JP6828366B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

用紙等の記録媒体に転写されたトナー像を熱と圧力によって定着し、記録媒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。電子写真方式の画像形成装置では、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り、また用途によって使用される用紙のサイズや厚さなども様々である。

一方、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装置の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。

このような課題に対し、定着部材表面のスジ状傷を修復し、光沢スジ等の画像不良を抑制する（以下、「表面性を回復させる」ともいう）研磨ローラを備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、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として、定着ベルトを掛け回した定着ローラと加熱ローラとの間に対向ローラを配し、これにより摺擦部材である研磨ローラ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ことが開示されている。これにより、研磨ローラの総負荷を減らし、駆動トルクを低減することができ、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ことが記載されている。

一方、定着部材の表面性回復のための研磨手段としては、記録媒体から脱落した紙粉等の付着物が堆積するのを防ぐものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、定着ローラ（加熱ローラ）に対し、研摩ローラを離接自在に設置すること、及び研磨ローラが定着ローラの回動と独立または従属して回転することが開示されている。

研磨ローラによる研磨動作中はプリント動作ができないため、研磨動作時間の短縮化が求められている。研磨ローラは、研磨する対象の定着部材に従動して回転することで定着部材の表面を摺擦することができるが、例えば、独立して異なる速度で駆動回転することで、より短い時間で定着部材の表面性を回復させることが可能となる。

しかしながら、独立して異なる速度で研磨ローラを駆動回転させると、研磨ローラの総負荷が大きく、駆動トルクが大きくなる。例えば、研磨ローラの両端軸部に設けたスプリングによって研磨対象の定着部材に均一に加圧接触させつつ、研磨ローラの片側端部に設けたギヤを駆動回転させる態様では、駆動トルクが大きくなるとギヤ側に駆動トルクの反力が生じ、研磨ローラを定着部材に対して均一に加圧接触させることが難しい状態となる。すなわち、一方の側の加圧力が不十分な、いわゆる片当たり状態となるため、研磨性能が低下し、研磨時間がより長く必要となってしまう。

また、研磨ローラと研磨対象の定着部材との接触面積が小さいと、研磨される面積も小さくなるため、研磨ローラの駆動方法にかかわらず、研磨動作時間が短い場合には満足な表面性回復の効果が得られないことがある。

そこで本発明は、研磨ローラを研磨対象の定着部材に均一に加圧接触させるともに、接触面積を十分に確保して、研磨時間を短縮することができる定着装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、複数の支持部材に張架されて回動する定着ベルトと、前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトに対して離接可能に設けられ、前記定着ベルトと圧接した状態で前記定着ベルトの表面を摺擦する研磨ローラと、前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材からなり、前記研磨ローラと前記定着ベルトを介して対向する研磨補助部材と、を備える定着装置において、前記研磨ローラが前記定着ベルトに圧接した状態では、前記研磨ローラは、前記定着ベルトを介して前記研磨補助部材と対向して、前記定着ベルトとの間に研磨ニップ部を形成するとともに、前記定着ベルトは、前記研磨ローラの少なくとも一部の周面形状に沿って回転軌跡が変更されることを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、研磨ローラを研磨対象の定着部材に均一に加圧接触させるともに、接触面積を十分に確保して、研磨時間を短縮することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 第１の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 第１の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 従来の一実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 従来の一実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 第２の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 第２の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 従来の一実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 従来の一実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 第３の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 第３の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 第４の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 第４の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 第５の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが離間した状態を示す説明図である。 第５の実施形態に係る定着装置において、研磨ローラが当接した状態を示す説明図である。 第６の実施形態に係る定着装置を示す説明図である。 研磨ローラの断面図（Ａ）及び部分拡大図（Ｂ）である。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔画像形成装置〕
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１８（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、複数のローラ（中間転写ベルト駆動ローラ１４、中間転写ベルト支持ローラ１５ａ、１５ｂ、二次転写対向ローラ１６ａ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１６ａ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。

中間転写ベルト駆動ローラ１４と中間転写ベルト支持ローラ１５ａ、１５ｂ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１８（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）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１８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４０（４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ）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４０に露光を行い、静電潜像を形成する。

また、各画像形成手段１８の感光体ドラム４０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４０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４０上の転写残トナーを除去する。

さらに、各感光体ドラム４０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６２（６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ）を設けている。一次転写ローラ６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）は、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム４０に対向するように設けている。

