JP5828875B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙を搬送する回転部材と、回転部材に圧接して用紙を加圧する加圧部材と、回転部材の周面に対して離接自在に設けられたクリーニング部材とを備える定着装置に関し、また、定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置では、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像した後、用紙などの記録媒体上に転写し、定着装置の定着部材（例えば、加熱ローラおよび加圧ローラ）で形成されるニップ部を通過する際に、トナー像が転写された記録媒体を加熱および加圧してトナー像の定着を行う。このようなトナー像の定着に際して、記録媒体が通過した後、定着部材に溶融したトナーの一部や紙粉などが付着することがあった。その結果、残留したトナーなどによって、画像を汚すことが知られている。

これを防止するために、定着部材にクリーニングローラやクリーニングウェブなどを接触させて、トナーを回収することが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

特開２０１１−２１５５８７号公報 特開２００９−１２２５５４号公報

特許文献１に記載の定着装置では、加圧部材にウェブを介して当接する当接ローラと、加圧部材が定着部材に圧接する位置を変更する減圧機構とを備え、当接ローラを減圧機構の動きに追従させて、加圧部材に対する当接位置、当接方向、当接力を一定とする構造とされている。ところで、定着装置においては、定着時にニップ部を加熱しているが、常に当接させている当接ローラが吸熱源となるため、余分に加熱する必要があり、省エネルギー化を妨げている。また、当接ローラへの熱移動によって加圧部材の温度分布が不均一になるといった課題がある。

特許文献２に記載の定着装置では、ロール状のシート部とクリーニングローラとを備え、シート部の一方の面に加熱ローラが当接され、シート部の他方の面にクリーニングローラが当接されている。また、クリーニングローラは、加熱ローラに対して接離可能に構成されており、通紙中に加熱ローラに当接する位置に配設され、非通紙中に加熱ローラから離間する位置に配設されている。ところで、特許文献２では、加熱ローラと加圧ローラとを離間させる機構が考慮されておらず、残留したトナーが加熱ローラより温度の低い加圧ローラへ移動する虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、定着時にクリーニングローラを離間させておくことで、吸熱による温度低下を回避することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、用紙を搬送する回転部材と、前記回転部材に圧接して前記用紙を加圧する加圧部材と、前記回転部材および／または前記加圧部材の周面に対して離接自在に設けられたクリーニング部材とを備え、前記回転部材と前記加圧部材とで前記用紙を挟持して、前記用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置であって、前記回転部材に対し前記加圧部材を離接させる離接部を備え、前記離接部は、離接軸を備え、前記離接軸を回動させることで前記加圧部材を離接させる構成とされ、前記クリーニング部材は、前記離接軸に接続された離接連動部に支持され、前記離接部による前記加圧部材の離接動作に連動して、前記周面に対して規制された区間内で離接し、前記離接連動部は、前記離接軸の軸回りに回動する第１連結部と、前記第１連結部に牽引される第２連結部とを備え、前記第１連結部は、一端が前記離接軸に固定され、他端が前記第２連結部の一端に連結されており、前記第２連結部は、他端が前記クリーニング部材の回転軸を支持していることを特徴とする。

この構成によると、クリーニング部材を離間させておくことで、クリーニング部材で回収したトナーが再付着することを防ぐことができる。また、クリーニング部材を加圧部材の動作に連動させているため、離接部の駆動構成を容易に共用することができ、定着装置の小型化などを図ることができる。また、離接連動部によってクリーニング部材を支持することで、加圧部材とクリーニング部材とを連動させる構成とすることが容易になる。さらに、クリーニング部材は、回転部材に対して予め設定された軌跡を辿って離接する構造とされている。離接軸の回転角度は、加圧部材の圧接動作に応じて設定されるが、単にクリーニング部材を離接軸の軸回りに回動させる構造とした場合、回転部材を過剰に押圧する虞がある。しかしながら、第１連結部と第２連結部とを備えた離接連動部とすることで、クリーニング部材の移動区間を離接軸の軸回りとは異なる軌跡とすることができる。従って、離接軸の回転角度に関わらず、クリーニング部材の移動量を適切な範囲に調節することができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニング部材は、前記回転部材の周面に対して離接自在に設けられ、前記離接部による前記加圧部材の離接動作に連動して、前記回転部材に対して離接する構成としてもよい。

この構成によると、クリーニング部材を回転部材から離間させておくことで、クリーニング部材で回収したトナーが回転部材に再付着することを防ぐことができる。また、クリーニング部材を加圧部材の動作に連動させているため、離接部の駆動構成を容易に共用することができ、定着装置の小型化などを図ることができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニング部材は、前記離接部による前記加圧部材の圧接動作に連動して前記回転部材から離間し、前記離接部による前記加圧部材の離間動作に連動して前記回転部材に当接する構成としてもよい。

この構成によると、加圧部材を回転部材に圧接させた定着時には、クリーニング部材を離間させておくことで、吸熱による回転部材の温度低下を回避することができる。また、定着が終了した後は、加圧部材を離間させておくことで、回転部材から加圧部材への残留トナーの移動を防ぐことができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニング部材は、前記加圧部材の周面に対して離接自在に設けられ、前記離接部による前記加圧部材の圧接動作に連動して前記加圧部材に当接し、前記離接部による前記加圧部材の離間動作に連動して前記加圧部材から離間する構成としてもよい。

この構成によると、クリーニング部材を加圧部材に当接させることで、回転部材から加圧部材へ移行したトナーを除去することができる。さらに、加圧部材の回転が停止している際に、クリーニング部材を加圧部材から離間させることで、摩擦による損傷を回避することができる。

