JP2014174451A - 画像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材２１を摺擦した際の削りカスや、用紙の表面に微量に存在する紙粉などの異物の累積により、リフレッシュローラ５１の砥粒層の隙間が徐々に埋まることで、表面粗さが低下する問題が生じる。
【解決手段】リフレッシュローラ５１の表面に高圧エアーを噴射することで、砥粒間に詰まった異物を除去する。リフレッシュローラ５１に対してエアーを吹き付けるエアーノズル５４を有するエアー清掃部材５０をスライド駆動機構７０〜７４によりリフレッシュローラ５１の長手方向に往復移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録材上のトナー像を加熱する画像加熱装置およびそれを搭載した画像形成装置に関する。

画像加熱装置としては、記録材に形成された未定着トナー画像を固着画像として定着する定着装置や、記録材に半定着又は定着済みのトナー画像を再加熱することにより画像の表面光沢を調整する光沢度調整装置（画像改質装置）を挙げることができる。

上記のような画像加熱装置は、一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの機能を備えた複合機などの画像形成装置に搭載されて用いられる。画像形成装置は、搬送される記録材に電子写真プロセス等の適宜の画像形成プロセスを利用して転写方式または直接方式で画像を形成して画像形成物（ハードコピー）を出力する装置である。

記録材は画像を形成することができるシート状物であって、定型若しくは不定型の各種の普通紙、樹脂コート紙、ＯＨＰシート、封筒、葉書などが含まれる。以下、記録紙と記す。

便宜上、定着装置を例にして説明する。定着装置における加熱部材と加圧部材は、ローラ部材同士の組み合わせの他、ローラ部材とベルト部材、又はベルト部材とベルト部材の組み合わせでも製品化されている。

近年、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に対して、高速化、高画質化、カラー化、省エネルギー化等が要求されている。また、厚紙やラフ紙、エンボス紙、コート紙等の様々な記録紙に対応できるマルチメディア対応性、及び高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）も要求されている。従って、例えばコート紙のような高光沢の記録紙に対して、従来よりも更に高グロスで高画質な画像を追求することも求められる。高グロスで高画質の画像の形成のためには、加熱部材としての定着ローラの表面上を所望の状態に安定的に維持するかが、これまで以上に重要になってきている。

しかしながら、従来、定着ローラの表面が通紙によるアタックや、紙粉、オフセットトナーなどの汚れにより、徐々に荒れてくるという問題がある。

又、トナーの溶融性が向上すると、定着ローラの表面の細かい凹凸が画像として顕在化し易くなることがある。即ち、紙との摺擦や、定着装置外からの異物の混入等によって、定着ローラの表面に微小な凹凸が発生すると、トナーの溶融性が高い場合には、定着ローラの表面の形状がトナー層へと反映されて定着され易くなる。このような性質を写像性と呼ぶ。例えば、このようにトナーの溶融性の向上などにより写像性が高まる傾向にあることから、高グロスで高画質の画像の形成のためには、定着ローラの表面上を所望の状態に安定的に維持するかが、これまで以上に重要になってきている。

特許文献１では、定着部材表層の荒れ方の差により生じる画像光沢ムラを、定着部材上に細かい摺擦傷を重ねる摺擦部材を用いることで、画像上に見えにくくしている。さらに、特許文献２では、摺擦部材（リフレッシュローラ）に接触して清掃する清掃部材を設け、清掃部材のトナーに対しての親和性をリフレッシュローラよりも高くしている。これらの特許文献１、２の摺擦部材の構成により、定着部材の表面性を維持することで、画像上光沢スジの問題が大きく改善する。

特開２００８−４０３６４号公報 特開２００８−４０３６５号公報

前述のリフレッシュローラ構成を用いれば定着部材の表層の粗さを保つことが可能となるが、同時に、定着部材表層に対して摺擦を繰り返すために、リフレッシュローラの表層にも徐々に異物が付着し、表面性が変わっていく課題が生じる。これを防止するために、特許文献２の清掃部材を用いた場合、リフレッシュローラの表面の粗さを保つことが可能となる。ただ、さらなる高速化、定期メンテナンス間隔の削減を同時に実施したい場合には、清掃部材そのものの汚れや、部材の定期清掃、交換が必要な点などの課題が生じることが考えられる。

さらに、リフレッシュローラの表面に異物が多量に付着すると、リフレッシュローラと定着部材の間に異物が滞留しやすくなり、定着ローラ上に鋭いキズを発生させてしまうリスクがあるために、メンテフリーの清掃技術が必要とされている。

本発明は上記の従来技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、摺擦回転体による回転体の摺擦処理（リフレッシュ動作）を複数回繰り返した後にも、摺擦回転体表層に異物が堆積することを緩和して、摺擦回転体表層の粗さを維持することにある。また、安定した摺擦処理動作により長期にわたる回転体の表面性維持を可能にすることにある。また、摺擦回転体や摺擦回転体清掃部材のメンテナンス間隔を大幅に削減可能にすることにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像をニップ部にて加熱する第１及び第２の回転体と、前記第１の回転体を摺擦することにより前記第１の回転体の表面性を実質回復させる摺擦回転体と、前記摺擦回転体の軸線方向の異なる位置に向けてエアーを吹き付ける複数の開口部を備えたエアー吹き付け機構と、前記エアー吹き付け機構を前記摺擦回転体の軸線方向に往復移動させる移動機構と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、摺擦回転体による第１の回転体の摺擦処理（リフレッシュ動作）を複数回繰り返した後にも、摺擦回転体表層に異物が堆積することを緩和して、摺擦回転体表層の粗さを維持することにある。また、安定した摺擦処理動作により長期にわたる第１の回転体の表面性維持を可能にすることにある。また、摺擦回転体や摺擦回転体清掃部材のメンテナンス間隔を大幅に削減可能にすることにある。

実施例１における画像形成装置の概略構成を示す模式図である。 定着装置の拡大横断面模式図である。 定着装置の制御系統のブロック図である。 リフレッシュローラの構成説明図である。 微小硬度測定の説明図である。 エアー清掃機構の説明図である。 エアー清掃部材のノズル部の部分拡大図である。 リフレッシュローラとエアー清掃部材の配置位置関係図である。 エアー清掃圧力に対する清掃能力を示した図である。 エアー清掃圧力に対する清掃能力を示した図である。 エアー清掃時の動作フローである。 エアー清掃時のタイミングチャートである。 エアー清掃部材のスライド駆動機構の概略図である。 スライド駆動機構の動作図である。 カムギアのカム変位曲線である。 実施例２の定着装置の要部の模式図である。

以下、本発明にかかる画像加熱装置としての定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置とを図面に則して説明する。なお、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。実施例は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

［実施例１］
＜画像形成装置例＞
図１は本実施例における画像形成装置１００の概略構成を示す模式図である。この画像形成装置１００は、インライン（タンデム）方式、中間転写方式の電子写真フルカラーレーザープリンタである。即ち、パソコン等のホスト装置２００から制御回路部（制御手段）１０１に入力する電気的画像情報に従って記録材（以下、記録紙と記す）Ｐにフルカラー画像を形成することができる。

画像形成装置１００の装置本体１００Ａ内には図面上において左から右に第１〜第４の４つの画像形成部Ｕ（ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫ）が所定の間隔をおいて一列に水平に配置されている。各画像形成部Ｕは互いに形成する画像の色を異にするが共に同様の電子写真プロセス機構である。

即ち、各画像形成部Ｕは、矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。また、ドラム１に作用するプロセス手段としての、帯電器（帯電ローラ）２、現像器４、１次転写帯電器（１次転写ローラ）５、ドラムクリーナ６を有する。

帯電器２はドラム１の表面を所定の極性と電位に一様に帯電する。現像器４はドラム１に形成された静電潜像を現像剤（以下、トナーと記す）で現像する。１次転写帯電器５はドラム１に形成されたトナー画像を後述する転写ベルト８に１次転写する。ドラムクリーナ６は転写ベルト８に対するトナー画像転写後のドラム面を清掃する。

第１の画像形成部ＵＹは現像器４にイエロー（Ｙ）色のトナーが収容されており、ドラム１にＹ色のトナー画像を形成する。第２の画像形成部ＵＭは現像器４にマゼンタ（Ｍ）色のトナーが収容されており、ドラム１にＭ色のトナー画像を形成する。第３の画像形成部ＵＣは現像器４にシアン（Ｃ）色のトナーが収容されており、ドラム１にＣ色のトナー画像を形成する。第４の画像形成部ＵＫは現像器４にブラック（Ｋ）色のトナーが収容されており、ドラム１にＫ色のトナー画像を形成する。

