JP4626461B2 - 定着装置及びクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置において用いられ、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱加圧し、記録媒体に定着させる定着装置および表面が移動する被清掃部材を清掃するクリーニング装置に関する。

粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程には、トナー像を記録媒体上に静電的に直接転写した後、あるいは、トナー像を中間転写体に一次転写してから記録媒体に二次転写し、その後に加熱及び加圧する方法が広く採用されている。この加熱定着方法は、加熱源を有する加熱回転体と加圧部材とが圧接されたニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させるものであり、熱可塑性樹脂バインダを含むトナーが加熱溶融され、記録媒体上に圧着される。このような定着方法では、低電力で定着できるとともに定着部での紙づまりによる発火の危険性が少ないこと等の利点があり、最も広く使用されている。

上記加熱回転体は、例えばアルミニウムなどの中空の芯金と、その内部に設けられたヒータとを有しており、離型性を上げるために表面をフッ素樹脂で被覆したロール状の部材等が用いられる。また、加圧部材としては、金属の芯金の上に弾性層を設け、その表層を離型性の良いフッ素樹脂系チューブ等で被覆したロール状の部材が多く使用されている。
また、加熱回転体及び加圧部材は、複数のロール状部材に張架された無端状ベルト、無張架の状態で内側からロール又はパットによって対向する部材に圧接される無端状ベルト等を用いることもできる。

上記のような定着工程において、未定着トナー像を担持した記録媒体が加熱回転体と加圧部材とのニップ部を通過するときに、トナーが加熱回転体の表面上に転移する現象つまりオフセットが生じることがある。また、記録媒体に存在する紙粉が加熱回転体の周面に付着してトナーのオフセットを誘引することもある。このオフセットしたトナーは、つぎに搬送されてくる記録媒体に付着し記録媒体を汚したり画像の欠陥を生じさせることとなる。あるいは、トナーの付着力により、記録媒体が加熱回転体に巻き付いてジャムを発生させたりする。このため、加熱回転体に付着したトナー等は、速やかに除去するのが望ましく、クリーニング装置が例えば特許文献１に提案されている。

特許文献１に記載のクリーニング装置は、布状のクリーニングウェブを回転駆動される加熱回転体の周面に押し付け、摺擦させて外周面を清掃するものである。クリーニングウェブはロール状に巻き回された長尺のものが用いられ、送出しロールから巻取りロールへ徐々に巻き取ることによって、除去されたトナーや紙粉が付着していない新しい部分を当接させ、効率よく周面を清掃するものとしている。

上記クリーニングウェブの巻き取りは、モータの駆動により巻取りロールを回転させ、この回転に送出しロールを従動回転させるものであり、これによってクリーニングウェブが徐々に移動する。そして、これら両ロール間でクリーニングウェブを当接ロールにより加熱回転体の周面に当接させ、加熱回転体の周面に付着したトナーや紙粉（以下、「トナー等」という）を除去している。また、巻取りロールと送出しロールとの支持軸に摩擦ロールを取り付け、これらの周面が互いに逆方向に移動するようにして当接させている。これにより送出しロールの回転に制動力を付与し、クリーニングウェブにバックテンションをかけて、両ロール間におけるクリーニングウェブのたるみや余分なクリーニングウェブの送り出しが生じないようにしている。
特開平９−６２１３４号公報

しかし、このようなクリーニング装置においては、次のような改良が望まれる課題がある。
長尺のクリーニングウェブを使い終わった後、新しいクリーニングウェブに交換する場合、クリーニングウェブは送出しロール、巻取りロール及び当接ロールに架け回された状態で加熱回転体との対向部から取り出されて交換される。つまり、クリーニングウェブ、送出しロール、巻取りロール及び当接ロールとがクリーニングユニットとして構成され、このクリーニングユニットが、巻取りロールに駆動力を伝達する駆動装置から切り離され、交換されることとなる。このとき、加熱回転体の周面に付着したトナーによって、クリーニングウェブが加熱回転体の周面に接着されていることがある。これにより、クリーニングユニットを取り出そうとしたときに、クリーニングウェブが巻取りロール又は送出しロールから引き出されることがある。クリーニングユニットの巻取りロール及び送出しロールは、駆動装置から切り離されると、一般には容易に回転可能な状態となり、加熱回転体に付着したクリーニングウェブがクリーニングユニットから大きく引き出されてしまうことになる。

