(57)【要約】【課題】記録媒体の分離手段に堆積したトナーを効果的に除去することにより、記録媒体の先端汚れの発生を防止することができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置は、少なくとも一方が加熱される回転可能なローラ対１と、ローラ対１の少なくとも一方である加熱ローラ２に当接して用紙をローラ対１から分離させるための分離爪４と、加熱ローラ２に対する分離爪４の当接および離間の切り換えが可能な当接離間部５と、ローラ対１の正転および逆転の切り換えが可能なモータ７と、ローラ対１を逆転させる場合、分離爪４を加熱ローラ２に所定時間当接させた後に、ローラ対１を逆転させるための制御を行う制御部９とを有している。【選択図】図３
2006349824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、
少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、
前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、
前記回転体対の少なくとも一方に対する前記分離手段の当接および離間の切り換えが可能な当接離間手段と、
前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、
前記回転体対を逆転させる場合、前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に所定時間当接させた後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着装置の動作に関する履歴を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記履歴に応じて前記所定時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、
少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、
前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、
前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、
前記回転体対の温度を検出するための温度検出手段と、
前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に当接させた状態で前記回転体対を逆転させる場合、前記回転体対の温度が所定温度範囲に達した後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、
少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、
前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、
前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、
前記分離手段の温度を調節するための温度調節手段と、
前記分離手段の温度を検出するための温度検出手段と、
前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に当接させた状態で前記回転体対を逆転させる場合、前記分離手段の温度が所定温度範囲に達した後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、感光体の表面に静電潜像を形成し、現像ローラによりトナーを感光ドラム上の静電潜像に付着させ、感光ドラムに付着したトナーを転写ローラにより記録媒体としての用紙上に転写させる。トナー転写後の用紙は、定着装置に搬送され、たとえば加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとからなるローラ対の間を通過する。これにより、用紙上に転写されたトナーは、熱および圧力の作用により、当該用紙に定着される。
【０００３】
このような定着装置には、ローラ対の間に送り込まれた用紙がローラ対に巻き付くことがないように、たとえば加熱ローラに接触して用紙を加熱ローラから分離するための分離爪が設けられている。
【０００４】
ところが、接触式の分離爪を用いた定着装置においては、用紙から加熱ローラに転移したトナーが分離爪によってかき取られ、かき取られたトナーが分離爪に付着する。このため、後から送られる用紙が分離爪に付着したトナーに当たって、用紙の先端にトナーが付着してしまい、用紙が汚れてしまうという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、ローラ対を逆転させることにより、分離爪や分離爪と加熱ローラの間に付着したトナーを加熱ローラに付着させて戻し、除去する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５９４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献に記載の技術にあっては、分離爪に対するトナーの固着力が大きく、ローラ対を逆転させてもトナーが分離爪に残ったままで加熱ローラに戻っていかないという問題があった。このため、分離爪に堆積したトナーによって用紙の先端が汚れるという問題は依然として解消されていなかった。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、記録媒体の分離手段に堆積したトナーを効果的に除去することにより、記録媒体の先端汚れの発生を防止することができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００９】
