JP7404893B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

定着ローラ方式の定着装置では、加圧ローラと加熱ローラ間でニップ部を形成し、ニップ部で紙とトナーに熱と圧力をかけることで定着させる機能、および、加圧ローラとクリーニングローラ間でニップ部を形成することで、加圧ローラ上のトナー固着を回収し、画質を向上させる機能を有する。
クリーニングローラを加圧ローラに長時間当接させた場合、加圧ローラが永久歪みを起こし接触跡が残る。その結果、加圧ローラの接触跡付近との間で形成されるニップ部では狙いとするニップ時間およびニップ圧が確保できなくなり、定着不良、またはクリーニング不良を起こすという問題があった。
例えば、特許文献１には、永久歪みを起こさず長時間安定した性能を持続できる、クリーニング性能の高い二次転写装置が開示されているが、改善の余地がある。

本発明は、クリーニングローラが加圧ローラに長時間当接することによる不具合が削減された定着装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の定着装置は、
加熱ローラと、
前記加熱ローラとの間でニップ部を形成する加圧ローラと、
前記加圧ローラとの間でニップ部を形成するクリーニングローラと、
前記加熱ローラに対して、前記加圧ローラを脱圧状態または加圧状態とする脱圧加圧機構と、
前記加圧ローラに対して、前記クリーニングローラを離間状態または当接状態とする離間当接機構と、を備え、
前記離間当接機構は、カム機構を用いて前記クリーニングローラと前記加圧ローラとを離間させ、
前記クリーニングローラは、出荷から最初に駆動されるまでの間、前記離間状態にあり、
前記カム機構は、回転方向に沿って３０度以上の範囲に、前記離間状態となる半径が設けられたカムと、前記カムに押し込められることにより、前記クリーニングローラを前記離間状態とするコロ部材とを有し、
前記コロ部材は、前記カムの前記３０度以上の範囲うち、中央の１０度から２０度の範囲により押し込められていることを特徴とする。

本発明によれば、クリーニングローラが加圧ローラに長時間当接することによる不具合が削減された定着装置を提供することができる。

本発明にかかる画像形成装置、及び画像形成方法を適用したプリンタの印刷機構の断面を示す模式図である。 図１に示した印刷機構を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 熱ローラ方式を採用した定着装置の構成例を説明する図である。 ベルト定着方式を採用した定着装置の構成例を説明する図である。 フリーベルト定着方式を採用した定着装置の構成例を説明する図である。 一実施形態の定着装置の構成例を説明する模式図である。 一実施形態の定着装置のクリーニングローラおよび離間当接機構の外観を説明する図である。 離間当接機構の一例を説明する図である。 クリーニングローラと加圧ローラとの離間状態または当接状態を説明する図である。 クリーニングローラと加圧ローラとの当接状態を説明する図である。 定着ローラと加圧ローラとの状態、加圧ローラとクリーニングローラとの状態を説明する図である。 カム機構を説明する図である。 カムの半径と、当該半径の領域（角度）との関係の一例を説明するグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。また、各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

以下に添付図面を参照して、本発明の一実施形態にかかる定着装置、および、これを適用する画像形成装置について説明する。
なお、以下では、本発明の一実施形態にかかる定着装置、及び画像形成装置を一般的なプリンタに適用した場合について説明している。
しかし、湿式プロセス（電子写真、インクジェット等）により画像を形成するプリンタやＭＦＰ（Multi-Function Peripheral）等の画像形成装置に備えられた用紙を乾燥・加熱する装置に対して適用することができる。

（画像形成装置の構成例）
図１は、本発明にかかる画像形成装置、及び画像形成方法を適用したプリンタ１０００の印刷機構の断面を示す模式図である。
図１に示すように、プリンタ１０００は、給紙手段４と、レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写手段１０と、定着装置１２等を有している。

給紙手段４は、記録材としての用紙Ｐａが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された用紙Ｐａを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。
給紙コロ１６によって送り出された用紙Ｐａはレジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正された後、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と用紙Ｐａの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対６により転写部位Ｎへ送られる。