また、特許文献１に記載の装置では、巻取りロールに固定された摩擦ロールと送出しロールに固定された摩擦ロールとは、当接された周面が逆方向に移動して常に摺擦されており、巻取りロールの駆動負荷が大きくなってしまう。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、クリーニングウェブを交換するときの取り扱いを容易にするとともに、クリーニングウェブを駆動するときの負荷を低減することを目的とするものである。

上記問題を解決するために、本願に係る発明は、加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、前記加熱回転体の周面に圧接され、未定着トナー像を担持する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材と、前記加熱回転体と対向するように設けられたクリーニング装置と、を有し、前記クリーニング装置は、ロール状に巻き回された長尺の布状体と、この布状体が巻き回され、回転することによって該布状体を送り出す送出しロールと、前記送出しロールが前記布状体を送り出すときに回転する方向と逆方向に回転駆動され、前記布状体を巻き取る巻取りロールと、前記送出しロールから引き出され、前記巻取りロールに巻き取られるまでに、該布状体の一部を前記加熱回転体に押し付ける当接部材と、を有し、前記送出しロールに巻き回されている布状体の外周面と、前記巻取りロールに巻き取られた布状体の外周面とが互いに圧接されている定着装置を提供する。

この定着装置では、クリーニング装置の送出しロールに巻き回されている布状体の外周面と、巻取りロールに巻き取られている布状体の外周面とが互いに圧接されながら、これら両ロールが互いに逆方向に回転する。すなわち、圧接された双方の周面は同じ方向に進行し、これらの周速が同じとなるように駆動することができる。これにより、送出しロールから巻取りロールまでに掛け回す間で布状体にたるみが生じるのを防止することができる。また、布状体が巻き取られるに従って、巻き回された布状体の外周面の径が変化しても、双方の外周面の周速が同じ状態を維持することができ、布状体のたるみを有効に防止して、加熱回転体に布状体が巻き付く等のトラブルを回避することができる。
また、送出しロールに制動力を付与する必要がなく、駆動の付加を低減することができる。

さらに、布状体を使い終わって新しい布状体と交換する際又は点検等のために布状体を巻取りロール及び送出しロールとともに定着装置から取り出すときには、定着装置の本体側に駆動装置が装備されていると、この駆動伝達経路から巻取りロール及び送出しロールが切り離されることになる。このように巻取りロールが駆動装置の拘束から解放される場合であっても、巻取りロールと送出しロールに巻き回された布状体の外周面が互いに圧接しているので、すでに巻き取られている布状体が巻取りロールから引き出されることはない。つまり、布状体を送出しロールと巻取りロールとの間で大きく引き出そうとすると、送出しロールと巻取りロールとが同じ方向に回転しなければならず、この回転が互いに圧接されることによって拘束される。したがって、布状体が清掃したトナー等によって被清掃部材である加熱回転体に付着しているような場合でも、容易に布状体の脱着ができる。

上記送出しロールの支持軸は、巻取りロールの支持軸に対して平行な状態で進退方向の移動が可能に支持するのが望ましく、送出しロールをバネ等によって巻取りロールに向かって押し付けるのがよい。

上記のように押圧することにより、送出しロール又は巻取りロールに巻き回されている前記布状体の外周面の径が変化しても、常にその外周面は互いに圧接される。そして、布状体の巻き取り量と送り出し量を一致させることができるので、布状体が余分に送り出されたり、一旦巻取りロールに巻き取られた布状体が巻き戻されたりすることを防止できる。

上記巻取りロール及び送出しロールの少なくとも一方は、その軸線方向の中心部分を両端付近より太径とし、両端に向かって徐々に径が小さくなるクラウン形状とするのが望ましい。

