JP2015152814A - クリーニングウェブ圧接用ローラ、ウェブクリーニング装置、画像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

クリーニングウェブ圧接用ローラ、ウェブクリーニング装置、画像加熱装置および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ウェブクリーニング装置に用いられるクリーニングウェブ圧接用ローラ46における線材46cのずれ動きによるクリーニング効果の低下、被クリーニング部材の線材46cによる傷付きを抑制する。【解決手段】芯金46aと、芯金の外周囲にローラ状に設けられている弾性層46bと、弾性層よりも硬質の線材46cであって、弾性層の表面にローラ軸方向に沿って配置され、端部46cL、46cRが芯金46aに対してスライド可能に係止されているた線材46cと、線材46cを含めた弾性層46bの外周面を被覆している被覆層46dと、を有する形態のクリーニングウェブ圧接用ローラ。【選択図】図1

Description

本発明は、クリーニングウェブ圧接用ローラ、ウェブクリーニング装置、画像加熱装置および画像形成装置に関する。
例えば、複写機・ファクシミリ・プリンタ等の電子写真画像形成装置における画像加熱装置としての定着装置には定着ローラの表面をクリーニングするための各種方式のクリーニング装置が用いられている。
そのようなクリーニング装置の一つとして、特許文献1には、定着ローラにクリーニングローラを当接させて定着ローラ上のオフセットトナーを回収し、クリーニングローラ上の回収トナーをウェブクリーニング装置で回収する構成が開示されている。ウェブクリーニング装置はクリーニングローラにクリーニングウェブを回転可能なウェブ圧接ローラで押し付けてクリーニングローラに回収されたトナーをクリーニングウェブで拭い取る装置である。
耐久を続けているとウェブではクリーニングしきれなかったトナーが徐々にクリーニングローラにたまっていき固着し、凝集塊となり定着ローラを傷つけ画像弊害となる。これを解消するために、特許文献1には、クリーニングローラにウェブを当接するためのウェブ圧接ローラに金属製の線材を巻き付け、ウェブ圧接ローラとクリーニングローラとのニップ圧を局所的に高める。これにより、固着しそうなトナーもかきとり、凝集塊ができないようにする構成が提案されている。
特許第3959961号公報
本発明は上記の従来技術の更なる改善に関する。その目的とするところは、線材のずれ動きによるクリーニング効果の低下を抑制することにある。また、被クリーニング部材の線材による傷付きを抑制することにある。
上記の目的を達成するための本発明に係るクリーニングウェブ圧接用ローラの代表的な構成は、被クリーニング部材にクリーニングウェブを押し付けて被クリーニング部材の表面をクリーニングする回転可能なクリーニングウェブ圧接用ローラであって、芯金と、前記芯金の外周囲にローラ状に設けられている弾性層と、前記弾性層よりも硬質の線材であって、前記弾性層の表面にローラ軸方向に沿って配置され、端部が前記芯金に対してスライド可能に係止されている線材と、前記線材を含めた前記弾性層の外周面を被覆している被覆層と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、上記のクリーニングウェブ圧接用ローラを用いたウェブクリーニング装置および画像加熱装置である。また、その画像加熱装置を用いた画像形成装置である。
本発明によれば、クリーニングウェブ圧接用ローラにおける線材のずれ動きによるクリーニング効果の低下を抑制することができる。また、被クリーニング部材の線材による傷付きを抑制することができる。
実施例1における定着装置の拡大横断面模式図である。 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。 定着装置の制御系統のブロック図である。 ウェブユニットの動作説明図である。 クリーニングウェブに設けられた切り欠き部の説明図である。 回収ローラに固着したトナーの凝集塊の模式図である。 実施例1におけるウェブローラの構成説明図である。 ウェブローラの端部の拡大斜視図である。 ワイヤ端部のスライド動作説明図である。 実施例2におけるウェブローラの構成説明図である。 実施例3におけるウェブローラの構成説明図である。 実施例4におけるウェブローラの構成説明図である。 従来例のウェブローラの模式図である。
