(57)【要約】【課題】定着ローラや定着ベルトの定着部材の表面を簡単な構成で均一化することができ、耐久性の向上が図れる定着装置。【解決手段】回転し、記録材上のトナー像に当接する定着部材と、所定の粒度の砥粒を含有し、前記定着部材に当接する研磨部材と、を備えたこと。【選択図】図２
2009300666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転し、記録材上のトナー像に当接する定着部材と、
所定の粒度の砥粒を含有し、前記定着部材に当接する研磨部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材は、加熱手段を内蔵した定着ローラであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着部材は、複数のローラに張架された定着ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記研磨部材は、所定の砥粒がコーティングされたフィルムであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記研磨部材は、所定の砥粒を含有した繊維が植設されたブラシローラであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記研磨部材は、所定の定着枚数毎に前記定着部材に当接することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記研磨部材に含有された砥粒の粒度は、３μｍ以上、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７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】
記録材上のトナー像に当接する定着ローラや定着ベルトを備えた定着装置、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】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材に転写し、この後、記録材のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに各々形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材に二次転写して、記録材に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置がある。このような定着装置は構成が簡便であるため、広く用いられている。
【０００５】
また、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置も広く用いられている。このようなベルト定着装置は定着ベルトの加熱ローラの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。
【０００６】
また、記録材のトナー像のトナーはニップ部を通過する際に加熱されるので、該トナーが接着剤の如く作用し、ニップ部を通過した記録紙が分離せずに定着ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付き、ジャムを発生させる虞がある。このために、ニップ部の排紙側に先端部が鋭利に形成された分離爪を配置し、分離爪の先端部を定着ローラや定着ベルトの表面に圧接させて、記録材を定着ローラや定着ベルトから剥離させる分離方式が知られている。
【０００７】
ところで、このような定着装置において、多数の記録材を定着すると、記録材の幅方向のエッジ、発生した紙粉、分離爪の圧接等により、定着ローラや定着ベルトの表面に微細な疵や凹凸が生ずる。この結果、トナー中のワックスや定着ローラ等の表面に塗布されたオイルの影響で、定着ローラ等に疵や凹みが生じた部分で定着された記録材の画像の光沢が他の部分と異なり、光沢の差が目立ち易くなる。この場合、線画ではさほど目立たないが、写真画等のベタ画像では目立ち易い。
【０００８】
なお、定着ローラ等の表面にはトナーが付着しないように表層としてＰＦＡ（パーフルオロ樹脂）やＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）のフッ素樹脂がコーティングされたりチューブで被覆されたりしているが、これらの硬度を増すことは困難である。そこで、表層の厚みを増すことも考えられるが、熱伝導が不充分になって定着性能が悪化する。また、定着ローラの外径を拡大すれば、疵が付く機会が少なくなるが、熱容量が増大して消費電力が増すと共に、スペース的にも不利になる。
【０００９】
一方、定着ローラ等の表面にトナーの一部が付着して、そのトナーが画像に付着するオフセット現象を防止するために、クリーニングウェブを定着ローラ等の表面に当接させて定着ローラ等を清掃する手段は従来より広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の如く定着ローラ等に付いた疵を除去することに関する適正な対策は従来より知られていない。このため、疵により好ましくない画像が形成されたとき、寿命と判断して定着ローラ等を交換することになり、定着装置の耐久性向上の障害になっていた。また、クリーニングウェブでは定着ローラ等の表面に付いた疵を除去して均一化することは困難である。
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、定着ローラや定着ベルトの定着部材の表面性を簡単な構成で均一化することができ、耐久性の向上が図れる定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
【００１３】
１．回転し、記録材上のトナー像に当接する定着部材と、
所定の粒度の砥粒を含有し、前記定着部材に当接する研磨部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【００１４】
２．前記定着部材は、加熱手段を内蔵した定着ローラであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１５】
３．前記定着部材は、複数のローラに張架された定着ベルトであることを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１６】
４．前記研磨部材は、所定の砥粒がコーティングされたフィルムであることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【００１７】
５．前記研磨部材は、所定の砥粒を含有した繊維が植設されたブラシローラであることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【００１８】
