定着装置
【課題】クリーニング装置による加熱部材の磨耗を防止し、加熱部材の性能を長時間維持できる定着装置を提供する。
【解決手段】本発明の定着装置は、クリーニングウエブ５１と、このクリーニングウエブの両端をそれぞれ支持する第１巻取軸５３および第２巻取軸５４と、支持されているクリーニングウエブ５１を、加熱ローラ１に押し当てるウエブ押圧部材５２とを含み、このウエブ押圧部材５２は、加熱ローラの回転方向上流側にかかる荷重が下流側に係る荷重よりも重くなるように、クリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【解決手段】本発明の定着装置は、クリーニングウエブ５１と、このクリーニングウエブの両端をそれぞれ支持する第１巻取軸５３および第２巻取軸５４と、支持されているクリーニングウエブ５１を、加熱ローラ１に押し当てるウエブ押圧部材５２とを含み、このウエブ押圧部材５２は、加熱ローラの回転方向上流側にかかる荷重が下流側に係る荷重よりも重くなるように、クリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。
【０００３】
定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱部材と、この加熱部材に所定の圧力を提供する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材との接触領域（ニップ部）には所定の接触幅（ニップ幅）が形成される。このニップ部を通過する用紙には、加熱部材からの熱によって溶かされた用紙上の現像剤像が、加圧部材からの圧力により定着する。
【０００４】
そして、加熱部材あるいは加圧部材の周辺には、これら表面に付着した付着物や、オフセットしたトナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置が配置されている。
【０００５】
例えば、繊維状のクリーニングシート加熱部材の表面に当接させ、両者の接触面に均等な荷重を掛け、そのクリーニングシートにトナーや紙粉等を付着させることで、加熱部材をクリーニングする。そして、汚れた部分のクリーニングシートを巻き取り、新しい部分のクリーングシートを順次巻き解き、加熱部材の表面に当接させるクリーニング装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１８１２６９号公報（段落００１９，００２２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のような場合、クリーニングシートは、加熱部材との接触面全面でトナー等を付着させて回収するため、除去されたトナー等がクリーニングシートの接触面全面に均一に付着している。このため、この状態でクリーニングシートが巻き取られると、クリーニングシートと加熱部材との接触部分において、クリーニングシートに付着しているトナー等が加熱部材の表面を擦り、摩擦によって加熱ローラの表面が摩耗する問題がある。このため、加熱部材のライフが短くなり、加熱部材の性能を長時間維持することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、その目的は、クリーニング装置による加熱部材の磨耗を防止し、加熱部材の性能を長時間維持できる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、円筒状に形成され、外周面が所定の温度に加熱される加熱部材と、前記加熱部材との間で所定の圧力を持って接触する加圧部材と、前記加熱部材をクリーニングするクリーニングシートと、前記加熱部材の回転方向上流側の前記クリーニングシートの一端を支持する第１巻取軸と、前記加熱部材の回転方向下流側の前記クリーニングシートの他の一端を支持する第２巻取軸と、前記加熱部材の回転方向の上流側にかかる荷重より下流側にかかる荷重の方が小さくなるように、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる押当部材と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、クリーニング装置による加熱部材の磨耗を防止し、加熱部材の性能を長時間維持できる定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の定着装置の一例を示す。
【００１２】
図１に示すように、定着装置は、被転写材すなわち用紙ＱのトナーＴが付着している面に接触可能で、トナーＴおよび用紙Ｑを加熱する加熱部材（加熱ローラ）１と、加熱ローラ１に所定の圧力を与える加圧部材（加圧ローラ）２とを有する。
【００１３】
加圧ローラ２は、中心軸２ａを介して、加圧スプリング３ａにより加圧される加圧機構３から所定の圧力を受ける。これにより、加圧ローラ２は、加熱ローラ１に対して圧接され、両ローラの接触部（ニップ部）には、用紙Ｑの搬送方向に一定の幅（ニップ幅）が形成される。
【００１４】
加熱ローラ１は、芯材１ａ、この周りに位置する弾性部材１ｂ、金属導電層１ｃ、プライマ層１ｄ、離型層１ｅを有し、図示しない駆動モータにより矢印ＣＷ方向に回転される。加熱ローラ１の回転に伴い、加圧ローラ２は、矢印ＣＣＷ方向に回転される。
【００１５】
本実施の形態においては、金属導電層１ｃは、厚さ０．５〜２ｍｍ程度のアルミニウムあるいは鉄等により構成され、プライマ層１ｄは、厚さ数μｍに形成され、金属導電層１ｃと離型層との密着強度を高めるため機能を有し、離型層１ｅは、最外周部分に厚さ１０μｍ程度で形成され、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、もしくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物）により構成されている。
【００１６】
加熱ローラ１の周囲には、加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部から回転方向の順に、用紙Ｑを加熱ローラ１から剥離するための剥離用ブレード４と、加熱ローラ１に付着するトナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置５と、加熱ローラ１の金属導電層１ｃに所定の磁界を提供する誘導加熱装置６が配置されている。
【００１７】
加圧ローラ２の周囲には、用紙Ｑを加圧ローラ２から剥離するための剥離用ブレード７と、加圧ローラ２に付着するトナーを除去するためのクリーニング部材８が配置される。
【００１８】
誘導加熱装置６に図示しない励磁回路（インバータ回路）から高周波電流が提供されると、誘導加熱装置６の励磁コイル６ａから所定の磁界が発生される。この磁界により、加熱ローラ１の金属導電層１ｃに渦電流が流れ、金属導電層１ｃの抵抗に応じて発生するジュール熱により加熱ローラ１は発熱する。
【００１９】
この加熱ローラ１からの熱により溶融されたトナーＴは、トナーＴが付着している用紙Ｑが加熱ローラ１と加圧ローラ２の接触位置（ニップ部）を通過し、加圧ローラ２により所定の圧力が加えられることで、用紙Ｑに定着される。
【００２０】
次に、クリーニング装置５についてより詳細に説明する。
【００２１】
クリーニング装置５は、クリーニングウエブ（クリーニングシート）５１と、ウエブ押圧部材５２と、第１巻取軸５３と、第２巻取軸５４とを含み、定着装置本体に対して、着脱自在である。
【００２２】
クリーニングウエブ５１は、シリコンオイルを含み、ウエブ押圧部材５２によって加熱ローラ１の表面に押し当てられ、加熱ローラ２の表面に付着しているトナーや紙粉等を自身に付着させることで加熱ローラ２の表面をクリーニングする。
【００２３】
ウエブ押圧部材５２は、例えば金属等により構成される基材５ａと、この基材５ａの加熱ローラ１と対向する側に設けられた第１弾性部５ｂおよび第２弾性部５ｃとを含み、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に所定の食い込み量で押し当てられた状態で固定されている。
【００２４】
第１弾性部５ｂおよび第２弾性部５ｃは、耐熱性を有し、第１弾性部５ｂの方が、第２弾性部５ｃに比べで硬い（硬度が大きい）材料により構成されている。例えば、第１弾性部５ｂはソリッドのシリコンもしくはフッ素ゴム等により構成され、第２弾性部５ｃはシリコンからなるスポンジゴムにより構成されている。本実施の形態においては、第１弾性部５ｂの硬度（第１の硬度）は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で３５度、第２弾性部５ｃの硬度（第２の硬度）は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度である。これについては、図２を用いて後でより詳細に説明する。
【００２５】
第１巻取軸５３は、未使用のクリーニングウエブ５１が巻き付けられ、矢印方向（時計周り）に回転可能に定着装置の所定の位置に設けられている。すなわち、実線で示すような、クリーニングウエブ５１が十分に巻き付けられている状態（初期状態）においては、第１巻取軸５３は、ウエブ押圧位置Ｐでの加熱ローラ１の接線Ｌとクリーニングウエブ５１とが成す角度（以下ウエブ角度と記す）がβ１となる位置で固定されている。
