(57)【要約】【課題】  定着回転体の表面を傷付けることなく極力短い時間でウォームアップ時での回転を開始できる定着装置及び画像形成装置を得る。【解決手段】  ヒータ５５を備えた定着ローラ４１と、該定着ローラ４１に圧接する加圧ローラ４５と、定着ローラ４１に当接してその表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングローラ５１とで構成した定着装置。定着ローラ４１及びクリーニングローラ５１にはその表面温度を検出するサーミスタ６１，６２を備え、ウォームアップモード時に定着ローラ４１及びクリーニングローラ５１の表面温度がトナーが軟化するガラス遷移点温度以上になると定着ローラ４１、加圧ローラ４５、クリーニングローラ５１の回転を開始させる。【選択図】  図２
2006215410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に形成されたトナー画像を加熱定着するための定着装置において、
熱源を有する定着回転体と、
前記定着回転体に圧接する加圧回転体と、
前記定着回転体に当接して該定着回転体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニング部材と、
前記定着回転体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記クリーニング部材の温度を検出する第２の温度検出手段と、
ウォームアップモード時に、第１及び第２の温度検出手段によって前記定着回転体及びクリーニング部材の温度がともにトナーが軟化するガラス遷移点温度以上になったことが検出されると、前記定着回転体及び加圧回転体の回転を開始させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記クリーニング部材は金属製の芯金にクリーニングシートを巻き付けてな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】
前記芯金は中空の筒状であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記芯金の内部には熱源が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記クリーニングシートには熱吸収性の高い材料が混ぜ込まれていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２の温度検出手段は、前記クリーニング部材が定着回転体と接している部分のほぼ１８０°回転対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記クリーニング部材を前記定着回転体に対して接離させる接離手段をさらに備え、
前記制御手段は、第２の温度検出手段によって前記クリーニング部材の温度がトナーが溶融する温度付近に上昇したことが検出されると、クリーニング部材を定着回転体から離隔させること、
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記クリーニング部材に送風する冷却手段をさらに備え、
前記制御手段は第２の温度検出手段によって前記クリーニング部材の温度がトナーが溶融する温度付近になったことが検出されると前記冷却手段を作動させること、
を特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記冷却手段は前記クリーニング部材の芯金の内部にエアを送風することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか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、定着装置及び画像形成装置、特に、複写機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、記録材上に形成されたトナー画像を加熱定着するための定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の定着装置においては、従来から、定着回転体や加圧回転体などトナーの定着に関わる部分を好ましく温度制御する対策が種々検討されている。
【０００３】
特に、特許文献１には、定着装置のウォームアップ中に定着ローラの表面温度を温度センサで検出し、検出温度がトナーのガラス遷移点温度に達したときに回転を開始するウォームアップシーケンスが開示されている。しかし、この定着装置では、ウォームアップ時間の短縮化のために、定着ローラの熱容量を小さくし昇温速度を高く設定すると、定着ローラに圧接されているトナーのクリーニング部材の表面温度が十分に上昇しない状態で回転が開始されてしまい、クリーニング部材の表面に付着しているトナーによって定着ローラの表面が傷付いてしまうという問題点を有している。
【０００４】
一方、特許文献２には、定着ローラに圧接するクリーニングローラの端部にサーミスタを設け、その検出温度がトナーの軟化温度から離型剤の軟化温度の範囲になるようにプリントの制御を行うことが開示されている。しかし、特許文献２では、プリント動作時の制御を開示するのみであり、ウォームアップ時の制御について言及することはない。
【特許文献１】特開平４−１９０２７７号公報
【特許文献２】特開２００１−８３８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、定着回転体の表面を傷付けることなく極力短い時間でウォームアップ時での回転を開始できる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、前記目的を達成するとともに、定着回転体へクリーニング部材からトナーが再付着することを未然に防止できる定着装置及び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】
【０００７】
