像加熱装置
【課題】ベルト方式で、摺擦処理を短時間で効率良く行える構造を実現する。
【解決手段】摺擦ローラ３１を、加熱ベルト２０の外周面に当接させた領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである加熱ローラ２２との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置する。加熱ベルト２０が摺擦ローラ３１と加熱ローラ２２との間で挟持される領域では、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２によりバックアップされるため、当接圧を確保できる。一方、この領域から外れた領域では、摺擦ローラ３１が加熱ベルト２０と広い範囲で接触でき、接触幅を確保できる。この結果、摺擦ローラ３１により効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【解決手段】摺擦ローラ３１を、加熱ベルト２０の外周面に当接させた領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである加熱ローラ２２との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置する。加熱ベルト２０が摺擦ローラ３１と加熱ローラ２２との間で挟持される領域では、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２によりバックアップされるため、当接圧を確保できる。一方、この領域から外れた領域では、摺擦ローラ３１が加熱ベルト２０と広い範囲で接触でき、接触幅を確保できる。この結果、摺擦ローラ３１により効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置に関し、特に、無端ベルトと対向部材とによりニップ部を形成する像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、記録材上にトナー画像を形成し、これを像加熱装置により加熱、加圧して、トナー像を記録材に定着させている。また、定着画像が形成された記録材を像加熱装置により加熱、加圧することにより、この記録材上の定着画像の光沢度を調整する場合もある。このような像加熱装置として、内部にヒータを有する加熱ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、このニップ部に記録材を通過させて、画像の定着或いは光沢度の調整を行う構成（ローラ方式）が従来より採用されている。
【０００３】
ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、記録材がニップ部を通過する時間を長く記録材ナーを充分に溶融することが好ましい。このためには、ニップ部の記録材搬送方向の幅（ニップ幅）を長くする必要がある。加熱ローラと加圧ローラとによりニップ部を形成するローラ方式の場合、ニップ幅を長くするためには、ローラ径を大きくする必要があり、定着装置が大型化してしまう。
【０００４】
そこで近年、このようなローラ方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅を得ることができるベルト方式が採用されている。このベルト方式は、無端ベルトと、この無端ベルトの外周面に当接する対向部材であるローラ或いはベルトとを有し、これら無端ベルトとローラ或いはベルトとの間でニップ部を形成している。このようなベルト方式においては、ローラに対するベルトの腹当て幅の調整、もしくはベルト同士の腹当て幅の調整によりローラ方式に比して充分なニップ幅を得ている。
【０００５】
一方、加熱ローラや無端ベルトの表層は高離型性のフッ素チューブ等が用いられているが、その耐久性が課題となっている。例えば同サイズの用紙を連続して通紙すると、紙のコバ部が通過位置に対応する加熱ローラや無端ベルトの表層が徐々に荒らされ、表面粗さが周囲よりも高い領域が生じる。このため、その後に大きいサイズの記録材を通過させると、定着後の記録紙画像上にグロスむらとして表れてしまう。
【０００６】
この課題を解決するために定着ローラ（加熱ローラ）の表層の表面粗さを一定に保つ為に、定着ローラの表面に摺擦部材を当接させ、表面粗さを均一化する摺擦処理を行う技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような摺擦処理は、主として非画像形成時に行われるが、この摺擦処理にかかる時間が長いと、画像形成の生産性が低下してしまう。また、画像形成時に行うにしても、摺擦処理を行っている間は、定着ローラなどの摺擦処理の対象物の駆動抵抗となり、駆動源であるモータの負担になる。このため、このような摺擦処理は、短時間で効率良く行うことが望まれる。
【０００９】
加熱ローラや無端ベルトの表面粗さを均一にする摺擦処理を短時間で効率良く行うためには、摺擦部材の当接圧の確保と、摺擦部材との接触幅の確保とを両立させる必要がある。即ち、接触幅が小さくても当接圧を大きくすれば、摺擦処理を短時間で行える可能性があるが、この場合、摺擦処理を短時間で行えると言う効果が、ある時点で飽和してしまう。また、当接圧を大きくし過ぎた場合には、部材の耐久性にも影響を及ぼしてしまう。なお、当接圧が小さい状態で接触幅を大きくした場合、そもそも摺擦処理の効果を得にくく、摺擦処理に時間が掛かってしまう。
【００１０】
上述の特許文献１に記載された構成の場合、定着ローラに摺擦部材を当接させるため、定着ローラと摺擦部材との当接圧を確保し易いが、定着ローラと摺擦部材との接触幅は確保しにくい。このため、摺擦処理を短時間で効率良く行いにくく、ローラや摺擦部材の耐久性が確保しにくい。
【００１１】
これに対して、ベルト方式の像加熱装置の無端ベルトの表面粗さを均一化すべく、摺擦部材を無端ベルトに当接させる場合、この摺擦部材の当接位置によっては、十分な当接圧を確保できなかったり、接触幅を確保できなかったりする可能性がある。
【００１２】
即ち、無端ベルトを張架するローラの間部分に摺擦部材を配置した場合、当接圧を確保しにくい。例えば、この位置で当接圧を確保するために、摺擦部材を無端ベルトに強く押し付けることが考えられるが、この場合、無端ベルトの軌道が乱れてしまう可能性がある。また、無端ベルト内にバックアップ部材を配置することが考えられるが、バックアップ部材を配置するスペースを確保しにくく、このスペースを確保するためには装置が大型化してしまうため、現実的ではない。一方、摺擦部材を張架ローラ部分に配置した場合、上述の特許文献１と同様に、接触幅が確保しにくい。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、ベルト方式で、摺擦処理を短時間で効率良く行える構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、走行する無端ベルトと、前記無端ベルトを張架する張架ローラと、前記無端ベルトの外周面と当接してニップ部を形成する対向部材とを有し、前記ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置において、前記無端ベルトの外周面に当接して、前記無端ベルトの外周面を摺擦する摺擦部材を有し、前記摺擦部材は、前記無端ベルトの外周面に当接した領域が、前記無端ベルトの走行方向に関し、前記張架ローラとの間で前記無端ベルトを挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている、ことを特徴とする像加熱装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、無端ベルトが張架ローラとの間で挟持される領域と、されない領域とを有するように摺擦部材を配置することで、大きな当接圧と広い接触幅が得られ、効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態の像加熱装置の概略構成断面図。
【図３】第１の実施形態の効果を確認するために行った実験で使用した比較例を示す、像加熱装置の概略構成断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係わる像加熱装置の概略構成断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施形にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。まず図１を用いて、画像形成装置の全体構成について説明する。
