JP3368218B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

定着装置および画像形成装置

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JP3368218B2 JP28595598A JP28595598A JP3368218B2 JP 3368218 B2 JP3368218 B2 JP 3368218B2 JP 28595598 A JP28595598 A JP 28595598A JP 28595598 A JP28595598 A JP 28595598A JP 3368218 B2 JP3368218 B2 JP 3368218B2
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泰夫 浪
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2017Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means
    • G03G15/2025Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means with special means for lubricating and/or cleaning the fixing unit, e.g. applying offset preventing fluid

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば電子写真
複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタなどとされる
電子写真方式や静電記録方式を利用した画像形成装置、
および該画像形成装置に利用される定着装置に関する。

【0002】

【従来の技術】従来、電子写真複写機などの画像形成装
置においては、定着ローラなどの被清掃体上の残留トナ
ーを清掃除去するために不織布などからなるクリーニン
グウエブを備えたウエブクリーニング装置が広く使用さ
れている。

【0003】図6に電子写真方式にて形成されたトナー
像Tを加熱によって転写材Pに定着する従来の定着装置
の一例が示される。図6に示す定着装置は、ハロゲンヒ
ータなどの加熱用ヒータ103を内部に有する定着用回
転体たる定着ローラ101を備えており、定着ローラ1
01は不図示の駆動モータからの駆動力を受けて矢印方
向に回転する。

【0004】また、定着ローラ101の下方には、加圧
ローラ102が不図示のベアリングによって支持され、
公知の加圧手段によって少なくとも定着時に定着ローラ
101に圧接するように配設されており、互いに圧接し
ながら回転するようになっている。

【0005】さらに、定着ローラ101の外周面には、
サーミスタあるいは熱電対などの感温素子104が接触
配置され、その検出信号を公知の制御手段に伝達して、
該制御手段によりヒータ103の出力またはその印加電
圧などを制御することで、定着ローラ101の外周面の
温度をトナー像溶融温度に保持している。

【0006】また、定着ローラ101および加圧ローラ
102には定着後の転写材Pを両ローラから確実に分離
するための分離爪151、152が当接しており、分離
爪151、152は耐熱性樹脂のポリイミドやポリアミ
ド樹脂にフッ素樹脂をコーティングして形成されてい
る。

【0007】一方、定着ローラ101の上部には定着ロ
ーラ101表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の
異物をローラ表面から除去するためのクリーニング装置
106が配設されており、クリーニング装置106はノ
ーメックス、ヒメロンなどの耐熱不織布からなる帯状体
としてのクリーニングウエブ(以下、単に「ウエブ」と
いう)160を用いている。

【0008】また、ウエブ圧接ローラ165がその両端
を回転自在に軸受172によって軸支され、定着ローラ
101に圧接することで定着ローラ101表面へ付着し
たオフセットトナーや紙粉などの異物を定着ローラ10
1表面から除去し、オフセットを防止している。

【0009】ウエブ160は、一般に不図示の駆動手段
によって、1枚ずつのコピー(印字)あるいは連続した
複数枚数のコピーによらず、コピー動作に同期してコピ
ー1枚当たり所定量だけ巻き上げられている。

【0010】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
定着装置においては、連続コピー(印字)状態ではオフ
セットトナーのすり抜けによるオフセットの発生はない
が、起動直後のローラ回転時において、ウエブ160と
定着ローラ101間に残存するトナーのすり抜けが発生
し、定着ローラ101から加圧ローラ102に転写され
た残存トナーがコピー紙の裏側に再転写する裏汚れオフ
セットが発生する可能性がある。

【0011】また、裏汚れオフセットが連続コピー後の
休止後の再コピー時に顕著であるのは以下の理由によ
る。

【0012】すなわち、連続コピー中においては、ウエ
ブ160の巻き上げは上記のようにコピー動作に同期し
て行われ、定着ローラ101の回転に伴い、常に未使用
面が供給される。