第１〜第４の画像形成部Ｕの上方部にはレーザースキャナ３が配設されている。レーザースキャナ３は各画像形成部Ｕのドラム１に画像情報に対応した露光を行い、ドラム１に静電潜像を形成する。図には省略したけれども、その内部には光源装置とポリゴンミラーが設けられており、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーの回転により走査する。そして、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより各画像形成部Ｕのドラム１の母線上に集光して主走査露光する。これにより、各画像形成部Ｕのドラム１にそれぞれ画像信号に応じた潜像が形成される。

第１〜第４の画像形成部Ｕの下方部には中間転写ベルトユニット７が配設されている。このユニット７は、第１画像形成部ＵＹの側の駆動ローラ９と、第４画像形成部ＵＫの側のテンションローラ１０と、駆動ローラ９よりも下位の２次転写対向ローラ１１を有する。そして、これら３本のローラ９〜１１間に懸回張設された可能性を有するエンドレスベルトである中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）８を有する。

各画像形成部Ｕの１次転写帯電器５はベルト８の内側に配設されており、それぞれ、ベルト８の上行側ベルト部分を介して対応するドラム１の下面に当接している。各画像形成部Ｕにおいてドラム１とベルト８の接触部が１次転写部である。ベルト８は駆動ローラ９により矢印の時計方向にドラム１の回転周速度とほぼ同じ速度で回動される。２次転写対向ローラ１１にはベルト８を介して２次転写ローラ１２が当接している。ベルト８と２次転写ローラ１２の接触部が２次転写部である。

駆動ローラ９のベルト懸回部にはベルトクリーナ１３が配設されている。このクリーナ１３はベルト８から記録紙Ｐに対するトナー画像の２次転写後のベルト面をクリーニングウエブ（不織布）１３ａで清掃する。中間転写ベルトユニット７の下方部には記録紙Ｐを収容した給紙カセット１４および記録紙搬送機構１５が配設されている。

フルカラー画像の形成動作は次のとおりである。画像形成装置１００が画像形成動作することで、第１の画像形成部ＵＹのドラム１にはフルカラー画像のＹ色成分に対応するＹ色トナー画像が形成される。そのトナー画像が１次転写部においてベルト８に１次転写される。第２の画像形成部ＵＭのドラム１にはフルカラー画像のＭ色成分に対応するＭ色トナー画像が形成される。そのトナー画像が１次転写部においてベルト８にすでに転写されているＹ色トナー画像に重畳されて１次転写される。

第３の画像形成部ＵＣのドラム１にはフルカラー画像のＣ色成分に対応するＣ色トナー画像が形成される。そのトナー画像が１次転写部においてベルト８にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー画像に重畳されて１次転写される。第４の画像形成部ＵＫのドラム１にはフルカラー画像のＫ色成分に対応するＫ色トナー画像が形成される。そのトナー画像が１次転写部においてベルト８にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー画像に重畳されて一次転写される。

各画像形成部Ｕのドラム１からベルト８へのトナー画像の１次転写は１次転写帯電器５に対してトナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されることでなされる。このようにして、ベルト８にはＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色フルカラーの未定着の合成カラートナー画像が形成される。合成カラートナー画像は、記録紙Ｐの４辺端部より一定の余白部を残して形成される。本実施例では、先端余白部は２〜３ｍｍ程度である。

一方、給紙カセット１４から所定の制御タイミングで記録紙Ｐが一枚分離給送されて記録紙搬送機構１５の紙パス１５ａから紙パス１５ｂを通ってレジストローラ対１６に送られる。そして、レジストローラ対１６により所定の制御タイミングで２次転写部に導入される。これにより、記録紙Ｐが２次転写部で挟持搬送されていく過程で、ベルト８の４色重畳のトナー画像が記録紙Ｐの面に順次に一括して二次転写される。この２次転写は２次転写ローラ１２に対してトナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されることでなされる。

そして、トナー画像の２次転写を受けた記録紙Ｐは紙パス１５ｃを通って画像加熱装置としての定着装置２０に導入されて定着処理を受け、フルカラー画像形成物として紙パス１５ｄ、紙パス１５ｅ、排紙口１６を通って排紙トレイ１７へ排出される。

画像形成装置１００は、上記のフルカラー画像形成に限られず、モノクロ画像などの所望の単色またはマルチカラーの画像を形成することもできる。この場合には、第１〜第４の画像形成部Ｕのうち、所望の単色またはマルチカラーの画像を形成するために必要とする画像形成部だけが画像形成動作する。不必要な画像形成部についてはドラム１の回転駆動はなされるが画像形成動作はしないように制御される。

両面印刷も可能である。この場合は、定着装置２０から出た片面画像形成済みの記録紙Ｐはフラッパー１８により進路が紙パス１５ｆに変更されて反転パス（スイッチバックパス）１５ｇを経由して両面パス（再搬送紙パス）１５ｈに導入される。そして、再び紙パス１５ｂに導入されて表裏反転状態で２次転写部に送られる。これにより、記録紙Ｐのもう一方の面に対するトナー画像の２次転写がなされる。以後は、片面印刷の場合と同様の経路、即ち、紙パス１５ｃ、定着装置２０、紙パス１５ｄ、紙パス１５ｅ、排紙口１６を通って両面画像形成物として排紙トレイ１７へ排出される。

ここで、本実施例の画像形成装置１００が備えている定着装置２０は離型剤を含有したトナーを用いて記録材上に形成されたトナー画像を加熱、加圧することによりオイルレスで定着するようになっている。

画像形成に使用するトナーは、離型剤としてのパラフィン、もしくはポリオレフィンからなるワックスや、シリコーンオイルを含有（内包）している。具体的には、本実施例では粉砕トナーの内部にワックス成分と顔料が微分散されたトナーを用いている。なお、このようなワックス成分を含有した重合トナーを用いる構成としても構わない。以下の説明では、離型剤としてワックスを例に説明するが、上述したように離型剤としてシリコーンオイルを使用する場合であっても同様である。

＜定着装置＞
図２は本実施例における定着装置２０の拡大横断面模式図である。図３はこの定着装置２０の制御系統のブロック図である。この定着装置２０は熱ローラ対方式、オイルレス定着方式であり、加熱回転体（本実施例では第１の回転体：加熱部材）としての定着ローラ２１と加圧回転体（本実施例では第２の回転体：加圧部材）としての加圧ローラ２２との圧接ローラ対を有する。このローラ対２１・２２により記録材上のトナー像（画像）を加熱するニップ部Ｎが形成されている。

定着ローラ２１は表層に離型層を有する。離型層の厚さは１０μｍ以上６０μｍ以下であり、その硬度はショアー硬度計でＤ４０以上Ｄ９０以下である。離型層はフッ素樹脂などである。本実施例の定着ローラ２１は、アルミニウム製の円筒芯金２１ａの外周面に厚さ３ｍｍの弾性層２１ｂを配置した直径６０ｍｍの中空ローラである。弾性層２１ｂは、下層と、記録紙Ｐの画像面に接触させる耐熱弾性層（離型層）としての上層と、の複合層構造である。下層はＨＴＶ（高温加硫型）シリコンゴム層である。上層はこの下層の外周面に配置されており、ＲＴＶ（室温加硫型）シリコンゴム層である。

定着ローラ２１は両端部がそれぞれ定着装置筐体２３の対向側板間にボールベアリング（不図示）を介して回転可能に水平に支持されて定置配設されている。定着ローラ２１内の回転中心部には、定着ローラ２１を内側から加熱するためのハロゲンヒータ２１ｃが非回転に配置される。

加圧ローラ２２はアルミニウム製の円筒芯金２２ａの外周面に厚さ１ｍｍの弾性層２２ｂを配置して直径６０ｍｍに構成されている。弾性層２２ｂは、下層と、記録紙Ｐの裏面に接触させる上層と、の複合層構造である。下層はＨＴＶシリコンゴム層である。上層はこの下層の外周面に配置されており、フッ素樹脂層である。

加圧ローラ２２は定着ローラ２１の下側において定着ローラ２１に平行に配列させてあり、両端部がそれぞれ定着装置筐体２３の対向側板間にボールベアリング（不図示）を介して回転可能に支持されて配設されている。加圧ローラ２２内の回転中心部には、加圧ローラ２２を内側から加熱するためのハロゲンヒータ２２ｃが非回転に配置される。

