JP2008225223A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙剥離部材と定着ローラとの間に溜まったトナーを、用紙剥離部材の離間及び接触動作により確実に除去する。
【解決手段】図５に示すように、加圧ローラ３６の回転開始前の時刻ｔ２に駆動源２２０をＯＮにして、用紙剥離爪を加圧ローラ３６表面から離間させ、加圧ローラ３６の回転開始後（時刻ｔ４）に駆動源２２０をＯＦＦにして、用紙剥離爪を加圧ローラ３６表面に接触させる。また、１つのジョブの画像形成動作を終了後の加圧ローラ３６の回転停止前（時刻ｔ５）に駆動源２２０を再びＯＮにして、用紙剥離爪を加圧ローラ３６表面から離間させ、加圧ローラ３６の回転停止後（時刻ｔ７）に駆動源２２０を再びＯＦＦにして、用紙剥離爪を加圧ローラ３６表面に接触させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、搬送される用紙を定着ローラから剥離するために定着ローラの表面に接触及び離間可能に設けられた用紙剥離部材を備えた定着装置に係り、より詳細には、用紙剥離部材と定着ローラとの間に溜まったトナーを用紙剥離部材の動作によって除去する定着装置及びこれを搭載した画像形成装置に関する。

従来の定着装置及びこれを搭載した画像形成装置は、搬送される用紙を定着ローラから剥離するために、定着ローラの表面に接触する用紙剥離部材を備えている。そして、このような画像形成装置において、用紙剥離部材を定着ローラ表面に対して接触及び離間可能としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献1に記載の画像形成装置は、画像形成動作中以外は用紙剥離部材を定着ローラ表面から離間した状態とすることで、用紙剥離部材と定着ローラ表面との接触時間を極力短くし、用紙剥離部材による定着ローラ表面の損傷を防止している。
特開２００４−２７９９２７号公報

ところで、このような用紙剥離部材を備えた定着装置では、用紙剥離部材と定着ローラ(特に、加圧ローラ)との間に溜まったトナー(以下「残留トナー」ともいう。)が、定着ローラ回転開始時に定着ローラに再付着して、搬送されてくる用紙を汚してしまうといった問題があった。

すなわち、画像形成動作中に用紙剥離部材と定着ローラとの間にトナーが残留した場合、その状態で一旦画像形成を終了すると、残留トナーが固化することになる。そして、次回の画像形成動作時に、定着ローラの熱によってこの残留トナーが定着ローラ表面で溶融し、搬送されてきた用紙を汚すことになる。特に、加圧ローラについては装置の小型化や省電力化の観点から、清掃部材は設けられていないか、若しくは加圧ローラに従動回転する金属ローラのみであり、金属ローラの場合、加熱ローラに対して設けられるウェブシートを用いたクリーニングユニットのような十分な清掃能力を持っていない。そのため、金属ローラで十分に除去しきれなかったトナーが、画像形成動作中に用紙剥離部材と加圧ローラとの間に付着しやすい構造となっている。

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、用紙剥離部材と定着ローラとの間に溜まったトナーをより確実に除去し得る定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、一対の定着ローラと、定着ローラを回転駆動させる定着ローラ駆動源と、前記定着ローラの表面に接触しつつ前記定着ローラの回転と共に搬送される用紙を前記定着ローラから剥離するために前記定着ローラの表面に接触及び離間可能に設けられた用紙剥離部材と、前記用紙剥離部材を駆動する剥離部材駆動源と、前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、前記定着ローラを加熱する加熱手段と、定着工程を制御する制御手段とを備えた定着装置において、前記制御手段は、前記定着ローラ駆動源による前記定着ローラの駆動状態の変化前に前記剥離部材駆動源を駆動制御して、前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間させる一方、前記定着ローラ駆動源による前記定着ローラの駆動状態の変化後に前記剥離部材駆動源を駆動制御して、前記用紙剥離部材を定着ローラ表面に接触させるように制御することを特徴としている。また、前記制御手段は、前記用紙剥離部材が前記定着ローラに接触している期間においては前記温度検知手段による検知温度に基づいて前記加熱手段による前記定着ローラの温度制御を実施しており、かつ、この温度制御の実施状態において前記用紙剥離部材の離間制御を行っている。なお、前記用紙剥離部材は用紙剥離爪であり、この用紙剥離爪の前記定着ローラ表面に接触する部分が断面楔型の鋭利な形状に形成されている。