【0013】また、ウエブ160にて完全に捕集できな
かった微量のすり抜けトナーは、定着ローラ101およ
び加圧ローラ102の両方の表面上に分散し、転写材P
の表裏両面に微量ずつ均等に流出するので画像汚れとし
てはほとんど目立たない。これに対し、休止後再度コピ
ーを開始すると、ローラの前回転時に残存トナーが完全
に捕集できずに擦り抜けた場合、定着ローラ101上の
トナーが加圧ローラ102と接触すると、温度の低い加
圧ローラ102上で固化・付着するので、すり抜けトナ
ーの大部分が加圧ローラ102側へと転写する。

【0014】ここに転写材Pが給紙されると加圧ローラ
102上のトナーは、加圧ローラ102より離型性の劣
る転写材Pの裏側に大部分が再転写し、裏汚れオフセッ
トが発生する。

【0015】またこの現象は定着性が劣り、残存トナー
量が多くなる種類の転写材を使用した後に、再起動させ
た場合に顕著である。

【0016】さらに、同一画像を多量にコピーする連続
コピーでは、画像に対応した位置にオフセットトナーが
集中してしまうことも、連続コピー後の裏汚れオフセッ
トが特に顕著である理由である。

【0017】従って、本発明の目的は、連続印字後の休
止後の再印字時においても、裏汚れオフセットの発生を
防止できる定着装置、および画像形成装置を提供するこ
とである。

【0018】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
定着装置および画像形成装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、ヒータを有し、熱により記録材上の未定
着トナー像を定着する定着回転体と、定着回転体を圧接
し、記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧回転体
と、定着回転体の温度を検知する温度検知体と、温度検
知体の出力に基づいてヒータへの通電を制御する通電制
御手段と、定着回転体に付着したトナーを除去清掃する
ための帯状体と、連続印字枚数を検知する印字枚数検知
手段と、を有し、記録材一枚当たりに所定量の帯状体が
巻き上げられる定着装置において、印字枚数検知手段に
より印字枚数が所定数以上と検知された場合には印字終
了後の定着回転体停止後に帯状体が巻き上げられる終了
後巻き上げ制御手段を有し、この終了後巻き上げ制御手
段による帯状体の巻き上げ量は、記録材一枚当たりの帯
状体の巻き上げ量より多く巻き上げられることを特徴と
する定着装置である。

【0019】本発明の他の態様によれば、記録材上にト
ナー像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着ト
ナー像を定着させる定着手段と、を有する画像形成装置
において、 定着手段として上記構成の定着装置を備えた
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

【0020】上記発明において、前記転写材の種類に応
じて、連続印字後における前記帯状体の巻き上げ量を変
えることが好ましい。転写材の平均厚みが厚くなると、
終了後巻き上げ制御手段による巻き上げ量を増やすこと
が好ましい。特定の給紙カセットから給紙された場合、
連続印字後における前記帯状体の巻き上げ量を変えるよ
うにすることが好ましい。連続印字後の前記帯状体の巻
き上げ量を加算して、前記帯状体の長さと寿命の関係を
設定することが好ましい。

【0021】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る定着装置およ
び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

【0022】実施例1 本発明の第1実施例について図1〜図3により説明す
る。

【0023】まず、図2により、本実施例における電子
写真方式の画像形成装置について概略説明する。

【0024】図2に示すように、本実施例の画像形成装
置は電子写真複写機であり、光源18からの光で原稿G
を走査し、その反射光をCCD19にて結像化する。C
CD19から電気信号は制御装置であるCPU16に入
力されて、その内部の信号処理回路にて処理され、その
処理信号にもとづいてレーザー21からレーザー光が、
帯電装置20によって一様に帯電された感光ドラム26
の表面を照射し、潜像が形成される。

