(57)【要約】【課題】定着部材の表面性を回復する摺擦部材の長寿命化を図ることができ、これにより回復機能を長期間維持することができる定着装置を提供する。【解決手段】前記定着装置は、トナー像を記録材に加熱定着する定着部材と、前記定着部材に当接しトナー像を担持した記録材が挟み込まれる定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面を加熱する補助加熱手段と、前記補助加熱手段の前記定着部材の回転方向下流側に配置され、前記定着部材を摺擦部材で摺擦することによりその表面性を回復させる表面回復手段と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を記録材に加熱定着する定着部材と、
前記定着部材に当接しトナー像を担持した記録材が挟み込まれる定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の表面を加熱する補助加熱手段と、
前記補助加熱手段の前記定着部材の回転方向下流側に配置され、前記定着部材を摺擦部材で摺擦することによりその表面性を回復させる表面回復手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記表面回復手段と前記補助加熱手段が前記加圧部材に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記表面回復手段の動作は、記録材の非通紙時に行われ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。
【請求項４】
前記表面回復手段の摺擦部材は前記定着部材に接離可能であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー画像を加熱加圧定着して記録材に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。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を有する複合機等の電子写真式の画像形成装置に用いられている定着装置としては定着部材に加熱ローラ（定着ローラともいう）を用いた加熱ローラ方式（熱定着ローラ方式ともいう）のものが低速機から高速機まで、モノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く採用されている。加熱ローラ方式の定着装置とは、所定の温度に維持された定着ローラと、弾性層を有してその定着ローラに当接する加圧部材である加圧ローラとによって形成された定着ニップ部により、未定着のトナー像を形成された記録材を挟持搬送しつつ加熱加圧するものである。
【０００３】
また、近年、定着部材として無端状の定着ベルトを加熱ローラと定着ローラとに張架し、定着ベルトを介して定着ローラを押圧する加圧部材である加圧ローラを設け、加熱された定着ベルトと加圧ローラとの間のニップ部で記録材を加熱・加圧して定着するベルト定着装置が提案され、用いられてきている。
【０００４】
しかしながら、定着装置に記録材を通紙することにより、上記定着部材の表面に通紙による傷や、紙粉、オフセットトナー等の汚れが生じ、徐々に荒れてくるという問題がある。前記傷の大きな原因として、記録材の裁断時に生じる両端部のバリがある。特に同一サイズの記録材が連続して通紙されると、定着部材の記録材の両端部、即ちバリが通過する位置は荒らされて傷がついた状態となる。このような定着部材の表面の汚れや荒れは、光沢むらを生じさせ画像の乱れ劣化を生じさせる。
【０００５】
これに対し、定着ローラと、定着ローラをクリーニングする側の面に１ｍ２あたり０．５〜１５ｇの金属を付着させたウェブと、を有する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体（定着ローラ）と、前記加熱回転体を摺擦することによりその表面性を回復させる、砥粒を密に接着して形成した摺擦層を有する摺擦材を備えた摺擦部材と、を有する画像加熱装置（定着装置）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２６６３８３号公報
【特許文献２】特開２００８−４０３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、金属を付着させたウェブ、即ち摺擦部材で定着ローラを研磨し、定着ローラの表面性を均し回復させるものである。しかしながら、定着ローラ（定着部材）を研磨するため、定着ローラの寿命を短くするという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２は、摺擦部材で定着ローラの表面に細かい摺擦傷を多数付けることで、表面状態を均一化し、定着ローラの表面性を回復させるものである。しかしながら、このように摺擦部材を用いて摺擦し、定着ローラ等の定着部材の表面性を回復（リフレッシュ）する場合、この回復の動作（回復動作）を繰り返すことにより摺擦部材が汚れ摺擦部材の粗さが維持できなくなり、回復機能が低下する。
【００１０】
特許文献１及び２では、上記のように定着ローラの短寿命化や回復機能の低下についての対応はされておらず、定着ローラの短寿命化の防止や摺擦部材の長寿命化、即ち回復動作可能な回数を増加して回復機能を長期間維持することは困難であった。