６．前記研磨部材は、所定の定着枚数毎に前記定着部材に当接することを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
【００１９】
７．前記研磨部材に含有された砥粒の粒度は、３μｍ以上、３０μｍ以下であることを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
【００２０】
８．前記１〜７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】
【００２１】
本発明の定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置によれば、定着ローラや定着ベルトの定着部材の表面性を簡単な構成で均一化することができ、耐久性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態に基づいて、本発明を説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
先ず、本発明に係わる画像形成装置について図１の構成図を参照して説明する。
【００２４】
本画像形成装置は画像読取装置ＹＳ、画像形成装置ＧＨ等で構成される。画像形成部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、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、中間転写体６、２次転写手段７Ａ、定着装置９、給紙手段２０等で構成される。
【００２５】
画像形成部ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と原稿画像走査露光装置５０２からなる画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１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５０２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画像信号は、不図示の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ユニット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、一次転写手段７Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット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、一次転写手段７Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット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、一次転写手段７Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット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、一次転写手段７Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。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と露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２８】
なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２９】
中間転写体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。
【００３０】
定着装置９は、ハロゲンランプを内蔵した定着ローラ９１と加圧ローラ９２との間に形成されたニップ部で記録紙Ｐ（記録材）上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３１】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次１次転写されて、カラー画像合成されたトナー像が形成される。
【００３２】
給紙トレイ２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２０の給紙ローラ２２により１枚分離されて給紙され、複数の給紙ローラ２３を経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写体６上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、レジストローラ２４が回転を開始することにより２次転写手段７Ａに給紙され、記録紙Ｐ上にカラー画像が２次転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００３３】
一方、２次転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、中間転写体クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３４】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００３５】
次に、本発明に係わる定着装置９を図２の拡大断面図に基づいて説明する。本定着装置９は熱ローラ定着方式の定着装置である。
【００３６】
定着ローラ９１（定着部材）は、中央に内蔵されたハロゲンヒータＨ（加熱手段）と、ハロゲンヒータＨを内包する芯金９１Ａと、芯金９１Ａを被覆する弾性層９１Ｂと、弾性層９１Ｂを被覆する表層９１Ｃとから構成されている。芯金９１Ａはアルミニュウムや鉄等の金属から成り、円筒状に形成されている。弾性層９１Ｂはシリコーンゴムやフッ素ゴムから成る。表層９１ＣはＰＦＡ（パーフルオロ樹脂）やＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）から成り、コーティングされたり、チューブで被覆されたりする。そして、定着時には記録紙Ｐ上のトナー像に当接する。
【００３７】
加圧ローラ９２は、芯金９２Ａと、芯金９２Ａを被覆する弾性層９２Ｂと、弾性層９２Ｂを被覆する表層９２Ｃとから構成されている。芯金９２Ａはアルミニュウムや鉄等の金属から成り、円柱状に形成されている。弾性層９２Ｂはシリコーンゴムやフッ素ゴムから成る。表層９２ＣはＰＦＡやＰＴＦＥから成り、コーティングされたり、チューブで被覆されたりする。そして、加圧ローラ９２は不図示の付勢部材によって付勢され、定着ローラ９１を下方より押圧している。
【００３８】
分離爪９３は、ＰＩ（ポリイミド）等の耐熱樹脂から成り、先端部が鋭利に形成され、定着ローラ９１の外周面に圧接している。