感光体ドラム８の周りには、矢印で示す回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１８と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ローラ２２ａを備えた現像手段２２と、転写手段１０と、クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング手段２４等が配置されている。
帯電ローラ１８と現像手段２２の間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっている。

プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。
すなわち、感光体ドラム８が回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
この静電潜像は感光体ドラム８の回転により現像手段２２へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。
感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙Ｐａ上に転写手段１０による転写バイアス印加により転写される。

ここで、中間転写方式について説明する。
図２は、図１に示した印刷機構を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
同図において符号１００は画像形成装置としてのタンデム型中間転写式の画像形成装置本体、２００は該画像形成装置本体１００を載せる給紙テーブルをそれぞれ示している。
また、画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部（以下、タンデム型画像形成部と言う）２０が設けられており、上記の符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示している。
画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０が設けられている。
この中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、１６等に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、支持ローラ１６の左に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７を設けている。
クリーニング装置１７は画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。

支持ローラ１４と支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのように略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部２０を構成する。
このタンデム型画像形成部２０の各画像形成手段１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。

そして、このタンデム型画像形成部２０の上には、図１に示すように２つの露光装置４が設けられている。
各露光装置４はそれぞれ２つの画像形成手段（１Ｙと１Ｍ、１Ｃと１Ｋ）に対応しており、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。

また、各画像形成手段１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの周囲には、上記の露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、上記の露光装置４によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。
さらに、各感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋから中間転写ベルト１０にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラ６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。

中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。
また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、図示しない移動機構により、駆動ローラ１４以外の支持ローラ１５、１５’を移動させて、イエロー、シアン、マゼンタの感光体ドラム２Ｙ、Ｍ、Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることが可能である。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０と反対の側には、二次転写装置２２を備えている。
この二次転写装置２２は、図示の例では、二次転写対向ローラ１６に二次転写ローラ１６’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０上の画像を転写媒体としてのシート状の転写紙Ｓに転写する。

また、二次転写装置２２の横には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着する定着装置２５を設けている。
定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
定着ベルト２６は２つの支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。

二次転写装置２２で画像が転写された転写紙Ｓは、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により上記定着装置２５へと搬送される。
もちろん、搬送ベルト２４の部分は、固定されたガイド部材でも良く、また、搬送ローラや搬送コロ等でも良い。

なお、図示の例では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写紙Ｓの両面に画像を記録すべく転写紙Ｓを反転して搬送するシート反転装置２９を備えている。

中間転写ベルト方式は、１次転写から２次転写へトナーが転移する段階で地汚れトナーの割合が減少するため、紙上地汚れ量が直接転写方式に比べて少なく、トナー固着に対して有利である。

図１に戻り、トナー像を担持した用紙Ｐａは定着装置１２へ向けて搬送され、定着装置１２で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。
転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、このクリーニング手段２４を通過する間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落とされて清掃される。
その後、感光体ドラム８上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。

（定着装置の構成例）
次に、定着装置１２の構成例について説明する。
まず、定着装置１２に熱ローラ方式を採用した構成について説明する。

図３は、熱ローラ方式を採用した定着装置１２の構成例を説明する図である。
熱ローラ方式では、定着装置１２は、加熱ローラ（「定着ローラ」とも称する）２８と加圧ローラ３０とを有する。
加熱ローラ２８は、ステンレス、アルミニウム等の金属製の芯金の外周に、加圧ローラ３０とニップを形成し、表層には、転写紙及びトナーの離型性を良くするために離型層を設ける。
離型層には、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの高分子樹脂からなる耐熱性チューブとして使用される。
表層には、さらに耐摩耗性を確保するために、カーボン、ＳｉＣのような耐磨耗性添加剤が１０質量％添加されている。
添加剤は３質量％以上添加すると十分な耐摩耗性が得られる一方、２０質量％以上添加されると加熱ローラ２８の表面に露出する割合が増え、トナー離型性が悪化する。

