JP4216302B2 - 定着装置のローラ駆動制御方法 - Google Patents

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。

この種の定着装置では、一対の定着ローラ間のニップ域に記録用紙を挟み込んで搬送しつつ、各定着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て定着させる。

ところが、この様な定着処理により記録用紙上のトナー全てが溶融固着するわけではなく、定着ローラの表面温度が高いことから、若干量のトナーが定着ローラ側に転移して付着する。このため、通常は、定着ローラの残留トナーを除去するクリーニング装置を設けている。

従来のクリーニング装置は、ブレードクリーニング、フェルトクリーニング等により定着ローラの残留トナーを除去するというものであったが、その様な手法で定着ローラの残留トナーを除去しても、ブレードやフェルトに一旦付着したトナーが定着ローラに戻ってしまうことがある。

そこで、ウェブクリーニング手法が提案されている。このウェブクリーニング手法では、薄い布からなるウェブシートを送り出しローラに巻き付けて、このウェブシートの一端を巻き取りローラに接続しておき、ウェブシートを送り出しローラから送り出して巻き取りローラに巻き取り、この送り出し及び巻き取りの途中でウェブシートを定着ローラに接触させて、定着ローラの付着物を除去する。

一方、記録用紙がニップ域を通過した後で定着ローラに巻き付いたまま離れないことがある。このため、図６に示す様に定着ローラ１０１表面近傍に剥離爪１０２を設け、この剥離爪１０２により記録用紙の先端を定着ローラ１０１表面から剥がしている。剥離爪１０２は、その先端が鋭角にされており、剥離爪１０２の先端が記録用紙の先端と定着ローラ１０１表面との間に入り込み易いようにしている。

また、図６においては定着ローラ１０１表面に対峙する剥離爪１０２の面を平坦にしているが、この面を該定着ローラ１０２表面に沿うような凹形状とし、これにより定着ローラ１０２表面に対して剥離爪１０２を更に近接配置し、剥離爪１０２の先端が記録用紙の先端と定着ローラ１０１表面との間に入り込み易いようにすることもある。

しかしながら、この様な剥離爪は、各定着ローラ間のニップ域近傍に設ける必要があり、その配置位置が定着ローラの回転方向におけるクリーニング装置よりも上流側となる。このため、定着ローラの残留トナーが除去される前に、その一部が剥離爪に付着することとなり、多くのトナーが剥離爪に付着堆積する。

この様な剥離爪に付着堆積したトナーは、該剥離爪がニップ域を通過して来た記録用紙の先端に接触したときに、記録用紙の先端に付着して、記録用紙の先端を汚してしまう。

また、剥離爪に付着堆積したトナー塊は、大きくなってから、定着ローラ表面に落下して付着することがある。この定着ローラ表面の大きなトナー塊は、クリーニング装置によっても一度では除去し切れず、定着ローラ表面に沿って設けられた温度検出用のサーミスタ等の周辺部品に引っ掛かって、周辺部品の破損の原因になることがある。

このため、特許文献１では、剥離爪にヒーターを設けて、剥離爪を加熱し、剥離爪にトナーが付着しても、このトナーを直ちに加熱溶融して、定着ローラ表面に戻している。これにより、記録用紙の先端が汚れたり、定着ローラ表面に大きなトナー塊が付着して、周辺部品の破損を招くことがなくなる。
特開２００３−１５６９６７号公報

しかしながら、上記特許文献１の様にヒーターにより剥離爪を加熱する場合は、剥離爪の温度検出用のセンサーを設けて、剥離爪の温度を制御する必要があり、部品点数の増加並びに制御の複雑化を避けることができなかった。

