(57)【要約】【課題】定着装置において、加圧部材の冷却を行わずに分離爪による加圧部材の傷を目立たなくさせ、スジ状の異常画像のない良質な画像を提供する。【解決手段】記録用紙Ｐ通過後の加圧ローラ５４の表面には、定着ベルト５３側から転写された残留トナーや紙粉等の残留物が付着している。これらをクリーニングユニット７０により除去回収する。クリーニングユニット７０は数十μｍ程度の厚さの巻物状のクリーニングウェブ７１を備え、加圧ローラ５４に当接している。残留物が除去された加圧ローラ５４は、研磨手段７５により表面を適切な表面粗さとなるように研磨される。研磨により加圧分離爪６０の接触にてついた加圧ローラ５４表面の傷と加圧分離爪６０当接部以外の加圧ローラ５４表面の表面粗さに差が無くなり、傷が目立たなくなるため、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段とを具備する定着装置において、
前記加圧部材の表面を研磨する研磨手段を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備し、
該クリーニング手段の下流に前記研磨手段配置することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段と、前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備する定着装置において、
前記クリーニング手段には前記加圧部材の表面を研磨する研磨機能を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置において、
前記クリーニング手段はウェブ状であり、
前記加圧部材の表面を研磨する研磨剤を含有していることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３に記載の定着装置において、
前記クリーニング手段はウェブ状であり、
ウェブを構成する繊維にて前記加圧部材の表面を研磨することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を備える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、定着装置およびこれを有する画像形成装置に関し、詳しくは、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速の画像形成装置では、連続通紙時の定着装置の温度低下による定着不良の防止や、耐久性向上のためにニップ部を形成する定着部材および加圧部材のローラ対は、大口径ローラにより構成されるのが一般的である。昨今、定着ベルトから用紙を分離する分離手段を定着ベルトに当接させる場合に発生する定着ベルトへの傷を避けるため、定着部材の構成部材の硬度を柔らかくし、加圧部材を定着部材に食い込ませることで用紙を定着ベルトから剥離しやすくし、定着ベルト側の分離手段を非接触とする定着装置がある。
【０００３】
このような定着装置では、用紙への両面印刷を行うと、第２面へのトナー像定着時に第一面に形成されたトナー像が加圧部材側に張り付き、加圧部材への用紙巻き付きが発生する。
【０００４】
この現象を防ぐため、加圧部材側の分離手段は接触式が採用されている。加圧部材の表面層にはトナーの離形性を高めるため、ＰＦＡ等のコート層、あるいはチューブ被覆が施されている。しかし、加圧部材の表面層は柔らかく、接触式分離手段によって表面に傷が発生しやすい。加圧部材の表面に傷があると、一度第一面に形成されたトナー像が両面印刷時に加圧部材側に接触した状態でニップ部を狭まれて搬送された際、加圧部材に蓄積している熱により再軟化し、加圧部材表面の傷をトナー像に転写してしまい、スジ状の異常画像を発生させるという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、加圧ローラ温度を上昇させないために、中空パイプ状の加圧部材の内部に空気を強制的に送り込み、冷却するという技術が開示されている。また特許文献２には、同じ目的のため、加圧部材集辺に冷却ファンを配置し、冷却するという技術が、特許文献３には、加圧部材と定着部材をそれぞれ異なる設定温度とし、離間した状態から回転するという技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加圧部材を内部から冷却する特許文献１の構成は、加圧部材の表面が冷却されるまで時間が掛かり、加圧部材の表面温度を制御するのは困難である。また、加圧部材内部への送風経路を確保する必要があるため、定着装置が大型化する恐れがある。加圧部材を冷却ファンにて冷却する特許文献２の構成は、冷却した後の温風が機内に拡散し、温度センサの値を狂わせるなど熱汚染を引き起こす恐れがある。加圧部材と定着部材を離間させる特許文献３の構成は、連続印刷中に徐々に加圧部材温度が上昇するため、印刷を中断して離間させる等の処置が必要となり、生産性が著しく低下する。
【０００７】
そこで本発明は上述の事情にかんがみ、加圧部材の冷却を行わずに分離爪による加圧部材の傷を目立たなくさせ、スジ状の異常画像のない良質な画像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】
【０００８】
