JP2017003776A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の表面性を回復させる摺擦部材が定着部材を摺擦する動作を、少なくとも振動をトリガーとして摺擦回転速度制御手段と摺擦押圧力制御手段で制御し、摺擦部材の経時的な品質を確保する。【解決手段】定着ローラ４と加圧ローラ３とにより形成されるニップ部にて未定着トナーを担持した転写紙Ｓを搬送して、トナー画像を転写紙Ｓに定着することができる定着装置８０である。定着ローラ４を摺擦することにより定着ローラ４の表面性を回復させる研磨ローラ１１と、研磨ローラ１１が定着ローラ４を摺擦する動作を制御する駆動制御部１４とを備えている。駆動制御部１４は、少なくとも、振動をトリガーとして摺擦動作の制御を行い、研磨ローラ１１の経時的な品質確保を図る。【選択図】図２

Description

本発明は、記録媒体にトナー画像を定着させる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置において、定着装置を備えた定着部で搬送される用紙（記録媒体）のエッジに起因するスジ状の画像不良の発生を制御する目的で、定着部材の表面を摺擦、研磨し定着部材の表面性を回復させるものが提案されている。用紙のエッジ部に起因する光沢スジを解消するためには、定着ベルトの表面を積極的に研磨し、定着ベルトの表面の全体を荒らすことが望ましいとされている。定着ベルトの表面を摺擦、研磨する部材としては、表面に研磨機能を有するローラ部材が多く用いられている。以下、本明細書では、このローラ部材を「研磨ローラ」という。また、この研磨ローラを定着ベルト（定着部材）に当接し、この研磨ローラを回転駆動し摺擦する動作が提案されている。

電子写真方式の画像形成装置には、未定着トナー像を担持した記録媒体を定着部材と加圧部材の定着ニップを通過させ、熱及び圧の作用によって未定着トナー像を記録媒体に定着する定着装置が設けられている。この種の定着装置では定着部材の幅方向において所定サイズの記録媒体を通紙させた際、その記録媒体のエッジが通過する位置が一定である。したがって、使用する記録媒体の殆どが同じサイズの用紙であれば、定着部材においてその用紙のエッジが通る位置も一定になる。また、用紙等のエッジは裁断時に発生するバリがあり、このバリのあるエッジが定着部材の同じ位置を通過することになる。そして、定着部材は用紙エッジ通過位置部分の表面が荒れてしまい、画像にスジむら等を発生させて画像品質を劣化させる。

特許文献１には、定着ベルトに対して研磨、摺擦を実施した場合でも良好な画像品質を得ることができるようにするため、定着部材の表面に、定着部材の表面の荒れを修復することのできる摺擦部材を備え、定着部材の表面を良好な状態に維持できるとする内容が開示されている。しかし、経時による研磨ローラ振動による画像不良という問題は解消できていない。

定着部材表面を研磨する摺擦部材を設け、この摺擦部材によって定着部材の表面が修復させることが高耐久化につながる。しかし、摺動部材は経時で研磨ローラや軸受等の摩耗が発生して振動が大きくなる。振動が発生した状態で研磨ローラを定着部材へ圧接させることで研磨ムラが発生して定着部材を傷つけ、形成される画像に筋状の跡が軸方向に発生してしまう。

本発明は、用紙エッジによる定着部材の表面の荒れを修復することができる画像形成装置において、定着部材表面を研磨するために設けた摺擦部材の品質を経時においても確保し、摺擦部材によって定着部材の表面が修復可能とすることを目的とする。

本発明に係る定着装置は、定着部材と対向部材とにより形成されるニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して、トナー画像を前記記録媒体に定着することのできる定着装置であって、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と、該摺擦部材が前記定着部材を摺擦する動作を制御する摺擦動作制御手段を備え、該摺擦動作制御手段が、摺擦回転速度制御及び摺擦押圧力制御を、少なくとも振動をトリガーとして行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、定着部材表面を研磨することができる摺擦部材の品質を経時においても確保し、摺擦部材による定着部材の表面修復を高耐久化させることができる。

本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 定着装置の断面図である。 通紙枚数と加速度（振動）の関係を示す図である。 「摺擦部材」としての研磨ローラの断面形状を示す図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明は、定着ベルト上に発生した用紙エッジ跡で発生した画像不良を摺擦部材で画像不良をリセットさせるものであり、以下の特徴を有する。要するに、摺擦部材は劣化することで軸芯の摩耗等が発生し、それにより振動が大きくなるので、摺動部材の振動検知を行い、画像不良等の不具合を抑制する。そこで摺動部材の振動を検知、制御し、摺動部材の回転数や圧力を低減させて摺動部材の経時的な品質維持を図ることが特徴になっている。すなわち本発明は、研磨ローラに加速度ピックアップ（振動検知手段）を設け、定着部材の修復効果を維持しながら、振動の発生しない回転速度で研磨ローラを動作させ、画像不良の発生を抑止する。

