(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有する定着ローラと、前記定着ローラの表面に接触し前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成するバックアップ手段と、を有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつトナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、
前記装置は前記ヒータからトナーを除去するクリーニングモードを有し、前記クリーニングモードが設定されると、前記ヒータをトナーの溶融温度以上の温度に保った状態で、前記定着ローラを定着処理時の回転方向に回転させる動作と、定着処理時の回転方向とは逆方向に回転させる動作と、を実行することによって、前記ヒータに付着するトナーを前記定着ローラで剥ぎ取り前記定着ニップ部まで運び、前記バックアップ手段に転移させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記バックアップ手段は、前記定着ローラに接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触し前記フィルムを挟んで前記定着ローラと共に前記定着ニップ部を形成する摺動部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材に形成されたトナー画像を加熱定着する定着装置に関し、特に複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式、静電記録方式を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより未定着トナー像を記録材上に永久画像として定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着器が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、近年の環境問題の一つとして消費電力の低減が強く望まれる一方で、市場のニーズから高画質および高速での画像出力が望まれている。そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、上記の熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。
【０００４】
そこで、本発明の出願人は、特許文献１〜１５において、定着装置として、消費電力の低減と、昇温時間の短縮を保ちつつ、高速で高画質の画像出力が可能な像加熱装置を提案した。この定着装置は、図１１に示されるように、弾性層２２を有する定着ローラ２０と、その定着ローラ２０に外部表面から接触して加熱ニップ部Ｎを形成する加熱部材２４と、定着ローラに圧接して定着ニップ部（搬送ニップ部）Ｍを形成する加圧部材３０とを有し、上記定着ニップ部で未定着トナー画像ｔが形成された記録材Ｐを挟持搬送させることで加熱定着を行うものである（以下、このタイプの装置を外部加熱方式と称する）。
【０００５】
また、上記加熱部材２４に具備される加熱ヒータ２６は低熱容量のプレート形状であり、加熱ニップ部Ｎに摺擦して発熱するタイプである。このような構成にすることで、定着ローラ表面に接触するヒートローラによって定着ローラ表面を加熱する構成よりも、加熱ニップ部Ｎでのエネルギー密度を高くすることができるので、定着ローラ表面を効率良く加熱することが可能となる。
【０００６】
また、定着ローラの弾性体２２と記録材Ｐやトナーｔとの密着性が、従来の高速機に用いられているような弾性層をもつ熱ローラ方式と同等であるため、画像形成装置の高速化に対しても高画質を維持できる。つまり、立ち上がり時間の短縮、および消費電力の削減、高速化に対応した高画質の画像出力など、すべての要求を両立することが可能となる。
【特許文献１】特開平８−１２９３１３号公報
【特許文献２】特開平８−２２０９２０号公報
【特許文献３】特開平１０−６９１７６号公報
【特許文献４】特開平１０−１４９０４９号公報
【特許文献５】特開２００２−１２３１１７号公報
【特許文献６】特開２００２−２２１２１９号公報
【特許文献７】特開２００２−２３６４２６号公報
【特許文献８】特開２００３−２９５６３号公報
【特許文献９】特開２００３−１８６３２７号公報
【特許文献１０】特開２００３−２７０９８５号公報
【特許文献１１】ＵＳＰ６１７５６９９号明細書
【特許文献１２】ＵＳＰ６５１６１６６号明細書
【特許文献１３】ＵＳＰ６７６３２０５号明細書
【特許文献１４】ＵＳ−２００４−０１１４９７５号明細書
【特許文献１５】ＵＳ−２００４−０２０２４９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示す定着装置では記録材を加熱定着した場合、記録材上のトナーが定着ローラにオフセットすると、そのオフセットトナーが加熱部材と定着ローラとの摺擦により加熱部材表面に付着する。さらに加熱定着動作を繰り返すことで、オフセットトナーが加熱部材表面に蓄積していき、ある量を超えるとトナーが加熱部材表面から剥がれて、画像不良となって記録材上に転移してしまう。
【０００８】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、定着装置にオフセットしたトナーによる記録材の汚れを抑えられる定着装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、外部加熱方式の定着装置のヒータに付着するトナーの蓄積を抑えられる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る定着装置の構成は、弾性層を有する定着ローラと、前記定着ローラの表面に接触し前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成するバックアップ手段と、を有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつトナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記装置は前記ヒータからトナーを除去するクリーニングモードを有し、前記クリーニングモードが設定されると、前記ヒータをトナーの溶融温度以上の温度に保った状態で、前記定着ローラを定着処理時の回転方向に回転させる動作と、定着処理時の回転方向とは逆方向に回転させる動作と、を実行することによって、前記ヒータに付着するトナーを前記定着ローラで剥ぎ取り前記定着ニップ部まで運び、前記バックアップ手段に転移させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的は添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定着装置にオフセットしたトナーによる記録材の汚れを抑えられる定着装置を実現できる。