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、定着部材の表面性を回復する摺擦部材の長寿命化を図ることができ、これにより回復機能を長期間維持することができる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は下記の構成により達成される。
【００１３】
１．トナー像を記録材に加熱定着する定着部材と、
前記定着部材に当接しトナー像を担持した記録材が挟み込まれる定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の表面を加熱する補助加熱手段と、
前記補助加熱手段の前記定着部材の回転方向下流側に配置され、前記定着部材を摺擦部材で摺擦することによりその表面性を回復させる表面回復手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【００１４】
２．前記表面回復手段と前記補助加熱手段が前記加圧部材に配置されたことを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１５】
３．前記表面回復手段の動作は、記録材の非通紙時に行われることを特徴とする前記１または２に記載の定着装置。
【００１６】
４．前記表面回復手段の摺擦部材は前記定着部材に接離可能であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の定着装置。
【００１７】
５．前記１から４の何れか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。
【発明の効果】
【００１８】
上記により、定着部材の表面性を回復する回復動作時間を短くすることができ、摺擦部材が定着部材に当接する時間を短くすることができる。これにより、摺擦部材の長寿命化、即ち回復動作可能な回数を増加させることができる。また、回復機能を長期間維持することができる回復手段を備えた定着装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】定着装置の主構成を示す図である。
【図３】定着装置の別形態の主構成を示す図である。
【図４】定着装置の別形態の主構成を示す図である。
【図５】定着装置の別形態の主構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
摺擦部材の長寿命化を図るためには、摺擦部材が汚れ使用不可となるまでの期間を長くする、即ち摺擦部材の汚れの速度をできるだけ遅くすることが効果的である。
【００２１】
このため、本発明の発明者らは、定着部材の表面性を回復する回復動作の時間を短く、即ち効果的に回復動作を行い、摺擦部材が定着部材に当接する時間を短くすることを検討した。そして、定着部材の表面温度を、定着温度以上の温度に維持して回復動作を行うことで、回復動作の時間を短くすることができ、摺擦部材が定着部材に当接する時間を短くすることができるとの知見を得た。
【００２２】
以下に本発明に係る定着装置の実施の形態について図を参照して説明する。なお、本発明は、以下に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略図である。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト６を有する中間転写ユニット６０、転写装置７０、給紙搬送手段及び定着装置８０、排紙装置９０等からなる。
【００２５】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２６】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。
【００２７】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２８】
中間転写ベルト６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２９】
定着装置８０は、内部に加熱手段を有する定着部材である定着ローラ８１と、定着ローラ８１に接離可能に支持部材（不図示）に支持され、定着ローラ８１に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材である加圧ローラ８４と、を備える。また定着ローラ８１を加熱する補助加熱手段８３と、補助加熱手段８３の定着ローラ８１の回転方向下流側に配置され定着ローラ８１を摺擦することによりその表面性を回復する表面回復手段８２と、を備える。定着装置８０は、未定着画像を担持する記録材Ｐの未定着トナー面を定着ローラ８１と接触する向きで定着ニップ部を通過させることで未定着トナーを記録材Ｐに、加熱・加圧して定着する。
【００３０】
かくして、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次重ね合わせて転写されて（一次転写）、カラー画像が合成された画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写装置７０に搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。カラー画像が転写された記録材Ｐは定着装置８０において加熱・加圧され、記録材Ｐ上のカラー画像が定着される。その後、排紙装置９０の排紙ローラ９１、ピンチローラであるコルゲーションローラ９２に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３１】