加圧ローラ２２の両端部のボールベアリングは定着装置筐体２３の対向側板にそれぞれ定着ローラ２１に向かう方向にスライド移動する移動自由度をもって配設されている。加圧ローラ２２は付勢部材（不図示）により定着ローラ２１の方向に移動付勢されている。

これにより、加圧ローラ２２が定着ローラ２１に対して弾性層２１ｂ・２２ｂの弾性に抗して所定の押圧力で圧接してローラ２１と２２との間に記録紙（記録材）Ｐの搬送方向ａに関して所定幅の定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎが形成されている。本実施例においては加圧ローラ２２を総圧力約７８４Ｎ（約８０ｋｇ）で定着ローラ２１に圧接させている。

定着ローラ２１及び加圧ローラ２２は、それぞれの一方の軸端に固定された歯車が歯車機構によって相互に連結されており、制御回路部１０１で制御される駆動部１０２から駆動力の伝達を受ける。これにより、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２が記録紙Ｐをニップ部Ｎにて挟持搬送する方向にそれぞれ矢印Ｒ２１とＲ２２の方向に所定の周速度で回転駆動される。

また、加圧ローラ２２は、所定の制御条件下において、制御回路部１０１で制御される定着離間機構１１０により上記の付勢部材の付勢力に抗して下方へ移動されて定着ローラ２１から離間された状態に保持される（加圧ローラ脱動作）。即ち、定着ニップ部Ｎの形成が解除された状態に保持される。定着離間機構１１０の具体例は図に省略したけれども、制御回路部１０１で制御されるカムとレバーを有する機構等を用いることができる。

定着ローラ２１と加圧ローラ２２のハロゲンヒータ２１ｃと２２ｃはそれぞれ電源部１０３、１０４（図３）から電力供給を受けて発熱する。この発熱により定着ローラ２１と加圧ローラ２２がそれぞれ内部加熱されて表面温度が上昇する。定着ローラ２１と加圧ローラ２２の表面にはそれぞれのローラの表面温度を検出するサーミスタ（温度検知手段）２１ｄと２２ｄが当接されて配設されている。そして、各サーミスタ２１ｄと２２ｄで検出される温度情報が制御回路部１０１の温度調整回路部１０５と１０６に入力する。

温度調整回路部１０５はサーミスタ２１ｄによって検出される定着ローラ２１の表面温度が所定の温度（本実施例では約１６５℃）に収束して温調されるように電源部１０３からハロゲンヒータ２１ｃへの供給電力を調整する。温度調整回路部１０６はサーミスタ２２ｄによって検出される加圧ローラ２２の表面温度が所定の温度（本実施例では約１４０℃）に収束して温調されるように電源部１０４からハロゲンヒータ２２ｃへの供給電力を調整する。

加圧ローラ２２が定着ローラ２１に当接され（加圧ローラ着動作）、定着ローラ２１と加圧ローラ２２が駆動され、またそれぞれの表面温度が所定の温度に立ち上げられて温調される。この状態において、画像形成部側から未定着トナー画像（未加熱トナー像）Ｔが形成された記録紙Ｐが定着装置２０に導入される。２４は入口側の記録紙ガイド板である。

記録紙Ｐは未定着トナー画像担持面側が定着ローラ２１に対面してニップ部Ｎに進入して挟持搬送され、ニップ部Ｎにおいて未定着トナー画像Ｔが記録紙Ｐの面に固着画像として熱と圧力で定着される。ニップ部Ｎを通った記録紙Ｐは定着ローラ２１から分離されて、出口側の記録紙ガイド板２５に沿って定着装置２０から出る。

上述した層構成の定着ローラ２１と加圧ローラ２２とを組み合わせることによって、シャープメルトトナーに対する離型性をより一層高めている。また、両面画像を定着させるために、定着ローラ２１だけでなく加圧ローラ２２の表面にも、トナー離型効果の高いＲＴＶまたはＬＴＶ（低温加硫型）シリコンゴムを用いている。

＜紙コバ傷＞
定着ローラ２１の表面改質の目的に関わる紙コバ傷について説明する。記録紙Ｐのコバ部では紙を切断するときに発生するバリがある。そのため、コバ部に対応する定着ローラ領域ではコバ部以外の領域よりも記録紙Ｐによるアタックがより大きく、この領域の定着ローラ２１の表面粗さＲｚは１．０μｍ〜２．０μｍ程度まで徐々に大きくなっていく。紙のバリは、大判からの裁断工程で、裁断する刃が磨耗して切れ味が低下したときなどに発生し易い。コバ部以外の領域では、初期状態からの表面粗さ変化量が少なく、定着ローラ長手方向でコバ部と非コバ部での粗さの差が生じることになる。

次に、定着ローラ２１の表面状態と画像上のグロスムラに関して説明する。未定着のトナー画像を記録材Ｐに定着する時、定着装置２０は、記録材Ｐに圧力及び熱を与える。このとき、定着ローラ２１の微小な表面状態が定着後のトナー画像の表面に転写される。定着ローラ上の表面状態が異なると、それに対応してトナー画像上に表面状態の差が生じ、その結果、画像上の光沢ムラ（グロスムラ）が生じる。

従って、特に、高画質を要求される高光沢のコート紙等に画像を定着するような場合には、定着ローラ２１のコバ部に対応する位置（荒れた位置）に低光沢のスジが付くことで、画像上にグロスムラが生じる。

そこで、本実施例の定着装置２０においては、摺擦材を備えた摺擦部材としての摺擦回転体であるリフレッシュローラ５１を具備させている。このリフレッシュローラ５１を加熱回転体としての定着ローラ２１に対し当接させて定着ローラ２１を摺擦することによりその表面性を実質回復させる表面改質動作モード（摺擦処理：リフレッシュ動作）を実行させる。

なお、本例では、リフレッシュローラによる摺擦処理により、定着ローラの表面性を未使用状態にまで十分に回復させるレベルだけでなく、上述したコバ傷が画像上において目立たなくなる程度に定着ローラの表面性を良化（回復）させるレベルでも良い。つまり、定着ローラの表面性を実質回復させるとは、定着ローラの表面性がこのようなレベルの範囲内に維持されるように定着ローラの表面性を改善させることを言う。

即ち、リフレッシュローラ５１は定着ローラ２１の表面を摺擦することによりその表面性を回復させる部材であり、記録紙Ｐの通過によって荒れた定着ローラ２１の表面と、荒れていない表面の両方に対して細かい摺擦傷を多数付ける。これにより、画像上のグロス差を視認できないようにする。

リフレッシュローラ５１は、定着ローラ２１の表面を実質的に削り取らずに摺擦傷を付ける。リフレッシュローラ５１を用いて定着ローラ２１の表面を所望のレベルで荒らして、表面状態を均す（均一化する）ことで、画像上のグロス差を解消できるようになっている。つまり、リフレッシュローラ５１による摺擦で定着ローラ２１の表面に細かい摺擦傷が重ねられることで、定着ローラ表層の荒れ方の差により生じる画像光沢ムラが画像上に見えにくくなる。

より具体的には、例えば、表層にフッ素樹脂等の離型層を備えた定着ローラ２１では、荒れていない定着ローラ２１の表面の表面粗さＲｚが０．１μｍ〜０．３μｍ程度、荒れた表面（方向性の無い凹部）の表面粗さＲｚが０．５μｍ〜２．０μｍ程度である。

これに対して、本実施例では、リフレッシュローラ５１による摺擦動作により、定着ローラ２１に、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上２．０μｍ以下となるような摺擦傷（方向性のある細い凹部）を定着ローラ２１の回転方向に沿って付ける。しかも、摺擦材５１Ａ（図４）による幅が１０μｍ以下とされる摺擦傷（凹部）が回転軸線方向に１００μｍあたり１０本以上形成されるようにする。これにより、定着ローラ２１の表面は修復される。

また、リフレッシュローラ５１に対してエアーを吹き付けてリフレッシュローラ５１の表面粗さを維持するリフレッシュクリーニングモード（クリーニング処理）を備えている。これにより、上記のリフレッシュローラ５１による定着ローラ２１の表面改質動作モードを複数回繰り返した後にも、リフレッシュローラ表層の摺擦材の間に異物が堆積することが緩和されて、リフレッシュローラ表層の粗さを維持することが可能となる。

