆動モータ301は、図2に示すように定着装置100外部に配置され、図5に示すように駆動ローラ131の回転軸上に固定された駆動入力ギア310に対して駆動を入力する。これにより、駆動ローラ131を介して定着ベルト105を回転させる。
また、定着装置100は、図5に示すように、ベースフレーム303と、上フレーム305と、下フレーム306とを備える。上フレーム305は、駆動ローラ131を回転可能に支持するとともに、パッドステー137端部を保持し、ベースフレーム303に固定されている。下フレーム306は、加圧ローラ121を回転可能に支持するとともに加圧パッド125端部を保持し、ベースフレーム303に設けられたヒンジ軸304により回動可能に支持されている。
ベースフレーム303には加圧カム軸307が取り付けられ、その両端には加圧カム308が設けられている。また加圧カム軸307の軸上には加圧ギアが固定されており、加圧モータ302の駆動で加圧カム308を所定量回転させることで、下フレーム306を図3で示す加圧位置と、図4で示す離間位置に回動する。即ち、加圧カム308を回転させることで、下フレーム306に支持された加圧ローラ121などを定着ベルト105側に移動させ、加圧ベルト120を定着ベルト105と当接させる(加圧位置)。一方、加圧カム308を回転させることで、下フレーム306に支持された加圧ローラ121などを定着ベルト105から離れる方向に移動させ、加圧ベルト120を定着ベルト105から離間させる(離間位置)。
また、加圧ローラ121は、加圧フレーム312に支持され、加圧フレーム312と下フレーム306との間には、加圧位置で加圧フレーム312を加圧するための加圧バネ311が設けられている。加圧バネ311は、下フレーム306が加圧位置に移動した際、定着ベルト105内の駆動ローラ131とパッドステー137に対し、加圧ベルト120内の加圧ローラ121と加圧パッド125を所定の圧(例えば400N)で押圧する。それによって、上述の定着ニップ部Nを形成する。
次に、このような定着ニップ部Nの形成動作、及び、定着ベルト105と加圧ベルト120との離間動作について、図6を用いて説明する。加圧命令がCPU20から出されると(S1)、モータドライバ21により加圧モータ302が正方向に回転する(S2)。それにより加圧カム308が所定量回転して下フレーム306を上昇させ、加圧フレーム312に支持された加圧パッド125と加圧ローラ121が加圧位置に移動する(S3)。そして、定着ベルト105と加圧ベルト120とが圧接して定着ニップ部Nを形成する(S4)。同様に、CPU20より離間命令が出されると(S5)、同様に加圧モータ302が逆方向に回転する(S6)。それにより加圧カム308が所定量回転して下フレーム306を下降させ、加圧フレーム312に支持された加圧パッド125と加圧ローラ121が離間位置に移動する(S7)。そして、定着ベルト105と加圧ベルト120とが離間して定着ニップ部Nが解除される(S8)。
[粗し機構]
次に、定着ベルト105の表面性回復を行う粗し機構について、図7ないし図10を用いて説明する。粗し機構を構成する摺擦回転体としての粗しローラ400は、定着ベルト105に近接した位置に、定着ベルト105に当接又は離間可能に設けられている。この粗しローラ400は、その表面に凹凸を有し、表面を定着ベルト105の表面に摺擦させることで、表面粗さを変更する。
次に、定着ベルト105の表面性回復を行う粗し機構について、図7ないし図10を用いて説明する。粗し機構を構成する摺擦回転体としての粗しローラ400は、定着ベルト105に近接した位置に、定着ベルト105に当接又は離間可能に設けられている。この粗しローラ400は、その表面に凹凸を有し、表面を定着ベルト105の表面に摺擦させることで、表面粗さを変更する。
このために粗しローラ400は、例えば、φ12mmのステンレス製の芯金の表面に接着層を介して砥粒を密に接着してある。砥粒は、画像の目標光沢度に合わせて、番手(粒度)が#1000〜#4000のものを用いるのが好ましい。砥粒の平均粒径は、番手(粒度)が#1000の場合は約16μm、#4000番手の場合は約3μmである。砥粒は、アルミナ系(登録商標「アランダム」又は「モランダム」とも称される)である。アルミナ系は、工業的に最も幅広く用いられる砥粒で、定着ベルト105の表面に比べて各段に硬度が高く、粒子が鋭角形状のため研磨性に優れている。本実施形態では、番手(粒度)が#2000の砥粒(平均粒径が7μm)を用いており、その表面粗さ(Ra)は2.0〜4.0μm、凹凸の平均間隔(Sm)は約10〜20μmである。