以上の目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、記録材上に形成されたトナー画像を加熱定着するための定着装置において、熱源を有する定着回転体と、該定着回転体に圧接する加圧回転体と、定着回転体に当接して該定着回転体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニング部材と、定着回転体の温度を検出する第１の温度検出手段と、クリーニング部材の温度を検出する第２の温度検出手段と、ウォームアップモード時に、第１及び第２の温度検出手段によって定着回転体及びクリーニング部材の温度がともにトナーが軟化するガラス遷移点温度以上になったことが検出されると、定着回転体及び加圧回転体の回転を開始させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る定着装置によれば、ウォームアップモード時において、定着回転体及びクリーニング部材の温度がトナーが軟化するガラス遷移点温度以上になったときに、定着回転体や加圧回転体の回転が開始される。即ち、回転が開始された時点でクリーニング部材に付着しているトナーは軟化しており、軟化したトナーで定着回転体の表面が傷付けられることはない。
【０００９】
本発明に係る定着装置において、クリーニング部材は金属製の芯金にクリーニングシートを巻き付けたものを好適に使用することができる。この芯金は中空の筒状であってもよい。筒状の芯金を用いる場合は、その内部に熱源を配置してもよい。クリーニングシートには熱吸収性の高い材料が混ぜ込まれていることが好ましい。
【００１０】
さらに、第２の温度検出手段は、クリーニング部材が定着回転体と接している部分のほぼ１８０°回転対称位置に配置されていることが好ましい。定着回転体からの熱伝導で加熱されるクリーニング部材の全体的な温度を検出することが可能となり、トナーで定着回転体の表面が傷付けられるのを確実に防止できる。
【００１１】
また、本発明に係る定着装置にあっては、クリーニング部材を定着回転体に対して接離させる接離手段を備え、制御手段は、第２の温度検出手段によってクリーニング部材の温度がトナーが溶融する温度付近に上昇したことが検出されると、クリーニング部材を定着回転体から離隔させるようにしてもよい。溶融したトナーがクリーニング部材から定着回転体に再付着し、ひいては画像ノイズになる不具合を解消できる。
【００１２】
さらに、クリーニング部材に送風する冷却手段を備え、制御手段は第２の温度検出手段によって前記クリーニング部材の温度がトナーが溶融する温度付近になったことが検出されると冷却手段を作動させてもよい。この場合、冷却手段はクリーニング部材の芯金の内部にエアを送風することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は前記定着装置を備えることを特徴とし、前記定着装置の利点を奏しつつ画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例を示すそれぞれの図において共通する部材、部分に関しては同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置１０は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したものである。
【００１６】
その概略を説明すると、感光体ドラム２１、レーザ走査光学装置２２、現像装置２３などを含むイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を形成するプリントヘッド２０が転写ベルト１１の直下に並置されている。各プリントヘッド２０において感光体ドラム２１上にトナー画像を形成するプロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１７】
転写ベルト１１は支持ローラ１２，１３によって矢印Ｃ方向に回転駆動され、支持ローラ１３と転写ベルト１１を介して対向する部分（２次転写部１４）には転写ローラ１５が配置されている。
【００１８】
画像形成装置１０の下段には、積層されている記録材を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０、及び、手差し給紙部３１が設置されている。また、２次転写部１４の直上には、定着ローラ４１と加圧ローラ４５とからなる定着装置４０が設置されている。
【００１９】
各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は、矢印Ｃ方向に回転駆動される転写ベルト１１上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、記録材は１枚ずつ自動給紙部３０又は手差し給紙部３１から上方に給紙され、２次転写部１４で転写ベルト１１から合成トナー画像が２次転写される。その後、記録材は定着装置４０に搬送されてトナー画像の加熱定着を施され、排出ローラ３２からトレイ３３上に排出される。
【００２０】
この画像形成装置１０は制御部（ＣＰＵ）３５によって制御される。制御部３５は、画像を形成するための基本的なプログラムを内蔵したＲＯＭ、種々の制御のためのパラメータを記憶するＲＡＭなどを備え、以下に詳述する定着装置４０をも制御する。
【００２１】
（第１実施例、図２及び図３参照）
本発明の第１実施例である定着装置４０は、図２に示すように、所定の圧力で互いに圧接する定着ローラ４１及び加圧ローラ４５と、定着ローラ４１に所定の圧力で接触するクリーニングローラ５１とで構成されている。
【００２２】
定着ローラ４１は、筒状の金属製芯金４２の外周部に弾性層４３を設けたもので、ヒータ５５を内蔵し、表面温度を検出するためのサーミスタ６１が設置されている。加圧ローラ４５は中実の金属製芯金４６の外周部に弾性層４７を設けたものである。
【００２３】
クリーニングローラ５１は、図３に示すように、中実の金属製芯金５２の外周部にクリーニングシート５３を巻き付けたもので、定着ローラ４１の回転に伴って従動回転し、定着ローラ４１の外周面に付着したトナーを払拭する。クリーニングシート５３はアラミドポリマーの繊維や紙などが用いられる。また、クリーニングローラ５１の表面温度を検出するためのサーミスタ６２が設置されている。
【００２４】
定着装置４０の入口側には、矢印Ｂ方向に搬送されてくるトナー画像Ｔを転写された記録材１００をガイドするためのガイド材６５が設置されている。また、定着ローラ４１及び加圧ローラ４５から記録材１００を分離するための分離爪６６，６７が設置されている。
【００２５】