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2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、中間転写ベルト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実質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だけで、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中間転写ベルト8に1次転写する。ドラムクリーナ6は中間転写ベルト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)色のトナーが供給装置4aにより所定量充填されており、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)色のトナーが供給装置4aにより所定量充填されており、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)色のトナーが供給装置4aにより所定量充填されており、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)色のトナーが供給装置4aにより所定量充填されており、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の回転周速度と実質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ェブ(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モノカラー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、所望のモノカラー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紙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>
本実施例において画像形成装置100が備えている定着装置20は上述した離型剤を含有したトナーを用いて記録紙P上に形成されたトナー画像を加熱、加圧することにより定着するようになっている。以下、具体的に説明する。
図1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、外部加熱方式、オイルレス定着方式である。
この定着装置20は、記録紙上(記録材上)の未定着トナー像(未加熱トナー像)Tをニップ部Nにて加熱する第1及び第2の回転体としての定着ローラ(加熱回転体、加熱部材)21及び加圧ローラ((加圧回転体、加圧部材))との圧接ローラ対を有する。また、定着ローラ21を外部から加熱するための外部加熱手段としての外部加熱ベルトユニット30を有する。また、定着ローラ21の外面を清掃する定着ローラクリーニング機構(クリーニング装置)40を有する。
(1)定着ローラと加圧ローラ
本実施例における定着ローラ21は、アルミニウム製円筒の芯金21aの外周面に厚さ3mmの弾性層(弾性体層)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2層構造である。下層はHTV(高温加硫型)シリコンゴム層、上層はRTV(室温加硫型)シリコンゴム層である。
加圧ローラ22は、アルミニウム製円筒の芯金22aの外周面に厚さ3mmの弾性層22bを配置し、さらにその外周面に離型層22cを配置した、直径60mmの中空ローラである。弾性層22bはHTVシリコンゴム層、離型層22cはフッ素樹脂層である。
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。
定着ローラ21は両端部がそれぞれ定着装置筐体(シャーシー)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実質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21dが非回転に配置されている。
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に対して実質平行に配置されて、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22dが非回転に配置されている。
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両ローラ21・22間に記録紙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が形成される。本実施例においては加圧ローラ22を定着ローラ21に対して総圧力約784N(約80kg)で圧接させている。
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(不図示)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。
定着ローラ21と加圧ローラ22のハロゲンヒータ21dと22d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がそれぞれ内部から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)21eと22eが当接されて配設されている。定着ローラ21のサーミスタ21eは定着ニップ部Nよりも定着ローラ回転方向上流側で、後述する外部加熱ベルトユニット30の配設位置よりも定着ローラ回転方向下流側において定着ローラ表面に当接させて配設されている。
