JP6323416B2 - 定着装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。より特定的には、本発明は、均熱回転体とブラシ回転体とを備えた定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置には、スキャナー機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンターとしての機能、データ通信機能、およびサーバー機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどがある。

画像形成装置における一般的な画像形成プロセスでは、像担持体表面が帯電装置によって一様に帯電された後、露光装置によって画像情報に従った露光がなされる。これにより、像担持体表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置によってトナーが静電的に付着されてトナー像として現像される。像担持体表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルトに転写され、転写部まで搬送される。そして中間転写ベルト上のトナー像は、用紙搬送部によって給紙トレイから搬送されてきた用紙に対して、転写部によって静電的に転写される。続いて用紙は定着装置へと搬送される。定着装置においては、加熱ローラーと加圧ローラーとのニップ部で用紙を加熱および加圧することにより、用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、用紙搬送部によって排紙トレイへ排紙される。

定着装置においては、定着時に用紙によって熱が奪われることにより、加熱ローラーおよび加圧ローラーの各々における用紙が通過する部分の温度が低下する。この温度低下により軸方向の温度分布にムラが生じ、画像グロスのムラなどの定着不良が生ずるおそれがある。特に用紙が厚紙などの場合には、用紙が通過する部分と通過しない部分との温度差が大きくなり、定着不良が生じる可能性が高くなる。

たとえば下記特許文献１および２などには、均熱ローラーを設けることで、加熱ローラーおよび加圧ローラーの各々における軸方向の温度分布を均一化する技術が提案されている。

下記特許文献１には、均熱ローラー（均熱化ローラー）の最外層を離型層とするとともに、均熱ローラーの表面を清掃するブラシローラーを設け、均熱ローラーの温度をトナーの溶融温度よりも高くして、ブラシローラーを回転駆動させて均熱ローラーの表面を清掃する技術が開示されている。均熱ローラーは、加圧ローラーに対して圧接位置と離間位置とに移動可能である。ブラシローラーは、均熱ローラーに対して接触位置と離間位置とに移動可能である。

下記特許文献２には、均熱ローラーがベルトと加圧ローラーとに着状態である場合に、均熱ローラーにウェブクリーニング装置を着状態にし、ベルトおよび加圧ローラーを回転させる技術が開示されている。これにより、加圧ローラーの残トナーなどが均熱ローラー側に転移され、ウェブクリーニング装置で除去される。均熱ローラーは移動可能であり、加圧ローラーおよびウェブクリーニング装置の各々に接触した状態と、加圧ローラーおよびウェブクリーニング装置の各々から離間した状態とをとることができる。

トナーや紙粉は、温度の高い方から温度の低い方へ転移しやすい性質を有している。このため、加熱ローラーまたは加圧ローラーに付着したトナーや紙粉は、均熱ローラーに転移しやすく、均熱ローラーは汚れやすい。そこで従来の定着装置には、上述のように均熱ローラーに当接して均熱ローラーの表面を清掃するブラシローラーやウェブクリーニング装置が設けられている。

特開２０１１−２２２６３号公報 特開２０１４−４８６２４号公報

特許文献１の技術では、均熱ローラーが加圧ローラーおよびブラシローラーの各々に接触した状態にある場合に、均熱ローラーに付着した汚れが加圧ローラーに再転移しやすいという問題があった。加圧ローラーへの汚れの再転移は、汚れが加圧ローラーに固着して紙しわなどの原因となり、通紙性を悪化させる。

特許文献２の技術では、清掃部材としてウェブクリーニング装置を用いている。ウェブクリーニング装置は、長尺のクリーニングシート、クリーニングローラー、およびクリーニングシート巻き取り機構などの構成を含むため、定着装置の大型化およびコスト増加の要因となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、大型化を抑止しつつ汚れを抑止することのできる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の一の局面に従う定着装置は、加熱部材によって加熱される加熱回転体と、加熱回転体に圧接してニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材をニップ部で把持および搬送することにより、トナー像を記録材に定着させる加圧回転体と、加熱回転体および加圧回転体のうち一方の回転体の回転軸方向の温度分布を均一化する均熱回転体と、複数の繊維を含み、均熱回転体の表面を清掃するブラシ回転体と、均熱回転体およびブラシ回転体を接触した状態で、均熱回転体およびブラシ回転体の両方を移動させることにより、均熱回転体が一方の回転体と接触した状態と、均熱回転体が一方の回転体から離間した状態との間で、均熱回転体と一方の回転体との接触状態を切り替える切替手段とを備え、切替手段は、ブラシ回転体の回転軸とは異なる軸である切替回転軸を中心として均熱回転体およびブラシ回転体を一体的に揺動させることにより、または均熱回転体およびブラシ回転体を一体的に平行移動させることにより、均熱回転体と一方の回転体との接触状態を切り替え、均熱回転体の回転軸を回転可能に支持する均熱回転体支持部と、ブラシ回転体の回転軸を回転可能に支持するブラシ回転体支持部と、均熱回転体支持部とブラシ回転体支持部との間に設けられた第１の付勢部材とをさらに備え、第１の付勢部材は、ブラシ回転体を均熱回転体に押し付ける方向に付勢する。
本発明の他の局面に従う定着装置は、加熱部材によって加熱される加熱回転体と、加熱回転体に圧接してニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材をニップ部で把持および搬送することにより、トナー像を記録材に定着させる加圧回転体と、加熱回転体および加圧回転体のうち一方の回転体の回転軸方向の温度分布を均一化する均熱回転体と、複数の繊維を含み、均熱回転体の表面を清掃するブラシ回転体と、均熱回転体およびブラシ回転体を接触した状態で、均熱回転体およびブラシ回転体の両方を移動させることにより、均熱回転体が一方の回転体と接触した状態と、均熱回転体が一方の回転体から離間した状態との間で、均熱回転体と一方の回転体との接触状態を切り替える切替手段とを備え、切替手段は、ブラシ回転体の回転軸とは異なる軸である切替回転軸を中心として均熱回転体およびブラシ回転体を一体的に揺動させることにより、または均熱回転体およびブラシ回転体を一体的に平行移動させることにより、均熱回転体と一方の回転体との接触状態を切り替え、均熱回転体の回転軸を回転可能に支持する均熱回転体支持部と、ブラシ回転体の回転軸を回転可能に支持するブラシ回転体支持部とを備え、均熱回転体支持部およびブラシ回転体支持部は同一部材であり、加圧回転体の回転軸を回転可能に支持する加圧回転体支持部と、均熱回転体支持部と加圧回転体支持部との間に設けられた第２の付勢部材とをさらに備え、第２の付勢部材は、均熱回転体を加圧回転体に押し付ける方向に付勢する。

