JP6289244B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する画像形成装置に備えられ、記録材に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置に関する。

従来、電子写真方式などを利用した画像形成装置において、トナーによって記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させるために、像加熱装置である定着装置が用いられる。定着装置では、ローラやベルトなどの加熱部材を記録材の表面に接触させることで、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱して溶融させることで、トナー像を記録材に定着させる。

また、このような定着装置として、加熱部材の表面をその表面に砥粒を付着させた摺擦回転体により摺擦して加熱部材の表面粗さを一定の状態に維持すると共に、この摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材を備えた構成が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載された構成の場合、摺擦回転体の表面に付着したトナーや紙粉などを、清掃部材の表面に設けられたシリコーンゴム層の粘着力により除去している。

特開２００８−４０３６５号公報

上述の特許文献１に記載された構成の場合、清掃部材の表面に設けたシリコーンゴム層が平滑面であるため、摺擦回転体の表面に設けられた砥粒による凹凸の間に詰まったトナーなどの微細な異物を十分に除去しにくい。

本発明は、このような事情に鑑み、摺擦回転体の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる構成を実現すべく発明したものである。

本発明は、記録材に形成されたトナー像をその間のニップ部にて加熱する第１の回転体及び第２の回転体と、その表面に砥粒により形成された複数の凹凸を有し、前記第１の回転体の表面を摺擦する摺擦回転体と、前記摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材と、を備え、前記摺擦回転体の表面の複数の凹凸の平均間隔Ｓｍは、１０〜２０μｍであり、前記清掃部材は、それぞれの繊維径が５μｍ以上で前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ以下である複数の繊維を有することを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、摺擦回転体の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 本実施形態に係る定着装置の斜視図。 本実施形態に係る定着装置の定着ベルトと加圧ベルトとを当接させた状態を示す断面図。 本実施形態に係る定着装置の定着ベルトと加圧ベルトとを離間させた状態を示す断面図。 本実施形態に係る定着装置の一部を省略して示す側面図。 本実施形態に係る定着装置の定着ベルトと加圧ベルトとの当接及び離間動作を示す、（ａ）フローチャート、（ｂ）ブロック図。 本実施形態に係る定着装置の粗しローラの回転、当接及び離間を行う駆動機構を互いに別方向から見た斜視図。 本実施形態に係る定着装置の粗しローラの離間状態を示す、（ａ）定着装置の一部断面図、（ｂ）駆動機構の一部を抜き出して示す断面図。 本実施形態に係る定着装置の粗しローラの当接状態を示す、（ａ）定着装置の一部断面図、（ｂ）駆動機構の一部を抜き出して示す断面図。 本実施形態に係る定着装置の粗しローラによる粗し動作を示す、（ａ）フローチャート、（ｂ）同じくブロック図。 本実施形態に係る定着装置の清掃ローラの、（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ部を拡大して示す模式図。 本実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す図。

本発明の実施形態について、図１ないし図１２を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を採用したフルカラーのレーザビームプリンタである。画像形成装置１は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを備えている。各画像形成部Ｕは、それぞれ像担持体としての感光ドラム２、帯電装置としての帯電ローラ３、露光装置としてのレーザスキャナ４、現像装置５などを備える。感光ドラム２は、帯電ローラ３によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム２は、レーザスキャナ４によって露光され、表面に潜像が形成される。この潜像は、現像装置５によって各色のトナーにより現像されトナー像になる。感光ドラム２のトナー像は、一次転写ローラ６に一次転写バイアスが印加されることで、中間転写体である中間転写ベルト７に順次重ねて転写され、中間転写ベルト７上にフルカラーのトナー像が形成される。

一方、記録材収容手段であるカセット１０、１１には、記録材Ｓ（例えば、用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）が収容されており、記録材Ｓは、給紙機構の動作により１枚毎分離給送され、搬送路１２を通ってレジストローラ対１３に送られる。レジストローラ対１３は、記録材Ｓを一旦受け止めて、記録材が斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対１３は、中間転写ベルト７上のトナー像と同期を取って、記録材を中間転写ベルト７と二次転写ローラ８との間に搬送する。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、二次転写ローラ８に二次転写バイアスが印加されることで、記録材Ｓに転写される。その後、記録材は、定着装置１００に搬送されて定着装置１００において加熱、加圧されることによって、記録材上のトナー像が記録材に定着される。その後、トナー像が定着された記録材Ｓは、排出ローラ対１４によって装置上部の排出トレイ１５へと搬送排出される。制御手段としてのＣＰＵ２０は、各部を駆動するモータなどを制御して、このような画像形成動作を行う。