【００２６】
一方、第２巻取軸５４は、図示しない駆動モータにより矢印方向（反時計周り）に回転され、使用済みの汚れたクリーニングウエブ５１を巻き取る。そして、第２巻取軸５４は、実線で示す初期状態においては、ウエブ角度が、角度β１よりも大きい角度α１となる位置で固定されている。なお、図示しない上記駆動モータは、定着装置本体と一体的に設けられ、ギアを介して動力を提供する構成であってもよく、また、着脱自在なクリーニング装置５とともに着脱自在であってもよい。
【００２７】
所定枚数の通紙が終了すると、第２巻取軸５４は、使用済みのクリーニングウエブ５１を所定量だけ巻取り、第１巻取軸５３に巻きつけられている未使用のクリーニングウエブ５１を、加熱ローラ１の回転方向下流側から順次、加熱ローラ１とウエブ押圧部材５２のニップ部Ｐに提供する。本実施の形態おいて、通常の画像（印字率が２０％未満の画像）が定着される用紙Ｑを通紙させる状況では、Ａ４サイズの用紙を８枚通紙する毎に、クリーニングウエブ５１を０．３ｍｍ移動させる制御が採用されている。なお、第２巻取軸５４は、巻き取られたクリーニングウエブ５１の量が多くなるにつれて外周が大きくなる。このため、図示しない駆動モータは、通紙枚数に応じた回転時間の補正が施され、巻き取られたクリーニングウエブ５１の外周に応じた回転角度で第２巻取軸５４を回転させる。これにより、クリーニングウエブ５１は一定量ずつ巻き取られる。
【００２８】
定着装置に搭載されるライフカウンタ（図示せず）によりライフエンド（例えば６０万枚相当の印刷終了）がカウントされると、定着装置の交換が要求される。このため、クリーニング装置５は、少なくとも加熱ローラ２のライフエンドよりも長く設定されたライフエンドを有する必要があって、クリーニング装置５のライフエンドに余裕を持たせることがより好ましい。これは、クリーニングウエブ５１がライフエンドに到達してすぐに定着装置の動作が停止されることを防止するためである。本実施の形態において、クリーニングウエブ５１は、厚さ４０μｍ、長さ４０ｍを有する。
【００２９】
上述のとおり、（１）ウエブ押圧部材５２により加熱ローラ１の表面に押し当てられているクリーニングウエブ５１は、加熱ローラ１の回転方向の上流側におけるウエブ角度α１の方が、回転方向下流側におけるウエブ角度β１に比べて大きい位置に設けられている。同時に、（２）このウエブ押圧部材５２は、回転方向下流側に比べて上流側の方の硬度が高いため、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１の接触部分（ニップ部分）に掛かるウエブ押圧部材５２の荷重は、下流側よりも上流側の方が大きくなる。このため、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部分の入口（上流側）で、ある程度除去される。よって、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１の加熱ローラ１とのニップ部分に付着するトナー等を低減できる。従って、第２巻取軸５４の巻取りによるクリーニングウエブ５１の移動により、あるいは加熱ローラ１の回転により、クリーニングウエブ５１に付着したトナー等と加熱ローラ１の表面とが擦れることによる加熱ローラ１表面の摩耗量（削れ量）を抑える。このため、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。
【００３０】
また、ウエブの使用初期から第１巻取り軸５３にクリーニングウエブ５１がないエンプティ状態まで、常にウエブ角度αおよびβは、共に角度が増加する。よって、本発明のクリーニング装置５は、初期状態から終了状態まで、「加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β」の関係を維持できる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、上流側のウエブ角度αが３０度以上で、除去されたトナー等の加熱ローラ１とウエブ押圧部材５２のニップ部への侵入を効果的に抑制し、加熱ローラ１とトナー等との摩耗を良好に防止できた。よって、少なくとも初期状態のウエブ角度α１は、３０度以上であることが好ましい。
【００３２】
次いで、第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃとの硬度差について、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図２は、図１に示した定着装置に６０万枚相当の印刷を実行した後、計測した加熱ローラ１の表面の摩耗量（削れ量）と、第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃの硬度差との関係を示す。横軸に、第２弾性部材５ｃの硬度をデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度としたときの、第２弾性部材５ｃと第１弾性部５ｂとの硬度差（第１弾性部５ｂの硬度−第２弾性部５ｃの硬度）を示し、縦軸に、加熱ローラ１の削れ量（単位：μｍ）、すなわち加熱ローラ１の最外周部分である離型層１ｅが削れた膜厚を示す。
【００３４】
図２に示すとおり、第１弾性部５ｂの硬度の方が第２弾性部５ｃの硬度よりも小さい場合（横軸の硬度差が０以下）削れ量は７μｍ以上であって、硬度差が１０〜２０度の場合削れ量は５μｍ以下となり、硬度差が１５度である場合に最も削れ量が少なくなった。
【００３５】
ちなみに、本実施の形態で利用された加熱ローラ１は、削れ量が５μｍより大きくなると、フッ素系の樹脂により形成されている離型層１ｅの膜厚が十分に確保されないため、下層のプライマ層１ｄや金属導電層１ｃが露呈する虞がある。また、表面の表面粗さが荒くなりオフセットしたトナー等が付着しやすくなるため、離型層１ｅとしての機能が失われるとして、ライフエンドとなる。
【００３６】
このため、本実施の形態では、クリーニング装置５のライフエンドと、加熱ローラ１のライフエンド（通紙枚数６０枚程度）とを合わせるため、本発明の第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃの硬度差は１０〜２０度の範囲である必要がある。また、図２に示す最も削れ量が少なくなる条件は硬度差が１５度である場合であった。従って、上述の通り、第２弾性部５ｃを２０度、第１弾性部５ｂを３５度となる材料によりそれぞれを構成することにより、加熱ローラ１の摩耗を低減でき、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。本実施の形態においては、これを考慮し、図１を用いて説明したような硬度の第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃを含むウエブ押圧部材５２を用いている。
【００３７】
なお、本実施の形態における定着装置は、ライフカウンタによりライフエンドをカウントすると説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、巻取りウエブ５３の外周に与圧をかけ、巻き解かれたクリーニングウエブ５１に所定にテンションを与える与圧プレート（図示せず）を用いてもよい。すなわち、巻取りウエブ５３からクリーニングウエブ５１が巻き解かれるに伴い変化する与圧プレートの位置を検知することにより、巻取りウエブ５３に巻きつけられていたクリーニングウエブ５１のエンプティを検出する構成であってもよい。
【００３８】
また、上述の実施の形態のとおり、本発明は、第1巻取軸５３，第２巻取軸５４の設置位置を調整することにより、第２巻取軸５４のウエブ角度（α１，α２）が、第１巻取軸５３のウエブ角度（β１，β２）より大きくできる。しかし、本発明はこれに限られず、例えば、ウエブ押圧部材５２のクリーニングウエブ５１と接する部分の形状を多角形にすることにより、ウエブ角度を調整するものであってもよい。
【００３９】
つまり、図３に示すとおり、加熱ローラ１の回転方向上流側と接触する第１弾性部５ｂを角度α１に切り欠き、加熱ローラ１の回転方向下流側と接触する第２弾性部５ｃを角度β１に切り欠く。これにより、第１巻取り軸５３に巻き付けられているクリーニングウエブ５１が減少し、第１巻取軸５３の外径が変化したり、第２巻取軸５４に使用済のクリーニングウエブ５１が巻き取られて、点線で示すように第２巻取軸５４の外周が変化した場合であっても、クリーニングウエブ５１のウエブ角度は変化せず、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度はα１、回転方向下流側のウエブ角度はβ１に維持される。
【００４０】
また、図１に示した加圧ローラ２をクリーニングするクリーニング部材１０は、上述のクリーニング装置５と同じ構成であってもよい。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、図４，５を用いて、本発明の定着装置の他の例について説明する。
