JP2008040364A - 画像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記録材S上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体1と、加熱回転体1を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材3と、を有する画像加熱装置130は、摺擦部材3にはその微小硬度[GPa]が0.03以上1.0以下となるように弾性層32が設けられている構成とする。
【選択図】図3
Description
本実施例では、本発明に係る画像加熱装置は、電子写真方式の画像形成装置にてトナーによって記録材上に形成された画像を記録材上に定着させる定着装置として具現化される。
図1は、本発明に従う定着装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いたフルカラーレーザービームプリンタであり、装置内には、第1、第2、第3、第4の画像形成部110a〜110dが併設されている。各画像形成部110a〜110dでは、各々異なった色のトナー像が、潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。
図2は、本発明に係る画像加熱装置である定着装置130の一実施例の概略断面構成を示す。定着装置130は、記録材S上の画像を加熱する回転可能な加熱回転体としての定着ローラ(加熱定着部材)1と、定着ローラ1に圧接してニップ部(定着ニップ)N3を形成する回転可能な加圧回転体としての加圧ローラ(加圧定着部材)2と、を有する。定着ローラ1を、その内部に設けられた加熱源15で加熱し、定着ニップN3においてトナー像を担持した記録材Sを挟持搬送することにより、トナー像を記録材Sに定着させる。又、本実施例では、定着装置130には、定着ローラ1の表面を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材として、回転体であるリフレッシュローラ3が設けられている。
定着ローラ1は、金属製の芯軸(基層)11上に、ゴム層から成る弾性層12を設け、更にその上に表層として離型層13を被覆して形成される。本実施例では、外径68mmのアルミニウムから成る中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度20°(JIS−A 1kg加重)のシリコーンゴムを1.0mm成形し、更にその表面に離型層として厚さ30μmのフッ素樹脂を被覆した、外径70mmのローラを用いた。定着ローラ1は、芯金11の長手方向(回転軸線方向)両端部に設けられた支持部材によって回転自在に支持されており、図示しない駆動手段としてのモータによって図中矢印方向に回転駆動される。
加圧ローラ2は、金属製の芯軸(基層)21上に、ゴム層から成る弾性層22を設け、更にその上に表層として離型層23を被覆して形成される。本実施例では、外径48mmのアルミニウムから成る中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度20°(JIS−A 1kg加重)のシリコーンゴムを1.0mm成形し、更にその表面に離型層として厚さ30μmのフッ素樹脂を被覆した、外径50mmのローラを用いた。加圧ローラ2は、芯金21の長手方向(回転軸線方向)両端部に設けられた支持部材によって回転自在に支持されている。又、加圧ローラ2の長手方向両端部の支持部材が付勢手段としての加圧バネ(図示せず)によってそれぞれ付勢されることによって、加圧ローラ2は、定着ローラ1に所定の圧力で加圧されている。これにより、定着ローラ1と加圧ローラ2との間に、それぞれの表面移動方向において所定幅の定着ニップN3が形成される。本実施例では、加圧ローラ2は、定着ローラ1に対して総圧800Nで加圧される。
図3をも参照して、摺擦部材としてのリフレッシュローラ3は、外径12mmのSUS304(ステンレススチール)の芯金(基材)31上に、接着層(中間層)32を介して、摺擦材としての砥粒を密に接着して形成した摺擦層(表層)33を設けたものである。
H=Pmax/A
ここでPmaxは、プローブにかかる最大応力、Aはプローブの接触面積である。接触面積Aは、ここで用いたプローブの場合、
A=24.5hc2