より具体的に説明すると、前記制御手段は、前記定着ローラの回転開始前に前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面から離間させ、前記定着ローラの回転開始後に前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面に接触させるように制御する。

すなわち、温度検知手段（例えば、サーミスタ）及び加熱手段（例えば、ヒータ）により定着ローラの表面温度制御を開始して、定着ローラ表面の熱により定着ローラへのトナーの付着力を弱めておく。これにより、用紙剥離爪と定着ローラとの間に残留しているトナーは、定着ローラより温度の低い用紙剥離爪の側に付着する。そして、この状態において定着ローラの回転開始前に用紙剥離爪を定着ローラから離間することで、離間時の振動により用紙剥離爪に付着していたトナーの大部分が落下する。この後、定着ローラの回転開始後に用紙剥離爪を定着ローラ表面に接触させると、このときの接触による振動と、定着ローラの回転による擦り作用とによって、用紙剥離爪に残っていたトナーが掻き落とされるように落下する。

これにより、例えば定着ローラが加圧ローラである場合、この加圧ローラと用紙剥離爪との間に付着していたトナーが、次の画像形成動作の開始時点で除去されることになり、搬送されてくる用紙の裏面汚れを防止することが可能となる。

また、本発明によれば、前記制御手段は、前記定着ローラの回転停止前に前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面から離間させ、前記定着ローラの回転停止後に前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面に接触させるように制御する。

すなわち、定着ローラの回転停止前は、定着ローラの表面温度が比較的高く、定着ローラ表面へのトナーの付着力が弱い状態となっている。従って、この状態で用紙剥離爪を離間することで、用紙剥離爪への熱伝導も遮断されるため、用紙剥離爪に付着したトナーを冷却させることができる。これにより、定着ローラの回転停止後に用紙剥離爪を再度定着ローラに接触させても、用紙剥離爪に付着している残留トナーは融解しにくいため、残留トナーが定着ローラ表面に再付着することを防止することができる。

このように、本発明では、用紙剥離爪と定着ローラとの間に溜まったトナーを用紙剥離爪側に付着するように用紙剥離爪の離間及び接触動作を制御すると共に、用紙剥離爪に付着したトナーを、離間による振動と、定着ローラ表面への接触による振動及び擦り作用とによって落下させるようにしたので、定着ローラ表面にトナーが残留して用紙を汚すことを防止することができる。因みに、この用紙剥離爪は、剥離爪の本体部分がＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）等のスーパーエンプラで形成されており、この剥離爪の先端がＰＴＦＥ（ポリトラフルオロエチレン）、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）等のフッ素樹脂で表面処理された構成となっている。ただし、これは一例であり、このような材料構成に限定されるものではない。

ここで、本発明では、前記一対の定着ローラが加熱ローラと加圧ローラからなり、前記制御手段は、前記加圧ローラに対して設けられた用紙剥離爪を上記のように離間及び接触制御する。上記したように、加圧ローラには、清掃部材が設けられていないか、若しくは金属ローラのみを設けている場合が多いので、加圧ローラに本発明を適用することで、トナーの除去効果がより得られるものである。ただし、加熱ローラに対しても清掃部材としてクリーニングユニットではなく金属ローラのみを設けている機種においては、加熱ローラに本発明を適用することで、トナーの除去効果をより得ることができる。

また、本発明では、前記加熱手段が加熱ローラ内部と加圧ローラ内部の両方に設けられ、前記温度検知手段が加熱ローラ表面の温度を検知する構成において、前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づき前記加圧ローラ内部の加熱手段に対する通電を制御するように構成している。このように、用紙剥離爪が接触する加圧ローラ内部にも加熱手段を設けることで、加圧ローラ表面に対するトナーの付着力をより早く弱めることができるため、用紙剥離爪と加圧ローラとの間に残留しているトナーを用紙剥離爪側により確実に付着させることができる。すなわち、残留トナーを加圧ローラ表面からより除去されやすい状態とすることができる。また、加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段の検知結果を加圧ローラの温度制御に利用する（すなわち、温度検知手段を共通利用する）ことで、部品点数の削減と装置の小型化が可能となる。