さらに、加熱ローラ２８の芯金中には加熱ローラ２８の温度上昇を加速させるためのハロゲンヒータ等の熱源３３が配設される。
熱源３３はハロゲンヒータに限ったものではなく、誘導加熱や面状発熱体が用いられても良い。

加圧ローラ３０は、ステンレス、アルミニウム等の金属製の芯金の外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性材料からなる弾性層を適度な厚みで備え、加熱ローラ２８と同様に、表層にフッ素系樹脂等からなる離型層を備える。
また、加圧ローラ３０は、加熱ローラ２８に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、弾性層を弾性変形させることにより、加熱ローラ２８との間で一定時間トナーを加圧・加熱できるニップ部Ｎを形成する。

また、定着された転写紙を剥離するための分離爪３４が定着ローラに接して、設置される。
分離爪３４は、定着ローラ軸方向に必要に応じ数箇所配置しても良い。
分離爪３４は、トナー固着を抑制するためにＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどの高分子樹脂で表面が形成される。

さらに、加熱ローラ２８、加圧ローラ３０等のヒータを制御するために、各部材の温度を検知するためにサーミスタ等の温度センサ３６を設け、加熱制御手段である加熱制御コントローラにより温度が制御される。
定着設定温度は、トナー粘弾性および定着性試験の結果から、例えば、１６０℃に設定されている。

図４は、ベルト定着方式を採用した定着装置１２ａの構成例を説明する図である。
また、図５は、フリーベルト定着方式を採用した定着装置１２ｂの構成例を説明する図である。

図４に示すように、ベルト定着方式では、定着装置１２ａは、可撓性を有する無端状の定着ベルト２５１と、加圧ローラ２５２の他に、定着ローラ２５３と、加熱ローラ２５４と、ハロゲンヒータ２２５を備えている。
定着ベルト２５１は、定着ローラ２５３及び加熱ローラ２５４により支持されている。
定着ローラ２５３は、芯金２５５上に、弾性層２５６が形成されている。
芯金２５５を構成する材料としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。
弾性層２５６を構成する材料としては、特に限定されないが、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料が挙げられる。

加熱ローラ２５４の内部（内周面側）には、ハロゲンヒータ２２５が設けられている。
定着ベルト２５１は、基材上に、弾性層及び離型層が順次積層されている。
定着ベルト２５１の全体の厚さは、通常、１ｍｍ以下である。
基材の厚さは、通常、２０～５０μｍである。
基材を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド等の樹脂材料が挙げられる。
弾性層の厚さは、１００μｍ以上であることが好ましい。
弾性層の厚さが１００μｍ未満であると、トナー像の表面の微小な凹凸に追従することができず、低温定着性が低下することがある。
弾性層を構成する材料としては、特に限定されないが、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料が挙げられる。

離型層の厚さは、通常１０～４０μｍである。
離型層を構成する材料としては、特に限定されないが、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフィド）等が挙げられる。

図５に示すように、フリーベルト定着方式では、定着装置１２ｂは、加圧回転体（図５に示す例では加圧ローラ４３）と定着ベルト４１とを有し、熱源（図５に示す例ではハロゲンヒータ４２）により定着ベルト４１が内周側から輻射熱で直接加熱される。
このとき、図５に示す定着ベルト４１内には、定着ベルト４１を介して対向する加圧ローラ４３とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材４６があり、定着ベルト４１の内面と直接（もしくは、図示しない摺動シートを介して間接的に）摺動するようになっている。
摺動シートは、保持部材４８と定着ベルト４１との摺動抵抗を低減するためのシートであり、定着ベルト４１に対する摩擦係数が小さく、耐摩耗性や耐熱性に優れた材質、例えば多孔質のフッ素樹脂の織物で形成したシートで、矩形形状に形成されている。
また、図５では、ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。
その理由は、ニップ部Ｎの形状が凹形状である方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制されるためである。

定着ベルト４１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（もしくはフィルム）とする。
定着ベルト４１の表層は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥまたはＦＥＰ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。
定着ベルト４１の基材とＰＦＡ、ＰＴＦＥまたはＦＥＰ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。
シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。
これを改善するにはシリコーンゴム層を１００μｍ以上設ける必要がある。
シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