従って、安定したリフレッシュ動作が可能になり、長期にわたる定着ローラ２１の表面性維持が可能となる。また、リフレッシュローラ５１や後述するリフレッシュローラ清掃部材（摺擦部材清掃部材）８０（図１６）のメンテナンス間隔が大幅に削減可能となる。

＜摺擦回転体＞
本実施例における摺擦回転体としてのリフレッシュローラ５１の構成を説明する。図４はリフレッシュローラ５１の構成模式図である。リフレッシュローラ５１は、外径１２ｍｍのＳＵＳ３０４（ステンレススチール）の芯金（基材）５１ａ上に、接着層（中間層）５１ｂを介して、摺擦材５３Ａとしての砥粒を密に接着して形成した摺擦層（表層）５１ｃを設けたものである。

リフレッシュローラ５１の表層である摺擦層５１ｃを構成している摺擦材５１Ａとしての砥粒の大きさ（粒径）は、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。砥粒５１Ａは表層５１ｃに密に設けられる。従って、リフレッシュローラ５１の表層５１ｃは、粒径が５μｍ以上２０μｍ以下の粒子で構成され、５μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有する層であることが好ましい。この範囲未満であると、リフレッシュローラ５１による摺擦効果が低減してしまう。逆にこの範囲を超えると、定着ローラ２１の表面に、画像上に影響する程度の傷を付けてしまう虞がある。

砥粒５１Ａとしては、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンド等が挙げられる。及びこれらの混合物の何れかの砥粒を接着層５１ｂで接着処理したもの等が挙げられる。

本実施例では摺擦材５１Ａとして、平均粒径が約１２μｍであるホワイトアランダム（ＷＡ）を用いた。アルミナ（酸化アルミニウム）系（「アランダム」又は「モランダム」とも称される）は最も幅広く用いられる砥粒で、定着ローラ２１に比べて十分硬度が高く、鋭角形状のため切削性に優れており、摺擦材５１Ａとして好適である。ここで、砥粒の粒径は、走査型電子顕微鏡Ｓ−４５００（日立製作所（株）製）を用いてランダムに１００個以上抽出した砥粒を、画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３（ニレコ（株）製）を用いて個数平均粒径を算出することにより得ることができる。

リフレッシュローラ５１は芯金５１ａの長手方向（回転軸線方向）両端部に設けられた支持部材５２によって回転自在に支持されている。そして、その支持部材５２が制御回路部１０１で制御される離接機構５３による揺動されることで定着ローラ２１に対して当接・離間可能に設置されている。また、リフレッシュローラ５１は、制御回路部１０１で制御される駆動手段としてのモータＭ５１によって回転駆動可能とされている。

リフレッシュローラ５１は、定着ローラ２１に対する当接、回転動作時には、長手方向両端部の支持部材５２が付勢手段としての加圧バネ（不図示）によって本実施例においては総圧３０Ｎで付勢される。リフレッシュローラ５１の当接圧力は、５０ｇ／ｃｍ以上１５０ｇ／ｃｍ以下の範囲が好ましい。これによって、リフレッシュローラ５１は、定着ローラ２１に加圧されてリフレッシュローラ５１と定着ローラ２１との間にそれぞれの表面移動方向において所定幅の摺擦ニップ（当接ニップ）Ｎ５１が形成される。

リフレッシュローラ５１は、定着ローラ２１との摺擦ニップＮ５１において、リフレッシュローラ５１と定着ローラ２１のそれぞれの表面移動方向が順方向、逆方向のいずれになるように回転させてもよい。好ましくは、定着ローラ２１とリフレッシュローラ５１との間には周速差が設けられる。

例えば、リフレッシュローラ５１を定着ローラ２１に対してカウンター方向（逆方向）に７０％の周速差（周速比率）で回転させるとは、次のようなことを意味する。例えば、定着ローラ２１の周速度が２２０ｍｍ／ｓｅｃの場合に、リフレッシュローラ５１を定着ローラ２１との摺擦ニップＮ５１にてカウンター方向に移動するように６６ｍｍ／ｓｅｃで回転させることを意味する。

定着ローラ２１の周速度をＶ［ｍｍ／ｓｅｃ］、リフレッシュローラ５１の周速度をｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］とする。又、定着ローラ２１の周速度Ｖを正の値として、リフレッシュローラ５１の周速度ｖは、定着ローラ２１とリフレッシュローラ５１との摺擦ニップＮ５１で表面移動方向が定着ローラ２１と同方向である場合は正の値、逆方向の場合は負の値とする。このとき、（｜Ｖ−ｖ｜／Ｖ）×１００で計算される値を上記周速比率とする。

又、リフレッシュローラ５１の当接圧力［ｇ／ｃｍ］は、面圧力測定分布システムＩ−Ｓ ＣＡＮ（ニッタ（株）製）により当接圧を測定し、これを当接幅（回転軸線方向）で割ることにより得ることができる。なお、測定は、定着ローラ２１、リフレッシュローラ５１を共に停止させた状態で行った。

リフレッシュローラ５１の定着ローラ２１に対する周速差（周速比率）は、表面移動方向が摺擦ニップＮ５１にて定着ローラ２１と逆方向であれば５０％以上１００％以下の範囲が好ましい。一方、リフレッシュローラ５１の定着ローラ２１に対する周速差は、表面移動方向が摺擦ニップＮ５１にて定着ローラ２１と同一方向であれば２５０％以上３００％以下の範囲が好ましい。リフレッシュローラ５１の定着ローラ２１に対する摺擦力は、リフレッシュローラ５１と定着ローラ２１との周速差が重要であると考えられ、所望の周速差であればリフレッシュローラ５１の回転方向はどちらでも構わない。

上記のように、リフレッシュローラ５１は、基材５１ａと、中間層５１ｂと、表層５１ｃとを含む少なくとも３層以上の層構成を有する。表層５１ｃは摺擦材５１Ａとしての砥粒を有する。中間層５１ｂは弾性層である。本実施例では、中間層５１ｂである接着層（接着剤層）が弾性層として機能する。

リフレッシュローラ５１は表層５１ｃである摺擦材層によって、定着ローラ２１の表面を均一に摺擦することができると共に、次のような効果を奏し得る。即ち、中間層５１ｂが弾性層であるために、摺擦動作中にリフレッシュローラ５１と定着ローラ２１との間に異物が混入したときでも、弾性層５１ｂで異物を包み込む効果がある。これにより、紙粉や、外部から混入する異物等により定着ローラ２１上に突発性の鋭い傷が生じることを抑制する働きがある。

これにより、この傷が画像に転写されることで、画像上に顕在化して画像不良となることを防止することができる。又、弾性層５１ｂによって、リフレッシュローラ５１と定着ローラ２１との摺擦ニップＮ５１を広く設けることができ、より良好な摺擦特性を維持することができる。本実施例では、リフレッシュローラ５１の表層５１ｃの微小硬度は０．０７ＧＰａであった。

リフレッシュローラ５１の表層５１ｃの微小硬度は、０．０３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下とされる。微小硬度が０．０３ＧＰａ〜１．０ＧＰａの場合は、ニップ部Ｎ５１で砥粒５１Ａが接着剤層５１ｂに埋没しないために、良好な耐久特性を得ることができた。一方、微小硬度が２．０ＧＰａ、３．０ＧＰａの場合には、リフレッシュローラ５１と定着ローラ２１とのニップ部Ｎ５１に耐久によって混入する異物（例えば、紙紛や現像キャリア等）による傷が定着ローラ２１上に発生した。

これにより、画像上で画像スジが顕在化した。この結果から、リフレッシュローラ５１の表層の微小硬度［ＧＰａ］は０．０３以上１．０以下であることが望ましい。

弾性層５１ｂの材料（弾性材ゴム、エラストマー）としては、例えば、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが挙げられる。また、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエンが挙げられる。

また、エピクロロヒドリン系ゴム、シリコーン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系が上げられる。また、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等が挙げられる。

そして、上記のような材料群より選ばれる１種類或いは２種類以上を使用することができる。但し、上記材料に限定されるものではない。また、弾性層５１ｂは、厚さが２０μｍ以上６０μｍ以下で、ＪＩＳ−Ａ硬度（１ｋｇ加重）が４０°以上７０°以下の弾性体から成る層であることが好ましい。これにより、耐久で定着ローラ２１とリフレッシュローラ５１との間に混入する異物を包み込んで、定着ローラ２１の表面上の傷の発生を防ぐことができる。本実施例では、ＪＩＳ−Ａ硬度が４０°のシリコーンゴムを弾性層５１ｂとして用いた。又、本実施例では、この弾性層５１ｂの厚さは４０μｍとした。