巻取りロール又は送出しロールを上記のような形状とすることにより、これらのロールが軸線方向の両端部に作用する力で圧接され、軸線に撓みが生じても、ロールの径が中央部で拡大されるクラウン形状となっているので、ロールの軸線方向における圧接力の分布をほぼ一定に維持することができる。したがって、布状体にシワを生じることなく、送出しロールから巻取りロールに送られる。

上記定着装置で用いられるクリーニング装置は、トナー像を加熱・加圧する加熱回転体の清掃に限定されず、この他に加熱回転体に押圧される加圧回転体、静電潜像にトナーが転移してトナー像が形成される像担持体、像担持体から一旦トナー像が転写される中間転写体の清掃に用いることもできる。さらに、インクジェット方式で形成された画像や印刷画像の乾燥・定着を行う装置の清掃にも用いることができる。

上記のようにクリーニング装置を使用したときにも同様に、布状体は、送出しロール及び巻取りロールに巻き回される外周面の径が変化しても、巻き取る量と同量が送り出されるように駆動することができ、送出しロールと巻取りロールとの間でたるみを生じることが防止される。
また、布状体を送出しロール及び巻取りロールとを一体に組み込んだユニットとして脱着するときの取り扱いが容易となる。

以上説明したように、本願発明に係る定着装置及びクリーニング装置では、布状体を送り出す送出しロールと巻き取る巻取りロールの両ロールに巻き回された布状体の外周面が常に互いに圧接され、両ロールが逆方向に回転駆動するので、布状体の使用が進むに従って布状体の外周面の径が変化しても、送り出し量と巻き取り量とが常に同じとなるように駆動して、余分な送り出しを防止することができる。また、布状体の交換や取りはずして点検等をおこなうときの取り扱いが容易となる。

以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
この定着装置１０は、中心軸回りに回転が可能に支持された加熱ロール１（加熱回転体）と、この加熱ロール１と平行に圧接されて回転する加圧ロール２（加圧回転体）と、加熱ロール１の周面に当接されたクリーニング装置５と、で主要部が構成されている。

上記加熱ロール１は、導電性を有する金属製の円筒状芯金１ａと、この円筒状芯金１ａに積層された表面離型層１ｂとで構成されており、画像形成装置の本体フレームに支持され、回転駆動されるものとなっている。また、加熱ロール１の内部にはハロゲンヒータ１ｃが配置され、定着に必要な熱の供給が行われる。

加熱ロール１の円筒状芯金１ａは、熱伝導性や剛性にすぐれたアルミニウム、鉄及びステンレス等の金属を用いることができる。本実施例では、アルミニウムを芯金として用い、厚さ３０μｍの表面離型層１ｂを設けている。この表面離型層１ｂは、炭化ケイ素粉末を分散したＰＴＦＥ樹脂を芯金の周面に粉体塗装した後、焼き付けて形成している。そして、外径が６５ｍｍとなっている。

加圧ロール２は、金属製の円筒状芯金２ａと、該芯金の表面に形成されたスポンジやゴムなどの弾性層２ｂと、さらにその表面を被覆するように設けられたフッ素樹脂からなる離型層２ｃとで構成されている。本実施例では、厚さ１２ｍｍのシリコーンゴムを弾性層とし、厚さが３０μｍで、カーボンの粉末を分散することによって導電性としたＰＦＡ樹脂チューブを被覆して離型層としている。

上記加熱ロール１の周面と対向する位置には、クリーニング装置５が配置されている。
このクリーニング装置５は、図２に示すように、長尺のクリーニングウェブ１１と、このクリーニングウェブ１１がロール状に巻き回され、これを送り出す送出しロール１２と、クリーニングウェブ１１を巻き取る巻取りロール１３と、クリーニングウェブ１１を加熱ロール１の周面に当接させる当接ロール１４と、巻取りロール１３を駆動させる駆動装置１５とを備えている。そして、上記送出しロール１２と巻取りロール１３と当接ロール１４（当接部材）とが、クリーニングユニットに一体に組み込まれ、このクリーニングユニットとしてクリーニングウェブ１１とともに定着装置１０の本体に対して脱着が可能となっている。また、巻取りロール１３の駆動装置１５は、定着装置本体側に支持されており、駆動力の伝達経路は、上記クリーニングユニットの脱着にともなって、接合又は切り離しが行われるものとしている。したがって、上記クリーニングユニットを交換することによって新しいクリーニングウェブ１１を供給することができるものとなっている。