定着ベルト４１の内部にはニップ部Ｎを支持するための支持部材４７（ステー）を設け、加圧ローラ４３により圧力を受けるニップ形成部材４６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。
圧力を支持部材４７が支持することで、トナーを溶融定着させるに必要な定着ニップでの面圧値を得ることができる。
しかし、この支持部材４７は鉄ないしはステンレスを曲げ加工等を実施することで形成され厚みが５ｍｍ程度の鉄板やＳＵＳ板を用いるため熱容量が大きい。

また、この支持部材４７は、両端部で保持部材４８（フランジ）に保持固定され、位置決めされている。
また、熱源４２と支持部材４７の間に反射部材４９を備え、熱源４２からの輻射熱などにより支持部材４７が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。
ここで反射部材４９を備える代わりに支持部材４７表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。

加圧ローラ４３は芯金４５に弾性ゴム層４４を有し、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。
加圧ローラ４３は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源から、ギヤを介して駆動力が伝達され回転する。
また、加圧ローラ４３はスプリングなどにより定着ベルト４１側に押し付けられており、弾性ゴム層４４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
加圧ローラ４３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ４３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
弾性ゴム層４４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ４３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。
スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト４１は、加圧ローラ４３により連れ回り回転する。
５に示すフリーベルト定着方式の場合では、加圧ローラ４３が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト４１が回転する。
定着ベルト４１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で保持部材４８（フランジ）にガイドされ、走行する。
上記のような構成により、安価で、ウォームアップが速い定着装置１２ｂを実現することが可能となる。

図５に示したフリーベルト定着方式では、定着スリーブと摺動部材との摩擦が回転負荷トルクとなり、加圧ローラと微小な線速差が発生し、定着スリーブへのトナー固着に対して有利である。

次に、一実施形態の定着装置について説明する。
以下では、本願発明の一実施形態を熱ローラ方式の定着装置１２に適用した実施例を示す。
図６は、一実施形態の定着装置の構成例を説明する模式図である。
図６は、定着装置１２が有する、加熱ローラ２８と、加熱ローラ２８との間でニップ部を形成する加圧ローラ３０と、加圧ローラ３０をクリーニングし、加圧ローラ３０との間でニップ部を形成するクリーニングローラ５０と、を示す。
また、加圧ローラ３０と加熱ローラ２８との間、および、クリーニングローラ５０と加圧ローラ３０との間は、脱圧・加圧動作、または、離間・当接動作が可能であることを示している。

一実施形態の定着装置１２は、初期輸送時やマシン未使用時に、加熱ローラに対し、加圧ローラの脱圧加圧を可能とする機構（例えば、脱圧加圧機構）、また、加圧ローラ３０に対してクリーニングローラ５０の当接離間を可能にする機構（例えば、離間当接機構）を設けることで、永久歪みを防止し、定着性能とクリーニング性能を長期間維持することを特徴とする。

加圧ローラ３０は、加熱ローラ２８に対して脱圧・加圧を行い、図６（Ｂ）の脱圧位置と、図６（Ａ）の加圧位置との間を移動して、選択的に位置することができるように構成される。
脱圧加圧機構は、加熱ローラ２８に対して、加圧ローラ３０を脱圧状態または加圧状態とする。
脱圧加圧機構は、例えば、加熱ローラ２８に対する加圧ローラ３０の脱圧／加圧を調整できる加圧レバーとする（図示せず）。
ユーザは紙種に応じて加圧レバーのＯＮ／ＯＦＦを手動で切り替えることで、封筒シワや、カール量を低減するモードを選択することができる。

また、クリーニングローラ５０は、加圧ローラ３０と加熱ローラ２８との脱圧・加圧動作とは別に、加圧ローラ３０に対して当接・離間動作を行い、図６（Ｂ）の離間位置と、図６（Ａ）の当接位置との間を移動して、選択的に位置することができるように構成される。
離間当接機構は、加圧ローラ３０に対して、クリーニングローラ５０を離間状態または当接状態とする。一実施形態では、離間当接機構は、カム機構を用いてクリーニングローラ５０と加圧ローラ３０とを離間させる。以下、離間当接機構の構成例を説明する。