以上の構成からなる定着装置４０においては、電源が投入されると、ウォームアップを開始する。まず、ヒータ５５をオンした後、定着ローラ４１の温度むらを小さくするために加圧ローラ４５を矢印Ａ方向に回転駆動する。定着ローラ４１は加圧ローラ４５の回転に伴って従動回転する。
【００２６】
なお、ウォームアップとは、画像形成装置１０の電源が投入されてから定着ローラ４１がトナー画像を定着可能な温度に達するまでの動作をいい、ジャム処理の復帰時、装置本体のカバーを閉じたときの復帰時、スリープモードからの復帰時などにもウォームアップが実行される。
【００２７】
ところで、ウォームアップモード時に、定着ローラ４１やクリーニングローラ５１の表面温度が低い状態で回転を開始させると、クリーニングローラ５１に付着しているトナーによって定着ローラ４１の表面が傷付いてしまう。そこで、前記サーミスタ６１，６２によって定着ローラ４１及びクリーニングローラ５１の表面温度をモニタし、それぞれの表面温度がともにトナーが軟化するガラス遷移点温度以上になったことが検出されると、加圧ローラ４５を駆動して定着ローラ４１を従動回転させる。回転が開始された時点でトナーは軟化しており、クリーニングローラ５１に付着しているトナーで定着ローラ４１の表面が傷付けられる不具合が解消される。このような動作は制御部３５によって制御される。
【００２８】
（クリーニングローラの変形例、図４〜図７参照）
クリーニングローラ５１は、図４に示すように、中空の筒状金属製の芯金５２Ａにクリーニングシート５３を巻き付けたものであってもよい。中空の芯金５２Ａを用いる場合には、図５に示すように、芯金５２Ａの内部にヒータ５４を配置してもよい。ヒータ５４にてクリーニングローラ５１を加熱することで、前記ウォームアップモード時における回転開始までの時間を短縮化でき、加圧ローラ４５の温度をより早く高めることが可能となる。これにて、起動直後の定着性が良好となる。
【００２９】
また、図６に示すように、クリーニングシート５３の素材中にタルク５３ａなどの熱吸収性の高い材料が混ぜ込まれていてもよい。
【００３０】
図７は、クリーニングローラ５１の表面温度を検出するサーミスタ６２を、クリーニングローラ５１が定着ローラ４１と接している部分のほぼ１８０°回転対称位置に配置した場合を示す。これにて、定着ローラ４１からの熱伝導で加熱されるクリーニングローラ５１の全体的な温度を検出することが可能となり、トナーで定着ローラ４１の表面が傷付けられるのを確実に防止できる。
【００３１】
（第２実施例、図８参照）
本発明の第２実施例である定着装置４０は、図８に示すように、基本的には図２に示した第１実施例と同様の構成を備えている。異なるのは、クリーニングローラ５１を定着ローラ４１に対して接離させる接離手段を設け、サーミスタ６２によってクリーニングローラ５１の表面温度がトナーが溶融する温度付近あるいは溶融温度以上に上昇したことを検出すると、クリーニングローラ５１を定着ローラ４１から離隔させるように制御する点である。接離手段は、図示しないが、カム、シリンダ、ソレノイドなどによる往復移動機構を用いることができる。
【００３２】
クリーニングローラ５１の表面温度がトナーの溶融温度を超えると、クリーニングローラ５１に捕捉されていたトナーが溶けて定着ローラ４１に再付着し、さらに該トナーが記録材に付着して画像ノイズとなる。本第２実施例の如く、クリーニングローラ５１の表面温度がトナーの溶融温度にまで上昇したときに、クリーニングローラ５１を定着ローラ４１から離隔させることにより、溶融トナーの定着ローラへの再付着、ひいては画像ノイズとなる不具合を未然に防止できる。なお、離隔によってクリーニングローラ５１の表面温度がトナー溶融温度以下に低下すれば、再接触させることになる。
【００３３】
本第２実施例にあっては、クリーニングローラ５１に送風する冷却手段を備えてもよい。クリーニングローラ５１を定着ローラ４１から離隔させるとともに、クリーニングローラ５１に送風して冷却すれば、クリーニングローラ５１を離隔してから再接触させるまでの時間を短くできる。
【００３４】
図４に示した中空の芯金５２Ａを用いる場合には、該芯金５２Ａの内部にエアを送風すればより効果的である。
【００３５】
（他の実施例）
なお、本発明に係る定着装置及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００３６】
特に、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー／モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。
【００３７】
また、定着回転体、加圧回転体及びクリーニング部材は種々の構成のものを採用することができる。熱源として示したヒータ５５は、ハロゲンランプ以外に抵抗発熱体、誘導加熱ヒータなどであってもよい。さらに、クリーニングシートとして前記実施例に示したもの以外にも種々の材料を使用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の第１実施例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】図２に示したクリーニングローラの断面図である。
【図４】クリーニングローラの変形例を示す断面図である。
【図５】クリーニングローラの他の変形例を示す断面図である。
【図６】クリーニングシートの模式的断面図である。
【図７】クリーニングローラに対するサーミスタの好ましい設置例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る定着装置の第２実施例を示し、（Ａ）はクリーニングローラ接触時の断面図、（Ｂ）はクリーニングローラ離隔時の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…画像形成装置
３５…制御部
４０…定着装置
４１…定着ローラ
４５…加圧ローラ
５１…クリーニングローラ
５４，５５…ヒータ
６１，６２…サーミスタ
【図１】
2006215410.tif 000003
【図２】
2006215410.tif 000004
【図３】
2006215410.tif 000005
【図４】
2006215410.tif 000006
【図５】
2006215410.tif 000007
【図６】
2006215410.tif 000008
【図７】
2006215410.tif 000009
【図８】
2006215410.tif 000010