そして、各サーミスタ21eと22e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21e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21dへの供給電力を調整する。また、温度調整回路部106はサーミスタ22e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22dへの供給電力を調整する。
定着ローラ21と加圧ローラ22が回転駆動され、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。即ち、第1の回転体である定着ローラ21は記録紙上のトナー像Tと接触する側に配置されている。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。
(2)外部加熱ベルトユニット
外部加熱ベルトユニット30は定着ローラ21を外部から加熱する。この外部加熱方式により、特に坪量の大きい記録紙(厚紙やラフ紙、エンボス紙、コート紙など)での生産性(単位時間当たりのプリント枚数)を上げることが可能となる。
本実施例における外部加熱ベルトユニット30は、それぞれ内部にハロゲンヒータ31a・32aが配設された第1及び第2の支持ローラ31・32と、この両ローラ31・32間に懸架した無端状の外部加熱ベルト33を有する。第1及び第2の支持ローラ31・32は回転可能であり、外部加熱ベルト33の内面を回転可能に支持しており、外部加熱ベルト33を定着ローラ21に向けて押圧している。外部加熱ベルト33は第1及び第2の支持ローラ31・32間において定着ローラ21の外面に対してローラ曲率に倣って腹当てに幅広に当接して密着している。
外部加熱ベルト33は定着ローラ21の回転に従動して回転する。第1及び第2の支持ローラ31・32は外部加熱ベルト33の回転に従動して回転する。第1及び第2の支持ローラ31・32はそれぞれハロゲンヒータ31a・32aに対して電源部107、108(図3)から電力供給がなされることで内部加熱される。その熱が第1及び第2の支持ローラ31・32を介して、外部加熱ベルト33、定着ローラ21の表面の順に伝わり、定着ローラ表面温度の低下が防止される。
外部加熱ベルト33の温度は、第1の支持ローラ31のベルト懸回部においてベルト表面に当接させて配設したサーミスタ31bによって検出される。また、第2の支持ローラ32のベルト懸回部においてベルト表面に当接させて配設したサーミスタ32bによって検出される。
そして、各サーミスタ31bと32b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109と110に入力する。温度調整回路部109はサーミスタ31bによって検出される外部加熱ベルト33の表面温度が所定の目標温度に収束して温調されるように電源部107からハロゲンヒータ31aへの供給電力を調整する。また、温度調整回路部110はサーミスタ32bによって検出される外部加熱ベルト33の表面温度が所定の目標温度に収束して温調されるように電源部108からハロゲンヒータ32aへの供給電力を調整する。
外部加熱ベルト33の目標温度は定着ローラ21の目標温度よりも所定に高く設定してある。そのため、定着ローラ21の表面温度が定着ニップ部Nにおける記録紙Pとの接触により降下することに対してレスポンス(熱の応答精度)良く外部加熱ベルト33から定着ローラ21に熱が供給される。
(3)定着ローラクリーニング機構
定着ローラクリーニング機構40は、定着ニップ部Nに導入された記録紙Pからトナーが剥がされて定着ローラ21の表面にオフセットした場合、そのオフセットトナーを回収する回収回転体としての回収ローラ(クリーニングローラ)41を有する。
本実施例において、この回収ローラ41は外径φ20mmのSUS303の金属ローラである。回収ローラ41は、定着ローラ21の上側であって、外部加熱ベルトユニット30の位置よりも定着ローラ回転方向上流側において、定着ローラ21に実質平行に定着ローラ21に当接して配置されている。そして、そのローラ41の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。
回収ローラ41は定着ローラ21の回転に従動して回転して定着ローラ表面のオフセットトナー(トナーの他にも紙粉などの定着ローラの表面付着物も含む)が回収ローラ41の表面に付着(転移)して回収される。回収ローラ41は画像形成装置の画像形成時以外にも定着ローラ21の表面付着物を回収する目的で定着ローラ21に常時当接されている。回収ローラ41の表面に付着して回収されたトナーはウェブユニット(ウェブクリーニング装置)42のクリーニングウェブ(クリーニングシート)48が清掃する。
