(57)【要約】【課題】加圧ローラをクリーニングする加圧ローラクリーニングシーケンスにおいて、クリーニングシーケンスの効果向上とクリーニング時間の短縮を目的とする。【解決手段】加圧ローラ温度を検知する温度検知手段と加圧ローラをクリーニングする加圧ローラクリーニングシーケンスを有する定着装置において、加圧ローラ温度に依り、クリーニング条件を変える。又はクリーニングシーケンスを実行する前に加圧ローラ温度を一定にする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱用部材と、この加熱用部材に圧接して加熱ニップを形成する加圧部材と、加熱ニップに記録材を通紙して記録材上の未定着画像を定着させる定着器を有し、記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧部材の温度を検知する手段である加圧部材温度検知手段を有する画像形成装置において、
加圧部材温度検知手段の検知温度により該クリーニングモードの加熱温度・時間、冷却温度・時間、ステップ搬送量の少なくとも１つを変える事を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
加熱用部材と、この加熱用部材に圧接して加熱ニップを形成する加圧部材と、加熱ニップに記録材を通紙して記録材上の未定着画像を定着させる定着器を有し、記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧部材の温度を検知する手段である加圧部材温度検知手段を有する画像形成装置において、
該クリーニングモードを行う前に、加圧部材の温度を所定の値にする事を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードは所定の通紙枚数で自動的にクリーニング動作を実行する事を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記所定の通紙枚数とはユーザが設定できる事を特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを実施するときは画像形成装置の各給紙口の記録材サイズ情報から、最大幅の記録材サイズを選択しクリーニングに使用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
転写材を画像形成装置内で表裏を反転する手段である自動両面手段を有する画像形成装置において、
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードは定着温調を行い片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙する事を特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真式プリンタ、複写機、及び、静電記録装置などの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセス方式を応用した画像形成装置としてレーザプリンタ等が知られている。
【０００３】
従来の画像形成装置に備えられた定着装置にあっては、未定着像たるトナー像を担持する記録媒体たる転写紙に定着処理を施すために、熱及び圧力を転写紙上のトナーに付与させ定着処理する熱ローラ定着装置が使われることが多い。その理由は保存性に優れ、低速機から高速機まで対応できトナーの選択幅が広い等のメリットが多いためである。
【０００４】
これら加熱定着装置では、記録材上の未定着画像を加熱加圧して記録材上に定着させる。このとき、記録紙上の未定着トナー全てが記録紙上に定着すればよいのだが、実際には定着フィルム又は定着ローラ側に付着して残るいわゆるオフセットトナーがある。オフセットには、融けきれずに残るコールドオフセット、融けすぎて残るホットオフセット、静電気的作用で残る静電オフセットなど、さまざまな原因によるものがある。
【０００５】
いずれにしてもオフセットしたトナーの一部は記録材に戻るが、残されたトナーは記録材間で加圧ローラに転移する。これは定着フィルム又は定着ローラよりも加圧ローラの温度が低く離型性が劣るからである。加圧ローラはトナー汚れがたまりにくいように表面をＰＦＡなどでコートしたりするが、それでも徐々にトナー汚れがたまっていく。加圧ローラに蓄積されたトナー汚れはある時一度にトナーカス状の汚れとなって記録材に付着して排出され画像問題となったり、記録材である紙やＯＨＰシートが加圧ローラに巻き付いたりすることがあり問題である。
【０００６】