（１）記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、前記回転体対の少なくとも一方に対する前記分離手段の当接および離間の切り換えが可能な当接離間手段と、前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、前記回転体対を逆転させる場合、前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に所定時間当接させた後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【００１０】
（２）前記定着装置の動作に関する履歴を記憶する記憶手段をさらに有し、前記制御手段は、前記履歴に応じて前記所定時間を変更することを特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
【００１１】
（３）記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、前記回転体対の温度を検出するための温度検出手段と、前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に当接させた状態で前記回転体対を逆転させる場合、前記回転体対の温度が所定温度範囲に達した後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【００１２】
（４）記録媒体上に付着したトナーを前記記録媒体に定着させるための定着装置であって、少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対と、前記回転体対の少なくとも一方に当接して記録媒体を前記回転体対から分離させるための分離手段と、前記回転体対の正転および逆転の切り換えが可能な駆動手段と、前記分離手段の温度を調節するための温度調節手段と、前記分離手段の温度を検出するための温度検出手段と、前記分離手段を前記回転体対の少なくとも一方に当接させた状態で前記回転体対を逆転させる場合、前記分離手段の温度が所定温度範囲に達した後に、前記回転体対を逆転させるための制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【００１３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つ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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、分離手段に付着したトナーの粘弾性を、分離手段からトナーを剥離させるのに適した状態にすることができる。すなわち、分離手段に対するトナーの固着力が下がり、かつトナー同士の結合力がある程度維持される。このため、分離手段から剥がれ始めたトナーに周りのトナーが引っ張られることとなり、分離手段に堆積したトナーを回転体対に容易に付着させて戻し、効果的に除去することが可能となる。したがって、記録媒体の先端汚れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す断面図である。
【００１７】
定着装置は、少なくとも一方が加熱される回転可能な回転体対としてのローラ対１を有している。ここでは、ローラ対１は、加熱源６により加熱され得る加熱ローラ２と、この加熱ローラ２に圧接される加圧ローラ３とを有する。加熱源６は、たとえばヒートランプである。ただし、たとえば誘導加熱を利用するもの、あるいは抵抗発熱体等の他の発熱源が使用されてもよい。
【００１８】
かかる定着装置は、記録媒体としての用紙２１に画像を形成するためのプリンタ等の画像形成装置に搭載されている。
【００１９】
トナー２２が転写された用紙２１は、図中矢印Ｃ方向に送られて、加熱ローラ２および加圧ローラ３の間に形成されるニップ部Ｎに導かれると、両ローラ２，３の間においてトナー２２が加熱および加圧させられて用紙２１上に定着させられる。
【００２０】
加熱ローラ２は、芯金２ａと、芯金２ａの上に形成される中間層２ｂと、中間層２ｂの上に形成される表層２ｃとを有している。加熱ローラ２の外径は、任意であるが、好ましくは２０〜５０ｍｍである。
【００２１】
芯金２ａは、円筒形状を呈しており、アルミ、鉄等の金属により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは０．１〜５ｍｍである。中間層２ｂは、シリコーンゴムや、フッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性層により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは０．０５〜５ｍｍである。また、表層２ｃは、フッ素チューブや、フッ素系樹脂コーティング等の離型性を有する樹脂により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは５〜１００μｍである。
【００２２】
加圧ローラ３は、芯金３ａと、芯金３ａの上に形成される中間層３ｂと、中間層３ｂの上に形成される表層３ｃとを有している。加圧ローラ３の外径は、任意であるが、好ましくは２０〜５０ｍｍである。
【００２３】