図1と図4により本実施例におけるウェブユニット42の構成を説明する。ウェブユニット42はユニット筐体(シャシー)43を有する。また、この筐体43の対向側板間に配設された、ウェブ繰り出し軸45と、ウェブローラ(クリーニングウェブ圧接用ローラ)46と、ウェブ巻き取り軸47と、を有する。クリーニングウェブ48は供給ロールとしてロール巻きにされた長尺有端の不織布であり、繰り出し軸45に装填されて支持されている。
繰り出し軸45は筐体43の対向側板間に回転可能に支持されている。そして、クリーニングウェブ48の先端部側を、ウェブローラ46に掛け回してから巻き取り軸47に係止させてある。
ウェブローラ46はクリーニングウェブ48を介して被クリーニング部材としての回収ローラ41の上面に当接する弾性ローラである。このウェブローラ46の芯金(シャフト)46aの両端部がそれぞれ筐体43の対向側板にそれぞれ形成された丸長穴43aに対して係合されている。これにより、ウェブローラ46は対向側板間において、回転可能に、且つ丸長穴43aに沿ってスライド移動可能に支持されている。
スライド方向は、ウェブローラ46と回収ローラ41のニップと鉛直方向(ウェブローラ46の芯金46aの中心と回収ローラ41の中心とを結んだ線に沿う方向)である。芯金46aの両端部はそれぞれ対向側板に配設された加圧バネ49により丸長穴43aの下端部に向かう方向に移動付勢されている。
巻き取り軸47の一端側にはクリーニングウェブ48を巻き取るための駆動部(モーター)111が設置されている。制御回路部101により駆動部111が駆動されることにより巻き取り軸47がウェブ巻き取り方向に回転駆動される。これにより、ウェブ繰り出し軸45側のロール巻きのクリーニングウェブ48がウェブローラ46を経由して巻き取り軸47側に徐々に矢印bの方向に移動して巻き取られていく。
即ち、制御回路部101は駆動部111により巻き取り軸47を所定の制御タイミングで所定の回転角だけ間欠的に回転駆動してクリーニングウェブ48をウェブ繰り出し軸45側から巻き取り軸47側に所定量ずつ間欠的に徐々に巻き取る。ウェブローラ46はクリーニングウェブ48の巻き取り移動と一緒に回転する。
ウェブユニット42は定着装置筐体23の対向側板間において回転軸50を中心に揺動可能に支持されている。そして、ウェブユニット42は着脱カム51の回転角が制御されることによって、回転軸50を中心に第1の位置A(図4の(a))と第2の位置B(図4の(b))との間を移動される。ウェブユニット42の第1の位置Aは回収ローラ41に対してクリーニングウェブ48が当接した状態(クリーニングウェブ48の着の状態)にある位置である。また、第2の位置Bは回収ローラ41からクリーニングウェブ48が離間した状態(クリーニングウェブ48の脱の状態)にある位置である。
本実施例においては、制御回路部101で制御される駆動部112によりカム軸52が駆動されて、着脱カム50が図4の(a)のようにその大隆起部が横向きとなった回転角姿勢にされて保持される。これにより、ウェブユニット42は自重で回転軸50を中心に図4において反時計方向に回動し、ウェブローラ46が加圧バネ49を圧縮しながらクリーニングウェブ48を介して回収ローラ41に当接した状態となった、第1の位置Aに移動して保持される。
本実施例においては、クリーニングウェブ48の着の状態において、加圧バネ49の圧縮反力により、ウェブローラ46が被クリーニング部材としての回収ローラ41に対してクリーニングウェブ48を介して40Nの押圧力で当接するように設定している。
また、駆動部112によりカム軸52が駆動されて着脱カム50が図4の(b)のようにその大隆起部が上横向きとなった回転角姿勢にされて保持される。これにより、ウェブユニット42は着脱カム50により持ち上げられて回転軸49を中心に図4において時計方向に回動し、ウェブローラ46が回収ローラ41から離間した状態となった、第2の位置Bに移動して保持される。このクリーニングウェブ48の脱の状態において、ウェブローラ46は、芯金46aの両端部がそれぞれ丸長穴43aの下端部まで移動して受け止められた位置に保持されている。
クリーニングウェブ48の脱の状態では、回収ローラ41にはウェブユニット42から押圧力は作用せず、回収ローラ41は定着ローラ21に対して本実施例においては自重による約10Nの押圧力で当接している。図4の(a)のクリーニングウェブ48の着の状態では、回収ローラ41は上記の自重による約10Nの押圧力に加えて、ウェブローラ46の当接による前述の約40Nの押圧力の作用による都合約50Nの力で定着ローラ21に押圧される。この状態において、回収ローラ41は定着ローラ21の回転に伴い定着ローラ21より駆動を伝達され回転する。
図1、図4の(a)のように、回収ローラ41に対してウェブローラ46をクリーニングウェブ48を介して当接させた状態で、定着ローラ21を回転駆動させることによって、回収ローラ41が回転して定着ローラ21のクリーニングがなされる。そして、クリーニングウェブ48により回収ローラ41上にある定着ローラ21から回収したトナーを清掃する。
