(57)【要約】【課題】用紙剥離爪に付着したトナーを、定着ローラや用紙剥離爪を傷つけることなく効果的に取り除くことが可能な定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着装置２２は、定着ローラ４０、ヒータ用ドライバ２８、モータ用ドライバ２６、サーミスタ３０、および定着制御部２４を備える。定着制御部２４は、サーミスタ３０の検出結果に応じて、ヒータ用ドライバ２８およびモータ用ドライバ２６を制御するように構成される。定着制御部２４は、定着ローラ４０の表面温度がトナー軟化温度以上でかつ定着設定温度未満の第１の温度未満の場合に定着ローラ４０の回転を停止させる。定着制御部２４はさらに、定着ローラ４０の表面温度が第１の温度以上でかつ定着設定温度未満の場合に定着ローラ４０を定着設定速度未満の第１の速度で回転させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置であって、
用紙に対して熱および圧力を加えるように構成された定着ローラと、
前記定着ローラの表面に接触するように配置された、前記定着ローラの表面に付いた用紙を前記定着ローラの表面から剥離させるための用紙剥離爪と、
前記定着ローラに熱を供給する加熱手段と、
前記定着ローラに回転力を供給する駆動手段と、
前記定着ローラの表面温度を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて、前記加熱手段および駆動手段を制御するように構成された制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記定着ローラの表面温度がトナー軟化温度以上でかつ定着設定温度未満の第１の温度より低い場合に前記定着ローラの回転を停止させるとともに、前記定着ローラの表面温度が前記第１の温度以上でかつ前記定着設定温度未満の場合に前記定着ローラを定着設定速度未満の第１の速度で回転させる定着装置。
【請求項２】
前記第１の速度は、前記定着設定速度の１／４以下である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記定着ローラの表面温度が前記定着設定温度に達した後は、印刷要求がされるまで前記定着ローラの回転を停止させる請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記定着ローラの表面温度が前記定着設定温度に達した後に印刷要求が所定時間されないとスタンバイモードに移行し、スタンバイモード時には前記定着ローラを前記定着設定速度未満の速度で回転させる請求項１〜３にいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記用紙剥離爪が、前記定着ローラの軸方向に揺動自在に支持された請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着ローラおよびこれに接触するように配置される用紙剥離爪を備えた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】
電子写真方式の画像形成装置は、用紙に対して熱および圧力を加えることによって、用紙にトナー像を定着される定着装置を備える。定着装置の多くは、定着ローラ、およびこの定着ローラの表面に接触するように配置された用紙剥離爪を備えている。この用紙剥離爪は、定着ローラの表面に付いた用紙を定着ローラの表面から剥離させる機能を有する。
【０００３】
用紙剥離爪を用いた場合、画像形成処理時において用紙から用紙剥離爪にトナーが移り、用紙剥離爪にトナーが付着することがあった。このため、従来技術の中には、用紙剥離爪へのトナーの付着を防止するために、用紙剥離爪を、定着ローラの回転に連動して、定着ローラの軸方向に揺動させる機構を備えるものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１８９５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
用紙剥離爪にトナーが付着することが完全に防止することは困難である。このため、用紙剥離爪にトナーが付着したとしても、付着したトナーによって用紙剥離爪や定着ローラに悪影響を及ぼさないように工夫することが重要であるといえる。例えば、用紙剥離爪にトナーが付着した状態で画像形成装置が動作を停止すると、トナーはそのままの状態で硬化する。そしてトナーが硬化すると、定着ローラの回転駆動時に、硬化したトナーによって定着ローラの表面が傷ついたり用紙剥離爪に大きな力が作用して用紙剥離爪が破損したりする虞があった。
【０００５】
本発明の目的は、用紙剥離爪に付着したトナーを、定着ローラや用紙剥離爪を傷つけることなく効果的に取り除くことが可能な定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る定着装置は、電子写真方式の画像形成装置に適用される。この定着装置は、定着ローラ、用紙剥離爪、加熱手段、駆動手段、検出手段、および制御手段を備える。