本発明に係る定着装置では、前記離接部は、離接軸を備え、前記離接軸を回動させることで前記加圧部材を離接させる構成としてもよい。

この構成によると、離接部によって加圧部材とクリーニング部材とを連動させる構成とすることが容易になる。

本発明に係る定着装置では、送り出しローラおよび巻取りローラに張架されたクリーニングウェブと、前記クリーニングウェブを介して前記クリーニング部材を押圧する押圧ローラとを備えている構成としてもよい。

この構成によると、クリーニング部材に付着したトナーをクリーニングウェブでふき取る構造とすることができ、クリーニング部材の表面を清浄な状態で保つことができる。

本発明に係る定着装置では、前記送り出しローラおよび前記巻取りローラのうち一方は、前記送り出しローラおよび前記巻取りローラのうち他方と前記押圧ローラとの共通外接線の略内側に配置されている構成としてもよい。

この構成によると、送り出しローラと巻取りローラとを近接させて配置することで、クリーニングユニットの薄型化を図ることができ、画像形成装置の設計の自由度を向上させることができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニングウェブは、前記用紙の搬送方向と略平行に張架されている構成としてもよい。

この構成によると、定着装置において、長い距離を必要とする用紙の搬送方向に平行にして、クリーニングウェブを張架することで、他の方向へ張架した場合と比較して、定着装置のサイズを縮小することができる。

本発明に係る定着装置では、前記回転部材および／または前記加圧部材は、周面のうち一部に平面とされた平面領域を有し、前記クリーニングウェブは、前記平面領域と略平行に張架されている構成としてもよい。

この構成によると、定着装置において、長い距離を必要とする平面領域と平行にして、クリーニングウェブを張架することで、他の方向へ張架した場合と比較して、定着装置のサイズを縮小することができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニング部材は、アルミパイプで形成されている構成としてもよい。

この構成によると、熱伝導性に優れたアルミパイプで形成することによって、クリーニング部材の温度の均一化を図ることができる。つまり、定着を行う際、回転部材において用紙に接する領域と用紙に接しない領域とが存在し、温度の偏りが生じるため、回転部材に当接するクリーニング部材においても、部分的な温度差が生じるが、クリーニング部材の温度を均一に保つことによって、回転部材の部分的な温度差を緩和することができる。

本発明に係る定着装置では、前記クリーニング部材は、ヒートパイプが内蔵されている構成としてもよい。

この構成によると、熱伝導性に優れたヒートパイプを内蔵することによって、クリーニング部材の温度の均一化を図ることができる。

本発明に係る定着装置では、前記加圧部材は、前記回転部材を圧接する圧接位置と前記回転部材から離間した離間位置との間を移動する構成としてもよい。

この構成によると、加圧部材が動作する範囲を設定することで、クリーニング部材を動作させる範囲を容易に設計することができる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えていることを特徴とする。

この構成によると、本発明に係る定着装置を備えることで、本発明に係る定着装置と同様の作用効果を奏する。

本発明によると、クリーニング部材を離間させておくことで、クリーニング部材で回収したトナーが再付着することを防ぐことができる。また、クリーニング部材を加圧部材の動作に連動させているため、離接部の駆動構成を容易に共用することができ、定着装置の小型化などを図ることができる。さらに、定着時には、クリーニング部材を離間させておけば、吸熱による温度低下を回避することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の上面図である。 圧接モードにおける離接部を示す説明図である。 圧解モードにおける離接部を示す説明図である。 クリーニングモードにおける離接部を示す説明図である。 圧接モードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。 圧解モードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。 クリーニングモードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。 クリーニングユニットを示す側面図である。 図７の矢符Ｆ方向から見たクリーニングユニットを示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の圧接モードを示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置のクリーニングモードを示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す側面図である。

画像形成装置１は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙に対して多色及び単色の画像を形成する画像形成部１ａを備えている。

画像形成部１ａは、露光装置１１、現像装置１２、感光体ドラム１３、クリーナ装置１４、帯電器１５、中間転写ベルト装置１６、定着装置１７、給紙トレイ１８、排紙トレイ１９、およびシート搬送装置２０を備える構成とされている。

本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像装置１２、感光体ドラム１３、帯電器１５、クリーナ装置１４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

感光体ドラム１３は、画像形成装置１の画像形成部１ａの略中央に配置されている。帯電器１５は、感光体ドラム１３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光装置１１は、感光体ドラム１３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置１２は、感光体ドラム１３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム１３の表面にトナー像を形成する。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム１３の表面に各色のトナー像が形成される。クリーナ装置１４は、現像および画像転写の後に感光体ドラム１３の表面の残留トナーを除去および回収する。

中間転写ベルト装置１６は、感光体ドラム１３の上側に配置され、中間転写ベルト２１、中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、中間転写ローラ２４、中間転写ベルトクリーニング装置２５、およびテンションローラ２６を備えている。なお、中間転写ローラ２４は、ＹＭＣＫ用の各色の画像ステーションに対応して４本設けられている。

中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、中間転写ローラ２４、およびテンションローラ２６は、中間転写ベルト２１を張架して、中間転写ベルト２１の表面を所定方向（図中矢符Ｃ方向）に移動させるように構成されている。

中間転写ベルト２１は、矢符Ｃの方向へ周回移動し、中間転写ベルトクリーニング装置２５によって残留トナーを除去および回収され、各感光体ドラム１３の表面に形成された各色のトナー像が順次転写して重ね合わされて、中間転写ベルト２１の表面にカラーのトナー像が形成される。

画像形成部１ａは、転写ローラ２７ａを含む２次転写装置２７をさらに備えている。転写ローラ２７ａは、中間転写ベルト２１との間にニップ域が形成されており、シート搬送経路Ｓを通じて搬送されて来た用紙Ｐをニップ域に挟み込んで搬送する。用紙Ｐは、ニップ域を通過する際に、中間転写ベルト２１の表面のトナー像が転写される。