上記定着装置において好ましくは、均熱回転体が一方の回転体から離間した状態において、ブラシ回転体を回転させるブラシ回転手段をさらに備える。

上記定着装置において好ましくは、ブラシ回転体の複数の繊維の各々の直径は、１０デニール以上２０デニール以下である。

本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置は、記録材にトナー像を転写する画像形成部と、上記のいずれかの定着装置とを備える。

本発明によれば、大型化を抑止しつつ汚れを抑止することのできる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す一部断面図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置２０の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における、加圧ローラー２２、均熱ローラー２３、およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。 ブラシの引き抜き力と、均熱ローラーおよび加圧ローラーの各々の状態との関係を示す表である。 本発明の第２の実施の形態における、加圧ローラー２２、均熱ローラー２３、およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。 本発明の第３の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。 本発明の第４の実施の形態における、均熱ローラー２３およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を説明する図である。 本発明の第５の実施の形態における、加熱ローラー２１と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。 ブラシ２４における繊維２４２の太さと、ブラシ２４の性能との関係を示す表である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

以下の実施の形態では、画像形成装置がＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）である場合について説明する。画像形成装置としては、ＭＦＰの他、プリンター、複写機、またはファクシミリなどであってもよい。

［第１の実施の形態］

始めに、本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す一部断面図である。

図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置は、トナー像形成部１０（画像形成部の一例）と、定着装置２０と、用紙搬送部４０と、スキャナー５０と、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）６０とを含んでいる。

トナー像形成部１０は、いわゆるタンデム方式で４色の画像を合成し、用紙にトナー像を転写する。トナー像形成部１０は、感光体１１と、現像装置１２と、一次転写ローラー１３と、中間転写ベルト１４と、二次転写ローラー１５などを含む。感光体１１、現像装置１２、および一次転写ローラー１３の各々は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色について設けられている。現像装置１２は、感光体１１にトナー像を形成する。一次転写ローラー１３は、感光体１１から中間転写ベルト１４にトナー像を転写（１次転写）する。二次転写ローラー１５は、画像形成位置Ｐ１において中間転写ベルト１４から用紙にトナー像を転写（２次転写）する。

定着装置２０は、用紙に付着したトナーを溶融させて用紙に定着させ、用紙に画像を形成する。定着装置２０の詳細な構成については後述する。

用紙搬送部４０は、給紙カセット４１と、分離部４２と、搬送ローラー対４３と、排出ローラー対４４と、排紙トレイ４５などを含む。給紙カセット４１は、画像を形成するための用紙を収容する。給紙カセット４１は複数であってもよい。分離部４２は、給紙カセット４１に収納された複数の用紙から１枚の用紙を分離して、搬送経路ＴＲに給紙する。搬送ローラー対４３は、搬送経路ＴＲに沿って用紙を搬送する。排出ローラー対４４は、画像が形成された用紙を排紙トレイ４５に排出する。

スキャナー５０は、ＡＤＦ６０と排紙トレイ４５との間に配置されている。スキャナー５０は、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）モジュール５１などを含んでいる。ＩＲモジュール５１は、原稿に光を照射するためのランプ５２と、原稿からの反射光を受光するイメージセンサー５３とを含んでいる。ＩＲモジュール５１は、原稿の画像を読み取ってその画像データを取得する。

ＡＤＦ６０は、画像形成装置の上部に設けられている。ＡＤＦ６０は、スキャナー５０での画像の読み取り対象となる原稿を、スキャナー５０の画像読取位置に搬送する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における定着装置２０の構成を示す断面図である。