このような本発明の特徴について、以下に図面を参照して詳細に説明する。
まず本発明の実施対象となる定着装置及び画像形成装置について、図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明を適用可能な画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この図において符号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を、符号２００は画像形成装置本体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１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが並設されたタンデム型中間転写式のタンデム型画像形成部２０が設けられている。上記の符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、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、中央付近に無端ベルト状の中間転写ベルト３０が設けられている。この中間転写ベルト３０は、複数の支持ローラ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ等に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能となっている。図示の例では、支持ローラ３０ｄの図中左に、中間転写ベルト３０用のクリーニング装置４０を設けている。クリーニング装置４０は画像転写後に中間転写ベルト３０上に残留する残留トナーを除去する。

また支持ローラ３０ａと支持ローラ３０ｂ間に張り渡した中間転写ベルト３０上には、その搬送方向に沿って、４つの画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを横に並べて配置して、タンデム型画像形成部２０を構成している。なお、以下、「１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ」等を「１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ」のように略記する。このタンデム型画像形成部２０の各画像形成手段１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像を担持する感光体ドラム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５０が設けられている。各露光装置５０はそれぞれ２つの画像形成手段（１０Ｙと１０Ｍ、１０Ｃと１０Ｋ）に対応している。例えば２つの光源装置とカップリング光学系、共通の光偏向器、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。２つの光源装置は、例えば半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等であり、共通の光偏向器は例えばポリゴンミラー等である。そして、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、各画像形成手段１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの露光に先立って各感光体ドラム４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを均一に帯電する帯電装置が設けられている。また、露光装置５０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４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ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３０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３０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ローラ６０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。

中間転写ベルト３０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ３０ａは中間転写ベルト３０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３０上に形成する場合には、図示しない移動機構により、支持ローラ３０ａ以外の支持ローラ３０ｂ、３０ｃを移動させる。これにより、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３０から離間させることが可能である。

中間転写ベルト３０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７０が備えられている。この二次転写装置７０は、図示の例では、支持ローラ３０ｄに二次転写ローラ３０ｅ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３０上の画像を「記録媒体」としてのシート状の転写紙Ｓに転写する。また、二次転写装置７０の横には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着する定着装置８０が設けられている。定着装置８０は、後述の摺擦部１と、定着ベルト２と、加圧ローラ３と、定着ローラ４と、加熱ローラ５とを備えている。

二次転写装置７０で画像が転写された転写紙Ｓは、２つのローラに支持された搬送ベルト７０ａにより定着装置８０へと搬送される。定着装置８０は、加熱ローラ５で加熱された定着ベルト２（及び定着ローラ４）と、加圧ローラ３とで形成するニップ部に、未定着トナーが載った転写紙Ｓを通過させて、加圧及び加熱を行って転写紙Ｓにトナー画像を定着する。搬送ベルト７０ａに代えて固定のガイド部材でも良く、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７０および定着装置８０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シート反転装置９０を備えている。

図２は定着装置８０の断面図を示す。この図２に示されるよう、定着装置８０は、後述の研磨ローラ１１を有する摺擦部１と、「定着部材」としての無端ベルトである定着ベルト２と、回転体である「加圧部材（対向部材）」としての加圧ローラ３と、定着ローラ４と、加熱ローラ５とを備えている。定着ベルト２は定着ローラ４と加熱ローラ５とに掛け回されており、加熱ローラ５は「加熱手段」としてのヒータ５１を有している。そして、ヒータ５１により加熱される加熱ローラ５を介して定着ベルト２は加熱される。この構成により、定着部材は加熱手段を備えて構成されている。なお、加熱手段としてはハロゲンランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等でもよい。

また、定着装置８０は、分離部６を備えており、この分離部６に摺擦部１が備えられている。つまり分離部６の分離板６１の上部のデッドスペースに摺擦部１が配置されている。このような構成とすることで、定着装置８０を大型化することなく摺擦部１を定着装置８０内に備えることができる。ここで分離部６に配置される摺擦部１には「摺擦部材」としての研磨ローラ１１が備えられており、研磨ローラ１１は摺擦部１から容易に着脱可能なよう備えられ、所定の使用期間において研磨ローラ１１を新品に交換可能な構成としている。