給紙トレイ１８は、画像形成に使用する用紙Ｐを蓄積しておくためのトレイであり、露光装置１１の下側に設けられている。また、排紙トレイ１９は、画像形成部１ａの上側に設けられており、画像形成済みの用紙Ｐを載置するためのトレイである。

また、画像形成装置１の画像形成部１ａには、給紙トレイ１８の用紙Ｐを２次転写装置２７や定着装置１７を経由させて排紙トレイ１９に送るためのシート搬送装置２０が設けられている。シート搬送装置２０は、Ｓ字状のシート搬送経路Ｓを有し、シート搬送経路Ｓに沿って、ピックアップローラ３１、一対の分離ローラ３１ａ，３１ｂ、レジストローラ３２、レジスト前ローラ３３、定着装置１７、および排紙ローラ３４が配置されている。

ピックアップローラ３１は、給紙トレイ１８の端部近傍に備えられ、給紙トレイ１８から用紙Ｐを１枚ずつシート搬送経路Ｓに供給する呼び込みローラである。一方の分離ローラ３１ａは、他方の分離ローラ３１ｂとの間に用紙Ｐを通過させて１枚ずつ分離しつつシート搬送経路Ｓへと搬送する。レジストローラ３２は、給紙トレイ１８から搬送されている用紙Ｐを一旦保持し、感光体ドラム１３上のトナー像の先端と用紙Ｐの先端とを合わせるタイミングで用紙Ｐを転写ローラ２７ａに搬送する。レジスト前ローラ３３は、用紙Ｐの搬送を促進補助するための小型のローラである。

定着装置１７は、ベルト定着方式の定着装置とされており、複数のローラ（ここでは定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２）に定着ベルト１７３（回転部材の一例）が巻き掛けられている。定着ベルト１７３は、加熱ローラ１７２から定着ローラ１７１へ熱伝達できるようになっている。定着装置１７では、定着ベルト１７３を介して定着ローラ１７１に加圧ローラ１７４（加圧部材の一例）が押圧されるようになっている。また、定着ベルト１７３は、予め定めた所定の厚み（例えば、２５０μｍ）を有しており、幅が最大サイズ（具体的にはＡ４横サイズ）の用紙Ｐの搬送方向に直交する幅よりも少し大きめ（例えば、３５０ｍｍ程度）になっている。定着装置１７では、未定着のトナー像が形成された用紙Ｐを受け取り、用紙Ｐを定着ベルト１７３と加圧ローラ１７４との間に挟み込んで搬送する。定着後の用紙Ｐは、排紙ローラ３４によって排紙トレイ１９上に排出される。なお、定着装置１７については、後述する図２ないし図４を参照して詳細を説明する。

本実施の形態では、定着装置１７は、ベルト定着方式の定着装置とされているがこれに限定されず、加圧ローラ１７４で定着ローラ１７１を直接押圧する方式としてもよい。この場合、上述した回転部材は、定着ローラ１７１に相当する。

次に、本発明の第１実施形態に係る定着装置について、図面を参照して説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図である。

図では、図１に示す定着装置１７から定着ローラ１７１、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７４、および定着ベルト１７３を抜き出して拡大している。なお、図１では、画像形成部１ａの正面側から示しているのに対して、図２は、画像形成部１ａの背面側から示しているため、左右が反転している。また、図２では、図の見易さを考慮して、後述する図３に示す離接部１００およびクリーニングローラ４１等を省略している。

図に示すように、定着ローラ１７１と加圧ローラ１７４とを相互に圧接した状態では、定着ベルト１７３と加圧ローラ１７４との間に定着ニップ域Ｎが形成されている。なお、定着装置１７は、加圧ローラ１７４を定着ローラ１７１に向けて圧接する離接部１００（図３参照）を備えている。

具体的には、定着ローラ１７１は、定着軸１７１ａが定着装置１７の本体フレームＦＬ（後述する図４参照）に支持されており、定着ベルト１７３を介して用紙Ｐ上における未定着のトナーＴに対向するように配置されている。加熱ローラ１７２は、加熱軸１７２ａが本体フレームＦＬに支持されており、加熱軸１７２ａの内側には、ハロゲンヒータ等の熱源１７７が設けられている。加圧ローラ１７４は、加圧軸１７４ａが離接部１００（図３参照）に支持されており、定着ローラ１７１に対して離接する方向に揺動する。本実施の形態では、定着軸１７１ａに図示しない駆動源が接続されており、定着ローラ１７１を回転させる。定着ローラ１７１の回転に伴い、定着ベルト１７３は、矢符Ｅの方向へ周回移動し、加熱ローラ１７２および加圧ローラ１７４が従動回転する。なお、定着軸１７１ａ、加熱軸１７２ａ、および加圧軸１７４ａは、互いに平行に配置されている。

図３は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の側面図であって、図４は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の上面図である。なお、図の見易さを考慮して、図３では、本体フレームＦＬを省略しており、図４では、本体フレームＦＬを透視的に示している。また、図４において、正面側（図では、右側）の加圧フレーム１７６およびフレーム付勢部１７５は、背面側（図では、左側）の加圧フレーム１７６およびフレーム付勢部１７５と同様の構成であるので、一部の符号を省略している。

離接部１００は、大別すると、加圧軸１７４ａを支持する加圧フレーム１７６と、駆動源（図示しない）に接続され回動する離接軸１１３と、離接軸１１３に従って回動する回動部材１１０と、加圧ローラ１７４を定着ローラ１７１に圧接させるフレーム付勢部１７５（例えば、コイルスプリング等）とを備えている。