このような粗しローラ400を、定着ベルトに当接又は離間、及び、回転させる機構について説明する。図7に示すように、定着装置100のフレームに支持されたRFカム軸408の両端には、RFカム407が固定されている。RFカム軸408には、RF着脱ギア409が固定されており、RF加圧モータ410の回転により、RFモータギア411及びRF着脱ギア409を介してRFカム軸408を回転させてRFカム407の位相を制御する。
粗しローラ400は、図8に示すように、上フレーム305上の固定軸142に回転可能に支持された支持アーム401に対し軸受を介して回転可能に支持されている。また、固定軸142には加圧アーム402が回転可能に支持されており、支持アーム401と加圧アーム402の間には加圧バネ404が設けられている。加圧アーム402には、図8(b)に示すように、他端が上フレーム305に保持された離間バネ405が設けられている。離間バネ405は加圧アーム402をRFカム407側へと付勢することで、加圧アーム402を連動して回転させる。それにより粗しローラ400はRFカム407の回転に従って昇降することが可能となり、粗しローラ400を粗しニップRを形成する図9に示す加圧位置と、図8に示す離間位置に移動することができる。本実施形態の場合、RFカム407、加圧アーム402、加圧バネ404、支持アーム401、離間バネ405により、粗しローラ400を定着ベルト105に当接又は離間させる接離機構400Aを構成する。
また、粗しローラ400の同軸上にはギア413が設けられており、定着ベルト105を張架する駆動ローラ131の同軸上には駆動ギア412が設けられている。そして、図9に示すように、RFカム407の回転により粗しローラ400が加圧位置に移動すると、駆動ギア412とギア413とがかみ合う。これにより、駆動モータ301により駆動される駆動ローラ131の駆動が、駆動ギア412及びギア413を介して伝達されて、粗しローラ400が回転する。一方、図8に示すように、RFカム407の回転により粗しローラ400が離間位置に移動すると、駆動ギア412とギア413とのかみ合いが外れる。これにより、駆動ローラ131の駆動が伝達されず、粗しローラ400の回転が停止する。
このような粗しローラ400の加圧位置及び離間位置について、より具体的に説明する。まず、粗しローラ400の離間位置について、図8を用いて説明する。後述するシーケンスに従いRFカム407が所定の位相まで回転すると、支持アーム401と加圧アーム402は加圧バネ404の力でお互いに離れる方向に移動する。そして、加圧アーム402は支持アーム401のストッパー部403に付き当たり位置が規制された状態で保持され、離間バネ405の付勢力で図8の上方に移動する。このとき、駆動ギア412とギア413も離間しており、画像形成装置の作像時に定着ベルト105を駆動しても、粗しローラ400には駆動が伝達されない状態となる。
次に粗し動作を行う加圧位置について、図9を用いて説明する。後述するシーケンスに従いRFカム407が加圧位置に向かって回転を始めると、加圧アーム402が図9の下方に移動する。そして、加圧バネ404を介して支持アーム401及び粗しローラ400が定着ベルト105側に移動し、粗しローラ400が定着ベルト105と当接する。更にRFカム407が回転していくと、加圧アーム402が支持アーム401側へと押し込まれ、加圧バネ404が所定の付勢力で粗しローラ400を付勢して粗しニップRを形成する。本実施形態での粗しニップ形成時には定着ベルト105は、15kgf(≒150N)の力で圧接されるように設定されている。
この圧接する動作で、粗しローラ400が圧接すると同時に、駆動ローラ131の同軸上に配置された駆動ギア412と粗しローラ400の同軸上に配置されたギア413がかみ合い、粗しローラ400は回転する。そして、表面に研磨層を備えた粗しローラ400が、定着ベルト105に対してウィズ方向(表面が同一方向へ移動する方向)に所定の周速差を持って回転することで、定着ベルト105の表面を一様に、所望の粗さに粗す。
この際、周速差が小さいと、所望の粗さに対して、小さい表面粗さとなってしまう。このため、本実施形態においては、駆動ギア412とギア413との減速比を、1.3:1の比率とし、駆動モータ301の回転数が3000rpm時において、周速差が90mm/sとなるようにしている。以上の条件で定着ベルト105を粗しローラ400により粗すことで、定着ベルト105の表層をRz0.5〜1.0程度にすることが可能となる。このような粗さに調整された定着ベルト105を用いて、上述したように記録材上にトナー像を定着することで、定着ベルト105の表層粗さによるキズが現れず、且つ適正な光沢を有した画像とすることができる。