【００４２】
図４は、第２の実施の形態に係る定着装置を示す。なお、図１と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４に示す通り、クリーニング装置１０５は、クリーニングウエブ５１と、第１巻取軸５３と、第２巻取軸５４と、クリーニングウエブ５１を加熱ローラ１の表面にそれぞれ同じ食い込み量で押し当てている第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２とを含み、定着装置本体に対して着脱自在である。
【００４４】
第１ローラ部材１５１は、加熱ローラ１とクリーニングウエブ５１のニップ上流側に回転可能に設けられ、第２巻取軸５４に巻き取られるクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【００４５】
第２ローラ部材１５２は、加熱ローラ１とクリーニングウエブ５１のニップ下流側に回転可能に設けられ、第１巻取軸５３から巻き解かれたクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【００４６】
第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２は、第２巻取軸５４によりクリーニングウエブ５１が巻き取られると、クリーニングウエブ５１の移動に伴って回転する。
【００４７】
クリーニングウエブ５１は、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により加熱ローラ１に押し当てられ、加熱ローラ１の表面をクリーニングする。なお、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により押圧され、加熱ローラ１に接触しているクリーニングウエブ５１の接触領域（ウエブニップ幅）Ｗ１は、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２の距離により決定される。このため、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材は、所定のニップが確保される位置に配置されている。
【００４８】
（１）第１ローラ部材１５１は、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１を有する。これにより、クリーニングウエブ５１は、図４に実線で示すような初期状態において、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α１の方が、下流側のウエブ角度β１に比べて大きく設定される。すると、図４に点線で示すような終了状態においても、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α２の方が、下流側のウエブ角度β２よりも大きく維持される。すなわち、初期状態から終了状態まで、「加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β」の関係を維持できる。
【００４９】
（２）また、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分において、加熱ローラ１の回転方向下流側にかかる荷重の方が、上流側にかかる荷重に比べて軽い。このためには、下に示す第１〜第３の例が適用できる。本実施の形態においては、第１の例を利用した。
【００５０】
（第１の例）
例えば、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、同じ硬度（例えばデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度）を有する。そして、上述の通り、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、同じ食い込み量（０．５〜１．５ｍｍ）で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。このため、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、直径が異なることに起因して、ローラ１５１，１５２と加熱ローラ１とそれぞれのニップ幅も異なる。すなわち、第１ローラ部材１５１と加熱ローラ１とのニップ幅の方が、第２ローラ部材１５２と加熱ローラ１とのニップ幅に比べて小さく、単位面積当たりの荷重が大きくなる。よって、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５１】
（第２の例）
例えば、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、同じ硬度を有する。そして、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、異なる食い込み量で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。すなわち、第１ローラ部材１５１の加圧力を第２ローラ部材１５２の加圧力より大きくする。本実施の形態において、加圧力は食い込み量に依存し、例えば、加熱ローラ１の直径ｒ１（図示せず）、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１、押し当てられている状態の加熱ローラ１の軸中心と第１ローラ部材１５１の軸中心間の距離ｄ（図示せず）、としたとき、ｒ１＋Ｄ１−ｄで求められる食い込み量を、同様にして求められる第２ローラ部材１５２の食い込み量より大きくしている。これにより、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５２】
（第３の例）
例えば、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、第１ローラ部材１５１の方が、第２ローラ部材１５２に比べで硬い（硬度が高い）材料により構成されている。そして、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、同じ食い込み量で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。
【００５３】
第１ローラ部材１５１は、例えばソリッドのシリコンもしくはフッ素ゴム等により構成され、第２ローラ部材１５２はシリコンからなるスポンジゴムにより構成されている。このため、加熱ローラ１の単位面積当たりにかかる荷重は、第２ローラ部材１５２に比べて、第１ローラ部材１５１からの荷重の方が大きくなる。よって、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５４】
上述のとおり、（１）第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により加熱ローラ１の表面に押し当てられているクリーニングウエブ５１は、加熱ローラ１の回転方向の上流側におけるウエブ角度αの方が、回転方向下流側におけるウエブ角度βに比べて大きくなる位置に設けられている。同時に、（２）クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１の接触部分（ニップ部分）に掛かる荷重は、下流側よりも上流側の方が大きい。このため、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部分の入口（上流側）で、ある程度除去される。よって、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１の加熱ローラ１とのニップ部分に付着するトナー等を低減できる。
【００５５】
次いで、第１ローラ部材１５１の直径と第２ローラ部材１５２の直径の関係について、図５を参照しながら説明する。
【００５６】
図５は、図４に示した定着装置に６０万枚相当の印刷を実行した後、計測した加熱ローラ１の表面の摩耗量（削れ量）と、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１と第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２の関係を示す。横軸に、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２の直径比（Ｄ１／Ｄ２）を示し、縦軸に、加熱ローラ１の削れ量（単位：μｍ）、すなわち加熱ローラ１の最外周部分である離型層１ｅが削れた膜厚を示す。
【００５７】
図５に示すとおり、直径比（Ｄ１／Ｄ２）が、「０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５」の範囲で、削れ量は５μｍ以下となる。ちなみに、図２で説明したとおり、本実施の形態で利用された加熱ローラ１は、削れ量が５μｍより大きくなると、最外周部分に配置されている離型層１ｅの機能が失われてライフエンドとなる。