【００１９】
［画像形成装置］
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置（いわゆるプリンタ）である。画像形成装置１は、大きく分けて、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、記録材に形成されたトナー画像を加熱・加圧して定着、或いは、記録材に定着された画像の光沢度を調整する像加熱装置を有する。
【００２０】
まず、画像形成部は、次に説明する機器を備えている。像担持体としての感光ドラム２の周りに帯電手段としての帯電器３が設けられており、感光ドラム２の表面は帯電器３によって一様に帯電処理される。次いで、露光手段としての露光装置４から画像に応じた光５を照射されることにより、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像手段としての現像器６によって現像されて、トナー画像が形成される。
【００２１】
一方、記録材Ｓは、装置下部の給送カセット９に収納されており、給送ローラ１０によって給送され、搬送手段としてのレジストローラ対１１によって感光ドラム２上のトナー画像と同期して搬送される。そして、画像形成手段によって記録材Ｓ上に形成されたトナー画像は、転写手段としての転写ローラ７によって記録材上に静電転写される。転写後に、感光ドラム２上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置８によって除去される。
【００２２】
一方、トナー画像が転写された記録材Ｓは、像加熱装置Ａにおいて加熱、加圧され、トナー画像が記録材上に定着される。その後、トナー画像が定着された記録材Ｓは、排出ローラ対１２によって装置上部の排出トレイ１３へと搬送排出される。なお、定着画像を有する記録材を像加熱装置Ａに通すことにより、定着画像の光沢度を調整する。
【００２３】
［像加熱装置］
次に、上述の像加熱装置Ａについて、図２を用いて詳しく説明する。図２に示すように、像加熱装置Ａは、走行する無端ベルトである加熱ベルト２０と、対向部材である無端状の加圧ベルト２１とを有し、加熱ベルト２０の外周面（表面）に加圧ベルト２１の外周面を当接させ、ニップ部Ｎを形成している。そして、ニップ部Ｎを通過する記録材を、加熱、加圧するようにしている。
【００２４】
加熱ベルト２０は、例えば、長手幅が３６０ｍｍ、内径が５０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、基層の外周には弾性層が４００μｍの厚みで設けられている。弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施形態では、シリコーンゴムを用い、硬度はＪＩＳ−Ａ２０度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。
【００２５】
また、加熱ベルト２０は、張架ローラとしての加熱ローラ２２並びに定着ローラ２３によって張架されている。加熱ローラ２２は、例えば、長手幅が３６５ｍｍ、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、内部に加熱手段としてのハロゲンヒータ２２ａを配置している。また、加熱ローラ２２は、テンションローラとしての機能も有しており、不図示のばねなどの付勢手段により付勢され、加熱ベルト２０に所定の張力を付与している。
【００２６】
定着ローラ２３は、加熱ベルト２０を駆動する駆動ローラとしての機能を有する。また、定着ローラ２３は、例えば、長手幅が３６５ｍｍ、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、表面弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摩擦性のゴムローラである。このように弾性層を設けることで、駆動源（モータ）から駆動ギア列を介して入力された駆動力を加熱ベルトへスリップすること無しに良好に伝達することができる。更に、定着時には、後述する加圧ローラ２６が加熱ベルト２０、加圧ベルト２１を介して定着ローラ２３に向けて加圧されているので、定着ローラ２３のゴム層は所定量凹んだ形状となる。その結果、加熱ベルト２０からの記録材の分離性を確保するためのニップ部Ｎを形成することができる。
【００２７】
また、加熱ベルト２０内には、加熱ベルト２０を加圧ベルト２１に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド２４が、定着ローラ２３に対し非接触に並置されている。本実施形態では、定着ローラ２３と定着パッド２４との間の最近接部での微少ギャップが、例えば２ｍｍに設定されている。この定着パッド２４は、例えば、厚さ３ｍｍ、幅１２ｍｍの弾性体としての耐熱性シリコーンゴムから構成されている。
【００２８】
このような定着パッド２４は、摺動する加熱ベルト２０の内周面との摩擦抵抗を減らすためにポリイミド製のクロスをフッ素樹脂でコーティングした低摺動性記録材としてのカバーを有している。このカバーは定着パッドの高摩擦性のシリコーンゴム表面を覆うように設けられている。従って、このカバーが加熱ベルト内面と摺動することになるので定着ローラ２３の駆動トルクが抑えられ、モータの大型化を伴うことなく安定して加熱ベルト２０を回転（走行）させることができる。
【００２９】
また、定着ローラ２３は、加圧ローラ２６と後述する加圧パッド２７の両方から加圧される位置に配置されている。そうすることで加圧パッド２７と加圧ローラ２６間にできる隙間を、定着ローラ２３でバックアップすることができる。同様に定着ローラ２３と定着パッド２４間にできる隙間は、加圧パッド２７でバックアップされるので、ローラとパッドとの間の隙間が互いに重なることがなく、ニップ部Ｎ内で記録材搬送方向（加熱ベルト２０の走行方向）での大きな圧抜けが生じることがない。
【００３０】
加圧ベルト２１は、例えば、長手幅が３４０ｍｍ、内径が５０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、弾性層が３００μｍ、表面は離型層としてフッ素樹脂であるＰＦＡチューブを３０μｍの厚みで設けられている。このような加圧ベルト２１は、テンションローラ２５と加圧ローラ２６とによって張架され、加熱ベルト２０と当接によりこの加熱ベルト２０に従動して走行（回転）する。
【００３１】
テンションローラ２５は、例えば、長手幅３５０ｍ、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト２１からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。加圧ローラ２６は、例えば、長手幅３５０ｍｍ、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。
【００３２】
また、加圧ベルト２１内には、加圧ベルト２１を加熱ベルト２０に向けて加圧する第２の固定部材としての加圧パッド２７が、加圧ローラ２６に接触して配置されている。ここで、画像加熱ニップとしてのニップ部Ｎを形成するために、加圧ローラ２６は、回転軸の両端側が加圧機構により所定の加圧力にて定着ローラ２３に向けて加圧されている。そして、ニップ部Ｎの圧がこの加圧ローラ２６により懸架されている領域において最大値となるように設定されている。
【００３３】
記録材搬送方向に沿った１つのニップ部Ｎに圧抜け部がなく連続した加圧力分布とするために、加圧ベルト２１の内周面と加圧ローラ２６との間の楔状の空間に加圧パッド２７の下流先端が組み込まれている。即ち、加圧パッド２７は加圧ローラ２６に接触するように配置されている。
【００３４】