また、画像形成装置の高速化に伴い、定着装置による記録用紙の処理枚数が増加して、定着ローラの熱量が増大し、その消費電力が商用交流電力の定格近くまで増大して来ているので、剥離爪のヒーターのために更なる熱量の増大を招くのは好ましくなかった。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、剥離爪にヒーターを設けることなく、剥離爪に付着したトナーを除去することが可能な定着装置のローラ駆動制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のローラ駆動制御方法は、記録用紙を挟み込んで搬送して、該記録用紙上のトナーを定着させる各定着ローラの少なくとも一方の表面近傍に、記録用紙を剥離するための剥離爪を配置し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、前記トナー除去期間は、前記定着処理期間前に行われる定着装置のウォームアップのときであって、定着ローラの表面温度がトナーの軟化温度もしくは溶融温度以上に到達した後で設定され、前記トナー除去期間では、定着ローラが間欠回転する様に該定着ローラを回転駆動して、この定着ローラに接する剥離爪を振動させている。

また、本発明においては、前記トナー除去期間は、定着ローラが１回転以上回転する長さに設定されている。

また、本発明においては、前記定着ローラの間欠回転は、該定着ローラ表面の剥離爪が振動する様な周期でなされる。

また、本発明においては、前記定着ローラ表面に対峙する前記剥離爪の面は、凸形状である。

また、本発明においては、前記定着ローラ表面と前記剥離爪の先端間の空隙は、記録用紙の厚みよりも狭くされている。

更に、本発明においては、前記剥離爪の凸形状の面一部が前記定着ローラ表面に接している。

この様な構成の本発明のローラ駆動制御方法によれば、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、定着処理期間とトナー除去期間とでは、定着ローラの回転状態が異なる様に該定着ローラを回転駆動している。このため、トナー除去期間では、剥離爪に付着堆積したトナーを除去するのに適した定着ローラの回転状態を設定することができ、ヒーター等の部品を用いることなく、剥離爪の付着堆積トナーを除去することができる。

例えば、トナー除去期間では、定着ローラが間欠回転する様に該定着ローラを回転駆動している。この様な定着ローラの間欠回転に伴い、定着ローラに接触している剥離爪が振動し、この振動により剥離爪の付着堆積トナーが剥離して落下する。

更に、トナー除去期間を定着ローラが１回転以上回転する長さに設定しているので、剥離爪のトナーが定着ローラ表面全体に転移して戻される。

また、トナー除去期間は、定着処理期間前に行われる定着装置のウォームアップのときであって、定着ローラの表面温度がトナーの軟化温度もしくは溶融温度以上に到達した後で設定される。これにより、剥離爪の付着堆積トナーが落下して定着ローラ表面に戻ったときには、このトナーが速やかに軟化もしくは溶融し、このトナーによって定着ローラの周辺部品が破損されずに済む。

また、定着ローラ表面に対峙する剥離爪の面は、凸形状である。この場合は、定着ローラ表面に対峙する剥離爪の面の中央部位のみが該定着ローラに接触した状態となり、剥離爪が振動し易くなる。

更に、定着ローラ表面と前記剥離爪の先端間の空隙を記録用紙の厚みよりも狭くしている。これにより、定着ローラ表面と剥離爪の先端間の空隙に記録用紙が侵入し難くなり、該空隙への記録用紙の侵入を原因とするジャム等を防止することができる。

また、剥離爪の凸形状の面一部が定着ローラ表面に接しているので、先に述べた様に剥離爪が振動し易くなる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

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を取得したり、或いは、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。

更に、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。

尚、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Ｎと称す）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。

この様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。

この様な画像形成装置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７０枚／分（プロセス速度３５０ｍｍ／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。また、加熱ローラ３５をその外部から加熱するための外部加熱ユニット４８を設け、この外部加熱ユニット４８によって加熱ローラ３５を直接加熱し、各ローラ３５、３６間の熱伝導により加圧ローラ３６も間接的に加熱し、各ローラ３５、３６の表面温度の低下を抑え、それらの表面温度を規定の定着温度に維持している。

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を外部から加熱する外部加熱ユニット４８、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装置４９、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。

