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

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。