JP2017223826A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を回避しつつ、記録紙によるエッジ傷を修復することができるようにする。【解決手段】本発明は、未定着トナー像を担持した記録紙Ｐを加熱して定着させる定着ベルト５３と、この定着ベルト５３に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５１とを備えた定着装置において、定着ベルト５３と加圧ローラ５１を互いに独立させ、かつ、定着ベルト５３又は加圧ローラ５１若しくはそれら双方を正逆回転させる駆動用モータ５４、５５と、記録紙Ｐの非通紙状態における所定のタイミングにより、駆動用モータ５４、５５によって定着ベルト５３と加圧ローラ５１とに互いに線速差をもって正回転させ又は正逆回転させることにより定着ベルト５３の表面を研磨する研磨制御手段Ｃ２を設けている。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を用いた画像形成装置は、帯電した感光体にレーザー光を照射することによって静電潜像が作られる。そして、静電潜像が形成された感光体に現像装置からトナーを供給することによりトナー像が形成される。その後、そのトナー像を記録紙に転写させた後、加熱・加圧して定着させることにより記録紙に画像が形成される。

ところで、定着ニップ部に記録紙を通紙させると、定着面側の部材表面に、通紙による傷、紙粉、オフセットトナーの汚れが生じ、定着面側の部材表面が徐々に荒れてくる。その定着面側の部材表面に生じる傷の主原因として、記録紙の両端部に生じるバリを挙げることができる。

上記したバリは、記録紙を裁断することにより形成され、カッターの裁断跡として生じるものである。記録紙にバリがある状態において定着ニップ部を通過すると、記録紙の両端部に生じているバリによって、定着面側の部材表面に記録紙の搬送方向と平行な紙エッジ傷が生じることが知られている。

通過した記録紙の幅よりも大きな幅を有する記録紙を通紙すると、紙エッジ傷がある箇所に画像が存在したとき、その部分と他の部分との光沢に差異が生じ、画像に縦スジ光沢ムラが現れる。

上記の課題に着目し、定着面側の部材表面の傷を修復させようとして、特許文献１〜３にそれぞれ開示された構成のものがある。特許文献１には、定着面側の部材又は加圧面側の部材若しくはそれら双方を、記録紙の搬送方向に直交する記録紙の幅方向に移動させる制御と、定着面側の部材と加圧面側の部材を異なる周速度にして回転させる構成が開示されている。

また、特許文献２には、定着ニップ幅を狭くする制御と、定着面側の部材と加圧面側の部材を互いに異なる周速度にして回転させる構成が開示されている。さらに、特許文献３には、研磨部材を定着面側の部材に当接させ、研磨部材の回転を状況に応じて増速制御する構成が開示されている。

しかしながら、上記した特許文献１に開示された構成では、記録紙の搬送方向に直交する記録紙幅方向に移動させる機構が必要となる。また、特許文献２に開示された構成では、定着ニップ幅を狭くさせる制御において、圧力の強弱を行う機構が必要となる。すなわち、いずれにおいても装置の高コスト化、大型化を招く虞がある。さらに研磨モードは正回転のため、紙エッジ傷のレベルによっては修復できないことがある。

さらに、特許文献３に開示された構成では、定着面側の部材に研磨部材を当接させる機構が必要となって、上記と同様に装置の高コスト化、大型化が懸念される。

そこで本発明は、装置の大型化を回避しつつ、記録紙による定着部材のエッジ傷を修復することができる定着装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載した本発明は、未定着トナー像を担持した記録紙を加熱して定着させる定着部材と、この定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材とを備えた定着装置において、前記定着部材と前記加圧部材を互いに独立させ、かつ、前記定着部材又は前記加圧部材若しくはそれら双方を正逆回転させる駆動源と、前記記録紙の非通紙状態における所定のタイミングにより、前記駆動源によって前記定着部材と前記加圧部材を互いに線速差をもって正回転させ又は正逆回転をさせることにより前記定着部材の表面を研磨する研磨制御手段を設けている。

