(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着回転体と、前記定着回転体を加熱する第１の加熱手段と、前記定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体の表面に接触して、回転軸方向の温度分布を均一化する均熱化ローラと、前記均熱化ローラを加熱する、前記第１の加熱手段とは別の第２の加熱手段と、前記均熱化ローラの表面を清掃するブラシローラとを備え、  一方面にトナーによる未定着像が形成された被転写部材を前記ニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置において、
前記均熱化ローラの温度を、前記トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が３．１２×１０４Ｐａとなる温度以上で９．１６×１０２Ｐａとなる温度以下で、且つ
前記トナー５０ｗｔ％と炭酸カルシウム５０ｗｔ％の混合物の貯蔵弾性率Ｇ’が５．７４×１０４Ｐａとなる温度以上に加熱し、前記均熱化ローラの表面を前記ブラシローラで清掃することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは接触・離間自在であり、
前記定着回転体を所定の定着温度まで加熱する昇温動作時及びトナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着動作時は、前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは接触し前記均熱化ローラは前記加圧回転体の回転によって従動回転し、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは離間している請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは接触・離間自在であり、
前記ブラシローラと前記均熱化ローラとも接触・離間自在であり、
前記ブラシローラによる前記均熱化ローラの清掃時は、前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは離間し、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは接触しそれぞれ回転駆動する請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ブラシローラは表面に複数本の耐熱樹脂繊維を備え、
前記耐熱樹脂繊維の植設密度は７７４０本／ｉｎｃｈ２以上６５０００本／ｉｎｃｈ２以下、繊維径は４０μｍ以上５００μｍ以下、長さは１．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記均熱化ローラは、臨界表面張力が１４ｍＮ／ｍ以上１８ｍＮ／ｍ以下の離型層を表面に有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置に関し、より詳細には、定着回転体と加圧回転体とが圧接して形成されるニップ部に、一方面にトナーによる未定着像が形成された被転写部材を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、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では、原稿に対応した静電潜像を感光体ドラムに形成し、この静電潜像にトナーを付着させて顕像化し、この顕像化されたトナー像を被転写部材上に転写し、この後、被転写部材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
被転写部材上に転写されたトナーによる未定着像（以下、「トナー像」と記すことがある）を定着する装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を備えた定着回転体と加圧回転体とを圧接して形成されたニップ部で、トナー像が形成された被転写部材を挟持・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、装置構成の簡便さもあって、これまでから広く利用されている。
【０００４】
このような従来の定着装置では、被転写部材が通過した領域は被転写部材に熱が奪われ、温度が低下する。このため、被転写部材が通過する領域と通過しない領域とで温度分布が生じる。また、弾性層を有する加圧ローラを用いた場合等には、上記温度分布が生じると熱膨張によって外径差が生じ、加圧ローラの周速度が軸方向で異なるようになる。したがって、例えば、小サイズの用紙を連続して定着処理した後、大サイズの用紙を定着した場合、前記のように生じた温度分布によって、画像の定着ムラやホットオフセットなどの不具合が起こることがある。また定着装置の用紙搬送速度が軸方向で異なることにより、画像に”にじみ”などのノイズが生じたり、用紙に皺が生じることがある。
