(57)【要約】【課題】  定着装置のオフセットトナーをクリーニングするためのクリーニングローラからの放熱を防止し、かつ、クリーニングローラを用いて加圧ローラを加熱することにより定着装置のウォームアップ時間や省エネモードからの復帰時間を短縮する。【解決手段】  定着ベルト３２と加圧ローラ３３とを有する定着装置４において、加圧ローラ３３の外周面に当接されて回転するクリーニングローラ３４と、熱源４１を内蔵してクリーニングローラ３４の外周面に当接されて回転する外部加熱ローラ３５とを具備する。クリーニングローラ３４を外部加熱ローラ３５によって効率よく加熱することができ、加圧ローラ３３の熱がクリーニングローラ３４を介して放熱されることを防止でき、しかも、クリーニングローラ３４によって加圧ローラ３３を加熱できるので、定着装置４のウォームアップ時間や省エネモードからの復帰時間を短縮できる。【選択図】    図２
2006011247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加熱ローラとの間に張架されて回転する定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで前記定着ローラに圧接されて回転する加圧ローラとを具備し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間にトナー画像を担持して搬送される記録媒体をニップする定着用ニップ部が形成された定着装置において、
前記加圧ローラの外周面に当接されて回転するクリーニングローラと、
熱源を内蔵して前記クリーニングローラの外周面に当接されて回転する外部加熱ローラと、
を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記外部加熱ローラは、前記クリーニングローラに対して接離可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
定着用ニップ部を記録媒体が搬送される間は前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラから離反されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
ウォームアップ時には前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラに当接されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項５】
省電力モードからの復帰時には前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラに当接されていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項６】
前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラから離反することに伴って前記外部加熱ローラに当接されるクリーニング部材が設けられていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項７】
前記クリーニングローラと前記外部加熱ローラと前記クリーニング部材との離型性の高さは、クリーニングローラ≧外部加熱ローラ＞クリーニング部材の順に設定されていることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
電子写真プロセスにより形成したトナー画像を記録媒体に転写し、転写されたトナー画像を担持した記録媒体を定着装置で定着処理する画像形成装置において、
前記定着装置は請求項１ないし７のいずれか一記載の定着装置であ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、定着装置及びその定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスによりトナー画像を形成し、そのトナー画像を記録媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置では、転写により記録媒体上に担持されたトナー画像を定着する定着装置を備えている。定着装置では、記録媒体上の未定着のトナーが付着するオフセットトナーが発生するので、このオフセットトナーを処理するための様々な手段が講じられている。
【０００３】
例えば、定着ベルトと加圧ローラとを用いた定着装置では、定着ベルト表面の離型性に対して加圧ローラの離型性を多少低下させ、その離型性の差を利用して定着ベルト上のオフセットトナーを加圧ローラに移行させ、定着ベルト側にクリーニング部材を設けずに加圧ローラ側にクリーニング部材を設けてオフセットトナーをクリーニングしている。
【０００４】
その理由は、定着ベルトは記録媒体に担持されたトナー画像が対向する側であり、この定着ベルト側にクリーニング部材を設けると回収したオフセットトナーがすぐに満杯状態になり、トナーの特性によっては回収したオフセットトナーの逆流が発生するからである。また、トナー画像が対向する面である定着ベルトの表面をクリーニング部材で傷付けないようにするためである。