図７は、一実施形態の定着装置のクリーニングローラおよび離間当接機構の外観を説明する図である。定着装置１２は、内部に、クリーニングローラ５０と、離間当接機構６０とを配置する。図７では、定着装置１２のカバーを外し、クリーニングローラ５０の軸方向を正面から見た外観を示す。離間当接機構６０は、クリーニングローラ５０の両端部付近に設けられる。

図８は、離間当接機構の一例を説明する図である。図８では、図７に示す二つの離間当接機構６０の一つを示しているが、他の一つも同様の構成を有する。
離間当接機構６０は、クリーニングローラ保持部材６２、カム６４、コロ部材（「カムフォロワ」とも称する）６６、および、トーションスプリング６８を用いて、クリーニングローラ５０を加圧ローラ３０に対して、離間または当接させる。
クリーニングローラ保持部材６２は、二つの保持部６２－１、６２－２から構成され、例えば、二つの板金部品を用いる。保持部６２－１は、クリーニングローラ５０を保持しない側とし、保持部６２－２は、クリーニングローラ５０を保持する側とする。以降、保持部６２－１、６２－２を区別する必要がないときは、クリーニングローラ保持部材６２と記載する。

クリーニングローラ保持部材６２は回転中心軸７０に対して回転可能に保持される。回転中心軸７０は、位置固定とする。
クリーニングローラ５０は、クリーニングローラ保持部材６２の保持部６２－２に設けられた軸受に回転可能に支持される。
クリーニングローラ保持部材６２の保持部６２－１には、金属軸７２と、金属軸７２に回転可能に設けられたコロ部材６６が設けられる。金属軸７２とは別の駆動軸７４上にカム６４が設けられる。カム６４は、駆動軸７４中心からの半径方向距離が一定でないものとする。
カム６４とコロ部材６６とは、カム機構を構成する。

コロ部材６６は、カム６４と当接し、カム６４の回転によって当接位置のカム半径に応じた位置に移動する。コロ部材６６の移動によって、クリーニングローラ保持部材６２とクリーニングローラ５０とが移動することで、クリーニングローラ５０は、加圧ローラ３０への当接（接触）と離間とを切り替える構成になっている。
トーションスプリング６８は、クリーニングローラ５０を加圧ローラ３０へ押し付ける方向に付勢する付勢部材の一例である。

図９から図１１を参照して、クリーニングローラ５０の離間状態と当接状態との間の移行について説明する。
図９は、クリーニングローラ５０と加圧ローラ３０との離間状態または当接状態を説明する図であり、（Ａ）はクリーニングローラ５０の離間状態、（Ｂ）はクリーニングローラ５０の当接状態である。図９では、加圧ローラ３０を加圧状態としている。
図１０は、クリーニングローラ５０と加圧ローラ３０との当接状態を説明する図である。
図１１は、加熱ローラ２８と加圧ローラ３０との状態、加圧ローラ３０とクリーニングローラ５０との状態を説明する図であり、（Ａ）は加熱ローラ２８と加圧ローラ３０とが脱圧状態、加圧ローラ３０とクリーニングローラ５０とが当接状態、（Ｂ）は加熱ローラ２８と加圧ローラ３０とが加圧状態、加圧ローラ３０とクリーニングローラ５０とが当接状態である。

前述した通り、加圧ローラ３０は、加熱ローラ２８に対して、脱圧加圧機構（例えば、加圧レバー）により、脱圧・加圧状態を切り替える。加熱ローラ２８は径が比較的大きく、脱圧状態時での加圧ローラ３０の圧縮率が少ない。このため、加圧ローラ３０は、脱圧状態（例えば、図１１（Ａ））を維持することで永久歪みを防止することができる。
また、加熱ローラ２８に対する加圧ローラ３０の脱圧／加圧時で、加圧ローラ３０の位置は変化する。
なお、脱圧加圧機構は、加圧時に加熱ローラ２８へ加圧ローラ３０を押し付ける付勢部材を有してもよい。脱圧加圧機構が有する付勢部材として、例えば、引っ張りバネを用いることができる。

