JP2008134325A - 定着装置のローラ駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ローラと加圧ローラの回転速度を、定着処理工程時と定着処理工程時以外とで回転速度を変化させることで、清掃部材をすり抜ける付着トナーの低減を図り、クリーニングユニットによる付着トナーの清掃効率の向上を図る。
【解決手段】加熱ローラ３５の表面近傍に、剥離爪７１とクリーニングユニット２６とが配置されており、記録用紙上のトナーの定着が行われる定着処理期間とは異なる所定期間を、剥離爪７１に付着したトナーを除去するためのトナー除去期間とし、トナー除去期間では、加熱ローラ３５の回転速度を低速とするように該加熱ローラ３５を回転駆動することで、剥離爪７１に蓄積された大量のトナーが加熱ローラ３５に逆転移された場合でも、該トナーをクリーニングユニット２６で効率良く清掃する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における定着装置のローラ駆動制御方法に関する。

画像形成装置は、記録用紙上の未定着トナーを溶融・固着する定着装置を備えている。この種の定着装置では、加熱ローラと加圧ローラの圧接部（ニップ域）に記録用紙を挟み込んで搬送しつつ、加熱ローラと加圧ローラにより記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナーを加熱溶融し定着させる熱定着ローラ方式が多く用いられている。

このような熱定着ローラ方式の定着装置では、加熱ローラの回転周速度は、一般的に画像形成装置の印字プロセス速度に対し１．００５〜１．０３倍の速度で制御されている。この速度は、圧接部に進入する記録用紙が、圧接部で滞留することを防止する速度であり、かつ、進入する記録用紙の先端が圧接部に突入する時の咬み込み遅延を解消するための速度となっている。

一方、圧接部で溶融されるトナーは、圧接部を通過した後に全てが用紙上に固着するのではなく、その一部が加熱ローラに付着した状態で回転し、加熱ローラと接触する記録用紙の剥離爪や、加熱ローラの表面温度を検出する検出センサー、及び加圧ローラなどの表面を汚すこととなる。このような汚れを解消するため、従来の定着装置では、加熱ローラ外周面における圧接部の下流であって、かつ、剥離爪の下流側に、加熱ローラ表面の付着トナーを清掃するクリーニングユニットが配置されている。このクリーニングユニットは、加熱ローラに所定圧力で押し付けられる清掃部材である例えばウェブシートを備えており、このウェブシートで付着トナーの回収と、加熱ローラのクリーニングとを行っている。

しかし、上記したように、剥離爪は、圧接部の下流側、かつ、クリーニングユニットの上流側に配置されているため、この剥離爪に付着するトナーの清掃はできていないのが現状である。

通常、印字処理速度が遅いときは、単位時間当たりの処理枚数も少なく、剥離爪に付着するトナー量も少ない。そのため、剥離爪上に付着した溶融状態のトナーが加熱ローラに逆転移して搬送された場合でも、クリーニングユニットの清掃部材（ウェブシート）の清掃能力で、逆転移したトナーを十分に清掃可能である。

しかし、近年、画像形成装置の印字処理速度の高速化が進み、従来は３００〜４００ｍｍ／ｓｅｃ程度であったものが、最近では５００〜７００ｍｍ／ｓｅｃとなり、単位時間当たりの処理枚数も１００〜１２０枚／分と高速処理となっている。これに並行して、画像形成装置の多機能化が進み、その一環としてカラー印字処理の開発が進んでいる。そのため、加熱ローラに付着するトナー量は年々増加する傾向にあり、これに合わせて、剥離爪へのトナー付着量も増加している。そして、剥離爪に付着するトナー量が増加すると、上記の逆転移して加熱ローラに再付着するトナー量も多くなるため、クリーニングユニットの清掃部材であるウェブシートの清掃能力をオーバーしてしまい、クリーニング不良から、他の部材（加熱ローラの表面温度を検出する検出センサーや、加圧ローラなど）を汚す原因となっている。

このような問題点を解決するため、従来の定着装置に用いられていたゴムブレードやフェルト布などの清掃部材に代えて、常に新鮮な清掃領域を選択可能で、さらに加熱ローラとの接触面積を任意に設定可能なウェブクリーニング装置が開示されている。
特開平１０−３０７５０３号公報

特許文献１に記載のウェブクリーニング装置では、加熱ローラとクリーニング部材のクリーニングウェブ（ウェブシート）との接触領域が一定であるとともに、ウェブシート自体が薄い（通常は、数１０〜１５０μｍ厚の織物が用いられる。）ため、接触領域での加圧力の増加は期待できない。そのため、上記のように剥離爪から加熱ローラに逆転移された多量のトナーが搬送されてきた場合、加熱ローラとの圧接部（ニップ域）をすり抜ける付着トナーが発生する可能性があるといった問題があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、加熱ローラと加圧ローラの回転速度を、定着処理工程時（ニップ域の記録用紙の通過時）と定着処理工程時以外（ニップ域の記録用紙の非通過時）とで回転速度を変化させることで、清掃部材をすり抜ける付着トナーの低減を図り、クリーニングユニットによる付着トナーの清掃効率の向上を図った定着装置のローラ駆動制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置のローラ駆動制御方法は、記録用紙上のトナーを定着させる加熱ローラの表面近傍に、記録用紙を剥離するための剥離爪と、加熱ローラの表面に残留したトナーを除去するクリーニングユニットとが配置された定着装置のローラ駆動制御方法において、記録用紙上のトナーの定着が行われる定着処理期間とは異なる所定期間を、前記剥離爪に付着したトナーを除去するためのトナー除去期間とし、前記定着処理期間と前記トナー除去期間とでは、前記加熱ローラの回転速度が異なるように該加熱ローラを回転駆動することを特徴としている。

