(57)【要約】【課題】良好で安定したクリーニング性能を発揮するクリーニング部材を備えた定着装置を低コストに提供する。【解決手段】ローラ本体２６に金属製バネコイル２７を巻装してクリーニングローラ２５を構成する。クリーニングローラ２５は、定着装置の加圧ローラ（図示せず）に圧接されて回転する。クリーニングローラ２５が加圧ローラ２２の周面から除去したオフセットトナーは、螺線状のバネコイル２７によってクリーニングローラ２５の一端部方向に導かれ、トナーをその端部から排出させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接される定着部材と加圧部材とを有し、両部材間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着部材または加圧部材に接触して回転することにより定着部材または加圧部材に付着したトナーを取り込むクリーニングローラを、前記定着部材あるいは加圧部材の少なくとも一方に付設するとともに、
該クリーニングローラの表面に金属性コイルバネが巻装されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記コイルバネは、クリーニングローラの軸方向の中心で巻き方向が逆向きになっており、かつ、それぞれのコイル巻き方向がクリーニングローラ回転時に両端外側に向かう方向であることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記コイルバネが非密着型コイルバネであり、該コイルバネがクリーニングローラ軸方向に揺動可能に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記非密着型コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであり、かつその隙間が線径以下であることを特徴とする、請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置における定着装置に関し、さらに詳しく言えば、定着部材あるいは加圧部材をクリーニングする部材の性能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平５−１１３７３６号公報
近年、環境保護・省資源が叫ばれ、環境問題に対する取組みが益々重要な課題となっている、そのため、オフィスで使用される各種ＯＡ機器に関しても、例外無くその対応が求められている。例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、特に電力を多く使用する定着装置の低温度化を図ることが最も省電力効果が大きく、そのために定着の温度制御の適正・効率化及びトナーの低融点化が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナーの低融点化が進むと、装置の省電力化及び用紙への定着性は向上するものの、その副作用として、地汚れトナーや微量オフセットトナーの回収を行い用紙へのトナー付着を防止するためのクリーニング部材によって除去・蓄積されたトナーが固化せずに溶融状態を保っているため、クリーニング部材のトナー保持能力が低下し、せっかく除去・蓄積したトナーが用紙に再転写されてしまうという問題が発生する。
【０００４】
クリーニング部材の性能向上をはかる技術としては、クリーニングローラの周面にスパイラル状の突起を設けることが上記特許文献１に記載されている。
しかし、クリーニングローラの周面にスパイラル状の突起を設けることは、クリーニングローラの加工に手間が掛かり、また加工精度も要求されるため、コストを上昇させてしまうことになる。
【０００５】
本発明は、従来の定着装置における上述の問題を解決し、良好で安定したクリーニング性能を発揮するクリーニング部材を備えた定着装置を低コストに提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、互いに圧接される定着部材と加圧部材とを有し、両部材間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着部材または加圧部材に接触して回転することにより定着部材または加圧部材に付着したトナーを取り込むクリーニングローラを、前記定着部材あるいは加圧部材の少なくとも一方に付設するとともに、該クリーニングローラの表面に金属性コイルバネが巻装されていることにより解決される。
【０００７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記コイルバネは、クリーニングローラの軸方向の中心で巻き方向が逆向きになっており、かつ、それぞれのコイル巻き方向がクリーニングローラ回転時に両端外側に向かう方向であることを提案する。
