(57)【要約】【課題】  定着装置の各ローラに付着する現像材や紙粉等を効率よく回収し、記録シートの表面汚れや裏面汚れを低減することのできる定着装置のクリーニング装置を提供する。【解決手段】  加熱ローラおよび加圧ローラ３２の圧接領域に現像剤を有する記録シートを通過させるように構成された定着装置をクリーニングする、定着装置のクリーニング装置９９であって、上記加圧ローラ３２に接触するクリーニングローラ７５を備え、該クリーニングローラ７５における上記加圧ローラとの接触部分１００には、導電性を有するポリアミド繊維がブラシ状に設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラおよび加圧ローラの圧接領域に現像剤を有する記録シートを通過させるように構成された定着装置をクリーニングする、定着装置のクリーニング装置であって、上記加圧ローラに接触するクリーニングローラを備え、該クリーニングローラにおける上記加圧ローラとの接触部には、導電性を有するポリアミド繊維がブラシ状に設けられていることを特徴とする定着装置のクリーニング装置。
【請求項２】
上記クリーニングローラと加圧ローラとの位置関係を画するフランジが備えられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置のクリーニング装置。
【請求項３】
上記クリーニングローラは、加圧ローラと逆方向に回転駆動していることを特徴とする請求項１記載の定着装置のクリーニング装置。
【請求項４】
上記クリーニングローラの表面に当接する叩き部が備えられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置のクリーニング装置。
【請求項５】
上記叩き部として、その伸縮方向がクリーニングローラの回転軸の方向に沿うスプリングが用いられていることを特徴とする請求項４記載の定着装置のクリーニング装置。
【請求項６】
上記叩き部として、複数の歯がクリーニングローラの回転軸の方向に沿って配された櫛状の板が用いられていることを特徴とする請求項４記載の定着装置のクリーニング装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置のクリーニング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】
本発明は、定着装置に用いられるローラに付着するトナー等をクリーニングするための装置、およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式複写機やプリンタ等の電子写真式画像形成装置は、定着装置を備えている。この定着装置としては、加熱手段により加熱される加熱ローラと、加熱ローラに所定接触圧力をもって圧接する加圧ローラとを備えており、定着装置の前段の転写装置において加熱ローラ側の面に未定着現像剤（たとえば、トナー）が転写された記録シートを、加熱ローラと加圧ローラの間に通紙することにより、前記未定着現像剤を記録シートに定着するものが知られている。
【０００３】
また、電子写真式画像形成装置には、複数色の現像剤を使用するカラー画像形成装置がある。しかしながら、電子写真式カラー画像形成装置の場合には、記録シートに複数色の現像剤が転写されて、未定着現像剤の層厚が厚くなる。従って、上記のような従来の定着装置では、溶融した現像剤の一部が加熱ローラに付着する現象が発生する。
【０００４】
このような問題点を解決するために、加熱ローラに付着した不要な現像剤を取り除くためのクリーニングローラが加熱ローラに圧接するように配置されたクリーニング装置が提案されている。
【０００５】
上記定着装置の加熱ローラは、未定着現像剤を定着するために、表面温度が所定の設定温度になるように温度制御されている。たとえば、使用する現像剤の軟化点が６０〜８０℃、融点が１３０〜１８０℃である場合、加熱ローラ表面温度の設定温度は１８０〜２１０℃である。クリーニングローラはこのような高温の加熱ローラの表面に直接接触しており、クリーニングローラの表面温度は、加熱ローラ表面の設定温度とほぼ同じになる。
【０００６】
従って、このクリーニングローラの表面温度は現像剤の融点以上となり、クリーニングローラに回収された加熱ローラ上の不要な現像剤は溶融状態となるため、そのままクリーニングローラの表面に残ってしまう。
【０００７】
このため、クリーニングローラが所定の飽和量の現像剤を回収した後は、加熱ローラ上の不要な現像剤をクリーニングローラに回収できなくなって、不要な現像剤が加熱ローラ上に残ったままになり、これが加熱ローラおよび加圧ローラを汚す原因となる。
【０００８】
そこで、特許文献１では、加熱ローラおよび加圧ローラから確実に不要な現像剤を回収して、記録シートの表面汚れ、裏面汚れを確実に防止するために、次の構成を備えている。すなわち、加熱ローラに所定接触圧力をもって圧接する加圧ローラを備えた定着装置のクリーニング装置において、加圧ローラに圧接するようにクリーニングローラ（金属製）が配置されている。さらに、このクリーニングローラの軸方向の長さが、加圧ローラの軸方向の長さより短く、最大用紙幅より長くなっている。
【０００９】
前記構成によれば、記録シートへの現像剤の定着時に、記録シートから加熱ローラに付着した現像剤は、加熱ローラから加圧ローラに移り、クリーニングローラに回収される。
【００１０】
この場合、加熱ローラと加圧ローラの表面の材質を適当に選択することにより、加熱ローラに付着した現像剤をほとんど全て加圧ローラに移すことができる。
【００１１】
また、加圧ローラの温度は加熱ローラの温度より低く、クリーニングローラの温度は加圧ローラの温度よりさらに低い。したがって、加圧ローラの温度を現像剤の融点より低くすることができる。
【００１２】
したがって、加圧ローラ上の現像剤は、半溶融状態でクリーニングローラに回収され、加圧ローラとクリーニングローラとの接触圧力により両ローラの軸方向外側に移動され、クリーニングローラの長さが加圧ローラの長さより短いためにクリーニングローラの両端部から排出される。
【００１３】