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Ｎを形成している。このニップ域Ｎ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Ｎを通過する記録用紙Ｐ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を加熱する熱源のヒータランプ（ハロゲンランプ）４３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。

また、加圧ローラ３６内部（芯金の内部）にも、該ローラ３６を加熱するヒータランプ４４が設けられている。

各ローラ３５、３６のヒータランプ４３、４４は、オンオフ制御され、オンのときに赤外線を放射して、それぞれのローラ３５、３６を加熱する。各ローラ３５、３６は、それらの内部から加熱され、それらの表面を均一に加熱される。

外部加熱ユニット４８は、無端状加熱ベルト５１と、一対の外部加熱ローラ５２、５３とを備えている。無端状加熱ベルト５１は、各外部加熱ローラ５２、５３間に張架されている。

無端状加熱ベルト５１は、ポリイミド等の耐熱樹脂或いはステンレスやニッケル等の金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、耐熱性及び離型性に優れた合成樹脂材料（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）からなる離型層を形成した２層構成のベルトである。無端状加熱ベルト５１の寄り力を低減するために、ベルト基材の内表面にフッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。

外部加熱ローラ５２、５３は、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材である。無端状加熱ベルト５１の寄り力を低減するために、金属製芯材の表面にフッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。

また、各外部加熱ローラ５２、５３内部には、該各ローラ５２、５３を加熱するそれぞれのヒータランプ５４、５５が設けられている。各ヒータランプ５４、５５は、オンオフ制御され、オンのときに赤外線を放射して、それぞれのローラ５２、５３を加熱する。各ローラ５２、５３は、それらの内部から加熱され、それらの表面を均一に加熱される。そして、各ローラ５２表面から無端状加熱ベルト５１へと熱伝導がなされ、各ローラ５２、５３と共に無端状加熱ベルト５１が回転すると、無端状加熱ベルト５１全体が均一に加熱される。

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Ｄ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Ｅで示す方向に従動回転する。また、外部加熱ユニット４８の無端状加熱ベルト５１は、加熱ローラ３５に接触しているときには矢印Ｆで示す方向に従動回転する。これにより、加熱ローラ３５、加圧ローラ３６、及び無端状加熱ベルト５１が相互に同期回転する。

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のヒータランプ４３、４４、各外部加熱ローラ５２、５３のヒータランプ５４、５５をオンオフ制御し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の表面温度、無端状加熱ベルト５１の表面温度を調節する。これにより、各ローラ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。

一方、印字処理枚数が多くなると、加熱ローラ３５に付着する残留トナー量の総量も多くなり、ブレードクリーニング、フェルトクリーニング等により加熱ローラ３５の残留トナーを確実に除去することができなくなる。このため、クリーニング装置４９を適用している。

このクリーニング装置４９は、オイル（シリコンオイル）を含侵した薄い（１００μｍ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て、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し、ニップ域のウェブシート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て、ニップ域のウェブシート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。

尚、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Ｎで加熱ローラ３５表面に転移してから、クリーニング装置４９により除去されることになる。

次に、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Ｎ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。

ところが、剥離爪７１は、加熱ローラ３５の回転方向におけるクリーニング装置４９よりも上流側に設けられているので、クリーニング装置４９により加熱ローラ３５表面のトナーが除去される前に、加熱ローラ３５表面のトナーの一部が剥離爪７１に付着する。また、加圧ローラ３６表面のトナーの一部も、剥離爪７２に付着する。

この様な各剥離爪７１、７２に付着したトナーを放置しておくと、各剥離爪７１、７２のトナー付着量が多くなり、各剥離爪７１、７２がニップ域Ｎを通過して来た記録用紙の先端に接触したときに、各剥離爪７１、７２のトナーが記録用紙の先端に転移して、記録用紙の先端が汚れたり、あるいは各剥離爪７１、７２に付着堆積したトナー塊が加熱ローラ３５や加圧ローラ３６の表面に落下して付着し、記録用紙を汚したり、ローラ表面に沿って設けられたサーミスタ５６等の周辺部品の破損の原因になる。