【０００８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記コイルバネが非密着型コイルバネであり、該コイルバネがクリーニングローラ軸方向に揺動可能に設けられていることを提案する。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記非密着型コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであり、かつその隙間が線径以下であることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置により解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の一例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置２０おいて、定着部材としての定着ローラ２１に加圧ローラ２２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で圧接されている。加圧ローラ２２は、シリコーンゴム等の弾性層を有している。定着ローラ２１内にはヒータ２３が内蔵されている。ヒータ２３は電力の供給を受けることによって発熱し、定着ローラ２１を内側から加熱する。また、定着ローラ２１の外周面に接触して温度センサ２４が配置され、定着ローラ１の表面温度を検知する。定着温度を検知するための温度センサを、加圧ローラ２２側に設けることもできる。未定着のトナー像を担持する転写紙等の記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ２２が圧接するニップ間を通紙され、その際に加熱及び加圧を受けてトナー画像が用紙Ｐ上に定着される。
【００１２】
加圧ローラ２２には、オフセットトナーや紙粉等を除去するためのクリーニングローラ２５が圧設されている。クリーニングローラ２５は、図２に示すように、ローラ本体２６に金属製のバネコイル（コイルバネ）２７が巻装されている。クリーニングローラ本体２６は、金属あるいは硬質の樹脂素材で形成されており、両端にジャーナル部２６ａが設けられている。バネコイル２７は、１本の金属を螺線状に巻いたものであり（複数本をつないだものでも良いが）、ローラ本体２６に接着等適宜の方法で固定されている。
【００１３】
図１に示すように、クリーニングローラ２５は、加圧ローラ２２と同方向（図中反時計回り）に回転するよう図示しない駆動手段により回転駆動され、加圧ローラ２２との当接部において両者はカウンタ方向に移動することになる。クリーニングローラ２５が加圧ローラ２２の周面から除去したオフセットトナーは、回転する螺線状のバネコイル２７によってクリーニングローラ２５の一端部方向に導かれ、トナーをその端部から排出させる。
【００１４】
クリーニングローラ２５は、ローラ本体２６の周面にバネコイル２７が巻装されていることにより、コイル２７の山部（凸部）で加圧ローラ２２との当接圧が高くなり、トナー回収能力が大きくなる。また、コイル２７は図２の方向から見て分るように山部と谷部があることから、その表面積が増大し（同じ外径の周面が平らなローラと比べて）、クリーニング性能が向上する。さらに、クリーニング時に、回収トナーが谷部の空間に流れ込む現象（以下、くさび効果という）によりクリーニング性能が大きく、また、回収トナーを搬送・排出する作用を有するので、加圧ローラ２２上に多大なトナーがある場合でも安定したクリーニング性能を発揮することができる。トナーが低融点トナーの場合でも、クリーニングローラのクリーニング性及びトナー保持力が増大し、さらに、回収したトナーがローラ端部に徐々に移動されるため、加圧ローラ・用紙へのトナー再転写を低減させることができる。
【００１５】
本例のクリーニングローラ２５は、ローラ本体２６の周面にバネコイル２７を巻装するという簡単な構成であるため、クリーニングローラの製造が容易であり、コストを上昇させることがない。
【００１６】
なお、バネコイル２７は、らせん状のコイル線同士が密着している密着型、あるいはコイル線とコイル線の間に隙間のある（図２のように見た場合に隣接するコイル線とコイル線の間に隙間のある）非密着型のどちらでも良い。
【００１７】
さらに、非密着型バネコイルを用いて、バネコイル２７がローラ本体２６のスラスト方向に揺動（スラスト方向に伸縮するような動きが）できるよう構成することができる。バネコイルの揺動とは、バネコイルの全長が変化せず（端部の位置が変わらなく）とも、その内部において（両端の内側部分において）、バネコイルが伸縮するようにローラ軸方向に往復動する動きを指す。もちろん、バネコイル２７がローラ本体２６から抜けないように装着されていることは言うまでもない。
【００１８】
例えば、バネコイル２７の両端部をローラ本体２６に固定し、他の部分はスラスト方向に揺動できるようローラ本体２６に遊嵌しておく。このような構成の場合、バネコイル２７が加圧ローラ２２に対してラジアル方向に押し当てられるだけでなく、加圧ローラ２２の周面をスラスト方向に擦る作用も働き、クリーニング性能が向上する。また、バネコイル２７がスラスト方向に揺動するので、回収トナーをローラ本体２６とバネコイル２７間、あるいはバネコイル２７の内周側の谷部空間、またはバネコイル２７のコイル線とコイル線の間に押し込む、ポンプ的な機能も果たし、クリーニング性を向上させる。
【００１９】
なお、非密着型バネコイルは、当初からコイル線とコイル線の間に隙間のあるバネコイルを用いても良いし、密着型バネコイルを少し伸ばしてコイル線とコイル線の間に隙間を形成した状態で固定するようにしても良い。本明細書では、当初から隙間のあるタイプ、および密着型バネコイルを伸ばして隙間を形成したタイプの双方を指して非密着型バネコイルと呼ぶ。
【００２０】
図３は、クリーニングローラの別例を示す側面図及び正面図である。