［定着装置］
次に、本実施形態の像加熱装置である定着装置１００の構成について、図２ないし図１２を用いて詳細に説明する。定着装置１００は、図２に示すように、駆動モータ３０１及び加圧モータ３０２を備え、これら各モータを駆動することで、入口側から挿入された記録材Ｓを挟持搬送しつつ、加熱、加圧することで、トナー像を記録材に定着し、出口側から排出する。

図３に示すように、定着装置１００は、第１の回転体としての定着ベルト１０５、第２の回転体としての加圧ベルト１２０、ＩＨヒータ１７０、摺擦回転体としての粗しローラ４００、清掃部材としての清掃ローラ４１５などを備える。そして、定着ベルト１０５と加圧ベルト１２０との間の定着ニップ部Ｎにて、記録材に形成されたトナー像を加熱する。磁束発生手段であるＩＨヒータ１７０は、励磁コイルと磁性体コアとそれらを保持するホルダから構成され、定着ベルト１０５の上部表層近傍に設けられている。励磁コイルは交流電流によって交流磁束を発生し、交流磁束はコア磁性体に導かれて誘導発熱体である定着ベルト１０５に渦電流を発生させる。その渦電流は誘導発熱体の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。コイルに供給される交流電流は、定着ベルト１０５の表層温度を検知するためのサーミスタからの温度情報をもとに定着ベルト１０５の表面温度が所定温度（例えば１５０℃程度）となるようにＣＰＵ２０により制御される。

定着ベルト１０５と当接して定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材である加圧ベルト１２０は、加圧ローラ１２１とテンションローラ１２２に張架されている。テンションローラ１２２は、加圧ベルト１２０に所定の張力（例えば２００Ｎ）を付与する。加圧ベルト１２０としては、耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのニッケル金属層に例えば厚さ３００μｍのシリコーンゴムをコーティングし、表層にＰＦＡチューブを被覆したものが用いられる。このような加圧ベルト１２０は、後述するように定着ベルト１０５と当接して従動回転し、定着ニップ部Ｎで挟持した記録材を搬送する。

加圧ローラ１２１は、例えば中実ステンレスによって外径がφ２０ｍｍに形成され、加圧ベルト１２０と定着ベルト１０５とで形成する定着ニップ部Ｎの出口側に配設されている。加圧ローラ１２１の記録材の搬送方向上流側には、例えばシリコーンゴムで形成された加圧パッド１２５が加圧ベルト１２０内側に接触するように配置されている。テンションローラ１２２は、例えばステンレスによって外径がφ２０ｍｍ、内径φ１８ｍｍ程度に形成された中空ローラである。テンションローラ１２２は、図５に示すように、両端部が軸受１２６によって支持され、テンションバネ１２７によって付勢されている。

定着ベルト１０５は、駆動ローラ１３１とテンションローラ１３２に張架されている。テンションローラ１３２は、定着ベルト１０５に所定の張力（例えば２００Ｎ）を付与する。定着ベルト１０５としては、ＩＨヒータ１７０により発熱させられるとともに耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのニッケル金属層もしくはステンレス層などの磁性金属層に例えば厚さ３００μｍのシリコーンゴムをコーティングし、表層にＰＦＡチューブを被覆したものが用いられる。

駆動ローラ１３１は、例えば中実ステンレスによって外径がφ１８ｍｍに形成された芯金表層に耐熱シリコーンゴム弾性層を一体成型により形成される。駆動ローラ１３１は、定着ベルト１０５と加圧ベルト１２０との定着ニップ部Ｎの出口側に配設され、加圧ローラ１２１の圧接により弾性層が所定量弾性的に歪ませられるものである。駆動ローラ１３１の記録材の搬送方向上流側には、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ材）で形成されたパッドステー１３７が定着ベルト１０５内側に接触するように配置されている。