次に、上述した離間位置、加圧位置の一連の動作について、図10を用いて説明する。本実施形態の構成を用いると、前述した粗しローラ400の一連の動作は定着ニップ部Nの形成・解除に関わらず動作させることが可能である。但し定着ニップ部Nの形成中に動作させると、ギア噛み合いによる振動や、駆動モータ301への負荷増が懸念されるため、本実施形態では、粗しローラ400により定着ベルト105を粗す粗し動作は、定着ニップ部Nを解除した状態で動作させる。
まず、定着ニップ部Nが解除されていると判断され、CPU20より加圧命令が出されると、モータドライバ22によりRF加圧モータ410は正方向に所定量回転する(S11)。そうすると前述した駆動列を介してRFカム407が所定量回転し、支持アーム401に支持された粗しローラ400を加圧位置に移動させて粗しニップRを形成する(S12)。次に、駆動モータ301を回転させ(S13)、粗し動作を開始する(S14)。粗し動作開始から所定時間が経過すると(S15)、粗し動作が終了し(S16)、駆動モータ301が停止する(S17)。次に、RF加圧モータ410が逆方向に所定量回転し(S18)、粗しローラ400が離間位置に移動して(S19)、一連の動作を終了する。
このような定着ベルト105の表面性回復を行う粗し動作(表面性回復動作)について説明する。粗し動作は、記録材のエッジ部と接触した定着ベルト105の部位が他の部位に比べて部分的に粗面化してしまった場合に有効なものである。粗しローラ400は、上述した機構およびシーケンスで動作し、定着ベルト105の長手方向(回転方向に交差する幅方向)のほぼ全域に亘り摺擦する。それによって、部分的に表面が粗れてしまった部位とそうではない部位とで表面粗さがほぼ同等となるようにし、劣化状態を目立たなくする。
具体例を説明する。本実施形態では、例えば表面粗さRzが2.0程度に部分的に粗らされた定着ベルト105の表面を、このような粗しローラ400による粗し動作により、表面粗さRzが0.5〜1.0に回復させるようにしている。このとき、記録材のエッジ部と接触した定着ベルトの部位と他の部位の表面粗さRaの差分をΔRaとした場合、ΔRaが0.3程度の状態から、粗し動作(表面性回復動作)によりΔRaが0.1程度になるよう処理される。このように本実施形態では、粗しローラ400の役割は、定着ベルト105の表面粗さを長期に亙り十分に低い状態に維持させるためのものである。これは、画像の光沢ムラを抑制しつつ、画像の光沢低下を抑制することに繋がる。
[清掃ローラ]
次に、粗しローラ400の表面を清掃する清掃部材としての清掃ローラ415について、例えば図8を参照しつつ、図11及び図12を用いて説明する。上述のように、粗しローラ400が定着ベルト105の表層を粗すと、粗しローラ400の表面には定着ベルト105の表層に溶融している微量のトナーや紙紛、定着ベルト105の表層を形成するチューブカスが付着する。これらが付着すると粗しローラ400の表面性状が劣化し、定着ベルト105表層の表面粗さを一定の状態に維持する所期の効果が発揮されなくなることがある。具体的には、本発明者等の検討により、粗し動作を行うことで定着ベルト105に付着した紙紛や表層の削れカス等の微細な異物が、粗しローラ400の砥粒の凹凸内に詰まり、表面粗さが低下することが分かった。表面粗さは、粗しローラ400が定着ベルト105を粗す時間(以下、走行時間と呼ぶ)の増加と共に低下していく傾向にある。このため、本実施形態では、清掃ローラ415を粗しローラ400に当接させ、表面を清掃するようにしている。
次に、粗しローラ400の表面を清掃する清掃部材としての清掃ローラ415について、例えば図8を参照しつつ、図11及び図12を用いて説明する。上述のように、粗しローラ400が定着ベルト105の表層を粗すと、粗しローラ400の表面には定着ベルト105の表層に溶融している微量のトナーや紙紛、定着ベルト105の表層を形成するチューブカスが付着する。これらが付着すると粗しローラ400の表面性状が劣化し、定着ベルト105表層の表面粗さを一定の状態に維持する所期の効果が発揮されなくなることがある。具体的には、本発明者等の検討により、粗し動作を行うことで定着ベルト105に付着した紙紛や表層の削れカス等の微細な異物が、粗しローラ400の砥粒の凹凸内に詰まり、表面粗さが低下することが分かった。表面粗さは、粗しローラ400が定着ベルト105を粗す時間(以下、走行時間と呼ぶ)の増加と共に低下していく傾向にある。このため、本実施形態では、清掃ローラ415を粗しローラ400に当接させ、表面を清掃するようにしている。