クリーニングウェブ１１は、ポリイミドアミド繊維とポリエステル繊維との混合不織布にシリコーンオイルを含浸させた帯状に長い部材であり、厚さが約５０μｍとなっている。そして、一端は送出しロール１２に巻き回されており、他端から巻取りロール１３に徐々に巻き取られるものとなっている。

上記巻取りロール１３は、支持軸によって回転可能に支持され、駆動装置１５により回転駆動されるものであり、クリーニングウェブ１１の巻き取り量は駆動装置１５が備えるモータの回転速度を制御することにより調整される。一方、送出しロール１２は、軸線方向の中心部分が両端部よりも徐々に太い径となるクラウン形状となっており、支持軸によって回転自在に支持され、周面にクリーニングウェブ１１がロール状に巻き回されている。そして、巻取りロール１３の回転に従動し、クリーニングウェブ１１を送り出すものとなっている。クリーニングウェブ１１が送出しロール１２に巻き回されている方向は、巻取りロール１３の回転に従動して送出しロール１２がクリーニングウェブ１１を送り出すときに、巻取りロール１３と逆方向に回転するように設定されている。つまり、送出しロール１２に巻き回されたクリーニングウェブ１１の外周面と巻取りロール１３に巻き取られたクリーニングウェブ１１の外周面とが対向したときに、これらの外周面が同方向に移動するものとなっている。そして、これらの外周面が互いに圧接され、この圧接部から伝達される力によって送出しロール１２が従動回転するものとなっている。

上記巻取りロール１３は、クリーニングユニットの枠体１６に対して固定された位置で回転するものとなっている。そして、このクリーニングユニットが定着装置内の所定の位置に装着されたときに、駆動装置１５から回転駆動力が伝達され、回転駆動されるものとなっている。送出しロール１２の軸受け１２ａは、巻取りロール１３に対して進退が可能に支持されており、この軸受け部にバネ１７の一端が固定され、他端がクリーニングユニットの枠体１６に固定されている。このバネ１７の弾性反発力によって送出しロール１２は巻取りロール１３に対して押し付けられ、ほぼ一定の圧力で互いに圧接されるものとなっている。
送出しロール１２を巻取りロール１３に対して進退可能に支持する機構は、図２に示すように軸受け部の移動を案内するガイド部材１８を設けてもよいし、図３に示すように一端が回動可能に支持されたアーム１９の他端に軸受け１２ａを支持するものであってもよい。

次に上記定着装置１０の動作について説明する。
上記加熱ロール１は、図１中に示す矢印Ａの方向に回転駆動され、加圧ロール２はこの加熱ロール１に従動して回転する。そして、未定着トナー像が転写された記録媒体Ｐは、加熱ロール１と加圧ロール２とが圧接されるニップ部に搬送される。この記録媒体Ｐは加熱ロール１の回転にともなって移動し、記録媒体上のトナー像Ｔは加熱ロール１からの熱移動により溶融して記録媒体上に定着される。その後、トナー像が定着された記録媒体は剥離部材３により加熱ロール１又は加圧ロール２から剥離され排紙ロール（図示せず）によって挟持されながら装置外へ排出される。

加熱ロール１と加圧ロール２とのニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐが挟持されたとき、トナーの一部が加熱ロール１の表面に転移することがある。また、記録媒体である用紙に付着している紙粉が加熱ロール１に転移することもある。このようなトナーは、次に定着される画像を汚すおそれがあり、紙粉はトナーのオフセットを生じさせる原因となるので次のように加熱ロール１の表面から除去される。