図２を参照して、定着装置２０は、加熱ローラー２１（加熱回転体の一例）と、加圧ローラー２２（加圧回転体の一例）と、均熱ローラー２３（均熱回転体の一例）と、ブラシ２４（ブラシ回転体の一例）と、磁束発生部２５（加熱部材の一例）などを含んでいる。定着装置２０は、加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ部により、トナー像ＴＮを担持した用紙ＳＨ（記録紙の一例）を把持しながら搬送経路ＴＲに沿って搬送する。これにより、トナー像ＴＮが用紙ＳＨに溶融定着される。加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ部を用紙ＳＨが通過する際、用紙ＳＨ上のトナー像ＴＮは、加熱ローラー２１側を向いている。

加熱ローラー２１は、たとえばＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で３０度〜９０度のローラー硬度を有している。加熱ローラー２１は、中空円筒状の芯金２１１と、芯金２１１の外周に形成された弾性層２１２と、弾性層２１２の外周に非接着状態に設けられた無端状ベルト２１３とを含んでいる。芯金２１１は、支持層であり、たとえばアルミニウムなどよりなっている。なお、加熱ローラー２１が誘導加熱方式のものである場合には、芯金２１１が電磁誘導によって加熱されるのを防ぐために、芯金２１１は、アルミニウムなどの非磁性材料よりなることが好ましい。

弾性層２１２は、シリコンスポンジ材などよりなっている。弾性層２１２としてシリコンスポンジ材を使用する場合、その厚さは２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲であることがより好ましい。また弾性層２１２の硬度は、アスカーゴム硬度計で２０度〜６０度の範囲であることが好ましく、３０度〜５０度の範囲であることがより好ましい。

無端状ベルト２１３は、図２の部分Ｘの拡大図に示すように、電磁誘導発熱層２１４と、弾性層２１５と、離型層２１６とを含んでいる。電磁誘導発熱層２１４、弾性層２１５、および離型層２１６の各々は、内周側から外周側に向かってこの順序で積層されている。

電磁誘導発熱層２１４は、磁束発生部２５による励磁によりジュール熱を発生させるものである。電磁誘導発熱層２１４は、たとえば無端状のニッケル電鋳ベルトなどの磁性金属材料よりなっている。また電磁誘導発熱層２１４として、磁性金属粒子を樹脂に混入したものを使用してもよい。電磁誘導発熱層２１４の厚さは、１０μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、２０〜５０μｍの範囲であることがより好ましい。

弾性層２１５は、用紙ＳＨと無端状ベルト２１３表面との密着性を高めるものである。弾性層２１５は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性エラストマーなどよりなっている。なお、弾性層２１５には、熱伝導性や補強などを目的として各種充填剤が混入されていてもよい。弾性層２１５の厚さは、１０μｍ〜８００μｍの範囲であることが好ましく、１００μｍ〜３００μｍの範囲であることがより好ましい。弾性層２１５の硬度は、ＪＩＳ硬度でたとえば１度〜８０度の範囲であることが好ましく、５度〜３０度の範囲であることが好ましい。

離型層２１６は、無端状ベルト２１３の表面離型性を高めるものである。離型層２１６は、たとえばシリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどのフッ素樹脂よりなっている。離型層２１６の厚みは、５μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、１０μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。なお、離型層２１６には、導電材、耐磨耗材、良熱伝導材などが充填剤として添加されていてもよい。

加圧ローラー２２は、加熱ローラー２１に圧接している。加圧ローラー２２は加熱ローラー２１とともに、用紙ＳＨを把持および搬送するためのニップ部を形成している。加圧ローラー２２は、たとえば３０〜５０ｍｍの直径を有している。加圧ローラー２２は、中空円筒状の芯金２２１と、芯金２２１の外周に形成された弾性層２２２と、弾性層２２２の外周に形成された表層２２３とを含んでいる。芯金２２１は、支持層であり、たとえばアルミニウムなどよりなっている。弾性層２２２は、たとえばシリコーンゴムなどよりなっている。弾性層２２２の厚さは２ｍｍ〜５ｍｍ（３０° ＪＩＳ−Ａ）の範囲であることが好ましい。表層２２３は、たとえばテトラフルオロエチレンバーフルオロアルキル（ＰＦＡ）チューブなどよりなっている。表層２２３の厚さは３０μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。

均熱ローラー２３は、加圧ローラー２２における回転軸方向の温度分布を均一にするものである。均熱ローラー２３は、加圧ローラー２２との間でニップ部を形成可能である。均熱ローラー２３は、たとえば１５〜３０ｍｍの直径を有している。均熱ローラー２３は、中空円筒状の基体２３１と、基体２３１の表面に形成された表層２３２と、基体２３１の内部に配置されたハロゲンヒーター２３３とを含んでいる。基体２３１は、たとえばアルミニウムなどよりなっている。表層２３２は、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などよりなっている。ハロゲンヒーター２３３は、均熱ローラー２３の表面が必要な温度に保持されるように、そのオンオフが制御される。

なお、均熱ローラー２３は、加熱ローラー２１および加圧ローラー２２のうちいずれか一方における回転軸方向の温度分布を均一にするものであればよく、ハロゲンヒーターなどの加熱手段を含んでいなくてもよい。