中間転写ベルト駆動ローラ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、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、移動機構により、中間転写ベルト駆動ローラ１４以外の中間転写ベルト支持ローラ１５ａ、１５ｂ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、４０Ｍ、４０Ｃ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１６ａに二次転写ローラ１６ｂ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本発明の定着装置２５を設けている。なお、本発明の定着装置の具体的態様については後述する。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を押し当てて構成され、定着ベルト２６は定着ローラ２９及び加熱ローラ３０を含む支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラ（加熱ローラ３０）には加熱手段（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つの搬送ベルト支持ローラ２３ａ、２３ｂ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。

〔定着装置〕
定着装置２５は、複数の支持部材に張架されて回動する定着ベルト２６と、定着ベルト２６との間に定着ニップ部を形成する加圧部材（加圧ローラ）２７と、定着ベルト２６に対して離接可能に設けられ、定着ベルト２６と圧接した状態で定着ベルト２６の表面を摺擦する研磨ローラ５１と、複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材からなり、研磨ローラ５１と定着ベルト２６を介して対向する研磨補助部材（研磨補助ローラ）５４と、を備える定着装置において、研磨ローラ５１が定着ベルト２６に圧接した状態では、研磨ローラ５１は、定着ベルト２６を介して研磨補助部材５４と対向して、定着ベルト２６との間に研磨ニップ部を形成するとともに、定着ベルト２６は、研磨ローラ５１の少なくとも一部の周面形状に沿って回転軌跡が変更される。

定着ベルト２６を張架する複数の支持部材としては、定着ベルト２６を挟んで加圧部材２７との間に定着ニップ部を形成する定着ローラ２９、及び定着ベルト２６を加熱する加熱ローラ３０が含まれる。
研磨補助部材５４としては、定着ローラ２９であってもよく、定着ローラ２９及び加熱ローラ３０とは別途設けられた支持部材であってもよい。

研磨ローラ５１は、研磨ローラ５１の中心と研磨補助部材５４の中心とを結んだ直線と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線とがなす角の角度θを「巻き付き角度」ともいう。
巻き付き角度θの大きさは、１０°以上であることが好ましく、２０°以上であることがより好ましい。

研磨ローラ５１及び研磨補助部材５４の少なくともいずれかの表層が、弾性体からなることが好ましい。

研磨ローラ５１の定着ベルト２６に対する接触は、研磨ローラ５１を研磨補助部材５４側へ移動させることにより行われる態様であっても、研磨補助部材５４を研磨ローラ５１側へ移動させることにより行われる態様であってもよい。
また、研磨ローラ５１を着脱可能な構成として、ユーザーが研磨動作時に設置し、研磨動作時以外は取り外しておく態様とすることもできる。

研磨補助部材５４は、定着ベルト２６の内周面側に常時接触する構成であってもよい。
また、研磨補助部材５４が定着ベルト２６を張架して張力を付勢する（テンションローラとしての機能を備える）構成とすることができる。
研磨補助部材５４は、回転体（ローラ）の形態に限定されず、パッド状の形態であってもよい。パッド状の形態とすることで研磨ニップ幅を広く確保することが可能であるが、回転体の形態と比較して、当接する定着ベルト２６の内周面や研磨補助部材５４自体が摩耗しやすくなることがある。

以下、図面を参照して具体的な例について説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態を図２及び図３に基づき説明する。本実施形態の定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９及び加熱ローラ３０に掛け回されており、加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９は定着装置フレームに回転可能に支持され、加熱ローラ３０は図中３２の方向にスプリングで引っ張られながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

定着ローラ２９の表層は弾性体により構成され、研磨ローラ５１による加圧時に表層が変形し、加圧部のニップ幅が得られる。本実施形態において得られるニップ幅は、例えば、２．４ｍｍである。

研磨ユニット５０は、研磨ローラ５１、研磨ローラを保持するホルダー５２、研磨ローラを定着ベルト方向に加圧するスプリング５３からなる。研磨ユニット５０は、接離手段によって、定着ベルト２６に対して接離される。接離手段としては、特に限定されず、公知の手段を採用することができる。また、研磨ローラ５１は駆動手段によって回転駆動される構成としてもよい。

なお、本実施形態において、定着ローラ２９、加熱ローラ３０及び加圧ローラ２７の直径は、例えば、５０ｍｍであり、研磨ローラ５１の直径は、例えば、２５ｍｍである。

図２は、研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態、図３は研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を示している。本実施形態において、研磨ローラ５１は、定着ベルト２６が定着ローラ２９と離れ始める部分（当接している領域の端部付近）に当接し、スプリング５３によって定着ベルト２６を介して定着ローラ側に加圧される。