テンションローラ１３２は、例えばステンレスによって外径がφ２０ｍｍ、内径φ１８ｍｍ程度に形成された中空ローラである。テンションローラ１３２は、定着ベルト１０５の回転方向に直交する幅方向の蛇行を調整するステアリングローラとしても機能する。即ち、テンションローラ１３２は、図５に示すように、両端部が軸受１３６によって支持され、テンションバネ１３５によって付勢されている。また、テンションローラ１３２の片端部は、揺動アーム１３４に支持されており、揺動アーム１３４は、揺動軸１３４ａに揺動自在に支持され、揺動機構１３４ｂにより揺動軸１３４ａを中心として揺動可能となっている。揺動アーム１３４が揺動することでテンションローラ１３２が傾動して、テンションローラ１３２に張架された定着ベルト１０５が幅方向に移動して蛇行が調整される。

駆動ローラ１３１は、駆動モータ３０１により回転駆動される。駆動モータ３０１は、図２に示すように定着装置１００外部に配置され、図５に示すように駆動ローラ１３１の回転軸上に固定された駆動入力ギア３１０に対して駆動を入力する。これにより、駆動ローラ１３１を介して定着ベルト１０５を回転させる。

また、定着装置１００は、図５に示すように、ベースフレーム３０３と、上フレーム３０５と、下フレーム３０６とを備える。上フレーム３０５は、駆動ローラ１３１を回転可能に支持するとともに、パッドステー１３７端部を保持し、ベースフレーム３０３に固定されている。下フレーム３０６は、加圧ローラ１２１を回転可能に支持するとともに加圧パッド１２５端部を保持し、ベースフレーム３０３に設けられたヒンジ軸３０４により回動可能に支持されている。

ベースフレーム３０３には加圧カム軸３０７が取り付けられ、その両端には加圧カム３０８が設けられている。また加圧カム軸３０７の軸上には加圧ギアが固定されており、加圧モータ３０２の駆動で加圧カム３０８を所定量回転させることで、下フレーム３０６を図３で示す加圧位置と、図４で示す離間位置に回動する。即ち、加圧カム３０８を回転させることで、下フレーム３０６に支持された加圧ローラ１２１などを定着ベルト１０５側に移動させ、加圧ベルト１２０を定着ベルト１０５と当接させる（加圧位置）。一方、加圧カム３０８を回転させることで、下フレーム３０６に支持された加圧ローラ１２１などを定着ベルト１０５から離れる方向に移動させ、加圧ベルト１２０を定着ベルト１０５から離間させる（離間位置）。

また、加圧ローラ１２１は、加圧フレーム３１２に支持され、加圧フレーム３１２と下フレーム３０６との間には、加圧位置で加圧フレーム３１２を加圧するための加圧バネ３１１が設けられている。加圧バネ３１１は、下フレーム３０６が加圧位置に移動した際、定着ベルト１０５内の駆動ローラ１３１とパッドステー１３７に対し、加圧ベルト１２０内の加圧ローラ１２１と加圧パッド１２５を所定の圧（例えば４００Ｎ）で押圧する。それによって、上述の定着ニップ部Ｎを形成する。

次に、このような定着ニップ部Ｎの形成動作、及び、定着ベルト１０５と加圧ベルト１２０との離間動作について、図６を用いて説明する。加圧命令がＣＰＵ２０から出されると（Ｓ１）、モータドライバ２１により加圧モータ３０２が正方向に回転する（Ｓ２）。それにより加圧カム３０８が所定量回転して下フレーム３０６を上昇させ、加圧フレーム３１２に支持された加圧パッド１２５と加圧ローラ１２１が加圧位置に移動する（Ｓ３）。そして、定着ベルト１０５と加圧ベルト１２０とが圧接して定着ニップ部Ｎを形成する（Ｓ４）。同様に、ＣＰＵ２０より離間命令が出されると（Ｓ５）、同様に加圧モータ３０２が逆方向に回転する（Ｓ６）。それにより加圧カム３０８が所定量回転して下フレーム３０６を下降させ、加圧フレーム３１２に支持された加圧パッド１２５と加圧ローラ１２１が離間位置に移動する（Ｓ７）。そして、定着ベルト１０５と加圧ベルト１２０とが離間して定着ニップ部Ｎが解除される（Ｓ８）。

［粗し機構］
次に、定着ベルト１０５の表面性回復を行う粗し機構について、図７ないし図１０を用いて説明する。粗し機構を構成する摺擦回転体としての粗しローラ４００は、定着ベルト１０５に近接した位置に、定着ベルト１０５に当接又は離間可能に設けられている。この粗しローラ４００は、その表面に凹凸を有し、表面を定着ベルト１０５の表面に摺擦させることで、表面粗さを変更する。

