(57)【要約】【課題】  記録紙に未定着トナー像を定着させる定着装置において、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体に付着することによって誘引されるオフセット現象を防止する。【解決手段】  加熱ロール１に対向してクリーニング装置５が設けられ、加熱ロールの周面上の複数の位置でクリーニングウェブ１１を当接ロール１４、１５により押し付けて加熱ロール１の清掃を行う。クリーニングウェブ１１を押圧する第１の当接ロール１４を加熱ロール１に対して負極性側の電位に設定する。また、第２の当接ロール１５には正極性側の電位を設定する。これにより負極性に帯電しているトナーだけでなく、正極性の電荷を有する紙粉を除去することができる。【選択図】  図１
2007072180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
未定着トナー像または未定着インク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像または前記未定着インク像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加熱回転体と対向するように設けられた複数のクリーニング手段を有し、
該クリーニング手段のうちの少なくとも一つは、前記加熱回転体との対向する部分が該加熱回転体の表面に対して負側の電位に設定されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱回転体の表面に対して負側の電位が付与されるクリーニング手段以外のクリーニング手段の少なくとも一つは、前記加熱回転体との対向する部分が該加熱回転体の表面に対して正側の電位に設定されるものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、少なくとも該加熱回転体と該加圧回転体との間に記録媒体が介挿されるときには、前記加熱回転体の表面付近の電位が前記加圧回転体の表面付近の電位に対して負側の電位に設定されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱回転体と前記クリーニング手段との少なくともいずれかは、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記クリーニング手段の二つは、ロール状に巻かれた一連の長尺の布状部材を他のロールに徐々に巻き取るとともに、他のロールに巻きとるまでの二カ所で、それぞれ押圧部材によって加熱回転体の周面に押し付けるものであり、該布状部材は上記二カ所で互いに異なる面が加熱回転体の周面に押し付けられるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項６】
加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱ロールとの間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧回転体とを有し、
未定着トナー像またはインク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧回転体との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像または前記未定着インク像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加圧回転体と対向するように配置された加圧回転体用クリーニング手段を有し、
前記加圧回転体用クリーニング手段の電位が、前記加圧回転体の表面電位に対して負側の電位となるように、前記加圧回転体の表面電位又は前記加圧回転体用クリーニング手段の電位が設定されるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、少なくとも該加熱回転体と該加圧回転体との間に記録媒体が介挿されるときには、前記加熱回転体の表面付近の電位が、前記加圧回転体の表面付近の電位と同電位又は前記加圧回転体の電位に対して負側の電位に設定されるものであることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、前記加熱回転体と前記加圧回転体とが接触するときに、該加熱回転体の電位が前記加圧回転体の電位に対して正側の電位に設定されるものであり、
前記記録媒体が前記加熱回転体と前記加圧回転体との間に介在されるときと介在されないときとで、該加熱回転体の電位又は該加圧回転体の電位を切り換える切り換え手段を有することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加圧回転体と前記加圧回転体用クリーニング手段との少なくとも一方は、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有することを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱回転体と前記加圧回転体との少なくとも一方は、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有することを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項８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、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置において用いられ、記録媒体上に担持された未定着トナー像または未定着インク像を加熱加圧し、記録媒体に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーの付着により可視像を形成する画像形成装置において、トナー像を記録媒体上に定着する定着装置として、加熱回転体としての加熱ロールと加圧回転体としての加圧ロールとを有するものが広く用いられている。この定着装置は、加熱ロールと加圧ロールとが互いに圧接され、これらの圧接部（ニップ部）にトナー像が担持された記録媒体を介挿して未定着トナー像を記録媒体上に加熱・圧着させるものである。このような定着装置で多く用いられる加熱ロールは、アルミニウムなどの中空の芯金と、その内部に設けられたヒータとを有しており、離型性を上げるために表面がフッ素樹脂等で被覆されている。また、加圧ロールは、金属の芯金の上に弾性層を設け、その表層を離型性の良いフッ素樹脂系チューブ等で被覆したものが多く使用されている。