【００３９】
以上の構成により、ハロゲンヒータＨによって加熱された定着ローラ９１が不図示のモータにより駆動されて時計方向に回転すると、加圧ローラ９２は反時計方向に従動回転する。また、加圧ローラ９２は定着ローラ９１に圧接しているので、定着ローラ９１と加圧ローラ９２との間にニップ部Ｎが形成され、図１の如き画像形成装置によってトナー像が転写された記録紙Ｐは、ニップ部Ｎで挟持・搬送されて加熱・加圧され、トナー像が定着される。また、定着ローラ９１に付着した記録紙Ｐの先端部は分離爪９３により剥離される。
【００４０】
この様な定着装置９を用いて多数の記録材を定着すると、記録紙Ｐの幅方向のエッジ、記録紙Ｐから発生した紙粉、分離爪９３の圧接等により、定着ローラ９１の表面に微細な疵や凹凸が生ずる。この結果、トナー中のワックスや定着ローラ９１の表面に塗布されたオイルの影響で、定着ローラ９１に疵や凹みが生じた部分で定着された記録紙Ｐの画像の光沢が他の部分と異なり、光沢の差が目立ち易くなるという問題が生ずる。この場合、線画では目立たないが、写真画等のベタ画像では目立ち易い。
【００４１】
そこで、本定着装置９においては、砥粒を含有し定着ローラ９１に当接する研磨部材を備え、研磨部材により定着ローラ９１の外周面を研磨する。
【００４２】
この場合の研磨部材は砥粒を含有したフィルム９４であり、このフィルム９４が定着ローラ９１の外周面に当接することにより、定着ローラ９１が研磨されて疵等が除去されて均一化される。
【００４３】
フィルム９４は、一例としてＰＥ（ポリエチレン）から成り、酸化アルミニュウムの砥粒がコーティングされている。また、砥粒の粒度は３μｍ（＃４，０００）以上、１２μｍ（＃１，２００）以下が望ましい。
【００４４】
そして、元巻軸９５に巻回されたフィルム９４は、定着ローラ９１の回転中に押圧ローラ９６により定着ローラ９１に当接し、巻取軸９７によって巻き取られる。これによって、定着ローラ９１の外周面が研磨され、疵が除去されて均一化される。
【００４５】
なお、フィルム９４が定着ローラ９１に当接する時期としては、常時当接していてもよいし、通常は押圧ローラ９６がフィルム９４より離間していて所定の定着枚数毎にカム等により駆動された押圧ローラ９６がフィルム９４を押圧してフィルム９４を定着ローラ９１に当接させるようにしてもよい。また、定着装置９にジャムが発生したときのみ、フィルム９４を定着ローラ９１に当接させて定着ローラ９１を研磨するようにしてもよい。
【００４６】
また、図３に示す定着装置の如く、研磨部材としてブラシローラ９９を用いるようにしてもよい。図３において、定着ローラ９１、加圧ローラ９２及び分離爪９３は図２に示したものと同一であるので、これらに関する説明は省略する。
【００４７】
ブラシローラ９９は、酸化アルミニュウムの砥粒を練り込んだナイロン繊維９９Ａを金属から成るローラ９９Ｂに植設したものである。そして、フィルム９４と同様に定着ローラ９１に適宜当接させ、矢印方向に回転させる。これによってもフィルム９４と同様の効果が得られる。また、砥粒の粒度は９μｍ（＃２，０００）以上、３０μｍ（＃６００）以下が望ましい。
【００４８】
次に、研磨部材として図２に示すフィルム９４を有する定着装置と、研磨部材として図３に示すブラシローラ９９を有する定着装置と、研磨部材を有しない定着装置とで記録紙の定着処理を行い、光沢差が発生する枚数を比較確認する実験を行ったので、以下に説明する。
（１）実験条件
ａ．実施例１
・フィルム：ＰＥのフィルムに酸化アルミニュウムの砥粒をコーティング
・砥粒の粒度：１２μｍ（＃１２００）
・フィルムと定着ローラとのニップ幅：３ｍｍ
・当接時期：定着枚数１０，０００枚毎に２０秒間当接
・フィルム送り速度：３ｍｍ／２０ｓｅｃ
ｂ．実施例２
・ブラシローラ：酸化アルミニュウムの砥粒を練り込んだ６１０ナイロン繊維を金属から成るローラに植設
・砥粒の粒度：３０μｍ（＃６００）  含有率２０％
・繊維の線径：０．４５ｍｍ
・繊維の長さ：３ｍｍ
・繊維の密度：５００本／ｉｎｃｈ２
・ローラ径：２０ｍｍ
・繊維の食い込み量：１ｍｍ
・ブラシローラの回転数：１８０ｒｐｍ
・当接時期：定着枚数１０，０００枚毎に１０秒間当接
ｃ．定着ローラ
・ローラ径：５０ｍｍ
・表層：ＰＦＡコーティング  厚み３０μｍ
ｄ．分離爪
・表面：ＰＦＡコーティング
・当接面荷重：１５ｇｆ
ｅ．光沢測定器
ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社  ７５°光沢計
ｆ．評価
定着ローラに分離爪を当接させ、Ａ４サイズのベタ画像に発生する光沢スジを光沢測定器で測定し、そのレベルで評価
（２）実験結果
ａ．実験結果：表１に示す。
【００４９】
【表１】
2009300666.tif 000003
【００５０】
ｂ．評価基準
○・・・光沢差８未満
△・・・光沢差８以上、１０未満
×・・・光沢差１０以上
（３）考察
実施例１，２においては、５００，０００枚の定着を行っても、光沢スジの発生はなかった。
【００５１】
一方、研磨部材を設けなかった場合には、２５０，０００枚になると、光沢不良になった。なお、線画においては２００，０００枚でも許容できるが、写真画等については初期品質と同等なのは５０，０００枚までである。
【００５２】
以上は、熱ローラ定着方式の定着装置の定着ローラに付いた疵をフィルムやブラシローラにより除去して均一化する構成であったが、ベルト定着方式の定着装置の定着ベルト（定着部材）に付いた疵をフィルムやブラシローラにより除去して均一化することも全く同様に研磨部材を用いて実現できる。
【００５３】
ベルト定着方式の定着装置としては、例えば周知の如く、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架されて循環駆動される無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する方式である。
【００５４】
また、定着ベルトを張架するローラは３本以上あってもよい。
【００５５】
また、定着ベルトに張力を加えるテンションローラの代わりに前述の押圧ローラ９６を用いてもよい。
【００５６】
更に、記録材におけるトナーが転写されない裏面側に関しても、ニップ部を形成する加圧ローラに代えてベルトを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】研磨部材としてフィルムを用いた定着装置の拡大断面図である。
【図３】研磨部材としてブラシローラを用いた定着装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
９  定着装置
９１  定着ローラ
９２  加圧ローラ
９３  分離爪
９４  フィルム
９９  ブラシローラ
Ｎ  ニップ部
Ｐ  記録紙
【図１】
2009300666.tif 000004
【図２】
2009300666.tif 000005
【図３】
2009300666.tif 000006