これにより、クリーニングローラの表面に現像剤が残ることがなく、クリーニングローラの長さに対応する加圧ローラの表面の現像剤は、ほとんど全てクリーニングローラによって回収される。
【特許文献１】特開２００３−１６２１７１号公報（公開日  ２００３年６月６日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、例えば、Ａ３サイズ等の用紙幅の大きい記録シートに対して連続印刷を行うために、対応可能な最大用紙幅が大きい画像形成装置を用いる場合や、高速機を用いて連続的に印刷する（例えば多量に印刷する）場合には、クリーニングローラの両端部からの現像剤の排出が追いつかなくなる。
【００１５】
従って、電源投入直後の印刷であってもクリーニングローラ上の現像剤が、クリーニングローラから加圧ローラに戻り印刷物の表裏面を汚してしまうという現象が起こる。この現象は、特に印字率が大きい画像データによる両面印刷において顕著となることが判明した。
【００１６】
さらに、加熱ローラや加圧ローラの付着物には、記録シートの紙粉を核として現像剤が融着し、半固形状になったものもあり、これを加圧ローラから取り除くことが困難であった。
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着装置のローラに付着する現像材や紙粉等を効率よく回収し、記録シートの表面汚れや裏面汚れを低減することのできる定着装置のクリーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の定着装置のクリーニング装置は、上記課題を解決するために、加熱ローラおよび加圧ローラの圧接領域に現像剤を有する記録シートを挟み込むように構成された定着装置をクリーニングする、定着装置のクリーニング装置であって、上記加圧ローラに接触するクリーニングローラを備え、該クリーニングローラにおける上記加圧ローラとの接触部（クリーニングローラ表面）には、導電性を有するポリアミド繊維がブラシ状に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の定着装置のクリーニング装置（定着装置内に配置されたクリーニング装置）によれば、クリーニングローラと加圧ローラとの接触部分（クリーニングローラの表面）には、導電性を有するポリアミド繊維がブラシ状に設けられている。したがって、加圧ローラ表面に付着している現像剤や紙粉あるいはこれらの混合物は、ブラシ状に設けられた導電性を有するポリアミド繊維（ブラシの毛）によって叩かれ（すくい出され、ローラの回転力によって外周方向に飛ばされ）、加圧ローラ表面から除去される。
【００２０】
ここで、上記構成では、クリーニングローラにおける加圧ローラとの接触部分（クリーニングローラの表面、ブラシ部）に導電性を有するポリアミド繊維を備えているため、現像材等の除去効果（クリーニング効果）が非常に高い。また、ポリアミド繊維は耐熱性、摩耗耐性にも優れているため、そのクリーニング効果が長期間にわたって（多量の記録シートの処理においても）持続する。この結果、記録シートの表面汚れあるいは裏面汚れを、確実かつ持続的に回避することができる。
【００２１】
すなわち、従来のように単にクリーニングローラの軸方向両端部から現像剤を排出する構成と比較して、各ローラに付着した現像剤等の迅速な除去、回収が可能である。より具体的には、例えば、用紙幅の大きい用紙に対して連続的に印刷を行った場合や、高速機により連続的に印刷を行った場合においても、加熱ローラおよび加圧ローラから現像剤や紙粉を迅速・確実に除去でき、記録シートの表面汚れ、裏面汚れを確実に防止することができる。
【００２２】
さらに、ポリアミド繊維は適度な弾力性を有するため、接触する加圧ローラに傷等をつけるおそれが少ないという効果もある。
【００２３】
なお、転写時に記録シートから加熱ローラに付着した現像剤（たとえばトナー）について、これを加熱ローラから加圧ローラに移動させ、上記したように、導電性のポリアミド繊維がブラシ状に配されたクリーニングローラによって、紙粉等とともに加熱ローラから除去することができる。このような、加熱ローラから加圧ローラへの現像材の移動は、両者の表面の材質や温度を適当に選択することでより効果的なものにできる。例えば、加熱ローラの表面にテフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン）コーティングを施し、加圧ローラの少なくとも外周部をシリコーンゴム製にすることと、加圧ローラの温度を加熱ローラのより低くすることとにより、加熱ローラに付着した現像剤をほとんど全て加圧ローラに移すことができる（現像剤は低い温度の物へ移行する性質があるため）。
【００２４】
また、加圧ローラの温度は、加熱ローラの温度より低く、クリーニングローラの温度は、加圧ローラの温度より低くすることが好ましい。これにより、加圧ローラの温度を現像剤の融点より低くすることができる。この結果、加圧ローラ上の現像剤は非溶融状態で紙粉と共にクリーニングローラにはたかれ取り除かれる。
【００２５】
また、上記の定着装置のクリーニング装置においては、上記クリーニングローラと加圧ローラとの位置関係を画するフランジが備えられていることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、加圧ローラと上記クリーニングローラ表面（ブラシ部）との位置関係を正確に規定することができ、したがって、導電性のポリアミド繊維（ブラシ部の毛）を適切な長さだけ確実に加圧ローラ表面に接触させることができる。この結果、ブラシ部による加圧ローラのクリーニング効果をより効率的なものにできる。
【００２７】
また、本発明の定着装置のクリーニング装置においては、上記クリーニングローラは、加圧ローラと逆方向に回転駆動していることが好ましい。
【００２８】
これにより、クリーニングローラ表面（ブラシ部）と加圧ローラとの単位時間当たりの接触面積が増加し、ブラシ部による加圧ローラのクリーニング効果をより効率的なものにできる。
【００２９】
また、上記定着装置のクリーニング装置においては、上記クリーニングローラの表面（ブラシ部）と当接するような叩き部が備えられていることが好ましい。
【００３０】