【０００３】
このような定着装置で、未定着トナーを担持する記録媒体が上記ニップ部を通過するとき、記録媒体上の未定着トナーの一部が加熱ロール表面上に付着する現象、つまりオフセットが生じることがある。このようなトナーのオフセットが生じると、画像の欠損を生じたり、オフセットとなったトナーがつぎに搬送されてくる記録媒体に付着して画像を汚すことになる。
【０００４】
特許文献１には、上記のようなオフセットを防止する技術が提案されており、図６に示すように、加圧ロール１０２の最上層に導電層１０２ａを被覆し、その芯金１０２ｂはダイオード１０４を介して接地する。一方、加熱ロール１０１の芯金１０１ａには電源１０３から負のバイアス電圧を印加し、加圧ロール１０２に対して加熱ロール１０１を負側の電位にしている。これにより、加圧ロール１０２と加熱ロール１０１との間に電界を生成し、負極性に帯電したトナーを記録媒体側に引き付けて、加熱ロール１０３に転移するオフセットを防止しようしている。
【特許文献１】特開平６−１１０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、トナーが加熱回転体にオフセットする原因の一つに、次のようなメカニズムによるものがあることが新たに見出された。
記録媒体として用いられるカット紙には填料として炭酸カルシウムを含有した種類があり、この炭酸カルシウムを含有した記録媒体が加熱回転体と加圧回転体とが当接しているニップ部に挟み込まれて搬送される際に、炭酸カルシウムが紙粉となって加熱回転体の表層に付着する。この炭酸カルシウムは、正極性に帯電し易く、加熱回転体の表面に付着しているとトナーのオフセットが誘導される。
【０００６】
また、従来の技術では、上述のように加熱回転体をトナーと同極性である負極性の電位に設定し、負極性に帯電したトナーとの間に電気的な反発力を生じさせてトナーのオフセットを防止しているものが多い。このため、記録媒体に炭酸カルシウムが含有される用紙を用いると、正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉が負側の電位に設定されている加熱回転体の表層に静電的に引きつけられ、付着し易くなる。加熱回転体の表面に付着した炭酸カルシウム等の紙粉は加熱回転体の表面電位を上げ、負極性に帯電したトナーが加熱回転体に静電的に引きつけられてトナーのオフセットが生じてしまう。
【０００７】
一方、加熱回転体と加圧回転体とが圧接されるニップ部では、記録媒体の裏面すなわちトナー像が担持されている面と反対側の面が加圧回転体の周面に直接に押し付けられる。記録媒体が炭酸カルシウムを含む用紙であると、裏面には正極性の電荷を有する炭酸カルシウム等の紙粉が多く付着しており、ニップ部の通過時に加圧ロールの表面に転移する。そして、加圧ロールに付着した紙粉は、加圧ロールと当接している加熱ロールに転移する。この炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体の表面に多く付着すると表面電位を上げ、記録媒体上の負極性に帯電した未定着トナーを加熱ロールに静電的に引き付け、転移させてトナーのオフセットになる。
【０００８】
なお、上記の説明ではトナー像を定着する装置について課題を説明したが、インクを用いる印刷機、インクジェット方式の画像形成装置等においても、インクの早期定着を図るために、周面移動する加熱回転体と、これに圧接される加圧回転体との間に記録媒体を挿通し、加熱及び加圧して、インク像を早期に定着する装置が用いられることがある。このような装置において、インク像が担持された記録媒体の表面と直接に接触する加熱回転体の周面に炭酸カルシウムの粉体が多く付着すると、インク像のオフセットが生じ、同様に像の汚れを生じることがある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、記録媒体に未定着トナー像またはインク像を定着させる定着装置において、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体に付着することによって誘引されるオフセット現象を有効に防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、  前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、  未定着トナー像または未定着インク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像または前記未定着インク像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、  前記加熱回転体と対向するように設けられた複数のクリーニング手段を有し、  該クリーニング手段のうちの少なくとも一つは、前記加熱回転体との対向する部分が該加熱回転体の表面に対して負側の電位に設定されるものであることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１１】