このような加圧パッド２７は、例えば、厚さ３ｍｍ、幅１５ｍｍの弾性体としての耐熱性シリコーンゴムと、それを下面で保持するＳＵＳ製のステイとから構成されている。また、加圧パッド２７の表面には、摺動する加圧ベルト２１の内周面及び加圧ローラ２６との摩擦抵抗を減らすために、低摺動性シートとしてのポリイミド製のフィルムをフッ素樹脂でコーティングした摺動シート（カバー）が設けられている。摺動シートは、例えば、長手幅は３５５ｍｍ、厚みは７０μｍである。摺動シートの下流側は、楔状の空間に入り込み易くするために先端が折り返されている。この摺動シートによって定着ローラ２３の駆動トルクが抑えられるので、モータの大型化を伴うことなく安定してベルトを回転させることができる。
【００３５】
このように構成される像加熱装置Ａは、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１とのニップ部Ｎの記録材搬送方向（加熱ベルト２０の走行方向）の幅は、例えば、約１８ｍｍとされている。このようにニップ部の幅が広いので、画像形成の高速化を図ったとしても、画像の記録材への定着や定着画像の光沢度調整を行うことが可能になる。また、加熱に関係する部材として加熱側、加圧側共にエンドレスベルト（無端ベルト）を採用したことで、低熱容量化を図ることが可能となった。その結果、ウォームアップタイム（画像形成装置の主電源投入時から定着可能な状態となるまでに要する時間）の短縮化に貢献している。
【００３６】
加熱ベルト２０の外周面には、加熱ローラ２２に対向する位置に温度センサ２９が設置されている。この温度センサ２９から加熱ベルト２０の温度を示す信号がヒータ制御回路２８に入力される。この信号の入力を受けたヒータ制御回路２８は、ハロゲンヒータ２２ａへの通電を制御（オン／オフ）することにより、加熱ベルト２０の温度が所定の定着温度（例えば１９０度）を維持するように制御する構成とされている。
【００３７】
加熱ベルト２０は、少なくとも画像形成実行時には、モータによって定着ローラ２３が回転駆動されることで、図２の矢印Ｘ方向に回転駆動される。加熱ベルト２０の周速度は、記録材にループを形成するため画像形成部側から搬送されてくる記録材Ｓの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。一方、加圧ベルト２１は、加熱ベルト２０に従動して矢印Ｙ方向に回転する。本実施形態の場合、加熱ベルト２０の周速は、例えば、３００ｍｍ／ｓｅｃとし、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間に７０枚定着することが可能である。
【００３８】
加熱ベルト２０が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１間のニップ部Ｎに、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｓが搬送される。記録材Ｓは、未定着トナー画像を担持した面を、加熱ベルト２０側に向けて導入される。そして、記録材Ｓの未定着トナー画像Ｔが加熱ベルト２０の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、主に加熱ベルト２０から熱が付与され、また加圧力を受けて記録材Ｓの表面に定着される。
【００３９】
また、定着ローラ２３がゴム層を有する弾性ローラであり、加圧ベルト２１内の加圧ローラ２６は鉄合金製の剛性ローラであるため、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１とのニップ部Ｎの出口では定着ローラ２３の変形が大きくなっている。その結果、トナー画像を担持した記録材Ｓは、自らのコシにより加熱ベルト２０から曲率分離される。
【００４０】
［摺擦処理］
このように記録材Ｓをニップ部に通紙すると、前述したように、記録材のコバ部の通過位置で加熱ベルト２０の表面が荒らされ、その後に、大サイズの記録材を通視した場合に、この記録材上の画像にグロスむらが生じる。特に、厚紙を通紙した場合には、コバ部通過位置の加熱ベルト２０の表面がより荒れて、グロスむらがより生じ易くなる。更に、厚紙を通紙した場合、厚紙の先端部分が当接する位置で加熱ベルト２０の表面が荒れて、この部分でグロスむらが生じる場合もある。
【００４１】
本実施形態では、このような加熱ベルト２０の表面の荒れによるグロスむらを低減すべく、摺擦部材である摺擦ローラ３１により加熱ベルト２０の表面に摺擦処理を施すようにしている。摺擦ローラ３１は、例えば、直径１２ｍｍ、長手幅３６５ｍｍのステンレス製の芯金の表面に接着層を介して砥粒を密に接着してある。このため、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の幅方向（図２の表裏方向）全体に当接可能である。砥粒は、用途（画像の目標光沢度）に合わせて＃１０００〜＃４０００番手に変更される。砥粒の平均粒径は、＃１０００番手の場合は約１６μｍ、＃４０００番手の場合は約３μｍである。砥粒は、アルミナ系である。アルミナ系は、工業的に最も幅広く用いられる砥粒で、加熱ベルト２０の表面に比べて各段に硬度が高く、粒子が鋭角形状のため研磨性に優れている。
【００４２】
本実施形態では、摺擦部材の一例として、アルミナ系の砥粒を接着したローラを用いた例を説明するが、ベルト表面性を回復させる構成であれば、その他の構成でも良い。例えば、摺擦部材は、ブラスト加工などで凹凸が形成された形状でも良いし、ラッピングフィルムやサンドペーパをまきつけたような構造であっても良い。
【００４３】
また、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０に着脱自在に支持されている。例えば、摺擦ローラ３１の回転軸の支持部にモータやソレノイドなどの駆動手段を配置し、加熱ベルト２０に対して着脱動作をすることが可能としている。着時には、例えば、１０ｋｇｆ（９８．０７Ｎ≒１００Ｎ）などの所定の加圧力で加熱ベルト２０に加圧されている。そして、摺擦ローラ３１をこの所定の加圧力で加熱ベルト２０に当接させた状態で、加熱ベルト２０を回転駆動することによりこの加熱ベルト２０の表面を摺擦して、表面粗さを均一化する摺擦処理を施す。
【００４４】
このような摺擦処理を施すタイミングは任意であるが、例えば、電源投入時、スリーブ状態からの復帰時、ニップ部に所定枚数を通紙した後などの非画像形成時などが挙げられる。また、ジョブの動作中であっても、例えば厚紙を通紙する場合には、画像形成中にも動作する場合もある。何れにしても適切なタイミングで摺擦処理を施すことにより、加熱ベルト２０の表面の粗さを均一化して、グロスむらを低下させられる。
【００４５】
［摺擦ローラの位置］
上述のような摺擦処理は、前述したように、短時間で効率良く行うことが望まれる。このために本実施形態の場合には、摺擦ローラ３１を次のように配置している。即ち、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の外周面に当接した領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである加熱ローラ２２との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている。言い換えれば、摺擦ローラ３１の当接位置は、摺擦ローラ３１を加熱ベルト２０に加圧した時に、加熱ベルト２０の内周面が加熱ローラ２２でバックアップされる領域とバックアップされない領域の両方がある位置に当接するよう配置されている。
【００４６】
このように摺擦ローラ３１を配置するために、加熱ベルト２０の張力と摺擦ローラ３１による加圧力を考慮する。即ち、摺擦ローラ３１により加熱ベルト２０を加圧した状態で、加熱ベルト２０により加圧される領域の一部が加熱ローラ２２に当接し、この領域の他部が何れの部材にも当接しないようにする。また、この場合に、摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との間の平均圧力が、例えば１０ｋｇｆ或いは１００Ｎなどの所定の圧力で、接触幅が２ｍｍなどの所定の長さ以上となるようにする。
【００４７】