【００５８】
このため、本実施の形態では、クリーニング装置５のライフエンドと、加熱ローラ１のライフエンド（通紙枚数６０枚程度）とを合わせるため、本発明の第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、直径比が「０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５」の範囲で形成されることにより、加熱ローラ１の摩耗をより防止でき、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。
【００５９】
また、上述の通り、第１ローラ部材１５１は、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１を有する。このため、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２を小さくした場合、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１はより小さくなり、弾性を失い硬度が極端に大きくなり、摩耗の進行が早くなる。また、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１が小さ過ぎると、曲率も小さくなり単位面積当たりにかかる荷重が集中して大きくなり、加熱ローラ１にダメージを与える虞がある。このため、本実施の例においては、第２ローラ部材１５２の直径を１２〜３０ｍｍの範囲とすることで、上記問題を回避できる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６１】
例えば、図１に示すクリーニング装置５は、（１）上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β、（２）ウエブ押圧部材５２の上流側の第１弾性部材５ｂの硬度＞下流側の第２弾性部材５ｃの硬度の両方を備えている。しかし、本発明はこれに限られず、（１）（２）の少なくとも一方の条件を満たすものであれば、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部の入口である程度のトナー等を除去できるものであって、（１）および（２）の条件を両方備えることで、より高い効果を期待するものである。
【００６２】
例えば、第２の実施の形態で説明したとおり、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２を用いてクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てる例においては、同じ直径の第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２を利用して、ウエブ角度α＞ウエブ角度βが常に成り立つ位置に第１巻取軸５３と第２巻取軸５４を固定する。そして、第１ローラ部材１５１の硬度を、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で３５度、第２ローラ部材１５２の硬度（第２の硬度）を、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度に設定する。これにより、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部の入口（上流側）で、ある程度除去され、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１のニップ部分に付着したトナー等と加熱ローラ１の表面とが擦れることによる加熱ローラ１表面の摩耗量（削れ量）を抑えることができる。
【００６３】
また、図１に示した第１弾性部５１ｂと第２弾性部５１ｃ、および図４に示した第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、硬度があまり大き過ぎると摩耗の進行が早いため、それぞれデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で５０度以下であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一例に係る定着装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した定着装置に利用可能な押圧部材の第１弾性部と第２弾性部の硬度差と、加熱ローラの削れ量との関係を示す図。
【図３】図１に示した定着装置に利用可能な押圧部材の他の例を示す概略図。
【図４】図１に示した定着装置の他の例を示す概略図。
【図５】図４に示した定着装置に利用可能な第１ローラ部材と第２ローラ部材の直径比と、加熱ローラの削れ量との関係を示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・加熱ローラ、２・・・加圧ローラ、３・・・加圧機構、４・・・剥離用ブレード、５・・・クリーニング装置、６・・・誘導加熱装置、７・・・剥離用ブレード、８・・・クリーニング部材、５１・・・クリーニングシート、５２・・・ウエブ押圧部材、５３・・・第１巻取軸、５４・・・第２巻取軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。
【０００３】
定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱部材と、この加熱部材に所定の圧力を提供する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材との接触領域（ニップ部）には所定の接触幅（ニップ幅）が形成される。このニップ部を通過する用紙には、加熱部材からの熱によって溶かされた用紙上の現像剤像が、加圧部材からの圧力により定着する。
【０００４】
そして、加熱部材あるいは加圧部材の周辺には、これら表面に付着した付着物や、オフセットしたトナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置が配置されている。
【０００５】
例えば、繊維状のクリーニングシート加熱部材の表面に当接させ、両者の接触面に均等な荷重を掛け、そのクリーニングシートにトナーや紙粉等を付着させることで、加熱部材をクリーニングする。そして、汚れた部分のクリーニングシートを巻き取り、新しい部分のクリーングシートを順次巻き解き、加熱部材の表面に当接させるクリーニング装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１８１２６９号公報（段落００１９，００２２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のような場合、クリーニングシートは、加熱部材との接触面全面でトナー等を付着させて回収するため、除去されたトナー等がクリーニングシートの接触面全面に均一に付着している。このため、この状態でクリーニングシートが巻き取られると、クリーニングシートと加熱部材との接触部分において、クリーニングシートに付着しているトナー等が加熱部材の表面を擦り、摩擦によって加熱ローラの表面が摩耗する問題がある。このため、加熱部材のライフが短くなり、加熱部材の性能を長時間維持することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、その目的は、クリーニング装置による加熱部材の磨耗を防止し、加熱部材の性能を長時間維持できる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、円筒状に形成され、外周面が所定の温度に加熱される加熱部材と、前記加熱部材との間で所定の圧力を持って接触する加圧部材と、前記加熱部材をクリーニングするクリーニングシートと、前記加熱部材の回転方向上流側の前記クリーニングシートの一端を支持する第１巻取軸と、前記加熱部材の回転方向下流側の前記クリーニングシートの他の一端を支持する第２巻取軸と、前記加熱部材の回転方向の上流側にかかる荷重より下流側にかかる荷重の方が小さくなるように、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる押当部材と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、クリーニング装置による加熱部材の磨耗を防止し、加熱部材の性能を長時間維持できる定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の定着装置の一例を示す。
【００１２】
図１に示すように、定着装置は、被転写材すなわち用紙ＱのトナーＴが付着している面に接触可能で、トナーＴおよび用紙Ｑを加熱する加熱部材（加熱ローラ）１と、加熱ローラ１に所定の圧力を与える加圧部材（加圧ローラ）２とを有する。
【００１３】