ここで、リフレッシュローラ５１の表層の微小硬度の測定には、図５の（ａ）のようなＨＹＳＩＴ ＲＯＮ社のＴｒｉｂｏＳｃｏｐｅを用いた。微小硬度を測定する測定端子には、Ｂｅｒｋ ｏｖｉｃｈチップ（１４２．３°）を用いた。測定の加重は、５０μＮとした。５秒間で指定した加重まで加圧し、５秒間かけて加重を解除した。図５の（ｂ）には、加重を５０μＮとしたときの、加重曲線を示す。このときの硬度Ｈは、以下のように求める。

Ｈ＝Ｐｍａｘ／Ａ
ここでＰｍａｘは、プローブにかかる最大応力、Ａはプローブの接触面積である。接触面積Ａは、ここで用いたプローブの場合、
Ａ＝２４．５ｈｃ２
である。ｈｃはプローブのリフレッシュローラへの侵入量である。本実施例のリフレッシュローラ５１を測定したところ、加重５０μＮのときに、硬度Ｈ＝０．０７ＧＰａであった。

定着ローラ２１へのリフレッシュローラ５１の荷重をＰ［Ｎ］、定着ローラ２１の周速をＶ［ｍｍ／ｓｅｃ］、リフレッシュローラ５１の周速をｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、定着ローラ２１の微小硬度をＨ［ＧＰａ］、砥粒の半頂角をθ［°］とする。このとき、
７×１０^-3≦（Ｐ／πＨｔａｎθ）・（｜Ｖ−ｖ｜／Ｖ）≦６８×１０^-3
を満たすことが好ましい。

これにより、リフレッシュローラ５１の摺擦動作により、定着ローラ２１は、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上２．０μｍ以下となり、且つ、砥粒による幅が１０μｍ以下とされる凹部が回転軸線方向において１００μｍあたり１０本以上形成される。

＜エアー清掃部材＞
リフレッシュローラ５１の表面粗さを維持するためにリフレッシュローラ５１に対してエアーを吹き付けてクリーニングするエアーを吹き付け機構としてのエアー清掃部材５０について説明する。本実施例において、エアー清掃部材５０はリフレッシュローラ５１にエアーを吹き付けるためのエアーノズル（穴）５４を具備させたエアーダクト（中空パイプ状部材）である。

このエアー清掃部材５０は、リフレッシュローラ５１の長さにほぼ対応した長さとしてあり、長手に沿って所定の一定間隔でエアー吹き出し口としてのエアーノズル（穴）５４を一列に設けてある（図６）。即ち、リフレッシュローラ５１の軸線方向の異なる位置に向けてエアーを吹き付ける複数の開口部であるエアーノズル５４を備えている。

エアー清掃部材５０は定着ローラ２１に当接された状態のリフレッシュローラ５１に対してエアーノズル５４側をリフレッシュローラ５１に対向させてリフレッシュローラ５１に近接させて平行に配設されている。このエアー清掃部材５０の一方端側から中空内に高圧エアーが供給されることにより各エアーノズル５４からリフレッシュローラ５１に向ってエアーが噴出してリフレッシュローラ５１の全長域に対するエアーを吹き付けがなされる。図２においてＡはエアー清掃部材５０からリフレッシュローラ５１への噴出エアーを示している。

エアー吹き付けのために、高圧エアーの供給が必要となるが、吹き付け圧力や動作が満足できれば、エアーポンプの種類は問わない。例えば、大型のコンプレッサを使用した集中エアー配管を利用することや、空気や窒素のボンベを利用して高圧エアーを供給させてもよい。本実施例では、制御回路部１０１で制御されるエアーポンプ５８と電磁弁５６を組み合わせ、吹き出し口には一定間隔の穴を空けたエアーノズル５４を用い、エアー圧力が大きくなる構成にした。

図６はエアー清掃部材５０とエアーポンプ５８との連絡系統図である。初めにエアーポンプ５８で高圧のエアーを発生させ、それをエアー配管５７から電磁弁５６に導く。電磁弁５６はエアーポンプ５８からエアー清掃部材５０への高圧エアーのＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチであり、エアー清掃部材５０のノズル５４からのエアーの噴出をＯＮ／ＯＦＦ制御できる。

電磁弁５６からエアー配管５５を通り、定着装置２０内にエアーが導入され、エアー清掃部材５０の内部に均等に圧力がかかる。そして、各エアーノズル５４からエアーが噴射されることになる。図７の模式図のように各エアーノズル５４の穴の直径ｍは１ｍｍであり、穴同士の間隔ｎは５ｍｍに設定した。リフレッシュローラ５１の長手方向３３０ｍｍの幅に均一の間隔で一列に配置されたエアーノズル５４の数は６７個である。

エアーポンプ５８は０．１５ＭＰａに設定することにより、電磁弁５６の閉口時に配管５７の内圧が０．１５ＭＰａとなる。配管５７の内圧が０．１５ＭＰａに達した時点で、電磁弁５６を開口する。高圧のエアーは減衰しながら配管５５を通過し、エアー清掃部材５０に到達し、エアーノズル５４から放出される。このとき、１つのエアーノズル５４からリフレッシュローラ５１の表面に吹き付けられるエアー圧力は５ｋＰａである。

配管５５は、１５０℃程度の高温になることから耐熱性のあるフッ素ゴム製の内径φ８、長さ８００ｍｍを使用し、配管５７は、常温で使用するのでポリウレタン製の内径φ８、長さ１５００ｍｍを使用している。リフレッシュローラ５１とエアーノズル５４の開口部とのギャップｌ（図８）は３ｍｍとし、風圧測定も３ｍｍのギャップを設けおこなっている。

エアーノズル５４の数は多いほうが長手を均一に清掃可能だが、ピーク圧力が減少してしまう。この場合には、元のエアーポンプ５８の圧力を高くするか、一度に噴射するノズル５４の数を減らすなどの対策をとる。

＜リフレッシュ動作＞
リフレッシュ動作（表面改質動作モード）は、定着ローラ２１が回転駆動されている状態において、離接機構５３によりリフレッシュローラ５１を着動作させる。これにより、リフレッシュローラ５１が定着ローラ２１に加圧当接して摺擦ニップＮ５１が形成される。また、リフレッシュローラ５１が定着ローラ２１に対して周度差をもって回転駆動される。

本実施例においてはリフレッシュローラ５１は摺擦ニップＮ５１において定着ローラ２１と同方向に周速差をもって回転駆動される。具体的には、定着ローラ２１の周速度が１００ｍｍ／ｓ、リフレッシュローラ５１の周速度が４００ｍｍ／ｓである。定着ローラ２１の表面に対してリフレッシュローラ５１が３００ｍｍ／ｓの速度差を持って摺擦することで定着ローラ２１の表面を改質している。

リフレッシュローラ５１は表面改質動作を行うことで、定着ローラ２１の表層を微量に研磨するために、ＰＦＡのカスや、残留トナー、紙粉などの異物が砥粒５１Ａの間に堆積する。このために、そのままだと砥粒５１Ａの粗さが低下していき、リフレッシュローラ５１の定着ローラ２１に対する表面改質動作の能力が低下する。

そこで、前記のようにエアー清掃部材５０のエアーノズル５４からリフレッシュローラ５１へのエアーの噴射（リフレッシュクリーニングモード）により砥粒間の異物を取り除くことで、リフレッシュローラ５１の表面の粗さを保つようにしている。このため、定着ローラ２１の表面改質の能力を持続することができる。

ただし、エアー吹き付けでのリフレッシュローラ５１の清掃能力は、ある程度のエアー圧力が加わらなければ砥粒の間に詰まった異物を取り除くことができない。実験時の測定の結果では、図９に示すように、リフレッシュローラ表面に吹き付けられる風圧が５ｋＰａ以上のところで、清掃能力が発揮され、定着ローラ２１のコバ部に付いた紙コバ傷の粗さを解消することができた。即ち、エアーのリフレッシュローラ５１に対する風圧の最大値が５ｋＰａを上回ることが好ましい。この効果を出すために必要なリフレッシュローラ５１の粗さＲｚは、約４〜５μｍ以上であった。