回収ローラ41と接したクリーニングウェブ48は矢印bの方向に前記のように徐々に巻き取られ、トナーで飽和する前に新しいウェブ部分が回収ローラ41と当接するように設定している。。即ち、クリーニングウェブ48の移動bによりクリーニングウェブ48の回収ローラ41に対する当接面の更新がなされる。
ウェブ繰り出し軸45にロール巻きで装填されているクリーニングウェブ48は巻き取り軸47側に徐々に巻き上げられて消費されていく。そこで、ウェブ繰り出し軸45側にウェブ残量が多少残っている時点で、ユーザーにクリーニングウェブ48の「残量が少なくなった」旨の警告を出して新しいロール巻きのクリーニングウェブ48の準備や装填を促がすことが望ましい。
これは、ユーザーの使用上、ウェブ48が無くなって、すぐにウェブ交換ができない場合が多様にあるためである。たとえば、一度に大量の通紙をおこなわなければならない場合など、ウェブ48が無くなるだけで通紙をすぐに止めてしまうと、ユーザーの要望にそぐわない製品になる。よって、ウェブ48は、無くなるよりも所定の前時点にユーザーに「しばらくするとウェブが無くなります」と予告することが望ましい。
そこで、ウェブ48の残量を検知するために、ウェブ48の終端末よりも所定に手前側のウェブ位置に、図5のように、予めクリーニングウェブ自体に切欠き部48aを入れておく。そして、ウェブ繰り出し軸45側から巻き取り軸47側へのクリーニングウェブ48の巻き上げが進行してウェブ繰り出し軸45側から上記の切欠き部48aを入れた部分が現れたとき、その切欠き部48aをセンサ113で検知するようにしている。
センサ113はウェブ繰り出し軸45とウェブローラ46との間に配設されている。センサ113は例えば切欠き部48aに落ち込んで切欠き部48aを検知するアクチュエータを有するマイクロスイッチや切欠き部48aで光路が開放されるフォトカプラーなどを用いることができる。
制御回路部101はセンサ113から切欠き部検知信号が入力したら画像形成装置100の操作部120の表示部120a、或いはホスト装置200の表示部にクリーニングウェブ48の「残量が少なくなった」旨の警告を出す。ユーザーはこれに基づいて新しいロール巻きのクリーニングウェブ48の準備や装填を行う。
(4)回収ローラ凝集塊対策
上記のように、回収ローラ41は定着ローラ21のオフセットトナーを回収し、そのトナーをクリーニングウェブ48が清掃する。その際、回収ローラ41の表層にはクリーニングウェブ48でクリーニングしきれなかったトナーが徐々に堆積して始める。堆積トナーは回収ローラ41の表層に図6のように凝集塊80として固化した状態になる。
回収ローラ41の表層に一度固着したトナーはクリーニングウェブ48による通常のクリーニングでは容易には取ることができない。そして、凝集塊80が存在することで回収ローラ41による定着ローラのクリーニング効果が低下して、回収ローラ41の交換を要する事態にも至ることになる。
この凝集塊80は定着ローラ21から回収ローラ41に回収されるオフセットトナー量が多いほど発生しやすい傾向にある。オフセットトナーは、定着ローラ21の温度が適正値よりも高温の場合や、低温の場合に増え、近年、生産性を高めるため、様々な紙種を一定温調で通紙することが多くなったため、各紙種に対して最適温調ではない温度で通紙せざるを得なくなった。これによって、オフセットトナーが増加することから、回収ローラ41を清掃するウェブユニット42にはより高いクリーニング性が望まれるようになった。
被クリーニング部材としての回収ローラ41のウェブユニット42によるクリーニング性を高めて凝集塊の形成を抑制する方策として前述したように特許文献1にはウェブローラに関して次のような構成が有効であるとしている。即ち、ウェブローラを芯金(金属製シャフト)の外周に弾性体を厚く被覆して構成するとともに、その表面には円周方向に沿って1箇所のみ、局所的に圧接力を高める金属製線材をローラの全長にわたって配設する構成とするものである。
図13にその具体的な1つの構成形態を示した。このウェブローラ46は、被クリーニング部材としての回収ローラ41に当接したときに、たわみを抑制するため剛性の高い金属(SUS303)の芯金46aを中心に通している。また、クリーニング能力を上げるため、回収ローラ41とのニップ幅を広くとる必要があるので、たわみ易く、耐熱性を有したφ30mmシリコーンスポンジを芯金46aの上(外周囲)にローラ状に巻いて弾性層(スポンジ層)46bとしている。
そして、金属製線材として、SUS304のφ1.0mmのワイヤ46cを弾性層46bの表面にローラ軸方向に沿ってらせん状に1周巻き、ワイヤ46cの両端部46cL・46cRはそれぞれ芯金46aに固定している。ワイヤ46cは弾性層46bよりも硬質の部材である。
ワイヤ46cは、ウェブローラ46を、クリーニングウェブ48を介して回収ローラ41に圧接させ、弾性層46bが弾性変形した状態で、当該ワイヤ46cの背面側の周囲に位置する弾性体の復元力によって回収ローラ41の表面に圧接される。そのため、クリーニングウェブ48が回収ローラ41に圧接する圧力を局部的に高めるように機能する。