加圧フレーム１７６は、画像形成部１ａの正面側および背面側の２箇所に対向して設けられており、加圧軸１７４ａの軸方向の両端部をそれぞれ支持している。加圧フレーム１７６は、加圧軸１７４ａから加圧軸１７４ａと直交する方向に離間した位置（図３では、加圧軸１７４ａの右斜め下側）に設けられた回動ピン１７６ａが本体フレームＦＬに固定されており、回動ピン１７６ａを中心とした加圧方向Ｗに回動する。そして、加圧ローラ１７４は、加圧フレーム１７６が回動するのに応じて、定着ローラ１７１（定着ベルト１７３）に対して離接する方向に揺動する。

具体的には、加圧フレーム１７６は、加圧軸１７４ａに直交する方向に沿った一対の支持板１７６１，１７６１と、一対の支持板１７６１，１７６１を定着ローラ１７１とは反対側で連結する連結板１７６２とを備えている。上述した回動ピン１７６ａは、一対の支持板１７６１，１７６１に設けられた穴に挿入されている。また、支持板１７６１には、加圧軸１７４ａを間にして回動ピン１７６ａとは反対側（図３では、加圧軸１７４ａの左斜め上側）に係止ボス１７６ｅが設けられている。係止ボス１７６ｅには、フレーム付勢部１７５のフレーム側係止部１７５ａが係止されている。

離接軸１１３は、加圧軸１７４ａと平行に配置され、定着ニップ域Ｎの下流側（図３では、定着ベルト１７３の上側）に設けられ、本体フレームＦＬに支持されている。回動部材１１０は、正面側および背面側の２箇所に設けられており、それぞれ離接軸１１３の軸方向の両端部に固定されている。回動部材１１０には、回動ボス１１２が設けられており、回動ボス１１２にフレーム付勢部１７５の回動側係止部１７５ｂが係止されている。回動部材１１０は、離接軸１１３を中心に回動し、回動ボス１１２が離接軸１１３の軸回りに移動する。

また、定着ベルト１７３の近傍には、定着ベルト１７３の温度を検知するサーミスタ１７８が配置されている。具体的には、サーミスタ１７８は、定着ベルト１７３を介して加熱ローラ１７２に対向する側に配置されているが、配置位置は特に限定されず、定着ベルト１７３の周囲であれば、適宜移動させてもよい。

定着装置１７は、さらに、定着ベルト１７３の周面に対向するクリーニングローラ４１（クリーニング部材の一例）と、クリーニングローラ４１を支持する離接連動部５０と、互いに同期して回転する送り出しローラ６３および巻取りローラ６４と、送り出しローラ６３および巻取りローラ６４に張架されたクリーニングウェブ６５と、クリーニングウェブ６５を介してクリーニングローラ４１を押圧する押圧ローラ６１とを備えている。なお、以下では、説明の簡略化のため、クリーニングローラ４１、離接連動部５０、送り出しローラ６３、巻取りローラ６４、クリーニングウェブ６５、および押圧ローラ６１とを併せて、クリーニング機構と呼ぶことがある。また、クリーニング機構は、定着ニップ域Ｎの下流側に設けられている。

クリーニングローラ４１は、回転軸４１ａの軸方向の両端部が本体フレームＦＬに設けられた規制穴７１に挿入されている。そして、回転軸４１ａは、離接軸１１３と平行に配置されており、定着ベルト１７３に対して離接する離接方向Ｘ（後述する図６Ａ参照）で往復移動する構成とされている。本実施の形態では、クリーニングローラ４１は、アルミパイプで形成されているが、例えば、ヒートパイプが内蔵されたローラとしてもよい。なお、本発明では、クリーニング部材はクリーニングローラ４１だけに限定されず、定着ベルト１７３から効率的にトナーＴを回収できる構成であれば、他の形態としてもよい。

離接連動部５０は、図３および後述する図６Ａ等に示すように、一端が離接軸１１３に固定された第１連結部５１と、一端が第１連結部５１に接続され、他端が回転軸４１ａの軸方向の両端部を支持する第２連結部５２とで構成されている。この離接連動部５０は、正面側および背面側の２箇所に設けられている。

クリーニングウェブ６５は、例えば、ナイロン繊維やポリエステル繊維などで形成されたシートであって、一端が送り出しローラ６３に巻きつけられ、他端が巻取りローラ６４に巻きつけられている。押圧ローラ６１は、送り出しローラ６３および巻取りローラ６４に張架されたクリーニングウェブ６５をクリーニングローラ４１に向かって押圧している。詳しくは、図４および後述する図６Ａ等に示すように、押圧ローラ６１は、押圧軸６１ａの軸方向の両端部にそれぞれローラ付勢部材６２が係止されており、ローラ付勢部材６２によって、クリーニングウェブ６５を介してクリーニングローラ４１を押圧する付勢方向Ｙ（図６Ａ参照）に付勢されている。

なお、クリーニング機構の詳細な構造については、後述する図６Ａないし図６Ｃを参照して説明する。

上述したように、加圧フレーム１７６は、フレーム付勢部１７５の付勢力によって、加圧ローラ１７４を定着ローラ１７１に圧接させている。従って、回動部材１１０を離接軸１１３を中心に図３に示す矢符Ｗ２の方向に回動させると、フレーム付勢部１７５を係止している回動側係止部１７５ｂの位置が移動するため、フレーム付勢部１７５の付勢力が変化して、加圧ローラ１７４は、加圧方向Ｗのうち定着ローラ１７１に対して離間する矢符Ｗ１の方向に揺動する。定着装置１７では、回動部材１１０を回動させる角度を調節することによって、定着ローラ１７１に対する加圧ローラ１７４の位置を適宜調節することができる。本実施の形態では、加圧ローラ１７４の位置として、定着ローラ１７１を圧接する圧接位置と、圧接位置の場合よりも弱い力で定着ローラ１７１を圧接する圧解位置と、定着ローラ１７１から離間した離間位置とが設定されている。以下では説明のため、加圧ローラ１７４を圧接位置に配置した状態を圧接モードと呼び、加圧ローラ１７４を圧解位置に配置した状態を圧解モードと呼び、加圧ローラ１７４を離間位置に配置した状態をクリーニングモードと呼ぶ。