加圧ローラ２は、中心軸２ａを介して、加圧スプリング３ａにより加圧される加圧機構３から所定の圧力を受ける。これにより、加圧ローラ２は、加熱ローラ１に対して圧接され、両ローラの接触部（ニップ部）には、用紙Ｑの搬送方向に一定の幅（ニップ幅）が形成される。
【００１４】
加熱ローラ１は、芯材１ａ、この周りに位置する弾性部材１ｂ、金属導電層１ｃ、プライマ層１ｄ、離型層１ｅを有し、図示しない駆動モータにより矢印ＣＷ方向に回転される。加熱ローラ１の回転に伴い、加圧ローラ２は、矢印ＣＣＷ方向に回転される。
【００１５】
本実施の形態においては、金属導電層１ｃは、厚さ０．５〜２ｍｍ程度のアルミニウムあるいは鉄等により構成され、プライマ層１ｄは、厚さ数μｍに形成され、金属導電層１ｃと離型層との密着強度を高めるため機能を有し、離型層１ｅは、最外周部分に厚さ１０μｍ程度で形成され、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、もしくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物）により構成されている。
【００１６】
加熱ローラ１の周囲には、加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部から回転方向の順に、用紙Ｑを加熱ローラ１から剥離するための剥離用ブレード４と、加熱ローラ１に付着するトナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置５と、加熱ローラ１の金属導電層１ｃに所定の磁界を提供する誘導加熱装置６が配置されている。
【００１７】
加圧ローラ２の周囲には、用紙Ｑを加圧ローラ２から剥離するための剥離用ブレード７と、加圧ローラ２に付着するトナーを除去するためのクリーニング部材８が配置される。
【００１８】
誘導加熱装置６に図示しない励磁回路（インバータ回路）から高周波電流が提供されると、誘導加熱装置６の励磁コイル６ａから所定の磁界が発生される。この磁界により、加熱ローラ１の金属導電層１ｃに渦電流が流れ、金属導電層１ｃの抵抗に応じて発生するジュール熱により加熱ローラ１は発熱する。
【００１９】
この加熱ローラ１からの熱により溶融されたトナーＴは、トナーＴが付着している用紙Ｑが加熱ローラ１と加圧ローラ２の接触位置（ニップ部）を通過し、加圧ローラ２により所定の圧力が加えられることで、用紙Ｑに定着される。
【００２０】
次に、クリーニング装置５についてより詳細に説明する。
【００２１】
クリーニング装置５は、クリーニングウエブ（クリーニングシート）５１と、ウエブ押圧部材５２と、第１巻取軸５３と、第２巻取軸５４とを含み、定着装置本体に対して、着脱自在である。
【００２２】
クリーニングウエブ５１は、シリコンオイルを含み、ウエブ押圧部材５２によって加熱ローラ１の表面に押し当てられ、加熱ローラ２の表面に付着しているトナーや紙粉等を自身に付着させることで加熱ローラ２の表面をクリーニングする。
【００２３】
ウエブ押圧部材５２は、例えば金属等により構成される基材５ａと、この基材５ａの加熱ローラ１と対向する側に設けられた第１弾性部５ｂおよび第２弾性部５ｃとを含み、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に所定の食い込み量で押し当てられた状態で固定されている。
【００２４】
第１弾性部５ｂおよび第２弾性部５ｃは、耐熱性を有し、第１弾性部５ｂの方が、第２弾性部５ｃに比べで硬い（硬度が大きい）材料により構成されている。例えば、第１弾性部５ｂはソリッドのシリコンもしくはフッ素ゴム等により構成され、第２弾性部５ｃはシリコンからなるスポンジゴムにより構成されている。本実施の形態においては、第１弾性部５ｂの硬度（第１の硬度）は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で３５度、第２弾性部５ｃの硬度（第２の硬度）は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度である。これについては、図２を用いて後でより詳細に説明する。
【００２５】
第１巻取軸５３は、未使用のクリーニングウエブ５１が巻き付けられ、矢印方向（時計周り）に回転可能に定着装置の所定の位置に設けられている。すなわち、実線で示すような、クリーニングウエブ５１が十分に巻き付けられている状態（初期状態）においては、第１巻取軸５３は、ウエブ押圧位置Ｐでの加熱ローラ１の接線Ｌとクリーニングウエブ５１とが成す角度（以下ウエブ角度と記す）がβ１となる位置で固定されている。
【００２６】
一方、第２巻取軸５４は、図示しない駆動モータにより矢印方向（反時計周り）に回転され、使用済みの汚れたクリーニングウエブ５１を巻き取る。そして、第２巻取軸５４は、実線で示す初期状態においては、ウエブ角度が、角度β１よりも大きい角度α１となる位置で固定されている。なお、図示しない上記駆動モータは、定着装置本体と一体的に設けられ、ギアを介して動力を提供する構成であってもよく、また、着脱自在なクリーニング装置５とともに着脱自在であってもよい。
【００２７】
所定枚数の通紙が終了すると、第２巻取軸５４は、使用済みのクリーニングウエブ５１を所定量だけ巻取り、第１巻取軸５３に巻きつけられている未使用のクリーニングウエブ５１を、加熱ローラ１の回転方向下流側から順次、加熱ローラ１とウエブ押圧部材５２のニップ部Ｐに提供する。本実施の形態おいて、通常の画像（印字率が２０％未満の画像）が定着される用紙Ｑを通紙させる状況では、Ａ４サイズの用紙を８枚通紙する毎に、クリーニングウエブ５１を０．３ｍｍ移動させる制御が採用されている。なお、第２巻取軸５４は、巻き取られたクリーニングウエブ５１の量が多くなるにつれて外周が大きくなる。このため、図示しない駆動モータは、通紙枚数に応じた回転時間の補正が施され、巻き取られたクリーニングウエブ５１の外周に応じた回転角度で第２巻取軸５４を回転させる。これにより、クリーニングウエブ５１は一定量ずつ巻き取られる。
【００２８】
定着装置に搭載されるライフカウンタ（図示せず）によりライフエンド（例えば６０万枚相当の印刷終了）がカウントされると、定着装置の交換が要求される。このため、クリーニング装置５は、少なくとも加熱ローラ２のライフエンドよりも長く設定されたライフエンドを有する必要があって、クリーニング装置５のライフエンドに余裕を持たせることがより好ましい。これは、クリーニングウエブ５１がライフエンドに到達してすぐに定着装置の動作が停止されることを防止するためである。本実施の形態において、クリーニングウエブ５１は、厚さ４０μｍ、長さ４０ｍを有する。
【００２９】
上述のとおり、（１）ウエブ押圧部材５２により加熱ローラ１の表面に押し当てられているクリーニングウエブ５１は、加熱ローラ１の回転方向の上流側におけるウエブ角度α１の方が、回転方向下流側におけるウエブ角度β１に比べて大きい位置に設けられている。同時に、（２）このウエブ押圧部材５２は、回転方向下流側に比べて上流側の方の硬度が高いため、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１の接触部分（ニップ部分）に掛かるウエブ押圧部材５２の荷重は、下流側よりも上流側の方が大きくなる。このため、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部分の入口（上流側）で、ある程度除去される。よって、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１の加熱ローラ１とのニップ部分に付着するトナー等を低減できる。従って、第２巻取軸５４の巻取りによるクリーニングウエブ５１の移動により、あるいは加熱ローラ１の回転により、クリーニングウエブ５１に付着したトナー等と加熱ローラ１の表面とが擦れることによる加熱ローラ１表面の摩耗量（削れ量）を抑える。このため、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。
【００３０】
また、ウエブの使用初期から第１巻取り軸５３にクリーニングウエブ５１がないエンプティ状態まで、常にウエブ角度αおよびβは、共に角度が増加する。よって、本発明のクリーニング装置５は、初期状態から終了状態まで、「加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β」の関係を維持できる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、上流側のウエブ角度αが３０度以上で、除去されたトナー等の加熱ローラ１とウエブ押圧部材５２のニップ部への侵入を効果的に抑制し、加熱ローラ１とトナー等との摩耗を良好に防止できた。よって、少なくとも初期状態のウエブ角度α１は、３０度以上であることが好ましい。
【００３２】