【０００５】
そこで、定着回転体や加圧回転体に、加熱ローラやヒートパイプなどの均熱化ローラを接触させて、定着回転体や加圧回転体の回転軸方向の温度分布を解消する技術が提案されている。
【０００６】
前記提案技術によれば定着回転体や加圧回転体の回転軸方向の温度差は大きく改善される。ところが、定着処理を長期間にわたって行うと、トナーや紙粉などが定着回転体や加圧回転体に付着し、均熱化ローラの表面に転移し固着することがある。トナー等が均熱化ローラの表面に固着すると、その固着物によって、均熱化ローラが接触している定着回転体や加圧回転体が傷つけられるおそれがある。
【０００７】
そこで本出願人は、均熱化ローラの表面温度をトナーの溶融温度以上に加熱し、ブラシローラを均熱化ローラに当接回転させて均熱化ローラ表面の固着物を掻き落とす技術を提案した（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２２２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、その後の検討において、前記提案技術のように、単に均熱化ローラを加熱しても均熱ローラ表面の付着物を十分に掻きとることができない場合のあることがわかった。すなわち、填料としての炭酸カルシウムの使用量が多い用紙が使用された場合、均熱化ローラの表面にトナーと紙粉（炭酸カルシウム）の混合物の付着が増大し、従来技術提案内容では均熱ローラの表面に付着した前記混合物をブラシローラで十分に掻き取りが出来ないことがわかった。
【００１０】
そこで本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加圧回転体における回転軸方向の温度分布を均熱化ローラによって均一化する定着装置において、均熱化ローラ表面の付着物を確実に除去できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成する本発明の定着装置は、定着回転体と、前記定着回転体を加熱する第１の加熱手段と、前記定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体の表面に接触して、回転軸方向の温度分布を均一化する均熱化ローラと、前記均熱化ローラを加熱する、前記第１の加熱手段とは別の第２の加熱手段と、前記均熱化ローラの表面を清掃するブラシローラとを備え、一方面にトナーによる未定着像が形成された被転写部材を前記ニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置であって、前記均熱化ローラの温度を、前記トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が３．１２×１０４Ｐａとなる温度以上で９．１６×１０２Ｐａとなる温度以下に加熱し、前記均熱化ローラの表面を前記ブラシローラで清掃することを特徴とする。
【００１２】
前記構成においてより具体的には、前記均熱化ローラの温度を、前記トナー５０ｗｔ％と炭酸カルシウム５０ｗｔ％の混合物の貯蔵弾性率Ｇ’が５．７４×１０４Ｐａとなる温度以上に加熱し、前記均熱化ローラの表面を前記ブラシローラで清掃する構成としてもよい。
【００１３】
また上記構成としてより具体的には、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは接触・離間自在であり、前記定着回転体を所定の定着温度まで加熱する昇温動作時及びトナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着動作時は、前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは接触し前記加圧回転体の回転によって前記均熱化ローラは従動回転し、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは離間している構成としてもよい。
【００１４】
また上記構成としてより具体的には、前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは接触・離間自在であり、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとも接触・離間自在であり、前記ブラシローラによる前記均熱化ローラの清掃時は、前記均熱化ローラと前記加圧回転体とは離間し、前記ブラシローラと前記均熱化ローラとは接触しそれぞれ回転駆動する構成としてもよい。
【００１５】