清掃ローラ415は、図11に示すように、その表面に複数のセル(気泡)417を有する多孔質材により形成され、表面が接触することで、粗しローラ400の表面を清掃する。このために清掃ローラ415は、図8に示すように、粗しローラ400の表面に常時当接させるようにしている。より具体的に説明する。清掃ローラ415は、固定軸142に回転可能に支持された清掃アーム414によってその両端を回転可能に支持されて保持されている。更に清掃アーム414には、他端が固定軸142に保持された付勢手段である揺動バネ416が設けられ、清掃ローラ415が粗しローラ400に所定圧で常時当接する方向に付勢している。言い換えれば、清掃ローラ415は、揺動バネ416により粗しローラ400に向けて付勢されている。
次に、清掃ローラ415の構成を、図11を用いて詳細に説明する。清掃ローラ415は、例えば、φ6mmの金属製(ステンレスや鉄にめっきを施したもの)の円筒部材である芯金419の表面に発砲ゴムをロール形状に成形した、外径約φ10mmの発砲ゴム(スポンジ)ローラである。本実施形態では、複数のセル417は、平均セル径が粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きくしている。上述のように、粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smが10〜20μmであるため、複数のセル417の平均セル径は、10〜20μmよりも大きくする。但し、セル径が大き過ぎると清掃ローラ415としての強度が低くなるため、複数のセル417の平均セル径は、粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smの5倍以下とすることが好ましい。例えば、粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smが10〜20μmであれば、複数のセル417の平均セル径を100μm以下とすることが好ましい。
本実施形態では、具体的には、清掃ローラ415の発砲ゴムは、ゴムに有機発泡剤、架橋剤、軟化剤、補強剤を練り込み、密閉された型内で加硫を行いながら発泡剤の分解により独立した気泡(セル417)を作成したものである。また、発泡ゴムのゴム材料としては、シリコーンゴムを採用し、セル(気泡)417の平均セル径は約100μmである。なお、清掃ローラ415の発砲ゴムとしては、シリコーンゴム以外に、セル径の条件が適合すれば、クロロプレンゴムやエチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム等の材料であっても良い。
そして、このように構成される清掃ローラ415を常時、粗しローラ400の表面に接触させることで、粗しローラ400の表面を清掃するようにしている。具体的には、清掃ローラ415が粗しローラ400に接触することで従動回転し、粗しローラ400の表面を清掃する。但し、清掃ローラ415を粗しローラ400と同一の駆動源、或いは、別の駆動源により駆動しても良い。この場合、清掃ローラ415と粗しローラ400との間に周速差を設けることが好ましい。また、清掃ローラ415の回転方向は、粗しローラ400と同方向でも逆方向でも良い。
本実施形態の場合、清掃ローラ415の複数のセル417の平均セル径が粗しローラ400の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きいため、粗しローラ400の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる。即ち、粗しローラ400表面の砥粒凸凹の平均間隔Smに対し、それよりも平均セル径の大きい発泡ゴムを有する清掃ローラ415を粗しローラ400に当接させている。これにより、粗しローラ400の砥粒の間に詰まった微細な異物を、清掃ローラ415の複数のセル417により除去することが可能となる。この結果、定着ベルト105の表層の表面粗さを一定の状態に維持するために必要な粗しローラ400の表面粗さを維持することができ、粗しローラ400の長寿命化を図ることができる。
また、前述した特許文献1に記載された構成のように、清掃部材として、平滑なシリコーンゴム層により摺擦回転体の表面を清掃する構成の場合、清掃部材の表面に摺擦回転体から除去した異物が蓄積され易い。このため、新たに摺擦回転体に付着した異物を除去する能力が著しく低下してしまい、粗し動作を所定回数以上実行すると、摺擦回転体の砥粒間に異物が蓄積し、摺擦回転体の表面粗さを維持しにくい。これに対して本実施形態の場合、清掃部材としての清掃ローラ415は、上述のような発泡ゴムローラであるため、粗しローラ400から除去した異物は発泡ゴムローラのセルの内部に送られ、表面に異物が蓄積されにくい。このため、長期に亙って粗しローラ400に付着した異物を除去する能力を維持でき、粗しローラ400の表面粗さも長期に亙って維持できる。