図２に二点鎖線で示すように、分離部６は、フレーム６２の回転支点６２ａを中心に定着ベルト２（定着部材）から退避する方向へ回転移動が可能な構成である。例えば定着装置８０の出口近傍で用紙ジャムが発生した場合は分離部６を操作し、定着部に滞留した用紙を容易に除去することができる。また、分離部６は定着装置８０に対してネジ（例えば回転支点６２ａとしてのネジ）等で保持されており、これを取り外すことにより分離部６を定着装置８０から取り外すことが可能に構成されている。このような構成とすることで、分離部６内部に設置される研磨ローラ１１の交換をより簡潔に実施することが可能である。

研磨ローラ１１は、駆動軸１１ａを軸受１１ｂで軸支されて摺ブラケット１２に取り付けられている。詳細には、摺ブラケット１２は回転支点１２ａにより分離部６のフレーム６２に軸支されており、この摺ブラケット１２のホルダ１２ｂ内に研磨ローラ１１の軸受１１ｂと加圧スプリング１３が配設されている。研磨ローラ１１の駆動軸１１ａは、「摺擦動作制御手段」としての駆動制御部１４からの駆動力にて回転駆動される。また、ホルダ１２ｂの端部には接離カム１５が配設されており、この接離カム１５の駆動軸１５ａも上記駆動制御部１４からの駆動力にて回転駆動される。

駆動制御部１４はコンピュータやモータ駆動用の駆動回路等で構成されたコントローラである。加速度ピックアップＡが研磨ローラ１１の振動を検知した場合、接離カム１５の回転角度、すなわち研磨ローラ１１の定着ベルト２の表面への当接圧力を弱くなる方向へ回転させ、研磨ローラ１１の振動が許容値になる位置まで回転させる。逆に、加速度ピックアップＡ振動を検知しない場合は許容値まで接離カム１５の回転角度、すなわち研磨ローラ１１の定着ベルト２表面への当接圧力を強くなる方向へ回転させる。

また、研磨ローラ１１の回転数の制御で振動抑制も行える。すなわち、加速度ピックアップＡが研磨ローラ１１の振動を検知した場合、研磨ローラ１１の回転数を下げ、研磨ローラ１１の振動が許容値になる回転数まで低下させる。逆に、加速度ピックアップＡで振動を検知しない場合は許容値まで研磨ローラ１１５の回転数を上げる。加速度ピックアップＡが研磨ローラ１１の振動を検知し、リフレッシュローラの回転速度、押し圧力を制御する。そして接離カム１５の回転により、摺ブラケット１２は回転支点１２ａを中心に回転し、この摺ブラケット１２に支持された研磨ローラ１１が、図の白矢印で示すように定着ベルト２に対して当接、離間が可能となる。すなわち、研磨ローラ１１は定着ベルト２に対して接離可能となっている。そして、接離カム１５の回転位置と、加圧スプリング１３のばね力に応じて研磨ローラ１１の定着ベルト２の表面への当接圧力が決まる。したがって、定着ベルト２の表面への当接圧力は、駆動制御部１４により制御される。これにより、駆動制御部１４は、後述のように異なる当接圧力を選択する。また、回転速度を変更可能な研磨ローラ１１を制御し、その回転速度を駆動制御部１４により制御する。

以上の構成により、研磨ローラ１１が定着ベルト２に対して当接した状態において、研磨ローラ１１を回転駆動し、研磨ローラ１１により定着ベルト２を研磨することができる。これにより、研磨ローラ１１は定着ベルト２の表面性を回復させる。研磨ローラ１１としては、図４に示すように、研磨ローラ１１は、芯金１１１表面に砥粒１１Ｂをバインダー樹脂１１２に分散させた砥粒層１１３を形成したローラを用いることができる。砥粒１１３としては研磨材として広く用いられている酸化アルミニウム（アルミナ）を用いることができる。研磨ローラ１１の断面形状についての詳細は後述する。

なお同サイズの用紙を１０００枚程度通紙すると、用紙エッジにより定着ベルトが削られる現象が確認されている。その後さらに大きい用紙を通紙することで用紙エッジ跡が画像に発生する不具合が発生する。このような問題に対して、定着ベルト上の研磨動作を行っていくと経時で、摺擦部材の振動とこれに起因して画像品質の維持が困難になるなどの問題が生じるのは叙上のとおりである。