この定着装置では、加熱回転体の周面を清掃するクリーニング手段が加熱回転体の表面に対して負側の電位に設定されているので、加熱回転体の表面に付着している正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉をこのクリーニング手段に静電的に転移させて容易に除去することができる。これにより、加熱回転体に炭酸カルシウム等の紙粉が多く付着していることに起因して負極性のトナーが転移するオフセットを有効に防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記加熱回転体の表面に対して負側の電位が付与されるクリーニング手段以外のクリーニング手段の少なくとも一つは、前記加熱回転体との対向する部分が該加熱回転体の表面に対して正側の電位に設定されるものとする。
【００１３】
この定着装置では、負極性に帯電したトナーが加熱回転体に付着した場合であっても、加熱回転体の表面に対して正側の電位に設定されているクリーニング手段によって容易に除去することができる。これにより、紙粉を除去してオフセットの防止を図るとともに、オフセットが生じてトナーが加熱回転体へ付着しても速やかにこのトナーを除去することができ、後から送り込まれる記録媒体を汚すのが防止される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、  前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、少なくとも該加熱回転体と該加圧回転体との間に記録媒体が介挿されるときには、前記加熱回転体の表面付近の電位が前記加圧回転体の表面付近の電位に対して負側の電位に設定されるものとする。
【００１５】
この定着装置では、未定着トナー像を担持した記録媒体が加熱回転体と加圧回転体の間を通過するときに、加熱回転体と加圧回転体との間には負極性に帯電したトナーを加圧回転体側つまり記録媒体側に引き付ける力が作用する。したがって、トナーは加熱回転体側には転移し難くなり、トナーのオフセットが有効に防止される。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、前記加熱回転体と前記クリーニング手段との少なくともいずれかは、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有するものとする。
【００１７】
この定着装置では、加熱回転体と加熱回転体を清掃するクリーニング手段との間に絶縁体層が介挿され、これらの間に電圧を印加したときに電流がリークするのが防止される。したがって、有効に電界を作用させることができ、加熱回転体に付着した負極性のトナー及び正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉を適切な電位に設定されたクリーニング手段に付着して除去することできる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、前記クリーニング手段の二つは、ロール状に巻かれた一連の長尺の布状部材を他のロールに徐々に巻き取るとともに、他のロールに巻きとるまでの二カ所で、それぞれ押圧部材によって加熱回転体の周面に押し付けるものであり、該布状部材は上記二カ所で互いに異なる面が加熱回転体の周面に押し付けられるものとする。
【００１９】
この定着装置が有するクリーニング手段は、ロール状に巻かれた一連の布状部材を加熱回転体の周面に押し付けるとともに、この布状部材を徐々に巻き取ることによってトナーや紙粉が付いてない部分で加熱回転体の周面を摺擦し、付着しているトナーや紙粉を効率よく拭き取ることができる。そして、一連の布状部材の表面を加熱回転体に押し付けるとともに、他の位置で裏面を押し付け、布状部材の表面と裏面とを有効に用いて二カ所で加熱回転体の周面を清掃することができる。また、これらの二カ所では、それぞれの押圧部材を異なる電位に設定することができ、一連の布状部材でトナーと炭酸カルシウム等の紙粉との双方を除去することができる。さらに、この布状部材を徐々に巻き取るように駆動する駆動装置も、二カ所のクリーニング手段について一基あればよく、装置の簡素化及び制作費の低減が可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、  前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱ロールとの間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧回転体とを有し、  未定着トナー像またはインク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧回転体との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像または前記未定着インク像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、  前記加圧回転体と対向するように配置された加圧回転体用クリーニング手段を有し、  前記加圧回転体用クリーニング手段の電位が、前記加圧回転体の表面電位に対して負側の電位となるように、前記加圧回転体の表面電位又は前記加圧回転体用クリーニング手段の電位が設定されるものであることを特徴とする定着装置を提供する。
【００２１】
この定着装置では、加圧回転体用クリーニング手段が加圧回転体に対して負側の電位になるように設定されているので、加圧回転体に付着した正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉がこの加圧回転体用クリーニング手段に静電的に転移し、加圧回転体の表面から容易に除去される。これにより、加圧回転体に付着した炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体に転移することが防止され、加熱回転体へのトナーのオフセットを防止することできる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の定着装置において、前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、少なくとも該加熱回転体と該加圧回転体との間に記録媒体が介挿されるときには、前記加熱回転体の表面付近の電位が、前記加圧回転体の表面付近の電位と同電位又は前記加圧回転体の電位に対して負側の電位に設定されるものとする。