芯金３ａは、円筒形状を呈しており、アルミ、鉄等の金属により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは０．１〜５ｍｍである。ただし、芯金３ａは、中実形状であってもよく、さらには断面が三矢形状等の異形であってもよい。中間層３ｂは、シリコーンゴムや、フッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性層により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは１〜２０ｍｍである。また、表層３ｃは、フッ素チューブや、フッ素系樹脂コーティング等の離型性を有する樹脂により形成されることが望ましく、その厚さは、好ましくは５〜１００μｍである。表層３ｃは、導電性を有していてもよい。
【００２４】
また、定着装置は、ローラ対１の少なくとも一方であるたとえば加熱ローラ２に当接して用紙２１をローラ対１から分離させるための分離爪４と、加熱ローラ２に対する分離爪４の当接および離間の切り換えが可能な当接離間部５とを有している。
【００２５】
分離爪４は、樹脂等の有機物、金属、無機材料などの材料により形成される。また、分離爪４の表面には、離型性の良いフッ素系などの樹脂がコーティングされ得る。さらなる離型性の向上のために、分離爪４の表面に凹凸加工が施されてもよい。
【００２６】
分離爪４は、軸４ａを中心にして図中矢印Ｄ方向に揺動可能である。また、分離爪４は、たとえばコイルばね等の弾性部材４ｂにより、加熱ローラ２に当該分離爪４の先端が当接する方向に回動するように付勢される。当接離間部５は、図中矢印Ｅ方向に移動可能である。当接離間部５が図示しないソレノイド等の駆動部によって図１の左方向に移動させられると、分離爪４の後端が弾性部材４ｂの付勢力に抗する方向に移動させられる。これにより、図２に示すように、分離爪４は加熱ローラ２から離間され得る。
【００２７】
ローラ対１は、たとえば電気式のモータ７（図３参照）により回転駆動され得る。ローラ対１の正転（図１中矢印Ａ方向）および逆転（図１中矢印Ｂ方向）の切り換えは、モータ７の回転方向を電気的に正逆に切り換えることによって行われ得る。ただし、かかるローラ対１の正転および逆転の切り換えは、モータ７からローラ対１に動力を伝達するためのギア系列を変更することによって行われてもよい。
【００２８】
図３は、定着装置の分離爪の当接離間動作およびローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。制御部９は、当接離間部５に指示を出して、分離爪４の当接離間動作を制御する。また、制御部９は、モータ７に指示を出して、ローラ対１の回転動作を制御する。記憶部８は、定着装置の動作に関する履歴を記憶する。この履歴には、用紙２１に形成されたトナーを用紙２１に定着させる定着動作（印刷動作）の履歴が含まれる。制御部９は、記憶部８に記憶されている定着装置の動作に関する履歴の情報を読み出すことができる。この履歴により、たとえば所定期間内における印刷時間の長短が把握できる。
【００２９】
図４に、定着装置の分離爪の当接離間動作およびローラ対の回転動作に関するタイミングチャートの一例を示す。
【００３０】
分離爪４は、通常、用紙２１の先端がニップ部Ｎを通過する僅かな時間ｔ１だけ加熱ローラ２に当接させられる。これにより、分離爪４に堆積するトナーを最小限に抑えることができる。しかし、分離爪４が加熱ローラ２に当接している時間が短い場合には、分離爪４の温度が低くて分離爪４に堆積しているトナーが固体に近い状態にあり、このため、加熱ローラ２を逆転したとしても分離爪４上のトナーが除去されにくい。
【００３１】
この問題を解決するため、本実施形態では、制御部９は、ローラ対１を逆転させる場合、分離爪４をローラ対１の少なくとも一方、すなわちここでは加熱ローラ２に所定時間ｔ２当接させた後に、ローラ対１を逆転させるための制御を行う。
【００３２】
所定時間ｔ２の値は、記憶部８に記憶されている定着動作の履歴に応じて変更され得る。たとえば、ローラ対１の逆転前の所定期間における定着動作時間が長いほど、熱が用紙に取られて加熱ローラ２の温度が低下するため、所定時間ｔ２の値は長く設定される。
【００３３】
なお、図４に示すタイミングチャートにおいて、分離爪４を加熱ローラ２に当接させるタイミングは、用紙２１の後端がニップ部Ｎを通過する時点Ｆの前であってもよい。
【００３４】
かかる制御により、加熱ローラ２から分離爪４に熱が移動して、分離爪４の温度Ｔｓは、トナー除去に適した温度Ｔ１〜Ｔ２の所定温度範囲に達する。
【００３５】
これにより、分離爪４に付着したトナーの粘弾性（溶融状態）を、分離爪４からトナーを剥離させるのに適した状態にすることができる。すなわち、分離爪に対するトナーの固着力が下がり、かつトナー同士の結合力がある程度維持される。このため、分離爪４から剥がれ始めたトナーに周りのトナーが引っ張られることとなり、分離爪４に堆積したトナーを加熱ローラ２に容易に付着させて戻し、効果的に除去することが可能となる。したがって、用紙の先端汚れの発生を防止することができる。
【００３６】
なお、加熱ローラ２に戻されたトナーは、加熱ローラ２に当接される図示しない離型材塗布部あるいは清浄部によって除去され得る。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点の説明を省略する。
【００３８】
図５は、本発明の第２実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。
【００３９】
制御部９ａは、モータ７に指示を出して、ローラ対１の回転動作を制御する。温度検出部１０は、加熱ローラ２の温度を検出する。制御部９ａは、検出された加熱ローラ２の温度の情報を受信し得る。
【００４０】
図６に、第２実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関するタイミングチャートの一例を示す。
【００４１】