一方、転写装置７０により記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３２】
次に、本発明に係る定着装置について説明する。
【００３３】
図２は、定着装置８０の主構成を示す図である。
【００３４】
定着装置８は、加熱源により加熱される定着ローラ８１と加圧ローラ８４との間に形成された定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上のトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐに定着する。ここで、定着ローラ８１及び加熱源は「加熱部」として機能し、加圧ローラ８４は「加圧部」として機能する。
【００３５】
加圧ローラ８４は、例えば肉厚５ｍｍのアルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等のパイプから形成された中空の芯金８４１と、芯金８４１の外周面に設けられ、ゴム硬度がアスカーＣ硬度で２０〜４０°で肉厚が３ｍｍ〜１０ｍｍで気孔の大きさが０．０１μｍ以上０．５ｍｍ以下の連泡タイプのスポンジで形成された弾性層８４２と、弾性層８４２の外周面に、直径０．０１μｍ以上１μｍ以下の穴を設けた層厚３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した離型層８４３とからなり、ソフトローラとして構成される。
【００３６】
定着ローラ８１は、内部に加熱源としてのハロゲンヒーターＨを内蔵し、アルミニウムや鉄等の金属で形成された円筒状芯金８１１と、円筒状芯金８１１を被覆する耐熱性の高いＨＴＶシリコンゴムからなる弾性層８１２と、更に弾性層８１２を被覆するＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる離型層８１３と、により構成されている。本実施の形態においては、定着ローラ８１は全体として外径６５ｍｍ、幅３６０ｍｍで形成し、円筒状芯金８１１は厚さ５ｍｍのアルミニウム、弾性層８１２は層厚１．５ｍｍのシリコンゴム、離型層８１３は層厚３０μｍのＰＦＡチューブとしている。
【００３７】
定着ローラ８１は、駆動手段であるモーターＭ１により回転駆動される。
【００３８】
温度センサーＳ１は定着ローラ８１の表面温度を検出し、装置の制御部（不図示）で、温度制御を行う。
【００３９】
クリーニング手段８１Ａは、クリーニング部材、例えばクリーニングブラシ８１ａを用い、定着ローラ８１の表面に付着したトナー、紙粉等を除去しクリーニングする。
【００４０】
補助加熱手段８３は、内部に加熱源としてのハロゲンヒーターＨ２を内蔵した、アルミニウムや鉄等の金属で形成された円筒状の補助加熱ローラ８３１を備え、補助加熱ローラ８３１は定着ローラ８１に接離可能に支持部材（不図示）に支持される。
【００４１】
ここで、定着ローラ８１は、主に内蔵したハロゲンヒーターＨで加熱される。しかしながら、記録材Ｐを連続して通紙した時、離間していた加圧ローラ８４を定着ローラ８１に当接した時、等に定着ローラ８１の表面温度が定着温度より低下する。また、後述のリフレッシュローラ８２１が当接した時も表面温度が定着温度より低下する。
【００４２】
補助加熱手段８３は、定着ローラ８１の表面を加熱し、前述の表面温度の低下を防止する。また、表面回復手段８２による回復動作時に、定着ローラ８１の表面温度を定着温度以上に維持する。
【００４３】
本実施の形態では、補助加熱手段８３に補助加熱ローラ８３１を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば非接触の加熱ヒーター、加熱ローラとテンションローラ等に張架された無端状の加熱ベルト等を用いることもできる。
【００４４】
表面回復手段８２は、摺擦部材である円筒状のリフレッシュローラ８２１を備えている。リフレッシュローラ８２１は定着ローラ８１に接離可能に支持部材８２２に支持される。リフレッシュローラ８２１は、回復動作時に定着ローラ８１に当接され、回復動作時以外は定着ローラ８１と離間される。リフレッシュローラ８２１は、金属、例えばステンレスで構成され、そのローラ表面はブラスト加工され、表面粗さがＲａ（ＪＩＳ  中心線平均粗さ）０．３μｍ〜１．０μｍとされる。
【００４５】
表面回復手段８２は、補助加熱手段８３の近傍で、定着ローラ８１の回転方向下流側に配置される。回復動作時に、リフレッシュローラ８２１は駆動手段（不図示）により回転駆動される。回転方向は、特に限定するものではなく、装置の仕様に合わせて適宜設定される。
【００４６】
前述のように、同一サイズの記録材Ｐが連続して通紙されると、定着ローラ８１の記録材Ｐの両端部、即ちバリが通過する位置は荒らされて傷がついた状態となる。このような定着ローラ８１の表面の汚れや荒れは、光沢むらを生じさせ画像の乱れ劣化を生じさせる。
【００４７】
これに対し、リフレッシュローラ８２１は、定着ローラ８１の表面に当接し摺擦することにより、記録材Ｐの通過によって荒れた定着ローラ８１の表面と荒れていない表面の両方に対して細かい摺擦傷を多数付けることで表面状態を均一化し、定着ローラ８１の表面性を回復する。