次いで、第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃとの硬度差について、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図２は、図１に示した定着装置に６０万枚相当の印刷を実行した後、計測した加熱ローラ１の表面の摩耗量（削れ量）と、第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃの硬度差との関係を示す。横軸に、第２弾性部材５ｃの硬度をデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度としたときの、第２弾性部材５ｃと第１弾性部５ｂとの硬度差（第１弾性部５ｂの硬度−第２弾性部５ｃの硬度）を示し、縦軸に、加熱ローラ１の削れ量（単位：μｍ）、すなわち加熱ローラ１の最外周部分である離型層１ｅが削れた膜厚を示す。
【００３４】
図２に示すとおり、第１弾性部５ｂの硬度の方が第２弾性部５ｃの硬度よりも小さい場合（横軸の硬度差が０以下）削れ量は７μｍ以上であって、硬度差が１０〜２０度の場合削れ量は５μｍ以下となり、硬度差が１５度である場合に最も削れ量が少なくなった。
【００３５】
ちなみに、本実施の形態で利用された加熱ローラ１は、削れ量が５μｍより大きくなると、フッ素系の樹脂により形成されている離型層１ｅの膜厚が十分に確保されないため、下層のプライマ層１ｄや金属導電層１ｃが露呈する虞がある。また、表面の表面粗さが荒くなりオフセットしたトナー等が付着しやすくなるため、離型層１ｅとしての機能が失われるとして、ライフエンドとなる。
【００３６】
このため、本実施の形態では、クリーニング装置５のライフエンドと、加熱ローラ１のライフエンド（通紙枚数６０枚程度）とを合わせるため、本発明の第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃの硬度差は１０〜２０度の範囲である必要がある。また、図２に示す最も削れ量が少なくなる条件は硬度差が１５度である場合であった。従って、上述の通り、第２弾性部５ｃを２０度、第１弾性部５ｂを３５度となる材料によりそれぞれを構成することにより、加熱ローラ１の摩耗を低減でき、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。本実施の形態においては、これを考慮し、図１を用いて説明したような硬度の第１弾性部５ｂと第２弾性部５ｃを含むウエブ押圧部材５２を用いている。
【００３７】
なお、本実施の形態における定着装置は、ライフカウンタによりライフエンドをカウントすると説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、巻取りウエブ５３の外周に与圧をかけ、巻き解かれたクリーニングウエブ５１に所定にテンションを与える与圧プレート（図示せず）を用いてもよい。すなわち、巻取りウエブ５３からクリーニングウエブ５１が巻き解かれるに伴い変化する与圧プレートの位置を検知することにより、巻取りウエブ５３に巻きつけられていたクリーニングウエブ５１のエンプティを検出する構成であってもよい。
【００３８】
また、上述の実施の形態のとおり、本発明は、第1巻取軸５３，第２巻取軸５４の設置位置を調整することにより、第２巻取軸５４のウエブ角度（α１，α２）が、第１巻取軸５３のウエブ角度（β１，β２）より大きくできる。しかし、本発明はこれに限られず、例えば、ウエブ押圧部材５２のクリーニングウエブ５１と接する部分の形状を多角形にすることにより、ウエブ角度を調整するものであってもよい。
【００３９】
つまり、図３に示すとおり、加熱ローラ１の回転方向上流側と接触する第１弾性部５ｂを角度α１に切り欠き、加熱ローラ１の回転方向下流側と接触する第２弾性部５ｃを角度β１に切り欠く。これにより、第１巻取り軸５３に巻き付けられているクリーニングウエブ５１が減少し、第１巻取軸５３の外径が変化したり、第２巻取軸５４に使用済のクリーニングウエブ５１が巻き取られて、点線で示すように第２巻取軸５４の外周が変化した場合であっても、クリーニングウエブ５１のウエブ角度は変化せず、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度はα１、回転方向下流側のウエブ角度はβ１に維持される。
【００４０】
また、図１に示した加圧ローラ２をクリーニングするクリーニング部材１０は、上述のクリーニング装置５と同じ構成であってもよい。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、図４，５を用いて、本発明の定着装置の他の例について説明する。
【００４２】
図４は、第２の実施の形態に係る定着装置を示す。なお、図１と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４に示す通り、クリーニング装置１０５は、クリーニングウエブ５１と、第１巻取軸５３と、第２巻取軸５４と、クリーニングウエブ５１を加熱ローラ１の表面にそれぞれ同じ食い込み量で押し当てている第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２とを含み、定着装置本体に対して着脱自在である。
【００４４】
第１ローラ部材１５１は、加熱ローラ１とクリーニングウエブ５１のニップ上流側に回転可能に設けられ、第２巻取軸５４に巻き取られるクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【００４５】
第２ローラ部材１５２は、加熱ローラ１とクリーニングウエブ５１のニップ下流側に回転可能に設けられ、第１巻取軸５３から巻き解かれたクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てている。
【００４６】
第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２は、第２巻取軸５４によりクリーニングウエブ５１が巻き取られると、クリーニングウエブ５１の移動に伴って回転する。
【００４７】
クリーニングウエブ５１は、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により加熱ローラ１に押し当てられ、加熱ローラ１の表面をクリーニングする。なお、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により押圧され、加熱ローラ１に接触しているクリーニングウエブ５１の接触領域（ウエブニップ幅）Ｗ１は、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２の距離により決定される。このため、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材は、所定のニップが確保される位置に配置されている。
【００４８】
（１）第１ローラ部材１５１は、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１を有する。これにより、クリーニングウエブ５１は、図４に実線で示すような初期状態において、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α１の方が、下流側のウエブ角度β１に比べて大きく設定される。すると、図４に点線で示すような終了状態においても、加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α２の方が、下流側のウエブ角度β２よりも大きく維持される。すなわち、初期状態から終了状態まで、「加熱ローラ１の回転方向上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β」の関係を維持できる。
【００４９】
（２）また、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分において、加熱ローラ１の回転方向下流側にかかる荷重の方が、上流側にかかる荷重に比べて軽い。このためには、下に示す第１〜第３の例が適用できる。本実施の形態においては、第１の例を利用した。
【００５０】
（第１の例）
例えば、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、同じ硬度（例えばデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度）を有する。そして、上述の通り、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、同じ食い込み量（０．５〜１．５ｍｍ）で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。このため、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、直径が異なることに起因して、ローラ１５１，１５２と加熱ローラ１とそれぞれのニップ幅も異なる。すなわち、第１ローラ部材１５１と加熱ローラ１とのニップ幅の方が、第２ローラ部材１５２と加熱ローラ１とのニップ幅に比べて小さく、単位面積当たりの荷重が大きくなる。よって、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５１】
（第２の例）
