JP4468065B2

JP4468065B2 - 定着装置のクリーニング装置および画像形成装置

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Publication number: JP4468065B2
Application number: JP2004142862A
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Inventors: 正信出口
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Priority date: 2004-05-12
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Also published as: JP2005326510A

Description

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ものである。

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。

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。

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を加熱ローラに圧接するように配置したクリーニング装置が提案されている。

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。

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。

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。

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。

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、以下のようにしてクリーニングローラに回収することができる。

すなわち、加熱ローラおよび加圧ローラの表面の材質を適当に選択するとともに、クリーニングローラの温度を加圧ローラの温度（加熱ローラの温度より低い）より低くすることで、加熱ローラに付着した現像剤を加圧ローラに移し、さらに、この現像剤を半溶融状態にてクリーニングローラに回収する。そして、この半溶融状態の現像剤を、加圧ローラとクリーニングローラとの接触圧力によって両ローラの軸方向外側に移動させ、クリーニングローラの両端部から排出する。
特開２００３−１６２１７１号公報（公開日２００３年６月６日）

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。すなわち、排出しきれない現像剤等の不要物を付着させたままクリーニングローラが回転（特に、高速回転）し、現像剤等の不要物を周囲に飛び散らせることになる。

この結果、クリーニングローラの周辺に設けられた部材に現像剤等の不要物が付着・固形化し、クリーニング装置のメンテナンス（交換・清掃等）に手間がかかるという問題があった。

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、メンテナンスが容易な定着装置のクリーニング装置を提供する点にある。

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と、該クリーニングローラおよび上記加圧ローラを覆うカバー部材とを備え、上記カバー部材に上記クリーニングローラが保持されていることを特徴としている。

上記構成によれば、クリーニングローラから飛び散った不要物（現像材や紙粉）をカバー部材内に収めることができ、上記不要物が定着装置内外に飛散して他の部材に付着することを防止できる。これにより、クリーニング装置のメンテナンス（清掃等）が容易となる。加えて、上記クリーニングローラはカバー部材に保持されているため、メンテナンス時に、上記カバー部材とクリーニングローラとをユニットとして交換することができ、クリーニング装置の各部を個別に分解・交換し、清掃するといった従来からの手間を省くことができる。

なお、クリーニングローラ等から飛散した現像材が記録シートの裏面あるいは表（おもて）面を汚してしまうといった問題も併せて解消できる。

また、本発明の定着装置のクリーニング装置においては、上記カバー部材には、クリーニングローラを覆うガイド部が設けられていることが好ましい。上記構成によれば、クリーニングローラからの不要物の飛び散りをクリーニングローラ自体を覆うガイド部に収めることができる。これにより、不要物の飛び散りを最小限に抑えることができ、クリーニング装置のメンテナンスが容易になる。さらに、各ローラの回転によって飛散した不要物が記録シートを汚してしまうといった問題も解消できる。

また、本発明の定着装置のクリーニング装置においては、クリーニングローラは、加圧ローラとの接触部分がブラシ状であることが好ましい。クリーニングローラにおける加圧ローラとの接触部分をブラシ状に構成すると、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をブラシの毛によって叩き（すくい出し、ローラの回転力によって外周方向に飛ばし）、これを加圧ローラ表面から除去することができる。ただし、ブラシ状のクリーニングローラは加圧ローラ表面の不要物を効率良く取り除くことができる反面、毛の弾力によって不要物が周囲に飛び散りやすい。

したがって、クリーニングローラをブラシ状にする構成においては、不要物の飛び散り防止やクリーニング装置のメンテナンス（清掃）容易化といった本発明の機能がより効果的に発揮されるといえる。

また、クリーニングローラにおける加圧ローラとの接触部分をブラシ状にしたクリーニング装置においては、上記カバー部材に、クリーニングローラのブラシ状の部分に当接する叩き部が設けられていることが好ましい。

クリーニングローラのブラシ状の部分に当接する叩き部を設けることで、ブラシ部分に付着している現像剤や紙粉を叩き出すとともにブラシ部分の毛を立たせ、クリーニングローラ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させることができる。

上記構成においては、この叩き部はカバー部材に設けられている。したがって、カバー部材とクリーニングローラとをユニットとして交換、清掃する場合に、この叩き部も同時に交換、清掃することができ、メンテナンスが容易である。