である。hcはプローブのリフレッシュローラへの侵入量である。
ここで、記録材Sの通過による定着ローラの表面状態の変化について説明する。
(III)コバ部>(I)通紙域>(III)非通紙域>初期状態
の順に変化する。従って、定着ローラ1は、長手位置により表面状態が異なってしまう。
本実施例では、上述のように記録材Sの通過により荒れた定着ローラ1の表面の傷による画像上のグロスムラを、リフレッシュローラ3を用いて解消する。即ち、リフレッシュローラ3により定着ローラ1上の長手方向全域(通紙域、非通紙域及びコバ部)に細かい摺擦傷を付けることで、表面状態の凹凸の差を無くす。このように、リフレッシュローラ3によって、定着ローラ1の表面状態を変更(更新)することができる。これにより、画像上のコバ部に対応する位置の低光沢のスジや通紙域と非通紙域のグロス差を解消する。つまり、定着ローラの表面状態を良化(改善)することができる。このような、細かい多数の摺擦傷とすることで、リフレッシュローラ3で定着ローラ1上に付けた傷が画像上では視認不可能となる。つまり、本実施例によれば、定着ローラ1の表面に付いていた傷に細かい摺擦傷を重畳させ、記録材S上では視認不可能とする(図9(b)参照)。
リフレッシュローラ3は、画像形成中も常に定着ローラ1を摺擦しつづける必要は無い。例えば、通紙カウンタを備えて、通紙枚数によって定期的に自動で摺擦動作を行っても良いし、ユーザーが画像上のグロスムラが気になるときに摺擦動作を行わせ得るように、ユーザーモードとして画像形成装置100の操作部に操作ボタンを設けても良い。そのために、本実施例では、定着装置130は、定着ローラ1に対してリフレッシュローラ3を接離可能とする離接手段有していてよい。
以上の条件下で、小サイズ紙を連続的に通紙したときの耐久試験を行った。小サイズ紙耐久は、80g/m2の坪量のA4サイズの紙をA4R送り(長手方向に搬送)にして行なった。耐久枚数を500枚に設定し、500枚連続通紙後に画像形成装置100は、自動的に定着ローラ1の摺擦モードに移行する。30秒間摺擦動作を行なった後に、A3サイズを通紙し、その時のA4R幅で生じる画像スジを評価した。画像スジには、画像上のグロスムラ、異物による定着ローラの傷に起因する画像上の傷が含まれる。耐久枚数は1万枚まで行なった。
次に、定着ローラに細かい摺擦傷を付けることによって、コバ部等による定着ローラ上の傷に起因するグロスムラを解消するための、好ましい定着装置の設定について更に詳しく説明する。ここでは、摺擦部材と摺擦動作の条件を振ることで、定着ローラにレベルの異なる摺擦傷を付け、コバ部による定着ローラ上の傷(コバ部傷)に起因する画像上のグロスムラの解消能力及び弊害傷が発生するか否かを検討した。
表6に、後述するような好ましい装置条件設定を満足する具体例、及び比較例についての各種条件設定を示す。
比較例及び具体例の試験方法について説明する。先ず、前述の定着装置に対して、上質紙カラーレーザーコピア用紙80g/m2(キヤノン製)をA4R送り(長手方向に搬送)で1000枚通紙し、定着ローラ1の表面に紙の横方向(搬送方向と直交する方向)の端部のコバ部による傷を付ける。次に、コート紙OKトップコート128g/m2(王子製紙製)をA4送り(短手方向に搬送)にして、シアンのハーフトーン均一画像を形成する。この画像上のA4R幅の紙端部に対応する位置に、コバ部による定着ローラ上の傷(コバ部傷)に起因するグロスムラが見られる。このグロスムラの、前述の摺擦部材による解消具合と、画像上に弊害となる傷(弊害傷)が発生するかどうかを試験した。定着ローラ1上のコバ部傷部分の表面粗さはRz0.5μm〜2.0μm程度であり、その後10万枚まで通紙しても表面粗さは大きくならなかったため、1000枚通紙後で評価した。又、弊害の確認のため、定着ローラ1と各摺擦部材とのニップ部よりも定着ローラ1の表面移動方向上流にゴミ等の異物が滞留するか否かを確認した。
前述の試験方法により試験を行った結果を表7に示す。
前述の試験結果に基づいて、コバ部等による傷に起因するグロスムラを解消することができ、且つ、画像上の弊害傷が見えない定着ローラ上の傷とはどのような傷であるかを調べた。結果を表8のようになった。
具体例1、2の構成において、定着ローラの表層の耐久性を確認した。又、オイル塗布系の定着ローラのシリコーンゴムの表層に対しての耐久性を確認するために比較例9についても同様に耐久試験を行った。
Nt=30万枚/1000枚