図３に通紙枚数と加速度（振動）の関係、すなわち経時における振動の発生例を示す。
振動は１以下であれば視認できないレベルの画像筋を生じさせる。図中の「倍速」は定着部材に対してリフレッシュローラを何倍で回転させているかを示している。

以下は上述した定着装置８０に用いられる構成部品の仕様例である。図２では、叙上の構成の定着装置を示しているが、定着ローラ４内にハロゲンヒータ等を有し、定着ベルト２および加熱ローラ５を持たない構成でも構わない。この場合は定着ローラ４が「定着部材」である。また熱源がＩＨ加熱装置であっても構わない。定着ベルト２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，離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト２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ている。定着ベルト２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）、等で形成されている。定着ベルト２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から良好に分離することができる。

図４は「摺擦部材」としての研磨ローラ１１の断面形状と、「摺擦部材」としての研磨ローラ１１の断面形状を示す。研磨ローラ１１は、前述のように所定の当接圧力で定着ベルト２に押し付けられ、定着ベルト２の回転方向と順方向もしくは逆方向に線速の差をつけて回転する。また研磨ローラ１１は、芯金１１１とバインダー樹脂１１２に砥粒１１Ｂが分散された砥粒層１１３からなり、砥粒層１１３の表面は、砥粒１１Ｂが突き出すことで、微細な凹凸が形成されている。

以上説明してきたように、本発明に係る定着装置は、定着部材と対向部材とにより形成されるニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して、トナー画像を前記記録媒体に定着することができる定着装置である。そして、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ており、この摺擦部材が定着部材を摺擦する。その動作は、少なくとも、振動をトリガーとして摺擦回転速度制御手段と摺擦押圧力制御手段により制御され、摺擦部材の経時的な品質が確保される。

また摺擦部材を定着部材に対して接離可能に備え、かつ摺擦部材が定着部材へ当接した状態において回転速度を変化させ、当接圧力を変化させ得るようにする。また定着部材から離間した状態において回転速度を変化させ、当接圧力を変化させ得るようにする。さらに、摺擦部材の振動検知手段を有する構成も可能である。またさらに、摺擦動作制御手段の周方向の回転速度を定着ベルトより速くしてもよい。いずれも摺擦部材の経時的な品質確保を図れる。

本発明は以上説明した実施形態、実施例に限定されるものではなく、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多くの変形が可能である。

１ ：摺擦部
２ ：定着ベルト
３ ：加圧ローラ
４ ：定着ローラ
５ ：加熱ローラ
６ ：分離部
１０ ：画像形成手段
１１ ：研磨ローラ
１２ ：摺ブラケット
１３ ：加圧スプリング
１４ ：駆動制御部
１５ ：接離カム
２０ ：タンデム型画像形成部
３０ ：中間転写ベルト
４０ ：クリーニング装置
４０ ：感光体ドラム
５０ ：露光装置
５１ ：ヒータ
６０ ：一次転写ローラ
６１ ：分離板
６２ ：フレーム
７０ ：二次転写装置
７０ａ ：搬送ベルト
８０ ：定着装置
９０ ：シート反転装置
１００ ：画像形成装置本体
１１１ ：芯金
１１２ ：バインダー樹脂
１１３ ：砥粒層
１１５ ：研磨ローラ
Ａ ：加速度ピックアップ
Ｓ ：転写紙

特開２０１４−１４９３４４号公報

Claims (6)

1. 定着部材と対向部材とにより形成されるニップ部にて未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して、トナー画像を前記記録媒体に定着することのできる定着装置であって、
   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と、
   該摺擦部材が前記定着部材を摺擦する動作を制御する摺擦動作制御手段を備え、
   該摺擦動作制御手段が、摺擦回転速度制御及び摺擦押圧力制御を、少なくとも振動をトリガーとして行う、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記摺擦部材を前記定着部材に対して接離可能に備え、かつ前記摺擦部材が前記定着部材へ当接した状態において回転速度を変更可能に備え、
   該回転速度の変化により前記摺擦部材の前記定着部材への当接圧力を変化させる、
   ことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記摺擦部材を前記定着部材に対して接離可能に備え、かつ前記摺擦部材が前記定着部材から離間した状態において回転速度を変更可能に備え、
   該回転速度の変化により前記摺擦部材の前記定着部材への当接圧力を変化させる、
   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１項に記載の定着装置であって、
   前記摺擦部材の振動検知手段を有する、
   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１項に記載の定着装置であって、
   前記摺擦動作制御手段は、前記定着部材より周方向の回転速度が速い、
   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１項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。