すなわち、前記トナー除去期間では、前記加熱ローラの回転速度を低速とする。より具体的に説明すると、前記定着処理期間での加熱ローラの回転周速度は、画像形成装置の印字プロセス速度より若干速い速度（すなわち、印字プロセス速度の１．００５〜１．０３倍の速度）であり、前記トナー除去期間での前記加熱ローラの回転周速度は、前記定着処理期間での加熱ローラの回転周速度に対し、１／１９〜１／１０倍の速度としている。ここで、１／１９の回転周速度とは、概ね２８ｍｍ／ｓｅｃの速度であり、１／１０の回転周速度とは、概ね５６ｍｍ／ｓｅｃの速度のことである。後述するが、このような速度に設定することで、剥離爪に溜まったトナーが加熱ローラに逆転移した場合でも、加熱ローラ表面の残留トナーを良好に除去できるものである。なお、前記クリーニングユニットとしては、ウェブシートを用いたクリーニング手段を用いることが可能である。

また、加熱ローラの回転速度を低速とすると、清掃部材であるウェブシートと加熱ローラとの接触状態を長時間化することができるため、ウェブシートを加熱ローラに押し付ける加圧力（接触圧）が低減でき、機構面での簡素化が図れるとともに、加熱ローラ表面に発生するキズも低減することができる。加熱ローラ表面のキズは、定着装置への通電が停止したときに、ウェブシートとの接触領域に滞留する付着トナーが固化し、再度通電が行われて加熱ローラの回転駆動が開始されたときに、固化していた付着トナーが、接触圧で加熱ローラ表面に擦れることによって発生する。さらに、接触圧が低減できることから、清掃部材として使用するウェブシートが接触領域で変形せず、シワや破れ等も発生しない。これにより、クリーニング性能の安定化を図ることができる。

また、前記トナー除去期間は、前記加熱ローラが少なくとも２回転以上する期間とする。すなわち、２回転するということは、クリーニングユニットとの圧接部も２回通るということであり、１回目で除去しきれなかった残留トナーを２回目に取り除くことが可能となる。

また、前記トナー除去期間は、前記加熱ローラが４回転する期間としてもよい。すなわち、１回目で除去しきれなかった残留トナーは、圧接部を通過するとき、加圧ローラ側に逆転移する可能性があり、この加圧ローラに逆転移で付着したトナーは、１回転して再びニップ域を通過するとき、再度加熱ローラに逆転移する可能性がある。すなわち、この時点で、加熱ローラは３回転目に入ることになり、加圧ローラから逆転移してきた残留トナーをクリーニングユニットで除去することになる。この場合、逆転移してきた残留トナーが万が一除去できなかった場合を考慮し、本発明では、さらにもう１回転トナー除去期間を継続することで、残留トナーのより確実な除去を図っている。

ここで、上記のようなトナー除去期間への移行タイミングとしては、画像形成装置への印字要求が終了した直後の待機モードに突入するタイミングとすることができる。また、トナー除去期間への別の移行タイミングとしては、画像形成装置への印字要求の最終用紙の後端が前記加熱ローラと加圧ローラとの圧接部を通過した後の印字後回転処理中のタイミングとすることができる。

さらに、画像形成装置への印字要求ジョブが連続する場合のトナー除去期間への移行タイミングは、画像形成装置への印字要求ジョブ間の空回転期間、若しくは印字要求ジョブの印字後回転処理の開始から次の印字要求ジョブの印字前回転処理の終了までの間の任意のタイミングとすることができる。

上記のようなタイミングとすることで、定着処理期間に影響を及ぼすことなく、トナー除去期間を設定することが可能となる。

なお、前記トナー除去期間が終了した後は、画像形成装置が待機モードとなることによって加熱ローラへの通電をオフとする。

また、前記加熱ローラの回転速度制御は、回転駆動源への通電電力の大小、若しくは通電パルス数の増減で制御する。すなわち、高速回転［（印字プロセス速度）×（１．００５〜１．０３）］と、低速回転の回転制御を、回転駆動源（ＤＣモータ、パルスモータ）への入力電圧の変化、パルス数の変化によって制御するため、速度化変用のメカ機構（クラッチ、別駆動用のギアトレイン等々）が不要となる。そのため、制御の簡潔化が可能であり、定着装置のコンパクト化、及び制御部を含む周辺制御の簡素化を図ることができる。

本発明によれば、トナー除去期間は加熱ローラの回転周速度を低速とするため、清掃部材と加熱ローラ上の汚れ部分の接触状態が長時間化し、加熱ローラ上の付着トナーの清掃効率を向上することができる。そのため、剥離爪上に付着した溶融状態のトナーが加熱ローラに逆転移して搬送された場合でも、剥離爪から逆転移したトナーを清掃することが可能となる。これにより、加熱ローラの外周部に配置される他の部材（加熱ローラの表面温度を検出する検出センサーや、外部加熱装置、及び加圧ローラなど）の汚れが防止され、定着品質の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、トナー除去期間を、加熱ローラが少なくとも２回転以上する期間とすることで、１回目で除去しきれなかった残留トナーを２回目以降に取り除くことができるため、残留トナーのより確実な除去が可能となる。