また上記構成としてより具体的には、前記ブラシローラは表面に複数本の耐熱樹脂繊維を備え、前記耐熱樹脂繊維の植設密度は７７４０本／ｉｎｃｈ２以上６５０００本／ｉｎｃｈ２以下、繊維径は４０μｍ以上５００μｍ以下、長さは１．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下の範囲である構成としてもよい。
【００１６】
また上記構成としてより具体的には、前記均熱化ローラは、臨界表面張力が１４ｍＮ／ｍ以上１８ｍＮ／ｍ以下の離型層を表面に有するものである構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る定着装置によれば、填料としての炭酸カルシウムの使用量が多い用紙が使用された場合であっても、均熱化ローラ表面の付着物を確実に除去できる。これにより、均熱化ローラが接触する加圧回転体の表面が前記付着物で傷つけられるのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の定着装置を搭載した画像形成装置（プリンター）の一例を示す概説図である。
【図２】本発明の定着装置の一例を示す概略構成図であって、均熱化ローラの非清掃時の状態図である。
【図３】ブラシローラによる均熱化ローラの清掃時の状態図である。
【図４】均熱化ローラの付着物の違いによる加熱温度に対する貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る定着装置を図に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンター（以下、単に「プリンター」と記すことがある）である。もちろん、プリンターのほか、さらにスキャナーを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置または部材がイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)またはブラック(Ｂ)のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「(Ｙ)」、「(Ｍ)」、「(Ｃ)」、「(Ｂ)」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００２１】
プリンター１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２、テンションローラ１３、ガイドローラ１４、１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。
【００２２】
中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂは、感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｂと、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂと、現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂと、クリーナー２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｂとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
【００２３】
そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙（被転写部材）Ｐに転写される。
【００２４】
プリンター１に下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上紙から１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、および定着装置Ｔを通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。
【００２５】
定着装置Ｔは、定着ローラ（定着回転体）４と、定着ローラ４に圧接する加圧ローラ（加圧回転体）５と、定着ローラ４の外周に離隔して配置された磁束発生部（第１の加熱手段）６とを備える。定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部を用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ上に２次転写されたトナー像が加熱溶融されて用紙Ｐに定着する。この定着装置Ｔの詳細については後述する。
【００２６】
このような構成のプリンター１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンター１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２７】