ブラシ２４は、回転（自転）することにより均熱ローラー２３の表面を清掃する。ブラシ２４は、たとえば１０〜２０ｍｍの直径を有しており、典型的には１５．６ｍｍの直径を有している。ブラシ２４は、芯金２４１と、芯金２４１の表面を覆う複数の繊維２４２とを含んでいる。芯金２４１は、たとえば鉄などの金属よりなっている。芯金２４１は、たとえば１０〜１５ｍｍの直径を有しており、典型的には１１ｍｍの直径を有している。繊維２４２は、たとえばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などよりなっている。繊維２４２の直径は１０ｄ（デニール）以上２０ｄ以下であることが好ましく、典型的には１５ｄ（デニール）である。繊維２４２の長さは、たとえば１．６ｍｍである。

磁束発生部２５は、加熱ローラー２１を加熱する。磁束発生部２５は、コイルボビン２５１と、コイル部２５２と、コア部２５３とを含んでいる。コイルボビン２５１は、加熱ローラー２１の外周の一部を覆うように加熱ローラー２１に近接して配置されている。コイル部２５２は、コイルボビン２５１に巻回されている。コア部２５３はコイル部２５２に対向するように設置されている。コイル部２５２は、銅線などよりなっている。コア部２５３は、フェライトなどの強磁性体からなっている。コイルボビン２５１は、耐熱性の高い樹脂材料からなっている。

磁束発生部２５のコイル部２５２には、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流が印加される。これにより、加熱ローラー２１の電磁誘導発熱層２１４が発熱し、無端状ベルト２１３の表面は所定温度に維持される。

なお、加熱ローラー２１は、上述のように誘導加熱方式で加熱されるものの他、抵抗加熱方式で加熱されるものであってもよい。また加熱回転体および加圧回転体の各々は、ローラーの代わりにベルトを用いた構成のものであってもよい。

定着装置２０において、加圧ローラー２２は、矢印Ｒ２２で示す方向に回転駆動される。加熱ローラー２１は、加圧ローラー２２に従動し、矢印Ｒ２１で示す方向に回転する。ブラシ２４は、矢印Ｒ２４で示す方向に回転駆動される。均熱ローラー２３は、加圧ローラー２２から離間している状態では静止しており、加圧ローラー２２と接触している状態では加圧ローラー２２に従動し、矢印Ｒ２３で示す方向に回転する。この均熱ローラー２３の回転方向は、ブラシ２４の回転方向と反対である。

なお、定着装置２０における各ローラーの回転駆動および従動についての上述の関係は、一例であり、任意の関係とすることができる。

本実施の形態における定着装置２０は、制御部１００をさらに含んでいる。制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などにより構成されている。制御部１００は、ブラシ制御部１０１（ブラシ回転手段の一例）と、切替制御部１０２（切替手段の一例）と、加圧ローラー制御部１０３と、加熱制御部１０４などを含んでいる。

ブラシ制御部１０１は、ブラシ２４の回転駆動を制御する。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を互いに接触した状態で一体的に動かすことにより、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２と接触した状態と、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態との間で、均熱ローラー２３と加圧ローラー２２との接触状態を切り替える。加圧ローラー制御部１０３は、加圧ローラー２２の回転駆動を制御する。加熱制御部１０４は、磁束発生部２５のコイル部２５２に印加する交流電流を制御することにより、加熱ローラー２１の表面の温度を制御する。

図３は、本発明の第１の実施の形態における、加圧ローラー２２、均熱ローラー２３、およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を模式的に示す断面図である。なお図３、図６、および図９は、加圧ローラー２２、均熱ローラー２３、およびブラシ２４の回転軸方向の一方の端部における断面図である。図３、図６、および図９では、断面では現れない構造のうち必要なものが点線で示されている。

図３を参照して、定着装置２０は、取付板３１、３２、および３３と、バネ３４および３５とをさらに含んでいる。

取付板３１（ブラシ回転体支持部の一例）は、ブラシ２４の回転軸２４Ａを回転可能に支持している。取付板３１は、回転軸２４Ａよりも上部に開口されたバネ用孔３１１と、切替回転軸ＡＸとを含んでいる。取付板３１は、回転軸２４Ａの軸方向の両端に設けられている。

取付板３２（均熱回転体支持部の一例）は、均熱ローラー２３の回転軸２３Ａを回転可能に支持している。取付板３２は、回転軸２３Ａよりも上部に開口されたバネ用孔３２１および３２２を含んでいる。取付板３２は、回転軸２３Ａの軸方向の両端に設けられている。

取付板３３（加圧回転体支持部の一例）は、加圧ローラー２２の回転軸２２Ａを回転可能に支持する。取付板３３は、回転軸２２Ａよりも上部に開口されたバネ用孔３３１を含んでいる。取付板３３は、回転軸２２Ａの軸方向の両端に設けられている。

バネ３４（第１の付勢部材の一例）は、その一端がバネ用孔３１１に固定されており、その他端がバネ用孔３２１に固定されている。バネ３４は、取付板３１と取付板３２との間に、自然長よりも伸びた状態で設けられている。これにより、バネ３４は、ブラシ２４を均熱ローラー２３に押し付ける方向に付勢している。また、均熱ローラー２３およびブラシ２４（言い換えれば取付板３１および３２）は、バネ３４の作用によって切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動することが可能である。切替回転軸ＡＸは、回転軸２４Ａとは異なる軸である。