加熱ロール１の表面に付着したトナー等は加熱ロール１の回転により搬送され、クリーニング装置５と対向する位置に到達する。クリーニング装置５のクリーニングウェブ１１は背面側に当接ロール１４が押し当てられ、加熱ロール１の表面に圧接されているので、加熱ロールの周面はこのクリーニングウェブ１１に摺擦され、付着しているトナー等はクリーニングウェブ１１に拭き取られて転移する。これにより加熱ロール１は、トナー等が除去されて清浄な状態に維持される。

一方、クリーニング装置５では、巻取りロール１３が駆動装置１５によりゆっくりと回転駆動されており、クリーニングウェブ１１がほぼ一定の速度で送出しロール１２から引き出され、巻取りロール１３に巻き取られる。これにより、加熱ロール１の周面からトナー等が転移して汚れている部分は、徐々に巻取りロール１３側に移動し、常に清浄なクリーニングウェブが加熱ロール１の周面に摺擦される。これによって、加熱ロール１は効率よく清掃される。

上記送出しロール１２からクリーニングウェブ１１を送り出す動作は、巻取りロール１３に巻き取られたクリーニングウェブ１１の外周面１３ｂと送出しロール１２に巻き回わされているクリーニングウェブ１１の外周面１２ｂとが互いに圧接された状態で行われる。したがって、巻取りロール１３がクリーニングウェブ１１を巻き取る速度と同じ速度でクリーニングウェブ１１が送出しロール１２から送り出される。この状態は、クリーニングウェブ１１が徐々に送り出され、送出しロール１２又は巻取りロール１３に巻き回されたクリーニングウェブ１１の外周面１２ｂ、１３ｂの径が変化しても維持される。したがって、送出しロール１２から巻取りロール１３までの間に余分なクリーニングウェブ１１が送り出されてクリーニングウェブ１１のたるみが生じるような状態が防止され、ほぼ一定の張力をもって当接ロール１４に架け回された状態が維持される。

また、送出しロール１２は、軸線方向の中心部分が両端部よりも徐々に太い径となるクラウン形状となっているので、送出しロール１２が支持軸の両端部に作用する力によって巻取りロール１３に押し付けられていても、双方間の圧接力は軸線方向にほぼ一定となる。また、幅方向へ波打つようなしわが発生するのが防止される。したがって、クリーニングウェブ１１は送出しロール１２から幅方向にほぼ均一に引き出され、当接ロール１４によって加熱ロール１の軸線方向にほぼ均一に押し付けられる。

上記のようなクリーニングウェブ１１の駆動により、全長が巻取りロール１３に巻き取られると、クリーニングウェブ１１の交換時期となる。このときには、クリーニングユニットが交換される。つまり、送出しロール１２、巻取りロール１３、当接ロール１４及びこれらに掛け回されたクリーニングウェブ１１を一体として定着装置１０の本体から取り外して交換される。このとき駆動装置１５から巻取りロール１３に駆動力を伝達するギア等のかみ合わせが解除され、駆動力の伝達経路から切り離される。このように駆動装置１５のモータから巻取りロール１３が切り離されてモータからの拘束が解除された場合であっても、既に巻取りロール１３に巻き取られているクリーニングウェブ１１が引き出されることはない。つまり、送出しロール１２と巻取りロール１３とは互いに圧接されており、クリーニングウェブを引き出すときには双方が同じ方向又は一方のみが回転することになるが、この回転が互いに拘束されることになる。

上記のような効果は、特に次にような場合に有効である。
加熱ロール１の周面に当接ロール１４によって押圧された状態のクリーニングウェブ１１は、加熱ロール１の周面上にあったトナーの粘着性により周面に付着している場合がある。この状態でクリーニングユニットを取り外すと既に巻取りロール１３に巻き取られているクリーニングウェブ１１には、加熱ロール１に付着していることによって引き出そうとする力が作用する。しかし、本願発明に係る装置では、送出しロール１２と巻取りロール１３にそれぞれ巻き回されたクリーニングウェブ１１の外周面１２ｃ、１３ｃが常に一定の圧力で圧接されているので、これらの回転が拘束され、クリーニングウェブ１１がクリーニングユニットから大きく引き出されるのが防止される。

