(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ローラを定着ローラや加圧ローラに用いる定着装置において、上記加圧ローラのクリーニング手段として、該加圧ローラに当接させて該加圧ローラの汚れを移動させて表面に付着させるためのコイルを有し、該コイルは内径に空間を有するコイルバネであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、上記コイルの中心に軸を通し、該軸を加圧して上記コイルを上記加圧ローラに当接付勢してなることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、上記軸を回転可能に支持してなることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項２または３の定着装置において、上記軸に上記コイルの上記加圧ローラに対する位置決め部材を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４の定着装置において、上記位置決め部材が、移動により上記コイルの巻き密度を変更可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項２または３の定着装置において、上記軸に、上記コイルを伸縮させて該上記コイルの巻き密度を変更可能とする手段を設けてなることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの定着装置を用いた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、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置用の定着装置であって、熱ローラを定着ローラや加圧ローラに用いる定着装置に関し、特にクリーニング性能を向上させたものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１は画像形成装置の一例の基本全体構成を示す断面図である。手差しトレイ１または給紙トレイ２から給紙した転写紙を、レジストローラ３の位置でいったん停止させ、このとき並行して原稿画像の読み込み、書き込み、帯電、露光、現像、１次転写という電子写真方式での画像形成の基本工程を行い、トナー像を１次転写ベルト４上に作像しておき、転写紙をレジストローラ３での一時停止状態から再スタートさせ、１次転写ベルト４と２次転写ローラ５との間で形成するニップ内を通過させる際に、転写紙の表面に未定着画像を形成する。
【０００３】
その後、搬送ベルト６によって定着ユニット７まで転写紙を搬送し、定着入口ガイド８によってガイドした転写紙を、加熱手段を内蔵する定着ローラ９と加圧ローラ１０で形成するニップ内に進入させることにより、転写紙表面の未定着のトナー画像を定着させて半永久画像とし、その後に転写紙を排紙トレイ１１上に排出する。なお図中１２は感光体ユニット、１３は現像ユニット、１４はベルトクリーニングユニットである。
【０００４】
すなわち、この種の従来の熱ローラ式の定着装置は、定着ローラ９に加圧ローラ１０を押し当てニップ部と呼ばれる一定幅の押し付け領域を形成し、さらに定着ローラ９をヒータ等の加熱手段により加熱し、ニップ部にトナーを載せた転写画像を通過させることにより、トナーを溶かし、転写紙に加圧で押し込むものである。定着ローラ９の表面にはフッ素等、トナー付着防止のための工夫が施されているが、環境、転写紙等の条件によっては、このトナーが転写紙から若干定着ローラ９に付着する、オフセットと呼ばれる現象が起こることがある。
【０００５】
このオフセットしたトナーは、定着ローラ９やそれに接触する加圧ローラ１０に残り、いずれ転写紙に逆転写し、画像を汚すことが知られている。これを防止するために、図２、３に示すように、定着ローラ９や加圧ローラ１０にはクリーニングローラ１５が設けられる。図２中のＰは転写紙、１６はトナー、１７はヒータ、１８は温度センサである。
【０００６】
オフセットトナーは、クリーニングローラ１５と被当接ローラ（定着ローラ９や加圧ローラ１０）の間で離形の性能（前述のように定着、加圧ローラ９、１０はトナー付着防止のために離形を向上させる表面層が設けられているので、取り除く力がかかるとトナーは、原則はがれやすい）と曲率分離の条件（大径の回転体と小径の回転体が接触した場合、付着物は分離するときにより小径のほうに付着する）で、クリーニングローラ１５に集められる。クリーニングローラ１５は、一般に被当接ローラより小さな外径を持たせることで性能が向上する。
【０００７】
しかし、小径のローラは剛性に乏しく、十分なクリーニング性能を持たせるために、加圧力をあげると変形してしまう問題がある。変形に耐えうるだけの剛性を持たせると大径になってしまい、クリーニング性能が劣化すると言う不具合があった。特に、最近では紙が変化しつつあり、金属製のクリーニングローラから逆転写するという現象が起こりつつある。