一方で、クリーニングローラ５０による加圧ローラ３０へのクリーニング効果を得るためには加圧ローラ３０の位置にかかわらず、クリーニングローラ５０は、加圧ローラ３０に対して、一定圧以上で当接する必要がある。
定着装置１２は、クリーニングローラ５０を両端で支える離間当接機構６０を用いて加圧している。離間当接機構６０は、トーションスプリング６８を用いることによって、加圧ローラ３０の位置が動いた場合でも、付勢圧が変化し難い構成を省スペースで実現できる。図１０では、トーションスプリング６８による付勢圧の方向を矢印で示している。

尚、本実施例では省スペースで安定した圧力を得るためにトーションスプリングを使用したが、レイアウト等が許す場合には同様の方向に付勢できるように圧縮バネや引張バネを用いても良い。
定着装置１２は、離間当接機構６０が有する付勢手段により、加圧ローラ３０の位置にかかわらず、加圧ローラ３０への付勢圧を維持することができる。

次に、クリーニングローラ５０を加圧ローラ３０から離間・当接させるカム機構について説明する。
定着装置１２において、離間当接機構６０は、離間状態のときに、カム６４がコロ部材６６を押し込むことによって、トーションスプリング６８の力に抗ってクリーニングローラ保持部材６２全体が回転して、クリーニングローラ５０が加圧ローラ３０を加圧する機構としている。このようにして、クリーニングローラ５０と加圧ローラとは、当接状態から、離間状態へ移行する（図９の（Ｂ）から（Ａ））。

離間当接機構６０は、初期輸送時の衝撃に対し耐性を強くするため、離間時にカム６４でクリーニングローラ保持部材６２を押し戻す機構としている。これにより、定着装置１２は、離間時のクリーニングローラ保持部材６２の位置は固定され、遊びがない。
また、定着装置１２は、初期輸送時（例えば、製造、出荷から最初に駆動されるまでの間）には加圧ローラ３０を脱圧状態、クリーニングローラ５０を離間状態で出荷することで永久歪みを防止する。さらに、長時間使用しないときにも加圧ローラ３０を脱圧状態、クリーニングローラ５０を離間状態にするとよい。

クリーニングローラ５０は径が小さく、加圧ローラ３０に当接させた場合の圧縮率が大きいため、加圧ローラ３０が永久歪みを起こし易く、接触跡が残る。
このため、一実施形態の定着装置１２において、離間当接機構６０は、初期輸送時や、マシン未使用時にはクリーニングローラ５０を加圧ローラ３０から完全離間できるカム機構を有する。

さらに、一実施形態の定着装置１２は、脱圧時の加圧ローラ位置に対し、確実に離間できるアーム角度となるよう、カム曲線の径が設定されるとよい。
図１２は、カム機構を説明する図であり、（Ａ）は、当接状態のカム６４を示す図、（Ｂ）はカム６４を含む要部を拡大した図である。
カム６４は、回転方向に沿った一部分の範囲（領域）に、クリーニングローラ５０と加圧ローラ３０とが離間状態となる半径が設けられる。カム６４は、回転方向に沿って３０度以上の範囲（図１２の符号Ｒで示す矢印の領域）に、離間状態となる半径が設けられることが好ましい。このとき、カム６４は、クリーニングローラ５０の軸方向に沿った方向で同一半径とする。また、カム６４は、回転方向に沿って３０度以上の範囲において、離間状態となる半径を、同一半径とすることが特に好ましい。
このようにすると、ギヤの遊びやモータ停止誤差等の離間当接機構の駆動部のバラツキがあっても正確にクリーニングローラ５０を離間状態にすることが可能となる。また、カム６４の当該半径の領域に前述の離間状態となる半径が設けられた３０度の幅があれば工場での離間状態ユニットの組立も容易となる。