一方、前記剥離部材駆動源は、通電状態のときに前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面から離間するように駆動し、非通電状態のときに前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面に接触するように駆動するように構成されており、前記制御部は、前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面に接触させるときには前記剥離部材駆動源を非通電状態に制御し、前記用紙剥離爪を前記定着ローラ表面から離間させるときには前記剥離部材駆動源を通電状態に制御するように構成してもよい。例えば、画像形成動作中、用紙剥離爪を定着ローラ表面に常に接触状態に保ち続けるようにするために、剥離爪駆動機構の駆動源である例えばソレノイドに常に通電を続ける構成とした場合には、消費電力が大きくなり、ソレノイドの部品劣化や発熱といった問題なども発生するため、ソレノイドへの通電時間を短縮するための技術が求められている。従って、本発明では、ソレノイドに通電したときに用紙剥離爪を離間させる構成とすることで、ソレノイドへの通電時間を短縮することができ、省電力、長寿命化、発熱減少の効果を得ることが可能となる。

また、このような定着装置を画像形成装置に搭載することで、用紙汚れの少ない高品質の画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明によれば、用紙剥離部材と定着ローラとの間に溜まったトナーを用紙剥離部材側に付着するように用紙剥離部材の離間及び接触動作を制御すると共に、用紙剥離部材に付着したトナーを、離間による振動と、定着ローラ表面への接触による振動及び擦り作用とによって落下させるようにしたので、定着ローラ表面にトナーが残留して用紙を汚してしまうことを防止することができる。

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（定着ニップ部と言う。）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間の定着ニップ部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間の定着ニップ部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。

−定着装置２７のより具体的な説明−
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、加圧ローラ３６表面の付着トナー（汚れトナー）を除去する金属ローラ３９、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６のそれぞれの表面に設けられた用紙剥離爪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。

金属ローラ３９は、定着ローラ３６の外周面に接触する形で従動回転するように配置されている。この金属ローラ３９の表面には多数の凹部が形成されており、この凹部に加圧ローラ３６表面の付着トナー（汚れトナー）が回収されるようになっている。

各用紙剥離爪７１，７２は、それぞれのローラ３５，３６の回転方向における定着ニップ部Ｎ１よりも下流側に配置されている。これらの用紙剥離爪７１，７２の根元付近が揺動自在もしくは弾性的に支持され、各用紙剥離爪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、各用紙剥離爪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用紙剥離爪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、それらの間に定着ニップ部Ｎ１を形成している。この定着ニップ部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、定着ニップ部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、温度検知手段であるサーミスタ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の表面温度が検知される。

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。金属ローラ３９は、加圧ローラ３６に圧接されていることから矢印Ｇで示す方向に従動回転する。

また、サーミスタ５６により検知された加熱ローラ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、用紙剥離爪７１によって強制的に剥離されるが、この用紙剥離爪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用紙剥離爪７１に付着する。そして、用紙剥離爪７１に付着した溶融トナーは、用紙剥離爪７１に一定量が蓄積すると用紙剥離爪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。

また、両面印字の場合には、定着ニップ部Ｎ１を記録用紙が通過するとき、加圧ローラ３６側にもトナー像があるため、このような状態の記録用紙が定着ニップ部Ｎ１を通過すると、加圧ローラ３６の表面温度と定着ニップ部Ｎ１に加えられる圧力とによって、半溶融状態のトナーが加圧ローラ３６側にも付着することになる。この付着トナーが金属ローラ３９に達すると、金属ローラ３９の凹部に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、用紙剥離爪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、定着ニップ部Ｎ１で加圧ローラ３６に転移し、金属ローラ３９による溶融トナーの回収量も増加することになる。そして、金属ローラ３９で回収しきれなかった場合には、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。また、画像形成動作中、用紙剥離爪７２の先端部７２ａは常に加圧ローラ３６表面に接触しているため、加圧ローラ３６表面に付着したトナーが用紙剥離爪７２の先端部７２ａが掻き取られることになり、先端部７２ａに残留トナーが付着することになる。

図３は、加圧ローラ３６に設けられた剥離爪７２及びその駆動源２２０部分を模式的に示す説明図であり、（ａ）は駆動源２２０を非通電状態（ＯＦＦ状態）として、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面に対して接触させている状態を示しており、（ｂ）は駆動源２２０を通電状態（ＯＮ状態）として、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面から離間させた状態を示している。