図３に示すように、研磨ローラ５１が当接して加圧されることで研磨ニップ部が形成されるとともに、定着ベルト２６が研磨ローラ５１の周面の一部に巻き付いて定着ベルト２６の回転軌跡が変更される。また、定着ベルト２６の定着ローラ２９へ巻き付く領域も増加する。

定着ベルト２６は研磨ローラ５１が当接した部分に、例えば３ｍｍ程度の食込みが生じるため、加熱ローラ３０の位置が図中３２で示す方向（テンションが与えられている方向）と逆方向に変位する。しかし、その変化量はわずかであり問題となることはない。

研磨ローラ５１の中心と研磨補助部材としての定着ローラ２９の中心とを結んだ直線Ｌ１と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線Ｌ２とがなす角の角度（巻き付き角度）をθとしたとき、定着ベルト２６はθの範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となる。図３に示す例において、巻き付き角度θは２５°である。

研磨ローラ５１は、定着ベルト２６から離間した位置における巻き付き角度θの角度よりも、定着ベルト２６と当接した位置における巻き付き角度θの角度が大きくなるように配置されている。研磨ローラ５１が定着ベルト２６を加圧する方向（スプリング５３の加圧方向）は、巻き付き角度θの角度の範囲内とすることが好ましい。図３に示す例においてスプリング５３の加圧方向は、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線Ｌ２の方向である。

定着ベルト２６と研磨ローラ５１とがニップ幅２．４ｍｍ、直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角の角度（巻き付き角度）θが２５°で当接し、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３倍速い線速で摺擦させる。なお、研磨ローラ５１の線速はこれに限定されない。

＜従来例１＞
従来の実施形態の一例を図４及び図５に基づき説明する。研磨ローラ５１は、定着ベルト２６が定着ローラ２９に当接している（巻き付いている）部分に当接し、スプリング５３によって定着ベルト２６を介して定着ローラ２９側に加圧される。そのため、図５に示すように研磨ローラ５１が定着ベルトに当接して押圧しても、定着ベルト２６が研磨ローラ５１に巻き付くことはない。

これに対し上述の本発明の第１の実施形態においては、定着ベルト２６は直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角の角度（巻き付き角度）θの範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となり、研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触面積を十分に確保することができ、表面性回復に要する研磨動作時間を短縮することができる。具体的には、図４に示す従来例における研磨動作時間に比べて、図３に示す実施形態における研磨動作時間は２０％短縮される。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態を図６及び図７に基づき説明する。本実施形態の定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９及び加熱ローラ３０に掛け回されており、加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９は定着装置フレームに回転可能に支持され、加熱ローラ３０は図中３２の方向にスプリングで引っ張られながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。本実施形態では、定着ベルト２６の内側に、研磨補助部材（研磨補助ローラ）５４が備えられている。研磨補助ローラ５４は、定着ベルト２６と離間した状態で回転可能に支持されている。図６に示す例において、離間距離は１ｍｍである。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

研磨補助ローラ５４の表層は弾性体により構成され、研磨ローラ５１による加圧時に表層が変形し、当接部のニップ幅が得られる。本実施形態において得られたニップ幅は２．０ｍｍであった。なお、研磨補助ローラ５４は図６に示す離間状態において回転することはない。

研磨ユニット５０は、研磨ローラ５１、研磨ローラを保持するホルダー５２、研磨ローラを定着ベルト方向に加圧するスプリング５３からなる。研磨ユニット５０は、接離手段によって、定着ベルト２６に対して接離される。接離手段としては、特に限定されず、公知の手段を採用することができる。また、研磨ローラ５１は駆動手段によって回転駆動される構成としてもよい。

なお、本実施形態において、定着ローラ２９、加熱ローラ３０及び加圧ローラ２７の直径は５０ｍｍであり、研磨ローラ５１及び研磨補助ローラ５４の直径は２５ｍｍである。

図６は、研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態、図７は研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を示している。本実施形態において、研磨ローラ５１は、研磨補助ローラ５４が定着ベルト２６に最も近接している部位に対して左右いずれかにシフトした位置（図７では図の左側へシフトした位置）で定着ベルト２６に当接し、スプリング５３によって研磨補助ローラ側へ加圧される。