そこで、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、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を間欠回転させ、これらのローラ３５、３６の間欠回転により該各ローラ３５、３６に接触している各剥離爪７１、７２を振動させ、これにより各剥離爪７１、７２に付着しているトナーを落として除去している。この結果、定着処理期間に支障なく、トナー除去期間を設定して、各剥離爪７１、７２の付着堆積トナーを除去することができる。

また、図３に示す様に各ローラ３５、３６表面に対峙する各剥離爪７１、７２の面７１ａ、７２ａを、凸形状に設定している。これにより、各剥離爪７１、７２の面７１ａ、７２ａの中央付近部位のみがそれぞれのローラ３５、３６に接触した状態となり、各剥離爪７１、７２が振動し易くなる。

ただし、各ローラ３５、３６表面と各剥離爪７１、７２の空隙ｋを記録用紙の厚みよりも狭くしている。これにより、該空隙ｋに記録用紙が侵入し難くなり、該空隙ｋへの記録用紙の侵入を原因とするジャム等を防止することができる。

ここで、トナー除去期間は、例えば画像形成装置１００並びに定着装置２７のウォームアップのときであって、サーミスタ５６により検出された加熱ローラ３５の表面温度がトナーの軟化温度もしくは溶融温度以上に到達した後で設定される。これにより、各剥離爪７１、７２の付着堆積トナーが落下して各ローラ３５、３６表面に戻ったときには、トナー塊が速やかに軟化もしくは溶融し、トナー塊によって各ローラ３５、３６の周辺部品が破損されずに済む。また、クリーニング装置４９による加熱ローラ３５表面のトナーの除去を効率的に行うことができる。

あるいは、トナー除去期間は、定着処理期間が終了した後で設定される。この場合は、加熱ローラ３５の表面温度がトナーの軟化温度もしくは溶融温度以上に維持され続けているので、各剥離爪７１、７２から各ローラ３５、３６表面に戻ったトナー塊が速やかに軟化もしくは溶融し、各ローラ３５、３６の周辺部品が破損されずに済む。また、クリーニング装置４９による加熱ローラ３５表面のトナーの除去を効率的に行うことができる。

図４は、本実施形態の定着装置２７の駆動制御系を概略的に示す図である。モータ７３の回転駆動力は、動力伝達部７４を通じて加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６に伝達され、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６が回転駆動される。制御部７５は、モータ７３を駆動制御し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の回転速度や回転状態を制御する。

記録用紙上のトナーの定着を行う定着処理期間では、制御部７５は、モータ７３を定回転駆動制御し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を定回転させ、各ローラ３５、３６により記録用紙を一定速度で搬送させながら該記録用紙上のトナーを定着させる。

また、各剥離爪７１、７２の付着堆積トナーを除去するトナー除去期間では、制御部７５は、モータ７３を間欠回転駆動制御し、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を間欠回転させる。これにより、各剥離爪７１、７２が振動して、各剥離爪７１、７２の付着堆積トナーが除去される。

例えば、図５に示す様にトナー除去期間Ｔ２が定着処理期間Ｔ１の直後の時点ｔ１から設定されているとすると、制御部７５は、時点ｔ１で、モータ７３の間欠回転駆動制御を開始して、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を間欠回転させる。トナー除去期間Ｔ２は、例えば加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６が１回転以上回転し得る期間とする。従って、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の間欠回転を該各ローラ３５、３６が１回転以上回転するまで継続することになる。これにより、各剥離爪７１、７２の付着堆積トナーが加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６表面全体に転移して戻される。