また、上記の如くカバー部材に叩き部を設けた場合には、不要物の排出位置に該不要物の回収部を設けることが好ましい。上記構成によれば、現像剤や紙粉等の不要物を上記回収部に収容しおくことで、一旦排出された不要物が各ローラの回転によって飛散し、再び定着装置の各部材に付着することを防止できる。また、この回収部のみをとりあえず短期的にメンテナンスするといったことも可能である。

また、本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記した定着装置のクリーニング装置を備えたことを特徴としている。

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、クリーニングローラから飛び散った不要物をカバー部材内に収めることができるとともに、上記カバー部材とクリーニングローラとをユニットとして交換することができ、清掃等のメンテナンスが容易となる。

本発明の実施の一形態を図１（ａ）（ｂ）〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

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。この定着装置は、例えば画像形成装置に設けられ、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。

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、定着カバー３９（図３（ｂ）参照）とクリーニングローラ７５と叩き軸２１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

加圧ローラ３２の表面抵抗層７４の表面抵抗率は１０^１０Ω程度が好ましい。表面抵抗層７４の表面抵抗率を１０^５Ω程度にすることも可能ではあるが、より好ましくは、１０^７Ω〜１０^１８Ω以上が良い。また、表面抵抗層７４の体積抵抗率は、１０^７Ω・ｃｍ以上、より好ましくは、１０^１０Ω・ｃｍ以上である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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１４参照）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にまで付着してしまうこととなっていた。

例えば、プロセス速度が３３５ｍｍ／ｓ、印刷速度５５〜６５枚／分で加熱ローラ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。

このようなクリーニングローラを有していても、用紙幅の大きい記録シート（例えば、Ａ３サイズ）に連続して定着を行う場合や、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からの現像剤の排出が追いつかなくなる。

すなわち、排出しきれない現像剤等の不要物を付着させたままクリーニングローラが回転（特に、高速回転）し、現像剤等の不要物を周囲に飛び散らせることになる。この結果、クリーニングローラの周辺に設けられた部材に現像剤等の不要物が付着・固形化し、クリーニング装置のメンテナンス（交換・清掃等）に手間がかかるという問題があった。

このような課題を解消するため、本実施の形態の定着装置１４には、メンテナンスの容易なクリーニング装置９９（定着装置のクリーニング装置）が設けられている。

ここで、図１（ａ）は、本実施の形態にかかるクリーニング装置の分解斜視図である。また、図１（ｂ）は、本クリーニング装置の断面図である。また、図２（ａ）は、本実施の形態にかかる定着装置の要部と本クリーニング装置の関係を示す斜視図である。また、、図２（ｂ）は、本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１（ａ）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、定着カバー３９（カバー部材）とを備えている。

クリーニングローラ７５は、円筒状のブラシ部７５ｂと、このブラシ部７５ｂの心棒である芯金７５ａとを有する（図２（ｂ）参照）。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（加圧ローラ３２との接触部）のブラシ部７５ｂには、例えば、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。具体的には、クリーニングローラ７５は、芯金７５ａの側面に、例えば導電性のポリアミド繊維が多数植毛されたシート７５ｂ（ブラシ部）が、両面テープを介して貼り付けられた構成である。なお、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１２ｍｍ）表面にブラシ部７５ｂ（例えば、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２４ｍｍ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。

定着カバー３９は、図１（ａ）・（ｂ）に示されるように、加圧ローラ３２およびクリーニングローラ７５を覆うカバー部材であり、ガイド部３９ａ・３９ｂと、このガイド部３９ａ・３９ｂの両端に位置し、互いに対向する２箇所の支持部３９ｃ（図１（ａ）参照）と、叩き軸２１を備える蓋部３９ｄとを備える。この定着カバー３９は、加圧ローラ３２を保護するとともに、クリーニングローラ７５や叩き軸２１等からの不要物の飛び散りを防ぐためのものである。また、定着カバー３９は、図９に示す画像形成装置４１（例えば、定着装置１４の筐体（フレーム）等）に、着脱可能に支持されている。