さらに、本発明によれば、トナー除去期間への移行タイミングを、画像形成装置への印字要求が終了した直後の待機モードに突入するタイミング、または、画像形成装置への印字要求の最終用紙の後端が加熱ローラと加圧ローラとの圧接部を通過した後の印字後回転処理中のタイミング、または、画像形成装置への印字要求ジョブ間の空回転期間、若しくは印字要求ジョブの印字後回転処理の開始から次の印字要求ジョブの印字前回転処理の終了までの間の任意のタイミングとすることで、定着処理期間に影響を及ぼすことなく、トナー除去期間を設定することができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

−画像形成装置の全体説明−
図１は、本発明の定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す概略図である。

画像形成装置１００は、原稿用紙から読取られた画像データや外部から受信した画像データを取得し、この画像データによって示されるモノクロ画像を記録用紙に形成するものであり、その構成を大別すると、原稿用紙搬送部（ＡＤＦ）１０１、画像読取り部１０２、印字部１０３、記録用紙搬送部１０４、及び給紙部１０５からなる。

原稿用紙搬送部１０１では、少なくとも１枚の原稿用紙が原稿セットトレイ１１にセットされると、原稿用紙を１枚ずつ原稿セットトレイ１１から引き出して搬送し、この原稿用紙を画像読取り部１０２の原稿読取り窓１０２ａに導いて通過させ、この原稿用紙を排紙トレイ１２に排出する。

原稿読取り窓１０２ａの上方には、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）１３を配設している。このＣＩＳ１３は、原稿読取り窓１０２ａを原稿用紙が通過する際に、原稿用紙裏面の画像を主走査方向に繰り返し読取り、原稿用紙裏面の画像を示す画像データを出力する。

また、画像読取り部１０２は、原稿用紙が原稿読取り窓１０２ａを通過する際に、第１走査ユニット１５のランプによって原稿用紙表面を露光し、第１及び第２走査ユニット１５，１６のミラーによって原稿用紙表面からの反射光を結像レンズ１７へと導き、結像レンズ１７によって原稿用紙表面の画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）１８上に結像する。ＣＣＤ１８は、原稿用紙表面の画像を主走査方向に繰り返し読取り、原稿用紙表面の画像を示す画像データを出力する。

さらに、原稿用紙が画像読取り部１０２上面のプラテンガラス上に置かれた場合は、第１及び第２走査ユニット１５，１６を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させ、第１走査ユニット１５によってプラテンガラス上の原稿用紙表面を露光し、第１及び第２走査ユニット１５，１６によって原稿用紙表面からの反射光を結像レンズ１７へと導き、結像レンズ１７によって原稿用紙表面の画像をＣＣＤ１８上に結像する。

ＣＩＳ１３もしくはＣＣＤ１８から出力された画像データは、マイクロコンピュータ等の制御回路により各種の画像処理を施されてから、印刷部１０３に出力される。

印刷部１０３は、画像データによって示される原稿を用紙に記録するものであって、感光体ドラム２１、帯電器２２、光書込みユニット２３、現像器２４、転写ユニット２５、クリーニングユニット２６、及び定着装置２７等を備えている。

感光体ドラム２１は、一方向に回転しており、その表面をクリーニングユニット２６によりクリーニングされてから、その表面を帯電器２２により均一に帯電される。帯電器２２は、チャージャー型のものであっても、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型のものであっても良い。

光書込みユニット２３は、２つのレーザ照射部２８ａ，２８ｂ、及び２つのミラー群２９ａ，２９ｂを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。この光書込みユニット２３では、画像データを入力して、この画像データに応じたレーザ光を各レーザ照射部２８ａ，２８ｂからそれぞれ出射し、これらのレーザ光を各ミラー群２９ａ，２９ｂ介して感光体ドラム２１に照射して、均一に帯電された感光体ドラム２１表面を露光し、感光体ドラム２１表面に静電潜像を形成する。

この光書込みユニット２３は、高速印字処理に対応するために２つのレーザ照射部２８ａ，２８ｂを備えた２ビーム方式を採用して、照射タイミングの高速化に伴う負担を軽減している。

なお、光書込ユニット２３として、レーザスキャニングユニットの代わりに、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ書き込みヘッドやＬＥＤ書き込みヘッドを用いることもできる。

現像器２４は、トナーを感光体ドラム２１表面に供給して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム２１表面に形成する。転写ユニット２５は、感光体ドラム２１表面のトナー像を用紙搬送部１０４により搬送されてきた記録用紙に転写する。定着装置２７は、記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナー像を定着させる。この後、記録用紙は、用紙搬送部１０４により排紙トレイ４７へと更に搬送されて排出される。また、クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収する。

ここで、転写ユニット２５は、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、及び弾性導電性ローラ３４等を備えており、転写ベルト３１を該各ローラ３２〜３４と他のローラに張架して回転させている。転写ベルト３１は、所定の抵抗値（例えば、１×１０⁹〜１×１０¹³Ω／ｃｍ）を有しており、その表面に載せられた記録用紙を搬送する。弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１表面に押し付けられており、転写ベルト３１上の記録用紙を感光体ドラム２１表面に押し付ける。この弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１表面のトナー像の電荷とは逆極性の電界が印加されており、この逆極性の電界により感光体ドラム２１表面のトナー像が転写ベルト３１上の記録用紙に転写される。例えば、トナー像が（−）極性の電荷を有している場合は、弾性導電性ローラ３４に印加されている電界の極性が（＋）極性にされる。