本発明によれば、装置の大型化を回避しつつ、記録紙による定着部材のエッジ傷を修復することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を用いた画像形成装置全体の概略構成を示す正面図である。 記録紙に広範囲なベタ画像を定着させた様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の主要な構成を示す拡大図である。 同上の定着装置における研磨制御の内容を示すフローチャートである。 従来の一例に係る定着装置の概略構成を示す正面図である。

以下に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置を用いた画像形成装置全体の概略構成を示す正面図である。なお、本実施形態においては、画像形成装置としてタンデム型カラー複写機を一例として説明する。

図１に示すように、一例に係るタンデム型カラー複写機（以下、単に「複写機」という。）Ａは、露光装置１５、作像装置２０、中間転写ベルト２５、定着装置Ｂ及び給紙部３０を本体９内に適宜配設した構成のものである。

露光装置１５は、後述する作像装置２０の各感光体ドラム１３上に静電潜像を形成するためのものである。作像装置２０は、後述する中間転写ベルト２５の搬送方向αに沿って並列されたイエロ・マゼンタ・シアン・ブラックの４つの作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋを有して構成されている。

各作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、感光体ドラム１３の周囲に、現像機１０、帯電部１１、クリーニング部１２を配置したものである。現像機１０は、感光体ドラム１３上に形成される静電潜像を現像するものであり、また、帯電部１１は感光体ドラム１３を帯電させるもの、そして、クリーニング部１２は感光体ドラム１３上の未転写トナーを回収するものである。なお、図１においては、ブラックの作像部２１Ｋが備える感光体ドラム１３、帯電部１１、現像機１０、クリーニング部１２のみに符号を付しており、その他の作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃについては省略している。

中間転写ベルト２５は、これにトナー像が転写されるようにして三つのローラ２５ａ、２５ｂ、２６に張架され、搬送方向αに回転搬送されるようになっている。また、その中間転写ベルト２５の図示左端部には、この中間転写ベルト２５を清掃するためのベルトクリーニング部２７が配置されている。

上記のローラ２６には、中間転写ベルト２５上のトナー像を記録紙Ｐ上に転写するための二次転写バイアスローラ２８が対向して配置されている。給紙部３０は、記録紙Ｐを収容する収容カセット３１、３１を有しており、それら各収容カセット３１、３１には、これらに収納されている記録紙Ｐを搬送路３２に向けて送給するための給紙ローラ３３、３３が近接して配置されている。

上記搬送路３２の終端部には、詳細を後述する定着装置Ｂが配置されているとともに、その定着装置Ｂの搬送路３２下流側には、トナー像を定着させた記録紙Ｐを搬送するための搬送ローラ３４、３４が配されている。

上記した複写機Ａによれば、定着させる画像を図示しない画像読取部で読み取って生成した画像データに基づき、各作像ユニット２１Ｙ等の各感光体ドラム１３上に対応した色（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）のトナー像を形成する。そして、各色のトナー像が重なるように中間転写ベルト２５に転写し、搬送方向αに移動しながら、二次転写バイアスローラ２８に向けて搬送する。

一方、給紙部３０に収容されている記録紙Ｐは、給紙ローラ３３、３３より搬送路３２に向けて送給された後、所定のタイミングにより、二次転写バイアスローラ２８によって記録紙Ｐ上にトナー像が転写される。トナー像が担持された記録紙Ｐは、詳細を後述する定着装置Ｂの定着ローラ５０、加圧ローラ５１によって加熱、加圧されることによりトナー像が記録紙Ｐに定着される。そして、定着装置Ｂから送出された記録紙Ｐは、搬送ローラ３４、３４によって外部に排出されるが、両面印刷時には定着装置Ｂの下方に向けて搬送される。

次に、本発明が解決しようとする課題について、図２を参照して説明する。図２は、記録紙に広範囲なベタ画像を定着させた様子を示す説明図である。図２に示す記録紙Ｐ上には、広範囲なベタ画像４０を定着させたとき、２本の光沢スジ４１、４１が搬送方向αに生じている。すなわち、同一サイズの記録紙Ｐを連続して通紙すると、その記録紙Ｐの両端部に付けられたカット部のバリが、定着部材の表面を傷付ける（紙エッジ傷）。