上記したように、クリーニングローラは、加圧ローラの表面に付着している現像剤や紙粉をすくい出し、回転力でこれを外周方向に飛ばす。しかし、この現像剤や紙粉の一部がブラシ部に付着する。上記構成では、叩き部がクリーニングローラに当接しているため、クリーニングローラ（ブラシ部）が、その回転に伴って叩き部に叩かれ、ブラシ部に付着している現像剤や紙粉がブラシから叩き出され、除去される。この結果、ブラシ部（主として毛と毛の間）に現像材等が溜まってクリーニング効果が低下することを防止でき、ブラシ部のクリーニング効果をより長期間に渡って安定的に維持することができる。
【００３１】
さらに、ブラシ部が叩き部によって叩かれることでブラシ部の毛（導電性のポリアミド繊維）が立ち、これによってブラシ部による加圧ローラのクリーニング効果を向上させることもできる。
【００３２】
また、上記定着装置のクリーニング装置においては、上記叩き部として、その伸縮方向がクリーニングローラの回転軸方向に沿うようなスプリング（例えば、引っ張りスプリング）を用いることが好ましい。スプリングとブラシ部とが当接すると、スプリングの弾性によってそれを構成する針金同士の間に適度に間隙が配される。この結果、このスプリング（叩き部）は、クリーニングローラの回転を阻害することなく、その表面（ブラシ部）の現像材等を効率よく叩き落とすことができる。
【００３３】
また、上記定着装置のクリーニング装置においては、上記叩き部として、複数の歯がクリーニングローラの回転軸の方向に沿って配された櫛状の板を用いることが好ましい。櫛状の板には、歯と歯の間に適度に間隙が配されるため、クリーニングローラの回転を阻害することなく、その表面（ブラシ部）の現像材等を効率よく叩き落とすことができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明の定着装置のクリーニング装置によれば、加圧ローラに付着する現像材や紙粉等を効率よく除去でき、記録シートの表面汚れや裏面汚れを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の実施の一形態を図１（ａ）〜（ｃ）から図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３６】
以下に本実施の形態にかかる定着装置について説明する。ここで、定着装置とは、記録シート（たとえば、紙など）上に転写された現像剤（例えばトナー）の画像を熱と圧力により定着させ、記録シート上に画像を記録するものである。
【００３７】
図３（ａ）は、本実施の形態にかかる定着装置の要部を説明する模式図であり、図３（ｂ）は、上記定着装置の断面図である。図３（ａ）（ｂ）に示されるように、定着装置１４は、加熱ローラ３１と、加圧ローラ３２と、クリーニング装置９９（定着装置のクリーニング装置）と、外部加熱ローラ７７と、サーミスタ６６・７９と、サーモスタット９５と、上剥離爪６７と、下剥離爪７８とを備えている。また、上記クリーニング装置９９は、クリーニングローラ７５と叩き軸７６とを備えている。なお、現像材９３の付着した記録シート９１が、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との圧接領域を図中矢印方向に通過することで、上記現像材９３が記録シート９１上に定着させられる。なお、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２並びにクリーニングローラ７５および外部加熱ローラ７７はローラ形状（円柱形状）である。
【００３８】
加熱ローラ３１は、芯金６１と中間層６２と表面絶縁層６３と耐熱吸熱層６５とハロゲンランプ６４とを備えている。芯金６１にはアルミウムや鉄、およびそれらの合金が多用され、本実施の形態では、鉄系の冷間圧延炭素鋼鋼管を引き抜き等で所望の外径、肉厚に加工し、その後研磨加工を行ない外径４０ｍｍ、肉厚１．３ｍｍに製作している。また芯金６１には、防錆の目的で材料表面に対してパーカライジング処理（リン酸塩被膜処理）を施し、錆の発生を抑制している。芯金６１の両端部は、外径を３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍに絞り加工を行なって、加熱ローラ３１に加わる荷重を軸支部材であるボールベアリング（ころがり軸受の一種）で支える。
【００３９】
加熱ローラ３１における、絞り加工を施していない中央のスリーブ部分には、加熱溶融したトナーとの接触でも離型性能を維持できるフッ素系樹脂が一般的に用いられる。前記フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、あるいはそれらの混合体が用いられる。本実施の形態では、導電性の芯金６１上に、中間層６２を介して表面絶縁層６３をコーティングしている。
【００４０】
表面絶縁層６３としては、耐熱性および離型性の観点から、その他、例えば、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、あるいはフッ素ゴムラテックスを含む材料を各々単独で、もしくは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。これらは、塗布・焼成によって形成すること、あるいはチューブ被覆で形成すること等ができる。
【００４１】
中間層６２は、表面絶縁層６３としてのフッ素樹脂とパーカライジング処理した炭素鋼鋼管表面（芯金６１表面）との接着性を高めるものである。本実施の形態では、ゴム系あるいはレジン系接着材等の絶縁性プライマを用いている。なお、中間層６２としては、前述の絶縁性プライマ以外に、導電性プライマを用いることができる。
【００４２】
また、芯金６１の内面には耐熱吸熱層６５が形成されている。この耐熱吸熱層６５は、加熱ローラ３１が内包している加熱体のハロゲンランプ６４が加熱ローラの内周面に赤外光等の放射エネルギーを放出した場合に、これを効率良く吸収して熱に変換するものである。耐熱吸熱層６５には、例えば、変性シリコーン樹脂、無機耐熱黒顔料、炭化水素（溶剤）などの混合物が用いられ、その膜厚は２０〜３０μｍに形成されている。一般的に、オキツモ（商品名）、テツゾール（商品名）、セルモブラック（商品名）等の耐熱塗料が用いられている。本実施の形態では、オキツモを用いている。