定着装置２７は、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を備えている。加熱ローラ３５に対して加圧ローラ３６が所定圧で圧接されるように、加圧ローラ３６の両端に図示しない加圧部材を配置している。加熱ローラ３５と加圧ローラ３６間の圧接域（ニップ域Ｎ１と言う。）に記録用紙が搬送されて来ると、各ローラ３５、３６により記録用紙が搬送されつつ、記録用紙上の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されて、トナー像が記録用紙上に定着される。

用紙搬送部１０４は、記録用紙を搬送するための複数対の搬送ローラ４１、一対のレジストローラ４２、搬送経路４３、反転搬送経路４４ａ，４４ｂ、複数の分岐爪４５、及び一対の排紙ローラ４６等を備えている。

搬送経路４３では、記録用紙を給紙部１０５から受け取り、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達するまで該記録用紙を搬送する。このときレジストローラ４２を一時的に停止させているので、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達して当接し、記録用紙が撓む。この撓んだ記録用紙の弾性力により該記録用紙の先端をレジストローラ４２と平行に揃える。この後、レジストローラ４２の回転を開始して、レジストローラ４２により記録用紙を印字部１０３の転写ユニット２５へと搬送し、更に排紙ローラ４６により記録用紙を排紙トレイ４７へと搬送する。

レジストローラ４２の停止及び回転は、レジストローラ４２と駆動軸間のクラッチをオンオフに切り替えたり、レジストローラ４２の駆動源であるモータをオンオフに切り替えてなされる。

また、記録用紙の裏面にも画像を記録する場合は、各分岐爪４５を選択的に切替え、記録用紙を搬送経路４３から反転搬送経路４４ｂへと導き入れて、記録用紙の搬送を一旦停止させ、更に各分岐爪４５を選択的に再度切替え、記録用紙を反転搬送経路４４ｂから反転搬送経路４４ａへと導き入れて、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙を反転搬送経路４４ａを通じて搬送経路４３のレジストローラ４２へと戻す。

このような記録用紙の搬送をスイッチバック搬送と称し、このスイッチバック搬送により記録用紙の表裏を反転させることができ、同時に記録用紙の先端及び後端も入れ替わる。従って、記録用紙が反転されて戻されると、記録用紙の後端がレジストローラ４２に当接して、記録用紙の後端がレジストローラ４２と平行に揃えられ、レジストローラ４２により記録用紙がその後端から印字部１０３の転写ユニット２５へと搬送されて、記録用紙の裏面に印字がなされ、定着装置２７の各ローラ３５，３６間のニップ域により記録用紙裏面の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されて、トナー像が記録用紙の裏面に定着され、この後に排紙ローラ４６により記録用紙が排紙トレイ４７へと搬送される。

搬送経路４３及び反転搬送経路４４ａ，４４ｂにおいては、記録用紙の位置等を検出するセンサーを各所に配置し、各センサーにより検出された記録用紙の位置に基づいて搬送ローラやレジストローラを駆動制御して、記録用紙の搬送及び位置決めを行っている。

給紙部１０５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。各給紙トレイ５１は、記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置１００の下方に設けられている。また、各給紙トレイ５１は、記録用紙を一枚ずつ引き出すためのピックアップローラ等を備えており、引き出した記録用紙を用紙搬送部１０４の搬送経路４３へと送り出す。

画像形成装置１００は、高速印字処理を目的としているため、各給紙トレイ５１には、定型サイズの記録用紙を５００〜１５００枚収納可能な容積を確保している。

また、画像形成装置１００の側面には、複数種の記録用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２、及び主として不定型サイズの記録用紙を供給するための手差しトレイ５３を設けている。

排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは反対側の側面に配置されている。この排紙トレイ４７に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。

このような画像形成装置１００においては、印字処理速度を高速化して、使い勝手を向上させている。例えば、Ａ４定型の記録用紙を用いる場合は、記録用紙の搬送速度を１１０枚／分（プロセス速度５４０ｍｍ／ｓｅｃ）に設定している。

定着装置２７においては、記録用紙の搬送速度もしくはプロセス速度が高速になると、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６間のニップ域を通過する記録用紙に十分な熱量を与えることができなくなったり、各ローラ３５，３６の表面温度が低下する傾向にあり、これを放置しておくと、記録用紙上のトナー像の定着不良が発生する。

このため、定着装置２７では、各ローラ３５，３６のいずれにもヒータを内蔵して、各ローラ３５、３６を加熱している。

図２は、定着装置２７を側方から見て概略的に示す断面図である。この定着装置２７では、加熱ローラ３５、加圧ローラ３６、加熱ローラ３５表面の付着トナーを除去するクリーニングユニット２６、及び各ローラ３５，３６の表面に設けられたそれぞれの剥離爪７１，７２を備えている。