即ち、ウェブローラ46が被クリーニング部材である回収ローラ41とクリーニングウェブ48を介してニップを形成したときにニップにおいてワイヤ46cが存在する位置においてニップ圧が局部的に高くなる。従って、クリーニングウェブ48の巻き取り移動bによるウェブローラ46の回転に伴って、ワイヤ46cがウェブ48を介して回収ローラ41に圧接するタイミングで、ウェブ48が回収ローラ41に圧接する圧力が局部的に高くなる(線圧アップ)。
そのため、回収ローラ41に固着したトナーや外添剤等の付着物をクリーニングウェブ48によって効果的にかき取り除去することができ、回収ローラ41に対する凝集塊80の形成を効果的に抑制することができる。
ところで、前述したように、クリーニングウェブ48には、残量検知のために、ウェブ48の終端末よりも所定に手前側のウェブ位置に予めクリーニングウェブ自体に切欠き部48a(図5)が入れられている。クリーニングウェブ48の巻き取り(消費)が進んで切欠き部48aがセンサ113により検知されてもウェブ繰り出し軸45には未だ使用できるクリーニングウェブが残存している。
従って、切欠き部48aがセンサ113により検知された後も定着装置20はしばらく稼働することが可能である。そして、その稼働中にウェブ48の上記の切欠き部48aが回収ローラ41とウェブローラ46のニップ部を通過してしまう。
この場合において、ウェブローラ46が上記の図13のような構成のものであると、ウェブ48の上記の切欠き部48aにおいて、ウェブローラ46の表面に配設されている硬質のワイヤ46cが回収ローラ41に対して直接に接触することになる。そうすると、回収ローラ41が傷つき、定着ローラ傷につながる(第1の課題)。
また、ワイヤ46cは端部でのみしか固定されていないので、ウェブローラ46の中央部ではワイヤ46cがローラ表面を容易に移動しやすい。ワイヤ46cがずれないように弾性層46bが変形するほどしっかりと張力をかけてワイヤ端部46cL、46cRを芯金46aに固定すると、端部の圧が抜けてしまい、クリーニング性の低下につながる。ウェブローラ46の中央と端部まで圧を実質均一に出すために端部でのワイヤ46cの食い込みを解消するために、ワイヤ46cの張力を緩めると、ウェブローラ46の中央部ではワイヤ46cがローラ表面を容易に移動しやす。
特に、回収ローラ41とウェブローラ46とのニップ部内にワイヤ48cが存在している場合、回収ローラ41からの駆動力によりワイヤ48cは簡単にずれてしまう。ニップ部内における局所的な圧上昇を狙ってワイヤを付加しているのだが、ニップ部内でワイヤがずれると、所望の高圧部が得られず、クリーニング性が低下して回収ローラ41に徐々に付着する凝集塊80を除去できなくなる(第2の課題)。
また、ワイヤ46cの端部46cL、46cRが芯金46aに固定されていることから、固定位置によって端部での圧分布が大きく変化していまい、圧分布が不安定な状態になる。ウェブローラ46の外径はφ30mmであるが、ワイヤ46aの部分は外径から0.5〜.8mm突出するようにらせん状に巻き付けている。このとき、ワイヤ端部46cL、46cRが芯金46aに固定されていると、端部の圧が全てワイヤ端部46cL、46cRにかかってしまい、ウェブ48に過度に応力がかかり、破れが生じやすい(第3の課題)。
そして、ウェブ48に破れが生じると、結果として、回収ローラ41が傷つき、クリーニング性の低下や定着ローラ21まで傷つき画像弊害が発生してしまう。
そこで、本実施例においては、上記の第1〜第3の課題を解消するために、ウェブローラ46を図7の(a)のような構成にした。即ち、図13の構成のウェブローラ46に対して、更に、ワイヤ46cを含めた弾性層46bの外周面に、ワイヤ46cの固定と回収ローラ41の保護を目的とした被覆層(離型層)46dを配置した。また、図8のように、ワイヤ46cの端部46cL、46cRを芯金46aに対してスライド可能に係止した。
本実施例においては、図13の構成のウェブローラ46に対して、被覆層46dとしての厚み100μmのPFAチューブを被覆した。PFAは摺動性が良く、回収ローラ41と直接接触した場合でも、回収ローラ41を傷つけることはない。また、PFAチューブ46dは熱収縮性のもの(熱収縮性樹脂チューブ)を使用している。そのため、ワイヤ46cにある程度の圧力(被覆層46dによる押さえ込み力)が常に働いており、弾性層46bの表面におけるワイヤ46cのずれを抑制できる。
図7の(b)は図7の(a)の拡大横断面模式図ある。このウェブローラ46の横断面外形は、ワイヤ46cが存在する部分が存在していない部分よりも外方に突出している形態である。図7の(c)のように、ワイヤ46cが存在する部分が突出していない形態であってもよい。
どちらの形態であっても、ワイヤ46cは、ウェブローラ46を、ウェブ48を介して回収ローラ41に圧接させ、弾性層46bが弾性変形した状態で、ワイヤ46cの背面側の周囲に位置する弾性体の復元力によって回収ローラ41の表面に圧接される。そのため、クリーニングウェブ48が回収ローラ41に圧接する圧力を局部的に高められる。
本実施例により、回収ローラ41とウェブローラ46とのニップ部内にワイヤ46cのずれもなく、ワイヤ46cによるニップ部内の局所的な高圧部を得ることができ、回収ローラ41上にできるトナーの凝集塊80を抑制できる。