例えば、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、同じ硬度を有する。そして、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、異なる食い込み量で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。すなわち、第１ローラ部材１５１の加圧力を第２ローラ部材１５２の加圧力より大きくする。本実施の形態において、加圧力は食い込み量に依存し、例えば、加熱ローラ１の直径ｒ１（図示せず）、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１、押し当てられている状態の加熱ローラ１の軸中心と第１ローラ部材１５１の軸中心間の距離ｄ（図示せず）、としたとき、ｒ１＋Ｄ１−ｄで求められる食い込み量を、同様にして求められる第２ローラ部材１５２の食い込み量より大きくしている。これにより、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５２】
（第３の例）
例えば、第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２は、それぞれ芯材の周りに耐熱性を有する弾性材が形成され、第１ローラ部材１５１の方が、第２ローラ部材１５２に比べで硬い（硬度が高い）材料により構成されている。そして、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、同じ食い込み量で、クリーニングウエブ５１を介して加熱ローラ１の表面に押し当てられている。
【００５３】
第１ローラ部材１５１は、例えばソリッドのシリコンもしくはフッ素ゴム等により構成され、第２ローラ部材１５２はシリコンからなるスポンジゴムにより構成されている。このため、加熱ローラ１の単位面積当たりにかかる荷重は、第２ローラ部材１５２に比べて、第１ローラ部材１５１からの荷重の方が大きくなる。よって、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのウエブニップ部分では、下流側に比べて上流側に、より大きい荷重がかかる。
【００５４】
上述のとおり、（１）第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２により加熱ローラ１の表面に押し当てられているクリーニングウエブ５１は、加熱ローラ１の回転方向の上流側におけるウエブ角度αの方が、回転方向下流側におけるウエブ角度βに比べて大きくなる位置に設けられている。同時に、（２）クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１の接触部分（ニップ部分）に掛かる荷重は、下流側よりも上流側の方が大きい。このため、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部分の入口（上流側）で、ある程度除去される。よって、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１の加熱ローラ１とのニップ部分に付着するトナー等を低減できる。
【００５５】
次いで、第１ローラ部材１５１の直径と第２ローラ部材１５２の直径の関係について、図５を参照しながら説明する。
【００５６】
図５は、図４に示した定着装置に６０万枚相当の印刷を実行した後、計測した加熱ローラ１の表面の摩耗量（削れ量）と、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１と第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２の関係を示す。横軸に、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２の直径比（Ｄ１／Ｄ２）を示し、縦軸に、加熱ローラ１の削れ量（単位：μｍ）、すなわち加熱ローラ１の最外周部分である離型層１ｅが削れた膜厚を示す。
【００５７】
図５に示すとおり、直径比（Ｄ１／Ｄ２）が、「０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５」の範囲で、削れ量は５μｍ以下となる。ちなみに、図２で説明したとおり、本実施の形態で利用された加熱ローラ１は、削れ量が５μｍより大きくなると、最外周部分に配置されている離型層１ｅの機能が失われてライフエンドとなる。
【００５８】
このため、本実施の形態では、クリーニング装置５のライフエンドと、加熱ローラ１のライフエンド（通紙枚数６０枚程度）とを合わせるため、本発明の第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、直径比が「０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５」の範囲で形成されることにより、加熱ローラ１の摩耗をより防止でき、加熱ローラ１のライフを伸ばすことができる。
【００５９】
また、上述の通り、第１ローラ部材１５１は、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１を有する。このため、第２ローラ部材１５２の直径Ｄ２を小さくした場合、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１はより小さくなり、弾性を失い硬度が極端に大きくなり、摩耗の進行が早くなる。また、第１ローラ部材１５１の直径Ｄ１が小さ過ぎると、曲率も小さくなり単位面積当たりにかかる荷重が集中して大きくなり、加熱ローラ１にダメージを与える虞がある。このため、本実施の例においては、第２ローラ部材１５２の直径を１２〜３０ｍｍの範囲とすることで、上記問題を回避できる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６１】
例えば、図１に示すクリーニング装置５は、（１）上流側のウエブ角度α＞下流側のウエブ角度β、（２）ウエブ押圧部材５２の上流側の第１弾性部材５ｂの硬度＞下流側の第２弾性部材５ｃの硬度の両方を備えている。しかし、本発明はこれに限られず、（１）（２）の少なくとも一方の条件を満たすものであれば、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部の入口である程度のトナー等を除去できるものであって、（１）および（２）の条件を両方備えることで、より高い効果を期待するものである。
【００６２】
例えば、第２の実施の形態で説明したとおり、第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２を用いてクリーニングウエブ５１を加熱ローラ１に押し当てる例においては、同じ直径の第１ローラ部材１５１および第２ローラ部材１５２を利用して、ウエブ角度α＞ウエブ角度βが常に成り立つ位置に第１巻取軸５３と第２巻取軸５４を固定する。そして、第１ローラ部材１５１の硬度を、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で３５度、第２ローラ部材１５２の硬度（第２の硬度）を、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で２０度に設定する。これにより、加熱ローラ１に付着しているトナー等は、クリーニングウエブ５１と加熱ローラ１とのニップ部の入口（上流側）で、ある程度除去され、加熱ローラ１に付着するトナー等が、そのままクリーニングウエブ５１と加熱ローラ１のニップ部分に侵入すること回避でき、クリーニングウエブ５１のニップ部分に付着したトナー等と加熱ローラ１の表面とが擦れることによる加熱ローラ１表面の摩耗量（削れ量）を抑えることができる。
【００６３】
また、図１に示した第１弾性部５１ｂと第２弾性部５１ｃ、および図４に示した第１ローラ部材１５１と第２ローラ部材１５２は、硬度があまり大き過ぎると摩耗の進行が早いため、それぞれデュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で５０度以下であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一例に係る定着装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した定着装置に利用可能な押圧部材の第１弾性部と第２弾性部の硬度差と、加熱ローラの削れ量との関係を示す図。
【図３】図１に示した定着装置に利用可能な押圧部材の他の例を示す概略図。
【図４】図１に示した定着装置の他の例を示す概略図。
【図５】図４に示した定着装置に利用可能な第１ローラ部材と第２ローラ部材の直径比と、加熱ローラの削れ量との関係を示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・加熱ローラ、２・・・加圧ローラ、３・・・加圧機構、４・・・剥離用ブレード、５・・・クリーニング装置、６・・・誘導加熱装置、７・・・剥離用ブレード、８・・・クリーニング部材、５１・・・クリーニングシート、５２・・・ウエブ押圧部材、５３・・・第１巻取軸、５４・・・第２巻取軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成され、外周面が所定の温度に加熱される加熱部材と、