クリーニングユニット２６は、オイル（シリコンオイル）を含侵した薄い（４０μｍ厚み前後）布からなるウェブシート６１を巻き付けた送り出しローラ６２と、このウェブシート６１の先端を接続した巻き取りローラ６３と、送り出しローラ６２から巻き取りローラ６３へと到るウェブシート６１の搬送経路で該ウェブシート６１にテンションを付与する複数のテンションローラ６４と、送り出しローラ６２と巻き取りローラ６３間でウェブシート６１を加熱ローラ３５に圧接させる圧接ローラ６５とを備えており、圧接ローラ６５によりウェブシート６１を加熱ローラ３５表面に圧接して、加熱ローラ３５表面に付着している残留トナーを拭きとり除去する。

ウェブシート６１は、圧接ローラ６５と加熱ローラ３５間のニップ域Ｎ２で、圧接ローラ６５により加熱ローラ３５表面に圧接される。ニップ域Ｎ２のウェブシート６１部分が加熱ローラ６１表面の残留トナーで汚れ、このウェブシート６１部分により残留トナーの除去が困難になったときには、送り出しローラ６２及び巻き取りローラ６３を一定量だけ回転させて、送り出しローラ６２から巻き取りローラ６３へとウェブシート６１を一定量だけ送り出す。これにより、ニップ域Ｎ２のウェブシート６１部分を新しくして、この新しいウェブシート６１部分による残留トナーの除去を可能にする。

また、トナーを一定量だけ消費する度に、ニップ域Ｎ２のウェブシート６１部分による残留トナーの除去が困難になったとみなして、送り出しローラ６２及び巻き取りローラ６３を一定量だけ回転させ、ニップ域Ｎ２のウェブシート６１部分を新しくしている。従って、送り出しローラ６２及び巻き取りローラ６３は、間欠的に回転駆動される。

なお、加圧ローラ３６表面にもトナーが付着するが、この加圧ローラ３６表面のトナーは、ニップ域Ｎ１で加熱ローラ３５表面に転移してから、クリーニングユニット２６により除去されることになる。

各剥離爪７１，７２は、それぞれのローラ３５，３６の回転方向におけるニップ域Ｎ１よりも下流側に配置されている。これらの剥離爪７１，７２の根元付近が揺動自在もしくは弾性的に支持され、各剥離爪７１，７２の先端側が弾性部材によりそれぞれのローラ３５，３６側に付勢されて、各剥離爪７１，７２の先端近傍がそれぞれのローラ３５，３６表面に軽く圧接されている。記録用紙が各ローラ３５，３６のいずれかに巻き付いたときには、記録用紙の先端が各剥離爪７１，７２のいずれかの先端により剥離されて、記録用紙がローラ表面から剥がされる。これにより、記録用紙のジャムが防止される。

各ローラ３５，３６は、所定の押圧力（例えば６００Ｎ）で互いに圧接されており、それらの間にニップ域Ｎ１を形成している。このニップ域Ｎ１の長さ（各ローラ３５，３６の回転方向に沿った長さ）は、例えば９ｍｍに設定されている。各ローラ３５，３６は、規定の定着温度（例えば１８０℃）に加熱されながら回転し、ニップ域Ｎ１を通過する記録用紙上のトナー像を加熱溶融する。

加熱ローラ３５は、芯金の外表面に弾性層を設け、この弾性層の外表面に離型層を形成してなる３層構造のローラである。芯金には、例えば鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴムが用いられ、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。

加熱ローラ３５内部（芯金の内部）には、該ローラ３５を加熱する熱源である２本のハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂが設けられている。

加圧ローラ３６も、加熱ローラ３５と同様に、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる芯金、この芯金表面のシリコンゴム等の弾性層、更にその上のＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層からなる３層構造のローラである。そして、加圧ローラ３６内部（芯金の内部）にも、該ローラ３６を加熱するハロゲンヒータ３８が設けられている。

また、加熱ローラ３５の表面近傍には、サーミスタ５６が配置されており、このサーミスタ５６により加熱ローラ３５の表面温度が検出される。

ここで、加熱ローラ３５は、その軸をモータ及び動力伝達機構等（図示せず）により回転駆動されて、矢印Ｅで示す方向に回転される。加圧ローラ３６は、加熱ローラ３５に圧接されていることから矢印Ｆで示す方向に従動回転する。

また、サーミスタ５６により検出された加熱ローラ３５の表面温度に基づいて、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８を制御し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の表面温度を調節する。これにより、各ローラ３５，３６の表面温度が適確に制御されて、記録用紙のトナー像を確実に定着することが可能になる。

上記構成の定着装置２７において、加熱ローラ３５に巻付いた記録用紙は、剥離爪７１によって強制的に剥離されるが、この剥離爪７１による強制的な用紙剥離時に、加熱ローラ３５側に付着している溶融トナーが剥離爪７１に付着する。そして、剥離爪７１に付着した溶融トナーは、剥離爪７１に一定量が蓄積すると剥離爪７１から離脱し、加熱ローラ３５に逆転移してクリーニングユニット２６に到達し、クリーニングユニット２６によって回収されることになる。

しかし、画像形成装置が高速化し印字処理枚数が多量になってくると、剥離爪７１から離脱する溶融トナー量も多量となり、クリーニングユニット２６のウェブシート６１をすり抜けてしまうといった問題がある。そのため、加熱ローラ３５の清掃が不完全となるばかりでなく、ニップ域Ｎ１で加圧ローラ３６に転移し、次の印字処理で搬送されてくる記録用紙の裏汚れの原因ともなる。