【0025】この潜像は現像装置22によってトナー像
として顕像化され、給紙カセット29、30、31から
搬送されてきた転写材Pに、転写帯電器35の作用によ
って転写される。転写材Pは分離帯電器34によって感
光ドラム26から分離され、搬送ベルト25を介して定
着装置15に搬送され、ここで転写材Pに転写されたト
ナー像が加熱、および加圧により定着される。

【0026】なお、本実施例のCPU16は、前述のC
CD19およびレーザー21を制御すると共に、感光ド
ラム26上のトナー画像の形成、転写分離帯電器35、
36の転写および転写材の分離、定着装置15での転写
材への溶融固定など、一連の画像形成のタイミングを制
御し、さらに機内の環境を制御するためのファン50を
も制御している。

【0027】つぎに、本実施例の定着装置15について
図1により説明する。

【0028】図1に示す定着装置15は、ハロゲンヒー
タなどの加熱用ヒータ3を内部に有する定着用回転体た
る定着ローラ1を備えており、定着ヒータ1は不図示の
駆動モータからの駆動力を受けて矢印方向に回転する。

【0029】また、定着ローラ1の下方には、加圧ロー
ラ2が不図示のベアリングによって支持され、公知の加
圧手段によって少なくとも定着時に定着ローラ1に圧接
するように配設されており、互いに圧接しながら回転す
るようになっている。

【0030】定着ローラ1はアルミニウム、ステンレス
鋼、鉄などの金属中空ローラ芯1aと、その外周面に形
成された厚さ0.1〜1mm程度の耐熱性の弾性体層1
bと、さらにその上に形成された厚さ1.0〜40μm
程度の離型層たる樹脂層1cとで構成されている。

【0031】加圧ローラ2は、金属製ローラ芯2aと、
その外周面に設けられた比較的厚め(例えば5〜10m
m)のシリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素シリコーン
ゴムなどの弾性体層2bと、さらにその上に設けられた
厚さ30〜50μm程度の離型層たるフッ素樹脂層2c
とで構成されている。

【0032】定着ローラ1の外周面には、サーミスタあ
るいは熱電対などの感温素子4が接触配置され、その検
出信号を公知の制御手段に伝達して、該制御手段により
ヒータ3の出力またはその印加電圧などを制御すること
で、定着ローラ1の外周面の温度をトナー像溶融温度に
保持している。

【0033】また、定着ローラ1および加圧ローラ2に
は定着後の転写材Pを両ローラ1、2から確実に分離す
るための分離爪51、52が当接しており、分離爪5
1、52は耐熱性樹脂のポリイミドやポリアミド樹脂に
フッ素樹脂をコーティングして形成されている。

【0034】一方、定着ローラ1の上部には定着ローラ
1表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の異物をロ
ーラ表面から除去するためのクリーニング装置6が配設
されている。

【0035】クリーニング装置6は、クリーニングウエ
ブ(以下、単に「ウエブ」という)60が巻き付けられ
た繰り出し軸66、ウエブ60を巻き取るための巻き取
り軸61、および両軸61、66の間にあって、ウエブ
61を定着ローラ1の表面に圧接するウエブ圧接ローラ
65を備えている。

【0036】ウエブ60は、ノーメックス(商品名)、
ヒメロン(商品名)などの耐熱不織布が用いられ、通
常、芳香族ポリアミド繊維に高温で柔らかいポリエステ
ル繊維を混入させ、適度な柔らかさと強さをもった不織
布を作り、この不織布に10,000センチストークス
程度の粘度をもつシリコーンオイルを高温で含浸させ、
巻き取ったものである。

【0037】ウエブ圧接ローラ65はその両端を回転自
在に軸受72によって軸支され、定着ローラ1に圧接す
ることで定着ローラ1表面へ付着したオフセットトナー
や紙粉などの異物を定着ローラ1表面から除去し、オフ
セットを防止している。