本実施形態によれば、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２との間で挟持される領域と、されない領域とを有するように摺擦ローラ３１を配置することで、大きな当接圧と広い接触幅が得られ、効率良く短時間で摺擦処理を行える。即ち、加熱ベルト２０が摺擦ローラ３１と加熱ローラ２２との間で挟持される領域では、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２によりバックアップされるため、摺擦ローラ３１の加熱ベルト２０に対する当接圧を確保できる。一方、この領域から外れた領域では、加熱ベルト２０の内周面が何れの部材にも当接していないため、摺擦ローラ３１が加熱ベルト２０と広い範囲で接触でき、接触幅を確保できる。このように、当接圧の確保と接触幅の確保との両立を図れるため、摺擦ローラ３１により効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【００４８】
［実施例１］
上述のような本実施形態の効果を確認するために、次のような実験を行った。上述の構成と同様の像加熱装置に記録材を連続通紙し、紙コバ部でグロスむらを発生させた後、摺擦ローラを互いに異なる位置に配置して、摺擦処理を行いグロスむらが消えるまでの時間の確認を行った。実施例１では、上述の図２に示したように摺擦ローラ３１を配置した。また、比較例１では、図３に示すように、摺擦ローラ３１を加熱ローラ２２のバックアップなしの位置ａに配置した。また、比較例２では、摺擦ローラ３１を加熱ローラ２２にのみバックアップされる位置ｂに配置した。
【００４９】
条件は、それぞれ坪量２５０ｇ／ｍ２のＡ４サイズの厚紙を、縦送りで５００枚通紙し、紙コバ部にグロスむらを発生させた。そして、この状態から、各位置で摺擦ローラ３１を加熱ベルト２０に加圧し摺擦処理を行い、グロスむらが消えるのに必要な摺擦時間を測定した。
【００５０】
また、その時の摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０の荷重値と、加熱ベルト２０の走行方向の接触幅の測定も行った。荷重値の測定は、表面に圧力センサ素子を配置したフィルムを摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との接触部に通すことにより、この接触部の圧力分布を測定し、その総圧により求めた。また、接触幅は、上述のフィルムを接触部に通紙したときの圧力分布、即ち、圧力が立ち上がった時点と圧力がなくなった時点との間の長さから求めた。なお、接触幅は、例えば、ベタ画像を形成した紙を摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との間に配置した状態で、摺擦ローラ３１による加圧を行い、その時に生じるグロスむらを測定することにより求めても良い。
【００５１】
このように行った実験の結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１から明らかなように、実施例１では摺擦処理時間が６０秒でグロスむらが解消された。また、その時の接触幅が４ｍｍ、荷重値は１０ｋｇｆであった。また、比較例1の場合は１２０秒かかった。これは、加熱ベルト内面からバックアップされる部材がなく、大きな加圧力が得られなかったためと考えられる。比較例２の場合も１２０秒かかった。これは、バックアップ部材があり大きな加圧力は得られるが、接触幅が広がらないためと考えられる。
【００５４】
以上のことから、摺擦ローラ３１を、ベルト内周面がローラでバックアップされる領域とバックアップされない領域の両方がある位置に当接するように配置することで、効率よく短時間で摺擦処理を行えることがわかった。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態の場合、摺擦ローラ３１が当接する加熱ベルト２０の一部を内周面からバックアップする張架ローラは、弾性層を有する定着ローラ２３である。即ち、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の外周面に当接した領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである定着ローラ２３との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている。定着ローラ２３は、弾性層として、例えばシリコーンゴム層を有するゴムローラである。
【００５６】
このような本実施形態の場合、定着ローラ２３が弾性層を有するため、摺擦ローラ３１が当接する加熱ベルト２０の領域で、定着ローラ２３によりバックアップされる領域は、この弾性層の変形によって、より広い接触幅を得ることが可能となる。このため、より短時間で摺擦処理を行える。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【００５７】
［実施例２］
上述のような本実施形態の効果を確認するために、上述の実施例１と同様に、次のような実験を行った。即ち、上述の構成と同様の像加熱装置に記録材を連続通紙し、紙コバ部でグロスむらを発生させた後、摺擦ローラを上述の位置に配置して、摺擦処理を行いグロスむらが消えるまでの時間の確認を行った。即ち、実施例２では、図４に示す様に、摺擦ローラ３１を弾性層を有する定着ローラ２３側に配置した。そして、摺擦ローラ３１を弾性層を有さない加熱ローラ２２側に配置した上述の実施例１と比較した。この実験の結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２から明らかなように、実施例２では弾性層のないローラでバックアップした場合に対して接触幅が広がり、その結果、摺擦処理時間が短縮された。以上のことから、ベルト内周面からバックアップするローラが弾性層を有する場合に、より短時間で摺擦処理を行えることがわかった。
【００６０】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態の加熱ベルト構成においては、加熱ベルトの長手方向の移動を制御する寄り制御手段を備える。即ち、加熱ベルトは、複数のローラにより張架され、このうちの１つのローラは、傾きを変えることにより加熱ベルトの寄り制御を行うステアリングローラである。寄り制御手段は、例えば、加熱ベルト２０の幅方向端部位置を検知するセンサの信号に基づいて、ステアリングローラのアライメントを変更することでベルトの搬送方向を変え、端部が別の部材と摺擦して破損するのを防止する。上述の各実施形態の場合、ステアリングローラは、加熱ローラ２２と定着ローラ２３との何れかである。
【００６１】
このような構成であった場合には、摺擦ローラをバックアップするローラがアライメント変更を行うステアリングローラであると、長手方向でベルトとの接触圧むらが生じるため、アライメント変更を行わないローラ側に当接させるのが好ましい。即ち、摺擦ローラ３１をバックアップする張架ローラは、複数のローラのうちのステアリングローラ以外のローラとする。具体的には、ステアリングローラが加熱ローラ２２である場合には、第２の実施形態のように摺擦ローラ３１を配置し、ステアリングローラが定着ローラ２３である場合には、第１の実施形態のように摺擦ローラ３１を配置する。
【００６２】
また、上述の第１、第２の実施形態の像加熱装置は、記録材に仮定着されたトナー画像を再度加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置であっても良い。
【００６３】
また、上述の第１、第２の実施形態では、加熱ベルトの加熱源としてハロゲンヒータを採用する例について説明したが、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源（励磁コイル）を採用しても構わない。この場合、加熱ベルトは励磁コイルから発生した磁束により電磁誘導発熱する導電層を備えた構成となる。また、対向部材として加圧ベルトを用いた例について説明したが、加圧ローラであっても良い。
【符号の説明】
【００６４】
２０・・・加熱ベルト（無端ベルト）、２１・・・加圧ベルト（対向部材）、２２・・・加熱ローラ（張架ローラ）、２３・・・定着ローラ（張架ローラ）、３１・・・摺擦ローラ（摺擦部材）、Ａ・・・像加熱装置、Ｎ・・・ニップ部、Ｓ・・・記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置に関し、特に、無端ベルトと対向部材とによりニップ部を形成する像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、記録材上にトナー画像を形成し、これを像加熱装置により加熱、加圧して、トナー像を記録材に定着させている。また、定着画像が形成された記録材を像加熱装置により加熱、加圧することにより、この記録材上の定着画像の光沢度を調整する場合もある。このような像加熱装置として、内部にヒータを有する加熱ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、このニップ部に記録材を通過させて、画像の定着或いは光沢度の調整を行う構成（ローラ方式）が従来より採用されている。