そこで、本実施形態では、剥離爪７１から離脱したトナーがクリーニングユニット２６のウェブシート６１をすり抜けてしまうという上記の問題を解決するため、次のような手法をとっている。すなわち、本実施形態の定着装置２７では、記録用紙上のトナーの定着を行う定着処理期間とは異なる所定期間をトナー除去期間として設定し、このトナー除去期間になると、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を低速回転させるように駆動制御を行う。この場合、剥離爪７１は、上記したように、その根元付近が揺動自在若しくは弾性的に支持され、剥離爪７１の先端側が弾性部材により加熱ローラ３５側に付勢されているため、加熱ローラ３５を低速回転させることで、剥離爪７１が振動し、剥離爪７１に付着していたトナーが離脱し易くなる。つまり、加熱ローラ３５の回転速度を遅くすることで、剥離爪７１からのトナーの離脱を促進するとともに、離脱して加熱ローラ３５に逆転移したトナーが、加熱ローラ３５とウェブシート６１との圧接部（ニップ域Ｎ２）を通過する時間を長くすることにより、加熱ローラ３５表面の清掃時間を長くして、清掃効率の向上を図るものである。

以下、本実施形態に係る定着装置の駆動制御方法について説明するが、その前に、比較のために、従来の駆動制御方法について説明する。

−従来の駆動制御方法の説明−
図３は、従来の駆動制御方法を説明するためのフローチャート、図４はタイミングチャートである。

印字要求前の画像形成装置は、通常、待機モードとなっており、各部の回転駆動源は全てオフ状態となっている。従って、定着装置２７も、図４に示すように、印字要求前（時刻ｔ１前）は待機モード２０１となっている。一方、印字工程処理２０２中の加熱ローラ３５の回転周速度（Ｘ）は、記録用紙が定着装置２７で滞留しないように、［（印字プロセス速度）×（１．００５〜１．０３）］に設定され、常にこの一定速度（Ｘ）で回転するようになっている。

待機中の画像形成装置に印字要求（時刻ｔ１）があると（ステップＳ１）、画像形成装置の図示しない制御部（以下単に「制御部」という。）は印字処理条件の入力が完了したか否かを確認し（ステップＳ２）、入力が完了していない場合（ステップＳ２でＮｏと判断した場合）は、入力を促すメッセージを図示しない表示部に表示する（ステップＳ３）。一方、印字条件の入力が完了した場合には、待機モード２０１から印字工程処理２０２に移行し、印字処理用の動作を開始する。すなわち、画像形成装置の全ての回転駆動源への入力を行う。このとき、制御部は、加熱ローラ３５の回転周速度がＸとなるように、定着装置２７の回転駆動源への入力電圧を制御（ただし、駆動源がＤＣモータの場合）する（ステップＳ４）。

次に、入力条件の入力が完了し、定着装置２７の回転駆動源への入力電圧が決定した画像形成装置は、印字処理用に装置内部の各部の初期化を行うため、印字前回転処理２０２ａを行う（ステップＳ５）。この印字前回転処理の時間Ｔ１は、通常、感光体ドラム２１が少なくとも１回転以上回転する時間である。この処理で、装置内の各センサーの初期化、感光体ドラム２１上に残留する表面電位の除電、感光体ドラム２１上の残留トナーの清掃、定着装置２７の各ローラ３５，３６の清掃、及び加熱ローラ３５の表面温度が定着設定温度に到達しているか否かの判定、さらには、画像形成装置の用紙搬送路中に滞留する用紙があるか否かの判定などが行われる。

このような印字前回転処理２０２ａが終了すると（ステップＳ６でＹｅｓと判断されると）、制御部は、印字要求された画像情報を、感光体ドラム２１の転写工程にて記録用紙上に顕像化する印字処理を行う（ステップＳ７）。そして、印字が終了し、定着装置２７を通過した記録用紙が排紙トレイ４７に排出されると、制御部は、次の印字があるか否かの確認を行い（ステップＳ８）、次の印字がある場合（ステップＳ８でＹｅｓと判断された場合）には、次の印字処理を行う（ステップＳ７）。

一方、印字要求された画像情報の印字が全て終了すると（ステップＳ８でＮｏと判断されると）、制御部は、先程の印字前回転処理２０２ａと同様に、印字後回転処理２０２ｂを実行する（ステップＳ９）。ここで、印字後とは、印字要求の最終用紙の後端がニップ域Ｎ１を通過した後のことである。そして、印字後回転処理２０２ｂが終了すると（ステップＳ１０でＹｅｓと判断されると）、再び待機モード２０３に移行する（ステップＳ１１）。すなわち、全ての回転駆動源が停止し、加熱ローラ３５の表面温度制御のみが動作することになる。以上が、従来の画像形成装置の駆動制御方法の説明である。

−本実施形態の駆動制御方法の説明−
図５は、本実施形態の駆動制御方法を説明するためのフローチャート、図６はタイミングチャートである。ただし、本実施形態では、図５のステップＳ１からステップＳ１０までの処理は図３に示した従来の駆動制御方法の処理と同じであるので、ここではステップＳ１１以降について説明する。