上記の状態が継続することによって、定着部材の記録紙Ｐのエッジ部に当接する箇所には、はっきりとした縦スジ状の傷が付いてしまう。この状態のまま、上記紙エッジ傷を付けたサイズよりも大きな記録紙Ｐ上に広範囲なベタ画像４０を定着させると、縦スジ状傷部分にあたる箇所がその他の部分とは異なる定着が生じ、縦スジ状光沢ムラとなる。

次に、上記した本発明の一実施形態に係る定着装置Ｂの詳細について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る定着装置Ｂの主要な構成を示す拡大正面図である。図３に示す定着装置Ｂは、定着ローラ５０、加熱ローラ５２、定着部材である定着ベルト５３及び加圧部材である加圧ローラ５１を有して構成されている。

加熱ローラ５２は、記録紙Ｐ上の未定着トナーを定着させるためのヒータ５２ａを内蔵ししている。
定着ベルト５３は、未定着トナー像を担持した記録紙Ｐを加熱して定着させるためのものであり、加熱ローラ５２と定着ローラ５０とに張架されている。加圧ローラ５１は、定着ベルト５３を介して定着ローラ５０と加圧接触してニップ部Ｎを形成している。

本実施形態においては、加圧ローラ５１には、この加圧ローラ５１を正逆回転駆動するための駆動源である駆動用モータ５４が、また、定着ローラ５０には、この定着ローラ５０を正回転駆動する駆動源である駆動用モータ５５がそれぞれ連結されている。なお、加圧ローラ５１に、この加圧ローラ５１を正回転駆動するための駆動用モータを、また、定着ローラ５０に、この定着ローラ５０を正逆回転する駆動用モータをそれぞれ連結した構成にしてもよい。さらに、加圧ローラ５１と定着ローラ５０双方を互いに独立して正逆回転する駆動用モータを連結した構成にしてもよい。

すなわち、定着ベルト５３と加圧ローラ５１を互いに独立させ、かつ、定着ベルト５３又は前記加圧ローラ５１若しくはそれら双方を正逆回転させるようにすればよい。なお、加圧ローラ５１と定着ローラ５０にそれぞれ駆動用モータを連結した構成のものに限らず、定着ベルト５３と加圧ローラ５１を互いに独立させ、かつ、定着ベルト５３又は前記加圧ローラ５１若しくはそれら双方を正逆回転させるための単一の駆動源を設けた構成としてもよい。

ところで、上記した駆動用モータ５４、５５は制御部Ｃの出力側にそれぞれ接続されている。また、この制御部Ｃには記憶部ＣＭが設けられており、その記憶部ＣＭに所要の設定値が予め記憶されている。

上記制御部Ｃが定着装置Ｂの制御中枢であり、所定のプログラムの実行により、次の各機能を実現する。上記ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐの累積枚数が所定の枚数に達したか否かを判定する累積枚数判定機能。この機能を「累積枚数判定手段Ｃ１」という。「累積枚数」は、記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応してそれぞれ設定された枚数であり、上記した記憶部ＣＭに予め設定値として記憶されている。本実施形態においては、上記ニップ部Ｎ近傍に図示しないセンサを配置しておき、そのセンサを介して記録紙Ｐの累積枚数を記録紙Ｐの種類、厚さ毎にカウントしているが、これに限るものではない。

記録紙Ｐの非通紙状態における所定のタイミングにより、定着部材（定着ベルト）５３と加圧部材（加圧ローラ）５１とに互いに線速差をもって正回転又は正逆回転をさせることにより定着部材（定着ベルト５３）の表面を研磨する機能。この機能を「研磨制御手段Ｃ２」という。「所定のタイミング」は、上記ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐの累積通紙枚数が所定の枚数に達したときである。「正回転又は正逆回転」は、記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応して記憶部ＣＭに設定値として予め記憶されている。なお、詳細を後述する。「線速差」は、記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応して記憶部ＣＭに設定値として予め記憶されている。