さらに、ウェブ48の切欠き部48aが回収ローラ41とウェブローラ46のニップ部を通過しても、ウェブローラ46のワイヤ46cはPFAチューブ46dを介して接触する。即ち、ワイヤ46cが回収ローラ41に対して直接に接触することが阻止される。従って回収ローラ41への傷つきを防止でき、定着ローラ傷に対する画像弊害およびクリーニング不良による画像弊害を抑制できる。
また、図8の例においては、ワイヤ46cの端部46cL、46cRは芯金46aに向かって折り曲げられて芯金46aにラジアル方向にあけられた、ワイヤ46cの径よりも大きい径の穴46fに差し込まれて係止されている。そして、ワイヤ46cの折り曲げ端部46cL、46cRは穴46fを貫通して差し込まれて穴46fから突き出た部分46c1が抜け止め部として折り曲げられている。これによって、ワイヤ46cの端部46cL、46cRは芯金46aに対してスライド可能に係止されている。
換言すれば、ワイヤ46cは、弾性層46bの表面にローラ軸方向に沿って螺旋状に巻かれて配置され、端部46cL、46cRが芯金46aの径方向へ可動となるように芯金46aに係合している。
より具体的には、芯金46aにラジアル方向にφ2mmの穴46fを開け、そこにワイヤ46cの折り曲げ端部46cL、46cRを差し込み、抜けないように端部をL字に曲げる。ワイヤ46cの線径がφ1.0mm、芯金46aの穴46fの穴径がφ2.0mmであるので、ワイヤ46cをローラのラジアル方向に押し込めば、容易にスライドする。
スライド方向c(図9)はウェブローラ46の軸中心方向である。ウェブローラ46がウェブ68を介して回収ローラ41に圧接すると(図9の(a)→(b))、ワイヤ46の折り曲げ端部46cL、46cRが穴46f内をスライドする。なお、図9においてはクリーニングウェブ68は省略してある。このように、ワイヤ46の折り曲げ端部46cL、46cRを弾性層46bの凹みに追従してスライドさせて逃がすことによって、ワイヤ端部での極端な圧上昇を防止している。
これにより、ウェブ48の破れが防止され、ウェブ48の破れに起因する回収ローラ41の傷つき、クリーニング性の低下や定着ローラ21まで傷つきによる画像弊害の発生が防止される。
このように、本実施例によれば、クリーニング性を向上でき、定期交換パーツが減る。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。
[実施例2]
図10は、ワイヤ46の端部46cL、46cRを芯金46aに対してスライド可能に係止させる他の構成例を示すものである。この構成はワイヤ46の端部46cL、46cRを芯金46aに向かって折り曲げると共に芯金46aを中にして長穴状のループ46c2に曲げることにより、ワイヤ46の端部46cL、46cRを芯金46aに対してスライド可能に係止させたものである。この構成によれば、芯金46aに穴46fを形成する必要がなくなる。
換言すれば、ワイヤ46cは、弾性層46bの表面にローラ軸方向に沿って螺旋状に巻かれて配置され、端部46cL、46cRが芯金46aの径方向へ可動となるように芯金46aに係合している。
その他、ワイヤ46の端部46cL、46cRを芯金46aに対してスライド可能に係止させる構成は適宜の手段構成を採択することが出来る。
[実施例3]
本実施例は、実施例1や2のウェブローラ46において弾性層46bの表面におけるワイヤ46cのずれをさらに抑制するために、弾性層46b及びワイヤ46cとPFAチューブ46dの間に接着剤46eを浸透させている。
即ち、図11の(a)や(b)のように、弾性層46bと被覆層46dの間に接着剤層46eを有し、接着剤層46eにワイヤ46cを有する。この接着剤層46eの存在により、弾性層46bの表面におけるワイヤ46cのずれをさらに抑制することができる。
[実施例4]
実施例1乃至3において、ワイヤ46cは、弾性層46bの表面にローラ軸線方向に沿って図12のように2本、もしくはそれ以上の複数らせん状に配置した構成にすることもできる。
また、線材としてのワイヤ46cはらせん状でなくともローラの母線方向に沿って直線状に1本あるいは円周方向に間隔をあけて複数本平行に配置した構成にすることもできる。ワイヤ46cは直線状でなく、波形など屈曲させてもよい。
[その他の事項]
1)上記の実施例では、被クリーニング部材として定着装置の回収ローラ41を例にして、これをウェブローラ46を用いたウェブクリーニング装置によりクリーニングしている。しかし、本発明に係るクリーニングウェブ圧接用ローラは、回収ローラ41以外の被クリーニング部材をウェブクリーニング装置によりクリーニングする構成に用いても同様の効果が得えられる。
2)画像加熱装置は実施例におけるような定着装置としての使用に限られない。記録材に形成された未定着トナー像を仮定着する装置、記録材に定着されたトナー像を加熱して画像の光沢度を向上させる光沢度付与装置(画像改質装置)としても使用することができる。
