(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
記録媒体の搬送速度と略等速で回転可能な加熱部材と、該加熱部材に所定の圧力で圧接されて定着ニップ部を形成する加圧部材と、から成る定着部材と、前記加圧部材に接触可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材を前記加圧部材に接触または離間させる離接機構と、通電により前記加熱部材を加熱する加熱手段と、を備え、前記定着ニップ部にトナー像が形成された記録媒体を挿通させてトナー像の定着処理を行う定着装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記画像形成部における画像形成が開始され、前記定着部材が回転駆動を開始するとともに前記加熱手段への通電を開始した時点で前記加圧部材から前記クリーニング部材を離間させておき、前記加熱手段への通電を開始してから所定時間経過後に前記クリーニング部材を前記加圧部材が１回転する時間以上接触させた後、記録媒体が前記定着ニップ部に到達する前に前記加圧部材から前記クリーニング部材を離間させるクリーニングモードを実行可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成部において複数の記録媒体に連続印字が行われる場合、１枚目の記録媒体が前記定着ニップ部に到達する前に前記加圧部材から前記クリーニング部材を離間させるとともに、連続印字が終了するまで前記クリーニング部材の離間状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
記録媒体の搬送方向に対し前記定着ニップ部の上流側には記録媒体の通過を検知する記録媒体検知機構が設けられており、前記記録媒体検知機構により記録媒体の先端の通過が検知されたとき前記加圧部材から前記クリーニング部材を離間させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置を備えた複写機、プリンター等の画像形成装置に関し、特に、定着ローラーや加圧ローラーにクリーニング部材を接触させて異物を除去する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置においては、帯電ユニットにより一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に露光ユニットからレーザー照射を行うことにより、帯電を部分的に減衰させた所定の静電潜像を形成し、現像ユニットにより静電潜像にトナーを付着させてトナー像とした後、転写手段を用いてトナー像を用紙（記録媒体）上に転写し、定着装置により未定着トナーを加熱、加圧して永久像とする画像形成プロセスが実行される。
【０００３】
上述したような定着装置では、定着ローラー対（定着部材）を構成する加熱ローラー（定着ローラー）または加圧ローラーに記録媒体上のトナーが移行（オフセット）して付着し、後続の記録媒体に再付着して画像不良を発生させるという問題があった。そこで、定着ローラーや加圧ローラーにクリーニングローラーを接触させて記録媒体から定着ローラーや加圧ローラーに移行したトナーを除去することにより、記録媒体への再付着を防止する方法が採用されている。
【０００４】
ところで、定着ローラーや加圧ローラーに付着しているトナーは微小な量であり、記録媒体に再転写されても視認できないようなレベルである。しかし、付着したトナーが定着ローラーや加圧ローラーから記録媒体を剥離するための分離爪によって掻き取られ、掻き取られたトナーが過度に堆積すると、塊状となったトナーが分離爪から離れ、定着ローラーや加圧ローラーに再付着する。このようなトナーが記録媒体に再転写されると画像不良として視認されてしまう。
【０００５】
そして、クリーニングローラーを用いた場合、画像不良として視認されるレベルのトナーに加えて、画像不良として視認されないレベルのトナーも除去することとなる。ここで、クリーニングローラーにより除去可能なトナーの量は、クリーニングローラーの外周面積分しかない。そのため、クリーニングローラーの耐用期間を延ばすためには大径のクリーニングローラーを使用する必要があり、定着装置の大型化に繋がるという問題点があった。
【０００６】
そこで、クリーニングローラーの長寿命化を図る方法が提案されており、例えば特許文献１には、定着ローラーに接触するクリーニングローラーと、クリーニングローラーに接触するクリーニングブレードとを設け、クリーニングローラーに付着したトナーを物理的に掻き落とすようにした定着装置が開示されている。また、特許文献２には、定着ローラー対のニップ部（定着ニップ部）を用紙が通過する際のみクリーニングローラーを接触させることにより、クリーニングローラーに移行したトナーが定着ローラー対へ再移行するのを防止するようにした定着装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２２１７７３号公報
