(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱される定着回転体と、該定着回転体に圧接される加圧回転体と、加圧回転体の表面にクリーニングウェブを送り出して当該表面を清掃するクリーニング手段とを有する定着装置において、
前記加圧回転体の表面温度を検出する検出手段と、
前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り出し量を制御する制御手段とを有し、
該制御手段は、前記検出手段が検出した前記加圧回転体の表面温度が低いほど前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り出し量を長くすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、前記制御手段はクリーニングウェブの送り出し量を片面印刷と両面印刷とで変更することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、前記制御手段はクリーニングウェブの送り出し量を通紙する転写材サイズで変更することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の定着装置において、前記制御手段はクリーニングウェブの送り出し量をコート紙と非コート紙で変更することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載の定着装置において、通紙する転写材毎に予め設定されたクリーニングウェブの送り出し量の参照テーブルを前記制御手段のメモリに持つことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れかに記載の定着装置を有する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、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置において、トナー画像を用紙等の転写材に定着するための定着手段に用いる技術として、定着回転体の一例であるハロゲンランプ等の熱源を内蔵した加熱ローラと、加圧回転体の一例であるその加熱ローラと圧接しながら回転する加圧ローラとが形成するニップに、トナー画像を担持した転写材を通過させてトナー画像を転写材に定着する、いわゆる熱圧着方式が広く採用されている。かかる方式の定着の技術において、トナー画像は、加圧ローラによってトナー画像を担持した転写材が加熱ローラに所定の圧力で押圧されることにより、加熱ローラからの加熱を受け、溶融状態となる。溶融したトナーは、その全てが転写材に定着されることが望ましいが、実際にはトナーと加熱ローラとの付着力により、そのごく一部が加熱ローラに付着する。一般にこの現象はオフセット現象と呼ばれている。
【０００３】
オフセット現象の種類としては、低温オフセットと高温オフセットとがある。低温オフセットとは、トナーに対する加熱が不十分で、トナー画像を形成しているトナー層の内部まで充分に熱が伝達されないことからトナーの溶融が不完全となり、転写材への融着がなされなかったトナー層の一部が破砕して加熱ローラに付着するものである。この場合、転写材へのトナー画像の融着も不十分となることから、出力されたコピーからトナー画像を容易にこすり取ることができる、いわゆる定着不良が発生する。高温オフセットとは、必要以上の高温でトナーが加熱された場合、トナーの粘弾性が変化し、トナーと加熱ローラの付着力がトナー粒子の凝集力よりも高くなりトナーが加熱ローラに付着するものである。
【０００４】
一方、電子写真方式の画像形成装置により出力されるコピー画像に対しては、ますます高画質化への要求が高くなっている。オフセット画像同等の印刷品質を確保するため、トナーを小径化、あるいは重合トナーのように球形化する方向がトレンドである。このため従来トナーと比較して、トナーに対して熱が伝わりにくく、溶解が十分でないため、低温オフセットがおきやすいという問題が生じてきた。特に、非コート紙のような紙表面が凸凹の転写材の場合に発生しやすくなる。
【０００５】
この問題への対応としては、特許文献１等に記載されているように、加熱ローラに不織布等のクリーニングウェブを押圧ローラにより押し当て、回転する加熱ローラの表面を常に拭うようにした定着クリーニング手段を設けることが一般的に行われている。ところが、球形で小径のトナーは、クリーニングウェブと加熱ローラの間に生ずるわずかな間隙を通り抜けやすく、これを防ぐためには、トナーが付着していないクリーニングウェブの新しい部分を常に加熱ローラあるいは、加圧ローラに押圧することによって、できるかぎり間隙が生じないようにする必要がある。しかしながら、コピーを出力する毎に常に充分な面積のクリーニングウェブを供給することは、画像形成装置のメンテナンス頻度の増加、あるいは環境面からみた廃棄物の増加という点では望ましいことではない。