【００４３】
図６に、上記加熱ローラ３１の構造をより詳細に示す。同図に示されるように、加熱ローラ３１は、定着装置１４のフレーム８２に取り付けられたボールベアリング８１により支持されている。フレーム８２は鉄系の冷間圧延鋼をプレス成形したものである。このフレーム８２は例えば画像形成装置４１（後述、図１０参照）のフレームに取り付けられている。ボールベアリング８１は、外輪部８１ａ、転動体（図示せず）および内輪部８１ｂを有し、加熱ローラ３１の両端部における絞り部分のジャーナル部６３に嵌合されている。
【００４４】
また、ボールベアリング８１の外輪部８１ａと内輪部８１ｂとの間にある転動体は、通常、ベアリング材料同志の金属接触を極力少なくして、回転摩擦が少ない状態を維持し、回転に必要な駆動力を極力小さくして、荷重を支えるようにしている。ただし、単に金属同志の接触だけでは、回転による摩擦の影響により焼き付きを起こしてしまう。そこで、シリコーン系やフッ素系オイルをベースとした潤滑剤（グリス）を外輪部８１ａと内輪部８１ｂとの間に注入し、金属同志の接触でも焼き付きを起こさないようにしている。
【００４５】
加圧ローラ３２は芯金７１と絶縁性弾性層７２と中間層７３と表面抵抗層７４とを備え、表面抵抗層７４に当接する外部加熱ローラ７７（後述）から過熱される。
【００４６】
加圧ローラ３２においては、鉄やステンレス等の導電性の芯金７１上にシリコーンゴム等の耐熱性を有する絶縁性弾性層７２が形成され、その外周に中間層７３が形成されている。この中間層７３の外周には、表面の離型性能を向上させる表面抵抗層７４を形成されている。中間層７３は、絶縁性弾性層７２と表面抵抗層７４との接着性を高めるものであり、本実施の形態では、中間層７３として、絶縁性プライマを用いている。
【００４７】
加圧ローラ３２の表面抵抗層７４の表面抵抗率は１０１０Ω程度が好ましい。表面抵抗層７４の表面抵抗率を１０５Ω程度にすることも可能ではあるが、より好ましくは、１０７Ω〜１０１８Ω以上が良い。また、表面抵抗層７４の体積抵抗率は、１０７Ω・ｃｍ以上、より好ましくは、１０１０Ω・ｃｍ以上である。
【００４８】
絶縁性弾性層７２には、前述のシリコーンゴム系であれば、高温加硫型シリコーンゴム（ＨＴＶ）、付加反応硬化型シリコーンゴム（ＬＴＶ）、縮合反応硬化型シリコーンゴム（ＲＴＶ）、その他にフッ素ゴム、またはこれらの混合物等が用いられる。具体的には、例えば、ジメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、ビニルシリコーンゴム等のシリコーンゴム系、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、ホスファゼン系フッ素ゴム、フルオロポリエーテル等のフッ素ゴム等を使用することができる。これらのゴムは、各々単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができ、注型・加硫、研磨等で成形する。
【００４９】
なお、加圧ローラ３２は、ステンレス等の軸部に対して、ボールベアリング（図示せず）を嵌合し、このボールベアリングを、フレームにかしめた支点軸から延びる荷重レバーにより受けて、加熱ローラ３１の中心軸方向へ、荷重バネ等によって荷重する。この荷重による圧接力は、本実施の形態において、７６４Ｎ（両端合計）であるが、記録シート９１の種類、加熱ローラ３１や加圧ローラ３２の剛性、温調温度等の条件や性能によって、任意に設定可能である。
【００５０】
さらに、加熱ローラ３１および外部加熱ローラ７７の表面近傍には、それぞれ各ローラ３１、７７の表面温度を検出するサーミスタ（温度検出素子）６６、７９が備えられている。ここで、図８（ａ）は、サーミスタ（温度検出素子）の受熱面をを示す断面図、図８（ｂ）は、サーミスタ（温度検出素子）の構造を示す正面図である。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、サーミスタ６６（７９）はハウジング１２９に固定支持された弾性部材であるステンレス板１２５上にサーミスタチップ１２４を直接ボンディングして、熱応答性を早くしたものである。このサーミスタ６６（７９）は、バイアス電圧を印加すること、摩擦帯電によって高電位になっている加熱ローラ３１や外部加熱ローラ７７に当接することから、高電圧に対して、温度制御装置や画像形成装置などの電気系統を保護する必要がある。特に、ステンレス板と前述した各ローラとが近接しており、温度制御装置の２次回路との絶縁耐圧を十分確保しておかなければならない。
【００５２】
そこで、本実施の形態におけるサーミスタ６６（７９）は、図８（ａ）に示すように、サーミスタチップ１２４をボンディングしているステンレス板１２５の受熱面側に対して絶縁被覆層１２６を被せ、その上に耐熱離型層１２７を被せる。また、その反対側の面には保護層１２８を被せる。また、ステンレス板１２５とハウジング１２９との間において、当接するローラ表面との絶縁距離を確保するために、絶縁被覆層１２６、耐熱離型層１２７および保護層１２８にて、ステンレス板１２５をハウジング１２９の境界付近まで覆っている。こうすることで、サーミスタチップ１２４やステンレス板１２５に対して、各々のローラからリーク電流が流れることがなく、高電圧による破損や劣化といった不具合が解消される。この結果、安定したバイアス電圧を印加することができるとともに、正確な温度情報を取得することができ、良好な温度制御を実施することができる。本実施の形態において、絶縁被覆層１２６は接着剤を含んだ厚み５０μｍのポリイミド（商品名：カプトン）であり、耐熱離型層１２７は接着剤を含んだ厚み１３０μｍのガラス繊維に耐熱離型樹脂を含浸させたものである。また、保護層１２８は接着剤を含んだ厚み８０μｍのテフロン（登録商標）である。なお、これら材料は、上記のものに限定されず、諸性能において代替できるものであれば、他の材料でもよい。なお、定着装置１４には、加熱ローラ３１側のサーミスタ６６と連動して過温度上昇を防止するサーモスタット９５（図３参照）が備えられている。