【００２３】
この定着装置では、負極性に帯電した未定着トナー象を担持した記録媒体が加熱回転体と加圧回転体の間を通過するときに、負極性に帯電したトナーに対して、静電気的な力が作用しないか、もしくは記録媒体側に引き付ける方向に静電気的な力が作用する。これによって記録媒体上のトナーが加熱回転体へ転移するのが防止される。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の定着装置において、前記加熱回転体と前記加圧回転体とは、前記加熱回転体と前記加圧回転体とが接触するときに、該加熱回転体の電位が前記加圧回転体の電位に対して正側の電位に設定されるものであり、  前記記録媒体が前記加熱回転体と前記加圧回転体との間に介在されるときと介在されないときとで、該加熱回転体の電位又は該加圧回転体の電位を切り換える切り換え手段を有するものとする。
【００２５】
この定着装置では、加熱回転体と加圧回転体が直接に接触しているときは、加熱回転体の電位が加圧回転体と同電位もしくは正側の電位に設定されるので、加圧回転体に正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉が付着していても、この炭酸カルシウム等が加熱回転体の表面に静電的に転移することがなく、加熱回転体上に多くの紙粉が付着するのを防止することができる。また、加熱回転体に付着している正極性の紙粉を加圧回転体に転移し、加圧回転体用クリーニング手段で、この紙粉を除去することができる。
【００２６】
さらに、この定着装置では、記録媒体が加熱回転体と加圧回転体との間に介挿されているときと介挿されていないときとに応じて加熱回転体又は加圧回転体の電位を切り換えることができるので、記録媒体が介挿されているときには加熱回転体を負側の電位としてトナーが加熱回転体に転移するのを防止することができる。つまり、記録媒体が加熱回転体と加圧回転体との間に介挿されているときには、記録媒体が加圧回転体から加熱回転体に紙粉が転移するのを遮蔽することになり、加熱回転体を加圧回転体に対して負側の電位としても紙粉の転移は生じない。したがって、紙粉の転移を防止するとともに、トナーのオフセットを防止することができる。
【００２７】
一方、記録媒体が加熱回転体と加圧回転体との間に介挿されていないときには、負極性のトナーが加熱回転体に転移するのを防止するための電界は不要であり、電位を切り換えて、正極性である炭酸カルシウム等の紙粉が加圧回転体から加熱回転体に転移するのを防止するとともに、加熱回転体から加圧回転体に正極性の紙粉を転移させる電位に設定することができる。これにより、紙粉が加熱回転体の周面に多く付着するのを有効に防止することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項６、請求項７又は請求項８に記載の定着装置において、  前記加圧回転体と前記加圧回転体用クリーニング手段との少なくとも一方は、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有するものとする。
【００２９】
この定着装置では、加圧回転体及び加圧回転体用クリーニング手段の間で電流がリークするのを防止し、有効な電界を形成することができる。これにより、加圧回転体用クリーニング手段により加圧回転体に付着した炭酸カルシウム等の紙粉を効率よく除去することができ、加熱回転体に転移するのが防止される。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、請求項６、請求項７又は請求項８に記載の定着装置において、  前記加熱回転体と前記加圧回転体との少なくとも一方は、これら相互間を電気的に絶縁する絶縁体層を有するものとする。
【００３１】
この定着装置では、加熱回転体と加圧回転体との間に記録媒体が介挿されていないときに、これらの間で電流がリークするのを防止することができる。これにより、設定された電位を有効に作用させることができ、紙粉の加熱回転体へ転移を防止するともに、加熱回転体に付着した紙粉を加圧回転体に転移させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本願発明に係る定着装置では、加熱回転体に対向するように設けられたクリーニング手段に、加熱回転体に対して負極性側となる電位が設定されるので、加熱回転体に付着し、正極性に帯電している炭酸カルシウム等の紙粉が効率よく除去される。したがって、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体の周面に付着することに誘引されるオフセットを有効に防止することができる。
また、加圧回転体に対向する加圧回転体用クリーニング手段を設け、加圧回転体に対して負極性側となる電位を設定することにより、記録媒体の裏面と直接に接触することによって付着した正極性に帯電している炭酸カルシウム等の紙粉を効率よく除去することができる。したがって、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱回転体の周面に転移するのを防止するとともに、加熱回転体から加圧回転体に紙粉を転移させて除去することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の第１の実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
この定着装置は、中心軸回りに回転が可能に支持された加熱ロール１（加熱回転体）と、この加熱ロール１と平行に圧接されて回転する加圧ロール２（加圧回転体）と、加熱ロール１の周面に当接された加熱ロール用のクリーニング装置５と、で主要部が構成されている。
【００３４】