研磨補助ローラ５４は定着ベルト２６と接触し、図７に示す研磨動作時の状態においては従動回転する。図７に示すように、研磨ローラ５１が当接して加圧されることで研磨ニップ部が形成されるとともに、定着ベルト２６が研磨ローラ５１の周面の一部に巻き付いて定着ベルト２６の回転軌跡が変更される。同様に、定着ベルト２６は研磨補助ローラ５４へ巻き付く領域も生じる。

定着ベルト２６は研磨ローラ５１が当接した部分に３ｍｍ程度の食込みが生じるため、加熱ローラ３０の位置が図中３２で示す方向（テンションが与えられている方向）と逆方向に変位する。しかし、その変化量はわずかであり問題となることはない。

研磨ローラ５１の中心と研磨補助ローラ５４の中心とを結んだ直線Ｌ３と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線Ｌ２とがなす角の角度（巻き付き角度）をθとしたとき、定着ベルト２６はθの範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となる。図７に示す例において、巻き付き角度θは２９°である。

研磨ローラ５１は、定着ベルト２６から離間した位置における巻き付き角度θの角度よりも、定着ベルト２６と当接した位置における巻き付き角度θの角度が大きくなるように配置されている。研磨ローラ５１が定着ベルト２６を加圧する方向（スプリング５３の加圧方向）は、巻き付き角度θの角度の範囲内とすることが好ましい。図７に示す例においてスプリング５３の加圧方向は、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線Ｌ３の方向である。

定着ベルト２６と研磨ローラ５１とがニップ幅２．０ｍｍ、直線Ｌ２と直線Ｌ３とがなす角の角度（巻き付き角度）θが２９°で当接し、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３倍速い線速で摺擦させる。なお、研磨ローラ５１の線速はこれに限定されない。このような構成により、研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触面積を十分に確保することができ、表面性回復に要する研磨動作時間を短縮することができる。

なお、図６及び図７に示した例では、研磨ユニット５０が移動することで研磨ローラ５１と定着ベルトが接離しているが、研磨ユニット５０を固定とし、研磨補助ローラ５４移動することで研磨ローラ５１と定着ベルトが接離するようにしてもよい。また、研磨補助ローラ５４は、従動回転することなく定着ベルト２６と摺動する固定部材であってもよい。

＜従来例２＞
従来の実施形態の一例を図８及び図９に基づき説明する。
定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９及び加熱ローラ３０に掛け回されており、加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９は定着装置フレームに回転可能に支持され、加熱ローラ３０はスプリングにより定着ベルト２６を３２の方向にテンションを与えながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

定着ベルト２６の外周側には、研磨ローラ５１が定着ベルト２６と離間して設けられている。定着ベルト２６の内周側には、研磨補助ローラ５４が設けられている。研磨補助ローラ５４は、定着ベルト２６と僅かに離れた位置に回転可能なようにフレームに支持されている。
図８に示すように、研磨ローラ５１の中心と、研磨補助ローラ５４の中心とのなす直線と、定着ベルトの軌跡はほぼ直角である。

研磨ローラ５１は、研磨補助ローラ５４が定着ベルト２６に最も近接している部位で定着ベルト２６に当接し、スプリング５３によって定着ベルト２６を介して研磨補助ローラ５４側に加圧される。図８に示す状態では、研磨補助ローラ５４は、定着ベルトから１ｍｍ離れている。そのため、図９に示す状態では研磨ローラ５１に定着ベルト２６が僅かに巻き付くが、研磨補助ローラ５４には定着ベルト２６が巻き付くことはない。

具体的には、図９に示す状態において、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線Ｌ２及びＬ３がなす角の角度（巻き付き角度）θは３°であり、この値から計算により得られる研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触幅は０．６ｍｍである。これは、上述の研磨ローラ５１と定着ベルト２６とのニップ幅２．０ｍｍに含まれ、巻き付く領域（接触面積）を拡大するものではない。

図８に示す離間状態において、研磨補助ローラ５４と定着ベルト２６との離間距離を１ｍｍ以上とすることにより、研磨ローラ５１が定着ベルト２６に食い込む量が大きくなり、研磨ローラ５１へ巻き付く定着ベルト２６の巻き付き角度θを３°以上とすることができるが、この場合、定着ベルト２６の回転軌跡の変化量が過多となり、搬送に支障が生じることとなる。

次に、研磨ローラ５１の駆動に伴う課題について説明する。
研磨ローラ５１は、両端部がスプリング５３を介してホルダー５２に支持され、片端側の軸に設けられたギヤにより回転駆動される。
研磨ユニット５０は、カム等の手段によって研磨補助ローラ５４側へ移動し、図９に示すように研磨ローラ５１が定着ベルト２６に圧接する。