【０００７】
定着ローラは、用紙に対して熱および圧力を加えるように構成される。用紙剥離爪は、定着ローラの表面に接触するように配置される。用紙剥離爪は、定着ローラに付いた用紙を定着ローラの表面から剥離させる機能を有する。加熱手段は、定着ローラに熱を供給する。駆動手段は、定着ローラに回転力を供給する。検出手段は、定着ローラの表面温度を検出する。制御手段は、検出手段の検出結果に応じて、加熱手段および駆動手段を制御するように構成される。
【０００８】
制御手段は、定着ローラの表面温度がトナー軟化温度以上でかつ定着設定温度未満の第１の温度未満の場合に前記定着ローラの回転を停止させる。
【０００９】
制御手段はさらに、定着ローラの表面温度が第１の温度以上でかつ定着設定温度未満の場合に定着ローラを定着設定速度未満の第１の速度で回転させる。第１の速度は、画像形成処理時の回転速度である定着設定速度の１／４以下であることが好ましく、１／６程度であることがさらに好ましい。定着設定速度よりも低い第１の速度で定着ローラの駆動開始するため、定着設定速度で定着ローラの駆動開始する場合に比較して、定着ローラの駆動開始の条件となる温度を低く設定することが可能になる。その理由は、定着設定速度で定着ローラの駆動開始を行う場合に比較して、定着設定速度よりも低い第１の速度で定着ローラの駆動開始する場合の方が、硬化したトナーによって定着ローラやこれに接触する用紙剥離爪が破損するリスクが少ないからである。この結果、軟化したトナーの粘度が比較的大きい状態で定着ローラを回転することが可能になるため、定着ローラの回転によって用紙剥離爪に付いたトナーが取り除かれ易い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、用紙剥離爪に付着したトナーを、定着ローラや用紙剥離爪を傷つけることなく効果的に取り除くことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を用いて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の概略を説明する。画像形成装置１００は、画像読取部１２、用紙搬送部１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、操作部１８、表示部１９、画像形成部２０、およびＣＰＵ１０を備える。
【００１２】
画像読取部１２は、原稿の画像を読み取り画像データを生成するように構成される。用紙搬送部１４は、用紙を画像形成部２０に搬送するとともに、画像形成処理された用紙を画像形成装置１００の外へ排出する。ＲＯＭ１６は、ＣＰＵ１０の動作に必要な複数のプログラムを格納する。ＲＡＭ１７は、画像データ等の一時的に保持すべきデータを格納するための揮発性メモリである。操作部１８は、ユーザからの入力操作に応じて、ＣＰＵ１０に対してコマンドを出力するように構成される。表示部１９は、ユーザに伝達すべき情報を表示するように構成される。画像形成部２０は、用紙搬送部１４によって搬送される用紙に対して、電子写真方式の画像形成処理を行う。画像形成部２０は、定着装置２２を備える。定着装置２２の構成については後述する。ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１６に格納されたプログラムに基づいて画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。
【００１３】
図２を用いて、定着装置２２の構成を説明する。定着装置２２は、定着ローラ４０、加圧ローラ４２、およびクリーニングユニット５０を備える。この実施形態では、定着装置２２の定着設定速度は５４０ｍｍ／ｓに設定されている。
【００１４】
定着ローラ４０は、用紙搬送路に接するように配置される。定着ローラ４０は、第１のヒータ３２および第２のヒータ３４を内部に備える。定着ローラ４０の周囲には、サーミスタ３０および用紙剥離爪３８が配置される。サーミスタ３０は、定着ローラ４０の表面温度を検出するように構成される。用紙剥離爪３８は、定着ローラ４０の表面に圧接するように配置される。用紙剥離爪３８は、定着ローラ４０の軸方向に揺動自在に支持されることが好ましい。その理由は、用紙剥離爪３８にトナーが付着しにくくなるからである。このため、本実施形態では、用紙剥離爪３８は、定着ローラ４０の軸方向に揺動自在に支持されている。
【００１５】
加圧ローラ４２は、用紙搬送路を挟んで定着ローラ４０の反対側に、定着ローラ４０に圧接するように配置される。加圧ローラ４２は、第３のヒータ３６を内部に備える。加圧ローラ４２の周囲には、クリーニング用金属ローラ４４および用紙剥離爪３９が配置される。
【００１６】