各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂ上に形成された静電潜像には、各現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｂによってトナーが付着され可視像化（現像）されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２８】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。なお、２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナーにより回収される。
【００２９】
トナー像が２次転写された用紙Ｐは、搬送路９３を通って定着装置Ｔに送られ、そこでニップ部を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。
【００３０】
図２及び図３に、図１のプリンター１で使用されている定着装置Ｔの概説図を示す。図２は、定着ローラ４を所定の定着温度まで加熱する昇温動作時及びトナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着動作時の状態図であり、図３は、ブラシローラ８による均熱化ローラ７の清掃時の状態図である。
【００３１】
定着装置Ｔは、定着ローラ４と加圧ローラ５とが圧接してなり、定着ローラ４の外周には定着ローラ４に対して離隔対向する位置に磁束発生部６が設けられている。そして、加圧ローラ５に対して均熱化ローラ７が圧接し、さらにこの均熱化ローラ７の表面近傍にブラシローラ８が設けられている。以下、各部材について順に説明する。
【００３２】
定着ローラ４は、中空円筒状の芯金４１と、芯金４１の外周に形成された弾性層４２と、弾性層４２の外周に非接着状態に設けられた無端状ベルト４３とを備える。芯金４１の材料としてはアルミニウムや鉄などの金属材料の他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂を使用できる。なお、本実施形態のように加熱手段として電磁誘導加熱手段を用いている場合には、芯金４１が電磁誘導によって加熱されるのを防ぐためアルミニウムなどの非磁性材料を用いるのが好ましい。
【００３３】
弾性層４２は耐熱性及び弾性を有する部材から形成される。このような部材としては例えばシリコーンスポンジ体が好適である。弾性層４２としてスポンジ体を用いると、無端状ベルト４３を断熱保持できると同時に、無端状ベルト４３の撓みも許容するので、定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部の長さを長くできる。例えば弾性層４２にシリコーンスポンジ材を使用する場合、その厚さは２ｍｍ〜１４ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲である。また弾性層４２の硬度はアスカーＣ型ゴム硬度計（高分子計器社製）で２０度〜６０度の範囲が好ましく、より好ましくは２０度〜５０度の範囲である。
【００３４】
無端状ベルト４３は、図２の部分拡大図のように、内周側から電磁誘導発熱層４３１、弾性層４３２、離型層４３３の積層構造を有する。この無端状ベルト４３は、弾性層４２の外周に非接着状態に設けられている。電磁誘導発熱層４３１は、磁束発生部６による励磁によりジュール熱を発生させる層である。その材料としては、ニッケルや磁性ステンレス鋼、鉄などの磁性金属材料が望ましい。また、磁性金属粒子を樹脂に混入したものを使用してもよい。電磁誘導発熱層４３１の厚さとしては例えば１０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは２０〜５０μｍの範囲である。
【００３５】
無端状ベルト４３の弾性層４３２は、用紙Ｐと無端状ベルト４３表面との密着性を高めるための層であって、耐熱性及び弾性を有する部材が使用される。例えば、定着温度での使用に耐えうるシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーが好適に使用される。なお、弾性層４３２には、熱伝導性や補強等を目的として各種充填剤を混入してもよい。熱伝導性粒子としては、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等が挙げられる。この他、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウム等も使用できる。また、弾性層４３２の厚みは、例えば１０μｍ〜８００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１００μｍ〜３００μｍの範囲である。また、弾性層４３２の硬度は、例えばＪＩＳ Ａ型硬度計で１度〜８０度の範囲が好ましく、より好ましくは５度〜３０度の範囲である。シリコンゴムとしては、１成分系、２成分系、または３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型、またはＨＴＶ型のシリコンゴム、縮合型または付加型のシリコンゴム等が使用できる。