【００５３】
外部加熱ローラ７７は、アルミニウムや鉄、あるいはそれらの合金（ステンレス鋼も含む）材料を用いた中空ローラであり、最外周面に設けた表面離型層７７ａによって離型性能を維持したまま、加圧ローラ３２と圧接した際のニップでの熱伝導によって表面を加熱する。本実施の形態では、アルミニウム合金製の外径１５ｍｍ、肉厚０．８５ｍｍのストレートパイプ７７ｂの外周面に、中間層７７ｃと表面離型層７７ａとを順次形成し、ストレートパイプ７７ｂの内周面には、加熱ローラ３１と同様に耐熱吸熱層を設け、内部には、ハロゲンランプ７７ｄを内包している。
【００５４】
外部加熱ローラ７７において、中間層７７ｃや表面離型層（表面絶縁層）７７ａは、加熱ローラ３１と異なる構成を用いることが可能であるが、本実施の形態では同じ構成を用いている。また、外部加熱ローラ７７についても、両端部にすべり軸受やころがり軸受を嵌合し、荷重バネ等により、加圧ローラ３２に対して所定範囲のニップを保持しながら圧接している。
【００５５】
また、定着装置１４には、加熱ローラ３１の表面絶縁層６３に当接する上剥離爪６７と、加圧ローラ３２の表面抵抗層７４に当接する下剥離爪７８とが備えられている。上剥離爪６７は加熱ローラ３１に貼り付いた記録シート９１を機械的に剥ぎ取るものであり、下剥離爪７８は、加圧ローラ３２に貼り付いた記録シート９１を機械的に剥ぎ取るものである。
【００５６】
なお、上記した材料や寸法、形状等は、それらに限定されるものではなく、所望の性能を逸脱しない範囲で、適宜変更可能であり、種々のものを用いることができる。
【００５７】
このように、定着装置１４では、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とは所定の荷重で相互に圧接され、記録シート９１を狭持搬送しながらトナーからなる未定着画像を加熱溶融し記録シート９１上に定着する。
【００５８】
ところで、定着装置１４に対して記録シート９１の流れにおける上流に位置する転写装置５（後述、図１０参照）では、感光体ドラム１上に形成されたトナーによる静電顕像であるトナー画像を記録シート９１に写し取る転写プロセスを行う。このときに、上記の逆極性トナー９２（図３参照）が転写装置５の表面に付着し、さらに転写装置５の表面から記録シート９１の裏面に付着する。
【００５９】
この転写装置５では、通常、逆極性トナーや紙紛等を除去するような機構を有するものの、完全には除去できないことが多く、この残留した逆極性トナーや紙紛は、転写装置５の表面に蓄積されてくる。そして、電気的あるいは機械的付着力等の力のバランスによって、一部あるいは全部が記録シート９１に付着して、下流側の定着装置１４に運ばれてくる。
【００６０】
通常であれば、上記逆極性トナー９２や紙紛等は、そのまま記録シート９１に付着し、記録シート９１とともに画像形成装置４１（図９参照）から排出される。しかしながら、多数枚の定着処理を行った場合、加熱ローラ３１や加圧ローラ３２の摩擦帯電によって生じた静電気力の大きさや極性等によって、逆極性トナー９２が記録シート９１から引き剥がされて加圧ローラ３２、さらには加熱ローラ３１にまで付着し、その結果、記録シート９１の裏面や表面に画像不良や欠陥を発生させてしまうこととなっていた。
【００６１】
しかしながら、例えば、プロセス速度が３３５ｍｍ／ｓ、印刷速度５５〜６５枚／分で加圧ローラ３２の温度設定１８０℃として多数枚数を連続印刷すると加圧ローラの表面温度は上昇して１００℃前後になってしまう。これは、トナーの融点１２０℃より低いが軟化点７０℃前後を超えた状態となっており、トナーが加圧ローラ３２表面に付着する現象が起きてくる。この加圧ローラ３２に付着したトナーが堆積した後に、記録シート９１の裏面に再転移し定着されると画質が劣化してしまう。
【００６２】
このような加圧ローラの表面へのトナーの堆積を防ぐため、従来より、定着ニップ下流側にクリーニングローラが配置されており、加圧ローラ表面のトナーはクリーニングローラの表面に粘着転移し、加圧ローラの表面は清掃されるものとなっている。
【００６３】
しかしながら、このようなクリーニングローラを有していても、次のように、装置寿命全期間に渡って良好な画質を維持することが困難であることが判明した。すなわち、高速機など印刷ボリュームの大きな装置においては、クリーニングローラに堆積するトナーが多量となると、トナー粒隗が形成され、加圧ローラとクリーニングローラとの接触が不均一になる。さらに、記録紙がない状態での空転運転、あるいは小サイズ紙に対して連続印刷したときの通紙領域から外れた領域では、加圧ローラの表面がトナーの融点を超えた１４０〜１６０℃に上昇する。このようなことから、クリーニングローラの表面に堆積したトナー粒隗がクリーニングローラから剥離して加圧ローラ上に付着し、記録シート９１の裏面に定着されることによって画質劣化が起こってしまう。
【００６４】
このような課題に鑑み、本実施の形態の定着装置１４には、上記した加熱ローラ３１や加圧ローラ３２を、迅速かつ確実にクリーニングするクリーニング装置９９（定着装置のクリーニング装置）が設けられている。
【００６５】
図１（ａ）に、本実施の形態にかかるクリーニングローラの断面図を示し、図１（ｂ）に、上記クリーニングローラを含む本実施の形態にかかるクリーニング装置の要部の断面図を示し、図１（ｃ）に、該クリーニング装置の要部の斜視図を示す。また、図２に、上記クリーニング装置における、クリーニングローラおよびフランジ部分の平面図を示す。
【００６６】
図１（ｂ）（ｃ）に示されるように、クリーニング装置９９は、クリーニングローラ７５と、叩き軸７６（叩き部）と、フランジ１３１とを備えている。
【００６７】
クリーニングローラ７５は芯金７５ａとブラシ部７５ｂとを備えている。芯金７５ａには、アルミニウムや鉄、あるいはそれらの合金（ステンレス鋼も含む）材料が用いられる。クリーニングローラ７５の表面にあたるブラシ部７５ｂには、導電性のポリアミド繊維（ナイロン繊維）がブラシ状に設けられている。すなわち、このクリーニングローラ７５には、導電性のポリアミド繊維がブラシ状に植毛されたシート７５ｂ（ブラシ部）が、両面テープを介してその表面に貼り付けられている。また、このクリーニングローラ７５は、その両端部にすべり軸受やころがり軸受が嵌合され、荷重バネ等により、加圧ローラ３２に対して所定範囲のニップを保持しながら圧接させられている。本実施の形態では、鉄にニッケルメッキを施した芯金７５ａ（外形１０ｍｍ）表面にブラシ部７５ｂ（導電性のポリアミド繊維がブラシ状に植毛されたシート）を耐熱性の両面テープで貼り付け、この導電性のポリアミド繊維の外径が１６ｍｍとなるように外周カット加工を施したクリーニングローラ７５を用いている。