バネ３５（第２の付勢部材の一例）は、その一端がバネ用孔３２２に固定されており、その他端がバネ用孔３３１に固定されている。バネ３５は、取付板３２と取付板３３との間に、自然長よりも伸びた状態で設けられている。これにより、バネ３５は、均熱ローラー２３を加圧ローラー２２に押し付ける方向に付勢している。取付板３４を加圧ローラー２２から離間する向きに揺動させることで、取付板３４と取付板３１は切替回転軸ＡＸを中心に一体的に揺動することができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。図４（ａ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２と接触した状態を示す図である。図４（ｂ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態を示す図である。

図４を参照して、切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化が完了した場合には、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ１で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

図４（ｂ）の状態では、均熱ローラー２３は加圧ローラー２２から離間しているので、均熱ローラー２３に付着した汚れは、加圧ローラー２２へ再転移することはない。均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態で、ブラシ制御部１０１は、ブラシ２４を回転させてもよい。

切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化する場合には、図４（ｂ）の状態から図４（ａ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ２で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

図４（ａ）の状態では、均熱ローラー２３は加圧ローラー２２に接触しているので、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布は、均熱ローラー２３によって均一化される。均熱ローラー２３と加圧ローラー２２との接触圧は適切な値に設定される。

また、均熱ローラー２３およびブラシ２４は常に一体的に揺動するので、ブラシ２４と均熱ローラー２３との接触圧は所定の範囲内に維持される。これにより、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２に接触している状態でも、後述の理由により、加圧ローラー２２への汚れの再付着が抑止される。

なお、加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ圧は、複数の異なる値に設定可能であってもよく、制御部１００は、通紙する用紙の種類に応じた適切な値にニップ圧を設定してもよい。

また、画像形成装置は、プリントモードの一つとして封筒モードを有している場合がある。封筒モードとは、封筒に対してプリントを行う場合に、封筒にしわが寄らないように加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ圧を、通常のニップ圧よりも小さくして定着を行うモードである。封筒は２枚の重なった紙により構成されているので厚みがあることと、幅の狭い小サイズのものが多いため、加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ部に封筒を通紙する際には、加熱ローラー２１における回転軸方向の温度分布が不均一になりやすい。そこで切替制御部１０２は、封筒モードでプリントを行う場合に、プリント中に均熱ローラー２３を加圧ローラー２２に常時接触させる制御を行ってもよい。

本実施の形態によれば、均熱ローラーの表面をブラシによって清掃するので、ウェブクリーニング装置を用いる場合と比較して定着装置の大型化を抑止することができる。また、本実施の形態によれば、均熱回転体およびブラシ回転体を互いに接触した状態で一体的に揺動させるので、加圧ローラーへの汚れの再付着を抑止することができ、通紙の不具合の発生を抑止することができる。

本願発明者らは、特許文献１の技術における、均熱ローラーに付着した汚れが加圧ローラーに再転移する問題の原因を次のように解明した。用紙にトナーを定着させる際に、トナーおよび紙粉の一部が加圧ローラーに付着し、そのうちの一部のトナーおよび紙粉は均熱ローラーに転移する。均熱ローラーに接触するブラシの圧力（ブラシ圧）が大きい場合には、均熱ローラーの表層が摩耗することで離形性が低下しトナーや紙粉が均熱ローラーに固着する。その一部が加圧ローラーにも再転移し固着する。その結果、加圧ローラーが汚染される。

本願発明者らは、前段落で述べたメカニズムから均熱ローラーとブラシとの接触圧を所定の範囲内することで、混合物の発生を抑制することができ、均熱ローラーから加圧ローラーへの汚れの再転移を抑止する効果があることを見出した。

図５は、ブラシの引き抜き力と、均熱ローラーおよび加圧ローラーの各々の状態との関係を示す表である。なお、ブラシの引き抜き力とは、均熱ローラーとブラシとの間に紙を挟み引き抜くときに必要な力である。ブラシの引き抜き力は、均熱ローラーとブラシとの接触圧に比例する数値である。

図５を参照して、ブラシの引き抜き力が５ｇｆ以上１４ｇｆ以下である場合には、均熱ローラーの汚れが十分に除去され、加圧ローラーへの汚れの再転移が抑止されていた。一方、ブラシの引き抜き力が４ｇｆ以下である場合には、均熱ローラーの汚れが除去されずに残った。ブラシの引き抜き力が１５ｇｆ以上である場合には、均熱ローラーの表面のＰＴＦＥコーティングが削られ、トナーと紙粉が均熱ローラーに固着し、加圧ローラーへの汚れの再転移が生じた。これらの結果から、ブラシの引き抜き力が５ｇｆ以上１４ｇｆ以下となるような範囲内に、均熱ローラーとブラシとの接触圧を設定することにより、加圧ローラーへの汚れの再転移が抑止されることが分かった。