【０００８】
本発明は、小径のクリーニングローラがクリーニング力を得られることを利用し、小径では容量が少なくなる点を改善し、クリーニング性が均一に保ち得るようにするものである。同様のクリーニング効果を得られる従来技術が存在しているが、それらはクリーニングローラの表面性を変えたり、大掛かりな装置を設けたりするものであり、従来と同等のスペースやコストで効果を得られるものではない。
【０００９】
そこで本発明は、曲率の小さい線材を均一に定着／加圧ローラに当接できるコイルを選択し、クリーニング性の向上を図った定着装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る定着装置は、上記目的を達成するために、熱ローラを定着ローラや加圧ローラに用いる定着装置において、上記加圧ローラのクリーニング手段として、該加圧ローラに当接させて該加圧ローラの汚れを移動させて表面に付着させるためのコイルを有し、該コイルは内径に空間を有するコイルバネであることを特徴とする。
【００１１】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の定着装置において、上記コイルの中心に軸を通し、該軸を加圧して上記コイルを上記加圧ローラに当接付勢してなることを特徴とする。
【００１２】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２の定着装置において、上記軸を回転可能に支持してなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２または３の定着装置において、上記軸に上記コイルの上記加圧ローラに対する位置決め部材を設けたことを特徴とする。
【００１４】
同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、請求項４の定着装置において、上記位置決め部材が、移動により上記コイルの巻き密度を変更可能であることを特徴とする。
【００１５】
同請求項６に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２または３の定着装置において、上記軸に、上記コイルを伸縮させて該コイルの巻き密度を変更可能とする手段を設けてなることを特徴とする。
また請求項７に係る画像形成装置は、請求項１から６のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお以下では従来と共通する部分には共通する符号を付すにとどめ重複する説明は省略する。
図４は本発明に係る定着装置の第１実施形態を示す断面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、拡大断面図（Ｃ）及び拡大側面図（Ｄ）である。基本的な構成は図２、図３に示す従来の定着装置とほぼ同一であるが、本実施形態は、加圧ローラ１０に対して線径１〜４ｍｍのオーステナイト系ステンレス線材で作られたクリーニングコイル２０が押し付けてある。クリーニングコイル２０の材質をオーステナイト系ステンレス材とすると、定着の熱によりコイルのバネ性が低下したり、コイルが変形したりすることを防止できる。
【００１７】
クリーニングコイル２０の両端は、コイル回転中心でコイル軸方向に曲げてある（図４Ｂ参照）。また図４Ｃ、Ｄに示すように、クリーニングコイル２０の両端には、軸受２１が取り付けてある。
【００１８】
すなわちこの実施形態では、クリーニングコイル２０の使用により、小径の円筒を加圧ローラ１０に当接させることができるので、曲率の差が大きく、オフセットトナーをより効率よくクリーニングでき、当接位置は任意に設定できるので、効率の良い、優れたクリーニング性を発揮できる。
【００１９】
図５は本発明に係る定着装置の第２実施形態を示す拡大断面図（Ａ）と拡大側面図（Ｂ）である。基本的な構成は第１の実施形態の定着装置とほぼ同一であるが、クリーニングコイル２０の中心に軸２２を設けてある。軸２２の両端は軸受２１で側板等に支持させてあり、軸２２は回転できる構成となっている。軸受２１には加圧のためのスプリング２３が当接させてあり、これにより加圧ローラ１０の方向へ軸２２を加圧付勢し、最終的には軸２２によりクリーニングコイル２０を加圧ローラ１０に当接させてある。
【００２０】
クリーニングコイル２０は、軸２２との間に隙間を有し（密着していない）、加圧ローラ１０の回転に従動して軸２２の周りを回転するようになっている。その時、クリーニングコイル２０と軸２２は滑っていて、原則的に軸２２は回転しない。ところが、クリーニングコイル２０に付着したトナーの影響や、加圧ローラ１０の変形等によってクリーニングコイル２０が変形する力を受けると、軸２２も回転してクリーニングコイル２０に掛かる過剰な力を逃がすことができる。