図３右側の正面図に示すように、本例のクリーニングローラ２５Ｂでは、バネコイル２７Ｂが、その螺線の向きが途中で逆向きとなっている。それぞれの螺線の向きは、クリーニングローラ２５Ｂが図３左側の側面図に矢印で示す方向に回転したときに、ローラ両端部にそれぞれの螺線が進行するように設けられている。本例では、ローラ軸方向の中心線Ｃを基準として螺線の向きが対称形になっており、クリーニングローラ２５Ｂが回転したときに、回収トナーはローラ軸方向の中心から両端部に向けて徐々に押し流されていく。よって、中心線Ｃは回収トナーの搬送中心でもある。
【００２１】
本例のクリーニングローラ２５Ｂにおけるクリーニング作用は図２に示したものと同様であるが、回収トナーがクリーニングローラの中央から両端部に搬送されることにより、回収トナーの搬送がより速やかであり、加圧ローラ・用紙へのトナー再転写をより低減させることができる。
【００２２】
なお、本例のバネコイル２７Ｂも、密着型、あるいは非密着型のどちらでも良い。図３においては、バネコイル２７Ｂを非密着型として、コイル線とコイル線の間の隙間：ｈを図示してある。
【００２３】
さらに、バネコイル全体をローラ本体２６に固定する構成も、非密着型バネコイルによりスラスト方向に揺動できる構成も、どちらも可能である。スラスト方向に揺動できる構成とした場合の作用効果は図２に示した例と同様である。非密着型バネコイルは、当初からコイル線とコイル線の間に隙間のあるバネコイルを用いても良いし、密着型バネコイルを少し伸ばしてコイル線とコイル線の間に隙間を形成した状態で固定するようにしても良い。
【００２４】
上記各例のクリーニングローラにおける、バネコイルの線径とクリーニング性能の関係を図４のグラフに示した。なお、クリーニング性能は数値４を「良好」とする。
【００２５】
図４のグラフから分るように、バネコイルの線径が０．５ｍｍ以下の場合はクリーニング性能が低下している。これは、コイル線が細くなる結果、隣接するコイル線とコイル線によって形成される谷部空間が小さくなるため、回収能力が低下することによる。また、バネコイルの線径が１．２５ｍｍ程度以上になると、コイル線が太くなる結果、形成される谷部空間が大きくなりすぎ、加圧ローラとの接触面積が減少するため、回収能力が低下することによる。したがって、バネコイルの線径は０．５〜１．０ｍｍとするのが好ましい。
【００２６】
図５は、バネコイルを非密着型とした場合の隙間（図３の隙間：ｈ参照）の大きさとクリーニング性能の関係を示すグラフである。なお、図５は、一例として線径１ｍｍのバネコイルを使用した場合を示している。
【００２７】
図５のグラフから分るように、隙間が１ｍｍを超えるとクリーニング性能が低下している。したがって、バネコイルを非密着型とした場合の隙間は、コイル線径以下とすることが好ましい。
【００２８】
次に、定着装置の別実施例について図６を参照して説明する。
この図に示す定着装置２０Ｂは、定着部材として無端状のベルトである定着ベルト２９を用いている。本例では定着ベルト２９は、加熱ローラ２１と支持ローラ２８とに張設されている。加熱ローラ２１にはヒータ２３が内蔵されている。ヒータ２３は電力の供給を受けることによって発熱し、加熱ローラ２１を介して定着ベルト２９を加熱する。加圧ローラ２２が、定着ベルト２９を挟んで支持ローラ２８に圧接されている。その加圧ローラ２２には、クリーニングローラ２５が圧接されている。クリーニングローラ２５は図２で説明したものと同一であり、構成及び作用効果については説明を省略する。クリーニングローラを図３で説明したクリーニングローラ２５Ｂとすることもできる。
【００２９】
図６の例では、支持ローラ２８は図示しない駆動機構により回転駆動されることで定着ベルト２９を回動させる。未定着のトナー画像を担持する用紙Ｐは、支持ローラ２８と加圧ローラ２２が圧接するニップ間を通紙され、その際に加熱及び加圧を受けてトナー画像が用紙Ｐ上に定着される。
【００３０】
図７は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例として、図１の定着装置２０を備えたプリンタの概略構成を示す断面図である。
この図に示すように、感光体ドラム（像担持体）１の周囲には、帯電手段２，現像装置３，転写手段４，クリーニング手段５等が配設されている。帯電手段２と現像装置３の間は露光位置となっており、露光装置６からの書き込み光Ｌが感光体ドラム１に照射される。
【００３１】
画像形成時、感光体ドラム１の表面は帯電手段２によって所定の電位に均一に帯電される。その感光体ドラム１の帯電面は照射光Ｌによって露光され静電潜像が形成される。その静電潜像に現像装置３からトナーが付与されてトナー像が形成される。
【００３２】
一方、装置の下部位置には給紙カセット７が設けられている。給紙カセット７は中板８を備えており、図示しない押し上げ機構により中板上に載置された用紙束が給紙ローラ９に押し付けられている。給紙ローラ９の回転によってカセット内の上側から記録紙が給送され、分離パッド１０によって１枚に分離されて送り出される。
【００３３】
レジストローラ１１で一旦停止された記録紙は、感光体ドラム１上のトナー像と同期するようにタイミングを取られて送出される。その記録紙上に、感光体ドラム１上のトナー像が転写手段４によって転写される。トナー像が転写された記録紙は上方の定着装置２０へ搬送され、熱と圧力によりトナー像が記録紙上に定着される。その後、用紙は排紙ローラ対１６によって装置上面に設けられた排紙トレイ１７へ排出され、画像面を下にしてスタックされる。また、感光体ドラム１上に残留したトナーは、感光体ドラム１に接触したクリーニング手段５により除去され、さらに感光体ドラム１上の静電潜像が図示しない除電手段によって消去され、感光体ドラム１は初期状態に戻される。
