(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと、加熱ローラに圧接した支持ローラと、加熱ローラ表面に発生したオフセットトナーを拭き取る清掃部材とを備え、トナー像が形成された記録体を、加熱ローラと支持ローラとで加熱加圧しながら挟持搬送し、トナー像を記録体に定着させる定着装置において、
前記清掃部材を加熱ローラに対し離接可能に設けるとともに、印刷中断から再開後の通常印刷を行う間のうち、記録体の停止期間に、加熱ローラと支持ローラの圧接を解除すると共に、前記清掃部材を加熱ローラに対して接触状態にし、加熱ローラを印刷時と同方向に回転しながらオフセットトナーを拭き取り、印刷再開されて通常印刷となってから所定期間は前記清掃部材を加熱ローラに対し接触状態にし、それ以外の期間は前記清掃部材を加熱ローラに対し非接触状態にすることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、フアクシミリ等の電子写真方式を用いた記録装置に係り、さらに詳細には、記録体の表面に形成されるトナー像を記録体に定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた記録装置は、トナーを記録体表面に画像として顕像化させる工程と、顕像化されたトナー画像を記録体に定着させる工程から成る。トナーは加熱により融解し、冷却により凝固する。上記定着工程では、このトナーの性質を利用して、トナーを加熱させることにより融解させ、その後の自然冷却により記録体に溶着、すなわち定着させる。
【０００３】
以下、従来の定着装置について説明する。
【０００４】
定着工程において、多く行われる加熱方式は、１本のローラと１本の支持ローラから成る１対の定着ローラ対を圧接し、少なくともそのうち１本の定着ローラを加熱して、上記２本の定着ローラが相接する溶融挟持部を形成し、その溶融挟持部にトナー画像が形成された記録体を挿通させる方式である。そして、上記融挟持部に記録体を挿通させることにより、記録体の表面に画像として配列したトナーは、加熱されると同時に加圧される。溶融挟持部における熱エネルギと圧力による仕事の２種類のエネルギ供給を受けることによりトナーは融解し、変形する。この作用によりトナーは記録体に定着する。なお、定着ローラは、少なくとも一方が加熱されていればよい。また、記録紙体に形成されたトナー像を定着ローラに挿通する際、トナー像の担持面と加熱された定着ローラとが接触するように挿通する。上記加熱ローラをヒートローラと呼ぶ。また、上記支持ローラをバツクアツプローラと呼ぶ。なお本明細書では、説明を簡単にするため、ヒートローラをＨＲ、バツクアツプローラをＢＲと略記することがある。ＨＲとＢＲの両方のローラを定着ローラ対と呼ぶ。また、ＨＲとＢＲのうち任意のいずれか一方を定着ローラと呼ぶことがある。
【０００５】
ＨＲはアルミニウムの中空円筒から成り、その中心部にヒータが備えられている。アルミニウムの中空円筒を芯金と呼ぶ。また、ヒータにはハロゲンランプを用いることが多い。
【０００６】
一方、支持ローラであるＢＲは金属製の回転軸の外側に弾性層が設けられ、ＨＲとの圧接の際にこの弾性層が変形して溶融挟持部が形成される。
【０００７】
定着装置では、トナー像を定着する際、定着ローラにトナーが付着することがある。この現像をオフセツトと呼び、定着ローラに付着したトナーをオフセツトトナーと呼ぶ。オフセツトトナーが多量に発生した場合、このオフセツトトナーが記録体に再転移し、記録情報との区別がつかなくなつて誤印字を引き起こすという問題が発生する。これを防止するため、ＨＲのトナーと接する外被層に離型性が高いシリコンゴムやフッ素ゴム、あるいはフッ素樹脂を離型層として用いるのが一般的である。離型層は芯金と比較して熱伝導率が低いため、定着時には熱抵抗として作用する。
【０００８】
次に、オフセットの発生特性や従来の対策法について述べる。
【０００９】
図２はオフセツトトナーの発生特性を示す図である。
【００１０】
１１は低温領域、１２は高温領域、１３は非オフセツトバンドである。
【００１１】
横軸に定着ローラの温度、縦軸にオフセツトトナーの量を示す。
【００１２】