上記加熱ロール１は、導電性を有する金属製の円筒状芯金１ａと円筒状芯金１ａに積層された表面離型層１ｂとで構成されており、フランジ（図示せず）により画像形成装置の本体フレームに支持され、回転駆動されるものとなっている。また、加熱ロール１の内部にはハロゲンヒータ１ｃが配置され、定着に必要な熱の供給が行われる。上記円筒状芯金１ａは、大きな抵抗６を介して電気的に接地され、電位を一定にするとともに、記録媒体との間に放電が生じた時等に生じる電界を緩和するようになっている。
なお、本実施例では高抵抗接地により加熱ロール１の円筒状芯金１ａの電位を設定しているが、この高抵抗接地に代えて電源から所定の電位を付与するものであってもよい。
【００３５】
加熱ロール１の円筒状芯金１ａは、熱伝導性や剛性にすぐれたアルミニウム、鉄及びステンレス等の金属を用いることができる。本実施例では、アルミニウムを芯金として用い、厚さ３０μｍの表面離型層を設けている。この表面離型層は、炭化ケイ素粉末を分散したＰＴＦＥ樹脂を芯金の周面に粉体塗装した後、焼き付けて形成している。そして、外径が６５ｍｍとなっている。
【００３６】
加圧ロール２は、金属製の円筒状芯金２ａと、該芯金の表面に形成されたスポンジやゴムなどの弾性層２ｂと、さらにその表面を被覆するように設けられたフッ素樹脂からなる離型層２ｃとで構成されている。本実施例では、厚さ１２ｍｍのシリコーンゴムを弾性層とし、厚さが３０μｍで、カーボンの粉末を分散することによって導電性としたＰＦＡ樹脂チューブを被覆して離型層としている。また、導電ブラシ４を加圧ロール２に当接することにより表面を電気的に接地している。
【００３７】
上記加熱ロール１の周面に対向する位置には、加熱ロール用クリーニング装置５が配置されている。この加熱ロール用のクリーニング装置５は、長尺のクリーニングウェブ１１と、このクリーニングウェブ１１を送り出す送出しロール１２と、クリーニングウェブ１１を巻き取る巻取りロール１３と、クリーニングウェブ１１を加熱ロール１の周面の２カ所で当接させる第１の当接ロール１４及び第２の当接ロール１５と、クリーニングウェブ１１の表面及び裏面が加熱ロール１に当接されるように巻き回す第１の巻回しロール１６及び第２の巻回しロール１７とから構成されている。そして、第１の当接ロール１４がクリーニングウェブ１１を介して加熱ロール１に圧接される部分が第１のクリーニング手段、第２の当接ロール１５がクリーニングウェブを介して加熱ロール１に圧接される部分が第２のクリーニング手段となっている。
【００３８】
クリーニングウェブ１１は、厚さが５０μｍであって、ポリイミドアミド繊維とポリエステル繊維との混合不織布にシリコーンオイルを含浸させた帯状に長い部材である。そして、その一端は、送出しロール１２に巻き回されており、他の一端が巻取りロール１３に徐々に巻き取られるものとなっている。そして、送り出しロール１２から引き出されたクリーニングウェブ１１は、第１の当接ロール１４に巻き回されるとともに、第１の当接ロール１４が加熱ロール１に対して押圧されることにより加熱ロール１の周面に圧接される。この状態で加熱ロール１が回転駆動されることにより、クリーニングウェブ１１が加熱ロール１の周面に摺擦され、付着している紙粉やトナー等を除去するものとなっている。第１の当接ロール１４に巻き回される位置より下流側では第１の巻回しロール１６及び第２の巻回しロール１７によってクリーニングウェブ１１の張架の方向が変えられ、第２の当接ロール１５に巻き回される。ここでは第１の当接ロール１４に巻き回される位置と同様にクリーニングウェブ１１が加熱ロール１の周面に圧接される。このとき第１の巻回しロール１６及び第２の巻回しロール１７を経ることによってクリーニングウェブ１１の裏面つまり第１の当接ロール１４によって加熱ロール１に圧接された面とは反対側の面が加熱ロール１の周面に圧接される。そして、裏面で加熱ロール１の周面を清掃した後、巻き取りロール１３に巻き取られるものとなっている。
【００３９】
上記当接ロール１４、１５は、導電性シリコーンゴムからなり、第1の当接ロール１４には第１の電源１８により＋２００Ｖの電圧が、第2の当接ロール１５には第２の電源１９により−２００Vの電圧が印加されている。これにより、第１の当接ロール１４と加熱ロール１との間には、加熱ロール１の表層に付着した負極性の電位を有するトナーを第１の当接ロール１４側に引き付ける電界が生じる。一方、−２００Ｖの電圧が印加されている第2の当接ロール１５と加熱ロール１との間には、加熱ロール１の表層に付着した正極性に帯電している炭酸カルシウム等の紙粉を、第２の当接ロール１５側に静電的に引き付ける電界を生じるようになっている。
【００４０】
本実施例では、クリーニングウェブ１１は加熱ロール１の周面の２カ所で当接し、それぞれの位置でクリーニングウェブ１１が負極性に帯電したトナー又は正極性に帯電した炭酸カルシウム等の紙粉を除去しているが、３カ所以上の位置でクリーニングウェブ１１が加熱ロール１に当接するように設定してもよい。
【００４１】
また、本実施例では、加熱ロール１の表層１ａおよびクリーニングウェブ１１との双方を絶縁体としており、加熱ロール１と当接ロール１４，１５との間で電流のリークが生じることはなく、加熱ロール１のクリーニング機能を低下させることがない。なお、加熱ロール１の表層またはクリーニングウェブ１１のどちらか一方のみを絶縁体にしても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
さらに、本実施例ではクリーニング部材としてクリーニングウェブ１１を用いているが、加熱ロール１に当接するブレード部材、ロール状部材、もしくは回転ブラシ等を用いることもできる。
【００４３】
次に上記定着装置の動作について説明する。
上記加熱ロール１は、図１中に示す矢印Ａの方向に回転駆動され、加圧ロール２はこの加熱ロール１に従動して回転する。そして、未定着トナー像が転写された記録媒体Ｐは、加熱ロール１と加圧ロール２とが圧接するニップ部に搬送される。この記録媒体Ｐは加熱ロール１の回転にともなって移動し、記録媒体上のトナー像Ｔは加熱ロール１からの熱移動により溶融して記録媒体上に定着される。その後、トナー像が定着された記録媒体は剥離部材３により加熱ロール１又は加圧ロール２から剥離され排紙ロール（図示せず）によって挟持されながら装置外へ排出される。