本発明の定着装置のうち請求項１に係るものは、トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段とを具備する定着装置において、前記加圧部材の表面を研磨する研磨手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の定着装置において、前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備し、該クリーニング手段の下流に前記研磨手段配置することを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係るものは、トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段と、前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備する定着装置において、前記クリーニング手段には前記加圧部材の表面を研磨する研磨機能を具備することを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係るものは、請求項３に記載の定着装置において、前記クリーニング手段はウェブ状であり、前記加圧部材の表面を研磨する研磨剤を含有していることを特徴とする。
【００１２】
同請求項５に係るものは、請求項３に記載の定着装置において、前記クリーニング手段はウェブ状であり、ウェブを構成する繊維にて前記加圧部材の表面を研磨することを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係るものは、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加圧部材の冷却を行わずに分離爪による加圧部材の傷を目立たなくさせ、スジ状の異常画像のない良質な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施対象となるフルカラー画像形成装置の全体構成を概略的に示す縦断正面図
【図２】本発明の実施例１を示す断面図
【図３】本発明の実施例２を示す断面図
【図４】本発明の実施例３を示す断面図
【図５】本発明の実施例４を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る装置は、トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段とを具備する定着装置である。この装置において、分離手段により傷ついた加圧部材の表面を研磨し、傷を目立たなくするために、前記加圧部材の表面を研磨する研磨手段を具備する。このことで、分離手段により傷つけられても加圧部材の表面を研磨し、傷を目立たなくすることができる。
【００１７】
この実施形態に係る装置は、前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備し、該クリーニング手段の下流に前記研磨手段を配置する。研磨手段が残留トナーや紙粉等の異物により劣化するのを防ぐことができる。
【００１８】
また本発明の第２の実施形態に係る装置は、トナー像を担持するシート状媒体を搬送する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを巻き掛けられ内部に加熱手段を備えた加熱部材と、前記定着ベルトを巻き掛けられた定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向して配置された加圧部材と、該加圧部材の表面に接触し該加圧部材へのシート状媒体の巻き付きを防止する分離手段と、前記加圧部材表面の残留トナーや紙粉等の残留物を除去するクリーニング手段を具備する定着装置である。前記クリーニング手段には前記加圧部材の表面を研磨する研磨機能を具備することで、研磨専用機構を追加することなく、分離手段により傷ついた加圧部材の表面を研磨し、傷を目立たなくすることができる。
【００１９】
この実施形態に係る装置は、ウェブ状の前記クリーニング手段に前記加圧部材の表面を研磨する研磨剤を含有させることで、分離手段により傷ついた加圧部材の表面を研磨し、傷を目立たなくすることができる。
【００２０】
またこの実施形態に係る装置は、前記クリーニング手段を構成するウェブ状のクリーニング部材の繊維に前記加圧部材の表面を研磨する機能を具備させることで、分離手段により傷ついた加圧部材の表面を研磨し、傷を目立たなくすることができる。
【００２１】
前記第１、第２実施形態に係る装置のいずれも、異常画像のない画像形成装置を提供することができる。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明の実施対象となるフルカラー画像形成装置の全体構成を概略的に示す縦断正面図である。本例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用したタンデム型（並置型）のフルカラー画像形成装置であり、装置本体の中央には画像形成手段となる画像形成部（プリンタエンジン）３００が配設され、その直下には給紙装置となる給紙部２００が配設されている。給紙部２００には例えば各々用紙収納部となる４段の給紙カセット２１ａ〜２１ｄが設けられている。これらの給紙カセット２１ａ〜２１ｄは画像形成装置１００の装置本体に対して前後方向（図面上、紙面表裏方向）に引き出し、収納自在に設けられている。また、プリンタエンジン３００の上方には、原稿画像を読み取る読み取部（スキャナ）４００が配設されている。さらに、プリンタエンジン３００の用紙搬送方向下流側（図面上、左側）には画像形成済みの用紙が排紙される排紙トレイ８が設けられている。なお、プリンタエンジン３００の用紙搬送方向上流側（図面上、右側）には用紙を手差し給紙させるための用紙収納部である手差しトレイ６が設けられている。