オフセツトトナーの量は低温領域１１および高温領域１２で多く、低温領域１１で発生するオフセツトを低温オフセツト、高温領域１２で発生するオフセツトを高温オフセツトと呼ぶ。この低温領域１１と高温領域１２に狭まれた領域を非オフセツトバンド１３と呼び、オフセツトトナーの量は少ない。
【００１３】
定着装置では、オフセツトトナーの量を極力少なくするため、定着ローラの温度を非オフセツトバンド１３内に設定するのが通常である。
【００１４】
非オフセツトバンド１３内に定着ローラの温度を設定しても、若干のオフセツトが発生するので、オフセツトが発生している期間において、定着ローラに不織布や多孔性物質等を接触させてオフセツトトナーを拭き取るクリーナを有する定着装置が存在する。この場合、不織布や多孔性物質が捕集可能な量以上のオフセツトトナーを捕集しようとすると、不織布や多孔性物質に一度捕集されたオフセツトトナーが再度定着ローラに転移する。さらにこれが記録体に転移するという問題も発生する。これを未然に防ぐため、不織布や多孔性物質に拭き取られたオフセツトトナーが上記捕集可能な量を越えて蓄積される前に、不織布や多孔性物質から成るクリーナを交換しなければならない。しかもその交換は比較的短い期間で行われなければならぬという問題がある。
【００１５】
また、非オフセツトバンド１３におけるオフセツトトナーの量を少なくするため、定着ローラにシリコンオイル等の離型剤を塗布する場合がある。さらに、クリーナと離型剤塗布を併用する場合があるが、これらの場合もオフセツトが零とはならないため、クリーナはその捕集能力以上のオフセツトトナーを捕集することができず、クリーナの交換が必要となる。ところで、離型剤の塗布を行わない場合は、クリーナのみでオフセツトトナーを除去する場合に比較すると、クリーナ交換までの期間は長いが、この方式を用いたとしても、現在の技術状況では、クリーナ交換までの期間は十分でなく、更なる期間の伸長が望まれている。
【００１６】
またさらに、不織布や多孔性物質から成るクリーナを用いた場合、たとえ蓄積されたオフセツトトナーの量が捕集可能なレベルであっても、トナーは離型層に用いられるフッ素樹脂やシリコンゴム、フッ素ゴム等の材料より固いので絶えずＨＲを摩擦することになり、ＨＲの寿命を低下させるという問題がある。
【００１７】
ところで、特開平１−１４０１８１号公報に記載されているように、印刷に供される記録紙にオフセツトトナーを付着させて除去するという方式が知られている。
【００１８】
しかし、定着ローラに認知可能なオフセツトトナーが存在した場合には、このオフセツトトナーがそのまま印刷に供される記録紙に転移するため、情報を有する記録紙に誤印字を発生させるという問題が存在する。このような状況は、特に印刷の中断時に発生する。すなわち、定着中に何らかの都合で一時的に印刷を中断する場合、印刷の停止時には記録紙が停止した後、定着装置の溶融挟持部のＨＲとＢＲの圧接が解除される。また印刷が再開される時には、ＨＲとＢＲが圧接されて溶融挟持部が形成された後に記録紙が搬送される。停止した記録紙の溶融挟持部に対応した位置にトナー画像が存在すると、記録紙が停止したままＨＲとＢＲが圧接される状態が発生するので、通常の搬送状態より多くの熱量がトナーに投入されて高温オフセツトが発生する。印刷の中断は記録紙の走行不具合の場合、走行は正常であるが他の要因で記録装置にエラーが発生した場合等に起こる。
【００１９】
なお、本発明に関係する従来技術として、前掲公報以外に、例えば特開平３−１０７１８３号公報を挙げることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の技術では、オフセットトナーを拭き取るクリーナの交換までの期間について配慮されておらず、クリーナ交換までの期間が短いという問題があった。
【００２１】
また、拭き取られたトナーがヒートローラの離型層を摩擦することについて配慮されておらず、ヒートローラの寿命が短いという問題があった。
【００２２】