図１（ａ）に示されるように、定着カバー３９の各支持部３９ｃには支持穴が形成されており、各支持穴に軸受け８５がはめ込まれている。この２つの軸受け８５にクリーニングローラ７５の芯金７５ａがはめ込まれている。すなわち、クリーニングローラ７５は軸受け８５を介して、定着カバー３９の支持部３９ｃに支持されている。

ガイド部３９ａ・３９ｂは、クリーニングローラ７５における加圧ローラ３２との接触部とクリーニングローラ７５の回転軸とを含む平面の両側に設けられ、支持部３９ｃに支持されたクリーニングローラ７５の外周部（ブラシ部７５ｂ）を覆うように形成されている。

蓋部３９ｄは、図１（ｂ）に示されるように、クリーニングローラ７５を挟んで加圧ローラ３２の反対側にてブラシ部７５ｂを覆うように設けられており、その両端部分はガイド部３９ａ・３９ｂに接している。

これにより、クリーニング装置９９においては、ブラシ部７５ｂと加圧ローラ３２との当接領域１００およびその近傍部分を除く領域が、定着カバー３９（ガイド部３９ａ・３９ｂおよび蓋部３９ｄ）によって覆われた構成となっている。

なお、図１（ａ）・図２（ｂ）に示されるように、芯金７５ａの両端部（軸受けの外側）にはフランジ５５が設けられている。このフランジ５５や荷重バネ（図示せず）によって、ブラシ部７５ｂは加圧ローラ３２に対して所定範囲の食い込み量をもって圧接（当接）されている。なお、本実施の形態においては、加圧ローラ３２表面に残留する現像剤および紙粉を効率よく除去するために、クリーニングローラ７５（ブラシ部７５ｂ）の加圧ローラ３２への食い込み量を約１ｍｍとしている。

また、図１（ａ）・（ｂ）に示されるように、定着カバー３９を構成する蓋部３９ｄには叩き軸２１（叩き部）が設けられている。この叩き軸２１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に対して所定の深さをもって当接する。

さらに、図１（ｂ）に示されるように、不要物の排出位置となる叩き軸２１の下部、すなわち、定着カバー３９内の蓋部３９ｄとガイド部３９ｂとで囲まれる部分には、ブラシ部７５ｂから除去、排出された現像材や紙粉を回収するための収用凹部５１（回収部）が備えられている。

このように、本実施の形態のクリーニング装置９９においては、クリーニングローラ７５が、定着カバー３９（支持部３９ｃ）に保持されているため、クリーニングローラ７５と定着カバー３９（支持部３９ｃ、ガイド部３９ａ・３９ｂ、叩き軸２１を備える蓋部３９ｄおよび回収用凹部５１）とが１つのユニットとなっている。また、定着カバー３９は画像形成装置（図９参照）に対し着脱可能である。したがって、メンテナンス時には、このユニット（クリーニング装置９９のユニット）ごと交換、清掃するといったことが可能になる。

上記クリーニング装置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は、フランジ５５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のブラシの毛（例えば、ポリアミド繊維）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（図１（ｂ）参照）。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の毛と毛の間に入り込んだ現像材や紙粉は、回転に伴う叩き軸２１とブラシ部７５ｂとの摩擦によって、ブラシ部７５ｂから除去、排出される。この排出された現像材や紙粉は、回収用凹部５１に収容される。

また、クリーニングローラ７５から飛び散った不要物（現像材や紙粉）は定着カバー３９内に収めることができ、定着装置１４内外の他の部材に不要物が付着・固形化することを防止できる。これにより、クリーニング装置９９のメンテナンス（清掃等）が容易となる。加えて、このメンテナンス時に、上記定着カバー３９とクリーニングローラ７５とをユニットとして交換することができ、クリーニング装置１４の各部を個別に分解・交換し、清掃するといった従来からの手間を省くことができる。さらに、現像材等の飛散を最小限に抑えることができるため、飛散した現像材が記録シート９１を汚してしまうといった問題も併せて解消することができる。

また、クリーニングローラ７５における加圧ローラ３２との接触部分（クリーニングローラ７５の表面７５ｂ）がブラシ状であるので、加圧ローラ３２表面に付着している不要物を効率良く取り除くことができる。このとき、毛の弾力によって不要物が周囲に飛び散りやすいが、クリーニングローラ７５そのものを覆うガイド部３９ａ・３９ｂおよび蓋部３９ｄによって、この不要物の飛び散りを効果的に抑えることができる。