【０００５】
定着装置に装着するオフセットトナーのクリーニング装置としては、両端がロール状に巻かれたクリーニング用ウェブを加圧ローラの外周面に摺接させる装置と、クリーニングローラを回転可能に当接させる装置とがある。２種類のクリーニング装置は、コストや機能性、レイアウト上の制約によって使い分けられ、特に、低コストを要求される場合にはクリーニングローラを用いるクリーニング装置を選択する場合が多い。なお、より一層の低コスト化を図るためには、アルミニウム又はステンレスのローラをそのまま使用すればよい。
【０００６】
しかし、アルミニウムやステンレスの金属は熱伝導率が高く、これらの金属製のローラを加圧ローラに当接させたのでは、そのローラを介した加圧ローラからの放熱量が増大する。したがって、金属製のローラを加圧ローラに当接させた場合には、加圧ローラを定着可能温度に上昇させるウォームアップ時間や、省エネモードからの復帰時間が長くなり、画像形成作業の作業能率が低下する。
【０００７】
そこで、クリーニングローラが加圧ローラの温度上昇の妨げにならないようにするため、クリーニングローラを加温手段で加温するようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−５１５３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された発明では、加温手段がクリーニングローラに近接して配置されているだけであり、クリーニングローラを効率よく加温することができない。
【００１０】
本発明の目的は、定着装置のオフセットトナーをクリーニングするためのクリーニングローラからの放熱を防止し、かつ、クリーニングローラを用いて加圧ローラを加熱することにより定着装置のウォームアップ時間や省エネモードからの復帰時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、定着ローラと加熱ローラとの間に張架されて回転する定着ベルトと、この定着ベルトを挟んで前記定着ローラに圧接されて回転する加圧ローラとを具備し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間にトナー画像を担持して搬送される記録媒体をニップする定着用ニップ部が形成された定着装置において、前記加圧ローラの外周面に当接されて回転するクリーニングローラと、熱源を内蔵して前記クリーニングローラの外周面に当接されて回転する外部加熱ローラと、を具備する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記外部加熱ローラは、前記クリーニングローラに対して接離可能に設けられている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の定着装置において、定着用ニップ部を記録媒体が搬送される間は前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラから離反されている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の定着装置において、ウォームアップ時には前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラに当接されている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の定着装置において、省電力モードからの復帰時には前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラに当接されている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の定着装置において、前記外部加熱ローラが前記クリーニングローラから離反することに伴って前記外部加熱ローラに当接されるクリーニング部材が設けられている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記クリーニングローラと前記外部加熱ローラと前記クリーニング部材との離型性の高さは、クリーニングローラ≧外部加熱ローラ＞クリーニング部材の順に設定されている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、電子写真プロセスにより形成したトナー画像を記録媒体に転写し、転写されたトナー画像を担持した記録媒体を定着装置で定着処理する画像形成装置において、前記定着装置は請求項１ないし７のいずれか一記載の定着装置である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明の定着装置によれば、クリーニングローラの外周面には外部加熱ローラが当接されているので、外部加熱ローラによってクリーニングローラを効率よく加熱することができ、クリーニングローラが加熱されることにより加圧ローラの熱がクリーニングローラを介して放熱されることを防止することができ、また、加熱されたクリーニングローラによって加圧ローラを加熱することができ、定着装置のウォームアップ時間や省エネモードからの復帰時間を短縮することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明の定着装置によれば、必要に応じて外部加熱ローラをクリーニングローラに対して接離させることにより、クリーニングローラの加熱を適切なタイミングで行うことができ、また、オフセットトナーがクリーニングローラから外部加熱ローラに移行することを防止できる。