このために粗しローラ４００は、例えば、φ１２ｍｍのステンレス製の芯金の表面に接着層を介して砥粒を密に接着してある。砥粒は、画像の目標光沢度に合わせて、番手（粒度）が＃１０００〜＃４０００のものを用いるのが好ましい。砥粒の平均粒径は、番手（粒度）が＃１０００の場合は約１６μｍ、＃４０００番手の場合は約３μｍである。砥粒は、アルミナ系（登録商標「アランダム」又は「モランダム」とも称される）である。アルミナ系は、工業的に最も幅広く用いられる砥粒で、定着ベルト１０５の表面に比べて各段に硬度が高く、粒子が鋭角形状のため研磨性に優れている。本実施形態では、番手（粒度）が＃２０００の砥粒（平均粒径が７μｍ）を用いており、その表面粗さ（Ｒａ）は２．０〜４．０μｍ、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は約１０〜２０μｍである。

このような粗しローラ４００を、定着ベルトに当接又は離間、及び、回転させる機構について説明する。図７に示すように、定着装置１００のフレームに支持されたＲＦカム軸４０８の両端には、ＲＦカム４０７が固定されている。ＲＦカム軸４０８には、ＲＦ着脱ギア４０９が固定されており、ＲＦ加圧モータ４１０の回転により、ＲＦモータギア４１１及びＲＦ着脱ギア４０９を介してＲＦカム軸４０８を回転させてＲＦカム４０７の位相を制御する。

粗しローラ４００は、図８に示すように、上フレーム３０５上の固定軸１４２に回転可能に支持された支持アーム４０１に対し軸受を介して回転可能に支持されている。また、固定軸１４２には加圧アーム４０２が回転可能に支持されており、支持アーム４０１と加圧アーム４０２の間には加圧バネ４０４が設けられている。加圧アーム４０２には、図８（ｂ）に示すように、他端が上フレーム３０５に保持された離間バネ４０５が設けられている。離間バネ４０５は加圧アーム４０２をＲＦカム４０７側へと付勢することで、加圧アーム４０２を連動して回転させる。それにより粗しローラ４００はＲＦカム４０７の回転に従って昇降することが可能となり、粗しローラ４００を粗しニップＲを形成する図９に示す加圧位置と、図８に示す離間位置に移動することができる。本実施形態の場合、ＲＦカム４０７、加圧アーム４０２、加圧バネ４０４、支持アーム４０１、離間バネ４０５により、粗しローラ４００を定着ベルト１０５に当接又は離間させる接離機構（離間機構）４００Ａを構成する。

また、粗しローラ４００の同軸上にはギア４１３が設けられており、定着ベルト１０５を張架する駆動ローラ１３１の同軸上には駆動ギア４１２が設けられている。そして、図９に示すように、ＲＦカム４０７の回転により粗しローラ４００が加圧位置に移動すると、駆動ギア４１２とギア４１３とがかみ合う。これにより、駆動モータ３０１により駆動される駆動ローラ１３１の駆動が、駆動ギア４１２及びギア４１３を介して伝達されて、粗しローラ４００が回転する。一方、図８に示すように、ＲＦカム４０７の回転により粗しローラ４００が離間位置に移動すると、駆動ギア４１２とギア４１３とのかみ合いが外れる。これにより、駆動ローラ１３１の駆動が伝達されず、粗しローラ４００の回転が停止する。

このような粗しローラ４００の加圧位置及び離間位置について、より具体的に説明する。まず、粗しローラ４００の離間位置について、図８を用いて説明する。後述するシーケンスに従いＲＦカム４０７が所定の位相まで回転すると、支持アーム４０１と加圧アーム４０２は加圧バネ４０４の力でお互いに離れる方向に移動する。そして、加圧アーム４０２は支持アーム４０１のストッパー部４０３に付き当たり位置が規制された状態で保持され、離間バネ４０５の付勢力で図８の上方に移動する。このとき、駆動ギア４１２とギア４１３も離間しており、画像形成装置の作像時に定着ベルト１０５を駆動しても、粗しローラ４００には駆動が伝達されない状態となる。

次に粗し動作を行う加圧位置について、図９を用いて説明する。後述するシーケンスに従いＲＦカム４０７が加圧位置に向かって回転を始めると、加圧アーム４０２が図９の下方に移動する。そして、加圧バネ４０４を介して支持アーム４０１及び粗しローラ４００が定着ベルト１０５側に移動し、粗しローラ４００が定着ベルト１０５と当接する。更にＲＦカム４０７が回転していくと、加圧アーム４０２が支持アーム４０１側へと押し込まれ、加圧バネ４０４が所定の付勢力で粗しローラ４００を付勢して粗しニップＲを形成する。本実施形態での粗しニップ形成時には定着ベルト１０５は、１５ｋｇｆ（≒１５０Ｎ）の力で圧接されるように設定されている。