これらの汚れを取るために特開平２−１６０２７６号公報で紹介されているように定着温調を行い片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙することで加圧ローラの汚れをクリーニングする方法が紹介されている。また、他の方法では定着ニップに記録材を挟み込み、加熱、冷却、加圧ローラの次のクリーニング部分へ、ステップ搬送する制御を１ステップとして、これを複数回繰り返して実行することにより、加圧部材周面の汚れを順次クリーニング紙に転移させて除去するクリーニングモード（以下、上述のクリーニングを単にクリーニングモードと記す）を有する装置が発売されている。
【０００７】
スッテップ搬送は図１０のように加圧ローラ温度に依らず定着駆動装置に一定の電流を一定の時間印加する事で行っている。このクリーニングシーケンスはユーザが任意のタイミングで実行出来るようにしている画像形成装置もある。又、この様な装置は主にオンデマンド定着装置で用いられ、加圧ローラの外径も３０ｍｍ以下であり、Ａ４縦送りでは加圧ローラを３回（３周）クリーニングできる。Ａ４横送りでも加圧ローラを２回（２周）はクリーニングする事ができる。
【０００８】
これらのクリーニング方法はたとえ加圧ローラが汚れてしまっても汚れを除去することができるので非常に有効な手段である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のクリーニングモードを実行しても加圧ローラが満遍なくクリーニングされない事がある。原因は加圧ローラの温度である。加圧ローラは温度に依り、硬度と外径が変化する。その為、定着駆動装置に一定の電流を印加しても加圧ローラの駆動距離が変化し、クリーニングムラや加圧ローラのクリーニング性能が変化するからである。
【００１０】
以上の様な傾向は加圧ローラの弾性層が厚い（３．５ｍｍ以上）、外径の大きい（３０ｍｍ以上：Ａ４横１枚で加圧ローラを１回しかクリーニング出来ない）定着装置でクリーニングシーケンスを実行すると顕著にでる。実際には図１１の様に加圧ローラのクリーニングが出来ない箇所や不十分な箇所が存在する問題になる。
【００１１】
本発明の目的は、上述の様な問題を解決する為に、クリーニングモードの際、加圧ローラの温度に依り、ステップ搬送時の定着駆動電流印加時間、停止時間等を制御する事で各シーケンスの性能を保ち安定した品質の画像形成装置を提供する事である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本出願による発明は以下のことを特徴とするものである。
【００１３】
記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧体の温度を検知する温度検知手段を有する画像形成装置において、
加圧体の温度によりステップ搬送時の定着駆動電流印加時間、停止時間を変える事でローラの汚れをムラ無く十分にクリーニングする事で、転写材にトナーカス等の汚れが発生する事を防ぐように作用する。
【００１４】
また、加圧ローラを加熱する加熱手段を有する画像形成装置において、
加圧ローラ温度がある一定温度になった時に上述のクリーニングモードを行う事で、クリーニングムラを無くし、転写材に汚れが発生する事を防ぐこように作用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施例では加圧ローラの温度を検知する手段である加圧ローラ温度検知手段を有する定着装置で、加圧ローラクリーニングを実行する際、ステップ送り量をニップ幅と同じにする為、加圧ローラ温度により駆動電流印加時間を変える事で加圧ローラを満遍無くクリーニングした例について述べる。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図中１は、画像情報に応じて発信されるレーザー光を、照射及び走査する光学手段と走査手段を有したスキャナユニットである。
【００１８】
また、１０は主たる画像形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、潜像保持部材の感光ドラム３、半導電性のゴムからなるローラ帯電器４、トナー６を感光ドラム３上に現像する現像装置５、及び廃トナーを感光ドラム３上から除去するクリーナー８から構成される。このプロセスカートリッジ１０内の感光ドラム３は、矢印方向に回転しており、ローラ帯電器４により、その表面を一様に帯電された後、スキャナユニット１で発信されたレーザー光はミラー２を介して照射されることにより、その表面上に静電潜像が形成されるようになっている。そして、この静電潜像は、現像装置５によりトナーが供給され、トナー像として可視像化される。