【特許文献２】特開２００９−６９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法ではクリーニングブレードの稜線とクリーニングローラーの外周面とを隙間無く接触させる必要があるが、僅かでも隙間があるとクリーニングローラーの外周面に筋状のトナーが残存する場合があり、定着ローラーまたは加圧ローラーに再付着するおそれがあった。また、クリーニングブレードとクリーニングローラーとの隙間に滞留したトナーが固着し、クリーニングローラーが回転しなくなるおそれもあった。
【０００９】
一方、特許文献２の方法では、画像不良として視認されないレベルの微小なトナーもクリーニングローラーによって除去されるため、除去されたトナーによりクリーニングローラーの外周面が短期間で飽和してしまう。従って、クリーニングローラーの長寿命化を図ることが困難であった。また、定着ニップ部を用紙が通過するまではクリーニングローラーを接触させないため、分離爪と定着ローラーとの間に溜まった比較的大きいトナーが除去されずに記録媒体に再転写され、画像不良として視認されてしまうおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、定着部材に付着したトナー等の異物を除去するクリーニング部材の外径を大きくすることなく、クリーニング部材の長寿命化を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、定着装置と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、記録媒体上にトナー像を形成する。定着装置は、記録媒体の搬送速度と略等速で回転可能な加熱部材と、該加熱部材に所定の圧力で圧接されて定着ニップ部を形成する加圧部材と、から成る定着部材と、加熱部材または加圧部材のいずれかに接触可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材を加熱部材または加圧部材に接触または離間させる離接機構と、を備え、定着ニップ部にトナー像が形成された記録媒体を挿通させてトナー像の定着処理を行う。画像形成装置は、画像形成部における画像形成が開始され、定着部材が回転駆動を開始した時点で加熱部材または加圧部材からクリーニング部材を離間させておき、所定時間経過後にクリーニング部材を加熱部材または加圧部材が１回転する時間以上接触させた後、記録媒体が定着ニップ部に到達する前に加熱部材または加圧部材からクリーニング部材を離間させるクリーニングモードを実行可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の構成によれば、クリーニング部材は、定着部材の回転駆動開始時には加熱部材または加圧部材から離間しており、印字開始後に加熱部材または加圧部材に接触させることにより、定着処理の実行前に画像不良として視認できるレベルの異物を確実に除去することができる。また、異物を除去した後、定着処理が開始される前にクリーニング部材を再び加熱部材または加圧部材から離間させ、画像として視認できないレベルの異物をクリーニング部材に付着させないようにすることで、クリーニング部材を常に加熱部材または加圧部材に接触させる構成に比べてクリーニング部材への異物の付着量も少なくなる。従って、大径のクリーニング部材を用いることなくクリーニング部材の耐用期間を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図
【図２】本発明の画像形成装置１００に搭載される定着装置１５の一例を示す側面断面図であり、加圧ローラー２０ｂにクリーニングローラー４０を接触させた状態を示す図
【図３】本発明の画像形成装置１００に搭載される定着装置１５の一例を示す側面断面図であり、加圧ローラー２０ｂからクリーニングローラー４０を離間させた状態を示す図
【図４】加圧ローラークリーニングモードのシーケンスを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００では、画像形成動作を行う場合、帯電ユニット４により図中時計回り方向に回転する感光体ドラム５が一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。
【００１５】
この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）がクリーニング装置１９の下流側に設けられている。
【００１６】