【００４４】
上記加熱ロール１の芯金１ａが抵抗を介して接地され、加圧ロール２も導電ブラシ４によって接地されているので、加熱ロール１と加圧ロール２との間に電界が発生するのが防止されている。したがって、加熱ロール１と加圧ロール２とのニップ部に記録媒体Ｐが挟持されたとき、負極性に帯電したトナーが電気的な力によって加熱ロール１に転移するのが防止される。また、記録媒体である用紙に付着している正極性に帯電した紙粉があっても電気的な力で加熱ロール１に転移するのが防止される。
しかしながら、トナー像を担持した記録媒体Ｐが加熱ロール１に圧接されることにより、電気的な力以外の作用によってトナー又は紙粉が加熱ロール１に転移することがある。このようなトナー又は紙粉は次のように加熱ロール１の表面から除去される。
【００４５】
加熱ロール１の表面に付着したトナー又は紙粉は加熱ロール１の回転により搬送され、第１の当接ロール１４と対向する位置に到達する。第１の当接ロール１４には＋２００Ｖの電圧が印加されており、加熱ロール１との間に電界が生じている。これにより、負極性の電荷を有するトナーには、加熱ロール１から第１の当接ロール１４に向かう方向に力が作用し、加熱ロール１の表面から剥離し易くなる。したがって、クリーニングウェブ１１が摺擦されることによって容易に剥離され、クリーニングウェブ１１に付着して除去される。
【００４６】
一方、正極性に帯電した紙粉には加熱ロール１側に引き付ける静電的な力が作用し、加熱ロール１から剥離しにくくなる。このため、第１の当接ロール１４との当接位置ではでは完全に紙粉を除去することは難しく、この位置を通過して第２の当接ロール１５が対向する位置に搬送される。
【００４７】
第２の当接ロール１５には−２００Ｖの電圧が印加されており、加熱ロール１との間に電界が生じている。この電界により、正極性の電荷を有する紙粉には加熱ロール１から第２の当接ロール１５側に静電的な力が作用し、紙粉は加熱ロール１の周面から剥離しや易くなる。したがって、加熱ロール１上の紙粉はクリーニングウェブ１１の摺擦によって剥離され、クリーニングウェブ１１に付着して除去される。
このとき、クリーニングウェブ１１は第１の当接ロール１４に巻き回された位置で加熱ロール１に接触していた面と反対側の面が加熱ロール１に接している。したがって、第１の当接ロール１４に巻き回された位置で転移されたトナーは、第２の当接ロール１５に巻き回される位置ではクリーニングウェブ１１の外側に付着しており、第２の当接ロール１５に負極性の電位が設定されても、クリーニングウェブ１１上のトナーが加熱ロール側に転移することはない。
【００４８】
上記のように加熱ロール１の表面が清掃され、クリーニングウェブ１１にはトナー又は紙粉が付着する。そして、その付着量が多くなるとクリーニングウェブ１１の清掃効果が低減されるが、クリーニングウェブ１１は送出しロール１２から巻取りロール１３へ巻き取るように駆動されており、クリーニングウェブ１１は常に新しい面が加熱ロール１の周面に当接され、良好な清掃効果が維持される。
【００４９】
また、加熱ロール１の表層は絶縁層となっており、さらにクリーニングウェブ１１も絶縁性の部材となっている。したがって、当接ロール１４、１５と加熱ロール１との間で電流がリークすることはない。このため、電流のリークによってクリーニングウェブ１１の清掃機能が低下することはなく、効率的にトナー及び炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロール１の周面から除去され、良好な画像の定着ができる。なお、本実施例では、加熱ロール１に絶縁層を設けているが、当接ロール１４、１５の表面に絶縁層を設けても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態に係る定着装置においては、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロールに付着することによって誘発されるトナーのオフセットが有効に防止され、加熱ロールに転移してしまったトナーも有効に除去される。したがって、トナー像の欠けやオフセットトナーで次の画像を汚すことが防止される。
【００５１】
次に、上記定着装置におけるオフセットを防止する効果を確認するための実験について説明する。
この実験では、定着装置１０に未定着像を担持した記録媒体を別途供給する装置２０として、富士ゼロックス(株)製プリンターDocuCentre f1100 PSを使用し、
未定着画像が出力できるよう改造する。そして、図２に示すように上記定着装置１０に隣接して配置し、未定着トナー像を担持した記録媒体を上記定着装置に送り込むものとする。
実験は、テスト画像を所定枚数出力し、これらの画像を定着装置で定着する。その後にオフセット検出用の画像を通紙し、オフセットの発生状態を検出する。
【００５２】
所定枚数の定着を行うテスト画像は、図３に示す１０ｍｍピッチの帯画像とし、このトナー像を形成して記録用紙（富士ゼロックス(株)製、商品名Ｇｒｅｅｎ１００用紙、Ａ４サイズ）上に転写する。そして、このような出力画像を定着装置に５，０００枚通紙した。通紙終了後、オフセット検出用画像すなわち画像密度４０％の全面ハーフトーン画像をＧｒｅｅｎ１００用紙（Ａ３サイズ）に形成したものを６枚通紙した。この際、スポンジパットを用いてオフセット検出用紙（富士ゼロックス(株)製、商品名ＪＤコート紙）をクリーニング装置の上流側で加熱ロール１に押し当て、加熱ロール１の周面を摺擦させながら加熱ロール１にオフセットしたトナーを清掃回収した。その後、ＪＤコート紙を加熱ロール１から取りはずし、ＪＤコート紙上の回収トナーを目視でグレード付けし、テスト画像でトナーが転移されていない白紙部２２が繰り返し通過した範囲とトナーが転移された画像部２１が通過した範囲とで、オフセットとなったトナー量を対比し、評価した。その結果、図４（ａ）に示すように、オフセットとなったトナー量の違いは確認されなかった。
【００５３】