【００６８】
また、クリーニング装置９９には、加圧ローラ３２とクリーニングローラ７５との位置関係（当接深さ）を規定するフランジ１３１がクリーニングローラ７５両端の外周部（ブラシ部７５ｂ）の一部を覆うように設けられている。すなわち、フランジ１３１は、上フランジ１３１ａと下フランジ１３１ｂとで構成され、クリーニングローラ７５の加圧ローラ３２側の外周部における、加圧ローラ３２との当接領域１００（クリーニングローラ７５における加圧ローラ３２との接触部）およびその近傍部分を除く領域を、上フランジ１３１ａと下フランジ１３１ｂとで覆っている。これにより、この上フランジ１３１ａと下フランジ１３１ｂとを加圧ローラ３２の表面にほぼ当接するように構成することで、当接領域１００の導電性のポリアミド繊維（ブラシ部７５ｂ）が加圧ローラ３２表面に所定の深さだけ食い込んだ状態となり、加圧ローラ３２とクリーニングローラ７５（ブラシ部７５ｂ）との当接深さを規定することができる。本実施の形態では、フランジ１３１の外形（曲率半径）を１４ｍｍとし、ブラシ部７５ｂの食い込みが１ｍｍになるように構成している。
【００６９】
さらに、図１（ｂ）（ｃ）に示されるように、叩き軸７６は、クリーニングローラ７５の長手方向（ローラの回転軸方向）に沿うような棒状の形状を有し、クリーニングローラ７５のブラシ部７５ｂ（ポリアミド繊維）と所定の深さをもって当接するように、例えば筐体等に備えられている。
【００７０】
このクリーニング装置９９によるクリーニング動作は以下のようになる。すなわち、ブラシ部７５ｂのポリアミド繊維は、フランジ１３１によって規定された所定の深さ（例えば、１ｍｍ）だけ加圧ローラ３２に食い込んでいる。この状態で、加圧ローラ３２およびクリーニングローラ７５が回転すると、加圧ローラ３２表面に付着している現像剤や紙粉あるいはこれらの混合物は、ブラシ部７５ｂのポリアミド繊維（ブラシの毛）によって掃き出され、ローラの回転力によって外周方向に飛ばされる。これによって、加圧ローラ表面の現像剤や紙粉あるいはこれらの混合物が除去される。さらに、ブラシ部７５ｂ（主としてポリアミド繊維間（毛と毛の間））に付着した現像材や紙粉は、回転に伴う叩き軸７６とブラシ部７５ｂとの摩擦によって、ブラシ部７５ｂから除去される。
【００７１】
これにより、クリーニングローラの軸方向両端部から現像剤を排出する従来の構成と比較して、各ローラ３１・３２に付着した現像剤等の迅速な除去、回収が可能である。より具体的には、例えば、用紙幅の大きい用紙に対して連続的に印刷を行った場合や、高速機により連続的に印刷を行った場合においても、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２から現像剤や紙粉等を迅速・確実に除去でき、記録シート９１の表面汚れ、裏面汚れを確実に防止することができる。
【００７２】
また、叩き軸７６がない場合には、ブラシ部７５ｂへのトナーの付着堆積により、約２０万枚のコピーでブラシ同士がトナーにより引っ付き、クリーニング効果が悪くなるが、本実施の形態のように、叩き軸７６を設けることで、３０万枚以上の処理を行っても、なおブラシ部７５ｂのクリーニング効果を持続させることができる。また、クリーニングローラ７５の外形を大きくすることによっても、クリーニング効果の寿命を伸ばすことができる。
【００７３】
なお、クリーニングローラ７５の回転方向は、加圧ローラ３２の回転方向の逆方向となることが好ましい。このようにすると、単位時間当たりに加圧ローラ３２とクリーニングローラ７５とが接触する面積が増加し、クリーニング効果を向上させることができるからである。図７は、クリーニングローラ７５の駆動伝達ギヤーの構造を示す断面図である。同図に示されるように、加熱ローラ３１の駆動ギヤー１３２にアイドルギヤーＡ１３３およびアイドルギヤーＢ１３４を介してクリーニングローラ７５の駆動ギヤー１３５に回転が伝達される。これにより、クリーニングローラ７５は反時計方向に回転し、加熱ローラ３１に従動回転する加圧ローラ３２は反時計方向に回転する。
【００７４】
また、上記叩き軸７６（図１（ｃ）参照）の代わりに、引っ張りスプリングあるいは櫛状の板金を用いることもできる。図４（ａ）に、叩き部を引っ張りスプリングで構成した場合の定着装置１４の要部の斜視図を示し、図４（ｂ）に、該定着装置１４の要部の断面図を示す。また、図５（ａ）に、上記叩き部を櫛状の板金で構成した場合の定着装置１４の要部の斜視図を示し、図５（ｂ）に、該定着装置１４の要部の断面図を示す。
【００７５】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、引っ張りスプリング８８は、その伸縮方向とクリーニングローラ７５の軸方向とが一致（スプリングの巻き方向が、クリーニングローラ７５の回転方向と一致）するように、クリーニングローラ７５の長手方向に沿ってブラシ部７５ｂと当接するように設けられている。このように、引っ張りスプリング８８を用いると、回転軸方向に弾性を有するスプリングの線（針金部分）にブラシ部７５ｂが当たるため、棒状のものを用いた場合に比較して、よりソフトにブラシ部７５ｂ（導電性のポリアミド繊維）を叩くことができる。この結果、クリーニングローラ７５の回転トルクの負荷が低減されるとともに、回転駆動時におけるブラシ部７５ｂと叩き部（スプリング８８）とのトナーによる溶着が起こりにくくなる。
【００７６】