図４は、上記した定着装置Ｂにおける研磨制御の内容を示すフローチャートである。
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。）：通紙が開始されるとステップ２に進む。
ステップ２：通紙の際、記録紙Ｐのサイズ別の累積通紙枚数、複写機Ａ側において設定した記録紙Ｐの種類（例えば、普通紙、その他の材質）、厚さ（薄紙、普通紙、厚紙）別の累積枚数の取得動作を開始する。
ステップ３：記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応した各研磨モードを検知してステップ４に進む。
ステップ４：ステップ３において取得した検知値（累積通紙枚数）と、研磨モードの予め設定された設定値（通紙枚数）とを比較し、上記検知値が設定値を超えていると判定されればステップ５に進む。一方、検知値が上記設定値以下であると判定されればステップ７に進んで動作を終了する。

ステップ５：検知値が設定値を超えているので、所定のタイミングにより所定の研磨モード（研磨動作）を実行してステップ６に進む。
ステップ６：検知値を初期化した後、ステップ７に進んで動作を終了する。

上記ステップ５における研磨モードの詳細について説明する。定着部材（定着ベルト５３ ）の表面に上記した紙エッジ傷が発生し、その発生箇所よりも搬送方向αの幅が大きい記録紙Ｐを通紙した場合において、縦スジ状の光沢ムラが発生したとき、定着ローラ５０と加圧ローラ５１を同速度で空回ししても定着ベルト５３の紙エッジ傷は修復しない。

その場合、定着ローラ５０と加圧ローラ５１に線速差を与えて回転駆動させることによって紙エッジ傷を修復できることがわかっているが、常に線速差を付けて回転させていると、定着ローラ５０や加圧ローラ５１の寿命が短くなる虞がある。従って、定着ローラ５０や加圧ローラ５１の寿命を考慮した、必要な時にのみ紙エッジ傷を修復させる研磨モードを作動させることが好ましいのである。また、紙エッジ傷のレベルによっては、同一方向の回転では修復できない場合があり、正逆回転駆動可能な構成にしている。これは、正逆回転駆動の方が、正回転よりも研磨レベルが高いためである。

研磨モードの作動タイミングは、基本的には、記録紙Ｐのサイズ別に、累積通紙枚数をカウントし、非通紙状態において所定の枚数に達したときに行われる。しかしながら、所定の枚数は、記録紙Ｐの種類、厚さによって異なっている。そのため、記録紙Ｐの種類情報（材質の差）、厚さ情報（薄紙、普通紙、厚紙）を予め記憶しておき、記録紙Ｐの相違に応じて、研磨モードの設定値を決めている。なお、記録紙Ｐのエッジバリが少ない薄紙は設定値を大きめに、また、エッジバリの大きい厚紙は設定値を短めにするとよい。

研磨モードの回転方向は、記録紙Ｐの種類、厚さに応じて設定するとよい。例えば、エッジバリの少ない薄紙の場合は、正回転による研磨を行い、エッジバリの大きい厚紙の場合は、正逆回転による研磨を行う。正逆回転の方が、研磨能力が高いため、紙エッジ傷が修復には有効である。

研磨モードの線速差は、記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応して設定するとよい。エッジバリの少ない薄紙の場合は、線速差をあまり付けなくてもよく、エッジバリの大きい厚紙の場合は、線速差を大きくするのが好ましい。ただし、あまり線速差を付けすぎると、紙エッジ傷の修復効果がなくなるために注意が必要である。実験的には、線速比１：１．２〜１．５の設定が最も研磨効果が高いことがわかっている。

研磨モードの作動条件である、所定の通紙枚数、記録紙Ｐの種類、厚さの相違に対応した、作動の枚数、回転方向、線速差を互いに組み合せで用いるとよい。最も早期に紙エッジ傷が発生する場合は、作動までの累積通紙枚数は少なく、回転方向は正逆回転にし、線速差は大きくするとよい。一方、紙エッジ傷が発生しにくい薄紙の場合は、作動までの累積通紙枚数は大きくするとともに、回転方向を正回転にし、かつ、線速差は小さくするとよい。

上記した研磨モードとの対比のために、図５を参照して従来の定着装置について説明する。図５は、従来の一例に係る定着装置の概略構成を示す正面図である。従来の一例に係る定着装置は、定着ベルト１００、定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２、ヒータ１０４を内蔵した加熱ローラ１０３を有している。また、上記定着ベルト１００の一部に、その定着ベルト１００の表面を研磨するためのリフレッシュローラ１０５と、その対向ローラ１０６を配置している。