【０００６】
この問題を鑑みて特許文献２では、画像データに基づき、クリーニングウェブの供給量を制御することで、無駄なウェブの供給を防止できるようにしたクリーニング手段を提案している。特許文献２では、ウェブの送り量を画像データ（＝トナー画像面積/画像面積）が多いほど、送り量を増加させることでウェブ紙からのすり抜けが発生しにくくなる。
【０００７】
最近では、例えば、特許文献３に記載されているように、定着ローラ側（画像面側）に清掃部材を配置せず、加圧側にクリーニングウェブを配置する機構も出てきている。これは画像面側にクリーニングウェブを付加すると、ローラあるいはベルト面側が傷つき、縦スジ等の異常画像が発生してしまうためである。ところが、加圧面側に清掃部材を付加すると、加圧ローラ温度によって、オフセットトナーの染み込み度合いが変わるため、クリーニングウェブ紙の最適な送り量が変わってくる。加圧ローラ温度が低くなると、ウェブ紙へ染み込み難くなり、ウェブからのすり抜けが発生する。一方、加圧ローラ温度を高くすると、トナーブリスタ等の異常画像が発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、オフセットトナーによる画像汚れのない画像を出力できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、加熱手段によって加熱される定着回転体と、該定着回転体に圧接される加圧回転体と、加圧回転体の表面にクリーニングウェブを送り出して当該表面を清掃するクリーニング手段とを有する定着装置において、前記加圧回転体の表面温度を検出する検出手段と、前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り出し量を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記検出手段が検出した前記加圧回転体の表面温度が低いほど前記クリーニング手段のクリーニングウェブの送り出し量を長くすることを特徴とする定着装置を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、オフセットによりベルトあるいはローラに付着したトナーを除くためのクリーニングウェブの送り量を、加圧ローラ温度を元にウェブの送り量を制御することによって、オフセットトナーによる画像汚れのない画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の定着装置を説明する模式図である。
【図３】定着クリーニング手段の巻き取りの動作機構を説明する模式図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の制御フローである。
【図５】加圧ローラ温度とトナー固着の関係を示す表である。
【図６】定着装置のウェブ制御の一例を示す表である。
【図７】定着装置のウェブ制御の別の例を示す表である。
【図８】定着装置のウェブ制御のさらに別の例を示す表である。
【図９】転写材毎のウェブ送り量にかける係数の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図１は、画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体より成る複数の像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋと、これらの像担持体の周面に当接した無端ベルトより成る中間転写ベルト３を有している。中間転写ベルト３は支持ローラ４，５，６に巻きかけられていると共に、ガイドローラ８によって案内され、図示していない駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。一方、各像担持体２Ｙ乃至２Ｋも図示していないモータによって図１における反時計方向に回転駆動される。
【００１３】
各像担持体２Ｙ乃至２Ｋには、互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図示した例では、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及び黒トナー像が各像担持体２Ｙ乃至２Ｋに形成される。各像担持体の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト３の表面に転写される。
【００１４】