また、クリーニングローラ７５のブラシ部７５ｂに当接する叩き軸２１によって、ブラシ部７５ｂに付着している現像剤や紙粉を叩き出すとともにブラシ部７５ｂの毛を立たせることができ、クリーニングローラ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させることが可能となる。なお、定着カバー３９に叩き軸２１が設けられているため、定着カバー３９とクリーニングローラ７５とをユニットとして交換、清掃する際に、この叩き軸２１も同時に交換、清掃することができ、メンテナンスが容易である。

また、叩き軸２１による不要物の排出位置には回収用凹部５１が設けられているため、現像剤や紙粉等の不要物をこの回収用凹部５１に収容することができる。これにより、一旦排出された不要物が再度定着装置１４内の部材に付着してしまうことを防止できる。また、この回収用凹部５１のみをとりあえずメンテナンスするといったことも可能である。

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は時計方向に回転し、加圧ローラ３２は反時計方向に回転する。

また、上記叩き軸２１（図１参照）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。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、引っ張りスプリング２１ａ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２１ａ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２１ａ）とのトナーによる溶着が起こりにくくなる。

また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、櫛状の板金２１ｂ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２１ｂ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。

図９は本実施の形態における（電子写真式の）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

両面画像形成を行う場合、反転搬送された記録シートは、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第２の記録シート排出部４５ｂは、ステープルや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。

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。

なお、本発明の定着装置のクリーニング装置は、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、これら両ローラ間に記録シートを挟み込み、記録シート上の現像剤を記録シートに定着させる定着装置のクリーニング装置であって、前記加圧ローラに接触して、この加圧ローラの表面の現像剤を除去するクリーニングローラを備え、このクリーニングローラは、加圧ローラを保護する定着カバーによって保持されていることを特徴としているともいえる。この場合、前記定着カバーは、クリーニングローラを包むガイドを備えることが好ましい。また、前記定着カバーには、クリーニングローラのブラシをたたく部分が設けられていることが好ましい。また、前記定着カバーには、クリーニングされた現像剤及び紙粉等を回収する袋部分を設けることが好ましい。

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。

（ａ）は、本実施の形態にかかるクリーニング装置の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ)に示すクリーニング装置の断面図である。（ａ）は、本実施の形態にかかる定着装置の要部と本クリーニング装置との関係を示す斜視図であり、（ｂ）は、本クリーニング装置におけるクリーニングローラの平面図である。（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。（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。（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。本実施の形態かかる加熱ローラの取り付け構造を示す断面図である。本実施の形態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。（ａ）は、本実施の形態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。本実施の形態かかる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

１４定着装置
２１叩き軸（叩き部）
２１ａ引っ張りスプリング
２１ｂ櫛状の板金
３１加熱ローラ
３２加圧ローラ
３９定着カバー（カバー部材）
３９ａ・３９ｂガイド部
３９ｃ支持部
３９ｄ蓋部
４１画像形成装置
５１回収用凹部（回収部）
５５フランジ
７５クリーニングローラ
７５ｂブラシ部
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）

Claims

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と、該クリーニングローラおよび上記加圧ローラを覆うカバー部材とを備え、
上記カバー部材に上記クリーニングローラが保持されており、
上記カバー部材は、クリーニングローラを覆うガイド部を備えており、
上記ガイド部には、上記加圧ローラと上記クリーニングローラとの接触部分において第１開口部が形成されているとともに、上記クリーニングローラを挟んで上記第１開口部の反対側にて第２開口部が形成されており、
上記カバー部材は、さらに、上記第２開口部を覆う蓋部を備えており、
上記ガイド部と蓋部とで囲まれる部分には、クリーニングローラから除去された不要物を回収する回収部が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。
上記クリーニングローラは、加圧ローラとの接触部分がブラシ状であ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。
上記カバー部材には、上記クリーニングローラのブラシ状の部分に当接する叩き部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の定着装置のクリーニング装置。
上記叩き部による不要物の排出位置に上記回収部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の定着装置のクリーニング装置。
請求項１から４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。