【００２１】
請求項３記載の発明の定着装置によれば、記録媒体が定着用ニップ部を搬送されることにより発生したオフセットトナーがクリーニングローラに捕集され、クリーニングローラに捕集されて固まる前のオフセットトナーが外部加熱ローラに付着することを防止できる。
【００２２】
請求項４記載の発明の定着装置によれば、ウォームアップ時には、外部加熱ローラによって加熱されたクリーニングローラが加圧ローラに当接されることにより、クリーニングローラからの放熱が防止され、かつ、クリーニングローラにより加圧ローラが加熱され、ウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【００２３】
請求項５記載の発明の定着装置によれば、省電力モードからの復帰時には、外部加熱ローラによって加熱されたクリーニングローラが加圧ローラに当接されることにより、クリーニングローラからの放熱が防止され、かつ、クリーニングローラにより加圧ローラが加熱され、省電力モードからの復帰時間の短縮を図ることができる。
【００２４】
請求項６記載の発明の定着装置によれば、クリーニングローラから離反した外部加熱ローラがクリーニング部材に当接することにより、外部加熱ローラに付着したオフセットトナーのクリーニングを行うことができ、外部加熱ローラの耐久性向上を図ることができる。
【００２５】
請求項７記載の発明の定着装置によれば、外部加熱ローラに付着したオフセットトナーをクリーニングローラに戻すことなくクリーニング部材で捕集することができ、クリーニングローラ及び外部加熱ローラの耐久性を向上させることができる。
【００２６】
請求項８記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の発明の定着装置を用いるので、請求項１ないし７の発明と同じ効果を奏することができ、定着装置のウォームアップ時間や省電力モードからの復帰時間の短縮を図ることができるので画像形成作業の作業能率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置であるカラー複写機の概略構造を示す側面図、図２は定着装置の概略構造を示す側面図、図３、図４は定着装置の外部加熱ローラの接離構造を示す側面図、図５はカラー複写機が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図、図６は定着装置での制御動作について説明するフローチャートである。
【００２８】
図１に示すように、画像形成装置であるカラー複写機１の本体ケース２内には、プリンタエンジン３、定着装置４、給紙カセット５等が設けられている。本体ケース２の上部には、原稿の画像を読み取るスキャナ６が設けられている。
【００２９】
スキャナ６は、コンタクトガラス７上に載置された原稿（図示せず）を露光する露光ランプや原稿面からの反射光を順次反射させる反射ミラー等からなる露光走査部８、結像レンズ９、ＲＧＢ対応のＣＣＤイメージセンサ１０等により構成されている。露光ランプから出射された光が原稿面で反射され、原稿面からの反射光が反射ミラーで順次反射された後にＣＣＤイメージセンサ１０で受光される。ＣＣＤイメージセンサ１０で受光された光は光電変換されて電気的な信号（アナログ信号）となり、デジタル信号に変換された後に画像処理部（図示せず）で画像処理される。
【００３０】
プリンタエンジン３は、感光体１１、感光体１１の周りに配置された帯電装置１２、半導体レーザ等を用いた光書込ユニット１３、現像ユニット１４、一次転写装置１５等により形成されている。プリンタエンジン３での画像形成時には、感光体１１の外周面が帯電装置１２により一様に帯電され、一様に帯電された感光体１１の外周面に向けて画像処理部で画像処理された画像データに対応するレーザ光が光書込ユニット１３から出射され、感光体１１の外周面上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像ユニット１４のトナーで現像されることによりトナー画像が形成される。
【００３１】
ここで、現像ユニット１４は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色の現像部を有するリボルバ構造のもので、何れか１色の現像部が現像位置に選択的に位置することにより感光体１１上に各色のトナー画像が形成される。また、一次転写装置１５による転写位置には中間転写ベルト１６が配設され、感光体１１上のトナー画像が中間転写ベルト１６上に順次転写され、各色のトナー画像が中間転写ベルト１６上で重ね合わされることにより中間転写ベルト１６上にカラートナー画像が形成される。中間転写ベルト１６上に形成されたカラートナー画像は、二次転写装置１７によって記録媒体Ｐ上に転写される。この記録媒体Ｐは、給紙カセット５又は本体ケース２の側面に設けられた手差しトレイ１８から給紙されたものである。
【００３２】