クリーニングユニット５０は、供給ローラ５７、巻取ローラ５９、圧接ローラ５６、第１のテンションローラ５２、および第２のテンションローラ５４を備える。供給ローラ５７は、未使用のクリーニングウェブ５５が巻かれるように構成される。巻取ローラ５９は、供給ローラ５７から送り出されたクリーニングウェブ５５を巻き取るように構成される。この実施形態では、巻取ローラ５９は、１枚の印刷が完了するたびに０．７ｍｍの長さだけクリーニングウェブ５５を巻き取るように構成される。圧接ローラ５６は、クリーニングウェブ５５を定着ローラ４０に押し当てるように構成される。第１のテンションローラ５２および第２のテンションローラ５４は、クリーニングウェブ５５にテンションを加えるように構成される。
【００１７】
定着装置２２はさらに、ヒータ用ドライバ２８、モータ用ドライバ２６、および定着制御部２４を備える。ヒータ用ドライバ２８は、定着制御部２４からの信号に基づいて、第１のヒータ３２、第２のヒータ３４、および第３のヒータ３６への通電量を制御するように構成される。モータ用ドライバ２６、定着制御部２４からの信号に基づいて、定着ローラ４０の回転速度を制御するように構成される。定着制御部２４は、ＣＰＵ１０と通信可能に構成されている。また、定着制御部２４は、サーミスタ３０からの検出結果に基づいてヒータ用ドライバ２８およびモータ用ドライバ２６を制御する。
【００１８】
図３は、定着ローラ４０と用紙剥離爪３８との間にトナー６０が付着した状態を示している。定着ローラ４０と加圧ローラ４２との間を通過する用紙の数が増加すると、図３に示すように定着ローラ４０と用紙剥離爪３８との間にトナー６０が溜まっていく。画像形成装置１００の動作が停止すると、溜まったトナー６０は、そのままの状態で固まる。再び画像形成装置１００が動作するとき、固まったトナー６０が定着ローラ４０の表面を傷つけたり、用紙剥離爪３８を傷つけたりすることがあった。この実施形態では、定着制御部２４が以下のような制御を行うことにより、固まったトナー６０が定着ローラ４０の表面を傷つけたり用紙剥離爪３８を傷つけたりすることを適正に防止する。
【００１９】
図４は、定着制御部２４の動作手順を示すフローチャートである。定着制御部２４は、ウォームアップが必要であるか否かを判断する（Ｓ１１）。Ｓ１１の判断ステップにおいて、ウォームアップ処理を行う必要がある場合には、ウォームアップ処理を実行する（Ｓ１７）。ウォームアップ処理については、後述する。
【００２０】
一方、Ｓ１１の判断ステップにおいて、ウォームアップ処理が完了している場合には、定着制御部２４は、定着ローラ４０の回転を停止し（Ｓ１２）、定着ローラの表面温度がＴ２になるように温度制御しつつ（Ｓ１３）、印刷要求がされるまで待機する（Ｓ１４）。
【００２１】
Ｓ１４の待機ステップにおいて、印刷要求がされた場合には、定着制御部２４は、印刷処理を実行する（Ｓ１５）。Ｓ１５の印刷処理中は、定着ローラの回転速度が第２の速度Ｖ２（定着設定速度）で、かつ、その表面温度が第２の温度（定着設定温度）になるように制御される。続いて、定着制御部２４は、印刷終了か否かを判断し（Ｓ１６）、印刷が終了した場合には、再度、定着ローラ４０の回転を停止し（Ｓ１２）、定着ローラの表面温度がＴ２になるように温度制御しつつ（Ｓ１３）、印刷要求がされるまで待機する（Ｓ１４）。
【００２２】
これに対して、Ｓ１４の待機ステップにおいて、定着制御部２４は、画像形成装置１００の動作停止要求がされたか否かを判断するとともに（Ｓ２３）、印刷要求がされないまま所定の待機時間が経過か否かを判断する（Ｓ１８）。Ｓ２３のステップにおいて、画像形成装置１００の動作停止要求がされた場合には、定着制御部２４は、定着ローラ４０の回転を停止させるとともに定着ローラ４０に対する熱供給を停止し、その後動作を停止する。また、Ｓ１８のステップについて、この実施形態では、待機時間が５分に設定されているが、待機時間は画像形成装置１００の使用状況に応じて任意に設定すれば良い。
【００２３】
Ｓ１８の判断ステップにおいて、印刷要求がされないまま所定の待機時間が経過した場合には、定着制御部２４はスタンバイモードに移行する。具体的には、定着制御部２４は、定着ローラ４０の回転速度を第３の速度Ｖ３になるようにモータ用ドライバ２６を制御し（Ｓ１９）、かつ、定着ローラ４０の表面温度が第３の温度Ｔ３になるようにヒータ用ドライバ２８を制御する（Ｓ２０）。スタンバイ時の第３の速度Ｖ３は、第１の速度Ｖ１以上でかつ第２の速度未満の速度に設定され、第３の温度Ｔ３は、第１の温度Ｔ１以上でかつ第２の温度Ｔ２未満の温度に設定される。この実施形態では、第３の速度Ｖ３は１２０ｍｍ／ｓに設定され、第３の温度Ｔ３は１６０℃に設定されるが、この値に限定されるものではない。
【００２４】
スタンバイモードにおいて、画像形成装置１００の動作停止要求がされたか否かを判断し（Ｓ２１）、画像形成装置１００の動作停止要求がされた場合には、定着制御部２４は、定着ローラ４０の回転を停止させるとともに定着ローラ４０に対する熱供給を停止し、その後動作を停止する。また、同時に、定着制御部２４は、通常モードに復帰すべき旨の信号が入力されるか否かを判断し、通常モードに復帰すべき旨の信号が入力された場合には、上述のＳ１１の判断ステップに移行する。