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙カセット１０又は手差し用紙トレイ１１から用紙搬送路１２及びレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４（画像転写部）により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。帯電ユニット４、感光体ドラム５、露光ユニット７、現像ユニット８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９は、用紙上にトナー像を形成する画像形成部を構成する。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により画像形成装置１００の本体上部に搬送され、排出ローラー対１７より排出トレイ１８に排出される。
【００１７】
図２及び図３は、画像形成装置１００に搭載される定着装置１５の側面断面図である。図２は加圧ローラー２０ｂにクリーニングローラー４０を接触させた状態、図３は加圧ローラー２０ｂからクリーニングローラー４０を離間させた状態を示している。なお、図２及び図３においては定着装置１５のハウジングは記載を省略している。
【００１８】
定着装置１５は、駆動モーター（図示せず）により図２及び図３において時計回り方向に回転する加熱ローラー２０ａと、加熱ローラー２０ａに従動して反時計回り方向に回転する加圧ローラー２０ｂを備えている。加熱ローラー２０ａ内にはヒーター２１が内蔵されており、加圧ローラー２０ｂは図示しない付勢手段により所定の圧力で加熱ローラー２０ａに圧接されている。加熱ローラー２０ａ及び加圧ローラー２０ｂは、定着ニップ部Ｎを通過する用紙上の未定着トナーを定着させる定着ローラー対２０を構成している。
【００１９】
本実施形態に用いる加熱ローラー２０ａの構成としては、例えば、アルミニウム製の芯金の外周面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）のコート層（離型層）を積層したものが挙げられる。また、加圧ローラー２０ｂの構成としては、アルミニウム製の芯金にシリコーンゴム層（弾性層）を積層し、ＰＦＡチューブ（離型層）で被覆したものが挙げられる。
【００２０】
ヒーター２１はハロゲンヒーターでも良いし、励磁コイルとコアとを有する誘導加熱部を備えたＩＨヒーターでも良い。ここではヒーター２１としてハロゲンヒーターを用いている。
【００２１】
加熱ローラー２０ａの回転方向（時計回り方向）に対し定着ニップ部Ｎの下流側には、加熱ローラー２０ａから用紙を分離する加熱側分離爪２５ａが配置されている。加熱側分離爪２５ａは、先端部が加熱ローラー２０ａの外周面に接触するように加熱ローラー２０ａの軸方向（図２、図３の紙面と垂直な方向）の複数個所に配置されている。
【００２２】
同様に、加圧ローラー２０ｂの回転方向（反時計回り方向）に対し定着ニップ部Ｎの下流側には、加圧ローラー２０ｂから用紙を分離する加圧側分離爪２５ｂが配置されている。加圧側分離爪２５ｂは、先端部が加圧ローラー２０ｂの外周面に接触するように加圧ローラー２０ｂの軸方向（図２、図３の紙面と垂直な方向）の複数個所に配置されている。
【００２３】
加熱ローラー２０ａの回転方向に対し定着ニップ部Ｎの上流側には、加熱ローラー２０ａの表面温度を非接触で検知するサーミスター３０が配置されている。このサーミスター３０により加熱ローラー２０ａの表面温度を検知し、ヒーター２１に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦすることによって定着温度の制御を行う。
【００２４】
用紙搬送方向（図２、図３の右から左方向）に対し定着ニップ部Ｎの上流側には、用紙を定着ニップ部Ｎへ案内するための定着進入ガイド２２が設けられている。また、定着進入ガイド２２の上流側直近には、用紙の先端部及び後端部の通過を検知する用紙検知機構２３が配置されている。用紙検知機構２３は、例えば、用紙搬送路上に突出して用紙の通過により揺動する定着アクチュエーターと、定着アクチュエーターの揺動によりＯＮまたはＯＦＦされるＰＩ（フォトインタラプター）センサーとで構成される。
【００２５】
転写ローラー１４（図１参照）によりトナー像が転写された用紙は図２の左方向に進み、ハウジングの上流側開口部より定着装置１５内に搬入され、定着進入ガイド２２に沿って定着ローラー対２０の定着ニップ部Ｎに案内される。用紙が定着ニップ部Ｎを通過するとき、所定の温度及び圧力により加熱、加圧され、用紙上のトナー像が永久像とされる。その後、用紙はハウジングの下流側開口部より定着装置１５の外部に搬送され、排出ローラー対１７（図１参照）から画像形成装置１００の外部に排出される。
【００２６】
加圧ローラー２０ｂの回転方向に対し定着ニップ部Ｎの上流側には、加圧ローラー２０ｂの外周面に付着したトナー等の汚れを除去するクリーニングローラー４０が配置されている。クリーニングローラー４０は、アルミニウム製の芯金４０ａ上に耐熱フェルト４０ｂを巻き付けた構成であり、芯金４０ａを回転可能に支持する軸受部４１にはコイルバネ５１の一端が固定されている。コイルバネ５１の他端は作動板４３に固定されており、作動板４３にはコイルバネ５１と反対側から偏芯カム５３が接触している。偏芯カム５３は、クリーニングローラー移動モーター（図示せず）の出力軸に固定されている。