【００１９】
一方、給紙カセット１１内の記録材（秤量６４〜１２８ｇ）１２は給紙ローラ１３により、一枚ずつ分離されて給送され、給紙された転写部材１２は、上下ガイド１４に沿って、一対のレジストローラ１５に搬送される。レジストローラ１５は、転写部材１２が来るまで停止しており、これに記録材１２の先端が突き当たることにより、記録材１２の斜行を補正する。
【００２０】
次いでレジストローラ１５は、上記感光ドラム３上に形成された画像の先端と同期するように、記録材１２を転写部へと搬送する。なお、このレジストローラ１５の近くに給紙センサ（図示せず）が設置されており、通紙状態やジャム、記録材の長さを検知する。
【００２１】
上述のようにして転写部に搬送された記録材１２は、転写ローラ７からトナーと逆極性の電荷を転写材１２の裏側から与えられ、上記感光ドラム３上に形成されたトナー像が上記転写材１２に転写される。このトナー像を転写された転写材１２は、搬送ローラ１７及び搬送ガイド１６により定着装置１８に搬送され、上記定着装置１８は転写材１２上の未定着トナー像を熱及び圧力で、転写材１２上に溶解、固着させることにより記録画像とする。画像定着後の転写材１２はフラッパ１９により選択され、各搬送ローラを経て２つの排出トレイ２０又は２１に排出される。
【００２２】
次に、熱定着装置１８について図３に基づいて詳しく説明する。図３は、熱定着装置１８の概略構成を示す断面図である。熱定着装置１８は、定着体たる定着ローラ２２と、加圧体たる加圧ローラ２３と、定着ローラ２２のための加熱源としてのハロゲンランプである定着体用加熱手段たるヒータ２４と、定着ローラ２２用、加圧ローラ２３用の温度検知手段たる温調サーミスタ２６、２７と、定着ローラ２２用、加圧ローラ２３用の転写材分離手段たる分離爪３３、３４と、定着入り口ガイド３０とを備えている。本例では、温調サーミスタ２６、２７は共に非画像領域に設置されている。
【００２３】
尚、温調サーミスタ２７は非画像印字面なので中央に設置しても良い。この定着装置は、Ａ３（２９７ｍｍ）幅を最大通紙サイズとする転写材を装置の通紙中心を基準として搬送する中央基準の例である。ヒータ２４は１２０Ｖ入力時に８００Ｗの定格出力が出るものを使用し、ヒータ配光も通紙基準に対して対称な分布になっている。定着ローラ２２はアルミニウムを芯金２８とする直径５２ｍｍ、定着ローラ２２の厚さ３．０ｍｍのローラであり、表層にはＰＦＡの離型層２９を被膜している。加圧ローラ２３はステンレス芯金３７上にシリコンスポンジの弾性層３１で厚さは３．５ｍｍ、加圧ローラ２３の厚さは５ｍｍ、表層にＰＦＡの離型層であるＰＦＡ樹脂チューブ３２を有し、直径４８ｍｍ、製品硬度６０°のものを用いており、加圧ローラ２３の熱伝導率は０．７×１０３Ｗ／℃・ｃｍで、加圧バネ３５により８００Ｎの加圧力をかける事で定着ローラとの間に８．０ｍｍのニップＮを作る。
【００２４】
上述したＰＦＡ樹脂チューブ３２は加圧ローラからのバイアス効果を高めるために抵抗値が１０４〜１０１２Ω・ｃｍとなるように、カーボンを混合したものを用いている。この構成においてＡ４横送りで５０枚／分のプリントが可能である。この定着装置の駆動は駆動制御装置４１で制御し、ＤＣモータ（図示せず）によりギヤ４０を介し定着ローラ２２で駆動し、加圧ローラは従動である。
【００２５】
ここで、本実施例で用いるステップ送りによる加圧ローラクリーニングモードについて簡単に説明する。クリーニングモードは転写材を給紙し、定着ニップに挟み、定着ニップで転写材を停止し、温調を行い、転写材に加圧ローラ上のトナー汚れを転写し、次のクリーニング位置にニップ幅程度駆動し、この動作を繰り返す事で加圧ローラをクリーニングする。以上のクリーニングシーケンスを上述した定着装置で実行するとクリーニングムラが発生する。理由は主に以下の２点である。
【００２６】
先ず、加圧ローラのゴム層３１が厚い事である。本実施例では加圧ローラのゴム層の厚みは３．５ｍｍある。その為、加圧ローラは温度により膨張し、外径が大きく変化する。更に、加圧ローラ硬度も変化する。その為、一定の駆動電流を印加しても加圧ローラの駆動距離は変化する。図４に駆動電流印加時間１００ミリ秒における加圧駆動距離と加圧ローラ温度の関係を示す。図４から加圧ローラ温度が大きくなると加圧駆動距離も大きくなる事がわかる。この為、クリーニングシーケンスを実行する際、一定の駆動電流印加時間では加圧ローラ温度により加圧駆動距離が変化し、クリーニングムラができる。
【００２７】