特許文献１の技術では、均熱ローラーおよびブラシローラーの各々は、独立して移動可能である。このため、特許文献１の技術では、加圧ローラーと均熱ローラーとの接触圧と、均熱ローラーとブラシとの接触圧との両方を好ましい範囲内に維持することが困難である。

一方、本実施の形態では、均熱ローラーおよびブラシは常に互いに接触した状態にあるため、均熱ローラーとブラシとの接触圧を、ブラシによる汚れの清掃に好ましい上述の範囲内に維持することが容易になる。その結果、加圧ローラーへの汚れの再転移を抑止することができる。

加えて、必要なタイミングで均熱ローラーを加圧ローラーから離間することにより、均熱ローラーから加圧ローラーへの汚れの再転移を一層低減することができる。特に、均熱ローラーを加圧ローラーから離間した状態でブラシを回転させる場合には、均熱ローラーを加圧ローラーから離間した状態で均熱ローラーを清掃することができる。その結果、均熱ローラーが加圧ローラーと接触した状態に再び切り替わった際に、均熱ローラーから加圧ローラーへの汚れの再転移を抑止することができる。

さらに、バネ３４によってブラシ２４を均熱ローラー２３に押し付ける方向に付勢することにより、均熱ローラー２３の熱膨張に起因する、均熱ローラー２３とブラシ２４との接触圧の変動を抑止することができる。

［第２の実施の形態］

図６は、本発明の第２の実施の形態における、加圧ローラー２２、均熱ローラー２３、およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を模式的に示す断面図である。

図６を参照して、本実施の形態では、均熱ローラー２３およびブラシ２４が同一部材である取付板３６によって回転可能に支持されている。

定着装置２０は、取付板３３および３６と、バネ３８とを含んでいる。取付板３６は、均熱ローラー２３の回転軸２３Ａおよびブラシ２４の回転軸２４Ａを回転可能に支持している。取付板３６は、回転軸２３Ａおよび２４Ａよりも上部に開口されたバネ用孔３６１と、切替回転軸ＡＸとを含んでいる。取付板３６は、回転軸２３Ａおよび２４Ａの軸方向の両端に設けられている。

取付板３３は、加圧ローラー２２の回転軸２２Ａを回転可能に支持する。取付板３３は、回転軸２２Ａよりも上部に開口されたバネ用孔３３１を含んでいる。取付板３３は、回転軸２２Ａの軸方向の両端に設けられている。

バネ３８は、その一端がバネ用孔３６１に固定されており、その他端がバネ用孔３３１に固定されている。バネ３８は、取付板３６と取付板３３との間に、自然長よりも伸びた状態で設けられている。これにより、バネ３８は、均熱ローラー２３を加圧ローラー２２に押し付ける方向に付勢している。

図７は、本発明の第２の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。図７（ａ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２と接触した状態を示す図である。図７（ｂ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態を示す図である。

図７を参照して、均熱ローラー２３およびブラシ２４は、同一部材である取付板３６によって回転可能に支持されるので、図４に示す第１の実施の形態の場合と同様に、均熱ローラー２３およびブラシ２４は、切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）する。

すなわち、切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化が完了した場合には、図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ１で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化する場合には、図７（ｂ）の状態から図７（ａ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ２で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

なお、上述以外の画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。加えて、均熱ローラー２３およびブラシ２４が同一部材である取付板３６によって回転可能に支持されるので、均熱ローラー２３とブラシ２４との距離（軸間距離）が維持される。その結果、より簡単な構成で均熱ローラー２３とブラシ２４の接触状態の切り替えにともなう均熱ローラー２３とブラシ２４との距離の変動を抑止することができる。

［第３の実施の形態］

図８は、本発明の第３の実施の形態における、加圧ローラー２２と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。図８（ａ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２と接触した状態を示す図である。図８（ｂ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態を示す図である。

図８を参照して、本実施の形態では、切替回転軸ＡＸとブラシ２４の回転軸２４Ａとは同一軸である。均熱ローラー２３およびブラシ２４は、切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動する。この揺動の際、ブラシ２４は移動せず、その場で自転する。

すなわち、切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化が完了した場合には、図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３を、矢印Ｍ１で示すように切替回転軸ＡＸを中心として移動させ、ブラシ２４を、矢印Ｍ１で示すようにその場で自転させる。

切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化する場合には、図８（ｂ）の状態から図８（ａ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３を、矢印Ｍ２で示すように切替回転軸ＡＸを中心として移動させ、ブラシ２４を、矢印Ｍ２で示すようにその場で自転させる。

なお、上述以外の画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。加えて、切替回転軸ＡＸとブラシ２４の回転軸２４Ａとが同一軸であるので、均熱ローラー２３およびブラシ２４の揺動半径を小さくすることができる。

［第４の実施の形態］

図９は、本発明の第４の実施の形態における、均熱ローラー２３およびブラシ２４の各々の回転軸を支持する構成を説明する図である。図９（ａ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２と接触した状態を示す図である。図９（ｂ）は、均熱ローラー２３が加圧ローラー２２から離間した状態を示す図である。