カラートナー画像が転写された記録媒体Ｐは搬送ベルト１９で搬送され、定着装置４で定着処理される。定着装置４で定着処理された記録媒体Ｐは、排紙トレイ２０上に排紙され、又は、裏面への画像形成のために反転トレイ２１に送り込まれる。
【００３３】
定着装置４は、定着ローラ３０、加熱ローラ３１、定着ベルト３２、加圧ローラ３３、クリーニングローラ３４、外部加熱ローラ３５、クリーニング部材であるクリーニングローラ３６等を備えている。
【００３４】
定着ベルト３２は、定着ローラ３０と加熱ローラ３１との間に張架されている。加熱ローラ３１は熱源であるヒータ３７を内蔵し、スプリング３８により定着ベルト３２にテンションを付与する向きに付勢されている。
【００３５】
加圧ローラ３３は、定着ベルト３２を挟んで定着ローラ３０に圧接され、定着ベルト３２と加圧ローラ３３との間にトナー画像が転写された記録媒体Ｐをニップする定着用ニップ部３９が形成される。加圧ローラ３３にはこの加圧ローラ３３を回転駆動させるモータ５０が連結されている。モータ５０の駆動により加圧ローラ３３が矢印方向へ回転駆動されると、定着ベルト３２は加圧ローラ３３による連れ回り方向に回転駆動される。
【００３６】
クリーニングローラ３４は、加圧ローラ３３と平行な中心線をもって配設されたローラで、スプリング４０により加圧されて加圧ローラ３３の外周面に当接され、加圧ローラ３３に付着したオフセットトナーを捕集する機能を有する。クリーニングローラ３４は、アルミニウム又はステンレスにより円柱形又は円筒形に形成され、外周面に加圧ローラ３３より離型性が低いフッ素樹脂等をコーティングして形成されている。
【００３７】
外部加熱ローラ３５は、熱伝導性の高い材料、例えば、金属など円筒形に形成され、内部に熱源であるヒータ４１を内蔵している。外部加熱ローラ３５は、一端が支軸４２を支点として回動自在に支持されたアーム４３に取り付けられ、アーム４３をスプリング４４で付勢することによりクリーニングローラ３４の外周面に当接されている。アーム４３の他端にはリンク４５を介してソレノイド４６のプランジャ４７が連結されている。ソレノイド４６へ通電することによりプランジャ４７が縮む側へ摺動し、図４に示すようにアーム４３が支軸４２を支点として回動し、外部加熱ローラ３５がクリーニングローラ３４から離反する。ここで、ソレノイド４６へ通電したときのソレノイド４６の引張力は、スプリング４４の付勢力よりも大きく設定されている。
【００３８】
クリーニングローラ３６は、外部加熱ローラ３５の外周面に付着したオフセットトナーを捕集する機能を有し、外周面にスクレーパ４８が当接されている。ここで、ソレノイド４６へ通電することにより外部加熱ローラ３５をクリーニングローラ３４から離反する位置へ回動させることに伴い、図４に示すように、外部加熱ローラ３５はクリーニングローラ３６の外周面に当接される。ここで、クリーニングローラ３４と外部加熱ローラ３５とクリーニングローラ３６との離型性の高さは、クリーニングローラ３４≧外部加熱ローラ３５＞クリーニングローラ３６の順に設定されている。
【００３９】
このカラー複写機１は、図５に示すように各部を制御するためのコントローラ５１を有し、このコントローラ５１は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）５２、ＣＰＵ５２が実行する各種プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５３、ＣＰＵ５２のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）５４等をバスライン５５で接続することにより構成されている。また、ＣＰＵ５２には、モータ制御部５０ａを介したモータ５０、ソレノイド制御部４６ａを介したソレノイド４６、ヒータ制御部３７ａ、４１ａを介したヒータ３７、４１、定着ベルト３２の温度を検知する温度センサ５６、タイマ５７等が接続されている。
【００４０】
このカラー複写機１では、電源がオンされると定着装置４のウォームアップが開始される（ステップＳ１）。このウォームアップでは、ヒータ３７、４１への通電が開始され、及び、モータ５０が駆動されることにより加圧ローラ３３と定着ベルト３２とが図２に示す矢印方向に回転駆動される。このとき、ソレノイド４６はオフであり、図３に示すように、外部加熱ローラ３５はクリーニングローラ３４に当接されている。ヒータ３７が発熱することにより定着ベルト３２と加圧ローラ３３とが加熱され、及び、ヒータ４１が発熱することにより外部加熱ローラ３５が加熱されてその熱によりクリーニングローラ３４が加熱される。外部加熱ローラ３５はクリーニングローラ３４に当接されているので、外部加熱ローラ３５によるクリーニングローラ３４の加熱が効率よく行われる。そして、クリーニングローラ３４が加熱されることにより加圧ローラ３３の熱がクリーニングローラ３４を介して放熱されることを防止することができ、また、加熱されたクリーニングローラ３４によって加圧ローラ３３を加熱することができ、定着装置４のウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【００４１】