次に、加圧ローラの外径が大きい事である。本実施例での加圧ローラ外径は４８ｍｍある。加圧ローラ１周で約１５０ｍｍである。Ａ４横送りでクリーニングすると約１．５周しかクリーニングできない。その為、クリーニングムラがあるとそのままクリーニングされずにシーケンスが終了する。本実施例のように加圧ローラの外径が３５ｍｍ以上の場合には１回目のクリーニングでクリーニングムラが存在するとそのまま使用され、画像不良が発生する。
【００２８】
以上の事を踏まえ、本実施例では以下のようなクリーニングシーケンスを行う事でクリーニングムラを防いだ。図５のフローチャートを用い説明する。
【００２９】
転写材を定着ニップに挟み、定着ローラを１８０℃で５秒間温調し、温調を停止（ＯＦＦ）し５秒間停止する。次に、加圧ローラの温度を検知する。加圧ローラ温度によりステップ距離が図４のように変化するので、加圧ローラ温度に対し定着駆動電流印加時間を以下の表１と図１のように変え、加圧ローラの駆動距離を定着ニップ幅以下にする。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１のように加圧ローラ温度により印加電流を変え転写材をステップ送りする。以上の動作を繰り返し排紙し、クリーニングを完了する。
【００３２】
以上の様に、加圧ローラの温度を検知し、検知温度により駆動電流印加時間を制御し、加圧ローラ駆動距離をほぼ一定に保つ事で、加圧ローラを満遍無くクリーニングし、安定した品質の画像形成装置を提供する事が出来る。
【００３３】
以上のシーケンスを、通紙枚数により自動で行う、片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙する、ような場合にも同様の効果がある。又、定着器構成により、加圧ローラ温度に対しクリーニングシーケンスの加熱温度・時間、冷却温度・時間を変更する事でもクリーニング性能を向上させる事が出来る。このような効果は熱ローラ定着装置だけでなくフィルム加熱方式の定着装置やＩＨ定着装置に適応しても同様の効果が得られる事は言うまでもない。
【００３４】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施例では加圧ローラを加熱する手段と加圧ローラの温度を検知する手段を有する定着装置において、必ず加圧ローラをある一定温度に保った状態でクリーニングモードを実行する事でクリーニングムラを無くし、加圧ローラを満遍なくクリーニングした例について述べる。図６は本実施例で用いる熱定着装置の概略構成を示す断面図である。
【００３５】
本実施形態にかかる画像形成装置で第１の実施例と同様の箇所は省略する。異なる点は、加圧ローラ内部に加熱手段であるヒータ２５を有している事である。定着ニップ幅、加圧ローラ外径そして加圧ローラ弾性層の厚みは実施例１と同様である。実施例１で記した通り、クリーニングシーケンスを実行しても、加圧ローラの弾性層、外径と温度によりクリーニングムラが発生してしまう。本実施例でクリーニングムラを防止した例について、図７のフローチャートを用い説明する。
【００３６】
先ず、クリーニングモードに入る前に加圧ローラの温度を検知する。加圧ローラの温度が１６０℃以下であればヒータを駆動させ、１６０℃以上であればヒータを消灯する。加圧ローラの温度を１６０℃にしたら、転写材を給紙し、定着ニップに挟む。定着ローラを１８０℃で５秒間温調し、温調を停止（ＯＦＦ）し５秒間停止する。その後、ステップ送りする為、定着駆動電流を４０ミリ秒印可し、転写材を約９ｍｍ移動させる。この動作を繰り返し、加圧ローラをクリーニングする。
【００３７】
以上の様に、加圧ローラの温度一定にし、定着ローラ温度と加圧ローラ温度を制御する事でクリーニング性能も安定し、加圧ローラ駆動距離をほぼ一定に保つ事で、加圧ローラを満遍無くクリーニングし、安定した品質の画像形成装置を提供する事が出来る。
【００３８】
以上のシーケンスを、通紙枚数により自動で行う、片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙する、ような場合にも同様の効果がある。又、定着器構成により、クリーニングシーケンスの加熱温度・時間、冷却温度・時間を変更する事でもクリーニング性能を向上させる事が出来る。このような効果は熱ローラ定着装置だけでなくフィルム加熱方式の定着装置やＩＨ定着装置に適応しても同様の効果が得られる事は言うまでもない。
【００３９】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施形態について説明する。本実施例では加圧ローラを加熱する手段と加圧ローラの温度を検知する手段を有する定着装置において、定着ローラ温度と加圧ローラ温度を検知し、ステップ停止時間を最小時間にする事でクリーニングシーケンスの実行時間を短くした例について述べる。
【００４０】