図９を参照して、本実施の形態では、均熱ローラー２３およびブラシ２４は、互いに接触した状態で一体的に平行移動する。

定着装置２０は、取付板３７を含んでいる。取付板３７は、均熱ローラー２３の回転軸２３Ａおよびブラシ２４の回転軸２４Ａを回転可能に支持している。取付板３７は、回転軸２３Ａおよび２４Ａよりも上部に開口された嵌合溝３７３と、回転軸２３Ａおよび２４Ａよりも下部に開口された嵌合溝３７４とを含んでいる。嵌合溝３７３は、画像形成装置の筐体に固定された突起３７１と嵌合している。突起３７１は、嵌合溝３７３内でスライド可能であり、嵌合溝３７３内の任意の位置で嵌合溝３７３と嵌合することが可能である。嵌合溝３７４は、画像形成装置の筐体に固定された突起３７２と嵌合している。突起３７２は、嵌合溝３７４内でスライド可能であり、嵌合溝３７４内の任意の位置で嵌合溝３７４と嵌合することが可能である。取付板３７は、回転軸２３Ａおよび２４Ａの軸方向の両端に設けられている。

本実施の形態では、均熱ローラー２３およびブラシ２４は、図９（ａ）の状態と図９（ｂ）の状態との間で一体的に平行移動する。

すなわち、切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化が完了した場合には、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、突起３７１および３７２の各々を嵌合溝３７３および３７４の各々の内部でスライドさせることにより、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ１で示すように突起３７１および３７２に対して移動させる。

切替制御部１０２は、加圧ローラー２２の軸方向の温度分布を均一化する場合には、図９（ｂ）の状態から図９（ａ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、突起３７１および３７２の各々を嵌合溝３７３および３７４の各々の内部でスライドさせることにより、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ２で示すように突起３７１および３７２に対して移動させる。

なお、上述以外の画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。

［第５の実施の形態］

図１０は、本発明の第５の実施の形態における、加熱ローラー２１と均熱ローラー２３との接触状態の切替を模式的に説明する図である。図１０（ａ）は、均熱ローラー２３が加熱ローラー２１と接触した状態を示す図である。図１０（ｂ）は、均熱ローラー２３が加熱ローラー２１から離間した状態を示す図である。

図１０を参照して、本実施の形態では、均熱ローラー２３が回転軸方向の温度分布を均一にする対象は、加圧ローラー２２ではなく加熱ローラー２１である。均熱ローラー２３は、加熱ローラー２１との間でニップ部を形成可能である。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を互いに接触した状態で一体的に動かすことにより、均熱ローラー２３が加熱ローラー２１と接触した状態と、均熱ローラー２３が加熱ローラー２１から離間した状態との間で、均熱ローラー２３と加熱ローラー２１との接触状態を切り替える。なお、本実施の形態において、加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ部を用紙ＳＨが通過する際、用紙ＳＨ上のトナー像ＴＮは、加熱ローラー２１側を向いているものとする。

すなわち、切替制御部１０２は、加熱ローラー２１の軸方向の温度分布を均一化が完了した場合には、図１０（ａ）の状態から図１０（ｂ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ１で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

切替制御部１０２は、加熱ローラー２１の軸方向の温度分布を均一化する場合には、図１０（ｂ）の状態から図１０（ａ）の状態に均熱ローラー２３の接触状態を切り替える。切替制御部１０２は、均熱ローラー２３およびブラシ２４を、矢印Ｍ２で示すように切替回転軸ＡＸを中心として一体的に揺動（移動）させる。

なお、上述以外の画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様の理由により、均熱ローラーから加熱ローラーへの汚れの再転移を抑止することができる。

［第６の実施の形態］

本願発明者らは、図２に示す第１の実施の形態の定着装置２０の構成で、ブラシ２４における複数の繊維２４２の各々の太さ（ブラシ径）を所定の範囲で変更し、それぞれの場合でのブラシ２４の性能を調査した。この調査の結果を図１１に示す。

図１１は、ブラシ２４におけるブラシ径と、ブラシ２４の性能との関係を示す表である。

図１１を参照して、ブラシ径が５ｄである場合には、ブラシのこしが弱くなり、引き抜き力が不安定になった。ブラシ径が７５ｄの場合には、ブラシのこしが強すぎて均熱ローラーの表面のコーティングが摩耗した。一方、ブラシ径が１０ｄ、１５ｄ、および２０ｄである場合には、均熱ローラーの汚れが十分に除去され、良好な結果となった。以上の結果から、ブラシ２４における複数の繊維２４２の各々の太さは、１０ｄ以上２０ｄ以下であることが好ましいことが分かった。

［その他］

上述の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。たとえば、第５の実施の形態における均熱ローラー２３が加熱ローラー２１に接触する構成が、第１〜第４および第６の実施の形態の各々の構成に適用されてもよい。