各像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、そのうちの１つの像担持体２Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成だけを説明する。図１に示すように、像担持体２Ｙのまわりには、該像担持体２Ｙの表面にトナー像を形成するための作像手段が設けられており、像担持体２Ｙが図１における反時計方向に回転駆動されるとき、帯電電圧を印加された帯電ローラ７より成る帯電装置によって像担持体２Ｙが所定の極性に帯電される。帯電後の像担持体２Ｙには、図示していない光書き込み装置から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体２Ｙに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置９によってイエロートナー像として可視像化される。
【００１５】
中間転写ベルト３を挟んで、像担持体２Ｙと反対側に転写ローラ１０より成る一次転写装置が配置され、この転写ローラ１０に転写電圧が印加されることにより、像担持体２Ｙに形成されたトナー像が、矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト３上に転写される。トナー像転写後の像担持体２Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１１によって除去される。
【００１６】
上述したところと全く同様にして、図１に示した像担持体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及び黒トナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて転写され、中間転写ベルト３上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置により除去されることも第１の像担持体２Ｙの場合と変わりはない。
【００１７】
一方、中間転写ベルト３が巻き掛けられた支持ローラのうちの最も下方に位置する支持ローラ６には、中間転写ベルト３を挟んで、二次転写装置の一例である転写ローラ１６が配置され、この転写ローラ１６と、支持ローラ６に巻き掛けられた中間転写ベルト部分との間に、例えば紙又は樹脂シートなどから成る転写材Ｐが矢印で示すように給送される。このとき、転写ローラ１６に所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が転写材Ｐ上に転写される。転写ローラ１６に代え、転写ベルト、転写ブラシ、或いはコロナ放電器などの転写装置を用いることもできる。いずれの形式の転写装置も、中間転写ベルト３に転写されたトナー像を転写材Ｐに転写する用をなす。トナー像を転写された転写材Ｐは、さらに図１における左方に搬送され、定着装置２０を通過する。
【００１８】
図２は、定着装置２０の構成を示す概略構成図である。
図２において、定着装置２０はベルト定着方式であり、定着回転体として加熱ローラ２１と定着ローラ２２とに巻き掛けられた定着ベルト２３と、加圧回転体として該定着ベルト２３を介して定着ローラに圧接する加圧ローラ２４とを備えている。定着ローラ２２、加圧ローラ２４及び加熱ローラ２１は、定着装置２０の筐体（図示せず）の長手方向に回転可能に軸支され、図示していない駆動手段によってそれぞれ矢印方向に回転する。なお、加熱ローラ２１の加熱方式は種々のものが適用できるが、本例では中空内に配置した熱源としてのヒータランプ２５によって加熱している。
【００１９】
定着ベルト２３は、厚さ９０μｍのＰＩ層で形成される無端ベルトであって、外周表面にＰＦＡ膜等のオフセット防止剤がコーティングされたものである。定着ローラ２２と加圧ローラ２４とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ２４が定着ベルト２３を介して定着ローラ２２の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ２４と定着ベルト２３との間でニップ部が形成される。なお、符号２６は定着ベルト２３にテンションを与えるテンションローラであり、円筒形をしたアルミ管で形成されている。なお、加圧ローラ２４は図示していない脱圧機構によって定着ローラ２２への加圧が脱圧可能となっている。また、符号２７は加圧ローラ２４の中空内に配設されたヒータランプである。
【００２０】
駆動手段(図示せず)は、モータと減速ギア列を備えて、定着ローラ２２にギア接続され、図２に示す矢印方向に回転駆動すると、定着ローラ２２が矢印方向に回転する。定着ローラ２２の回転により、定着ローラ２２に圧接する加圧ローラ２４および定着ベルト２３が同速でそれぞれ矢印方向に回転する。
【００２１】
加熱ローラ２１の中空内に配設されたヒータランプ２５からの熱が加熱ローラ２１を介して定着ベルト２３に伝わり、定着ベルト２３が加熱される。加圧ローラ２４と定着ベルト２３の互いの逆回転により、転写材Ｐはトナー像Ｔをニップ部で加熱溶融させながら搬送される。
【００２２】