【０００３】
ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、記録材がニップ部を通過する時間を長く記録材ナーを充分に溶融することが好ましい。このためには、ニップ部の記録材搬送方向の幅（ニップ幅）を長くする必要がある。加熱ローラと加圧ローラとによりニップ部を形成するローラ方式の場合、ニップ幅を長くするためには、ローラ径を大きくする必要があり、定着装置が大型化してしまう。
【０００４】
そこで近年、このようなローラ方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅を得ることができるベルト方式が採用されている。このベルト方式は、無端ベルトと、この無端ベルトの外周面に当接する対向部材であるローラ或いはベルトとを有し、これら無端ベルトとローラ或いはベルトとの間でニップ部を形成している。このようなベルト方式においては、ローラに対するベルトの腹当て幅の調整、もしくはベルト同士の腹当て幅の調整によりローラ方式に比して充分なニップ幅を得ている。
【０００５】
一方、加熱ローラや無端ベルトの表層は高離型性のフッ素チューブ等が用いられているが、その耐久性が課題となっている。例えば同サイズの用紙を連続して通紙すると、紙のコバ部が通過位置に対応する加熱ローラや無端ベルトの表層が徐々に荒らされ、表面粗さが周囲よりも高い領域が生じる。このため、その後に大きいサイズの記録材を通過させると、定着後の記録紙画像上にグロスむらとして表れてしまう。
【０００６】
この課題を解決するために定着ローラ（加熱ローラ）の表層の表面粗さを一定に保つ為に、定着ローラの表面に摺擦部材を当接させ、表面粗さを均一化する摺擦処理を行う技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような摺擦処理は、主として非画像形成時に行われるが、この摺擦処理にかかる時間が長いと、画像形成の生産性が低下してしまう。また、画像形成時に行うにしても、摺擦処理を行っている間は、定着ローラなどの摺擦処理の対象物の駆動抵抗となり、駆動源であるモータの負担になる。このため、このような摺擦処理は、短時間で効率良く行うことが望まれる。
【０００９】
加熱ローラや無端ベルトの表面粗さを均一にする摺擦処理を短時間で効率良く行うためには、摺擦部材の当接圧の確保と、摺擦部材との接触幅の確保とを両立させる必要がある。即ち、接触幅が小さくても当接圧を大きくすれば、摺擦処理を短時間で行える可能性があるが、この場合、摺擦処理を短時間で行えると言う効果が、ある時点で飽和してしまう。また、当接圧を大きくし過ぎた場合には、部材の耐久性にも影響を及ぼしてしまう。なお、当接圧が小さい状態で接触幅を大きくした場合、そもそも摺擦処理の効果を得にくく、摺擦処理に時間が掛かってしまう。
【００１０】
上述の特許文献１に記載された構成の場合、定着ローラに摺擦部材を当接させるため、定着ローラと摺擦部材との当接圧を確保し易いが、定着ローラと摺擦部材との接触幅は確保しにくい。このため、摺擦処理を短時間で効率良く行いにくく、ローラや摺擦部材の耐久性が確保しにくい。
【００１１】
これに対して、ベルト方式の像加熱装置の無端ベルトの表面粗さを均一化すべく、摺擦部材を無端ベルトに当接させる場合、この摺擦部材の当接位置によっては、十分な当接圧を確保できなかったり、接触幅を確保できなかったりする可能性がある。
【００１２】
即ち、無端ベルトを張架するローラの間部分に摺擦部材を配置した場合、当接圧を確保しにくい。例えば、この位置で当接圧を確保するために、摺擦部材を無端ベルトに強く押し付けることが考えられるが、この場合、無端ベルトの軌道が乱れてしまう可能性がある。また、無端ベルト内にバックアップ部材を配置することが考えられるが、バックアップ部材を配置するスペースを確保しにくく、このスペースを確保するためには装置が大型化してしまうため、現実的ではない。一方、摺擦部材を張架ローラ部分に配置した場合、上述の特許文献１と同様に、接触幅が確保しにくい。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、ベルト方式で、摺擦処理を短時間で効率良く行える構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、走行する無端ベルトと、前記無端ベルトを張架する張架ローラと、前記無端ベルトの外周面と当接してニップ部を形成する対向部材とを有し、前記ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置において、前記無端ベルトの外周面に当接して、前記無端ベルトの外周面を摺擦する摺擦部材を有し、前記摺擦部材は、前記無端ベルトの外周面に当接した領域が、前記無端ベルトの走行方向に関し、前記張架ローラとの間で前記無端ベルトを挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている、ことを特徴とする像加熱装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、無端ベルトが張架ローラとの間で挟持される領域と、されない領域とを有するように摺擦部材を配置することで、大きな当接圧と広い接触幅が得られ、効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態の像加熱装置の概略構成断面図。
【図３】第１の実施形態の効果を確認するために行った実験で使用した比較例を示す、像加熱装置の概略構成断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係わる像加熱装置の概略構成断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施形にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。まず図１を用いて、画像形成装置の全体構成について説明する。
【００１９】
［画像形成装置］
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置（いわゆるプリンタ）である。画像形成装置１は、大きく分けて、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、記録材に形成されたトナー画像を加熱・加圧して定着、或いは、記録材に定着された画像の光沢度を調整する像加熱装置を有する。
【００２０】
まず、画像形成部は、次に説明する機器を備えている。像担持体としての感光ドラム２の周りに帯電手段としての帯電器３が設けられており、感光ドラム２の表面は帯電器３によって一様に帯電処理される。次いで、露光手段としての露光装置４から画像に応じた光５を照射されることにより、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像手段としての現像器６によって現像されて、トナー画像が形成される。
【００２１】
一方、記録材Ｓは、装置下部の給送カセット９に収納されており、給送ローラ１０によって給送され、搬送手段としてのレジストローラ対１１によって感光ドラム２上のトナー画像と同期して搬送される。そして、画像形成手段によって記録材Ｓ上に形成されたトナー画像は、転写手段としての転写ローラ７によって記録材上に静電転写される。転写後に、感光ドラム２上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置８によって除去される。
【００２２】
一方、トナー画像が転写された記録材Ｓは、像加熱装置Ａにおいて加熱、加圧され、トナー画像が記録材上に定着される。その後、トナー画像が定着された記録材Ｓは、排出ローラ対１２によって装置上部の排出トレイ１３へと搬送排出される。なお、定着画像を有する記録材を像加熱装置Ａに通すことにより、定着画像の光沢度を調整する。