この圧接する動作で、粗しローラ４００が圧接すると同時に、駆動ローラ１３１の同軸上に配置された駆動ギア４１２と粗しローラ４００の同軸上に配置されたギア４１３がかみ合い、粗しローラ４００は回転する。そして、表面に研磨層を備えた粗しローラ４００が、定着ベルト１０５に対してウィズ方向（表面が同一方向へ移動する方向）に所定の周速差を持って回転することで、定着ベルト１０５の表面を一様に、所望の粗さに粗す。

この際、周速差が小さいと、所望の粗さに対して、小さい表面粗さとなってしまう。このため、本実施形態においては、駆動ギア４１２とギア４１３との減速比を、１．３：１の比率とし、駆動モータ３０１の回転数が３０００ｒｐｍ時において、周速差が９０ｍｍ／ｓとなるようにしている。以上の条件で定着ベルト１０５を粗しローラ４００により粗すことで、定着ベルト１０５の表層をＲｚ０．５〜１．０μｍ程度にすることが可能となる。このような粗さに調整された定着ベルト１０５を用いて、上述したように記録材上にトナー像を定着することで、定着ベルト１０５の表層粗さによるキズが現れず、且つ適正な光沢を有した画像とすることができる。

次に、上述した離間位置、加圧位置の一連の動作について、図１０を用いて説明する。本実施形態の構成を用いると、前述した粗しローラ４００の一連の動作は定着ニップ部Ｎの形成・解除に関わらず動作させることが可能である。但し定着ニップ部Ｎの形成中に動作させると、ギア噛み合いによる振動や、駆動モータ３０１への負荷増が懸念されるため、本実施形態では、粗しローラ４００により定着ベルト１０５を粗す粗し動作は、定着ニップ部Ｎを解除した状態で動作させる。

まず、定着ニップ部Ｎが解除されていると判断され、ＣＰＵ２０より加圧命令が出されると、モータドライバ２２によりＲＦ加圧モータ４１０は正方向に所定量回転する（Ｓ１１）。そうすると前述した駆動列を介してＲＦカム４０７が所定量回転し、支持アーム４０１に支持された粗しローラ４００を加圧位置に移動させて粗しニップＲを形成する（Ｓ１２）。次に、駆動モータ３０１を回転させ（Ｓ１３）、粗し動作を開始する（Ｓ１４）。粗し動作開始から所定時間が経過すると（Ｓ１５）、粗し動作が終了し（Ｓ１６）、駆動モータ３０１が停止する（Ｓ１７）。次に、ＲＦ加圧モータ４１０が逆方向に所定量回転し（Ｓ１８）、粗しローラ４００が離間位置に移動して（Ｓ１９）、一連の動作を終了する。

このような定着ベルト１０５の表面性回復を行う粗し動作（表面性回復動作）について説明する。粗し動作は、記録材のエッジ部と接触した定着ベルト１０５の部位が他の部位に比べて部分的に粗面化してしまった場合に有効なものである。粗しローラ４００は、上述した機構およびシーケンスで動作し、定着ベルト１０５の長手方向（回転方向に交差する幅方向）のほぼ全域に亘り摺擦する。それによって、部分的に表面が粗れてしまった部位とそうではない部位とで表面粗さがほぼ同等となるようにし、劣化状態を目立たなくする。

具体例を説明する。本実施形態では、例えば表面粗さＲｚが２．０程度に部分的に粗らされた定着ベルト１０５の表面を、このような粗しローラ４００による粗し動作により、表面粗さＲｚが０．５〜１．０μｍに回復させるようにしている。このとき、記録材のエッジ部と接触した定着ベルトの部位と他の部位の表面粗さＲａの差分をΔＲａとした場合、ΔＲａが０．３μｍ程度の状態から、粗し動作（表面性回復動作）によりΔＲａが０．１μｍ程度になるよう処理される。このように本実施形態では、粗しローラ４００の役割は、定着ベルト１０５の表面粗さを長期に亙り十分に低い状態に維持させるためのものである。これは、画像の光沢ムラを抑制しつつ、画像の光沢低下を抑制することに繋がる。