【0038】ウエブ圧接ローラ65は金属芯金65aの
上にシリコーンゴムのような耐熱ゴム層を被覆したもの
で十分な柔らかさを得るためにゴム中に発泡剤を入れ、
スポンジ状態としたものである。ゴム硬度は10〜20
゜(Asker−C)を用いている。

【0039】本実施例は、図2に示した制御装置16に
よって制御されるウエブの巻き取り軸61の制御方法に
特徴を有する。

【0040】操作パネル39に連続コピー(印字)枚数
を200枚以上設定した場合には、コピー終了後、定着
ローラ1が停止した時点で、巻き取り軸61が作動し、
ウエブ60が一定量巻き上げるようなシーケンスとす
る。そしてこの時にウエブ60と定着ローラ1間に残存
するトナーも同時に巻き上げ除去する。

【0041】具体的には、連続コピー中はウエブ60は
A4サイズ紙1枚当たり0.035mmにて送られ、ク
リーニングを行っているが、200枚以上連続コピーを
した場合には、コピー終了後定着ローラが停止した時点
でさらにウエブを1〜10mm巻き上げる、本実施例で
は3mm巻き上げる。

【0042】図3は本実施例のウエブ巻き取り軸の回転
シーケンスを示す図である。

【0043】図3に示すように、連続コピーを200
枚、あるいは300枚行い、定着ローラ1の回転が停止
した時点で、それぞれ巻き取り軸61を回転してウエブ
60をそれぞれ3mm巻き上げている。なお、連続コピ
ーを50枚、あるいは20枚行った後には巻き取りは行
っていない。

【0044】以下に、本実施例と従来例との実験結果に
ついて説明する。このような各装置によって15℃の環
境温度でA4サイズ紙を所定チャートにて50枚/分で
300枚連続複写したのち、1分休止後、連続5枚通紙
した場合の裏汚れオフセットの有無を確認した。

【0045】なお、このときの連続コピー終了後のウエ
ブ送り量は、1mm、3mm、5mm、10mmとし
た。

【0046】その結果を下記の表1に示す。

【0047】

【表1】 ○:裏汚れオフセット発生なし △:軽微な裏汚れオフセット発生 ×:劣悪な裏汚れオフセット発生

【0048】表1に示すように、従来例に比べ本実施例
では連続コピー後における休止後の再コピー時の裏汚れ
を防止することができた。

【0049】一方、連続コピー後のウエブ巻き上げ量
は、ウエブと定着ローラが形成するニップ(断面図上で
の接触幅)と同等以上が望ましい。本実施例のニップは
3mmであり、連続コピー後のウエブ巻き上げ量は3m
mである。

【0050】一方、連続コピー後のローラ停止時ウエブ
を一定量巻き上げることにより、ウエブ寿命が短くなる
傾向があるが、コピー1枚当たり0.035mmのウエ
ブを消費し、25万枚を寿命として保証する場合、1
2.5m巻のウエブを使用すれば3.75mの余裕があ
り、200枚以上連続コピーした場合は定着ローラ停止
後にウエブを3mm巻き上げるとすると最大でもウエブ
の使用量が3.75m増えるだけなので問題はない。

【0051】実施例2 つぎに、本発明の第2実施例について図4を参照して説
明する。

【0052】本実施例では、第1実施例と同様の画像形
成装置および定着装置において、操作パネル9に連続コ
ピー枚数を200枚以上設定した場合、厚みセンサ33
にて連続コピー中の転写材の厚みを検知し、転写材の平
均厚みが80μm以上の場合には、80μm未満の場合
よりも連続コピー後の定着ローラ停止後にウエブを多く
巻き上げるようにすることを特徴とする。

【0053】具体的には、図4のフローチャートに一例
が示されているように、連続コピーが200枚で、その
平均厚みが60μmのときは、連続コピー終了後にはウ
エブを3mmを巻き取った。また、連続コピーが300
枚で、その平均厚みが90μmのときにはウエブを5m
m巻き取った。しかし、連続コピーが50枚で、その平
均厚みが60μmのとき、あるいは連続コピーが20枚
で、その平均厚みが90μmのときには、ウエブの巻き
取りを行わない。