印字要求された画像情報の印字が全て終了して、印字後回転処理２０２ｂを終了すると、（ステップＳ１０でＹｅｓと判断されると）、制御部は、定着装置２７以外の回転駆動源への通電は従来同様に停止するが、定着装置２７の回転駆動源への通電は継続する。このとき、制御部は、図６に示すように、加熱ローラ３５の回転制御を、上記一定の回転周速度（Ｘ）に比較して十分減速した回転周速度（Ｙ）となるように、回転駆動源（ＤＣモータ）への入力電圧を制御する（ステップＳ１１，ステップＳ１２）。この回転周速度（Ｙ）については、後の「加熱ローラの減速比率の検討」のところで詳細に説明する。

そして、加熱ローラ３５の回転周速度をＹに減速した状態でトナー除去期間２０４の回転制御を行い（ステップＳ１３）、トナー除去期間２０４の経過後、定着装置２７の回転駆動源への通電をオフして（ステップＳ１４）、従来と同様の待機モード２０３に移行する（ステップＳ１５）。

ここで、このときのトナー除去期間２０４は、加熱ローラ３５が少なくとも２回転以上する時間、より好ましくは４回転する時間が好適である。トナー除去期間２０４が短い場合には、上記解決手段でも説明したように、加熱ローラ３５若しくは加圧ローラ３６に付着したトナーがクリーニングユニット２６によって除去されずに残留する可能性がある。一方、トナー除去期間２０４として長時間の回転駆動を行うことは、清掃効率の向上は図れるものの、無駄な回転駆動を行うことにもなり、待機モード２０３（若しくは省エネモードや節電モード）への移行タイミングが遅延し、省エネの面で効率の悪い制御となる。

なお、上記実施形態では、印字処理工程２０２の印字後回転処理２０２ｂが終了した後に引き続いてトナー除去期間２０４を実行する駆動制御方法を例示しているが、図７に示すように、一つの印刷ジョブ終了直後の印字後回転処理２０２ｂのときに、トナー除去期間２０４を実行するようにしてもよい。これは、画像形成装置への印字要求が連続する場合に有効である。また、画像形成装置への印字要求が連続する場合を考慮し、トナー除去期間２０４への移行タイミングは、図８に示すように、画像形成装置への印字要求ジョブ間の空回転期間、具体的には、印字要求ジョブＢ１の印字後回転処理２０２ｂの開始から、次の印字要求ジョブＢ２の印字前回転処理２０２ａの終了までの期間Ｔ３の間の任意のタイミングとしてもよい。このようなタイミングとすることで、定着処理期間２０５に影響を及ぼすことなく、トナー除去期間２０４を設定することが可能となる。

−加熱ローラの減速比率の検討−
次に、加熱ローラ３５の減速比率（ＸとＹの関係）について検討する。

図９は、加熱ローラ３５を種々の回転周速度で連続回転させた場合の汚れの評価結果（表１）を示しており、図１０は、加熱ローラ３５を種々の回転周速度で、かつ、種々のオン−オフ時間で間欠回転（この場合の回転駆動源はパルスモータである）させた場合の汚れの評価結果（表２）を示している。

より具体的に説明すると、表１は、加熱ローラ３５の連続回転周速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を、５４０、１７８、１２８、８５、５７、４２、２８の７種類の速度とし、この速度で上記のトナー除去期間を実施した場合の汚れ評価の結果を示している。

また、表２は、駆動源のオン−オフの繰り返し回数として、５０回と７０回の２種類を実施し、また、オン時間として２０ｍｓｅｃ、３０ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃの３種類を実施するとともに、この２０ｍｓｅｃと３０ｍｓｅｃに対して、１００ｍｓｅｃ、２００ｍｓｅｃ、５００ｍｓｅｃの３種類のオフ時間を組み合わせ、各組み合わせに対して加熱ローラ３５の回転周速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を、１１０、４４、５５、１４７、９５、１１４、１３４、１８３の８種類の速度で実施した場合のそれぞれの汚れ評価の結果を示している。なお、最下段は回転周速度５５７（ｍｍ／ｓｅｃ）で連続回転させた場合の汚れ評価の結果を合わせて示している。例えば、回転周速度を１１０ｍｍ／ｓｅｃとし、オン時間２０ｍｓｅｃ、オフ時間１００ｍｓｅｃの間欠回転を７０回繰り返したときの汚れ評価は「×」となっている。

ここで、汚れ評価の見方について説明する。汚れ評価において「×」は悪い、「××」はかなり悪い、「×××」は最悪、「△」はやや良い、「○」は良い、「◎」は非常に良い、を示している。ここで、「×」〜「×××」の評価は、ウェブシート６１での異常堆積があり、加熱ローラ３５の汚れがあり、記録用紙の裏汚れが次第に増加している状態のときの評価である。また、「△」の評価は、ウェブシート６１での異常堆積があり、加熱ローラ３５に汚れはあるが、記録用紙の裏汚れはない状態のときの評価である。また、「○」の評価は、ウェブシート６１での異常堆積は若干あるものの、加熱ローラ３５の汚れや記録用紙の裏汚れがない状態のときの評価である。また、「◎」の評価は、ウェブシート６１での異常堆積、加熱ローラ３５の汚れ、記録用紙の裏汚れの全てがない状態のときの評価である。

なお、上記表１及び表２の評価実験の条件は、加熱ローラ径：７０φｍｍ、加圧ローラ径：６０φｍｍ、ウェブシート：４０μｍ厚、Ｓｉｏ²オイル含浸量：１５ｇｍ²、ウェブシートのニップ幅：５ｍｍ、ウェブシートへの加圧力：４ｋｇ、である。