=300回
となる。
T=5秒×300回
=1500秒
=25分
となる。
次に、前述の試験結果に基づいて、グロスムラ抑制のために好ましい定着装置の設定について検討した。
H=Pmax/A
ここでPmaxは、プローブにかかる最大応力、Aはプローブの接触面積(圧痕面積)である。接触面積Aは、ここで用いたプローブの場合、
A=24.5hc2
である。hcはプローブのリフレッシュローラへの侵入量である。
p=H・πr2
となる。
w=rd・m
となる。tanθ=r/dであるから、
w=r・(r/tanθ)・m
=r2・(m/tanθ)
=(p/πH)・(m/tanθ)
となる。
m=(n/V)・|V―v|
となる。すると、磨耗量wは、
w=(p/πH)・(n/tanθ)・(|V−v|/V)
となる。
W=w・N
P=p・N
となる。
W=(p/πH)・(n/tanθ)・(|V−v|/V)・N
=(P/πH)・(n/tanθ)・(|V−v|/V)
となる。
ω=W/n
=(P/πHtanθ)・(|V−v|/V)[mm3/mm]
となる。
Wtotal=ω・πR
=(PR/Htanθ)・(|V−v|/V)
となる。
7×10-3[mm3/mm]≦ω≦68×10-3[mm3/mm]
であることが分かる。
7×10-3≦(P/πHtanθ)・(|V−v|/V)≦68×10-3
を満たすことが好ましい。
2 加圧ローラ(加圧回転体)
3 リフレッシュローラ(摺擦部材)
33A 砥粒(摺擦材)
130 定着装置(画像加熱装置)
Claims (11)
- 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、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摺擦部材と、を有する画像加熱装置において、
前記摺擦部材にはその微小硬度[GPa]が0.03以上1.0以下となるように弾性層が設けられていることを特徴とする画像加熱装置。 - 前記弾性層は、厚さ[μm]が20以上60以下、JIS−A硬度(°)が40以上70以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。
- 前記摺擦部材は、基材と、該基材よりも前記加熱回転体側に設けられた前記弾性層と、前記弾性層よりも前記加熱回転体側に設けられた表層と、を有し、前記表層は前記加熱回転体を摺擦する摺擦材を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像加熱装置。
- 前記表層は、粒径が5μm以上20μm以下の粒子で構成される、5μm以上20μm以下の厚さを有する層であることを特徴とする請求項3に記載の画像加熱装置。
- 前記摺擦部材の前記加熱回転体に対する離接機構を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像加熱装置。
- 前記摺擦部材は前記加熱回転体に対して周速差を有して回転することで前記加熱回転体を摺擦し、前記加熱回転体の周速に対する前記周速差の比率は、該摺擦部にて前記摺擦部材と前記加熱回転体との移動方向が逆方向であれば50%以上100%以下であり、前記摺擦部材と前記加熱回転体との移動方向が同一方向であれば250%以上300%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の画像加熱装置。
- 前記摺擦部材は、50g/cm以上150g/cm以下の当接圧力で前記加熱回転体に当接することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像加熱装置。
- 前記加熱回転体は、表層に離型層を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像加熱装置。
- 前記離型層の厚さは10μm以上60μm以下であり、その硬度はショアー硬度計でD40以上D90以下であることを特徴とする請求項8に記載の画像加熱装置。
- 前記離型層は、フッ素樹脂から成ることを特徴とする請求項8又は9に記載の画像加熱装置。
- 前記摺擦材は、アルミナ系の砥粒であることを特徴とする請求項3〜10のいずれかの項に記載の画像加熱装置。
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