図９に示す状態において、研磨ローラ５１のギヤ側の軸に大きな駆動トルクが生じると、駆動トルクの反力によって、研磨ローラ５１の両端部に設けたスプリング５３の圧バランスが悪化し、研磨ローラ５１が定着ベルト２６に均一に加圧接触できなくなる（片当たり状態となる）。加圧が不十分な側を所定の状態まで研磨するためには、長い研磨時間が必要となる。
また、研磨ローラ５１の中心と研磨補助ローラ５４の中心とのなす直線と、定着ベルトの軌跡とがなす角はほぼ直角であるため、研磨ローラ５１への定着ベルト２６の巻き付きがほとんど生じず、十分な接触面積が得られないため長い研磨時間が必要となる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態を図１０及び図１１に基づき説明する。図１０は、研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態、図１１は研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を示している。
本実施形態の定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９及び加熱ローラ３０に掛け回されており、加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９及び加熱ローラ３０は定着装置フレームに回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。

本実施形態では、定着ベルト２６の内側に、研磨補助部材としての第一の研磨補助ローラ５４及び第二の研磨補助ローラ５５が備えられている。以下、第一の研磨補助ローラを単に「研磨補助ローラ５４」といい、第二の研磨補助ローラを「テンションローラ５５」という。研磨補助ローラ５４は、定着ローラ２９及び加熱ローラ３０とともに定着装置フレームに回転可能に指示されている。一方、テンションローラ５５は、スプリングにより定着ベルト２６を内周側から外周側にテンションを与えながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

研磨補助ローラ５４の表層は弾性体により構成され、研磨ローラ５１による加圧時に表層が変形し、当接部のニップ幅が得られる。本実施形態において得られたニップ幅は１．８ｍｍであった。

研磨ユニット５０は、研磨ローラ５１、研磨ローラを保持するホルダー５２、研磨ローラを定着ベルト方向に加圧するスプリング５３からなる。研磨ユニット５０は、接離手段によって、定着ベルト２６に対して接離される。接離手段としては、特に限定されず、公知の手段を採用することができる。また、研磨ローラ５１は駆動手段によって回転駆動される構成としてもよい。

なお、本実施形態において、定着ローラ２９、加熱ローラ３０及び加圧ローラ２７の直径は５０ｍｍであり、研磨ローラ５１、研磨補助ローラ５４及びテンションローラ５５の直径は２５ｍｍである。

本実施形態において、研磨ローラ５１は、研磨補助ローラ５４とテンションローラ５５との間で定着ベルト２６に当接し、スプリング５３によって研磨補助部材側（研磨補助ローラ５４及びテンションローラ５５側）へ加圧される。

図１１に示すように、研磨ローラ５１が当接して加圧されることで研磨ニップ部が形成されるとともに、定着ベルト２６が研磨ローラ５１の周面の一部に巻き付いて定着ベルト２６の回転軌跡が変更される。同様に、定着ベルト２６は研磨補助ローラ５４及びテンションローラ５５へ巻き付く領域も生じる。

定着ベルト２６は研磨ローラ５１が当接した部分に５．５ｍｍ程度の食込みが生じるため、テンションローラ５５が変位する。しかし、その変化量はわずかであり問題となることはない。

研磨ローラ５１の中心と研磨補助ローラ５４の中心とを結んだ直線と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線とがなす角の角度（巻き付き角度）θ１、及び研磨ローラ５１の中心と研磨補助部材であるテンションローラ５５の中心とを結んだ直線と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線とがなす角の角度（巻き付き角度）をθ２としたとき、定着ベルト２６はθ１とθ２の和である巻き付き角度θ３の範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となる。図１１に示す例において、巻き付き角度θは８０°である。

研磨ローラ５１は、定着ベルト２６から離間した位置における巻き付き角度θの角度よりも、定着ベルト２６と当接した位置におけるθの角度が大きくなるように配置されている。研磨ローラ５１が定着ベルト２６を加圧する方向（スプリング５３の加圧方向）は、θの角度の範囲内とすることが好ましい。