【００２１】
軸２２は、鋼棒や鋼管にめっきをしたものか、ＳＵＳ、アルミ等の金属を基材とし、１５０℃以上の温度でも溶融しない樹脂を表面に設け、クリーニングコイル２０とのスベリ性を良好なものにしておく。フッ素系の樹脂を用いることで、軸２２にトナーがつくこともなくなり、スベリ性も向上するので、より効果的である。また、クリーニングコイル２０と軸２２の表面が擦れた場合の削れかすの発生や、擦れるによる異音の発生を防止できる。クリーニングコイル２０の内径は、特に制限がないが、内部の軸２２の径が変形に耐えうる例えばφ６ｍｍ以上のものを使うことが望ましいことから、それ以上の径となる。クリーニングコイル２０の巻ピッチや、コイル線径は、定着条件（オフセット汚れの量等）により変更することができる。
【００２２】
図６は本発明に係る定着装置の第３実施形態を示す平面図である。基本的な構成は第２の実施形態の定着装置とほぼ同一であるが、軸２２にクリーニングコイル２０の通紙幅方向位置を規定する位置決め部材２５、２５が設けてあり、この位置決め部材２５を移動させることで、クリーニングコイル２０を通紙幅の任意の位置に移動させることができる。また、両端の位置決め部材２５を元々のクリーニングコイル２０の長さより狭くなるように移動させれば、クリーニングコイル２０の巻き間隔を狭くすることができる。クリーニングコイル２０の巻き密度が高くなれば、その分加圧ローラ１０に接触する個所を増やせるので、クリーニング性が向上する。
【００２３】
位置決め部材２５の位置を変更する条件は、
（１）転写紙条件
画像形成装置の操作部でユーザーが転写紙サイズを選択したときに、そのサイズの幅にクリーニングコイル２０を移動させる。または、特殊な転写紙でオフセット量が増える条件であることが分かっている場合は、あらかじめ必要なクリーニングコイル２０の巻き間隔を密にするよう、位置決め部材２５間の幅を狭く保つ位置に変更することを入力しておき、装置の操作上で特殊紙の設定が行われたときや、特殊紙設定の給紙段が選択されたときにあわせて位置決め部材を移動する。
（２）  定着温度条件
定着ユニット７の温度制御を行っている温度センサ１８の出力値により、通紙条件などの何らかの理由により、定着温度があらかじめ設定されている温度より下がった場合、位置決め部材２５の設定幅を狭めて、クリーニングコイル２０の巻き間隔を密とし、オフセットが増えてもクリーニング力を向上させて対応する。
（３）転写紙の画像量
画像形成装置の操作部で、画像量が多い設定を選択したとき（濃度をあげる、写真などの細かい画像を作る）に、位置決め部材２５を移動させ、画像量が多い（オフセットトナー量が多い）時には、クリーニングコイル２０の幅を狭くし、巻き間隔を密に変更して対応する。また、画像形成装置の画像形成部において、トナー量が多いと判断されたとき（感光体上で電位が高いことや、トナー搬送部や現像部でトナー消費量が多いと検知されたとき）、同様にクリーニングコイルの巻き間隔を密にする。
【００２４】
位置決め部材２５を移動させる手段として図６に示す実施形態では手動としてあるが、図示せぬモータ等の手段を用意しておき、前述の（１）〜（３）の条件時に自動で移動させるようにしてもよい。
【００２５】
図６（Ｂ）によって、サイズの異なる転写紙Ｐ１、Ｐ２によって位置決め部材２５の位置を変更するパターンを説明する。位置決め部材２５にラック２６を固定し、そのラック２６に連結したギヤ２７を駆動する図示せぬモータを設ける。モータが回転するとギヤ２７が回転し、そのギヤ２７に噛み合ったラック２６が平行に移動する。そしてラック２６に固定された位置決め部材２５が移動し、クリーニングコイル２０の幅が変化する。図６（Ｂ）は幅を狭める例であるが、ラック２６とギヤ２７の置き方によって、単純にクリーニングコイル２０の幅を変えないで移動する設定も可能である。また条件に応じたモータの回転数をあらかじめ装置に登録しておくことで、条件設定と同時に自動で位置決め部材２５が設定位置に移動するようにしたり、位置決め部材２５の位置を検知するセンサ２８を設けたりして、条件に応じた位置に位置決め部材２５が達したことを、位置決め部材２５に設けたフィラー２９が、センサ２８にしらせ、それによりモータの回転を止めるようにしてもよい。
【００２６】
図７は、上記第３実施形態における使用前、使用時、使用後のクリーニングコイル２０の状態を示す。クリーニングコイル２０は、通常無負荷の状態では、間隔をもって巻かれているが（図Ａ）、軸２２にセットして使用する状態では、軸２２に設けられた位置決め部材２５により若干の隙間を残して密着するくらいに縮められる（図Ｂ）。使用時には、このクリーニングコイル２０に均一にトナー１６が付着し、層を作る（図Ｃ）。使用後にクリーニングコイル２０を軸２２から外すと、クリーニングコイル２０が伸び、再び間隔を作るが、この時クリーニングコイル２０に層状に堆積したトナー１６はすでに固まっているため、クリーニングコイル２０が間隔を空けるに従い分断され、クリーニングコイル２０から剥離しやすい状態となっている。なお図中３０は止め輪である。