【００１３】
また、外部加熱方式の定着装置のヒータに付着するトナーの蓄積を抑えられる定着装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の構成模式図である。本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【００１６】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。
【００１７】
感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１８】
次に、その帯電面に対してレーザースキャナ３により画像情報に応じた露光がなされる。即ちレーザスキャナ３は画像情報の時系列電気デジタル画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御（変調制御）されたレーザビームＬで回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光する。これにより感光ドラム１の一様帯電面の露光部電位が減衰して感光ドラム面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１９】
この静電潜像は、現像装置４でトナー画像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００２０】
可視化されたトナー像は、感光ドラム１とこれに圧接させた接触転写装置としての転写ローラ５との圧接部である転写ニップ部Ａにおいて、該転写ニップ部に給紙機構部６から所定の制御タイミングにて給紙された記録材Ｐの面に対して感光ドラム１面より転写される。
【００２１】
即ち、感光ドラム１上のトナー画像と記録材の先端の書き出し位置が合致するように、センサ７にて検知した記録材Ｐの先端位置情報に応じて記録材の搬送タイミングを制御している。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは転写ニップ部Ａにおいて感光ドラム１と転写ローラ５とにより一定の加圧力で挟持搬送され、感光ドラム１面上のトナー画像が記録材Ｐ上に電気力と圧力で転写される。
【００２２】
転写ニップ部Ａを通過した記録材Ｐは回転する感光ドラム１から分離され、加熱定着装置９へと搬送され、未定着トナー画像が記録材面に加熱定着される。画像定着を受けた記録材は排紙機構部１０に搬送される。
【００２３】
一方、記録材分離後の感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置８により感光ドラム１表面より除去され、感光ドラム１は繰り返して作像に供される。
【００２４】
（２）プリンタの動作行程
次に上記プリンタの動作シーケンスを図２に基づいて説明する。
【００２５】
Ａ．前多回転行程：プリンタの始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチ−オンにより、装置のメインモータを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【００２６】
Ｂ．前回転行程：プリント前動作を実行させる期間である。この前回転行程は前多回転行程中にプリント信号（印字スタート信号）が入力したときには前多回転行程に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには前多回転行程の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力すると、前回転行程が実行される。
【００２７】
Ｃ．印字行程（画像形成行程、作像行程）：所定の前回転行程が終了すると、引き続いて感光ドラム１に対する作像プロセスが実行され、感光ドラム１面に形成されたトナー像の記録材Ｐへの転写、定着手段によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は上記の印字行程が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。
【００２８】
Ｄ．紙間行程：連続印字モードにおいて一枚の記録材Ｐの後端部が転写ニップ部Ａを通過した後、次の記録材Ｐの先端部が転写ニップ部Ａに到達するまでの間の、転写ニップ部Ａにおける記録材Ｐの非通紙状態期間である。
【００２９】
Ｅ．後回転行程：最後の記録材Ｐの印字行程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
【００３０】
Ｆ．クリーニング行程（クリーニングシーケンス）：加熱定着装置８の定着ローラと加熱部材との加熱ニップ部に蓄積したオフセットトナーを除去して加熱部材をクリーニングする期間である。クリーニング行程については追って詳しく説明する。
【００３１】
Ｇ．スタンバイ：所定の後回転行程が終了すると、メインモータの駆動が停止され感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。
【００３２】
１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転行程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態においてプリントスタート信号が入力すると、プリンタは前回転行程に移行する。
【００３３】
Ｃの印字行程時が画像形成時であり、Ａの前多回転行程、Ｂの前回転行程、Ｄの紙間行程、Ｅの後回転行程、Ｆのクリーニング行程が非画像形成時（非作像時）になる。
【００３４】