【００２７】
図２の状態では、作動板４３に偏芯カム５３の大径部５３ａが当接しており、コイルバネ５１は圧縮されている。クリーニングローラー移動モーター（図示せず）により、図２の状態から偏芯カム５３を所定量（１８０°）回転させて、図３に示すように作動板４３に偏芯カム５３の小径部５３ｂを接触させることにより、作動板４３が矢印Ａ′方向に移動し、圧縮されていたコイルバネ５１が伸長するとともにクリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂから離間する。以上のようにして、クリーニングローラー４０は加圧ローラー２０ｂに対して接離動作を行う。
【００２８】
図４は、加圧ローラー２０ｂに付着したトナーや紙粉等の異物を除去する加圧ローラークリーニングモードのシーケンスを示すフローチャートである。図２及び図３を参照しながら、図４のステップに沿って加圧ローラークリーニングモードの実行手順について説明する。なお、印字開始前においては、図３に示すようにクリーニングローラー４０は加圧ローラー２０ｂから離間している。
【００２９】
パーソナルコンピューター等の上位機器から印字開始命令が入力されると（ステップＳ１）、加熱ローラー２０ａ及び加圧ローラー２０ｂから成る定着ローラー対２０が回転駆動を開始する（ステップＳ２）。同時にヒーター２１への通電が開始され、サーミスター３０による加熱ローラー２０ａの表面温度の検知も開始される。
【００３０】
定着ローラー対２０が回転駆動を開始してから所定時間経過後、制御部（図示せず）からクリーニングローラー移動モーターに制御信号が送信され、偏芯カム５３を所定量回転させて大径部５３ａを作動板４３に接触させる。これにより、作動板４３が矢印Ａ方向に移動し、図２に示すようにクリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂに接触する（ステップＳ３）。そして、クリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂに従動回転することで、加圧ローラー２０ｂ表面に付着した視認できるレベルのトナー、特に加圧ローラー２０ｂと加圧側分離爪２５ｂとの間から出てきた塊状のトナーを除去する。
【００３１】
また、加熱ローラー２０ａと加熱側分離爪２５ａとの間からも塊状のトナーが出てくるが、通常、トナーは温度の高い側から低い側へ移行し易いという性質がある。そのため、加熱ローラー２０ａに付着したトナーは、定着ニップ部Ｎにおいて徐々に温度の低い加圧ローラー２０ｂ側に移行し、クリーニングローラー４０によって除去される。即ち、加圧ローラー２０ｂにクリーニングローラー４０を接触させることで、加熱ローラー２０ａに付着したトナーも除去することができる。
【００３２】
加熱ローラー２０ａの表面温度が所定温度に到達すると、給紙カセット１０又は手差用紙トレイ１１から用紙が送出される。そして、用紙検知機構２３により用紙の先端が通過したか否かが判断され（ステップＳ４）、用紙の先端の通過が検知されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、偏芯カム５３を所定量回転させて小径部５３ｂを作動板４３に接触させる。これにより、作動板４３が矢印Ａ′方向に移動し、図３に示すように再びクリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂから離間する（ステップＳ５）。
【００３３】
その後、感光体ドラム５表面に形成されたトナー像が転写ローラー１４によって用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は定着装置１５に搬送され、定着ローラー対２０の定着ニップ部Ｎを通過することで定着処理が実行される（ステップＳ６）。
【００３４】
その後、印字が終了しているか否かが判断され（ステップＳ７）、印字が継続している場合は（ステップＳ７でＮＯ）ステップＳ４に戻り、定着処理を繰り返す。一方、印字が終了している場合（ステップＳ７でＹＥＳ）は処理を終了する。
【００３５】
上記の手順で加圧ローラークリーニングモードを実行することにより、加圧ローラー２０ｂと加圧側分離爪２５ｂとの間から出てきた画像不良として視認できるレベルのトナーをクリーニングローラー４０によって定着処理の実行前に確実に除去することができる。
【００３６】
また、クリーニングローラー４０は印字開始時には加圧ローラー２０ｂから離間しており、定着ローラー対２０の回転駆動開始後に加圧ローラー２０ｂに接触してトナーを除去した後、定着処理が開始される前に再び加圧ローラー２０ｂから離間するため、クリーニングローラー４０を常に加圧ローラー２０ｂに接触させる構成に比べてクリーニングローラー４０へのトナーの付着量も少なくなる。従って、大径のクリーニングローラー４０を用いることなくクリーニングローラー４０の耐用期間を延長することができ、画像形成装置１００の小型化やメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００３７】