次に、加圧ローラ１７４の定着ローラ１７１に対する圧接動作について、図面を参照して説明する。

図５Ａは、圧接モードにおける離接部を示す説明図である。図では、見易さを考慮して、図３からクリーニング機構を省略して示している。

図５Ａは、図２および図３に示す状態と同様であって、加圧ローラ１７４は、圧接位置に配置されており、フレーム付勢部１７５に付勢されて定着ローラ１７１（定着ベルト１７３）を押圧している。圧接モードでは、用紙Ｐを定着ベルト１７３と加圧ローラ１７４との間に挟み込んで加圧および加熱することで、未定着のトナー像を用紙Ｐに定着させる。

図５Ｂは、圧解モードにおける離接部を示す説明図である。

図５Ｂでは、図５Ａに示す状態に対して、離接軸１１３が矢符Ｂの方向へ回転（回動部材１１０が矢符Ｗ２の方向へ回転）した後、停止している。加圧ローラ１７４は、離接軸１１３を回転させることによって、圧接位置よりも定着ローラ１７１から離間する方向へ移動した圧解位置に配置されている。なお、加圧ローラ１７４は、定着ベルト１７３と当接している。圧解モードでは、圧接モードよりも弱い力で用紙Ｐを挟み込むため、封筒やハガキといった厚い用紙Ｐに対して搬送不良を生じさせずに定着を行うことができる。

図５Ｃは、クリーニングモードにおける離接部を示す説明図である。

図５Ｃでは、図５Ｂに示す状態に対して、さらに離接軸１１３が矢符Ｂの方向へ回転（回動部材１１０が矢符Ｗ２の方向へ回転）した後、停止している。加圧ローラ１７４は、定着ローラ１７１から離間した離間位置に配置されている。クリーニングモードにおいて、加圧ローラ１７４が定着ローラ１７１から離間しているため、定着ベルト１７３を回転させても加圧ローラ１７４は回転せず、定着ベルト１７３の表面に残留したトナーなどが加圧ローラ１７４に付着しない。

図５Ａないし図５Ｃに示すように、離接部１００は、離接軸１１３を回転させて加圧ローラ１７４を離接させる構成とされている。そして、本実施の形態では、離接部１００を揺動させるのに連動して、さらにクリーニングローラ４１が移動する構成とされている。換言すると、クリーニングローラ４１は、離接部１００による加圧ローラ１７４の離接動作に連動して、定着ベルト１７３に対して離接する。すなわち、クリーニングローラ４１は、加圧ローラ１７４の位置に応じて定着ベルト１７３に対する位置が決定される。そこで、離接部１００の状態に応じたクリーニングローラ４１の移動位置について、図面を参照して説明する。

図６Ａは、圧接モードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。図では、見易さを考慮して、図３から離接部１００を省略して示しており、本体フレームＦＬを透視的に示している。

図６Ａは、図５Ａに示す状態と同様であって、加圧ローラ１７４は圧接位置に配置されている。一方、加圧ローラ１７４が圧接位置に位置している場合、クリーニングローラ４１は、定着ベルト１７３から離間した待機位置に位置している。

上述したように、クリーニングローラ４１の回転軸４１ａは、両端部がそれぞれ本体フレームＦＬの規制穴７１に挿入されており、規制穴７１は、付勢方向Ｙと交差する離接方向Ｘに延伸された開口部である。従って、クリーニングローラ４１は、規制穴７１に沿って移動し、移動する区間が規制穴７１によって規制されている。なお、以下では説明のため、離接方向Ｘのうち、回転軸４１ａが定着ベルト１７３から離間する方向を離間方向Ｘ１と呼び、回転軸４１ａが定着ベルト１７３に接近する方向を当接方向Ｘ２と呼ぶ。

第１連結部５１および第２連結部５２は、平板状とされ、それぞれ所定の方向に延伸されており、延伸された方向の両端が各部と連結されている。また、第１連結部５１および第２連結部５２は、離接軸１１３の軸方向に並べて配置されている（詳しくは、図４参照）。具体的には、第１連結部５１は、一端が離接軸１１３に固定されており、離接軸１１３に応じて離接軸１１３の軸回りに回転する。また、第１連結部５１の他端には、第２連結部５２と対向する面に第２連結部５２に向かって突出した円形状の連結ボス５１ａが設けられている。第２連結部５２には、一端に連結ボス５１ａと同じ形状の穴が設けられており、連結ボス５１ａをこの穴に挿通することによって、第１連結部５１と第２連結部５２とが係止されている。従って、第２連結部５２は、連結ボス５１ａを中心に回転し、第１連結部５１が回転した際に、第１連結部５１に牽引される。また、第２連結部５２は、他端に回転軸４１ａが挿入された揺動穴５２ａが設けられている。揺動穴５２ａは、第２連結部５２が延伸された方向に沿って回転軸４１ａより幅広に形成されている。つまり、回転軸４１ａは、揺動穴５２ａの範囲内で揺動する構成とされている。