【００３４】
なお、図において装置右側面に手差しトレイ１４が設けられている。符号１５は手差しトレイの給紙ローラである。また、装置外装部１３の上面には操作パネル１２が設けられている。そして、露光装置６に隣接するケース３０内には、電源回路３１やエンジンドライバボード３２及びコントローラボード３３等の電装・制御装置が収納されている。
【００３５】
定着装置２０は、図１で説明したものと同じ構成であり、加圧ローラに圧接されるクリーニングローラ２５を備えている。クリーニングローラ２５は図２で説明したものと同一である。また、クリーニングローラを、図３で説明したクリーニングローラ２５Ｂとすることもできる。クリーニングローラの構成と作用については説明が重複するので省略する。
【００３６】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、バネコイルを装着したクリーニングローラが付設される加圧ローラには、ヒータが内蔵されていても良い。また、バネコイルを装着したクリーニングローラを定着ローラに対して設けることもできる。その場合、定着ローラは表層に弾性層を有しているのが好ましい。定着ローラあるいは加圧ローラの加熱方法も、ヒータ内蔵方式に限らず、任意の方式、例えば、抵抗体によりローラ芯金を直接加熱する方式、あるいは誘導加熱方式等でも良い。
【００３７】
また、ベルト定着装置の定着ベルトに対して本発明によるクリーニングローラを設けることもできる。例えば、図６のベルト定着装置において、定着ベルト２９を挟んで支持ローラ２８に対向するようにバネコイルを装着したクリーニングローラ２５（２５Ｂ）を設けることもできる。
【００３８】
加圧ローラと定着ローラ（定着ベルトを含む定着部材）の双方に対して本発明によるクリーニングローラを設けることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、定着部材あるいは加圧部材の少なくとも一方に付設されたクリーニングローラは、クリーニングローラの表面に金属性コイルバネが巻装されているので、クリーニング対象との当接圧が高くなり、また、クリーニングローラの表面積を増大させ、さらに、除去したトナーがコイル線の谷部空間に流れ込むくさび効果により、優れたクリーニング性能を低コストに得ることができる。また、トナー保持能力が高く、さらに除去したトナーをローラ端部に移動させることができるので、低融点トナーであってもトナーの再転写を防ぐことができる。
【００４０】
請求項２の構成により、コイルバネは、クリーニングローラの軸方向の中心で巻き方向が逆向きになっており、かつ、それぞれのコイル巻き方向がクリーニングローラ回転時に両端外側に向かう方向であるので、回収トナーの搬送がより速やかであり、トナー再転写をより低減させることができる。
【００４１】
請求項３の構成により、コイルバネが非密着型コイルバネであり、該コイルバネがクリーニングローラ軸方向に揺動可能に設けられているので、クリーニング対象面をローラ軸方向に擦る作用が働き、クリーニング性能が向上する。また、回収トナーに対するポンプ的機能も果たし、クリーニング性を向上させる。
【００４２】
請求項４の構成により、コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであるので、良好なクリーニング性を得ることができる。
請求項５の構成により、非密着型コイルバネの線径が０．５〜１ｍｍであり、かつその隙間が線径以下であるので、クリーニング性能の低下を防いで良好なクリーニング性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の一例における要部構成を示す断面図である。
【図２】その定着装置の加圧ローラに付設されたクリーニングローラを示す部分正面図である。
【図３】クリーニングローラの別例を示す側面図及び正面図である。
【図４】バネコイルの線径とクリーニング性能の関係を示すグラフである。
【図５】バネコイルを非密着型とした場合の隙間の大きさとクリーニング性能の関係を示すグラフである。
【図６】定着装置の別実施例を示す要部断面図である。
【図７】図１の定着装置を備えたプリンタの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２０            定着装置
２１            定着ローラ
２２            加圧ローラ
２３            ヒータ
２５，２５Ｂ    クリーニングローラ
２６            ローラ本体
２７，２７Ｂ    金属製バネコイル（コイルバネ）
２８            支持ローラ
２９            定着ベルト
Ｐ              用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004170528.tif 000007
【図６】
2004170528.tif 000008
【図７】
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