［清掃ローラ］
次に、粗しローラ４００の表面を清掃する清掃部材としての清掃ローラ４１５について、例えば図８を参照しつつ、図１１及び図１２を用いて説明する。上述のように、粗しローラ４００が定着ベルト１０５の表層を粗すと、粗しローラ４００の表面には定着ベルト１０５の表層に溶融している微量のトナーや紙紛、定着ベルト１０５の表層を形成するチューブカスが付着する。これらが付着すると粗しローラ４００の表面性状が劣化し、定着ベルト１０５表層の表面粗さを一定の状態に維持する所期の効果が発揮されなくなることがある。具体的には、本発明者等の検討により、粗し動作を行うことで定着ベルト１０５に付着した紙紛や表層の削れカス等の微細な異物が、粗しローラ４００の砥粒の凹凸内に詰まり、表面粗さが低下することが分かった。表面粗さは、粗しローラ４００が定着ベルト１０５を粗す時間（以下、走行時間と呼ぶ）の増加と共に低下していく傾向にある。このため、本実施形態では、清掃ローラ４１５を粗しローラ４００に当接させ、表面を清掃するようにしている。

清掃ローラ４１５は、図１１に示すように、その表面に立設された複数の繊維であるパイル糸４１７を有し、複数のパイル糸４１７が接触することで、粗しローラ４００の表面を清掃する。このために清掃ローラ４１５は、図８に示すように、粗しローラ４００の表面に常時当接させるようにしている。より具体的に説明する。清掃ローラ４１５は、固定軸１４２に回転可能に支持された清掃アーム４１４によってその両端を回転可能に支持されて保持されている。更に清掃アーム４１４には、他端が固定軸１４２に保持された付勢手段である揺動バネ４１６が設けられ、清掃ローラ４１５が粗しローラ４００に所定圧で常時当接する方向に付勢している。言い換えれば、清掃ローラ４１５は、揺動バネ４１６により粗しローラ４００に向けて付勢されている。

次に、清掃ローラ４１５の構成を、図１１を用いて詳細に説明する。清掃ローラ４１５は、例えば、φ６ｍｍの金属製（ステンレスや鉄にめっきを施したもの）の円筒部材である芯金４１９の表面に繊維束を植毛したパイルブラシを巻き付けた、外径約φ１０ｍｍのブラシローラである。本実施形態では、複数のパイル糸４１７は、繊維径が粗しローラ４００の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ以下としている。上述のように、粗しローラ４００の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍが１０〜２０μｍであるため、複数のパイル糸４１７の繊維径は、１０〜２０μｍ以下とする。但し、繊維径が小さ過ぎると繊維の剛性が低くなりすぎて、粗しローラ４００の表面の異物を除去しにくくなるため、複数のパイル糸４１７の繊維径は、粗しローラ４００の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍの１／４以上とすることが好ましい。例えば、粗しローラ４００の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍが１０〜２０μｍであれば、複数のパイル糸４１７の繊維径を５μｍ以上とすることが好ましい。

本実施形態では、具体的には、パイル糸４１７は線径２ｄ（デニール、約φ１４μｍ）のポリイミド繊維を使用し、その繊維束をアラミド繊維の基布４１８に編み込んでパイルブラシの原反を作成している。そして、パイルブラシの原反を所定の幅にカットしたものを芯金４１９に巻き付けながらシリコーン接着剤で接着することで、ブラシローラの形状に加工して、上述の清掃ローラ４１５としている。なお、清掃ローラ４１５のパイル糸としては、ポリイミド繊維以外に、繊維径の条件が適合すれば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やアクリルの繊維であっても良い。

そして、このように構成される清掃ローラ４１５を常時、粗しローラ４００の表面に接触させることで、粗しローラ４００の表面を清掃するようにしている。具体的には、清掃ローラ４１５が粗しローラ４００に接触することで従動回転し、粗しローラ４００の表面を清掃する。但し、清掃ローラ４１５を粗しローラ４００と同一の駆動源、或いは、別の駆動源により駆動しても良い。この場合、清掃ローラ４１５と粗しローラ４００との間に周速差を設けることが好ましい。また、清掃ローラ４１５の回転方向は、粗しローラ４００と同方向でも逆方向でも良い。