図６Ａに示す基準線ＢＬは、付勢方向Ｙに平行で押圧ローラ６１（押圧軸６１ａ）の中心を通る直線である。圧接モードでは、クリーニングローラ４１（回転軸４１ａ）は、基準線ＢＬより離間方向Ｘ１の側（図では、左側）に配置されている。ここで、クリーニングローラ４１は、押圧ローラ６１の離間方向Ｘ１の側に当接しているため、押圧ローラ６１によって離間方向Ｘ１へ付勢されている。クリーニングローラ４１は、規制穴７１および揺動穴５２ａの範囲内で揺動し、自重や押圧ローラ６１に付勢された力などが均衡する位置で停止する。上述したように、クリーニングローラ４１が停止している位置を待機位置と呼ぶ。

図６Ｂは、圧解モードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。

図６Ｂは、図５Ｂに示す状態と同様であって、加圧ローラ１７４が圧解位置に配置されている。つまり、離接軸１１３は、図６Ａに示す状態に対して矢符Ｂの方向へ回転し、停止している。そして、第１連結部５１も離接軸に応じて、矢符Ｂの方向へ回転し、停止している。第２連結部５２は、第１連結部５１に牽引されて、クリーニングローラ４１（回転軸４１ａ）を当接方向Ｘ２へ付勢している。ここで、図６Ａと同様に、クリーニングローラ４１は、基準線ＢＬより離間方向Ｘ１の側（図では、左側）に配置されており、押圧ローラ６１の離間方向Ｘ１の側に当接しているため、押圧ローラ６１によって離間方向Ｘ１へ付勢されている。その結果、クリーニングローラ４１は、第２連結部５２および押圧ローラ６１に付勢された力が均衡する位置で停止し、定着ベルト１７３から離間している。

図６Ｃは、クリーニングモードにおけるクリーニング機構を示す説明図である。

図６Ｃは、図５Ｃに示す状態と同様であって、加圧ローラ１７４が離間位置に配置されている。つまり、離接軸１１３および第１連結部５１は、図６Ｂに示す状態に対してさらに矢符Ｂの方向へ回転し、停止している。第２連結部５２は、第１連結部５１に牽引されて、クリーニングローラ４１（回転軸４１ａ）を当接方向Ｘ２へ付勢している。ここで、当接方向Ｘ２へ移動したクリーニングローラ４１は、基準線ＢＬより当接方向Ｘ２の側（図では、右側）に配置され、押圧ローラ６１の当接方向Ｘ２の側に当接する。その結果、クリーニングローラ４１は、押圧ローラ６１によって当接方向Ｘ２へ付勢される。つまり、クリーニングローラ４１は、押圧ローラ６１に対して当接する位置が変わったことで、押圧ローラ６１によって付勢される方向が変わる。図６Ｃでは、クリーニングローラ４１は、定着ベルト１７３と当接したクリーニング位置に配置されており、定着ベルト１７３がクリーニングローラ４１を押圧する力と第２連結部５２および押圧ローラ６１に付勢された力とが均衡する位置とされている。

なお、クリーニングローラ４１は、定着ニップ域Ｎの下流側であって、定着ベルト１７３の定着ローラ１７１と加熱ローラ１７２とに張架されている部分に当接する。つまり、定着ベルト１７３が定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２に接していない部分にクリーニングローラ４１を当接させることで、クリーニングローラ４１が定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２を押圧しない構造とすることができ、定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２にかかる負荷を軽減することができる。

クリーニングローラ４１は、定着ベルト１７３と当接しているため、定着ベルト１７３に従動して回転し、定着ベルト１７３の表面に付着したトナーＴを回収する。クリーニングウェブ６５は、クリーニングローラ４１と反対の方向へ巻き取られる。つまり、クリーニングウェブ６５は、クリーニングローラ４１との間に摩擦を生じさせる方向へ移動される。

上述したように、クリーニングローラ４１は、離接部１００に応じて移動する。例えば、図５Ｃおよび図６Ｃに示すクリーニングモードから図５Ａおよび図６Ａに示す圧接モードとする場合、矢符Ｂと反対の方向へ離接軸１１３を回転させることで、クリーニングローラ４１は、クリーニング位置から待機位置へ移動する。すなわち、クリーニングローラ４１は、離接部１００による加圧ローラ１７４の圧接動作に連動して、定着ベルト１７３から離間し、離接部１００による加圧ローラ１７４の離間動作に連動して、定着ベルト１７３に対して当接する。

また、クリーニングローラ４１は、基準線ＢＬを境界として押圧ローラ６１に付勢される方向が変わる構成とされており、中心が基準線ＢＬより定着ベルト１７３に近い場合、当接方向Ｘ２へ付勢され、中心が基準線ＢＬより定着ベルト１７３から遠い場合、離間方向Ｘ１へ付勢される。

本明細書では、揺動穴５２ａおよび規制穴７１を軸支持部と呼び、軸支持部は、回転軸４１ａに対して遊びが設けられている。

上述した図３では、送り出しローラ６３および巻取りローラ６４が離間して配置された構造を示したが、定着装置１７では、送り出しローラ６３および巻取りローラ６４を近接して配置したクリーニングユニット８０を用いてもよい。そこで、クリーニングユニット８０について、図面を参照して説明する。

図７は、クリーニングユニットを示す側面図であり、図８は、図７の矢符Ｆ方向から見たクリーニングユニットを示す概略図である。なお、図７では、見易さを考慮して、手前側のクリーニングフレーム８１を透視的に示している。また、上述したクリーニング機構と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