定着ベルト２６と研磨ローラ５１とがニップ幅１．８ｍｍ、巻き付き角度θ３で示す巻き付き角度が８０°で当接し、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３倍速い線速で摺擦させる。なお、研磨ローラ５１の線速はこれに限定されない。このような構成により、研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触面積を十分に確保することができ、表面性回復に要する研磨動作時間を短縮することができる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態を図１２及び図１３に基づき説明する。図１２は、研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態、図１３は研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を示している。
本実施形態の定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９及び加熱ローラ３０及びテンションローラ５５に掛け回されており、加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９及び加熱ローラ３０は定着装置フレームに回転可能に支持されている。また、研磨補助部材５４及び研磨補助部材５４を研磨ローラ５１側へ加圧する加圧手段をさらに備えている。さらにテンションローラ５５を備え、テンションローラ５５はスプリング５５ａにより定着ベルト２６に対して内周側から外周側にテンションを与えながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架している。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

定着ベルト２６の内周側には、研磨補助ローラ５４が設けられている。
研磨補助ローラ５４の両端部は、保持部材５８の長穴部５９にスライド可能に支持され、かつ定着ベルト２６の方向にスプリング５７で付勢されている。以下、研磨補助ローラ５４、保持部材５８及びスプリング５７を「研磨補助ローラユニット」ともいう。
研磨補助ローラユニットは、その長手方向にスライド可能に支持され、研磨補助ローラ５４と反対側に設けたカム６０によってスライド動作する。

定着ベルト２６の外周側には、研磨ローラ５１が設けられている。研磨ローラ５１は、定着ベルト内周面側の研磨補助ローラ５４と対向した位置に回転可能にフレームに支持されている。
研磨ローラ５１の片端側の軸にはギヤが設けられ、回転駆動される。
研磨ローラ５１は、回転駆動による反力をフレームで支持することができるため、回転駆動力が大きくても安定して回転が可能である。

研磨補助ローラ５４の表層は弾性体により構成され、研磨ローラ５１による加圧時に表層が変形し、当接部のニップ幅が得られる。
本実施形態において得られたニップ幅は１．８ｍｍであった。

なお、本実施形態において、定着ローラ２９、加熱ローラ３０及び加圧ローラ２７の直径は５０ｍｍであり、研磨ローラ５１、研磨補助ローラ５４及びテンションローラ５５の直径は２５ｍｍである。

研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態を図１２に基づき説明する。
研磨ローラ５１は、定着ベルト２６と僅かに離れた状態に位置している。
研磨補助ローラユニットはカム６０の回転によってスライドして、研磨補助ローラ５４が定着ベルト２６の内周面から離れる状態に位置している。研磨補助ローラ５４は、保持部材５８の長穴部５９の端部にスプリング５７によって押し付けられている。

研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を図１３に基づき説明する。
研磨補助ローラユニットは、カム６０の回転によりスライドして、研磨補助ローラ５４が研磨ローラ５１方向に移動する。カム６０の回転途中で、研磨補助ローラ５４が、定着ベルト２６に当接する。さらにカム６０が回転すると、研磨補助ローラ５４が、定着ベルト２６を介して研磨ローラ５１に当接する。カム６０の回転が終了すると、研磨補助ローラ５４は保持部材５８の長穴部５９から離れる。この時、研磨補助ローラ５４は、スプリング５７によって研磨ローラ５１側に加圧される。

図１３に示すように、研磨ローラ５１が当接して加圧されることで研磨ニップ部が形成されるとともに、定着ベルト２６が研磨ローラ５１の周面の一部に巻き付いて定着ベルト２６の回転軌跡が変更される。
本実施形態はテンションローラ５５を備えているため、回転の軌跡が変更されたときも、定着ベルト２６には常に適切なテンションが付勢される。

定着ベルト２６は、研磨ローラ５１の中心と研磨補助ローラ５４の中心とを結んだ直線と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線とがなす角の角度（巻き付き角度）θの範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となる。図１３に示す例において、巻き付き角度θは１９°である。

研磨補助ローラ５４が、スプリング５７によって定着ベルト２６を介して研磨ローラ５１側に加圧されることで、定着ベルト２６と研磨ローラ５１とがニップ幅１．８ｍｍ、巻き付き角度１９°で当接する。

研磨ローラ５１は、少なくとも一方の端部に備える駆動手段により回転駆動され、回転している定着ベルト２６と所定の周速差で摺擦することにより研磨動作が行われる。
本実施形態では、研磨ローラ５１を、定着ベルト２６の表面線速に対して順方向に３倍速い線速で摺擦させるが、研磨ローラ５１の線速はこれに限定されない。