すなわち、用紙剥離爪７２は、加圧ローラ３６の軸線方向（紙面に垂直方向）に沿った支持軸Ｐ回りに回動可能に設けられており、この支持軸Ｐとは反対側の先端部７２ａが加圧ローラ３６表面に接触した状態となっている。支持軸Ｐは、定着装置２７の図示しないフレームに固定されている。用紙剥離爪７２の先端部７２ａは、鋭利な断面楔型に形成されており、加圧ローラ３６表面に密着した記録用紙の先端を、加圧ローラ３６表面からはぎ取るように作用する。この剥離爪７２の支持軸Ｐ部分には、上方に突出した回動腕７３が用紙剥離爪７２と一体に設けられている。そして、この回動腕７３の先端部７３ａに、巻きバネ等の付勢部材２１３の一端部が固定されており、この付勢部材２１３の他端部は、定着装置のフレーム３０１に固定されている。この付勢部材２１３は伸張状態で配置されている。すなわち、この付勢部材２１３の縮退作用により、回動腕７３を図中矢符Ｒ１方向に常に付勢し、用紙剥離爪７２の先端部７２ａを加圧ローラ３６表面に常に接触（圧接）している。

また、駆動源２２０は、ソレノイドを利用した駆動機構となっており、非通電状態（ＯＦＦ状態）のときにソレノイド本体２２１から突出し、通電状態（ＯＮ状態）のときにソレノイド本体２２１内に退避する進退可能な可動杆２２２を備えている。この可動杆２２２の先端係合部２２２ａは回動腕７３の先端部近傍に支持ピン等２２３によって回動可能に係合されている。そして、非通電状態（ＯＦＦ状態）のとき、図３（ａ）に示すように、可動杆２２２がソレノイド本体２２１から突出し、付勢部材２１３の付勢力とも相まって、用紙剥離爪７２の先端部７２ａが加圧ローラ３６表面に接触する。一方、通電状態（ＯＮ状態）のとき、図３（ｂ）に示すように、付勢部材２１３の付勢力に抗して可動杆２２２がソレノイド本体２２１内に縮退し、用紙剥離爪７２の先端部７２ａが加圧ローラ３６表面から離間する。

すなわち、加圧ローラ３６に対する離間動作が行われるときには、駆動源２２０が通電（ＯＮ）されることで、用紙剥離爪７２が加圧ローラ３６表面から離間する一方、加圧ローラ３６に対する接触動作が行われるときには、駆動源２２０への通電が解除（ＯＦＦ）されることで、用紙剥離爪７２が加圧ローラ３６表面に接触するようになっている。

なお、本実施形態では、駆動源２２０はソレノイドを利用した駆動機構としているが、ステッピングモータ等公知の駆動源を用いることも可能である。

図４は、図１に示す画像形成装置１００の全体を制御する制御部２４０のシステム構成を示す概略ブロック図である。ただし、図４には本発明に関係するブロックのみが図示されている。

制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４１と、記憶部２４２とを備えている。記憶部２４２は、各種制御プログラムや必要な関数を記憶しており、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいる。

制御部２４０は、ＣＰＵ２４１によって、各種制御プログラムを記憶部２４２から読み出し、この読み出した制御プログラムが実行されることで、画像形成プロセス制御を行うように構成されている。

また、用紙剥離爪７２を離間及び接触制御するための駆動源２２０は、制御部２４０の出力系に電気的に接続されており、制御部２４０によって通電制御されるようになっている。また、ドライバ２４３を介して駆動されるモータ２４４は、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を回転駆動する駆動源である。

また、制御部２４０には、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の表面温度制御を行うための温度検知手段であるサーミスタ５６の出力が接続されており、各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８は、各ドライバ１３０ａ〜１３０ｃを介して制御部２４０に接続されている。制御部２４０は、各ドライバ１３０ａ〜１３０ｃを個別に制御して、各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８への通電のＯＮ・ＯＦＦを個別に制御する。すなわち、各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８への通電は、それぞれ独立して制御可能となっている。また、本実施形態では、温度検知手段であるサーミスタ５６が加熱ローラ３５のみに設けられており、制御部２４０は、このサーミスタ５６の検知温度に基づいて加圧ローラ３６内部のハロゲンヒータ３８に対する通電のＯＮ・ＯＦＦ制御も行う構成としている。このように、加熱ローラ３５表面の温度を検知するサーミスタ５６の検知結果を加圧ローラ３６の表面温度制御に利用することで、部品点数の削減と装置の小型化が可能となる。