第２実施形態では、制御部９ａは、分離爪４をローラ対１の少なくとも一方、すなわちここでは加熱ローラ２に当接させた状態でローラ対１を逆転させる場合、ローラ対１（ここでは加熱ローラ２）の温度Ｔｒが温度Ｔ３〜Ｔ４の所定温度範囲に達した後に、ローラ対１を逆転させるための制御を行う。温度Ｔ３およびＴ４の値は、予め設定される。ここで、所定温度範囲は、実際には温度Ｔ３以上の範囲とされてもよい。
【００４２】
第２実施形態によれば、連続印刷が行われて熱が用紙に取られて加熱ローラ２の温度が低下した場合、あるいは印刷時の加熱ローラ２の温度とトナーを除去するのに適した加熱ローラ２の温度とがずれている場合であっても、トナー除去に適切な温度範囲に達した加熱ローラ２から分離爪４に熱が良好に移動する。これにより、分離爪４に付着したトナーの粘弾性を、分離爪４からトナーを剥離させるのに適した状態にすることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下、第２実施形態と相違する点を中心に説明し、第２実施形態と共通する点の説明を省略する。
【００４４】
図７は、本発明の第３実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。
【００４５】
第３実施形態にかかる定着装置は、分離爪４の温度を調節するための温度調節部１１を有している。温度調節部１１は、分離爪４を加熱することができる電気ヒータ等の手段を備えている。また、温度調節部１１は、分離爪４を冷却することができるペルチェ素子等の手段を備えていてもよい。
【００４６】
制御部９ｂは、モータ７に指示を出して、ローラ対１の回転動作を制御する。温度検出部１０ａは、分離爪４の温度を検出する。制御部９ａは、温度調節部１１に指示を出して、分離爪４の温度を制御する。制御部９ｂは、検出された分離爪４の温度の情報を受信し得る。
【００４７】
第３実施形態では、制御部９ｂは、分離爪４をローラ対１の少なくとも一方、すなわちここでは加熱ローラ２に当接させた状態でローラ対１を逆転させる場合、分離爪４の温度が所定温度範囲に達した後に、ローラ対１を逆転させるための制御を行う。所定温度範囲は、予め設定される。ここで、所定温度範囲は、第２実施形態と同様に、下限値と上限値が設定された温度範囲であるが、実際には下限値のみが設定された温度範囲とされてもよい。
【００４８】
第３実施形態によれば、連続印刷が行われて熱が用紙に取られて加熱ローラ２の温度が低下した場合、あるいは印刷時の加熱ローラ２の温度とトナーを除去するのに適した加熱ローラ２の温度とがずれている場合であっても、分離爪４の温度をトナー除去に適切な温度範囲にすることができる。これにより、分離爪４に付着したトナーの粘弾性を、分離爪４からトナーを剥離させるのに適した状態にすることができ、第１および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００５０】
本発明の定着装置は、たとえば、モノクロまたはカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、およびこれらの機能を組み合わせた多機能周辺機器（ＭＦＰ）等の画像形成装置に適用することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、回転体対としてのローラ対１を有している定着装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、少なくとも一方がベルト状の回転体である回転体対を有する定着装置にも適用可能である。
【００５２】
また、上述した実施形態では、加熱源６は、加熱ローラ２を加熱するために設けられているが、加圧ローラ３を加熱するために設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】分離爪が加熱ローラから離間した状態の定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】定着装置の分離爪の当接離間動作およびローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。
【図４】定着装置の分離爪の当接離間動作およびローラ対の回転動作に関するタイミングチャートの一例を示す。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。
【図６】第２実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関するタイミングチャートの一例を示す。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる定着装置のローラ対の回転動作に関する制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    ローラ対、
２    加熱ローラ、
２ａ    芯金、
２ｂ    中間層、
２ｃ    表層、
３    加圧ローラ、
３ａ    芯金、
３ｂ    中間層、
３ｃ    表層、
４    分離爪、
４ａ    軸、
４ｂ    弾性部材、
５    当接離間部、
６    加熱源、
７    モータ、
８    記憶部、
９，９ａ，９ｂ    制御部、
１０，１０ａ    温度検出部、
１１    温度調節部、
２１    用紙、
２２    トナー、
Ｎ    ニップ部。
【図１】
2006349824.tif 000003
【図２】
2006349824.tif 000004
【図３】
2006349824.tif 000005
【図４】
2006349824.tif 000006
【図５】
2006349824.tif 000007
【図６】
2006349824.tif 000008
【図７】
2006349824.tif 000009