上記構成の定着装置においては、トナー像を形成された転写材Ｐは、定着ベルト２３の転写材搬送方向の上流側に配置された定着前ガイド２８から、図１に示す矢印方向に搬送され、転写材のトナー像がニップ部で加熱溶融されることによって、トナー像が定着される。その後、転写材Ｐは、ニップ出口後の分離板２９により定着ベルト２３と転写材が剥離され、転写材搬送方向下流側に配された搬送ローラ１７により、転写材排出部（図略）に排出される。定着出口部には転写材が所定のタイミングで通過していることを確認するために、排紙センサ１８を配置している。
【００２３】
上記定着装置２０には定着クリーニング手段３０が設けられている。定着クリーニング手段３０は、芳香族ポリアミド系不織布に離型剤であるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウェブ３１と、新品ウェブを巻いている供給ローラ３２、使用済みウェブを回収する巻き取りローラ３３、発泡シリコン樹脂の押圧ローラ３４等から構成される。巻き取りローラ３３に巻かれたクリーニングウェブ３１は、後述するウェブモータ３６により所定の量が送られ、一定のトルクにて巻き取り動作が行われる。前記押圧ローラ３４は、支持部材（図略）と押圧バネ（図略）とによりクリーニングウェブ３１を加圧ローラ２４に押圧している。この押圧によりクリーニングウェブ３１と加圧ローラ２４との間に３〜６ｍｍのクリーニングニップが形成され、オフセットにより加圧ローラ２４の表面に付着したトナーＴは、加圧ローラ２４が矢印の方向に回転することによってクリーニングニップにてクリーニングウェブ３１により拭われる。
【００２４】
図３は、定着クリーニング手段３０の巻き取りの動作機構を説明する模式図である。クリーニングウェブ３１は、巻き取りローラ３３の回転量により送り量が決定される。巻き取りローラ３３は、その並行して設置されている回転軸に減速ギア３５が取り付けられており、減速ギア３５を介してステップモータで構成されるウェブモータ３６の回転により回転する。本実施の形態においては、ウェブモータ３６の１ステップ回転によりクリーニングウェブ３１が０.８２ｍｍ送られるように、ギアの減速比が設定されている。またウェブモータ３６はモータ制御部３７で、ある所定の通紙枚数に一度、所定時間モータが動作する間欠制御により、新しいウェブが送り出されるようになっている。
【００２５】
本実施形態の定着装置２０では、ウェブモータ３６を動作する時間（以降、ウェブモータ動作時間という。）を変えることで、クリーニングウェブ３１の送り量を変化させている。モータ動作間隔は１５ｓｅｃ（周期）としている。
【００２６】
次に、上記した定着装置２０を有する画像形成装置の制御フローを図４に記す。
定着装置２０では、通紙中の加圧ローラ２４の温度を温度センサ３８によって検知し、クリーニングウェブ３１の送り量をコントロールする。加圧ローラ２４の温度が低いと、クリーニングウェブ３１であるウェブ紙に対してオフセットしたトナーが十分に溶け込まないため、再度加圧ローラ表面に付着し、トナー固着として転写材上に付着してしまう。図５には加圧ローラ温度とトナー固着の関係を記す。このトナー固着を発生させないようにするためには、ウェブモータ３６の動作時間を長くすることが必要になる。
【００２７】
本実施の形態の定着装置においては、図５から明らかなように、９０℃以下となるとウェブからのすり抜けが発生し、画像上に汚れが付着してしまう。このため、加圧ローラ２４の温度に基づいて、クリーニングウェブ３１の送り量を長くする決定を行い、その決定にしたがって制御している。具体的には、予め加圧ローラ２４の表面温度に対する必要なウェブ送り量をウェブ制御テーブル記憶部３９に記憶しておき、プリントが開始されると、温度センサ３８が加圧ローラ２４の表面温度を検知し、その検知温度に基づいてウェブ制御テーブル記憶部３９から必要なウェブ送り量を算出し、その算出値に基づき、ウェブモータ制御部３７で所望の動作時間を決定してウェブモータ３６を動作させる。そして、本定着装置２０では、通紙中は常に上記のように制御される。
【００２８】
図６はウェブ制御テーブル記憶部３９に記憶するウェブ制御テーブルの一例を示す。
図６に示したウェブ制御テーブルは、加圧ローラ２４の表面温度が低下するにつれ、ウェブモータ動作時間を長くするように設定されている。加圧ローラ２４の表面温度が低下すると、上述のようにクリーニングウェブ３１に対してオフセットトナーが染み込まない（トナー粒としてウェブ紙に留まってしまう）ため、クリーニングウェブ３１からのすり抜け現象が発生しやすくなってしまう。このため、ウェブモータ動作時間を長く設定することで、オフセットしたトナーが再度、転写材に付着することなく、巻き取りローラに回収される。これによりクリーニングウェブ３１からのすり抜け等が無い状態を維持することができる。また片面と両面において、モータの巻き取り時間を変えている。両面印刷の場合、ベルト側へのオフセットに加え、加圧側へもオフセットするため、クリーニングウェブ３１への入力量が多くなる。このため図６に示したウェブ制御テーブルではクリーニングウェブ３１の巻き取り量を片面のときよりも多くするように変更している。