次に、加熱ロール１に対向する位置に設けられた加熱ロール用クリーニング装置５の当接ロール１４、１５を絶縁性の当接ロールに置き換えるとともに、当接ロールには電圧を供給せず電気的にフロート状態として、前述と同様の実験を実施した。その結果、図４（ｂ）に示すように、画像のない白紙部が繰り返し通過した範囲２３では、画像部が繰り返し通過した範囲２４に比べて、オフセットしたトナー量の増加が確認された。
【００５４】
上記の実験結果は次のように考えることができる。
図３に示すテスト画像を繰り返し定着すると、トナー像がない部分２２では常に加熱ロール１が記録用紙に圧接され、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロール１に付着しやすい状態となっている。これに対し、トナー像が有る部分２１では、紙粉が付着し難いだけでなく、トナー像を定着することによって紙粉が加熱ロール１上に付着していても、トナー像の定着時にこのトナー像に付着して除去される。したがって、テスト画像を繰り返し定着した後、オフセット検出用の画像を定着したときに、図４（ａ）に示すように、テスト画像で白い部分に当接され続けた位置でもトナー像によって紙粉が除去されている部分とオフセットの状態が変わらないことは、加熱ロール用のクリーニング装置５によって紙粉が有効に除去されていると推定される。
一方、図４（ｂ）に示すように、テスト画像で白い部分２２に当接され続けた位置２３でオフセットが顕著に生じるときには、加熱ロール用のクリーニング装置５によって紙粉が有効に除去されておらず、加熱ロール１上に付着した紙粉によってオフセットが誘発されていると推定することができる。
したがって、上記のように、加熱ロール１上に付着した紙粉を静電的に除去することにより、加熱ロール１の周面に付着した紙粉に誘引されるトナーのオフセットを有効に防止することができる。
【００５５】
次に、本願に係る発明の他の実施形態について説明する。
図５、請求項6、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０に係る発明の一実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
この定着装置４０は、中心軸回りに回転が可能に支持された加熱ロール５１と、この加熱ロール５１と平行に圧接されて回転する加圧ロール５２と、加熱ロール５１に電圧を印加する電源５６と、加熱ロール１の電位を切り換えるスイッチ５７と、加圧ロール５２の周面に当接された加圧ロール用クリーニング装置５５と、で主要部が構成されている。
【００５６】
上記加熱ロール５１、加圧ロール５２、剥離部材５３及び導電ブラシ５４は、図１に示す定着装置と同じものが用いられている。
加熱ロール５１の内部にはハロゲンヒータ５１ｃが配置され、定着に必要な熱を供給するものとなっている。また、加熱ロール５１の芯金５１ａには電源５６により電圧が印加され、電位を切り換えるスイッチ５７が設けられている。つまり、電源５６は加圧ロール５２に対して加熱ロールが正極性側の電位となるように設定する機能と負極性側となるように設定する機能とを有しており、上記スイッチ５７は、記録媒体が加熱ロール５１と加圧ロール５２間に介挿されているときと介挿されていないときとで、上記電位を切り換えるものとなっている。
【００５７】
上記加圧ロール用クリーニング装置５５は、長尺のクリーニングウェブ６１と、このクリーニングウェブ６１がロール状に巻き回され、このクリーニングウェブ６１を送り出す送出しロール６２と、クリーニングウェブ５５ａを巻き取る巻取りロール６３と、クリーニングウェブ６１を加熱ロール５１の周面に当接させる当接ロール６４とから構成されている。
【００５８】
クリーニングウェブ６１、送り出しロール６２、巻き取りロール６３及び当接ロール６４は、図１に示す定着装置で用いられるものと同じものが使用されている。ただし、このクリーニング装置５５では巻回しロールが用いられておらず、当接ロールも一つのみが用いられ、クリーニングウェブ６１を一カ所で加圧ロール５２に押し付けるものとなっている。そして、当接ロール６４には、電源６５から−２００Ｖの電圧が印加され、当接ロール６４と加圧ロール５２との間に電界を生じ、正極性に帯電する炭酸カルシウム等の紙粉をクリーニングウェブ６１側に引き付ける方向の電気的な力が作用するものとしている。
上記巻取りロール６３は駆動装置（図示しない）によって回転駆動され、クリーニングウェブ６１を送出しロール６２から引き出し、ゆっくりと巻き取るようになっている。
【００５９】
なお、本実施形態では、加圧ロール用クリーニング装置５５のクリーニングウェブ６１は加圧ロール５２の周面と１カ所で当接しているが、複数箇所で当接させてもよい。また、図１に示す定着装置と同様にクリーニングウェブ６１を巻回しロールに架け回して両面を使用するようにすることもできる。
【００６０】
上記定着装置４０は次のように動作する。
上記加熱ロール５１は、図５中に示す矢印Ａの方向に回転駆動され、加圧ロール５２はこの加熱ロール５１に従動して回転する。そして、未定着トナー像が転写された記録媒体Ｐは、加熱ロール５１と加圧ロール５２とが圧接するニップ部に搬送される。この記録媒体Ｐは加熱ロール５１の回転にともなって移動し、記録媒体上のトナー像は加熱ロール５１からの熱移動により溶融して記録媒体上に定着される。その後、トナー像が定着された記録媒体は剥離部材５３により加熱ロール５１又は加圧ロール５２から剥離され排紙ロール（図示しない）によって挟持されながら装置外へ排出される。
【００６１】
上記のように加熱ロール５１と加圧ロール５２とのニップ部に記録媒体Ｐが挟持されるときには、加熱ロール５１の芯金５１ａに電源５６から負の電圧が印加されるようにスイッチ５６が設定される。これにより、加熱ロール５１は加圧ロール５２に対して負側の電位に設定され、これらの間に電界が生じる。負極性に帯電している記録媒体Ｐ上の未定着トナーＴには、電界内で記録媒体側に引き寄せる力が作用し、トナーが加熱ロール５１に転移するのが抑制される。これによってトナーの加熱ロール５１へのオフセットが防止される。
【００６２】