前記加熱部材との間で所定の圧力を持って接触する加圧部材と、
前記加熱部材をクリーニングするクリーニングシートと、
前記加熱部材の回転方向上流側の前記クリーニングシートの一端を支持する第１巻取軸と、
前記加熱部材の回転方向下流側の前記クリーニングシートの他の一端を支持する第２巻取軸と、
前記加熱部材の回転方向の上流側にかかる荷重より下流側にかかる荷重の方が小さくなるように、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる押当部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記クリーニングシートと前記加熱部材とが接触する位置での、前記加熱部材の接線に対するクリーニングシートがなす角度は、前記加熱部材の回転方向上流側の方が下流側に比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる弾性材を含み、この弾性材は、前記加熱部材の回転方向上流側で、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる第１弾性部と、前記第１弾性部よりも前記加熱部材の回転方向下流側で、前記クリーニングシートを押し当てる第２弾性部とを含み、前記第１弾性部と前記第２弾性部とは、異なる硬度を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記弾性材は、前記加熱部材の回転方向上流側及び下流側に切り欠き部を有し、前記接線と上流側の切り欠き部がなす角度は、前記接線と下流側切り欠き部がなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１弾性部の硬度は、前記第２弾性部の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項３あるいは４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１弾性部の硬度と、前記第２弾性部の硬度との差は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で１０度〜２０度の範囲であるであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる弾性材を含み、この弾性材は、前記クリーニングシートを介して前記加熱部材の回転方向上流側を押し当てる第１ローラ部材と、前記加熱部材の回転方向下流側を押し当てる第２ローラ部材を含むことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１ローラ部材および第２ローラ部材は、少なくとも外周面が弾性材により構成されてい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】
前記第１ローラ部材の硬度は、前記第２ローラ部材の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項７あるいは８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１ローラ部材の硬度と、前記第２ローラ部材の硬度との差は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で１０度〜２０度の範囲であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第１ローラ部材は、前記第２ローラ部材の直径よりも小さい直径を有する請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記第１ローラ部材の直径をＤ１、前記第２ローラ部材の直径をＤ２とすると、
直径Ｄ１，Ｄ２は、０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５が成立する範囲を有することを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１】
円筒状に形成され、外周面が所定の温度に加熱される加熱部材と、
前記加熱部材との間で所定の圧力を持って接触する加圧部材と、
前記加熱部材をクリーニングするクリーニングシートと、
前記加熱部材の回転方向上流側の前記クリーニングシートの一端を支持する第１巻取軸と、
前記加熱部材の回転方向下流側の前記クリーニングシートの他の一端を支持する第２巻取軸と、
前記加熱部材の回転方向の上流側にかかる荷重より下流側にかかる荷重の方が小さくなるように、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる押当部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記クリーニングシートと前記加熱部材とが接触する位置での、前記加熱部材の接線に対するクリーニングシートがなす角度は、前記加熱部材の回転方向上流側の方が下流側に比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる弾性材を含み、この弾性材は、前記加熱部材の回転方向上流側で、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる第１弾性部と、前記第１弾性部よりも前記加熱部材の回転方向下流側で、前記クリーニングシートを押し当てる第２弾性部とを含み、前記第１弾性部と前記第２弾性部とは、異なる硬度を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記弾性材は、前記加熱部材の回転方向上流側及び下流側に切り欠き部を有し、前記接線と上流側の切り欠き部がなす角度は、前記接線と下流側切り欠き部がなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１弾性部の硬度は、前記第２弾性部の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項３あるいは４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１弾性部の硬度と、前記第２弾性部の硬度との差は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で１０度〜２０度の範囲であるであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記クリーニングシートを前記加熱部材に押し当てる弾性材を含み、この弾性材は、前記クリーニングシートを介して前記加熱部材の回転方向上流側を押し当てる第１ローラ部材と、前記加熱部材の回転方向下流側を押し当てる第２ローラ部材を含むことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１ローラ部材および第２ローラ部材は、少なくとも外周面が弾性材により構成されてい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】
前記第１ローラ部材の硬度は、前記第２ローラ部材の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項７あるいは８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１ローラ部材の硬度と、前記第２ローラ部材の硬度との差は、デュロメータＡＳＫＡＲ−ＣタイプもしくはＥタイプの測定で１０度〜２０度の範囲であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第１ローラ部材は、前記第２ローラ部材の直径よりも小さい直径を有する請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記第１ローラ部材の直径をＤ１、前記第２ローラ部材の直径をＤ２とすると、
直径Ｄ１，Ｄ２は、０．５≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７５が成立する範囲を有することを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２０１７７４（Ｐ２００６−２０１７７４Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８９６８（Ｐ２００６−８９６８）
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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