【００２３】
プリンタエンジン３００では、紙転写ユニット５を構成する無端状のベルトからなる中間転写ベルト３０の上方に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）用の４つの作像ユニットが並置されている。各々の作像ユニットでは、各色毎に設けられたドラム状の感光体１Ｙ〜１Ｋの外周に沿って、帯電ユニット、光書込みユニット、現像ユニット、クリーニングユニットなどの電子写真プロセス部材ないしはユニットが配置されている。
【００２４】
詳細な図示は省略するが、帯電ユニットは、感光体１Ｙ〜１Ｋの表面に帯電処理を行い、画像情報を感光体表面に光書込みユニットからのレーザ光で照射させる。現像ユニットにより、感光体の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー顕像化し、クリーニングユニットで転写後に感光体１Ｙ〜１Ｋの表面に残留したトナーなどを除去回収する。そして中間転写ベルト３０上に順次各色画像が作像され、中間転写ベルト３０上に４色像が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、Ｙ作像ユニットで、Ｙトナーを現像し、中間転写ベルト３０に転写する。次に、Ｃ作像ユニットで、Ｃトナーを現像し、中間転写ベルト３０に転写し、次に、Ｍトナーを、最後に、Ｋトナーを現像、転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト３０上に転写された４色トナー像は、給紙部２００から給紙されてきた転写紙に紙転写ユニット５で転写され、定着ユニットによって定着された後、排紙ローラによって排紙トレイ８に排出される。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト３０の表面に残留したトナーなどはベルトクリーニングユニットによって除去回収される。
【００２５】
給紙部２００は、ユーザーがセットした転写紙を積層保持する既述の４段の給紙カセット２１ａ〜２１ｄで構成され、各々給紙カセット２１ａ〜２１ｄにセットする紙サイズおよび紙種はユーザー自身で設定することができる。また、各給紙カセット２１ａ〜２１ｄ内の転写紙を揃えるサイドフェンス位置や積載した紙の抵抗測定装置から自動で紙サイズや紙種もしくは紙厚を判断して各給紙カセット２１ａ〜２１ｄの条件に自動で設定する手段も持つこともできる。各給紙カセット２１ａ〜２１ｄ、手差しトレイ６とレジストローラ１１との間は、搬送路１２により連結されており、任意の給紙場所から給紙された転写紙は搬送路１２を介してレジストローラ１１まで搬送される。レジストローラ１１で転写紙の搬送を一旦停止させ、中間転写ベルト３０上のトナー像と転写紙の先端との位置関係が所定の位置関係になるようタイミングをとって転写紙を紙転写部に送り出す。レジストローラ１１は手差しトレイ６から搬送されてくる転紙に対しても同様に機能する。
【００２６】
これも詳細な図示は省略するが、スキャナ４００では、コンタクトガラス４０１上に載置される原稿の読み取走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した複数の走行体が往復移動する。この走行体により走査された画像情報は、レンズによって後方に設置されているＣＣＤの結像面に集光され、ＣＣＤによって画像信号として読込まれる。この読込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、光書込みユニット内のレーザダイオードＬＤの発光により感光体の表面に光書込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、ポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。また、スキャナの上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置が搭載されている。
【００２７】
＜実施例１＞
本発明の実施例を、図２を用いて説明する。
図２に示す定着装置において、加熱ローラ５１と定着ローラ５２に無端状の定着ベルト５３が巻き掛けられている。加圧ローラ５４は定着ベルト５３を介して定着ローラ５２に図示しない圧接機構にて脱圧／押圧が可能に配置されている。加圧ローラ５４が押圧されることにより、加圧ローラ５４と定着ローラ５２の間には、ニップ部Ｎが形成される。加熱ローラ５１は芯金部とテフロン（登録商標）等の表面離型層とからなり、芯金部の軸方向中央孔にはヒータ５８が設けられる。
【００２８】
本実施例では、例えば、定着ローラ５２は芯金に数十ｍｍ厚のシリコーンゴムを形成したもので、定着ベルト５３はポリイミドの基材上にシリコーンゴム層を設け、表面層にＰＦＡコーティングを施したもので、加圧ローラ５４は芯金に数ｍｍ厚のシリコーンゴム層を形成し、表面層にＰＦＡチューブを被覆したものでそれぞれ構成されている。
【００２９】
定着ローラ５２のシリコーンゴム層は加圧ローラ５４のシリコーンゴム層よりも十分に厚く、かつゴム硬度も柔らかく構成され、加圧ローラ５４を定着ローラ５２に食い込ませることで用紙を定着ベルト５３から剥離しやすい構成となっている。このため、定着ベルト５３への用紙巻き付きを防止する分離手段の一形態である定着分離爪５５は定着ベルト５３へ非接触にて配置されている。これはあくまで一例であり、目的、用途等によって種々の材料の組み合わせ構成があることはもちろんである。