一方、正の電位を有する炭酸カルシウム等の紙粉は負側の電位となっている加熱ロール５１引き付けられて転移する。また、記録媒体の裏面側に付着している紙粉は、直接に接触する加圧ロール５２に非電気的な作用によって転移する。
【００６３】
記録媒体Ｐがニップ部を通過した後、つまり記録媒体Ｐがニップ部に介挿されていないときは、スイッチ５７が切り換えられ、加熱ロール５１が加圧ロール５２に対して正極性側の電位となるように設定される。これにより、加熱ロール５１の表面に付着している紙粉は、正電荷を有しているので負極性側の電位となっている加圧ロール５２に転移する。
【００６４】
加圧ロール５２に対向する位置に設けられた加圧ロール用クリーニング装置５５は、クリーニングウェブ６１を加圧ロール５２の周面に押し付けるものであり、加圧ロール５２の回転によって周面にクリーニングウェブ６１が摺擦される。このとき、クリーニングウェブ６１の背面側を押圧する当接ロール６４には−２００Ｖの電圧が印加されている。したがって、導電ブラシ５４によって電気的に接地された加圧ロール５２と当接ロール６４との間に電界が生じ、正極性の電荷を有する紙粉には当接ロール６４側に引き寄せる力が作用する。この電気的な力で紙粉は加圧ロール５２から離脱し易くなり、クリーニングウェブ６１の摺擦によって容易に除去される。このように記録媒体から直接に加圧ロール５２に転移した紙粉及び加熱ロール５１に付着した後に加圧ロール５２へ転移した紙粉は、加圧ロール用クリーニング装置５５によって清掃され、加熱ロール５１の表面に正極性の電荷を有する紙粉が蓄積するのが防止される。
【００６５】
また、加圧ロール５２の周面に当接しているクリーニングウェブ６１は絶縁体であり、当接ロール６４と加圧ロール５２との間に電圧が印加されても、これらの間で電流がリークすることはない。したがって、これらの部材間で適切な電界が維持され、クリーニングウェブ６１の清掃機能を低下させることなく、効率的に炭酸カルシウム等の紙粉を加圧ロール５２の周面から除去できる。
なお、本実施例では、クリーニングウェブ６１を絶縁としているが、加圧ロール５２が表面付近に絶縁層を有するものとしても同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では加圧ロール用クリーニング装置５５としてクリーニングウェブ６１を摺擦するものとしているが、加圧ロール５２に当接するブレード部材、ロール状部材もしくは回転ブラシ等を有するクリーニング装置を用いることもできる。
【００６７】
上記定着装置４０について、図１に示す定着装置と同様の実験を行い、図３に示すテスト画像を５０００枚通紙後に生じるオフセットの状態を検出したところ、テスト画像の白い部分が繰り返し通過した範囲２２と、トナー像がある黒い部分が繰り返し通過した範囲２１とで、オフセットの状態に差異は認められなかった。
また、比較例として加圧ロール用クリーニング装置５５を用いずに同様の実験を行ったところ、テスト画像の白い部分２２が繰り返し通過した範囲２３では、トナー像がある黒い部分２１が繰り返し通過した範囲２４より、オフセットが多く発生した。
上記の結果より、比較例では白い部分２２が繰り返し通過した範囲２３では、記録媒体から炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロール５１及び加圧ロール５２に転移し、これに誘引されてトナーのオフセットが生じていると推定される。また、図５に示す本願発明の実施形態である定着装置では、紙粉が加熱ロール５１に転移しやすい状態でもオフセットの増加は見られず、紙粉の付着に誘引されるオフセットは有効に防止されていることが判る。
【００６８】
なお、以上に説明した実施の形態は、全て粉状のトナーの付着によって形成されたトナー像を定着する装置であるが、この他に印刷機、インクジェット方式の画像形成装置等によって形成されたインク像を加熱及び加圧して早期に定着することがあり、このような定着装置において、炭酸カルシウム等の紙粉が付着することによる障害が発生することが考えられる。このような定着装置においても、本願発明に係る定着装置を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本願発明の第１の実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
【図２】本願発明の効果を確認するために用いた実験装置を示す概略構成図である。
【図３】本願発明の効果を確認するための実験で用いるテスト画像を示す図である。
【図４】本願発明の効果を確認するための実験で検出されたオフセットトナーの分布を示す概略図である。
【図５】本願発明の第２の実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
【図６】従来の定着装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，５１：加熱ロール、    １ａ，５１ａ：円筒状芯金、    １ｂ，５１ｂ：表面離型層、    １ｃ、５１ｃ：ハロゲンヒータ、    ２，５２：加圧ロール、    ２ａ：円筒状芯金、    ２ｂ：弾性層、    ２ｃ：表面離型層、    ３，５３：剥離部材、    ４、５４：導電ブラシ、
５：加熱ロール用クリーニング装置、    １０，４０：定着装置、    １１，６１：クリーニングウェブ、    １２，６２：送出しロール、    １３，６３：巻取りロール、    １４：第１の当接ロール、    １５：第２の当接ロール、    １６：第１の巻回しロール、    １７：第２の巻回しロール、    １８：第１の電源、    １９：第２の電源、    ２０：実験用の画像形成装置    ５５：加圧ロール用クリーニング装置、    ５６：電源、    ５７：スイッチ、    ６４：当接ロール、    ６５：電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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