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアにより行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザーに提供することにしてもよい。プログラムは、ＣＰＵなどのコンピューターにより実行される。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ トナー像形成部
１１ 感光体
１２ 現像装置
１３ 一次転写ローラー
１４ 中間転写ベルト
１５ 二次転写ローラー
２０ 定着装置
２１ 加熱ローラー
２２ 加圧ローラー
２２Ａ 加圧ローラーの回転軸
２３ 均熱ローラー
２３Ａ 均熱ローラーの回転軸
２４ ブラシ
２４Ａ ブラシの回転軸
２５ 磁束発生部
３１，３２，３３，３６，３７ 取付板
３４，３５，３８ バネ
４０ 用紙搬送部
４１ 給紙カセット
４２ 分離部
４３ 搬送ローラー対
４４ 排出ローラー対
４５ 排紙トレイ
５０ スキャナー
５１ モジュール
５２ ランプ
５３ イメージセンサー
６０ ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）
１００ 制御部
１０１ ブラシ制御部
１０２ 切替制御部
１０３ 加圧ローラー制御部
１０４ 加熱制御部
２１１，２２１，２４１ 芯金
２１２，２１５，２２２ 弾性層
２１３ 無端状ベルト
２１４ 電磁誘導発熱層
２１６ 離型層
２２３，２３２ 表層
２３１ 基体
２３３ ハロゲンヒーター
２４２ 繊維
２５１ コイルボビン
２５２ コイル部
２５３ コア部
３１１，３２１，３２２，３３１，３６１ バネ用孔
３７１，３７２ 突起
３７３，３７４ 嵌合溝
ＡＸ 切替回転軸
Ｍ１，Ｍ２ 均熱ローラーの移動方向を示す矢印
Ｐ１ 画像形成位置
Ｒ２１ 加熱ローラーの回転方向を示す矢印
Ｒ２２ 加圧ローラーの回転方向を示す矢印
Ｒ２３ 均熱ローラーの回転方向を示す矢印
Ｒ２４ ブラシの回転方向を示す矢印
ＳＨ 用紙
ＴＮ トナー像
ＴＲ 搬送経路

Claims (5)

1. 加熱部材によって加熱される加熱回転体と、
   前記加熱回転体に圧接してニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部で把持および搬送することにより、前記トナー像を前記記録材に定着させる加圧回転体と、
   前記加熱回転体および前記加圧回転体のうち一方の回転体の回転軸方向の温度分布を均一化する均熱回転体と、
   複数の繊維を含み、前記均熱回転体の表面を清掃するブラシ回転体と、
   前記均熱回転体および前記ブラシ回転体を接触した状態で、前記均熱回転体および前記ブラシ回転体の両方を移動させることにより、前記均熱回転体が前記一方の回転体と接触した状態と、前記均熱回転体が前記一方の回転体から離間した状態との間で、前記均熱回転体と前記一方の回転体との接触状態を切り替える切替手段とを備え、
   前記切替手段は、前記ブラシ回転体の回転軸とは異なる軸である切替回転軸を中心として前記均熱回転体および前記ブラシ回転体を一体的に揺動させることにより、前記均熱回転体と前記一方の回転体との接触状態を切り替え、
   前記均熱回転体の回転軸を回転可能に支持する均熱回転体支持部と、
   前記ブラシ回転体の回転軸を回転可能に支持するブラシ回転体支持部と、
   前記均熱回転体支持部と前記ブラシ回転体支持部との間に設けられた第１の付勢部材とをさらに備え、
   前記第１の付勢部材は、前記ブラシ回転体を前記均熱回転体に押し付ける方向に付勢する、定着装置。
2. 加熱部材によって加熱される加熱回転体と、
   前記加熱回転体に圧接してニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部で把持および搬送することにより、前記トナー像を前記記録材に定着させる加圧回転体と、
   前記加熱回転体および前記加圧回転体のうち一方の回転体の回転軸方向の温度分布を均一化する均熱回転体と、
   複数の繊維を含み、前記均熱回転体の表面を清掃するブラシ回転体と、
   前記均熱回転体および前記ブラシ回転体を接触した状態で、前記均熱回転体および前記ブラシ回転体の両方を移動させることにより、前記均熱回転体が前記一方の回転体と接触した状態と、前記均熱回転体が前記一方の回転体から離間した状態との間で、前記均熱回転体と前記一方の回転体との接触状態を切り替える切替手段とを備え、
   前記切替手段は、前記ブラシ回転体の回転軸とは異なる軸である切替回転軸を中心として前記均熱回転体および前記ブラシ回転体を一体的に揺動させることにより、または前記均熱回転体および前記ブラシ回転体を一体的に平行移動させることにより、前記均熱回転体と前記一方の回転体との接触状態を切り替え、
   前記均熱回転体の回転軸を回転可能に支持する均熱回転体支持部と、
   前記ブラシ回転体の回転軸を回転可能に支持するブラシ回転体支持部とを備え、
   前記均熱回転体支持部および前記ブラシ回転体支持部は同一部材であり、
   前記加圧回転体の回転軸を回転可能に支持する加圧回転体支持部と、
   前記均熱回転体支持部と前記加圧回転体支持部との間に設けられた第２の付勢部材とをさらに備え、
   前記第２の付勢部材は、前記均熱回転体を前記加圧回転体に押し付ける方向に付勢する、定着装置。
3. 前記均熱回転体が前記一方の回転体から離間した状態において、前記ブラシ回転体を回転させるブラシ回転手段をさらに備えた、請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記ブラシ回転体の前記複数の繊維の各々の直径は、１０デニール以上２０デニール以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記記録材に前記トナー像を転写する画像形成部と、
   請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置とを備えた、画像形成装置。

Images