クリーニングユニット８０は、クリーニングローラ４１、押圧ローラ６１、ローラ付勢部材６２、送り出しローラ６３、巻取りローラ６４、クリーニングウェブ６５、クリーニングフレーム８１、ユニット固定軸８２、およびユニット揺動軸８３を含む構成とされている。クリーニングフレーム８１は、画像形成部１ａの正面側および背面側の２箇所に対向して設けられており、クリーニングローラ４１（回転軸４１ａ）、押圧ローラ６１（押圧軸６１ａ）、送り出しローラ６３、および巻取りローラ６４の両端部をそれぞれ支持している。なお、回転軸４１ａおよび押圧軸６１ａは、クリーニングフレーム８１に遊びを設けて支持する構造とし、クリーニングローラ４１を揺動させて、定着ベルト１７３等に押圧される力を調節してもよい。ユニット固定軸８２およびユニット揺動軸８３は、２つのクリーニングフレーム８１からそれぞれ回転軸４１ａの軸方向に突出して設けられている。ユニット固定軸８２は、クリーニングフレーム８１の上端（図７では、左上）に配置され、筐体（例えば、本体フレームＦＬ）に揺動自在に支持されており、クリーニングユニット８０は、ユニット固定軸８２を中心に回転する。ユニット揺動軸８３は、クリーニングフレーム８１の下端（図７では、左下）に配置されている。

上述したように、送り出しローラ６３および巻取りローラ６４は、近接して配置されている。具体的には、巻取りローラ６４、送り出しローラ６３、および押圧ローラ６１の順にクリーニングフレーム８１の上部から並べて配置され、送り出しローラ６３は、巻取りローラ６４と押圧ローラ６１との共通外接線ＬＮの略内側に配置されている。つまり、送り出しローラ６３と巻取りローラ６４とを近接させて配置することで、クリーニングユニットの薄型化を図ることができ、画像形成装置の設計の自由度を向上させることができる。また、図では、送り出しローラ６３は、巻取りローラ６４の下方に配置したが、巻取りローラ６４と位置を入れ換えてもよい。

次に、クリーニングユニットを適用した本発明の第２実施形態ないし第４実施形態に係る定着装置１７について、図面を参照して説明する。

図９Ａは、本発明の第２実施形態に係る定着装置の圧接モードを示す側面図であり、図９Ｂは、本発明の第２実施形態に係る定着装置のクリーニングモードを示す側面図であり、図１０は、本発明の第２実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、図の見易さを考慮して、本体フレームＦＬを省略し、離接連動カム９０を透視的に示している。また、第１実施形態と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態に対して、クリーニングローラ４１が加圧ローラ１７４に対して離接する構造とされている点で異なる。具体的には、クリーニングローラ４１は、加圧ローラ１７４の周面に対向して配置され（図９Ａでは、加圧ローラ１７４の左方）、クリーニングウェブ６５は、用紙の搬送方向Ｄと略平行に張架されている。つまり、定着装置１７において、長い距離を必要とする用紙の搬送方向Ｄに平行にして、クリーニングウェブ６５を張架することで、他の方向へ張架した場合と比較して、定着装置１７のサイズを縮小することができる。

第２実施形態では、離接連動部５０の替わりに、クリーニングローラ４１を加圧ローラ１７４に対して離接させる離接連動カム９０を備えている。離接連動カム９０は、一端が離接軸１１３に固定され、他端に円弧状に形成されたカム部９０ａが設けられている。なお、クリーニングユニット８０は、図示しないバネ等によって、加圧ローラ１７４に向かって付勢されている。

図９Ａに示すように、圧接モードにおいて、クリーニングローラ４１は、加圧ローラ１７４と当接しているため、加圧ローラ１７４に従動して回転し、加圧ローラ１７４の表面に付着したトナーＴを回収する。また、離接連動カム９０は、クリーニングユニット８０と離間している。

図９Ｂに示すクリーニングモードでは、図９Ａに示す状態に対して、離接軸１１３が矢符Ｂの方向へ回転した後、停止しており、加圧ローラ１７４は、定着ローラ１７１から離間した離間位置に配置されている。このとき、離接連動カム９０は、離接軸１１３に連動して矢符Ｇの方向へ回転し、カム部９０ａがユニット揺動軸８３を押圧する。クリーニングユニット８０は、離接連動カム９０に押圧されて矢符Ｈの方向へ回転し、クリーニングローラ４１は、加圧ローラ１７４から離間する。

なお、クリーニングモードから圧接モードとする場合、矢符Ｂと反対の方向へ離接軸１１３を回転させることで、離接連動カム９０およびクリーニングユニット８０も反対方向に回転し、クリーニングローラ４１は、加圧ローラ１７４に当接する。すなわち、クリーニングローラ４１は、離接部１００による加圧ローラ１７４の圧接動作に連動して加圧ローラ１７４に当接し、離接部１００による加圧ローラ１７４の離間動作に連動して加圧ローラ１７４から離間する構成とされている。

上述したように、第２実施形態では、圧接モードにおいてクリーニングローラ４１を加圧ローラ１７４に当接させることで、定着ベルト１７３から加圧ローラ１７４へ移行したトナーＴを除去することができる。また、加圧ローラ１７４は、用紙Ｐ上における未定着のトナーＴに接触しないため、温度低下の影響を考慮する必要がない。さらに、加圧ローラ１７４の回転が停止している際に、クリーニングローラ４１を加圧ローラ１７４から離間させることで、摩擦による損傷を回避することができる。

本実施の形態では、クリーニングローラ４１を離接させる構造として、離接連動カム９０を示したが、これに限定されず、回動部材１１０とユニット揺動軸８３とに連結されたアームなど、加圧ローラ１７４の離接動作をクリーニングユニット８０に伝達する部材を備える構成とすればよい。

図１１は、本発明の第３実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図であり、図１２は、本発明の第３実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。図１１では、図の見易さを考慮して、離接部１００およびクリーニングフレーム８１等を省略している。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態では、クリーニングユニット８０は、第１実施形態と同様の位置に設けられ、クリーニングローラ４１は、定着ベルト１７３に対して離接する。つまり、第３実施形態は、第１実施形態に対して、クリーニングユニット８０を適用している点で異なる。