上述の構成により、研磨ローラ５１を定着ベルト２６に対して均一に加圧接触させ、かつ研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触面積を十分に確保することができるため、表面性回復に要する研磨動作時間を短縮することができる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態を図１４及び図１５に基づき説明する。図１４は、研磨ローラ５１が定着ベルト２６から離間した状態、図１５は研磨ローラ５１が定着ベルト２６に当接した状態を示している。
本実施形態の定着装置２５は、定着ベルト２６が定着ローラ２９、加熱ローラ３０及びテンションローラとしての機能を備える研磨補助ローラ５４に掛け回されている。加熱ローラ３０には加熱手段３１としてのヒータが設けられている。定着ローラ２９及び加熱ローラ３０は定着装置フレームに回転可能に支持されている。研磨補助ローラ５４は、スプリング５７により定着ベルト２６を内周側から外周側にテンションを与えながら回転可能に支持され、定着ベルト２６を張架して張力を付勢することができる。

本実施形態の定着装置では、第４の実施形態では別個に設けられている研磨補助ローラ５４とテンションローラ５５の機能を、研磨補助ローラ５４のみで実現している。これにより、部品点数が削減され、定着ベルト２６の周長を短縮できるため、定着装置の小型化の効果が期待できる。

加圧ローラ２７は、定着ベルト２６を介して定着ローラ２９を加圧する。定着ローラ２９は駆動手段によって回転駆動され、定着ベルト２６を回転させる。なお、定着ローラ２９ではなく、加圧ローラ２７を回転駆動して定着ベルト２６を回転させることも可能である。

研磨補助ローラ５４の両端部は、保持部材５８の長穴部５９にスライド可能に支持され、かつ定着ベルト２６の方向にスプリング５７で付勢される。これらで構成される研磨補助ローラユニットは、その長手方向の中央近傍に回転支点５６を備え、回転支点５６により回動可能に支持され、研磨補助ローラ５４の反対側に設けたカム６０及びスプリング６１によって回転加圧される。
研磨補助ローラ５４は、ユニットを構成するスプリング５７により回転支点５６中心から遠ざかる方向に付勢され、スプリング６１によって、回転支点５６中心の回転方向に付勢されている。各々の付勢方向は略直交する。

定着ベルト２６の外周側には、研磨ローラ５１が設けられている。研磨ローラ５１は、定着ベルト２６の内周面側の研磨補助ローラ５４の回転方向と対向した位置に、回転可能にフレームに支持されている。
研磨ローラ５１は、片端側の軸設けられたギヤにより回転駆動される。
研磨ローラ５１は回転駆動による反力をフレームで支持することができるため、回転駆動力が大きくても安定した回転が得られる。

研磨補助ローラ５４の表層は弾性体により構成され、研磨ローラ５１による加圧時に表層が変形し、当接部のニップ幅が得られる。本実施形態において得られたニップ幅は１．８ｍｍである。

なお、本実施形態において、定着ローラ２９、加熱ローラ３０及び加圧ローラ２７の直径は５０ｍｍであり、研磨ローラ５１、テンションローラ５５の直径は２５ｍｍである。

図１４に示すように、研磨ローラ５１が定着ベルト２６と僅かに離れた状態に位置する状態において、研磨補助ローラユニットは、カム６０によって、研磨補助ローラ５４が図の左方向に回転した位置にあり、スプリング５７により定着ベルト２６に対して内周側からテンションを付勢している。

図１５に示すように、研磨ローラ５１が定着ベルト２６と当接した状態において、研磨補助ローラユニットは、カム６０の回転によって研磨補助ローラ５４が図の右方向に回転を開始し、カム６０の回転途中で保持部材５８からカム６０が離れ、スプリング６１によって研磨補助ローラ５４が右方向に付勢される。そして研磨補助ローラ５４は定着ベルト２６を介して研磨ローラ５１に当接し、スプリング６１によって研磨ローラ５１側に加圧される。研磨補助ローラ５４は、スプリング５７によって定着ベルト２６に対して内周面からテンションを付勢している

また図１５に示すように、研磨ローラ５１が研磨補助ローラ５４に当接して加圧されることで研磨ニップ部が形成されるとともに、定着ベルト２６が研磨ローラ５１の周面の一部に巻き付いて定着ベルト２６の回転軌跡が変更される。

定着ベルト２６は、研磨ローラ５１の中心と研磨補助ローラ５４の中心とを結んだ直線と、研磨ローラ５１の中心を通って定着ベルト２６表面に対して垂直な直線とがなす角の角度（巻き付き角度）θの範囲で研磨ローラ５１に巻き付いた状態となる。図１５に示す例において、巻き付き角度θは３０°である。