【0054】下記の表2に第1実施例と同じ方法による
実験結果を示す。

【0055】

【表2】 ○:裏汚れオフセット発生なし △:軽微な裏汚れオフセット発生 ×:劣悪な裏汚れオフセット発生

【0056】表2に示すように、従来例に比べて第2実
施例においても連続コピー後の再コピー時の裏汚れを防
止することができた。

【0057】すなわち、本実施例においては、定着性に
劣る厚い転写材を所定の枚数連続コピーした場合は、薄
い転写材に比べ残存トナー量も多くなるので、薄い転写
材を連続コピーした場合よりも、連続コピー後の定着ロ
ーラ停止後にウエブを多く巻き上げるようにすることに
より、再コピー後の裏汚れを抑えることが可能となっ
た。なお、上述のように、本実施例の連続コピー後のウ
エブ巻き上げ量は80μm未満の転写材の場合は3mm
で、80μm以上の転写材の場合は5mmである。

【0058】一方、連続コピー後の定着ローラ停止後に
エブを一定量巻き上げることによりウエブ寿命が短くな
る傾向があるが、コピー1枚当たり0.035mmのウ
エブを消費し、25万枚を寿命として保証する場合、1
5m巻のウエブを使用すれば6.25mの余裕があり、
厚い転写材を使用して200枚以上連続コピーした場合
はローラ停止後にウエブを5mm、薄い転写材を使用し
て200枚以上連続した場合は、ローラ停止後にウエブ
を3mm巻き上げようとすると最大ウエブの使用量が
6.25m増えるだけなので実際上問題はない。

【0059】実施例3つぎに、本発明の第3実施例につ
いて図5を参照して説明する。

【0060】本実施例では、第1実施例と同様の画像形
成装置および定着装置において、操作パネル39に連続
コピー枚数を200枚以上設定した場合、操作パネル3
9にて選択した給紙カセットが厚紙用に特定した給紙カ
セット29だった場合には、その他の給紙カセット3
0、31からの給紙の場合よりも連続コピー後のローラ
停止後にウエブを多く巻き上げるようにすることを特徴
とする。

【0061】図5に、本実施例のウエブ巻き取り軸の回
転シーケンスを示す。

【0062】図5においては、厚紙専用カセットを選択
し、連続コピー200枚の場合には、定着ローラ停止
後、ウエブを5mm巻き取る。また、その他のカセット
を選択し、連続コピーが300枚の場合には、定着ロー
ラ停止後、ウエブを3mm巻き取りる。なお、厚紙カセ
ットを選択しても連続コピーが50枚の場合には、特別
な巻き取りを行わない。同様に、その他のカセットを選
択し、連続コピーが20枚の場合にも、特に巻き取りを
行わない。

【0063】下記の表3に第1実施例と同様な方法によ
る実験結果を示す。

【0064】

【表3】 ○:裏汚れオフセット発生なし △:軽微な裏汚れオフセット発生 ×:劣悪な裏汚れオフセット発生

【0065】表3に示すように、従来例に比べ、本実施
例においても連続コピー後の再コピー時の裏汚れを防止
することができた。

【0066】すなわち、本実施例においては、定着性に
劣る厚い転写材を特定した給紙カセットを使用した場合
は、その他の給紙カセットから給紙した場合に比べ残存
トナー量も多くなるので、連続コピー後の定着ローラ停
止後にウエブを多く巻き上げるようにすることで、再コ
ピー時の裏汚れを抑えることが可能となった。