【００３６】
無端状ベルト４３の離型層４３３は、無端状ベルト４３の表面離型性を高めるための層であり、定着温度での使用に耐えられる材料が使用される。例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）製チューブが例示される。離型層４３３の厚みは、例えば５μｍ〜１００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍの範囲である。なお、離型層４３３中に、必要に応じて、導電材、耐磨耗材、良熱伝導材等を充填剤として添加してもよい。また、層間接着力を向上させるために、プライマー等による接着処理を行ってもよい。
【００３７】
図２において、加圧ローラ５は、中空円筒状の芯金５１上に、弾性層５２と離型層（不図示）とがこの順で積層されてなる。芯金５１としては、アルミニウムや鉄などの金属材料の他、ＰＰＳなどの耐熱性樹脂も使用できる。また弾性層５２としては、定着ローラ４の弾性層４２と同じ材用がここでも好適に使用できる。離型層としては、無端状ベルト４３の離型層４３２と同じ材料がここでも好適に使用できる。
【００３８】
加圧ローラ５は、バネ等の付勢部材によって定着ローラ４側に付勢され、定着ローラ４との間でニップ部を形成する。例えば、加圧ローラ５が定着ローラ４に対して３００Ｎ〜５００Ｎの荷重で加圧され、ニップ部の長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内となるようにするとよい。なお、用紙Ｐの種別等により荷重を変化させてもよい。さらにここでは、加圧ローラ５がモータ等の駆動機構により所定の速度で回転駆動される。一方、定着ローラ４は加圧ローラ５との圧接摩擦力によって加圧ローラ５の回転に従動回転する。なお、これらの回転駆動は、定着ローラ４を主駆動として、加圧ローラ５を従動回転としてもよい。
【００３９】
図２において、磁束発生部６は、コイル部６１とコア部６２とがコイルホビン６３で覆われて成る。コイル部６１は、定着ローラ４の外周の一部を覆うように配設されたコイルホビン６３上に、細線を束ねたリッツ線を巻回して軸方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルホビン６３は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部６１を保持する。コア部６２は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなり、発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためのものであって、軸方向に延設されたコイル部６１に対向するように設置されている。
【００４０】
磁束発生部６には、不図示の高周波インバーターが接続されており、高周波インバーターからコイル部６１に１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加されることによって、無端状ベルト４３の電磁誘導発熱層４３１が発熱し、無端状ベルト４３の表面温度は所定温度に維持される。
【００４１】
均熱化ローラ７は、中空円筒状の基体７１と、基体７１の表面に形成された離型層７２と、基体７１の軸中心に配置されたハロゲンヒーター（第２の加熱手段）７３とを備える。離型層７２には、定着温度での使用に耐えられる材料が使用され、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ及びこれらの混合物等のフッ素樹脂が好適に使用される。離型層７２の厚みに特に限定はないが、通常、前記フッ素樹脂を塗布し焼成した後の層厚が２０μｍ〜５０μｍの範囲となるのが好ましい。また、離型層７２の臨界表面張力は１４ｍＮ／ｍ〜１８ｍＮ／ｍの範囲であるのが好ましい。そしてまた、離型層７２の表面硬度は温度２００℃加熱時において鉛筆試験硬度評価法で「Ｂ」〜「２Ｂ」の範囲であるのが好ましい。
【００４２】
均熱化ローラ７の外周離隔位置には、温度センサー７４が配置されている。この温度センサー７４の検知温度に基づきハロゲンヒーター７３が入切制御され、均熱化ローラ７は所望温度に保持される。
【００４３】
均熱化ローラ７は、バネ等の不図示の付勢部材によって加圧ローラ５側に付勢され、加圧ローラ５との間でニップ部を形成する。例えば、均熱化ローラ７が加圧ローラ５に対して１００Ｎ〜１２０Ｎの荷重で加圧され、ニップ部の長さが１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内となるようにするとよい。均熱化ローラ７は、加圧ローラ５との圧接摩擦力によって加圧ローラ５の回転に従動回転する。