[実験]
次に、このような本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、清掃部材として、本実施形態の構成を有する実施例と、本実施形態とは異なる構成の比較例とを使用して、それぞれ粗しローラ400の走行時間に対する粗しローラ400の表面粗さの推移を測定した。なお、粗しローラ400の走行時間とは、上述したように、粗しローラ400が定着ベルト105に当接して、この定着ベルト105の表面を粗している時間である。
次に、このような本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、清掃部材として、本実施形態の構成を有する実施例と、本実施形態とは異なる構成の比較例とを使用して、それぞれ粗しローラ400の走行時間に対する粗しローラ400の表面粗さの推移を測定した。なお、粗しローラ400の走行時間とは、上述したように、粗しローラ400が定着ベルト105に当接して、この定着ベルト105の表面を粗している時間である。
また、比較例では、平滑な表面を有するシリコーンゴム層を設けた清掃ローラを用いた(ゴム)。実施例では、表面に平均セル径100μmを有するシリコーンゴムを設けた発泡ゴムローラを用いた(発泡スポンジ)。また、粗しローラ400としては、上述したような構成のものを用いた。実験で用いた粗しローラ400の初期の表面粗さは、Ra4.5程度であった。また、粗しローラ400の凹凸の平均間隔(Sm)は、周方向と長手方向に数か所測定し、その値は約10〜20μmであった。
このように行った実験結果を図12に示す。図12は縦軸に粗しローラ400の表面粗さRaを、横軸に粗しローラ400の走行時間をとり、粗しローラ400の走行時間の経過による粗しローラの表面粗さRaの推移を示している。実験では、粗しローラ400の表面粗さがRa2.0程度まで低下した場合に、粗しローラ400による効果(粗し効果)を得られなくなると判定した。
図12から明らかなように、比較例の場合、粗しローラ400の表面粗さは、走行時間の累計が約30分でRa2.0まで低下し、粗し効果を発揮できなくなった。この時の清掃ローラ表面を顕微鏡で観察していくと、数分清掃しただけで表面に異物がびっしりと付着している様子が確認できた。また、粗しローラ400表面は、異物が凹凸内に埋め込まれてしまい、表面粗さが低下している様子が確認できた。一方、実施例の場合、粗しローラ400の表面粗さは、走行時間の累計が約90分でRa2.0を下回る結果となった。この時の清掃ローラ表面を顕微鏡で観察していくと、発砲ゴムのセルの平均セル径が砥粒の凹凸より大きいため、セルのエッジが凹凸内に入り込むことができ、異物をかき取ることができる様子を確認できた。また、粗しローラ400表面は、平滑な平面のゴムローラに比べて異物が凹凸に詰まる量が減少していることが確認できた。
以上の結果から、清掃ローラ415のセル417のエッジが粗しローラ400の表面の砥粒の凹凸内に入り込むこと、即ち、セル417の平均セル径が粗しローラ400の凹凸の平均間隔Sm以上であることが異物除去には重要であることが分かった。これによって、平滑な平面のゴムローラの約3倍、粗しローラ400の表面粗さを維持することが可能になった。
<他の実施形態>
上述の実施形態では、摺擦回転体としての粗しローラが定着ベルトを摺擦する構成について説明したが、加圧ベルトを粗しローラにより摺擦する構成にも、本発明は適用可能である。この場合、加圧ベルトが第1の回転体となる。また、上述の実施形態では、第1の回転体及び第2の回転体としてベルトを使用した構成について説明した。但し、本発明は、第1の回転体と第2の回転体との両方がローラ、或いはどちらか一方がベルトである定着装置(像加熱装置)に適用しても、同様の効果を得ることが可能である。
上述の実施形態では、摺擦回転体としての粗しローラが定着ベルトを摺擦する構成について説明したが、加圧ベルトを粗しローラにより摺擦する構成にも、本発明は適用可能である。この場合、加圧ベルトが第1の回転体となる。また、上述の実施形態では、第1の回転体及び第2の回転体としてベルトを使用した構成について説明した。但し、本発明は、第1の回転体と第2の回転体との両方がローラ、或いはどちらか一方がベルトである定着装置(像加熱装置)に適用しても、同様の効果を得ることが可能である。
また、上述の実施形態では、粗しローラ400としてステンレス製の芯金に接着層を介して砥粒を密に接着したものについて述べた。但し、これに限らず、粗しローラ400はステンレス製の芯金表面をブラスト加工等により所望の表面性状に処理されたものであっても良い。また、摺擦回転体としては、粗しローラに限らず、ベルトなどの他の回転部材に砥粒を接着したりして所望の表面性状としたものであっても良い。