なお、以上に説明した定着装置１０又はクリーニング装置において、導電性材料からなる当接ロールを使用して適切な電圧を印加することができる。これにより、加熱ロール１と当接ロール１４間で電界が形成され、負極性に帯電したトナーや正極性に帯電した紙粉を静電的にクリーニングウェブ１１に引きつけ、クリーニングの効果を向上させることもできる。

また、上記実施の形態ではクリーニングウェブ１１を加熱ロール１の周面の１カ所で当接し、この当接した位置で加熱ロール１の周面に付着したトナー等を除去しているが、複数の位置で当接するように設定してもよい。
さらに、本実施の形態では、送出しロール１２をクラウン形状としているが、巻取りロール１３をクラウン形状とすることもできる。さらには、送出しロール１２及び巻取りロール１３の双方をクラウン形状としてもよい。

本願発明の一実施形態である定着装置を示す概略断面図である。 図１に示す定着装置で用いられるクリーニング装置の概略断面図である。 図１に示す定着装置で用いることができるクリーニング装置の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１：加熱ロール、 １ａ：円筒状芯金、 １ｂ：表面離型層、 １ｃ：ハロゲンヒータ、 ２：加圧ロール、 ２ａ：円筒状芯金、 ２ｂ：弾性層、 ２ｃ：表面離型層、 ３：剥離部材、 ５：クリーニング装置、 １０：定着装置、 １１：クリーニングウェブ、 １２：送出しロール、 １２ａ：送出しロールの軸受け、 １２ｂ：送出しロールに巻き回されたクリーニングウェブの外周面、 １３：巻取りロール、 １３ｂ：巻取りロールに巻き回されたクリーニングウェブの外周面、 １４：当接ロール、 １５：駆動装置、 １６：クリーニング装置の枠体、 １７：バネ、 １８：ガイド部材、 １９：アーム

Claims (4)

1. 加熱源を内蔵し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の周面に圧接され、未定着トナー像を担持する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材と、
   前記加熱回転体と対向するように設けられたクリーニング装置と、を有し、
   前記クリーニング装置は、
   ロール状に巻き回された長尺の布状体と、
   この布状体が巻き回され、回転することによって該布状体を送り出す送出しロールと、
   前記送出しロールが前記布状体を送り出すときに回転する方向と逆方向に回転駆動され、前記布状体を巻き取る巻取りロールと、
   前記送出しロールから引き出され、前記巻取りロールに巻き取られるまでに、該布状体の一部を前記加熱回転体に押し付ける当接部材と、を有し、
   前記送出しロールに巻き回されている布状体の外周面と、前記巻取りロールに巻き取られた布状体の外周面とが互いに圧接されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記送出しロールの支持軸は、前記巻取りロールの支持軸に対して平行な状態で進退方向への移動が可能に支持され、
   前記送出しロールの支持軸を前記巻取りロールの支持軸に向かって押しつける押圧手段を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記巻取りロール及び前記送出しロールの少なくとも一方は、その軸線方向の中心部分が両端付近より太径となっており、両端に向かって徐々に径が小さくなるクラウン形状であることを特徴する請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 表面が移動する被清掃部材に押し付けられ、該被清掃部材の表面付着物を除去するクリーニング装置であって、
   ロール状に巻き回された長尺の布状体と、
   この布状体が巻き回され、回転することによって該布状体を送り出す送出しロールと、
   前記送出しロールが前記布状体を送り出すときに回転する方向と逆方向に回転駆動され、前記布状体を巻き取る巻取りロールと、
   前記送出しロールから引き出され、前記巻取りロールに巻き取られるまでに、該布状体の一部を前記被清掃部材に押し付ける当接部材と、を有し、
   前記送出しロールに巻き回されている布状体の外周面と、前記巻取りロールに巻き取られた布状体の外周面とが互いに圧接されていることを特徴とするクリーニング装置。
   

Images