【００２７】
図８は、本発明に係る定着装置の第４実施形態を示す側面図である。基本的な構成は上述の第３実施形態の装置とほぼ同一であるが、クリーニングコイル２０の温度に応じてクリーニングコイル２０を伸縮させるために、軸２２の端部に耐熱性の樹脂部材（ＰＡＩやＰＰＳ等）３１を移動可能に配置し、樹脂部材３１に熱が掛かったときには内側にだけ伸びる（図中矢印方向）ようにする。樹脂部材３１の端部でクリーニングコイル２０を受けておく。この構成を有する定着装置を画像形成装置にセットすると、熱を帯び、温度が上昇し、樹脂部材３１がクリーニングコイル２０を圧迫するように熱膨張し、クリーニングコイル２０は縮む。使用後に定着装置からはずすと熱が下がり、樹脂部材３１が元に戻り、クリーニングコイル２０は間隔が取られ、既述のようにトナー１６は剥離しやすい状態に戻る。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１の定着装置は、以上説明してきたように、クリーニングのためのコイルの使用により、使用時にはコイルにトナーが付着し、使用後にコイルを外すとトナーがコイルから剥離しやすくなり、しかも小径の円筒を当接できるので、曲率の差が大きく、オフセットトナーをより効率よくクリーニング装置に集めることができ、当接位置を任意に設定できるため、効率良い優れたクリーニング性をもつことができるという効果がある。
【００２９】
請求項２の定着装置は、以上説明してきたように、コイルの中心に軸を通し、この軸を加圧付勢したことにより、上記共通の効果に加え、コイルを強く、むらなく定着ローラや加圧ローラに当接させることができるという効果がある。
【００３０】
請求項３の定着装置は、以上説明してきたように、軸を回転可能としたことで、上記共通の効果に加え、コイルに汚れがひどく溜まった場合等により、コイルに異常な負荷が生じても、クリーニング装置故障を防止することができるという効果がある。
【００３１】
請求項４の定着装置は、以上説明してきたように、クリーニングコイルの位置を条件に応じて変更可能なので、上記共通の効果に加え、より効率良いクリーニング性を確保することができるという効果がある。
【００３２】
請求項５の定着装置は、以上説明してきたように、オフセット条件でコイルの密度を変え、必要に応じてクリーニング性を向上させることができるという効果がある。
【００３３】
請求項６の定着装置は、以上説明してきたように、曲率の小さい線材を均一に定着ローラや加圧ローラに当接できるコイルを選択し、クリーニング部材としてセット使用時は、コイルを密着させて使用し、使用が終われば、コイル巻き間隔を広げることで、上記共通の効果に加え、表面に層状に付着したトナーを簡単に分断させ、トナーの除去を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例の基本全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に用いる定着装置の断面図である。
【図３】同平面図である。
【図４】本発明に係る定着装置の第１実施形態を示す断面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、拡大断面図（Ｃ）及び拡大側面図（Ｄ）である。
【図５】本発明に係る定着装置の第２実施形態を示す拡大断面図（Ａ）と拡大側面図（Ｂ）である。
【図６】本発明に係る定着装置の第３実施形態を示す平面図である。
【図７】図６の実施形態における使用前、使用時、使用後のクリーニングコイルの状態を示す平面図（Ａ）と断面図（Ｂ、Ｃ）である。
【図８】本発明に係る定着装置の第４実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
１  手差しトレイ
２  給紙トレイ
３  レジストローラ
４  １次転写ベルト
５  ２次転写ローラ
６  搬送ベルト
７  定着ユニット
８  定着入口ガイド
９  定着ローラ
１０  加圧ローラ
１１  排紙トレイ
１２  感光体ユニット
１３  現像ユニット
１４  ベルトクリーニングユニット
１５  クリーニングローラ
１６  トナー
１７  ヒータ
１８  温度センサ
２０  クリーニングコイル
２１  軸受
２２  軸
２３  スプリング
２５  位置決め部材
２６  ラック
２７  ギヤ
２８  センサ
２９  フィラー
３０  止め輪
３１  樹脂部材
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２  転写紙
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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