また、  図５（ａ）（ｂ）に示すように、櫛状の板金８９は複数の歯を有しており、この各歯がクリーニングローラ７５のブラシ部７５ｂに当接するように、該クリーニングローラ７５の軸方向（クリーニングローラ７５の長手方向）に沿って並んでいる。このように、複数の歯を有する櫛状の板金８９を用いると、適度な間隙を有する歯の部分にブラシ部７５ｂが当たるため、棒状のものを用いた場合に比較して、よりソフトにブラシ部７５ｂ（導電性のポリアミド繊維）を叩くことができる。この結果、クリーニングローラ７５の回転トルクの負荷が軽減されるとともに、ブラシ部７５ｂの毛（導電性のポリアミド繊維）同士のトナーによる引っ付きをほぐすことができる。
【００７７】
なお、上記のクリーニングローラ７５のブラシ部７５ｂには、導電性のポリアミド繊維以外の耐熱性の繊維を用いることも不可能ではない。
【００７８】
また、一般的なトナーの顔料濃度は３〜４％であるが、トナー（現像材）消費量を低減させるためには顔料濃度を高めると良いことが知られている。ところが、顔料濃度を高めるとトナーが溶融した際の粘度が増加してしまい、クリーニングローラ７５上のトナーの移動・回収の効率が悪くなる。この増粘現象は溶媒に粒子が分散しているときの分散質の体積比と粘度との関係を理論的に解明したアインシュタインの粘度式でも明らかである。
トナー消費量低減の効果を得るための顔料濃度としては、少なくとも７％以上、望ましくは１０％以上が望ましい。このとき粘度上昇は２〜４％以上、望ましい顔料濃度で５〜８％以上となる。
【００７９】
しかしながら、このように一般に除去し難い、高顔料化（増粘）したトナー（現像材）を用いた場合であっても、クリーニング効果の高い上記クリーニング装置９９を用いることで、これらを適切に回収し、有効に記録シートの裏面汚れを防止することができる。
【００８０】
図９は本実施の形態における電子写真式画像形成装置の内部構造を示す断面図である。なお、この図は、電子写真式画像形成装置に関係する部分のみを説明したものであり、実際の本装置の全機能を示した図ではない。
【００８１】
この画像形成装置４１は、画像読取装置４２にて読み込まれた画像や、画像形成装置４１に外部から接続された機器（例えばパーソナルコンピュータなどの画像処理装置）からのデータを画像として記録出力するものである。
【００８２】
画像形成装置４１には、感光体ドラム１を中心に、画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置され、これらにより画像形成部が構成されている。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の回転方向に、帯電装置２、光走査装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６および除電装置７等が順次配置されている。
【００８３】
帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させるものである。光走査装置３は、均一に帯電された感光体ドラム１上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。現像装置４は、光走査装置３により書き込まれた静電潜像を現像剤補給容器８から供給される現像剤（たとえば、トナー）により顕像化するものである。転写装置５は、感光体ドラム１上に顕像化された画像を記録シート上に転写するものである。クリーニング装置６は、感光体ドラム１上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム１上に新たな画像を形成することを可能にするものである。除電装置７は、感光体ドラム１表面の電荷を除去するものである。
【００８４】
画像形成装置４１の下部には供給トレイ９が内装されている。この供給トレイ９は、記録シートを収容する記録シート収容トレイである。供給トレイ９に収容された記録シートは、ピックアップローラ１０等により１枚ずつ分離され、レジストローラ１１まで搬送され、レジストローラ１１により感光体ドラム１に形成された画像とのタイミングが計られ、転写装置５と感光体ドラム１との間に順次供給される。そして感光体ドラム１上に記録再現された画像は記録シート上に転写される。なお、供給トレイ９への記録シートの補給は、画像形成装置４１の正面側（操作側）に供給トレイ９を引き出して行う。
【００８５】
画像形成装置４１の下面には記録シート受入口１２，１３が形成されている。これら記録シート受入口１２，１３は、周辺装置として準備されている多段の記録シート供給トレイを有する記録シート供給装置４６、および大量の記録シートを収容可能とした記録シート供給装置４７等から送られてくる記録シートを受け入れ、画像形成部に向かって記録シートを順次供給するためのものである。
【００８６】
画像形成装置４１内の上部には、定着装置１４が配置されている。この定着装置１４は、画像が転写された記録シートを順次受け入れて、定着部材としての加熱ローラ３１と加圧部材としての加圧ローラ３２等により、記録シート上に転写された現像画像を熱と圧力により定着するものである。これにより、記録シート上に画像が記録される。
【００８７】
画像が記録された記録シートは、搬送ローラ１５によりさらに上方へ搬送され、切換えゲート１６を通過する。そして、記録シートの排出トレイが画像形成装置４１に外装された積載トレイ１７に設定されている場合、記録シートは反転ローラ１８により積載トレイ１７上に排出される。一方、両面画像形成や後処理が指定されている場合、記録シートは、一旦反転ローラ１８により積載トレイ１７に向けて排出される。なお、この場合には、記録シートを完全に排出せず、記録シートを狭持させたまま反転ローラ１８を逆転させる。そして、記録シートを逆方向、つまり両面画像形成や後処理のために選択的に装着されている記録シート再供給搬送装置４３（図１０参照）や後処理装置４５（図１０参照）の装着されている方向に反転搬送する。このとき、切換えゲート１６は、図９の実線の状態から破線の状態に切換えられる。
【００８８】
両面画像形成を行う場合、反転搬送された記録シート（記録紙）は、記録シート再供給搬送装置４３を通り、再び画像形成装置４１に供給される。後処理が成される場合、反転搬送された記録シートは、記録シート再搬送装置４３から別の切換えゲートにて、中継搬送装置４４を介して後処理装置４５に搬送され、後処理が施される。
【００８９】