クリーニングローラ４１は、定着ベルト１７３の周面のうち、定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２の間に張架されているローラ非当接領域１７３ａに当接する構成とされている。また、定着ベルト１７３は、周面のうち一部に平面とされた平面領域を有しており、ローラ非当接領域１７３ａが平面領域に相当する。クリーニングウェブ６５は、平面領域と略平行に張架されている。つまり、定着装置１７において、長い距離を必要とする平面領域と平行にして、クリーニングウェブ６５を張架することで、他の方向へ張架した場合と比較して、定着装置１７のサイズを縮小することができる。

図１３は、本発明の第４実施形態に係る定着装置の要部を抜き出して示す要部側面図であり、図１４は、本発明の第４実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す側面図である。図１３では、図の見易さを考慮して、離接部１００およびクリーニングフレーム８１等を省略している。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第４実施形態は、第２実施形態に対して、定着ローラ１７１に対して離接するクリーニングユニット８０をさらに備える点で異なる。また、定着装置１７は、加圧ローラ１７４で定着ローラ１７１を直接押圧する方式とされている。この場合、定着ローラ１７１は、ヒータ等を内蔵していることが望ましい。

本実施の形態では、加圧ローラ１７４に対して離接するクリーニングユニット８０と、定着ローラ１７１に対して離接するクリーニングユニット８０とを備えている。２つのクリーニングユニット８０において、クリーニングウェブ６５は、それぞれ用紙の搬送方向Ｄと略平行にして張架されている。図１３では、圧接モードにおける定着装置１７を示しており、加圧ローラ１７４は、クリーニングローラ４１と当接しており、定着ローラ１７１は、クリーニングローラ４１と離間している。

本実施の形態では、加圧ローラ１７４で定着ローラ１７１を直接押圧する方式において、複数のクリーニングユニット８０を備える構成としたが、これに限定されず、定着ベルト方式において、複数のクリーニングユニット８０を備える構成としてもよい。

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 画像形成装置
１７ 定着装置
４１ クリーニングローラ（クリーニング部材の一例）
４１ａ 回転軸
５０ 離接連動部
５１ 第１連結部
５２ 第２連結部
５２ａ 揺動穴（軸支持部の一例）
６１ 押圧ローラ
６２ ローラ付勢部材
６３ 送り出しローラ
６４ 巻取りローラ
６５ クリーニングウェブ
７１ 規制穴（軸支持部の一例）
８０ クリーニングユニット
８１ クリーニングフレーム
８２ ユニット固定軸
８３ ユニット揺動軸
１００ 離接部
１１３ 離接軸
１７１ 定着ローラ
１７２ 加熱ローラ
１７３ 定着ベルト（回転部材の一例）
１７４ 加圧ローラ（加圧部材の一例）
１７５ フレーム付勢部
１７６ 加圧フレーム
ＢＬ 基準線
Ｄ 搬送方向
ＬＮ 共通外接線
Ｘ 離接方向
Ｘ１ 離間方向
Ｘ２ 当接方向
Ｙ 付勢方向

Claims (11)

1. 用紙を搬送する回転部材と、前記回転部材に圧接して前記用紙を加圧する加圧部材と、前記回転部材および／または前記加圧部材の周面に対して離接自在に設けられたクリーニング部材とを備え、前記回転部材と前記加圧部材とで前記用紙を挟持して、前記用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置であって、
   前記回転部材に対し前記加圧部材を離接させる離接部を備え、
   前記離接部は、離接軸を備え、前記離接軸を回動させることで前記加圧部材を離接させる構成とされ、
   前記クリーニング部材は、前記離接軸に接続された離接連動部に支持され、前記離接部による前記加圧部材の離接動作に連動して、前記周面に対して規制された区間内で離接し、
   前記離接連動部は、前記離接軸の軸回りに回動する第１連結部と、前記第１連結部に牽引される第２連結部とを備え、
   前記第１連結部は、一端が前記離接軸に固定され、他端が前記第２連結部の一端に連結されており、
   前記第２連結部は、他端が前記クリーニング部材の回転軸を支持していること
   を特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記クリーニング部材は、前記回転部材の周面に対して離接自在に設けられ、前記離接部による前記加圧部材の離接動作に連動して、前記回転部材に対して離接すること
   を特徴とする定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置であって、
   前記クリーニング部材は、前記離接部による前記加圧部材の圧接動作に連動して前記回転部材から離間し、前記離接部による前記加圧部材の離間動作に連動して前記回転部材に当接すること
   を特徴とする定着装置。
4. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記クリーニング部材は、前記加圧部材の周面に対して離接自在に設けられ、前記離接部による前記加圧部材の圧接動作に連動して前記加圧部材に当接し、前記離接部による前記加圧部材の離間動作に連動して前記加圧部材から離間すること
   を特徴とする定着装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
   送り出しローラおよび巻取りローラに張架されたクリーニングウェブと、前記クリーニングウェブを介して前記クリーニング部材を押圧する押圧ローラとを備えていること
   を特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置であって、
   前記送り出しローラおよび前記巻取りローラのうち一方は、前記送り出しローラおよび前記巻取りローラのうち他方と前記押圧ローラとの共通外接線の略内側に配置されていること
   を特徴とする定着装置。
7. 請求項６に記載の定着装置であって、
   前記クリーニングウェブは、前記用紙の搬送方向と略平行に張架されていること
   を特徴とする定着装置。
8. 請求項６に記載の定着装置であって、
   前記回転部材および／または前記加圧部材は、周面のうち一部に平面とされた平面領域を有し、
   前記クリーニングウェブは、前記平面領域と略平行に張架されていること
   を特徴とする定着装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
   前記クリーニング部材は、アルミパイプで形成されていること
   を特徴とする定着装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
    前記クリーニング部材は、ヒートパイプが内蔵されていること
    を特徴とする定着装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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