【００２５】
図５は、ウォーミングアップ処理時における定着制御部２４の動作手順を示すフローチャートである。ウォーミングアップ処理は、電源投入時およびスタンバイモードから通常モードに復帰する時に実行される。
【００２６】
まず、定着制御部２４は、定着ローラ４０および用紙剥離爪３８に付いたトナーが硬化している虞があるか否かを判断する（Ｓ１）。この実施形態では、Ｓ１において定着制御部２４は、定着ローラ４０の表面温度がトナー軟化温度未満になっているか否かを判断する。ここでは、トナー軟化温度が１２０℃に設定されている。
【００２７】
Ｓ１の判断ステップにおいて定着ローラ４０の表面温度がトナー軟化温度未満であるときには、定着制御部２４は、ヒータ用ドライバ２８を制御することによって定着ローラ４０を加熱する（Ｓ２）。続いて、定着制御部２４は、定着ローラ４０の表面温度Ｔが第１の温度Ｔ１に達するまで待機する（Ｓ３）。第１の温度Ｔ１は、トナー軟化温度以上でかつ定着設定温度未満の温度に設定される。本実施形態では、定着設定温度が１９０℃に設定されており、かつ、第１の温度Ｔ１が１５０℃に設定される。Ｓ３の待機ステップにおいて、定着ローラ４０の表面温度Ｔが第１の温度Ｔ１に達した場合には、定着制御部２４は、モータ用ドライバ２６を制御することによって、定着ローラ４０を定着設定速度未満の第１の速度Ｖ１で回転させる（Ｓ４）。第１の速度Ｖ１は、定着設定速度の１／４以下であることが好ましく、さらに好ましくは定着設定速度の１／６であることが実験により明らかになっている。この実施形態では、定着設定速度が５４０ｍｍ／ｓであるため、第１の速度Ｖ１が９０ｍｍ／ｓに設定されている。
【００２８】
一方で、Ｓ１の判断ステップにおいて定着ローラ４０の表面温度がトナー軟化温度以上であるときには、定着制御部２４は、ヒータ用ドライバ２８を制御することによって定着ローラ４０を加熱する（Ｓ７）。そして、上述のＳ２のステップおよびＳ３のステップを実行することなく、Ｓ４のステップに移行する。
【００２９】
Ｓ４のステップに続いて、定着制御部２４は、定着ローラ４０の表面温度Ｔが第２の温度Ｔ２に達するまで待機する（Ｓ５）。この第２の温度Ｔ２は、定着設定温度であり、上述したようにこの実施形態では１９０℃である。Ｓ５の待機ステップにおいて、定着ローラ４０の表面温度Ｔが第２の温度Ｔ２に達した場合には、定着制御部２４はウォームアップ処理が完了したことを示すウォームアップ完了信号をＣＰＵ１０に対して出力し（Ｓ６）、ウォームアップ処理を終了する。
【００３０】
Ｓ４のステップにおいて、定着設定速度よりも低い第１の速度Ｖ１で定着ローラ４０の駆動開始するため、定着ローラ４０の駆動開始時にトナーによって定着ローラ４０の表面が傷ついたり、トナーから用紙剥離爪３８に作用するせん断力によって用紙剥離爪３８が破損したりする虞が少ない。このため、定着設定速度で定着ローラ４０の駆動開始する場合に比較して、定着ローラ４０の駆動開始の条件となる第１の温度Ｔ１を低く設定することが可能になる。この結果、軟化したトナーの粘度が比較的大きい状態で定着ローラ４０を回転することが可能になるため、定着ローラ４０の回転によって用紙剥離爪３８に付いたトナーが取り除かれ易い。
【００３１】
図６は、定着制御部２４の動作手順の他の例を示すフローチャートである。図４で説明した実施形態では、第１の速度Ｖ１、第２の速度Ｖ２、および第３の速度Ｖ３が互いに異なるように設定されているが、第１の速度Ｖ１と第３の速度Ｖ３とが等しくなるようにしても良い。また、第１の温度Ｔ１、第２の温度Ｔ２、および第３の温度Ｔ３が互いに異なるように設定されているが、第１の温度Ｔ１と第３の温度Ｔ３とが等しくなるようにしても良い。図６に示すフローチャートでは、スタンバイモード時の速度を第１の速度Ｖ１に制御し（Ｓ１９′）、かつ、温度を第１の温度Ｔ１に制御している（Ｓ２０′）。
【００３２】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】画像形成装置の概略を示すブロック図である。
【図２】定着装置の概略を示す図である。
【図３】用紙剥離爪の概略を示す図である。
【図４】定着制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】ウォームアップ時の定着制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】定着制御部の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
２０−画像形成部
２２−定着装置
２４−定着制御部
２６−モータ用ドライバ
２８−ヒータ用ドライバ
５５−クリーニングウェブ
１００−画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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