本実施例で用いる画像形成装置と熱定着装置は実施例２で用いたものと同様である為説明は省略する。本実施例の加圧ローラの様に弾性層が厚いと加圧ローラ温度を短時間に制御する事は困難である。しかし、プリント直後など加圧ローラが高い温度（１７０℃前後）の時には加圧ローラ上のトナー汚れは軟化しており、非常に転写材に転写し易い状態にある。
【００４１】
ここで、図８に加圧ローラ温度とクリーニング性能を示す。図８は定着ローラ１８０℃で加圧ローラ上のトナー汚れが９０％以上クリーニング出来た時の加圧ローラ温度と温調時間の関係である。加圧ローラ温度が高ければ高いほどクリーニング性能は上がり、少ない時間で加圧ローラ上のトナーを転写材に転写する事が出来る。以上の事を利用し、図９に示す様なフローチャートで加圧ローラクリーニングシーケンスを実行した。
【００４２】
先ず、転写材を給紙し、定着ニップに挟む。次に、加圧ローラの温度を検知する。加圧ローラの温度により、以下の表２の様に停止時間を変え、定着ローラを温調し、温調を停止し、５秒間停止する。その後、ステップ送りする為、定着駆動電流を実施例２と同様に加圧ローラ温度により印可する時間を決定し、転写材を約９ｍｍ移動させる。この動作を繰り返し、加圧ローラをクリーニングする。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
以上の様に、定着ローラ温度と加圧ローラ温度によりクリーニング条件を制御する事で、クリーニング性能を安定させ、加圧ローラ駆動距離をほぼ一定に保ち、加圧ローラを満遍無くクリーニングし、安定した品質の画像形成装置を提供する事が出来る。
【００４５】
以上のシーケンスを、通紙枚数により自動で行う、片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙する、ような場合にも同様の効果がある。又、定着器構成により、加圧ローラ温度に対しクリーニングシーケンスの加熱温度・時間だけでなく、冷却温度・時間を変更する事でもクリーニング性能を向上させる事が出来る。このような効果は熱ローラ定着装置だけでなくフィルム加熱方式の定着装置やＩＨ定着装置に適応しても同様の効果が得られる事は言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように、
加圧ローラ温度を検知する温度検知手段と、記録材を定着ニップに挟み通紙する事でローラをクリーニングするクリーニング手段を有する画像形成装置において、
第１の発明は加圧ローラ温度に応じ、定着駆動電流印加時間を変える事で、加圧ローラ駆動距離を制御し、加圧ローラを満遍無くクリーニングし、安定した高品質の画像を供給すると同時にクリーニングの際の巻き付き等を防止出来るという効果がある。
【００４７】
第２の発明は、加圧ローラを内部より加熱する加熱手段を有する定着装置において、加圧ローラ温度を一定の値に保ち、所定のクリーニング条件でローラのクリーニングを実施する事で、どのような状態においてもクリーニング性を確保し、安定した高品質の画像を供給すると同時にクリーニングの際の巻き付き等を防止出来るという効果がある。
【００４８】
第３の発明は、加圧ローラを内部より加熱する加熱手段を有する定着装置において、加圧ローラ温度と定着ローラ温度を制御する事でクリーニングシーケンスの実行時間を短縮し、クリーニング性能とシーケンスの実行時間短縮の両立を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いた加圧ローラ温度に対する定着駆動電流印加時間の関係図
【図２】画像形成装置の概略図
【図３】実施例１で用いた熱ローラ定着装置の該略図
【図４】実施例１で用いた加圧ローラ温度に対する加圧駆動距離の関係図
【図５】実施例１で用いたフローチャート
【図６】実施例２で用いた熱ローラ定着装置の該略図
【図７】実施例２で用いたフローチャート
【図８】実施例２で用いた加圧ローラ温度に対するクリーニング完了時間の関係図
【図９】実施例３で用いたフローチャート
【図１０】従来例で用いた加圧ローラ温度に対する定着駆動電流印加時間の関係図
【図１１】従来例で用いたクリーニング不良の模式図
【符号の説明】
１  スキャナユニット
２  ミラー
３  感光ドラム
４  ローラ帯電器
５  現像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004177852.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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