【００４４】
また、均熱化ローラ７は、加圧ローラ５に対して圧接位置と離間位置とに移動可能である。具体的には、均熱化ローラ７は、加圧ローラ５に圧接する位置になるとブラシローラとは非接触な位置となり、加圧ローラ５から離間した位置になるとブラシローラと接触する位置となる。均熱化ローラ７のこのような移動はソレノイドなど従来公知の移動手段を用いることができる。
【００４５】
定着ローラ４を所定の定着温度まで加熱する昇温動作時及びトナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着動作時は、図２に示すように、均熱化ローラ７を加圧ローラ５に圧接させる。このとき、均熱化ローラ７とブラシローラ８とは離間している。そして、均熱化ローラ７は加圧ローラ５の駆動回転によって従動回転する。
【００４６】
一方、ブラシローラ８による均熱化ローラ７の清掃時は、図３に示すように、均熱化ローラ７は加圧ローラ５から離間しブラシローラ８と接触する。均熱化ローラ８の端部軸部には回転駆動用のギアが設けられており、均熱化ローラ７が加圧ローラ５から離間した位置になると、加圧ローラ５に設けられているギアから中間ギアを介して前記ギアに駆動が伝達され均熱化ローラ７及びブラシローラ８は回転駆動する。なお、均熱化ローラ７とブラシローラ８の回転方向は当接部において同一方向であってもよいし逆方向であってもよい。
【００４７】
清掃手段としてのブラシローラ８は、均熱化ローラ７の表面に接触するように回転自在に設けられている。ブラシローラ８は、多数の耐熱樹脂繊維８２が植設された帯状の基布が、金属製の芯金８１の外周面に螺旋状に巻き付けられてなる。耐熱樹脂繊維８２の材質としては、例えば、耐熱温度が１６０〜１９０℃であるポリフェニレンサルファイドなどが好適に使用できる。
【００４８】
耐熱樹脂繊維８２の長さに特に限定はないが、耐熱樹脂繊維８２の毛倒れを抑えるためには、１．５ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲であるのが好ましい。また、耐熱樹脂繊維８２の先端は、長さ方向に対して垂直な端面としているのが好ましい。なお、この耐熱樹脂繊維８２の長さは、芯金８１に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維部分の長さである。
【００４９】
耐熱樹脂繊維８２の植設密度としては、７７４０本／ｉｎｃｈ２〜６５０００本／ｉｎｃｈ２の範囲が好ましい。また繊維径としては４０μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。
【００５０】
表１に、均熱化ローラ７の離型層７２の臨界表面張力を１４．１ｍＮ／ｍ〜２２．３ｍＮ／ｍの範囲で５段階に変え、ブラシローラの繊維植設密度を７７４０本／ｉｎｃｈ２、１５４７０本／ｉｎｃｈ２、６５０００本／ｉｎｃｈ２の３段階に変えた場合の、均熱化ローラ表面のクリーニング状態の評価結果を示す。なお、「○」はクリーニング性が良好、「×」は均熱化ローラ表面に付着物が残っていた場合である。また、均熱化ローラの表面温度は付着物の貯蔵弾性率Ｇ’が０．５７４×１０５（Ｐａ）〜０．９１６×１０３（Ｐａ）となる温度範囲とした。
【００５１】
【表１】
0006613836.tif 000002
【００５２】
表１から理解されるように、均熱化ローラ７の離型層７２の臨界表面張力を好適範囲である１４ｍＮ／ｍ〜１８ｍＮ／ｍの範囲とした場合には、耐熱樹脂繊維８２の植設密度が７７４０本／ｉｎｃｈ２〜６５０００本／ｉｎｃｈ２の範囲ではクリーニング性は良好である。
【００５３】
ブラシローラ８は、加圧ローラ５の駆動源から不図示のギアを介して回転駆動が伝達され、耐熱樹脂繊維８２が均熱化ローラ７の表面に当接するように駆動回転する。前述のように、ブラシローラ８の回転方向は当接部において均熱化ローラ７と同一方向、逆方向のいずれでもよい。その際、耐熱樹脂繊維８２の先端部の周速度は、均熱化ローラ７の表面の周速度と同じ又は速くするのが好ましい。均熱化ローラ７の表面の周速度及びブラシローラ８の先端部の周速度は、通常、１５０〜２７０ｍｍ／ｓｅｃの範囲であるのが好ましい。
【００５４】
ブラシローラ８と均熱化ローラ７との接触及び離間は、前述のように、均熱化ローラ７の移動によって行われるが、ブラシローラ８の移動によって行ってももちろん構わない。ブラシローラ８を移動させる手段としては、ソレノイドなど従来公知の移動手段を用いることができる。
【００５５】
このような構成の定着装置Ｔにおいて、均熱化ローラ７を清掃する場合は、均熱化ローラ７のハロゲンヒーター７３に通電し、均熱化ローラ７の表面温度が、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が３．１２×１０４Ｐａとなる温度以上で９．１６×１０２Ｐａとなる温度以下に達するまで加熱する。より好ましい加熱下限値は、前記トナー５０ｗｔ％と炭酸カルシウム５０ｗｔ％の混合物の貯蔵弾性率Ｇ’が５．７４×１０４Ｐａとなる温度である。