図１０はエアー圧を変えた際にリフレッシュローラ５１の粗さの推移がどのように変化するかをプロットした図である。この試験は、一定の圧力のエアーを吹き付けながら定着ローラ２１に対しての表面改質動作を連続で行った場合の、リフレッシュローラ５１の表面粗さＲｚの推移を計測した。この試験でも、本条件での定着ローラ２１のコバ傷解消に必要なリフレッシュローラ５１の粗さを保つために、エアーの圧力は５ｋＰａ必要ということがわかる。

ところで、プリント中、即ち定着ニップ部Ｎに記録紙Ｐが存在するタイミングにおいては、リフレッシュ動作を行った場合、定着ローラ表層にオフセットしたトナーがリフレッシュローラ５１の表層５１ｃに付着するリスクが考えられる。このため、徐々にトナーがリフレッシュローラ５１に付着すると、エアー清掃が困難な程度の粘性があるために、砥粒の間がトナーで詰まり、表面粗さの低下がみられることがある。

このため、画像形成装置のプリント中（画像形成動作時）にはリフレッシュローラ５１が定着ローラ２１に対して離間していることが望ましい。即ち、ニップ部Ｎに記録紙Ｐが存在するタイミングには、表面改質動作モードおよびリフレッシュクリーニングモードを実行しないことが望ましい。

本実施例では、定着ローラ２１に対するリフレッシュ動作は、プリントジョブ終了時に、記録紙Ｐの通紙枚数の累積カウントが所定枚数以上のときに実行される。また、このリフレッシュ動作中にリフレッシュローラのエアー清掃を同時に行った。即ち、制御回路部１０１は、リフレッシュローラ５１による定着ローラ２１の摺擦処理とエアー清掃部材５０によるリフレッシュローラ５１のクリーニング処理を並行して実行させる。

これは、前述のように、紙コバ傷とは、複数の記録紙の紙バリ部が連続して定着ローラ２１の表層にアタックすることによって発生する問題である。同じ種類の記録紙であれば、通紙枚数が一定枚数を超えると画像の光沢差が許容レベルを超えてしまうことによる。そのためプリントジョブの終了時に、通紙枚数の累積カウント枚数を判定し、所定の閾値、本実施例では５００カウントを超えた場合にリフレッシュ動作を開始する。

図１１の制御フロー図に沿って説明すると、制御回路部１０１は、プリントジョブの終了時ごとに（ステップＳ１）、通紙枚数の累積カウントが５００枚以上か判定を行う（Ｓ２）。５００枚に満たない場合には、画像形成装置１００に通常のプリント終了時動作（後回転動作）を実行（Ｓ３）してから装置動作を停止させて、次のプリントジョブ信号が入力するまで装置をスタンバイ状態（Ｓ４）にする。定着装置２０については、ローラ駆動を停止させ、加圧ローラ２２の脱動作を行い、ローラ２１、２２のスタンバイ温調に移行する。

カウントが５００以上の場合にはリフレッシュ動作を開始する（Ｓ５）。まず、定着ローラ２１の駆動を停止し（Ｓ６）、加圧ローラ２２を定着ローラ２１に対して脱する（Ｓ７）。次にリフレッシュローラ５１が定着ローラ２１に対して着動作を行い（Ｓ８）、エアー清掃部材５０のエアーノズル５４からのエアー噴射を開始する（Ｓ９）。そして、定着ローラ２１の駆動と、リフレッシュローラ５１の駆動を開始する（Ｓ１０）。

これにより、定着ローラ２１に対する表面改質動作モードとリフレッシュローラ５１に対するリフレッシュクリーニングモードが同時に実行される。即ち、制御回路部１０１は、リフレッシュローラ５１による定着ローラ２１の摺擦処理とエアー清掃部材５０によるリフレッシュローラ５１のクリーニング処理を並行して実行させる。

２０秒間リフレッシュを行った後に（Ｓ１１）、リフレッシュローラ５１の脱動作（Ｓ１２）、定着ローラ２１とリフレッシュローラ５１の駆動停止（Ｓ１３）、エアー噴射停止（Ｓ１４）の順に動作を行い、リフレッシュ作業を停止する。そして、通紙カウントをクリアし（Ｓ１５）、リフレッシュ動作終了（Ｓ１５）となる。その後に、画像形成装置１００に通常のプリント終了時動作（後回転動作）を実行（Ｓ３）してから装置動作を停止させて、次のプリントジョブ信号が入力するまで装置をスタンバイ状態（Ｓ４）にする。定着装置２０については、ローラ２１、２２のスタンバイ温調に移行する。

また、使用したエアーポンプ５８の特性で、エアーを吹き続けると、圧力が低下する問題を解決するため、エアーの吹き付けを間欠動作にすることで、圧力の高いエアーを噴射可能にしている。間欠吹付け動作に関しては、電磁弁５６のＯＮ・ＯＦＦにより制御をおこなう。本実施例ではエアーの吹き付けは図１２のタイミングチャートに示したように、約２秒解放、約２秒停止の繰り返し動作を行った。

即ち、エアー清掃部材（エアー吹き付け機構）５０はリフレッシュクリーニングモードの実行時におけるリフレッシュローラ５１に対してエアーの吹き付けを断続的に行うことを特徴としている。

表１は本実施例１と、従来例を含めた様々な比較例との効果の対比表である。記録紙ＰはInternational Paper社のハンマーミル７５ｇｓｍのＬＴＲサイズを用いた。この記録紙Ｐを用いた連続通紙を行った後に、各枚数のポイントで、高グロスの記録紙（例えば、ＯＫトップコート１５７ｇｓｍ、３３０×４８３ｍｍ（１３×１９インチ））を用いて、Ｂｋ単色画像を通紙した。その際の、ＬＴＲサイズ紙幅の光沢帯（紙コバ傷）の画像レベルを目視評価したものである。これを次の三段階の指標で評価した。

○：黒ベタ部ではほとんど認識できないレベル
△：注意すると認識可能だが、自然画だと問題にならないレベル
×：画像上に光沢帯として認識できるレベル

本実施例１：１００万枚の通紙でも、コバ傷の発生は無かった。

比較例１：特許文献２の清掃ローラ（外径８ｍｍのＳＵＳ（ステンレススチール）製のローラ（芯金）の表層に、弾性層として厚さ１ｍｍのシリコンゴム層を有する清掃ローラを用いる。これをリフレッシュローラに対して当接させ、従動回転可能に配置した場合の事例を比較した。１０万枚未満の通紙までは、良好だが、それ以上の通紙ではリフレッシュローラの異物が取りきれずにコバ傷が発生した。なお、１０万枚毎にリフレッシュローラと清掃ローラの定期清掃を行うことで、１００万枚まで良好な画像を得ることができた。

比較例２：リフレッシュローラ５１に対して、約１００μｍ太さの耐熱繊維を約５本／１ｍｍの密度で先端が接触するように配置した。５万枚程度を過ぎたところで、リフレッシュローラ５１の表層５１ｃの砥粒削れや脱落が発生し、定着ローラ上の荒れムラが発生してしまった。

比較例３：５０００枚毎の定期清掃を実施した。清掃はエタノールを含ませた不織布で表面の異物をふき取る作業を繰り返し行った。リフレッシュローラ表面は清掃を行うと、元の粗さに戻るため、定着ローラの表面改質動作の効果も持続し、良好な画像が得られた。しかし、この場合は５０００枚毎にジョブを中断して清掃メンテが必要となるため、本実施例の方が優れている。

比較例４：清掃部材を用いない場合の比較を行った。５０００枚程度で紙コバ傷が目立つようになり、１０万枚程度で画像キズとなった。

以上のように、定着ローラ表面改質動作中にリフレッシュローラ表層をエアーで圧力を加えて清掃することで、リフレッシュローラ表層の表面粗さを高く保つことが可能となり、画像の品質を保ちながら、メンテ間隔の短縮が可能となった。即ち、非接触のエアー清掃機構を設けることで、汚れが堆積せずに、メンテナンスフリーの構成を実現できる。さらに定着部材の表面性を保つことで、成果物の品位の向上が期待でき、安定した連続プリント動作を可能にする。

上記においては、リフレッシュ動作中にリフレッシュローラのエアー清掃を同時に行った。これに限らず、リフレッシュローラ５１の駆動が定着ローラ２１の駆動に連動せずにリフレッシュローラ５１の面にエアーが噴射可能であれば、スタンバイ動作中やプリント動作中にもリフレッシュローラ５１のエアー清掃動作を行ってもよい。