さらに、クリーナを用いず、印刷に供される記録紙にオフセツトトナーを付着させて除去するという方式では、特に印刷の中断時に発生する高温オフセットについて配慮されておらず、情報を有する記録紙に誤印字を発生させるという問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、クリーナ交換までの期間が長く、ヒートローラの寿命が長く、誤印字の発生が無い電子写真記録装置の定着装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
オフセツトが発生した場合の問題点は、定着ローラに付着したオフセツトトナーが記録紙に再転移して誤印字を引き起こすことにある。したがつて、記録紙に再転移したオフセツトトナーが画像として認められなければこの問題は発生し得ない。非オフセットバンドにおいては、オフセツトトナーは認知し得ない程の小さな粒子である。拭き取りを行わなければこれらの粒子は認知されないままその後に定着に供される記録紙に再転移して記録装置外に排出される。通常の印刷では非オフセットバンドにヒートローラの温度が設定されていれば誤印字は発生しない。また、誤印字として認知されるオフセットが発生するのは、上述のように印刷が中断された場合である。
【００２５】
そこで、本発明では、ヒートローラの温度を非オフセットバンド内に設定し、通常の印刷時や待機時には、オフセットトナーを拭き取るクリーナはヒートローラから非接触状態で設置され、印刷が中断された場合のみヒートローラに接して高温オフセットトナーを拭き取るようにした。
【００２６】
ヒートローラの温度が非オフセットバンド内に設定されるので、たとえクリーナが非接触状態でも誤印字は発生せず、印刷が中断して高温オフセットが発生した場合には、クリーナがヒートローラに接触してオフセットトナーを拭き取るので、全ての記録装置の動作において誤印字の発生は無い。記録装置の動作時間の大部分を占める通常の印刷時や待機時にクリーナはヒートローラから非接触状態にあるため、ヒートローラを摩擦することが殆ど無く、目にみえないオフセットトナーを拭き取ることが無いので、ヒートローラの寿命を伸ばすことができ、クリーナの交換までの期間を伸ばすことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１および図２を用いて説明する。
【００２８】
図１は本実施例に係る定着装置の縦断側面図である。
【００２９】
１はヒートローラ（ＨＲ）、２はバックアップローラ（ＢＲ）、３は溶融挟持部、４は記録紙、５はクリーナユニット、６はフェルト、７は押さえ部材、８はオイル注入孔、９はばね、１０は押し出し部材である。
【００３０】
図２は既述のごとく、オフセットの発生特性を示す図で、１１は低温領域、  １２は高温領域、１３は非オフセツトバンドであり、横軸に定着ローラの温度、縦軸にオフセツトトナーの量を示す。
【００３１】
ＨＲ１を加熱し、ＨＲ１とＢＲ２を圧接して２本の定着ローラ（ＨＲ１とＢＲ２）が相接する溶融挟持部３を形成し、その溶融挟持部３にトナー画像が形成された記録体を挿通させる。溶融挟持部３に記録体を挿通させることにより、記録体の表面に画像として配列したトナーは、加熱されると同時に加圧され、熱エネルギと圧力による仕事の２種類のエネルギ供給を受けることにより融解し、変形する。この作用によりトナーは記録体に定着する。ＨＲ１はアルミニウムの中空円筒から成り、その中心部にヒータが備えられている。また、ヒータには例えばハロゲンランプが用いられる。オフセット現象を防止するため、ＨＲ１のトナーと接する外被層には、離型性が高い例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）が用いられる。一方、ＢＲ２は、金属製の回転軸の外側にシリコンゴムから成る弾性層が設けられ、ＨＲ１との圧接の際にこの弾性層が変形して溶融挟持部３が形成される。
【００３２】
５はクリーナユニットであり、クリーナユニットの中に移動式のフェルト６、押さえ部材７、オイル注入孔８等のオフセットトナーの拭き取りに必要な部品が配置されている。
【００３３】