【００５６】
均熱化ローラ７の表面温度が、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が３．１２×１０４Ｐａとなる温度未満であると、均熱化ローラ表面に付着しているトナーからのワックス成分に滲み出しが少なく、均熱化ローラに対するトナーの離型性が高まらない。なお、本発明者が市場返却定着器における均熱化ローラ表面の混合物を観察したところ、均熱化ローラ表面の付着物は、通常、用紙に含まれている炭酸カルシウムとトナーとの混合物であり、この混合物中の炭酸カルシウムの含有量は最大で５０ｗｔ％であった。トナーから滲み出したワックス成分は、炭酸カルシウムに吸収されやすいため、炭酸カルシウムを多く含む付着物ほど加熱温度を高くしないと均熱化ローラ表面から付着物を掻き取ることができない。そこで、本発明では、均熱化ローラの加熱温度の好適下限値として、トナー５０ｗｔ％と炭酸カルシウム５０ｗｔ％の混合物の貯蔵弾性率Ｇ’が５．７４×１０４Ｐａとなる温度と定めた。
【００５７】
一方、均熱化ローラ７の表面温度が、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が９．１６×１０２Ｐａとなる温度を超えると、均熱化ローラ７表面の付着物が過溶融状態となって均熱化ローラ７表面との接着力が強まり、付着物内で凝集破壊が生じて付着物の先端側はブラシローラによって掻き取られるものの、付着物の基部側（均熱化ローラ側）が均熱化ローラ７に残り、クリーニング不良となる。
【００５８】
図４に、均熱化ローラの付着物の違いによる貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）の加熱温度に対する変化を示すグラフを示す。グラフ中の「○」印はクリーニング性が良好で（実施例１〜５）、「●」印はクリーニングが不良である（比較例１〜６）。図４から理解されるように、付着物が「トナーのみ」の場合及び「トナー＋炭酸カルシウム」の場合の双方の場合とも、温度が高くなるにしがって貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）は低下する。また、付着物が「トナーのみ」の場合と「トナー＋炭酸カルシウム」の場合とを比べると、同じ貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）とするためには「トナー＋炭酸カルシウム」の場合の方が、「トナーのみ」の場合よりも温度を高くする必要がある。この理由は前述のように、付着物がトナーと炭酸カルシウムとの混合物の場合には、トナーから滲み出したワックス成分が炭酸カルシウムに吸収されるからである。
【００５９】
均熱化ローラの表面温度が前記所定温度範囲まで加熱されると、均熱化ローラ７及びブラシローラ８を回転させて、均熱化ローラ７の表面に固着したトナーや紙粉などの付着物をブラシローラ８の耐熱樹脂繊維８２で掻き取る。なお、均熱化ローラ７及びブラシローラ８は前記所定温度範囲に達する前から回転させていても構わない。
【００６０】
なお、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’が３．１２×１０４Ｐａとなる温度及び９．１６×１０２Ｐａとなる温度並びにはトナー５０ｗｔ％と炭酸カルシウム５０ｗｔ％の混合物の貯蔵弾性率Ｇ’が５．７４×１０４Ｐａとなる温度は、トナー又は前記混合物の貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）と温度との相関関係を予め測定しておくことにより知ることができる。
【００６１】
清掃時間に特に限定はないが、通常、数十秒間程度である。また清掃時期としては、例えば画像形成の積算枚数が所定枚数（例えば１０万枚）を超える毎に行うのが好ましい。
【００６２】
以上、説明した実施形態では、第１の加熱手段として電磁誘導加熱方式を用いていたが、本発明の第１の加熱手段はこれに限定されるものではなく、例えばハロゲンランプによる赤外線照射加熱など従来公知の加熱手段を用いることができる。なお、電磁誘導加熱方式以外の加熱手段を用いる場合には、無端状ベルト４３の構成として、磁性金属材料からなる電磁誘導発熱層４３１は当然ながら必要としない。
【００６３】
なお、本発明におけるトナー及び前記混合物の貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）の測定は下記のようにして行った。
（測定機器）
ＡｎｔｏｎＰａａｒ社製のＭＣＲ３０２
（測定サンプル作成条件）
サンプル量    ：０．２ｇ
試料形状      ：直径１１ｍｍ    厚み：２ｍｍ  加圧成型
（測定条件）
測定温度範囲  ：３０℃〜２００℃  昇温速度：３℃／ｍｉｎ