定着装置４のウォームアップが開始された後、温度センサ５６からの検出結果に基づき定着ベルト３２の温度が定着可能な温度に達したか否かが判断され（ステップＳ２）、定着可能温度に達した場合には（ステップＳ２のＹ）、ウォームアップが終了する（ステップＳ３）。このウォームアップ終了により、モータ５０がオフになり、ヒータ３７、４１がオフになる。
【００４２】
ウォームアップ終了後、コピースタートキーが押されたか否かが判断され（ステップＳ４）、及び、所定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ５）。
【００４３】
コピースタートキーが押された場合には、ソレノイド４６がオンとなり（ステップＳ６）、図４に示すように外部加熱ローラ３５がクリーニングローラ３４から離反され、一連の画像形成動作が開始される（ステップＳ７）。これにより、一連の画像形成動作中は、カラートナー画像が転写された記録媒体Ｐが定着用ニップ部３９を搬送されることによりオフセットトナーが発生し、オフセットトナーが定着ベルト３２から加圧ローラ３３に移行してクリーニングローラ３４により捕集される。このとき、外部加熱ローラ３５がクリーニングローラ３４から離反しているため、クリーニングローラ３４に捕集されて固まる前のオフセットトナーが外部加熱ローラ３５に付着することを防止できる。なお、この一連の画像動作中は、ヒータ４１はオフであるがヒータ３７はオンにされる。
【００４４】
一連の画像形成動作における最後のコピーが行われてから所定時間が経過したか否かが判断され（ステップＳ８）、最後のコピーが行われてから所定時間が経過した場合（ステップＳ８のＹ）、及び、ウォームアップ終了後に所定時間が経過した場合には（ステップＳ５のＹ）、ソレノイド４６がオフとなり（ステップＳ９）、省電力モードに入る（ステップＳ１０）。
【００４５】
省電力モードに入っているときにスタートキーが押されると（ステップＳ１１）、ウォームアップが開始され（ステップＳ１）、省電力モードから復帰する。この省電力モードから復帰時には、ソレノイド４６はオフであり、図３に示すように、外部加熱ローラ３５はクリーニングローラ３４に当接されている。そして、上述したウォームアップの開示と同じ動作が行われ、ヒータ３７とヒータ４１とが発熱されることにより、加圧ローラ３３の熱がクリーニングローラ３４を介して放熱されることを防止でき、及び、加熱されたクリーニングローラ３４によって加圧ローラ３３を加熱することができるので、省エネモードから復帰時間の短縮を図ることができる。
【００４６】
ここで、ソレノイド４６がオンとなった場合、外部加熱ローラ３５がクリーニングローラ３４から離反してクリーニングローラ３６に当接される。このとき、クリーニングローラ３６は図示しないモータの駆動により回転駆動されている。これにより、外部加熱ローラ３５にオフセットトナーが付着している場合、そのオフセットトナーをクリーニングローラ３６で捕集することができる。これにより、外部加熱ローラ３５のクリーニングを自動的に、かつ、定期的に行うことができ、外部加熱ローラ３５の外周面にオフセットトナーが固着することが原因となる外部加熱ローラ３５の寿命低下を防止することができ、外部加熱ローラ３５の耐久性の向上を図ることができる。クリーニングローラ３６に捕集されたオフセットトナーは、スクレーパ４８で削り落とされる。
【００４７】
また、クリーニングローラ３４と外部加熱ローラ３５とクリーニングローラ３６との離型性の高さを、クリーニングローラ３４≧外部加熱ローラ３５＞クリーニングローラ３６の順に設定しているので、外部加熱ローラに付着したオフセットトナーをクリーニングローラに戻すことなくクリーニングローラ３６で捕集することが促進されるので、クリーニングローラ３４及び外部加熱ローラ３５の外周面にオフセットトナーが固着することによる寿命低下を防止でき、クリーニングローラ３４及び外部加熱ローラ３５の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態の画像形成装置であるカラー複写機の概略構造を示す側面図である。
【図２】定着装置の概略構造を示す側面図である。
【図３】クリーニングローラと外部加熱ローラとが当接されている状態の定着装置を示す側面図である。
【図４】クリーニングローラと外部加熱ローラとが離反している状態の定着装置を示す側面図である。
【図５】カラー複写機が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。
【図６】定着装置での制御動作について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
４      定着装置
３０      定着ローラ
３１      加熱ローラ
３２      定着ベルト
３３      加圧ローラ
３４      クリーニングローラ
３５      外部加熱ローラ
３６      クリーニング部材
３９      定着用ニップ部
４１      熱源
【図１】
2006011247.tif 000003
【図２】
2006011247.tif 000004
【図３】
2006011247.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006011247.tif 000007
【図６】
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