上記従来の定着装置では、常にリフレッシュローラ１０５によって定着ベルト１００の表面を研磨しているため、定着ベルト１００の寿命は短くなる。また、研磨を行うための機構部分がコストアップを招くとともに、定着装置自体も大型化するというデメリットが生じる。これに対して、上述した本発明の定着装置Ｂによれば、定着装置Ｂ自体の大型化を回避しつつ、ローラ定着方式、定着ベルト方式、さらにはその他の定着方式のいずれであっても適用することができる。

上述した一実施形態に係る定着装置Ｂ及び複写機Ａによれば、次の効果を得ることができる。駆動用モータを設けるという最低限の構成により、定着部材（定着ベルト）、加圧部材（加圧ローラ）それぞれの回転方向及び線速差を付けることができる。これにより、紙エッジ傷を修復することができるとともに、低コストにしてかつ装置自体の大型化を防ぐことができる。

定着部材（定着ベルト）の表面研磨を、所定の累積通紙枚数に達したタイミングで行うことにより、定着部材の寿命が縮むことなく、紙エッジ傷を修復できる。記録紙の種類、厚さの相違により紙エッジ傷が生じるまでの時間、傷の深さが異なることに合わせて、それぞれの記録紙に応じて研磨の作動タイミングを設定しているので、効率よく紙エッジ傷を修復することができる。

記録紙の種類、厚さの相違によって紙エッジ傷の深さの違いに応じて定着部材と加圧部材の回転方向を正逆設定でき、定着部材の寿命を縮めることなく、紙エッジ傷を修復できる。

記録紙の種類、厚さの相違によって異なる紙エッジ傷の深さに応じて定着部材と加圧部材の線速差を設定でき、効率よく紙エッジ傷を修復することができる。

定着部材がローラ形状やベルト形状であっても、紙エッジ傷を修復することができる。定着面側、加圧部材の回転方向及び線速差を付ける定着装置を有する複写機であれば、紙エッジ傷を修復することができる。

なお、前記した実施形態においては定着部材としてベルト形状の定着ベルトを例として示したが、その定着ベルトに限らず、定着部材としてローラ形状の定着ローラであってもよいことは勿論である。

９ 本体
１０ 現像機
１１ 帯電部
２０ 作像装置
２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ 各作像ユニット
２６ ローラ
２８ 二次転写バイアスローラ
３１ 収容カセット
３２ 搬送路
４０ ベタ画像
５０ 定着ローラ
５１ 加圧ローラ（加圧部材）
５２ａ ヒータ
５３ 定着ベルト（定着部材）
５４ 駆動用モータ
１００ 定着ベルト
１０５ リフレッシュローラ
Ｃ 制御部
ＣＭ 記憶部
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録紙
α 搬送方向

特開２０１４−２３２２１５号公報 特開２０１４−２２８７８９号公報 特開２０１５− ８７７３８号公報

Claims (8)

1. 未定着トナー像を担持した記録紙を加熱して定着させる定着部材と、前記定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材とを備えた定着装置において、
   前記定着部材と前記加圧部材を互いに独立させ、かつ、前記定着部材又は前記加圧部材若しくはそれら双方を正逆回転させる駆動源と、
   前記記録紙の非通紙状態における所定のタイミングにより、前記駆動源によって前記定着部材と前記加圧部材を互いに線速差をもって正回転させ又は正逆回転させることにより前記定着部材の表面を研磨する研磨制御手段を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記所定のタイミングは、前記ニップ部を通過する記録紙の累積枚数が所定の枚数に達したときであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記所定の枚数は、前記記録紙の種類、厚さの違いに対応させて予め設定されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材と前記加圧部材の回転方向は、前記記録紙の種類、厚さの違いに対応させて予め設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
5. 前記線速差は、前記記録紙の種類、厚さの違いに対応させて予め設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着部材が定着ベルトであり、この定着ベルトに前記加圧部材が圧接していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記定着部材が定着ローラであり、この定着ローラに前記加圧部材が圧接していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
8. 請求項１〜７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。