押さえ部材７は、通常の印刷時や待機時にはばね９により引っ張られており、その結果フェルト６がＨＲ１から離れた状態になっている。フェルト６は移動式であるが、フェルト６がＨＲ１から離れている期間はフェルト６の移動を停止させる。ＨＲ１の温度は図示を省略した温度センサーにより常時モニターされている。印刷中のＨＲ１の温度は上記センサーの出力を基に非オフセットバンド１３の範囲の所定の温度になるよう制御されている。オフセツトトナーの量は低温領域１１および高温領域１２で多く、低温領域１１で発生するオフセツトを低温オフセツト、高温領域１２で発生するオフセツトを高温オフセツトと呼ぶ。この低温領域１１と高温領域１２に狭まれた領域を非オフセツトバンド１３と呼び、オフセツトトナーの量は少ない。非オフセツトバンド１３範囲のオフセットトナーの量は目で見て認知できないほど微量である。したがって、通常の印刷時にはフェルト６がＨＲ１から離れていてもオフセットトナーによる誤印字の発生は無い。
【００３４】
しかし、一時的に印刷を中断する場合、印刷の停止時には記録紙４が停止した後、定着装置の溶融挟持部３のＨＲ１とＢＲ２の圧接が解除される。また印刷が再開される時には、ＨＲ１とＢＲ２が圧接されて溶融挟持部３が形成された後に記録紙４が搬送される。停止した記録紙４の溶融挟持部３に対応した位置にトナー画像が存在すると、記録紙４が停止したままＨＲ１とＢＲ２が圧接される状態が発生するので、通常の搬送状態より多くの熱量がトナーに投入されて高温オフセツトが発生する。これにより発生する誤印字を防止するため、本実施例の定着装置では、一時的に印刷の中断が発生した場合には、速やかに押し出し部材１０が押さえ部材７をＨＲ１の方向に押し出し、フェルト６をＨＲ１に接触させてオフセットトナーの拭き取りを開始する。押し出し部材１０の前後運動はソレノイドによって行われる。フェルト６のＨＲ１への接触は、印刷の中断が解除され印刷が再開されて通常の印刷状態に戻ってから所定の期間続けられる。また、フェルト６がＨＲ１に接触している期間はフェルト６を移動させる。本実施例では通常の印刷状態に戻ってからフェルト６を非接触の状態に戻すまでの時間は１分に設定されている。また、フェルト６がＨＲ１に接触状態にあるときのフェルト６の移動速度は0.005mm/sに設定されている。本実施例の定着装置では、記録紙のジャムの場合、記録装置にエラーが発生した場合を一時的印刷の中断として取り扱っている。
【００３５】
このように高温オフセットが発生した場合には、ＨＲ１をフェルト６が拭き取るので誤印字の発生は防止される。
【００３６】
以上に述べた本実施例の効果をまとめると、ＨＲ１の温度が非オフセットバンド１３内に設定されるので、たとえフェルト６が非接触状態でも誤印字は発生せず、印刷が中断して高温オフセット１２が発生した場合には、フェルト６がＨＲ１に接触してオフセットトナーを拭き取るので誤印字の発生は無い。定着装置の動作時間の大部分を占める通常の印刷時や待機時にフェルト６はＨＲ１から非接触状態にあるため、ＨＲ１を摩擦することが殆ど無く、目にみえないオフセットトナーを拭き取ることが無いので、ＨＲ１の寿命を伸ばすことができ、フェルト６の交換までの期間を伸ばすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の印刷時には清掃部材を非接触状態とするが、加熱ローラの温度が非オフセットバンド内に設定されるので、誤印字の発生はない。印刷が中断して高温オフセットが発生した場合には、清掃部材が加熱ローラに接触してオフセットトナーを拭き取るので、全ての記録装置の動作において誤印字の発生は無い。記録装置の動作時間の大部分を占める通常の印刷時や待機時に清掃部材は加熱ローラから非接触状態にあるため、加熱ローラを摩擦することが殆ど無く、目にみえないオフセットトナーを拭き取ることが無いので、加熱ローラの寿命を伸ばすことができ、清掃部材の交換までの期間を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す定着装置の縦断側面図である。
【図２】オフセットの発生特性を示す図である。
【符号の説明】
１…ヒートローラ、２…バックアップローラ、３…溶融挟持部、４…記録紙、５…クリーナユニット、６…フェルト、７…押さえ部材、８…オイル注入孔、９…ばね、１０…押し出し部材、１１…低温領域、１２…高温領域、１３…非オフセツトバンド。
【図１】
0003914326.tif 000002
【図２】
0003914326.tif 000003