また、コロ部材６６は、カム６４の、前述の離間状態となる半径が設けられた３０度以上の範囲うち、中央の１０度から２０度の範囲により押し込められることが好ましい。
これにより、より安定して離間状態を安定して維持することができる。

図１３は、カムの半径と、当該半径の領域（角度）との関係の一例を説明するグラフである。図１３に示すカム曲線において、左側を当接時、右側を離間時とする。
本実施形態では、カム曲線を２５０ｄｅｇから３５０ｄｅｇ間で同一径とすることで、カム６４が多少回転した場合でも、クリーニングローラ保持部材６２の位置が変化し、クリーニングローラ５０が加圧ローラ３０に当接してしまうことはない。

本実施形態ではカム６４の同一半径部の側面の略中央にはマーキング形状（例えば、図１２（Ｂ）の符号Ｍで示す楕円状の印）を設けて、さらに容易に離間状態ユニットの組立ができるようにしている。
また、加圧時の圧を安定にするために、加圧状態となる半径においても同一半径となる領域を３０度以上の角度有するとさらに良い。図１３では、０ｄｅｇから１１０ｄｅｇを最小半径の領域とし、３０度以上とする例を示している。

尚、実動作中は、加圧ローラ３０の温度が高い状態でクリーニングローラ５０を加圧した場合等、クリーニングローラ５０上のトナーが溶けだす場合があるため、加圧ローラ３０へ温度センサなどの温度検知機構を設け（図示せず）、温度センサの出力を加味してクリーニングローラ５０の当接・離間動作を行うとよい。

なお、上記実施形態では、熱ローラ方式の定着装置１２に一実施形態の離間当接機構６０を適用した例を説明したが、ベルト定着方式またはフリーベルト定着方式の定着装置に適用することも可能である。

１２ 定着装置
２８ 定着ローラ
３０ 加圧ローラ
５０ クリーニングローラ
６０ 離間当接機構
６２ クリーニングローラ保持部材
６４ カム
６６ コロ部材
６８ トーションスプリング
７０ 回転中心軸
７２ 金属軸
７４ 駆動軸

特開２００８‐０６５２３０号公報

Claims (6)

1. 加熱ローラと、
   前記加熱ローラとの間でニップ部を形成する加圧ローラと、
   前記加圧ローラとの間でニップ部を形成するクリーニングローラと、
   前記加熱ローラに対して、前記加圧ローラを脱圧状態または加圧状態とする脱圧加圧機構と、
   前記加圧ローラに対して、前記クリーニングローラを離間状態または当接状態とする離間当接機構と、を備え、
   前記離間当接機構は、カム機構を用いて前記クリーニングローラと前記加圧ローラとを離間させ、
   前記クリーニングローラは、出荷から最初に駆動されるまでの間、前記離間状態にあり、
   前記カム機構は、回転方向に沿って３０度以上の範囲に、前記離間状態となる半径が設けられたカムと、前記カムに押し込められることにより、前記クリーニングローラを前記離間状態とするコロ部材とを有し、
   前記コロ部材は、前記カムの前記３０度以上の範囲うち、中央の１０度から２０度の範囲により押し込められていることを特徴とする定着装置。
2. 前記カムの前記３０度以上の範囲において、前記離間状態となる半径は、同一半径とすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置であって、
   前記離間当接機構は、
   前記クリーニングローラを前記加圧ローラへ押し付ける方向に付勢する付勢部材を有し、
   前記付勢部材による付勢力に抗う方向に前記クリーニングローラを離間させることを特徴とする定着装置。
4. 請求項３に記載の定着装置であって、
   前記脱圧加圧機構が有する前記付勢部材はトーションスプリングであることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置であって、
   前記加圧ローラの温度を検知する温度検知機構を、さらに有し、
   前記離間当接機構は、前記加圧ローラの温度に基づいて、前記離間状態と前記当接状態とを切り替えることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置を有する画像形成装置。

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