【００３０】
加熱ローラ１の熱は定着ベルト５３に伝達し、温度検出装置５９（例えば、サーミスタやサーモパイル）により定着ベルト５３の表面温度を検知し、これが一定温度（例えば１３５〜１８０℃）になるようにヒータ５８をオン、オフして制御を行っている。ニップ部Ｎの下流側には加圧ローラ５４の表面に接触し、加圧ローラ５４への用紙巻き付きを防止する分離手段の一形態である加圧分離爪６０と、クリーニングユニット７０が当接されている。クリーニングユニット７０の下流側には加圧ローラ５４の表面を研磨する研磨手段７が配置されている。
【００３１】
本実施例の定着装置の動作を説明する。
未定着画像であるトナー像の乗った記録用紙Ｐは図中矢印方向に搬送され、定着ベルト５３を介して定着ローラ５２と加圧ローラ５４からなるニップ部Ｎで熱と圧力とによりトナー像が定着される。ついで、記録用紙Ｐの両面に画像を形成する際は、一度ニップ部Ｎを通過して第一面側にトナー像を定着させた後、図示しない搬送経路にて反転され、第一面側が加圧ローラ５４に面する状態で第２面に未定着画像であるトナー像が乗り、再びニップ部Ｎに搬送され、画像が定着される。ここで、記録用紙Ｐの第一面側のトナー像は加圧ローラ５４に蓄積された熱により軟化され、加圧ローラ５４に張り付きが生じる。加圧ローラ５４に張り付いた記録用紙Ｐはニップ部Ｎ出口側の加圧分離爪６０にて加圧ローラ５４から剥離され、図示しない排紙手段などの後工程へ搬送される。加圧分離爪６０は図示しないスプリング等の押圧機構により、当接圧３０ｍＮ／ｍｍ程度にて加圧ローラ５４に接触して配置されているため、加圧ローラ５４の表面には傷が発生することがある。
【００３２】
記録用紙Ｐが通過した後の加圧ローラ５４の表面には、定着ベルト５３側から転写された残留トナーや紙粉等の残留物が付着している。これらの残留物はクリーニングユニット７０により除去回収される。クリーニングユニット７０はクリーニングウェブ７１、クリーニングウェブ当接部材７２にて構成されている。クリーニングウェブ７１には巻き取り軸７３と送り出し軸７４が取り付けられており、図示しない駆動機構にてクリーニングウェブ７１を巻き取っている。クリーニングウェブ７１は数十μｍ程度の厚さの巻物状で、クリーニングウェブ当接部材７２によって加圧ローラ５４に当接されている。
【００３３】
ついで、残留物が除去された加圧ローラ５４は、加圧ローラ５４の通紙範囲全域にわたって配置された研磨手段７５により、表面を適切な表面粗さとなるように研磨される。研磨により加圧分離爪６０の接触にてついた加圧ローラ５４表面の傷と加圧分離爪６０当接部以外の加圧ローラ５４表面の表面粗さに差が無くなり、傷が目立たなくなるため、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。本実施例では加圧分離爪６０を加圧ローラ５４に対し３０ｍＮ／ｍｍ程度の当接圧にて接触させているが、この場合表面粗さをＲａ＝０．０４±０．０１５μｍ程度にすることで、加圧分離爪６０による傷を目立たなくさせることが可能である。
【００３４】
＜実施例２＞
ここで、研磨手段７５は、図２では断面が円形状のロール形状のものとしてあるが、適切な表面粗さに研磨可能であればこの形状に限定されるものではなく、図３に示すブラシ形状でもよい。
【００３５】
＜実施例３＞
また、研磨手段７５は図４に示すようなベルト形状でもよい。
【００３６】
＜実施例４＞
また、図５に示す定着装置においては、クリーニングウェブ７１に研磨剤７６を含有させることにより、専用の研磨手段を追加することなく加圧ローラ５４の表面を研磨することが可能で、加圧分離爪６０の接触にてついた加圧ローラ５４表面の傷と加圧分離爪６０当接部以外の加圧ローラ５４表面の表面粗さに差が無くなり、傷が目立たなくなるため、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。また、クリーニングウェブ７１を構成する繊維の形状、太さ、密度等を調整して、繊維自体に加圧ローラ５４の表面を研磨する機能を持たせることも可能であり、この構成によっても同様にスジ状の異常画像の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００：画像形成装置
２００：給紙部
３００：画像形成部（プリンタエンジン）
４００：読み取部（スキャナ）
４０１：コンタクトガラス
１Ｙ〜１Ｋ：感光体
５：紙転写ユニット
６：手差しトレイ
８：排紙トレイ
１１：レジストローラ
１２：搬送路
２１ａ〜２１ｄ：給紙カセット
３０：中間転写ベルト
５１：加熱ローラ
５２：定着ローラ
５３：定着ベルト
５４：加圧ローラ
５５：定着分離爪
５６：加圧分離爪
５８：ヒータ
５９：温度検出装置
７０：クリーニングユニット
７１：クリーニングウェブ
７２：クリーニングウェブ当接部材
７３：巻き取り軸
７４：送り出し軸
７５：研磨手段
７６：研磨剤
Ｎ：ニップ部
Ｐ：記録用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００６−３３０４３４号公報
【特許文献２】特許第３６１２９７６号公報
【特許文献３】特開平０６−２４２７０１号公報
【特許文献４】特開２００６−３１７８８１号公報
【図１】
2012159547.tif 000003
【図２】
2012159547.tif 000004
【図３】
2012159547.tif 000005
【図４】
2012159547.tif 000006
【図５】
2012159547.tif 000007