図５は、定着装置２７における加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の回転期間と、駆動源２２０の通電及び非通電状態のタイミングを示すタイミングチャートである。

なお、図５の上段に示す温度制御手段のタイミングチャートにおいて、「ＯＮ」は、サーミスタ５６の検知温度に基づく各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８のＯＮ・ＯＦＦ制御によって、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６の表面温度制御を実施している状態を示しており、「ＯＦＦ」は、上記温度制御を停止している状態を示している。

また、図５の中段に示すタイミングチャートにおいて、「回転」は、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６がモータ２４４等の駆動源の駆動力により回転状態にあることを示しており、「停止」は、上記加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６が停止している状態であることを示している。

また、図５の下段に示す駆動源２２０への通電制御のタイミングチャートにおいて、「ＯＮ」は、駆動源２２０が通電状態（用紙剥離爪７２が加圧ローラ３６に対して離間している状態）であることを示し、「ＯＦＦ」は、駆動源２２０が非通電状態（用紙剥離爪７２が加圧ローラ３６表面に接触している状態）であることを示している。

図５に示すように、加圧ローラ３６の回転開始前の時刻ｔ２に駆動源２２０をＯＮにして、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面から離間させ、加圧ローラ３６の回転開始後（時刻ｔ４）に駆動源２２０をＯＦＦにして、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面に接触させる。また、１つのジョブの画像形成動作を終了後の加圧ローラ３６の回転停止前（時刻ｔ５）に駆動源２２０を再びＯＮにして、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面から離間させ、加圧ローラ３６の回転停止後（時刻ｔ７）に駆動源２２０を再びＯＦＦにして、用紙剥離爪７２を加圧ローラ３６表面に接触させる。

このように、本実施形態では、加圧ローラ３６の回転開始前後の期間Ｔ２と、回転停止前後の期間Ｔ４との間だけ、駆動源２２０をＯＮ状態とし、その他の期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５は駆動源２２０をＯＦＦ状態としているので、画像形成動作中（定着装置動作中）における駆動源２２０の通電時間を短くすることができる。これにより、駆動源２２０の発熱を抑制でき、駆動源２２０の性能低下や寿命低下を効果的に防止することができる。

次に、上記構成の画像形成装置１００において、用紙剥離爪７２を離間及び接触制御するための駆動源２２０への通電制御の一例について、図６に示すフローチャート、及び上記した図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。

図示しないスタートボタンの押下操作、若しくはＰＣ（パソコン）からの印刷データ受信をトリガとして、時刻ｔ１において画像形成装置１００への印刷開始が指示されると（Ｓ１１でＹｅｓと判断されると）、制御部２４０は、各ドライバ１３０ａ〜１３０ｃを駆動制御して、定着装置２７の各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８への通電を個別に開始し、サーミスタ５６の表面検知温度に基づく加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の表面温度制御を開始する（Ｓ１２）。このときの温度制御は、各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８のＯＮ、ＯＦＦ制御である。

この状態において、加圧ローラ３６の表面温度がある程度上昇するまでの所定時間Ｔ１１の間、待機する（Ｓ１３）。そして、所定時間Ｔ１１が経過して（Ｓ１３でＹｅｓ）、加圧ローラ３６の表面温度が上昇すると、用紙剥離爪７２の先端部７２ａと加圧ローラ３６表面との間に付着している残留トナーが加圧ローラ３６の熱によって加熱され、加圧ローラ３６との付着力が低下する。そのため、制御部２４０は、このタイミング（時刻ｔ２）において駆動源２２０に通電し、用紙剥離爪７２を加圧ローラ７２表面から離間する（Ｓ１４）。すなわち、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態に用紙剥離爪７２を回動動作させる。これにより、用紙剥離爪７２の先端部７２ａと加圧ローラ３６の表面との間に付着していた残留トナーは、加圧ローラ３６表面側の付着力が用紙剥離爪７２の先端部７２ａ側の付着力より弱いため、用紙剥離爪７２側に付着した状態で加圧ローラ３６表面から離間する。そして、離間時の用紙剥離爪７２の振動により、用紙剥離爪７２に付着していた残留トナーの大部分がこの離間動作によって落下することになる。