3)画像形成装置の画像形成部は像担持体として電子写真感光体を用いる電子写真方式に限られない。像担持体として静電記録誘電体を用いる静電記録方式や磁気記録磁性体を用いる磁気記録方式の画像形成部であってもよい。中間転写方式の画像形成装置に限られない。上記のような像担持体に形成されたトナー像を、中間転写体を介さずに、記録材に対して転写する方式の画像形成装置であってもよい。画像形成装置はプリンタに限られず、複写機、ファクシミリ、複合機能機等であってもよい。また、カラー画像形成装置に限られず、モノカラー画像形成装置であってもよい。
41・・被クリーニング部材、48・・クリーニングウェブ、46・・クリーニングウェブ圧接用ローラ、46a・・芯金、46b・・弾性層、46c・・線材、46cL、46cR・・線材の端部、46d・・被覆層、46e・・接着剤層

Claims (13)

  1. 被クリーニング部材にクリーニングウェブを押し付けて被クリーニング部材の表面をクリーニングする回転可能なクリーニングウェブ圧接用ローラであって、
    芯金と、
    前記芯金の外周囲にローラ状に設けられている弾性層と、
    前記弾性層よりも硬質の線材であって、前記弾性層の表面にローラ軸方向に沿って配置され、端部が前記芯金に対してスライド可能に係止されている線材と、
    前記線材を含めた前記弾性層の外周面を被覆している被覆層と、
    を有することを特徴とするクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  2. 前記被覆層が熱収縮性樹脂チューブであることを特徴とする請求項1に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  3. 前記弾性層と前記被覆層の間に接着剤層を有し、前記接着剤層に前記線材を有することを特徴とする請求項1または2に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  4. 前記線材の端部は前記芯金に向かって折り曲げられて前記芯金にラジアル方向にあけられた、線材の径よりも大きい径の穴に差し込まれて係止されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  5. 前記線材の折り曲げ端部は前記穴を貫通して差し込まれて穴から突き出た部分が抜け止め部として折り曲げられていることを特徴とする請求項4に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  6. 前記線材は前記弾性層の表面にローラ軸方向に沿ってらせん状に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  7. 前記線材は前記弾性層の表面にローラ軸方向に沿って複数らせん状に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  8. ローラの横断面外形は前記線材が存在する部分が存在していない部分よりも外方に突出していることを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  9. 被クリーニング部材にクリーニングウェブを押し付けて被クリーニング部材の表面をクリーニングする回転可能なクリーニングウェブ圧接用ローラであって、
    芯金と、
    前記芯金の外周囲にローラ状に設けられている弾性層と、
    前記弾性層よりも硬質の線材であって、前記弾性層の表面にローラ軸方向に沿って螺旋状に巻かれて配置され、端部が芯金の径方向へ可動となるように前記芯金に係合している線材と、
    前記線材を含めた前記弾性層の外周面を被覆している被覆層と、
    を有することを特徴とするクリーニングウェブ圧接用ローラ。
  10. 請求項1乃至9の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラによってクリーニングウェブを被クリーニング部材に押し付けて被クリーニング部材の表面をクリーニングすることを特徴とするウェブクリーニング装置。
  11. 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の回転体に当接してオフセットトナーを回収する回収回転体と、
    前記回収回転体にクリーニングウェブを押し付けて回収回転体の表面をクリーニングする請求項1乃至9の何れか一項に記載のクリーニングウェブ圧接用ローラと、
    を有することを特徴とする画像加熱装置。
  12. 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11に記載の画像加熱装置。
  13. 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11または12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。
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