平均１０００枚の通紙ジョブが、連続で繰り返す条件での耐久試験を行い、その際の効果の計測を行った。このとき、各ジョブ終了後に一律６０秒間のエアー噴射を行う。数回のリフレッシュ動作で砥粒の間に異物が詰まったリフレッシュローラ５１でも、エアーの噴射を行うことで、表層５１ｃの粗さの回復が実施例１と同様に見られ、定着ローラ２１の紙コバ傷の解消能力が１００万枚の通紙でも持続し、効果がみられた。

この際、リフレッシュローラ５１の駆動速度は問わないが、エアー清掃中は回転していることが望ましい。例えば、エアーの噴射位置をリフレッシュローラ５１の中心軸からずらして噴射することで、エアー圧によりリフレッシュローラ５１が回転する構成でも良い。

＜移動機構＞
エアーポンプ５８が供給できるエアー流量には限界があり、エアーノズル５４からのエアー流量がエアーポンプ５８の能力を超えてしまうと、風圧が低下し、清掃不良が発生する。エアー流量を節約するために、エアーノズル５４の個数を減らしノズル間ピッチｎ（図７）を拡大すると、エアー清掃部材５０のエアーノズル５４の直下の清掃能力は高いが、隣接するエアーノズル５４との中間地点の清掃能力は低い。そのため、その中間地点に対応するリフレッシュローラ部分は汚れが吹き溜まりやすくなり、清掃にムラができる。これにより、定着ローラ２１の表面粗さにムラができ画像弊害となる。

そこで、エアー清掃部材５０をリフレッシュローラ５１の長手方向に穴ピッチ分のストロークで往復移動かしながら、エアー吹き付けをおこなう移動機構（以下、スライド駆動機構と記す）を用いる。即ち、スライド駆動機構はエアー清掃部材５０をリフレッシュローラ５１の軸線方向に往復移動させる。スライド駆動機構は一定の速度と所定のストロークをもってエアー清掃部材５０を往復移動させる。この構成によりリフレッシュローラ５１の全長域を均一に清掃することができ、定着ローラ２１の表面粗さのムラに起因する画像弊害を解消することができる。

図１３に本実施例におけるエアー清掃部材５０のスライド駆動機構７０〜７４の構成を示した。制御回路部１０１で制御されるＤＣモータＭ７０が回転駆動することにより、モータＭ７０に取り付けられたウォームギア７３を介し、カムとギアが一体型になったカムギア７１を回転駆動させる。エアー清掃部材５０の一端部に設置されたレシプロ当接板７２はエアー清掃部材５０の他端部に設置されたバネ７４によってカムギア７１に押し付けられて当接している。

図１４の（ａ）、（ｂ）に示すように、カムギア７１の回転によって、当接しているレシプロ当接板７２及びエアー清掃部材５０が長手方向にスライド動作する。エアーノズル５４の間隔が１０ｍｍに設定していることから、エアー清掃部材５０の駆動距離（移動ストローク）が１０ｍｍ必要となり、カムギア７１の変位も１０ｍｍに設定する。カムギア７１の変位曲線は、図１５に示すように、一定速度を保つように設定している。速度を一定にすることによって、不均一な清掃を防止している。

ここで、カムの回転速度は５ｒｐｓとし、エアー清掃部材５０のスライド速度は４ｍｍ／ｓとする。また、エアーノズル５４の風圧は５ｋＰａとする。エアー清掃部材５０を駆動させない場合、６０分間のリフレッシュローラ５１と定着ローラ２１の摺擦動作により、エアーノズル５４の直下でのリフレッシュローラ表面粗さはＲｚ＝８．５μｍとなる。また、隣接するエアーノズル５４の中間地点においては、Ｒｚ＝２．０μｍとなる。即ち、表面粗さにムラが発生する。

そこで、本実施例を用いること、同条件において、リフレッシュローラ５１の表面全域がＲｚ＝７．５μｍとなり、リフレッシュローラ５１にムラなく清掃が可能となった。これによって、エアーポンプ５８のエアー流量に制約がある場合においても、エアー清掃部材５０をスライド駆動させることによって、リフレッシュローラ５１にムラなく清掃ができ、定着ローラ２１の表面粗さムラによる画像弊害の発生を改善することができる。

［実施例２］
実施例１の定着装置構成において、更に、図１６のように、リフレッシュローラ５１の表面に接触してクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングローラ８０を具備させた定着装置構成にすることもできる。

クリーニングローラ８０は、金属製の芯軸（基層）８１上に、弾性層８２を設けて形成されている。本実施例では、クリーニングローラ８０は、ＳＵＳ（ステンレススチール）製のローラ（芯金）８１の表層に、弾性層８２としてシリコーンゴム層を有するローラである。

クリーニングローラ８０は、芯金８１の長手方向（回転軸線方向）両端部に設けられた支持部材（不図示）によって回転自在に支持されている。又、クリーニングローラ８０の長手方向両端部の支持部材が付勢手段としての加圧バネ（図示せず）によってそれぞれ付勢されることによって、クリーニングローラ８０は、リフレッシュローラ５１に所定の圧力で加圧されている。これにより、リフレッシュローラ５１とクリーニングローラ８０との間に、それぞれの表面移動方向において所定幅のニップＮ８０が形成される。

本実施例では、クリーニングローラ８０は、リフレッシュローラ５１に対して総圧５Ｎで加圧されており、リフレッシュローラ５１に従動回転する。但し、これに限定されるものではなく、クリーニングローラ８０は特別の駆動手段によって駆動されてもよい。又、場合によっては、クリーニングローラ８０は、リフレッシュローラ５１との間に周速差が設けられてもよく、リフレッシュローラ５１との当接部（清掃部）において、それぞれの表面移動方向が順方向、逆方向のいずれになるように回転させてもよい。

又、本実施例では、クリーニングローラ８０とリフレッシュローラ５１とは、同一のユニットに取り付けられている。従って、リフレッシュローラ５１が定着ローラ２１に加圧される場合には、クリーニングローラ８０も同期して動くので、常にリフレッシュローラ５１とクリーニングローラ８０とは加圧されている。

又、クリーニングローラ８０は、加圧力が低く、駆動を持たないために、取り外し簡易な構成とすることが可能である。リフレッシュローラ５１が汚れた場合にリフレッシュローラ５１を交換するよりも、リフレッシュローラ５１の汚れをクリーニングローラ８０に蓄積させた後にこれを交換することによって、メンテナンス性に優れており、ランニングコストも抑えられる。本実施例においては、リフレッシュローラ５１はエアー清掃部材５０による非接触のエアー噴射清掃を受けることからクリーニングローラ８０は長持ちする。従って、クリーニングローラ８０のメンテナンス間隔が大幅に削減可能となる。

本実施例では、トナーとの親和性が、定着ローラ表層＜リフレッシュローラ表層＜クリーニングローラ表層の順に高くなっている。即ち、リフレッシュローラ５１のトナーに対する親和性は定着ローラ２１のトナーに対する親和性よりも高く、且つ、クリーニングローラ８０のトナーに対する親和性はリフレッシュローラ５１のトナーに対する親和性よりも高い。

定着ローラ２１の表層が離型性に優れたＰＦＡチューブで形成されており、又リフレッシュローラ５１の表面粗さが定着ローラ２１の表面粗さよりも粗いことから、トナーは定着ローラ２１よりもリフレッシュローラ５１の表面に付着し易い。又、クリーニングローラ８０の表層にシリコーンゴムを用いることで、リフレッシュローラ５１の表面よりもトナーとの親和性を高くすることが可能であり、トナーはリフレッシュローラ３よりもクリーニングローラ８０に付着し易くなる。

従って、定着ローラ２１にオフセットしたトナーが、リフレッシュローラ５１に付着しても、このトナーはリフレッシュローラ５１の表面からクリーニングローラ８０に移る。そのため、リフレッシュローラ５１の表面上には、トナーが融着され難い。即ち、リフレッシュローラ５１の表面にトナーが付着しても、このトナーはクリーニングローラ８０に転移して付着する。そのため、リフレッシュローラ５１の表面に付着したトナーが熱変性によってリフレッシュローラ５１の表面に固着したり、紙粉などの異物と混ざって凝集隗が発生したりすることは抑制される。