【0067】また、本実施例では第2実施例のように、
厚みセンサが必要ないので、安価で簡単な構成で本発明
を実施できる。

【0068】一方、連続コピー後の定着ローラ停止後に
ウエブを一定量巻き上げることによりウエブ寿命が短く
なる傾向にあるが、コピー1枚当たり0.035mmを
消費し、25万枚を寿命として保証する場合、15m巻
のウエブを使用すれば6.25mの余裕があり、厚い転
写材専用の給紙カセットを使用して200枚以上連続コ
ピーした場合は転写ローラ停止後にウエブを5mm、薄
い転写材専用の給紙カセットを使用して200枚以上連
続コピーした場合は、定着ローラ停止後にウエブを3m
m巻き上げるとすると、最大でもウエブの使用量が6.
25m増えるだけなので問題はない。

【0069】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の定着装置および画像形成装置によれば、印字枚数検知
手段により印字枚数が所定数以上と検知された場合には
印字終了後の定着回転体停止後に帯状体が巻き上げられ
る終了後巻き上げ制御手段を有し、この終了後巻き上げ
制御手段による帯状体の巻き上げ量は、記録材一枚当た
りの帯状体の巻き上げ量より多く巻き上げられることに
より、連続印字後の休止後の再印字時においても、裏汚
れオフセットの発生を防止でき、高品質画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の第1実施例における定着装置を示す構
成図である。

【図2】本発明の第1実施例における画像形成装置を示
す概略構成図である。

【図3】本発明の第1実施例における制御のタイミング
チャートである。

【図4】本発明の第2実施例における制御のタイミング
チャートである。

【図5】本発明の第3実施例における制御のタイミング
チャートである。

【図6】従来の定着装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

1 定着ローラ(定着用回転体) 2 加圧ローラ 6 クリーニング装置 15 定着装置 29 厚紙専用給紙カセット 60 クリーニングウエブ(帯状体) 61 ウエブ巻き取り軸 65 ウエブ圧接用ローラ(帯状体用回転体)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−78723(JP,A) 特開 平5−53483(JP,A) 特開 平9−106210(JP,A) 特開 平6−149116(JP,A) 特開 平1−241584(JP,A) 特開 平9−281838(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒータを有し、熱により記録材上の未定
    着トナー像を定着する定着回転体と、定着回転体を圧接
    し、記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧回転体
    と、定着回転体の温度を検知する温度検知体と、温度検
    知体の出力に基づいてヒータへの通電を制御する通電制
    御手段と、定着回転体に付着したトナーを除去清掃する
    ための帯状体と、連続印字枚数を検知する印字枚数検知
    手段と、を有し、記録材一枚当たりに所定量の帯状体が
    巻き上げられる定着装置において、 印字枚数検知手段により印字枚数が所定数以上と検知さ
    れた場合には印字終了後の定着回転体停止後に帯状体が
    巻き上げられる終了後巻き上げ制御手段を有し、この終
    了後巻き上げ制御手段による帯状体の巻き上げ量は、記
    録材一枚当たりの帯状体の巻き上げ量より多く巻き上げ
    られる ことを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 前記転写材の種類に応じて、連続印字後
    における前記帯状体の巻き上げ量を変えることを特徴と
    する請求項1の定着装置。
  3. 【請求項3】 転写材の平均厚みが厚くなると、終了後
    巻き上げ制御手段による巻き上げ量を増やすことを特徴
    とする請求項1の定着装置。
  4. 【請求項4】 特定の給紙カセットから給紙された場
    合、連続印字後における前記帯状体の巻き上げ量を変え
    ることを特徴とする請求項1の定着装置。
  5. 【請求項5】 連続印字後の前記帯状体の巻き上げ量を
    加算して、前記帯状体の長さと寿命の関係を設定したこ
    とを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の
    定着装置。
  6. 【請求項6】 記録材上にトナー像を形成する画像形成
    手段と、記録材上の未定着トナー像を定着させる定着手
    段と、を有する画像形成装置において、 定着手段として請求項1から5のいずれかの項に記載の
    定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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