また、上述の実施形態では、清掃ローラが粗しローラに常時当接する構成で説明したが、用途によっては清掃ローラが離間する構成であっても良い。例えば、粗しローラにより粗し動作を行っている場合に清掃ローラが粗しローラと当接し、粗しローラが駆動されることで清掃ローラを従動回転させ、粗しローラが定着ベルトから離間して駆動していない状態では離間させるようにする。或いは、これとは逆に、粗しローラが定着ベルトから離間している状態で清掃ローラを粗しローラに当接させ、粗しローラが定着ベルトに当接している状態で清掃ローラを粗しローラから離間させるようにしても良い。この場合、清掃ローラが単独で駆動可能、或いは、粗しローラが定着ベルトから離間していても駆動可能とする。更には、所定のタイミングやユーザの指令などにより、清掃ローラを粗しローラに当接させて、清掃ローラを単独で回転、或いは、粗しローラに従動回転させるようにしても良い。
100・・・定着装置(像加熱装置)、105・・・定着ベルト(第1の回転体)、120・・・加圧ベルト(第2の回転体)、400・・・粗しローラ(摺擦回転体)、400A・・・接離機構、415・・・清掃ローラ(清掃部材)、416・・・揺動バネ(付勢手段)、417・・・セル、419・・・芯金(円筒部材)
Claims (8)
- 記録材に形成されたトナー像をその間のニップ部にて加熱する第1の回転体及び第2の回転体と、
その表面に凹凸を有し、前記第1の回転体の表面を摺擦する摺擦回転体と、
その表面に複数のセルを有する多孔質材により形成され、前記表面が接触することで、前記摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材と、を備え、
前記複数のセルは、平均セル径が前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Smよりも大きい、
ことを特徴とする像加熱装置。 - 前記清掃部材は、円筒部材の表面に発泡ゴムを設けた発泡ゴムローラである、
ことを特徴とする、請求項1に記載の像加熱装置。 - 前記清掃部材を前記摺擦回転体に向けて付勢する付勢手段を有する、
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の像加熱装置。 - 前記摺擦回転体を前記第1の回転体に当接又は離間させる接離機構を有する、
ことを特徴とする、請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の像加熱装置。 - 前記清掃部材は、前記摺擦回転体に常時当接している、
ことを特徴とする、請求項1ないし4のうちの何れか1項に記載の像加熱装置。 - 前記多孔質材は、シリコーンゴムである、
ことを特徴とする、請求項1ないし5のうちの何れか1項に記載の像加熱装置。 - 前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Smが10〜20μmであり、
前記清掃部材の平均セル径は、100μm以下である、
ことを特徴とする、請求項1ないし6のうちの何れか1項に記載の像加熱装置。 - 前記清掃部材の平均セル径は、前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Smの5倍以下である、
ことを特徴とする、請求項1ないし7のうちの何れか1項に記載の像加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014090095A JP2015210312A (ja) | 2014-04-24 | 2014-04-24 | 像加熱装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015219450A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | 画像加熱装置および画像形成装置 |
US11029633B2 (en) | 2018-11-29 | 2021-06-08 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
-
2014
- 2014-04-24 JP JP2014090095A patent/JP2015210312A/ja active Pending
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