光走査装置３の上空間部には、画像形成プロセスを制御する回路基板および外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御装置１９が配置され、光走査装置３の下空間部には、各種の上記インターフェイス基板、ならびに各上記画像形成プロセスＵＮに対して電力を供給する電源装置２０が配置されている。
【００９０】
図１０に、画像形成システムの構成を示す。なお、図９に示した画像形成装置４１は、図１０に示す画像形成システムに備えられている。この画像形成システムは、画像形成装置４１の他、画像読取装置４２、記録シート再供給搬送装置４３、中継搬送装置４４、後処理装置４５、記録シート供給装置４６および記録シート供給装置４７を備えている。
【００９１】
画像読取装置４２は、セットされた原稿の画像を露光走査して光電変換素子であるＣＣＤ上に結像し、原稿画像を電気的信号に変換した上で画像データとして出力する。読み取られた画像データは、画像形成装置４１の画像処理装置にて、画像補正やラスタライズ等の加工処理後に、光走査装置３にて感光体ドラム１へ書き込まれる。
【００９２】
この画像読取装置４２は、原稿の片面だけでなく両面をほぼ同時に読み取ることができるようになっており、また自動（自動原稿搬送装置４８）／手動にて原稿を搬送することができる。
【００９３】
記録シート再供給搬送装置４３は、画像形成装置４１の左側側面に取り付けられた記録シート搬送経路ユニットである。この記録シート再供給搬送装置４３は、定着装置１４から排出された画像が記録された記録シートを画像形成装置４１上部の排紙部の反転ローラ１８を用いて反転搬送して、記録シートの表裏を反転した上で、再度、画像形成装置４１における画像形成部の感光体ドラム１と転写装置５との間（転写部）に向かって供給する。
【００９４】
中継搬送装置４４は、記録シートを後処理装置４５に搬送するものであり、記録シート再供給搬送装置４３と後処理装置４５との間に装着されている。
【００９５】
後処理装置４５は、画像形成システムの左側位置に配置されており、第１の記録シート排出部４５ａと第２の記録シート排出部４５ｂとを備えている。
【００９６】
第１の記録シート排出部４５ａは、画像形成装置４１から排出された画像の形成された記録シートを、後処理装置４５の側面上部に設けられた受け取り搬送部４５ｃによって受け取り、記録シートがそのままの状態で排出される排出部である。
【００９７】
第２の記録シート排出部４５ｂは、ステープル，パンチ等選択的に装着される後処理装置４５により後処理が成された記録シートが排出される排出部である。これら第１と第２の記録シート排出部４５ａ，４５ｂは、使用者によって適宜選択される。
【００９８】
後処理装置４５は、図示しないが、所定枚数の記録シートに対してステープル処理を施す機能、Ｂ４もしくはＡ３などの記録シートの紙折りする機能、ファイリング用の穴を形成する機能、あるいはソートや仕分けを行うために数ビン〜数１０ビンの多数の記録シート排出部を有する機能のうち幾つかを組み合わせて搭載している。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、複写機やプリンタといった電子写真装置等における定着装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】（ａ）は、本実施の形態にかかるクリーニングローラの断面図であり、（ｂ）は、本実施の形態にかかるクリーニング装置を示す断面図であり、（ｃ）は、上記クリーニング装置を含む本実施の形態にかかる定着装置を示す斜視図である。
【図２】上記クリーニング装置におけるクリーニングローラおよびフランジの平面図である。
【図３】（ａ）は、上記定着装置の構成を説明する模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す定着装置の断面図である。
【図４】（ａ）は、本実施の形態にかかる定着装置の要部を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す定着装置の要部の断面図である。
【図５】（ａ）は、本実施の形態にかかる定着装置の要部を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す定着装置の要部の断面図である。
【図６】本実施の形態にかかる加熱ローラの取り付け構造を示す断面図である。
【図７】本実施の形態にかかるクリーニングローラの回転機構を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本実施の形態にかかるサーミスタの受熱面の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、上記サーミスタの正面図である。
【図９】上記定着装置を備える画像形成装置の構造を示す正面図である。
【図１０】図９に示す画像形成装置を備える画像形成システムの構造を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１４  定着装置
３１  加熱ローラ
３２  加圧ローラ
４１  画像形成装置
６６・７９  サーミスタ
７５  クリーニングローラ
７５ｂ  （導電性ポリアミド繊維の）ブラシ部
７６  叩き軸（叩き部）
７７  外部加熱ローラ
８８  引っ張りスプリング（叩き部、スプリング）
８９  櫛状の板金（叩き部、櫛状の板）
９１  記録シート
９３  トナー（現像剤）
９９  クリーニング装置（定着装置のクリーニング装置）
１００  当接領域（接触部）
【図１】
2005266595.tif 000003
【図２】
2005266595.tif 000004
【図３】
2005266595.tif 000005
【図４】
2005266595.tif 000006
【図５】
2005266595.tif 000007
【図６】
2005266595.tif 000008
【図７】
2005266595.tif 000009
【図８】
2005266595.tif 000010
【図９】
2005266595.tif 000011
【図１０】
2005266595.tif 000012