【００２３】
［像加熱装置］
次に、上述の像加熱装置Ａについて、図２を用いて詳しく説明する。図２に示すように、像加熱装置Ａは、走行する無端ベルトである加熱ベルト２０と、対向部材である無端状の加圧ベルト２１とを有し、加熱ベルト２０の外周面（表面）に加圧ベルト２１の外周面を当接させ、ニップ部Ｎを形成している。そして、ニップ部Ｎを通過する記録材を、加熱、加圧するようにしている。
【００２４】
加熱ベルト２０は、例えば、長手幅が３６０ｍｍ、内径が５０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、基層の外周には弾性層が４００μｍの厚みで設けられている。弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施形態では、シリコーンゴムを用い、硬度はＪＩＳ−Ａ２０度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。
【００２５】
また、加熱ベルト２０は、張架ローラとしての加熱ローラ２２並びに定着ローラ２３によって張架されている。加熱ローラ２２は、例えば、長手幅が３６５ｍｍ、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、内部に加熱手段としてのハロゲンヒータ２２ａを配置している。また、加熱ローラ２２は、テンションローラとしての機能も有しており、不図示のばねなどの付勢手段により付勢され、加熱ベルト２０に所定の張力を付与している。
【００２６】
定着ローラ２３は、加熱ベルト２０を駆動する駆動ローラとしての機能を有する。また、定着ローラ２３は、例えば、長手幅が３６５ｍｍ、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、表面弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摩擦性のゴムローラである。このように弾性層を設けることで、駆動源（モータ）から駆動ギア列を介して入力された駆動力を加熱ベルトへスリップすること無しに良好に伝達することができる。更に、定着時には、後述する加圧ローラ２６が加熱ベルト２０、加圧ベルト２１を介して定着ローラ２３に向けて加圧されているので、定着ローラ２３のゴム層は所定量凹んだ形状となる。その結果、加熱ベルト２０からの記録材の分離性を確保するためのニップ部Ｎを形成することができる。
【００２７】
また、加熱ベルト２０内には、加熱ベルト２０を加圧ベルト２１に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド２４が、定着ローラ２３に対し非接触に並置されている。本実施形態では、定着ローラ２３と定着パッド２４との間の最近接部での微少ギャップが、例えば２ｍｍに設定されている。この定着パッド２４は、例えば、厚さ３ｍｍ、幅１２ｍｍの弾性体としての耐熱性シリコーンゴムから構成されている。
【００２８】
このような定着パッド２４は、摺動する加熱ベルト２０の内周面との摩擦抵抗を減らすためにポリイミド製のクロスをフッ素樹脂でコーティングした低摺動性記録材としてのカバーを有している。このカバーは定着パッドの高摩擦性のシリコーンゴム表面を覆うように設けられている。従って、このカバーが加熱ベルト内面と摺動することになるので定着ローラ２３の駆動トルクが抑えられ、モータの大型化を伴うことなく安定して加熱ベルト２０を回転（走行）させることができる。
【００２９】
また、定着ローラ２３は、加圧ローラ２６と後述する加圧パッド２７の両方から加圧される位置に配置されている。そうすることで加圧パッド２７と加圧ローラ２６間にできる隙間を、定着ローラ２３でバックアップすることができる。同様に定着ローラ２３と定着パッド２４間にできる隙間は、加圧パッド２７でバックアップされるので、ローラとパッドとの間の隙間が互いに重なることがなく、ニップ部Ｎ内で記録材搬送方向（加熱ベルト２０の走行方向）での大きな圧抜けが生じることがない。
【００３０】
加圧ベルト２１は、例えば、長手幅が３４０ｍｍ、内径が５０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、弾性層が３００μｍ、表面は離型層としてフッ素樹脂であるＰＦＡチューブを３０μｍの厚みで設けられている。このような加圧ベルト２１は、テンションローラ２５と加圧ローラ２６とによって張架され、加熱ベルト２０と当接によりこの加熱ベルト２０に従動して走行（回転）する。
【００３１】
テンションローラ２５は、例えば、長手幅３５０ｍ、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト２１からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。加圧ローラ２６は、例えば、長手幅３５０ｍｍ、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。
【００３２】
また、加圧ベルト２１内には、加圧ベルト２１を加熱ベルト２０に向けて加圧する第２の固定部材としての加圧パッド２７が、加圧ローラ２６に接触して配置されている。ここで、画像加熱ニップとしてのニップ部Ｎを形成するために、加圧ローラ２６は、回転軸の両端側が加圧機構により所定の加圧力にて定着ローラ２３に向けて加圧されている。そして、ニップ部Ｎの圧がこの加圧ローラ２６により懸架されている領域において最大値となるように設定されている。
【００３３】
記録材搬送方向に沿った１つのニップ部Ｎに圧抜け部がなく連続した加圧力分布とするために、加圧ベルト２１の内周面と加圧ローラ２６との間の楔状の空間に加圧パッド２７の下流先端が組み込まれている。即ち、加圧パッド２７は加圧ローラ２６に接触するように配置されている。
【００３４】
このような加圧パッド２７は、例えば、厚さ３ｍｍ、幅１５ｍｍの弾性体としての耐熱性シリコーンゴムと、それを下面で保持するＳＵＳ製のステイとから構成されている。また、加圧パッド２７の表面には、摺動する加圧ベルト２１の内周面及び加圧ローラ２６との摩擦抵抗を減らすために、低摺動性シートとしてのポリイミド製のフィルムをフッ素樹脂でコーティングした摺動シート（カバー）が設けられている。摺動シートは、例えば、長手幅は３５５ｍｍ、厚みは７０μｍである。摺動シートの下流側は、楔状の空間に入り込み易くするために先端が折り返されている。この摺動シートによって定着ローラ２３の駆動トルクが抑えられるので、モータの大型化を伴うことなく安定してベルトを回転させることができる。
【００３５】
このように構成される像加熱装置Ａは、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１とのニップ部Ｎの記録材搬送方向（加熱ベルト２０の走行方向）の幅は、例えば、約１８ｍｍとされている。このようにニップ部の幅が広いので、画像形成の高速化を図ったとしても、画像の記録材への定着や定着画像の光沢度調整を行うことが可能になる。また、加熱に関係する部材として加熱側、加圧側共にエンドレスベルト（無端ベルト）を採用したことで、低熱容量化を図ることが可能となった。その結果、ウォームアップタイム（画像形成装置の主電源投入時から定着可能な状態となるまでに要する時間）の短縮化に貢献している。
【００３６】
加熱ベルト２０の外周面には、加熱ローラ２２に対向する位置に温度センサ２９が設置されている。この温度センサ２９から加熱ベルト２０の温度を示す信号がヒータ制御回路２８に入力される。この信号の入力を受けたヒータ制御回路２８は、ハロゲンヒータ２２ａへの通電を制御（オン／オフ）することにより、加熱ベルト２０の温度が所定の定着温度（例えば１９０度）を維持するように制御する構成とされている。
【００３７】
加熱ベルト２０は、少なくとも画像形成実行時には、モータによって定着ローラ２３が回転駆動されることで、図２の矢印Ｘ方向に回転駆動される。加熱ベルト２０の周速度は、記録材にループを形成するため画像形成部側から搬送されてくる記録材Ｓの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。一方、加圧ベルト２１は、加熱ベルト２０に従動して矢印Ｙ方向に回転する。本実施形態の場合、加熱ベルト２０の周速は、例えば、３００ｍｍ／ｓｅｃとし、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間に７０枚定着することが可能である。