本実施形態の場合、清掃ローラ４１５の複数のパイル糸４１７の繊維径が粗しローラ４００の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ以下であるため、粗しローラ４００の表面の凹凸の間に詰まった異物を十分に除去できる。即ち、粗しローラ４００表面の砥粒凸凹の平均間隔Ｓｍに対し、少なくともＳｍの最大値と同等もしくはそれよりも線径の細い繊維で構成された清掃ローラ４１５を粗しローラ４００に当接させている。これにより、粗しローラ４００の砥粒の間に詰まった微細な異物を、清掃ローラ４１５の複数のパイル糸４１７により除去することが可能となる。この結果、定着ベルト１０５の表層の表面粗さを一定の状態に維持するために必要な粗しローラ４００の表面粗さを維持することができ、粗しローラ４００の長寿命化を図ることができる。

また、前述した特許文献１に記載された構成のように、清掃部材として、平滑なシリコーンゴム層により摺擦回転体の表面を清掃する構成の場合、清掃部材の表面に摺擦回転体から除去した異物が蓄積され易い。このため、新たに摺擦回転体に付着した異物を除去する能力が著しく低下してしまい、粗し動作を所定回数以上実行すると、摺擦回転体の砥粒間に異物が蓄積し、摺擦回転体の表面粗さを維持しにくい。これに対して本実施形態の場合、清掃部材としての清掃ローラ４１５は、上述のようなブラシローラであるため、粗しローラ４００から除去した異物はブラシローラ内部に送られ、表面に異物が蓄積されにくい。このため、長期に亙って粗しローラ４００に付着した異物を除去する能力を維持でき、粗しローラ４００の表面粗さも長期に亙って維持できる。

［実験］
次に、このような本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、清掃部材として、本実施形態の構成を有する実施例と、本実施形態とは異なる構成の２つの比較例１、２とを使用して、それぞれ粗しローラ４００の走行時間に対する粗しローラ４００の表面粗さの推移を測定した。なお、粗しローラ４００の走行時間とは、上述したように、粗しローラ４００が定着ベルト１０５に当接して、この定着ベルト１０５の表面を粗している時間である。

また、比較例１では、平滑な表面を有するシリコーンゴム層を設けた清掃ローラを用いた（シリコーンゴム）。比較例２では、芯金の表面に繊維径６ｄ（φ４２μｍ）のパイル糸（ポリイミド繊維）を立設したブラシローラを用いた（ＰＩブラシ（繊維径６ｄ））。実施例では、芯金の表面に繊維径２ｄ（φ１４μｍ）のパイル糸（ポリイミド繊維）を立設したブラシローラを用いた（ＰＩブラシ（繊維径２ｄ））。また、粗しローラ４００としては、上述したような構成のものを用いた。実験で用いた粗しローラ４００の初期の表面粗さは、Ｒａ４．５程度であった。また、粗しローラ４００の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は、周方向と長手方向に数か所測定し、その値は約１０〜２０μｍであった。

このように行った実験結果を図１２に示す。図１２は縦軸に粗しローラ４００の表面粗さＲａを、横軸に粗しローラ４００の走行時間をとり、粗しローラ４００の走行時間の経過による粗しローラの表面粗さＲａの推移を示している。実験では、粗しローラ４００の表面粗さがＲａ２．０程度まで低下した場合に、粗しローラ４００による効果（粗し効果）を得られなくなると判定した。

図１２から明らかなように、比較例１の場合、粗しローラ４００の表面粗さは、走行時間の累計が約３０分でＲａ２．０まで低下し、粗し効果を発揮できなくなった。また、比較例２の場合、粗しローラ４００の表面粗さは、走行時間の累計が約６０分でＲａ２．０まで低下し、粗し効果を発揮できなくなった。この時の粗しローラ４００表面を顕微鏡で観察すると、粗しローラ４００表面の凹凸に詰まった微細な異物が凹凸内に埋め込まれてしまい、表面粗さが低下している様子が確認できた。一方、実施例の場合、粗しローラ４００の表面粗さは、走行時間の累計が約１８０分でもＲａ２．０を下回らない結果となった。この時の粗しローラ４００表面を顕微鏡で観察すると、粗しローラ４００表面の凹凸に詰まった微細な異物が除去され、一定の表面粗さを維持している様子が確認できた。

以上の結果から、清掃ローラ４１５のパイル糸の線径が、粗しローラ４００の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）の最大値よりも細ければ、粗しローラ４００の砥粒の凹凸内に詰まった微細な異物を除去できることが分かった。