なお、トナー像が転写された用紙が定着ニップ部Ｎを通過する際に、画像不良として視認できないレベルのトナーが加熱ローラー２０ａに付着し、加熱ローラー２０ａから加圧ローラー２０ｂに転写される。この視認できないレベルのトナーは定着ニップ部Ｎを通過する用紙の表面または裏面に付着して除去され、画像にも悪影響を及ぼさないため、用紙が通過しているときにクリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂに当接していなくとも問題はない。
【００３８】
また、クリーニングローラー４０が加圧ローラー２０ｂに接触している時間は、定着ローラー対２０が回転駆動を開始した後、用紙が定着ニップ部Ｎに進入する前であれば特に制限はないが、加圧ローラー２０ｂの外周面全域に付着した異物を確実に除去するためには、クリーニングローラー４０を加圧ローラー２０ｂが１回転する時間以上接触させておく必要がある。
【００３９】
さらに、ここでは作動板４３、コイルバネ５１、偏芯カム５３を用いてクリーニングローラー４０を加圧ローラー２０ｂに離接させる機構を示したが、クリーニングローラー４０を移動可能な手段であれば他の構成であっても良く、例えば偏芯カム５３に代えてギア機構やソレノイド等を使用しても良い。
【００４０】
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態で用いるクリーニングローラー４０の構成、加圧ローラークリーニングモードにおけるクリーニングローラー４０の接触時間等は、定着装置１５や加圧ローラー２０ｂの構成に応じて適宜設定することができる。
【００４１】
また、加熱ローラー２０ａに代えて、無端状の定着ベルトを備え、定着ベルトとこれに圧接される加圧部材とで形成される定着ニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによってトナーを定着するベルト定着方式の定着装置にも適用可能である。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、加圧ローラー２０ｂに付着したトナー等を除去するために加圧ローラー２０ｂにクリーニングローラー４０を接触させる構成としたが、加熱ローラー２０ａにクリーニングローラー４０を接触させて加熱ローラー２０ａに付着したトナー等を除去する構成としても良い。
【００４３】
また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、カラープリンター、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、或いはファクシミリ等、定着装置を備えた他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、定着装置の定着部材をクリーニングするクリーニング部材を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像不良として視認できるレベルの異物のみをクリーニング部材によって除去することで、クリーニング部材の外径を大きくすることなくクリーニング部材の長寿命化が可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
４                帯電ユニット
５                感光体ドラム
７                露光ユニット
８                現像ユニット
１４              転写ローラー
１９              クリーニング装置
１５              定着装置
２０              定着ローラー対（定着部材）
２０ａ            加熱ローラー（加熱部材）
２０ｂ            加圧ローラー（加圧部材）
２１              ヒーター（加熱手段）
２２              定着進入ガイド
２３              用紙検知機構（記録媒体検知機構）
２５ａ            加熱側分離爪
２５ｂ            加圧側分離爪
３０              サーミスター
４０              クリーニングローラー（クリーニング部材）
４０ａ            芯金
４１              軸受部
４３              作動板（接離機構）
５１              コイルバネ（接離機構）
５３              偏芯カム（接離機構）
１００            画像形成装置
【図４】
0005986962.tif 000002
【図１】
0005986962.tif 000003
【図２】
0005986962.tif 000004
【図３】
0005986962.tif 000005