この後、時刻ｔ３においてモータ２４４への通電を開始し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の回転を開始する（Ｓ１５）。そして、加圧ローラ３６の回転が安定するまでの時間として所定時間Ｔ２１の経過を待って（Ｓ１６）、駆動源２２０への通電をＯＦＦし、用紙剥離爪７２を再び加圧ローラ３６表面に接触させる（Ｓ１７）。すなわち、図３（ｂ）に示す状態から図３（ａ）に示す状態に用紙剥離爪７２を回動動作させる。このとき、接触による振動と、加圧ローラ３６の回転による擦り作用とによって、用紙剥離爪７２の先端部７２ａに残っていた残留トナーが掻き落とされるように落下することになる。これにより、用紙剥離爪７２は、画像形成動作時の所定の位置に復帰する。

この後、加熱ローラ３５の表面温度が所定の温度に達すると（Ｓ１８でＹｅｓと判断されると）、図示しないＰＣ（パソコン）等から転送されてきた画像データ若しくは画像読取り部１０２によって読み取られた原稿画像データに基づいて印刷を実行し（Ｓ１９）、画像データの全頁の印刷が終了するまでこれを繰り返す（Ｓ２０）。そして、全頁の印刷が完了すると（Ｓ２０でＹｅｓと判断されると）、時刻ｔ５において、駆動源２２０への通電をＯＮし、用紙剥離爪７２を再び離間する（Ｓ２１）。すなわち、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態に用紙剥離爪７２を回動動作させる。加圧ローラ３６の回転停止（時刻ｔ７）前は、加圧ローラ３６の表面温度が比較的高く、加圧ローラ３６表面へのトナーの付着力が弱い状態となっている。従って、この状態で用紙剥離爪７２を離間することで、用紙剥離爪７２の先端部７２ａ側に残留トナーを付着させることができる。また、また、加圧ローラ３６表面から用紙剥離爪７２が離間することで、用紙剥離爪７２への熱伝導も遮断されるため、用紙剥離爪７２に付着しているトナーを冷却（自然冷却）することができる。

この後、時刻ｔ６において、定着装置２７の各ハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂ，３８への通電をＯＦＦし、温度制御を停止する（Ｓ２２）。次に、時刻ｔ７において、モータ２４３の駆動を停止し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の回転を停止する。（Ｓ２３）。そして、加圧ローラ３６の表面温度が十分低下するまでに要する時間、及び加圧ローラ３６の回転速度が十分低下（若しくは停止）するまでに要する時間である所定時間Ｔ４１の経過を待って（Ｓ２４でＹｅｓと判断されると）、制御部２４０は、時刻ｔ８において駆動源２２０への通電をＯＦＦし、用紙剥離爪７２を再び加圧ローラ３６表面に接触させる（Ｓ２５）。すなわち、図３（ｂ）に示す状態から図３（ａ）に示す状態に用紙剥離爪７２を回動動作させる。用紙剥離爪７２を再度接触させる。

このとき、接触による振動によって用紙剥離爪７２の先端部７２ａに付着したトナーが落下する場合もあるが、この場合には加圧ローラ３６も回転を停止していることから、トナーの掻き取り効果は期待できない。しかし、加圧ローラ３６の回転停止後に用紙剥離爪７２を再度加圧ローラ３６表面に接触させても、用紙剥離爪７２の先端部７２ａに付着している残留トナーが加圧ローラ３６表面に再付着することは防止できるので、次の画像形成動作時に、用紙剥離爪７２を離間させるとき、この残留トナーを用紙剥離爪７２側に付着させておくことが可能となる。