測定間隔      ：０．７℃
測定周波数    ：１Ｈｚ
測定治具      ：パラレルプレート（上下２枚の平板に試料を挟む）
角振幅（歪み）：０．０１％
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の定着装置は、定着回転体及び加圧回転体における回転軸方向の温度分布を、均熱化ローラによって均一化するとともに、均熱化ローラの表面の付着物をブラシローラによって除去するので、長期間にわたって安定して定着処理を行うことができ有用である。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
【００６６】
（実施例１〜３，比較例１，２）
表面の臨界表面張力が１８．３ｍＮ／ｍの均熱化ローラ上にトナー０．３００ｇ〜０．３２０ｇを幅１０ｍｍに均等に載せた後、均熱化ローラを所定温度まで加熱し回転駆動させ、回転駆動させたブラシローラに当接させて均熱化ローラ表面のクリーニング状態を観察した。その他の実験条件は下記の通りである。表２に観察結果を示す。
均熱化ローラの線速：３１０ｍｍ／ｓｅｃ
ブラシローラの線速：３７２ｍｍ／ｓｅｃ
均熱化ローラとブラシローラとの当接力：ねじりコイルばねにより３．５Ｎ〜３．７Ｎの当接力とした。
ブラシローラのブラシ密度：１５４７０本／ｉｎｃｈ２
ブラシ繊維高さ          ：１．６ｍｍ
均熱化ローラ表面温度：非接触の温度検出手段により均熱化ローラ温度を制御した。
【００６７】
【表２】
0006613836.tif 000003
【００６８】
表２に示すように、付着物がトナーの場合、均熱化ローラの表面温度が、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）が所定範囲となる温度範囲である実施例１〜３では、均熱化ローラ表面のクリーニング状態は実使用上問題のないレベルであった。
これに対して、均熱化ローラの表面温度がトナーの貯蔵弾性率Ｇ’が所定値（Ｐａ）となる温度未満であった比較例１では、トナーの溶融不足によるワックス成分の滲み出し不足でトナーの均熱化ローラからの離型性が高まらず、ブラシローラによる掻き落としが不十分となった。一方、均熱化ローラの表面温度がトナーの貯蔵弾性率Ｇ’が所定値（Ｐａ）となる温度を超えた比較例２では、トナーの過溶融によって均熱化ローラ７表面の接着力が強まり、トナー内で凝集破壊が生じてトナーの先端側はブラシローラによって掻き取られるものの、トナーの基部側（均熱化ローラ側）が均熱化ローラに残り、クリーニング不良となった。
【００６９】
（実施例４，５，比較例３〜６）
表面の臨界表面張力が１８．３ｍＮ／ｍの均熱化ローラ上にトナー５０ｗｔ％と紙粉（炭酸カルシウム）５０ｗｔ％の混合物０．３０ｇ〜０．３２２ｇを幅１０ｍｍに均等に載せた後、均熱化ローラを所定温度まで加熱し回転駆動させ、回転駆動させたブラシローラに当接させて均熱化ローラ表面のクリーニング状態を観察した。その他の実験条件は前記と同様である。表３に観察結果を示す。
【００７０】
【表３】
0006613836.tif 000004
【００７１】
表３に示すように、付着物がトナーと炭酸カルシウムの混合物である場合でも、均熱化ローラの表面温度が、トナーの貯蔵弾性率Ｇ’（Ｐａ）が所定範囲となる温度範囲である実施例４，５では、均熱化ローラ表面のクリーニング状態は実使用上問題のないレベルであった。
これに対して、均熱化ローラの表面温度がトナーの貯蔵弾性率Ｇ’が所定値（Ｐａ）となる温度未満であった比較例３〜５では、トナーの溶融不足によるワックス成分の滲み出し不足でトナーの均熱化ローラからの離型性が高まらず、ブラシローラによる掻き落としが不十分となった。一方、均熱化ローラの表面温度がトナーの貯蔵弾性率Ｇ’が所定値（Ｐａ）となる温度を超えた比較例６では、トナーの過溶融によって均熱化ローラ７表面の接着力が強まり、混合物内で凝集破壊が生じて混合物の先端側はブラシローラによって掻き取られるものの、混合物の基部側（均熱化ローラ側）が均熱化ローラに残り、クリーニング不良となった。
【００７２】
また、臨界表面張力が１４ｍＮ／ｍである均熱化ローラを用いた以外は実施例１〜５及び比較例１〜６と同様にして均熱化ローラのクリーニング状態を観察したが、実施例１〜５及び比較例１〜６と同様の観察結果が得られた。
【符号の説明】
【００７３】
４    定着ローラ（定着回転体）
５    加圧ローラ（加圧回転体）
６    磁束発生部（第１の加熱手段）
７    均熱化ローラ
８    ブラシローラ
Ｐ    用紙（被転写部材）
Ｔ    定着装置
７２    離型層
７３    ハロゲンヒーター（第２の加熱手段）
【図１】
0006613836.tif 000005
【図２】
0006613836.tif 000006
【図３】
0006613836.tif 000007
【図４】
0006613836.tif 000008