【００３８】
加熱ベルト２０が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１間のニップ部Ｎに、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｓが搬送される。記録材Ｓは、未定着トナー画像を担持した面を、加熱ベルト２０側に向けて導入される。そして、記録材Ｓの未定着トナー画像Ｔが加熱ベルト２０の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、主に加熱ベルト２０から熱が付与され、また加圧力を受けて記録材Ｓの表面に定着される。
【００３９】
また、定着ローラ２３がゴム層を有する弾性ローラであり、加圧ベルト２１内の加圧ローラ２６は鉄合金製の剛性ローラであるため、加熱ベルト２０と加圧ベルト２１とのニップ部Ｎの出口では定着ローラ２３の変形が大きくなっている。その結果、トナー画像を担持した記録材Ｓは、自らのコシにより加熱ベルト２０から曲率分離される。
【００４０】
［摺擦処理］
このように記録材Ｓをニップ部に通紙すると、前述したように、記録材のコバ部の通過位置で加熱ベルト２０の表面が荒らされ、その後に、大サイズの記録材を通視した場合に、この記録材上の画像にグロスむらが生じる。特に、厚紙を通紙した場合には、コバ部通過位置の加熱ベルト２０の表面がより荒れて、グロスむらがより生じ易くなる。更に、厚紙を通紙した場合、厚紙の先端部分が当接する位置で加熱ベルト２０の表面が荒れて、この部分でグロスむらが生じる場合もある。
【００４１】
本実施形態では、このような加熱ベルト２０の表面の荒れによるグロスむらを低減すべく、摺擦部材である摺擦ローラ３１により加熱ベルト２０の表面に摺擦処理を施すようにしている。摺擦ローラ３１は、例えば、直径１２ｍｍ、長手幅３６５ｍｍのステンレス製の芯金の表面に接着層を介して砥粒を密に接着してある。このため、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の幅方向（図２の表裏方向）全体に当接可能である。砥粒は、用途（画像の目標光沢度）に合わせて＃１０００〜＃４０００番手に変更される。砥粒の平均粒径は、＃１０００番手の場合は約１６μｍ、＃４０００番手の場合は約３μｍである。砥粒は、アルミナ系である。アルミナ系は、工業的に最も幅広く用いられる砥粒で、加熱ベルト２０の表面に比べて各段に硬度が高く、粒子が鋭角形状のため研磨性に優れている。
【００４２】
本実施形態では、摺擦部材の一例として、アルミナ系の砥粒を接着したローラを用いた例を説明するが、ベルト表面性を回復させる構成であれば、その他の構成でも良い。例えば、摺擦部材は、ブラスト加工などで凹凸が形成された形状でも良いし、ラッピングフィルムやサンドペーパをまきつけたような構造であっても良い。
【００４３】
また、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０に着脱自在に支持されている。例えば、摺擦ローラ３１の回転軸の支持部にモータやソレノイドなどの駆動手段を配置し、加熱ベルト２０に対して着脱動作をすることが可能としている。着時には、例えば、１０ｋｇｆ（９８．０７Ｎ≒１００Ｎ）などの所定の加圧力で加熱ベルト２０に加圧されている。そして、摺擦ローラ３１をこの所定の加圧力で加熱ベルト２０に当接させた状態で、加熱ベルト２０を回転駆動することによりこの加熱ベルト２０の表面を摺擦して、表面粗さを均一化する摺擦処理を施す。
【００４４】
このような摺擦処理を施すタイミングは任意であるが、例えば、電源投入時、スリーブ状態からの復帰時、ニップ部に所定枚数を通紙した後などの非画像形成時などが挙げられる。また、ジョブの動作中であっても、例えば厚紙を通紙する場合には、画像形成中にも動作する場合もある。何れにしても適切なタイミングで摺擦処理を施すことにより、加熱ベルト２０の表面の粗さを均一化して、グロスむらを低下させられる。
【００４５】
［摺擦ローラの位置］
上述のような摺擦処理は、前述したように、短時間で効率良く行うことが望まれる。このために本実施形態の場合には、摺擦ローラ３１を次のように配置している。即ち、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の外周面に当接した領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである加熱ローラ２２との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている。言い換えれば、摺擦ローラ３１の当接位置は、摺擦ローラ３１を加熱ベルト２０に加圧した時に、加熱ベルト２０の内周面が加熱ローラ２２でバックアップされる領域とバックアップされない領域の両方がある位置に当接するよう配置されている。
【００４６】
このように摺擦ローラ３１を配置するために、加熱ベルト２０の張力と摺擦ローラ３１による加圧力を考慮する。即ち、摺擦ローラ３１により加熱ベルト２０を加圧した状態で、加熱ベルト２０により加圧される領域の一部が加熱ローラ２２に当接し、この領域の他部が何れの部材にも当接しないようにする。また、この場合に、摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との間の平均圧力が、例えば１０ｋｇｆ或いは１００Ｎなどの所定の圧力で、接触幅が２ｍｍなどの所定の長さ以上となるようにする。
【００４７】
本実施形態によれば、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２との間で挟持される領域と、されない領域とを有するように摺擦ローラ３１を配置することで、大きな当接圧と広い接触幅が得られ、効率良く短時間で摺擦処理を行える。即ち、加熱ベルト２０が摺擦ローラ３１と加熱ローラ２２との間で挟持される領域では、加熱ベルト２０が加熱ローラ２２によりバックアップされるため、摺擦ローラ３１の加熱ベルト２０に対する当接圧を確保できる。一方、この領域から外れた領域では、加熱ベルト２０の内周面が何れの部材にも当接していないため、摺擦ローラ３１が加熱ベルト２０と広い範囲で接触でき、接触幅を確保できる。このように、当接圧の確保と接触幅の確保との両立を図れるため、摺擦ローラ３１により効率良く短時間で摺擦処理を行える。
【００４８】
［実施例１］
上述のような本実施形態の効果を確認するために、次のような実験を行った。上述の構成と同様の像加熱装置に記録材を連続通紙し、紙コバ部でグロスむらを発生させた後、摺擦ローラを互いに異なる位置に配置して、摺擦処理を行いグロスむらが消えるまでの時間の確認を行った。実施例１では、上述の図２に示したように摺擦ローラ３１を配置した。また、比較例１では、図３に示すように、摺擦ローラ３１を加熱ローラ２２のバックアップなしの位置ａに配置した。また、比較例２では、摺擦ローラ３１を加熱ローラ２２にのみバックアップされる位置ｂに配置した。
【００４９】
条件は、それぞれ坪量２５０ｇ／ｍ２のＡ４サイズの厚紙を、縦送りで５００枚通紙し、紙コバ部にグロスむらを発生させた。そして、この状態から、各位置で摺擦ローラ３１を加熱ベルト２０に加圧し摺擦処理を行い、グロスむらが消えるのに必要な摺擦時間を測定した。
【００５０】
また、その時の摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０の荷重値と、加熱ベルト２０の走行方向の接触幅の測定も行った。荷重値の測定は、表面に圧力センサ素子を配置したフィルムを摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との接触部に通すことにより、この接触部の圧力分布を測定し、その総圧により求めた。また、接触幅は、上述のフィルムを接触部に通紙したときの圧力分布、即ち、圧力が立ち上がった時点と圧力がなくなった時点との間の長さから求めた。なお、接触幅は、例えば、ベタ画像を形成した紙を摺擦ローラ３１と加熱ベルト２０との間に配置した状態で、摺擦ローラ３１による加圧を行い、その時に生じるグロスむらを測定することにより求めても良い。
【００５１】