従って、リフレッシュローラ５１にトナーなどの汚れ（異物）が付着することで定着ローラ２１の表層にキズを発生させたり、定着ローラ２１の表面状態を所望の状態にできなくなったりすることを抑制することができる。

表層とトナーとの親和性を比較するには、定着ローラ２１の温調温度である１６０℃の状態で、トナーを強制的にオフセットさせる。そして、オフセットしたトナーが２つのローラ５１、８０のニップを通過した後に、どちらのローラに付着するかを観察する。

本実施例においては、定着ローラ２１の表面にオフセットしたトナーは、リフレッシュローラ５１とのニップ部Ｎ５１を通過した後には、殆どのトナーがリフレッシュローラ５１に付着した。又、リフレッシュローラ５１の表面に付着したトナーは、クリーニングローラ８０とのニップ部Ｎ８０を通過した後には、殆どのトナーがクリーニングローラ８０に付着した。

このように、リフレッシュローラ５１の表面のトナーをクリーニングローラ８０に付着（融着）させることで、リフレッシュローラ５１の、定着ローラ２１の表面状態を改変する能力を長期に渡って維持することが可能である。又、クリーニングローラ８０を比較的簡易に定着装置２０に対して着脱可能な構成とすることで、メンテナンス性に優れ、ランニングコストも抑えられる。

本実施例では、クリーニングローラ８０の表層はシリコーンゴムから成る弾性層とした。例えば、本実施例のように、改変部材である表面に砥粒を備えるリフレッシュローラ５１の接触清掃を行うためには、この他、フッ素ゴムなどの耐熱性のある弾性体を好適に用いることができる。クリーニングローラ８０に対してもエアーを吹き付ける構成にすることも有効である。

［実施例３］
実施例１、２までの説明では摺擦回転体であるリフレッシュローラ５１として、摺擦材５１Ａを含む構成を説明した。しかし、定着ローラ（定着部材）２１への前述した微細な傷が許容できる構成であれば、金属のローラ、例えばＳＵＳまたはＡｌのローラ表層に対して、ブラスト処理または、凹形状の穴や溝を切って荒らした形態の摺擦回転体であってもよい。

微小な傷が許容できる構成の例として、定着装置の下流に第二の定着装置（第２の画像加熱装置）を配置した構成、さらには、定着装置の下流に成果物の表面に対してコート処理やラミネート処理を行う装置を配置した場合が考えられる。つまり、最初の定着処理時に画像に付いてしまった傷が、２回目の定着処理（画像加熱処理）や画像表面処理において目立たなくすることができるからである。

この場合、定着ローラ２１に対してのリフレッシュローラ５１の加圧力は軽圧であるほうが好ましく、本例では２０ｇ／ｃｍ以上７０ｇ／ｃｍ以下の圧力に設定している。また、リフレッシュローラ５１の表面粗さＲｚは、約１〜５μｍ程度にするのが好ましい。

なお、加圧力を低めに設定する理由は、金属ローラで直接に定着ローラ２１の表層を摺擦するために、駆動トルクが高くなる傾向にあり、軽圧にするのが好ましいからである。これは、摺擦処理時のリフレッシュローラ５１の変形量が上記実施例（弾性層付きのリフレッシュローラ）に比して少ないために、定着部材に対して深い傷をつけやすいことに依るものである。

また、本例では、摺擦処理による定着ローラ２１の表層の粗さを長期に亘り均一に維持する能力は、上述した実施例における摺擦剤を含むリフレッシュローラ５１よりも劣る傾向にあるが、構成自体は簡易にすることができる。そのためリフレッシュローラ５１の表面の劣化が少なく、摺擦処理を頻繁に実行することが可能である。

このように、表面粗さや定着ローラ２１への当接圧が低い本例の構成であっても、定着ローラ２１の表面性を長期に亘り維持することが可能である。

なお、本例の場合の懸念点としては、定着ローラ２１のトナー離型層を構成しているＰＦＡ樹脂の削れカスや、オフセットトナー、紙粉等の異物がリフレッシュローラの凹部に詰まり易くなることが考えられる。しかし、本例においても、上述した実施例と同様に、エアーをリフレッシュローラ５１に吹き付けて異物を取り除くことができるため、定着ローラ２１に対する摺擦処理を長期に亘り適切に行うことが可能となる。

［その他の事項］
１）以上では、リフレッシュローラ５１により定着ローラを摺擦することにより、定着ローラの表面性を実質回復させる（長手方向において表面粗さが所定の範囲内に維持する）実施例について説明したが、本発明はこのような例だけに限られない。例えば、リフレッシュローラ５１により第１の回転体として加圧ローラを摺擦することにより、加圧ローラの表面性を実質回復させる例にも、本発明を同様に適用することが可能である。

２）本発明に係る画像加熱装置は実施例のような定着装置としての使用に限られない。記録材に半定着又は定着済みトナー画像を再加熱することにより画像の表面光沢を調整する光沢度調整装置（画像改質装置）としても使用できる。

３）記録材上の画像を加熱する加熱回転体はローラ部材に限られない。円筒状の可撓性を有するベルト部材や、複数の懸架部材間に張設されて回転駆動される可撓性を有するエンドレスベルトであってもよい。

４）加熱回転体とニップ部を形成する加圧回転体もローラ部材に限られない。ベルト部材であってもよい。また、回転体でなくてもよい。即ち、加熱回転体や記録材との当接面である表面の摩擦係数が小さいパッドや板状部材などの非回転部材の形態のものにすることもできる。

５）加熱回転体や加圧部材を加熱する加熱機構は実施例のハロゲンヒータに限られない。セラミックヒーター、電磁誘導コイル、赤外線ランプなどの他の内部加熱方式或いは外部加熱方式の加熱手段を用いることもできる。

６）実施例において定着装置は、実施例のカラー電子写真プリンタ以外の画像形成装置、モノクロ複写機、ファクシミリ、モノクロプリンタ、これらの複合機等で実施されてもよい。即ち、実施例の定着装置及びカラー電子写真プリンタは、上述した構成部材の組み合わせには限定されず、それぞれの代替部材で一部又は全部を置き換えた別の実施形態で実現してもよい。

７）画像形成装置の画像形成部の画像形成方式は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

８）本発明において、エアーには、空気以外にも、窒素ガス、炭酸ガスなどの他の気体も含むものとする。

２１・・加熱回転体（定着ローラ）、２２・・加圧部材（加圧ローラ）、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、５１・・摺擦部材（リフレッシュローラ）、５１Ａ・・摺擦材（砥粒）、５０・・エアー清掃部材、７０〜７４・・スライド駆動機構

Claims (10)

1. 記録材上のトナー像をニップ部にて加熱する第１及び第２の回転体と、
   前記第１の回転体を摺擦することにより前記第１の回転体の表面性を実質回復させる摺擦回転体と、
   前記摺擦回転体の軸線方向の異なる位置に向けてエアーを吹き付ける複数の開口部を備えたエアー吹き付け機構と、
   前記エアー吹き付け機構を前記摺擦回転体の軸線方向に往復移動させる移動機構と、
   を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記移動機構は一定の速度と所定のストロークをもって前記エアー吹き付け機構を往復移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記摺擦回転体を前記第１の回転体に当接させて摺擦することにより表面性を実質回復させる表面改質動作モードと、前記エアー吹き付け機構を前記移動機構で往復移動させながら前記摺擦回転体に向けてエアーを吹き付けるリフレッシュクリーニングモードと、を同時に実行することを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
4. 前記ニップ部に記録材が存在するタイミングには、前記表面改質動作モードおよび前記リフレッシュクリーニングモードを実行しないことを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
5. 前記リフレッシュクリーニングモードの実行時における前記摺擦回転体に対するエアーの吹き付けを断続的に行うことを特徴とする請求項３または４に記載の画像加熱装置。
6. 前記エアーの前記摺擦回転体に対する風圧の最大値が５ｋＰａを上回ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
7. 前記摺擦回転体の表面に接触して清掃するクリーニング部材を有し、前記摺擦回転体のトナーに対する親和性は前記第１の回転体のトナーに対する親和性よりも高く、且つ、前記クリーニング部材のトナーに対する親和性は前記摺擦回転体のトナーに対する親和性よりも高いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
8. 前記クリーニング部材は表層に弾性層を有することを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
9. 前記第１の回転体は記録材上の未加熱トナー像と接触する側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
10. 記録材にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により記録材に形成されたトナー像を加熱する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。