【００４８】
これにより、定着ローラ８１の表面の傷による光沢むらを抑制することができ、画像の劣化を抑制することができる。
【００４９】
この表面性の回復動作は、記録材Ｐの非通紙時に行うことが好ましい。非通紙時に行うことにより、リフレッシュローラ８２１がオフセットトナー等で汚れることを防ぐことができる。
【００５０】
この回復動作は、例えばプリント枚数をカウントして、その枚数によって定期的に自動で行うようにしてもよいし、使用者が画像を見てむら等が気になる時に行うようにしてもよい。
【００５１】
リフレッシュローラ８２１による摺擦は、定着ローラ８１の表面に細かい摺擦傷を付け表面性を均一化する目的であり、定着ローラ８１の表面を削り取って新しい面を出すことが目的ではない。しかし、リフレッシュローラ８２１によって傷を付けているため、この削れ量は、定着ローラ８１の表面が全く削れていないとは言えない。
【００５２】
従って、回復動作を繰り返すことにより、リフレッシュローラ８２１が汚れや摩耗によりその表面の粗さが維持できなくなり、回復機能が低下する。
【００５３】
本発明の定着装置では、前述の知見に基づき、表面回復手段８２を補助加熱手段８３の近傍で、定着ローラ８１の回転方向下流側に配置し、補助加熱手段８３で定着ローラ８１の表面が加熱された位置にリフレッシュローラ８２１を配置し、効率的に回復動作を行う。また、加熱温度は、機種毎にその設計仕様、実験等により適宜設定される。
【００５４】
例えば、定着温度が１７０℃、補助加熱手段８３で加熱された回復動作時の温度が２１０℃等である。
【００５５】
このように、定着ローラ８１の表面温度、即ち離型層８１３の表面温度を定着温度以上とし、離型層８１３の表面を通紙により傷が生じた時、即ち定着温度の時以上に柔らかくさせ回復動作を行うことにより表面性を均一化しやすくなり、回復動作時間を短くすることができる。即ち、リフレッシュローラ８２１が定着ローラ８１に当接する時間を短くすることができる。これにより、リフレッシュローラ８２１の長寿命化、即ち回復動作可能な回数を増加させることができる。また、回復機能を長期間維持することができる回復手段を備えた定着装置とすることができる。
【００５６】
図３〜図５は、定着装置８０の別形態の主構成を示す図である。
【００５７】
図３は、加圧ローラ８４にも表面回復手段８２と補助加熱手段８３を設けた例である。加圧ローラ８４に定着ローラ８１に生じた傷が転写した場合にも、加圧ローラ８４の表面性を回復、均一化することができる。
【００５８】
図４は、定着ローラ８１の代わりに無端状の定着ベルト８５を用いた例である。定着ベルト８５の外周面に表面回復手段８２と補助加熱手段８３を設けている。なお、図ではクリーニング手段は省略している。
【００５９】
定着ベルト８５は、例えば基体として内径７０〜１２０ｍｍで、厚さ４０〜１５０μｍのポリイミドやポリアミド等からなる耐熱性の樹脂ベルトを用い、基体の外周面に厚さ１００〜３００μｍの耐熱性のシリコンゴムを被覆し、更に、表面に離型層として厚さ３０〜５０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングを施したり、チューブを被覆したりする。
【００６０】
加熱ローラ８５１は、内部に加熱源としてのハロゲンヒーターＨを内蔵し、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等の金属から形成された円筒状の中空回転体８５２の外周面を、耐熱性のＰＦＡチューブ８５３で被覆し、構成されている。なお、外径は例えば２５〜７０ｍｍである。
【００６１】
なお、加熱ローラ８５１の支軸（不図示）に付勢手段（不図示）設けられていて、加熱ローラ８５１は上方に付勢されている。
【００６２】
定着ローラ８５４は、例えばアルミニウム合金、炭素鋼等を用い、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ８５５と、金属パイプ８５５の外周面に厚さ４．５ｍｍのシリコンゴム層８５６を設け、更にシリコンゴム層８５６の外側に厚さ２．５μｍのシリコンスポンジ層８５７からなる外径２０〜５０ｍｍのソフトローラとして構成される。
【００６３】
図５は、図４に示す例において、補助加熱手段８３を定着ベルト８５の内周面に配置した例である。図４に示す例に比べ、表面回復手段８２と補助加熱手段８３を近接して配置でき、装置をコンパクトにすることができる。
【符号の説明】
【００６４】
ＧＨ  画像形成装置本体
ＹＳ  画像読取装置
Ｐ  用紙
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ  画像形成部
６  中間転写ベルト
７０  転写装置
８０  定着装置
８１  定着ローラ
８２  表面回復手段
８２１  リフレッシュローラ
８２２  支持部材
８３  補助加熱手段
８３１  補助加熱ローラ
８４  加圧ローラ
９０  排紙装置
Ｈ、Ｈ２  ハロゲンヒーター
【図１】
2011118087.tif 000003
【図２】
2011118087.tif 000004
【図３】
2011118087.tif 000005
【図４】
2011118087.tif 000006
【図５】
2011118087.tif 000007