表２の間欠回転させた場合の評価結果では、加熱ローラの汚れ、及び記録用紙の裏汚れの何れも発生しない「◎」の評価がなく、表１の連続回転させた場合の評価結果では、「◎」の評価がある。このことから、トナー除去期間の加熱ローラの回転駆動制御は、加熱ローラを間欠回転で駆動するよりも、連続回転で駆動した方が、良好なクリーニング結果が得られることが分かる。

さらに、表１では、連続回転時の加熱ローラ回転周速度が遅いほどクリーニング効率が良く、検討結果では、加熱ローラ３５の回転周速度を、４２ｍｍ／ｓｅｃより低速とすると、剥離爪７１，７２から多量に離脱して加熱ローラ３５に逆転移した付着トナーをより確実にクリーニングできることが分かる。この検討では、印字処理工程での処理速度（印字プロセス速度）を５４０ｍｍ／ｓｅｃとしていることから、概ね［（印字プロセス速度）：（クリーニング速度）＝１０：１］以下であれば、クリーニング性能が充分に満足できるレベルであることが分かる。しかし、極端に加熱ローラ３５の回転周速度を減速すると、定着装置２７の回転駆動源として用いるモータ（DCモータ、パルスモータ等）の条件（入力電圧可変幅、入力パルス範囲）によっては、加熱ローラ３５が間欠回転となり、表２と同様の結果となるため、使用するモータの特性を充分に配慮した低速制御が必要となる。

従って、表１の結果を踏まえると、トナー除去期間での加熱ローラ３５の回転周速度（Ｙ）は、定着処理期間での加熱ローラ３５の回転周速度（Ｘ＝５４０ｍｍ／ｓｅｃ）に対し、１／１９〜１／１０倍の回転周速度とすることができる。ここで、１／１９の回転周速度とは、概ね２８ｍｍ／ｓｅｃの速度であり、１／１０の回転周速度とは、５４ｍｍ／ｓｅｃの速度のことである。

本発明に係わる定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す概略図である。 定着装置を側方から見て概略的に示す断面図である。 従来の駆動制御方法を説明するためのフローチャートである。 従来の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである 本発明の駆動制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の他の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 本発明のさらに他の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 加熱ローラを種々の回転周速度で連続回転させた場合の汚れの評価結果を纏めて示す図表である。 加熱ローラを種々の回転周速度で、かつ、種々のオン−オフ時間で間欠回転（駆動源はパルスモータである）させた場合の汚れの評価結果を纏めて示す図表である。

符号の説明

２１ 感光体ドラム
２２ 帯電器
２３ 光書込みユニット
２４ 現像器
２５ 転写ユニット
２６ クリーニングユニット
２７ 定着ユニット
３５ 加熱ローラ
３６ 加圧ローラ
３７ａ，３７ｂ，３８ ハロゲンヒータ
４１ 搬送ローラ
４２ レジストローラ
５６ サーミスタ
６１ ピックアップローラ
７１，７２ 剥離爪
１００ 画像形成装置
１０１ 原稿用紙搬送部
１０２ 画像読取り部
１０３ 印字部
１０４ 記録用紙搬送部
１０５ 給紙部

Claims (11)

1. 記録用紙上のトナーを定着させる加熱ローラの表面近傍に、記録用紙を剥離するための剥離爪と、加熱ローラの表面に残留したトナーを除去するクリーニングユニットとが配置された定着装置のローラ駆動制御方法において、
   記録用紙上のトナーの定着が行われる定着処理期間とは異なる所定期間を、前記剥離爪に付着したトナーを除去するためのトナー除去期間とし、
   前記定着処理期間と前記トナー除去期間とでは、前記加熱ローラの回転速度が異なるように該加熱ローラを回転駆動することを特徴とする定着装置のローラ駆動制御方法。
2. 前記クリーニングユニットがウェブシートを用いたクリーニング手段であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
3. 前記トナー除去期間では、前記加熱ローラの回転速度を低速とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
4. 前記定着処理期間での加熱ローラの周速度は、画像形成装置の印字プロセス速度より若干速い速度であり、前記トナー除去期間での前記加熱ローラの周速度は、前記定着処理期間での加熱ローラの周速度に対し、１／１９〜１／１０倍の周速度であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
5. 前記トナー除去期間は、少なくとも前記加熱ローラが２回転以上する期間であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
6. 前記トナー除去期間は、前記加熱ローラが４回転する期間であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
7. 前記トナー除去期間への移行タイミングは、画像形成装置への印字要求が終了した直後の待機モードに突入するタイミングであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
8. 前記トナー除去期間への移行タイミングは、画像形成装置への印字要求の最終用紙の後端が前記加熱ローラと加圧ローラとの圧接部を通過後の印字後回転処理中のタイミングであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
9. 画像形成装置への印字要求ジョブが連続する場合の前記トナー除去期間への移行タイミングは、画像形成装置への印字要求ジョブ間の空回転期間、若しくは印字要求ジョブの印字後回転処理の開始から次の印字要求ジョブの印字前回転処理の終了までの間の任意のタイミングであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
10. 前記トナー除去期間が終了した後は、画像形成装置が待機モードとなることによって加熱ローラの回転駆動源への通電がオフされることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
11. 前記加熱ローラの回転速度制御は、回転駆動源への通電電力の大小、若しくは通電パルス数の増減で制御されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の定着装置のローラ駆動制御方法。

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