このように行った実験の結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１から明らかなように、実施例１では摺擦処理時間が６０秒でグロスむらが解消された。また、その時の接触幅が４ｍｍ、荷重値は１０ｋｇｆであった。また、比較例1の場合は１２０秒かかった。これは、加熱ベルト内面からバックアップされる部材がなく、大きな加圧力が得られなかったためと考えられる。比較例２の場合も１２０秒かかった。これは、バックアップ部材があり大きな加圧力は得られるが、接触幅が広がらないためと考えられる。
【００５４】
以上のことから、摺擦ローラ３１を、ベルト内周面がローラでバックアップされる領域とバックアップされない領域の両方がある位置に当接するように配置することで、効率よく短時間で摺擦処理を行えることがわかった。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態の場合、摺擦ローラ３１が当接する加熱ベルト２０の一部を内周面からバックアップする張架ローラは、弾性層を有する定着ローラ２３である。即ち、摺擦ローラ３１は、加熱ベルト２０の外周面に当接した領域が、加熱ベルト２０の走行方向に関し、張架ローラである定着ローラ２３との間で加熱ベルト２０を挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている。定着ローラ２３は、弾性層として、例えばシリコーンゴム層を有するゴムローラである。
【００５６】
このような本実施形態の場合、定着ローラ２３が弾性層を有するため、摺擦ローラ３１が当接する加熱ベルト２０の領域で、定着ローラ２３によりバックアップされる領域は、この弾性層の変形によって、より広い接触幅を得ることが可能となる。このため、より短時間で摺擦処理を行える。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【００５７】
［実施例２］
上述のような本実施形態の効果を確認するために、上述の実施例１と同様に、次のような実験を行った。即ち、上述の構成と同様の像加熱装置に記録材を連続通紙し、紙コバ部でグロスむらを発生させた後、摺擦ローラを上述の位置に配置して、摺擦処理を行いグロスむらが消えるまでの時間の確認を行った。即ち、実施例２では、図４に示す様に、摺擦ローラ３１を弾性層を有する定着ローラ２３側に配置した。そして、摺擦ローラ３１を弾性層を有さない加熱ローラ２２側に配置した上述の実施例１と比較した。この実験の結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２から明らかなように、実施例２では弾性層のないローラでバックアップした場合に対して接触幅が広がり、その結果、摺擦処理時間が短縮された。以上のことから、ベルト内周面からバックアップするローラが弾性層を有する場合に、より短時間で摺擦処理を行えることがわかった。
【００６０】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態の加熱ベルト構成においては、加熱ベルトの長手方向の移動を制御する寄り制御手段を備える。即ち、加熱ベルトは、複数のローラにより張架され、このうちの１つのローラは、傾きを変えることにより加熱ベルトの寄り制御を行うステアリングローラである。寄り制御手段は、例えば、加熱ベルト２０の幅方向端部位置を検知するセンサの信号に基づいて、ステアリングローラのアライメントを変更することでベルトの搬送方向を変え、端部が別の部材と摺擦して破損するのを防止する。上述の各実施形態の場合、ステアリングローラは、加熱ローラ２２と定着ローラ２３との何れかである。
【００６１】
このような構成であった場合には、摺擦ローラをバックアップするローラがアライメント変更を行うステアリングローラであると、長手方向でベルトとの接触圧むらが生じるため、アライメント変更を行わないローラ側に当接させるのが好ましい。即ち、摺擦ローラ３１をバックアップする張架ローラは、複数のローラのうちのステアリングローラ以外のローラとする。具体的には、ステアリングローラが加熱ローラ２２である場合には、第２の実施形態のように摺擦ローラ３１を配置し、ステアリングローラが定着ローラ２３である場合には、第１の実施形態のように摺擦ローラ３１を配置する。
【００６２】
また、上述の第１、第２の実施形態の像加熱装置は、記録材に仮定着されたトナー画像を再度加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置であっても良い。
【００６３】
また、上述の第１、第２の実施形態では、加熱ベルトの加熱源としてハロゲンヒータを採用する例について説明したが、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源（励磁コイル）を採用しても構わない。この場合、加熱ベルトは励磁コイルから発生した磁束により電磁誘導発熱する導電層を備えた構成となる。また、対向部材として加圧ベルトを用いた例について説明したが、加圧ローラであっても良い。
【符号の説明】
【００６４】
２０・・・加熱ベルト（無端ベルト）、２１・・・加圧ベルト（対向部材）、２２・・・加熱ローラ（張架ローラ）、２３・・・定着ローラ（張架ローラ）、３１・・・摺擦ローラ（摺擦部材）、Ａ・・・像加熱装置、Ｎ・・・ニップ部、Ｓ・・・記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する無端ベルトと、前記無端ベルトを張架する張架ローラと、前記無端ベルトの外周面と当接してニップ部を形成する対向部材とを有し、前記ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置において、
前記無端ベルトの外周面に当接して、前記無端ベルトの外周面を摺擦する摺擦部材を有し、
前記摺擦部材は、前記無端ベルトの外周面に当接した領域が、前記無端ベルトの走行方向に関し、前記張架ローラとの間で前記無端ベルトを挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている、
ことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記張架ローラは、弾性層を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記無端ベルトは、複数のローラにより張架され、このうちの１つのローラは、傾きを変えることにより前記無端ベルトの寄り制御を行うステアリングローラであり、
前記張架ローラは、前記複数のローラのうちの前記ステアリングローラ以外のローラである、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【請求項１】
走行する無端ベルトと、前記無端ベルトを張架する張架ローラと、前記無端ベルトの外周面と当接してニップ部を形成する対向部材とを有し、前記ニップ部を通過する記録材を加熱する像加熱装置において、
前記無端ベルトの外周面に当接して、前記無端ベルトの外周面を摺擦する摺擦部材を有し、
前記摺擦部材は、前記無端ベルトの外周面に当接した領域が、前記無端ベルトの走行方向に関し、前記張架ローラとの間で前記無端ベルトを挟持する領域と、この領域から外れた領域とを有するように配置されている、
ことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記張架ローラは、弾性層を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記無端ベルトは、複数のローラにより張架され、このうちの１つのローラは、傾きを変えることにより前記無端ベルトの寄り制御を行うステアリングローラであり、
前記張架ローラは、前記複数のローラのうちの前記ステアリングローラ以外のローラである、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９２７３３（Ｐ２０１３−９２７３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６１５２（Ｐ２０１１−２３６１５２）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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