＜他の実施形態＞
上述の実施形態では、摺擦回転体としての粗しローラが定着ベルトを摺擦する構成について説明したが、加圧ベルトを粗しローラにより摺擦する構成にも、本発明は適用可能である。この場合、加圧ベルトが第１の回転体となる。また、上述の実施形態では、第１の回転体及び第２の回転体としてベルトを使用した構成について説明した。但し、本発明は、第１の回転体と第２の回転体との両方がローラ、或いはどちらか一方がベルトである定着装置（像加熱装置）に適用しても、同様の効果を得ることが可能である。

また、上述の実施形態では、粗しローラ４００としてステンレス製の芯金に接着層を介して砥粒を密に接着したものについて述べた。但し、これに限らず、粗しローラ４００はステンレス製の芯金表面をブラスト加工等により所望の表面性状に処理されたものであっても良い。また、摺擦回転体としては、粗しローラに限らず、ベルトなどの他の回転部材に砥粒を接着したりして所望の表面性状としたものであっても良い。

また、上述の実施形態では、清掃ローラが粗しローラに常時当接する構成で説明したが、用途によっては清掃ローラが離間する構成であっても良い。例えば、粗しローラにより粗し動作を行っている場合に清掃ローラが粗しローラと当接し、粗しローラが駆動されることで清掃ローラを従動回転させ、粗しローラが定着ベルトから離間して駆動していない状態では離間させるようにする。或いは、これとは逆に、粗しローラが定着ベルトから離間している状態で清掃ローラを粗しローラに当接させ、粗しローラが定着ベルトに当接している状態で清掃ローラを粗しローラから離間させるようにしても良い。この場合、清掃ローラが単独で駆動可能、或いは、粗しローラが定着ベルトから離間していても駆動可能とする。更には、所定のタイミングやユーザの指令などにより、清掃ローラを粗しローラに当接させて、清掃ローラを単独で回転、或いは、粗しローラに従動回転させるようにしても良い。

１００・・・定着装置（像加熱装置）、１０５・・・定着ベルト（第１の回転体）、１２０・・・加圧ベルト（第２の回転体）、４００・・・粗しローラ（摺擦回転体）、４００Ａ・・・接離機構（離間機構）、４１５・・・清掃ローラ（清掃部材）、４１６・・・揺動バネ（付勢手段）、４１７・・・パイル糸（繊維）、４１９・・・芯金（円筒部材）

Claims (10)

1. 記録材に形成されたトナー像をその間のニップ部にて加熱する第１の回転体及び第２の回転体と、
   その表面に砥粒により形成された複数の凹凸を有し、前記第１の回転体の表面を摺擦する摺擦回転体と、
   前記摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材と、を備え、
   前記摺擦回転体の表面の複数の凹凸の平均間隔Ｓｍは、１０〜２０μｍであり、
   前記清掃部材は、それぞれの繊維径が５μｍ以上で前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ以下である複数の繊維を有する、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 記録材に形成されたトナー像をその間のニップ部にて加熱する第１の回転体及び第２の回転体と、
   その表面に砥粒により形成された複数の凹凸を有し、前記第１の回転体の表面を摺擦する摺擦回転体と、
   前記摺擦回転体の表面を清掃する清掃部材と、を備え、
   前記摺擦回転体の表面の複数の凹凸の平均間隔Ｓｍは、１０〜２０μｍであり、
   前記清掃部材は、それぞれの繊維径が前記摺擦回転体の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍの１／４以上で前記平均間隔Ｓｍ以下である複数の繊維を有する、
   ことを特徴とする像加熱装置。
3. 前記摺擦回転体は、前記第１の回転体の表面を摺擦して、表面粗さＲｚを０．５〜１．０μｍとする、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記摺擦回転体は、表面粗さＲａが２．０〜４．０μｍである、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記摺擦回転体の表面の凹凸を形成する前記砥粒は、粒度が♯１０００〜４０００である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
6. 前記複数の繊維は、ポリイミド繊維である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
7. 前記清掃部材は、前記摺擦回転体により従動回転可能である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
8. 前記清掃部材を前記摺擦回転体に向けて付勢する付勢手段を有する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし７のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
9. 粗し動作の終了に伴って、前記摺擦回転体を前記第１の回転体から離間させる離間機構を有する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし８のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
10. 前記摺擦回転体は、ローラである、
    ことを特徴とする、請求項１ないし９のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。

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