研磨補助ローラ５４が、スプリング６１によって定着ベルト２６を介して研磨ローラ５１ベルト側に加圧されることにより、定着ベルト２６と研磨ローラ５１とがニップ幅１．８ｍｍ、巻き付き角度θで示す巻き付き角度が３０°で当接する。

研磨ローラ５１がその端部に設けられたギヤにより回転駆動され、回転している定着ベルト２６と所定の周速差で摺擦することにより研磨動作が行われる。
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３倍速い線速で摺擦させる。なお、研磨ローラ５１の線速はこれに限定されない。

上述の構成により、研磨ローラ５１を定着ベルト２６に対して均一に加圧接触させ、かつ研磨ローラ５１と定着ベルト２６との接触面積を十分に確保することができるため、表面性回復に要する研磨動作時間を短縮することができる。

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、図３、図６、図７、及び図１０〜１５では、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、図１６に示す例のように、定着ローラ２９に代えて、回転しない固定した押圧部材３３を配設し、該押圧部材３３と加熱ローラ３０に定着ベルト２６が張架される構成であってもよい。
また、加熱手段３１は、ハロゲンヒータであっても、ＩＨ（電磁誘導）加熱装置であってもよい。

定着ベルト２６は、例えば、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、例えば、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、例えば、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、トナー像を有する用紙（記録媒体）を良好に定着し、且つ用紙を定着ベルト２６から良好に分離することができるようになる。

図１７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。

研磨ローラ５１は、例えば、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。

１０ 中間転写ベルト
１４ 中間転写ベルト駆動ローラ
１５ 中間転写ベルト支持ローラ
１６ａ 二次転写対向ローラ
１６ｂ 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 搬送ベルト支持ローラ
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（研磨補助部材）
３０ 加熱ローラ
３１ 加熱手段
４０ 感光体ドラム
５１ 研磨ローラ
５１ａ 芯金
５１ｂ 摺擦層
５１ｃ 砥粒
５２ ホルダー
５３ スプリング
５４ 研磨補助ローラ（研磨補助部材）
５５ テンションローラ（研磨補助部材）
５６ 回転支点
５７ スプリング
５８ 保持部材
５９ 長穴部
６０ カム
６１ スプリング
６２ 一次転写ローラ
１００ 画像形成装置本体
Ｓ 転写紙

特開２０１５−９４９２１号公報 特開平９−２３０７３１号公報

Claims (8)

1. 複数の支持部材に張架されて回動する定着ベルトと、
   前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着ベルトに対して離接可能に設けられ、前記定着ベルトと圧接した状態で前記定着ベルトの表面を摺擦する研磨ローラと、
   前記複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材からなり、前記研磨ローラと前記定着ベルトを介して対向する研磨補助部材と、を備える定着装置において、
   前記研磨補助部材は、前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材との間に前記定着ニップ部を形成する定着ローラ、および前記定着ベルトを加熱する加熱ローラとは別途設けられた支持部材であり、
   前記研磨ローラが前記定着ベルトに圧接した状態では、
   前記研磨ローラは、前記定着ベルトを介して前記研磨補助部材と対向し、前記研磨補助部材が前記定着ベルトに最も近接している部位に対して左右いずれかにシフトした位置で前記定着ベルトに当接することで、前記定着ベルトとの間に研磨ニップ部を形成するとともに、
   前記定着ベルトは、前記研磨ローラの少なくとも一部の周面形状に沿って回転軌跡が変更されることを特徴とする定着装置。
2. 前記研磨補助部材を前記研磨ローラ側へ加圧する加圧手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記研磨補助部材が、前記定着ベルトを張架して張力を付勢することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記研磨ローラの中心と前記研磨補助部材の中心とを結んだ直線と、前記研磨ローラの中心を通って前記定着ベルトの表面に対して垂直な直線とがなす角の角度は、
   前記研磨ローラが前記定着ベルトから離間した位置における角度よりも、前記研磨ローラが前記定着ベルトと当接した位置における角度が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記研磨ローラの中心と前記研磨補助部材の中心とを結んだ直線と、前記研磨ローラの中心を通って前記定着ベルトの表面に対して垂直な直線とがなす角の角度は、前記研磨ローラが前記定着ベルトと当接した位置において１０°以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記研磨補助部材の表層が、弾性体からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記研磨ローラを駆動する駆動手段を備え、前記研磨ローラは、前記定着ベルトの回転速度と異なる速度で回転駆動されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 請求項１から７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。

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