【００２９】
このように変更すれば、加圧ローラ２４の温度を検知した値に基づき、クリーニングウェブ３１の送り量を片面印刷と両面印刷で変更することにより、オフセットトナーによる画像汚れのない画像を出力することができる。
【００３０】
ところで、通紙する転写材Ｐの用紙サイズによって通紙中の紙間隔が変化する画像形成装置では、通紙中の紙間隔が変化すると、クリーニングウェブ３１にオフセットするトナー量が変わるため、転写材Ｐの用紙サイズによってクリーニングウェブ３１の巻き取り量をコントロールすることが好ましい。
【００３１】
そこで、本定着装置２０においては、加圧ローラ２４の温度と転写材Ｐの用紙サイズに応じて、クリーニングウェブ３１の巻き取り量を図７に示すウェブ制御テーブルに基づいてコントロールする。加圧ローラ２４がある一定温度以下で、且つ、紙間が広い用紙サイズの転写材の場合、クリーニングウェブ３１の巻き取り時間を長くすることによって、クリーニングウェブ３１からのすり抜けを抑制することができる。
【００３２】
このように、加圧ローラ２４の温度を検知し、この検出値に基づき、クリーニングウェブ３１の送り量を通紙する転写材のサイズで変更することで、どのような転写材のサイズにおいても、安定した印刷品質を維持することができる。
【００３３】
ところで、通紙する転写材Ｐがコート紙の場合、非コート紙に比べてクリーニングウェブ３１に対するオフセット量が少ないため、非コート紙と同程度の送り量とすると送り過剰になってしまう。これは非コート紙に対して、コート紙は表面が平滑であることから、トナーに対して、熱が伝わりやすく、オフセット量が少ないためであると考えられる。
【００３４】
そこで、本実施形態の定着装置では非コート紙に対してコート紙の場合、ウェブモータ動作時間を短くする設定となっている。具体的には、転写材Ｐがコート紙と非コート紙の場合において、図８に示すウェブ制御テーブルに示すように、クリーニングウェブ３１の巻き取り時間を設定する。これによりクリーニングウェブ３１からのすり抜け等が無い状態を維持することができる。
【００３５】
このように、加圧ローラの温度を検知し、この検出値に基づき、クリーニングウェブ３１の送り量をコート紙と非コート紙で変更することによって、安定した印刷品質を維持することができる。
【００３６】
また、本定着装置２０ではユーザの使用する転写材Ｐ各々を予め最適な送り量を把握しておき、制御部に記憶させるようにしている。この最適なウェブ送り量に対して、加圧ローラ２４の温度の検出値に対して、ある係数をかけた値をウェブ送り量としてコントロールする。このように各々の紙種で最適な送り量のコントロールをすることにより、すり抜けの無い高画質な画像を経時に渡って維持することが可能となる。なお、図９はその最適なウェブ送り量に対して、加圧ローラ２４の温度の検出値に対してかける係数のウェブ送り量テーブルを示している。このように使用する転写材毎に予め設定されたウェブ送り量の参照テーブルを制御手段のメモリに持ち、さらに加圧ローラ２４の温度によって、クリーニングウェブ３１の送り量を制御することにより、どのような転写材に対しても、常に最適なウェブ送り量が確保され、安定した画像を出力することができる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、各種改変することができるものである。
例えば、ベルト定着方式の定着装置２０で説明したが、定着装置２０はローラ定着方式でもよく、したがって定着回転体は定着ローラのものであっても良い。さらに、加圧回転体も加圧ローラに限定されず、本発明は加圧ベルトを用いる定着装置においても適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
２０  定着装置
２１  加熱ローラ
２２  定着ローラ
２３  定着ベルト
２４  加圧ローラ
３０  定着クリーニング手段
３１  クリーニングウェブ
３２  供給ローラ
３３  巻き取りローラ
３６  ウェブモータ
３７  ウェブモータ制御部
３８  温度センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００２−２５８６５７号公報
【特許文献２】特開２００５−０２４６１９号公報
【特許文献３】特開２００８−０４００５３号公報
【図１】
0005838632.tif 000002
【図２】
0005838632.tif 000003
【図３】
0005838632.tif 000004
【図４】
0005838632.tif 000005
【図５】
0005838632.tif 000006
【図６】
0005838632.tif 000007
【図７】
0005838632.tif 000008
【図８】
0005838632.tif 000009
【図９】
0005838632.tif 000010