なお、上記実施形態では、用紙剥離爪７２の離間及び接触制御を加圧ローラ３６側の用紙剥離爪７２について説明しているが、加熱ローラ３５側の用紙剥離爪７１も同様に離間及び接触制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、加圧ローラ３６側も内部にハロゲンヒータ３８を備えており、このハロゲンヒータ３８のＯＮ、ＯＦＦによって加圧ローラ３６表面の温度制御を行う構成として説明しているが、加圧ローラ３６側にハロゲンヒータ３８を備えていない（すなわち、直接的な加熱手段を備えていない）構成の定着装置についても、本発明を適用することが可能である。すなわち、加圧ローラ３６側にハロゲンヒータ３８を備えていない場合、加圧ローラ３６表面の温度制御は、もっぱら加熱ローラ３５に設けられているハロゲンヒータ３７ａ，３７ｂのＯＮ、ＯＦＦ制御により、定着ニップ部Ｎ１を介する熱伝導によって行われることになるが、この場合でも加圧ローラ３６の表面温度と用紙剥離爪７２の温度（熱伝導による温度）との関係は、加圧ローラ３６にハロゲンヒータ３８を備えている場合と実質的に同じである。従って、加圧ローラ３６側に加熱手段を備えていない定着装置についても、本発明を適用することが可能である。

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。 定着装置を側方から見て概略的に示す断面図である。 加圧ローラに設けられた剥離爪及びその駆動源部分を模式的に示す説明図である。 図１に示す画像形成装置における制御部のシステム構成を示す概略ブロック図である。 定着装置における加熱ローラ及び加圧ローラの回転期間と、駆動源の通電及び非通電状態のタイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の画像形成装置において、用紙剥離爪を離間及び接触制御するための駆動源への通電制御の一例を示すフローチャートである。

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
３９ 金属ローラ
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 用紙剥離爪
７２ａ 先端部
７３ 回動腕
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
１３０ａ〜１３０ｃ ドライバ
２１３ 付勢部材
２２０ 駆動源
２２１ ソレノイド本体
２２２ 可動杆
２２２ａ 先端係合部
２４０ 制御部
２４１ ＣＰＵ
２４２ 記憶部
２４３ ドライバ
２４４ モータ
３０１ フレーム

Claims (10)

1. 一対の定着ローラと、定着ローラを回転駆動させる定着ローラ駆動源と、前記定着ローラの表面に接触しつつ前記定着ローラの回転と共に搬送される用紙を前記定着ローラから剥離するために前記定着ローラの表面に接触及び離間可能に設けられた用紙剥離部材と、前記用紙剥離部材を駆動する剥離部材駆動源と、定着工程を制御する制御手段とを備えた定着装置において、
   前記制御手段は、前記定着ローラ駆動源による前記定着ローラの駆動状態の変化前に前記剥離部材駆動源を駆動制御して、前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間させる一方、前記定着ローラ駆動源による前記定着ローラの駆動状態の変化後に前記剥離部材駆動源を駆動制御して、前記用紙剥離部材を定着ローラ表面に接触させるように制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、前記定着ローラを加熱する加熱手段とをさらに備え、
   前記制御手段は、前記用紙剥離部材が前記定着ローラに接触している期間においては前記温度検知手段による検知温度に基づいて前記加熱手段による前記定着ローラの温度制御を実施しており、かつ、この温度制御の実施状態において前記用紙剥離部材の離間制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御手段は、前記定着ローラの回転開始前に前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間させ、前記定着ローラの回転開始後に前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面に接触させることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記制御手段は、前記定着ローラの回転停止前に前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間させ、前記定着ローラの回転停止後に前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面に接触させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の定着装置。
5. 前記一対の定着ローラが加熱ローラと加圧ローラからなり、前記制御手段は、前記加圧ローラに対して設けられた用紙剥離部材を離間及び接触制御す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。
6. 前記剥離部材駆動源は、通電状態のときに前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間するように駆動し、非通電状態のときに前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面に接触するように駆動するように構成されており、
   前記制御部は、前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面に接触させるときには前記剥離部材駆動源を非通電状態に制御し、前記用紙剥離部材を前記定着ローラ表面から離間させるときには前記剥離部材駆動源を通電状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記用紙剥離部材は剥離爪であり、該剥離爪の前記定着ローラ表面に接触する部分が鋭利な形状に形成されてい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。
8. 前記加熱手段が一方の定着ローラである加圧ローラ内部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
9. 前記温度検知手段は他方の定着ローラである加熱ローラ表面の温度を検知し、前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づき前記加圧ローラ内部の加熱手段に対する通電を制御することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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