更に、制御部７５は、トナー除去期間Ｔ２が終了した時点ｔ２から一定の期間Ｔ３だけ、モータ７３を定回転駆動制御して、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を定回転させる。この一定の期間Ｔ３の加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の回転により、トナー除去期間Ｔ２の終了の間際に剥離爪７１から加圧ローラ３６表面に最後に転移したトナーが、ニップ域Ｎに到達して加熱ローラ３６表面に転移し、更にクリーニング装置４９に達して、クリーニング装置４９により除去される。すなわち、一定の期間Ｔ３は、剥離爪７１の付着堆積トナーが、加圧ローラ３６表面に転移してから、ニップ域Ｎで加熱ローラ３６表面に転移して、クリーニング装置４９に達するまでの時間以上に設定される。

加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の間欠回転の周期は、各剥離爪７１、７２の振動が確実に発生するように設定する。実験を行ったところ、各剥離爪７１、７２の振動発生の有無及び振幅は、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の間欠回転の周期に依存することが分った。このため、各剥離爪７１、７２の振動が確実に発生しかつその振幅が大きくなる様な加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の間欠回転の周期を予め求めておき、この周期で加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６が間欠回転する様にモータ７３の間欠回転駆動制御を行う。

実験の結果では、各ローラ３５、３６の間欠回転における該各ローラ３５、３６の回転時間をＡとし、各ローラ３５4、３６の停止時間をＢとすると、回転時間Ａ及び停止時間Ｂが次の式（１）及び（２）を満たすときに、各剥離爪７１、７２が確実に振動することが分っている。

（２〜２．５）×Ａ≦Ｂ …（１）
２．０sec＞Ｂ＞６．０sec …（２）
更に、実験の結果では、回転時間Ａと停止時間Ｂを５秒ずつに設定したときに、各剥離爪７１、７２が最も良く振動することが分っている。このため、回転時間Ａと停止時間Ｂを５秒ずつに設定するのが好ましい。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、加圧ローラ３６側にも、該加圧ローラ３６表面のトナーを除去するクリーニング装置を設けても良い。また、加圧ローラ３６のヒータランプ４４を省略しても良い。この場合は、加圧ローラ３６の剥離爪７２の温度が低くなる傾向にあって、加圧ローラ３６表面のトナーが剥離爪７２に転移し固まって固着し易くなるので、本発明の適用が非常に好ましい。

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。 本実施形態の定着装置を側方から見て概略的に示す断面図である。 図２の定着装置における剥離爪を示す側面図である。 図２の定着装置の駆動制御系を概略的に示す図である。 図４の駆動制御系による制御過程を示すタイミングチャートである。 従来の剥離爪を示す側面図である。

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
３７ 剥離爪
４１ 搬送ローラ
４２ レジストローラ
４９ クリーニング装置
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 (6)

1. 記録用紙を挟み込んで搬送して、該記録用紙上のトナーを定着させる各定着ローラの少なくとも一方の表面近傍に、記録用紙を剥離するための剥離爪を配置し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、
   前記トナー除去期間は、前記定着処理期間前に行われる定着装置のウォームアップのときであって、定着ローラの表面温度がトナーの軟化温度もしくは溶融温度以上に到達した後で設定され、
   前記トナー除去期間では、定着ローラが間欠回転する様に該定着ローラを回転駆動して、この定着ローラに接する剥離爪を振動させることを特徴とする定着装置のローラ駆動制御方法。
2. 前記トナー除去期間は、定着ローラが１回転以上回転する長さに設定され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. 前記定着ローラの間欠回転は、該定着ローラ表面の剥離爪が振動する様な周期でなされ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。
4. 前記定着ローラ表面に対峙する前記剥離爪の面は、凸形状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。
5. 前記定着ローラ表面と前記剥離爪の先端間の空隙は、記録用紙の厚みよりも狭いことを特徴とする請求項４に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。
6. 前記剥離爪の凸形状の面一部が前記定着ローラ表面に接していることを特徴とする請求項４に記載の定着装置のローラ駆動制御方法。

Images