メインモータは、感光ドラム１、給紙機構部６、現像装置４、転写装置５、加熱定着装置９、排紙機構部１０などの駆動系を駆動する。
【００３５】
（３）加熱定着装置
図３は本実施例の加熱定着装置９の構成模式図、図４は図２に示す加熱定着装置９のＢ−Ｂ線の構成模式図である。
【００３６】
この加熱定着装置は、大別して、弾性層を有する定着ローラ（回転部材）２０と、この定着ローラ２０の外表面（外周面）と接触して加熱ニップ部Ｎを形成し、定着ローラ２０のローラ外表面を加熱昇温させる加熱部材（加熱手段）２４と、定着ローラ２０と相互圧接して定着ニップ部（搬送ニップ部）Ｍを形成する加圧部材（バックアップ手段）３０などを具備する。
【００３７】
１）定着ローラ（回転部材）２０
定着ローラ２０は以下の部材から構成される。即ち、基本的には、アルミ或いは鉄製の芯金２１の外側すなわち外周面上に、シリコーンゴムで形成された弾性層（ソリッドゴム層）、あるいはより断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）、あるいはシリコーンゴム層内に何らかの方法で気泡を分散させ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）２２を備えて成る。
【００３８】
しかしながら、定着ローラ２０の熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、定着ローラ表面温度が上昇しにくくなるため、弾性層２２はできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着ローラ表面温度が所定温度まで立ち上がるのに要する時間を短縮するのに有利である。
【００３９】
ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴムは熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ、スポンジゴム・気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、スポンジゴム・気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。
【００４０】
また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム・気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。
【００４１】
従って、弾性層２２の好ましい形態としては、熱伝導率が約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴム層や気泡ゴム層の方が好ましい。
【００４２】
また、定着ローラ２０の外形（外径）は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎると加熱ニップ部Ｎが稼ぎにくくなるので適度な径が必要である。
【００４３】
弾性層２２の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金２１に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。
【００４４】
以上を考慮して本実施例では、適正な加熱ニップ部Ｎを形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２２を形成し、外形がφ２０ｍｍの定着ローラ２０を使用した。
【００４５】
上記に述べた弾性層２２の上にはパープルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂離型層２３を形成する。離型層２３はチューブ状のものでも塗料でコートしたものであってもよいが、チューブの方が耐久性に優れる。
【００４６】
上記構成の定着ローラ２０は、図４に示されるように、芯金２１の両端部２１ａが１対のローラ支持部材５０に軸受５１を介して回転自在に支持される。
【００４７】
２）加熱手段２４
加熱手段２４は、以下の部材から構成される。２６は低熱容量でプレート形状の加熱用ヒータ（加熱体）であり、定着ローラ２０側の表面を定着ローラ２０の外表面に接触させてローラ外表面を加熱する。加熱用ヒータ（以下、加熱ヒータと記す）２６はアルミナや窒化アルミ等の高絶縁性のセラミックス基板表面に、長手方向に沿って例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層(発熱抵抗体）をスクリーン印刷等により形成したものである。発熱抵抗層は厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状である。
【００４８】
加熱用ヒータ２６の表面には、摺擦により定着ローラ２０の離型性層２３が磨耗しないように保護摺動層を設けるのが良い。その例としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＣＴＥＦ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂層を単独ないし混合して被覆するか、あるいはグラファイト、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラスコート等の保護層が考えられる。
【００４９】
２５は加熱ヒータ２６を保持する断熱ステイホルダーである。断熱ステイホルダー２５はその両端部が図４に示されるように加圧手段（例えばコイルばね）５３によって定着ローラ２０に対して加圧され、その加圧力により加熱用ヒータ２６と定着ローラ２０の間に加熱ニップ部Ｎが形成される。つまり加熱ヒータ２６は定着ローラ２０と協働して加熱ニップ部Ｎを形成している。この断熱ステイホルダー２５は、加熱ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐ役割を持ち、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。
【００５０】
また、加熱ヒータ２６の背面には通電発熱抵抗層の発熱に応じて昇温したセラミック基板の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子（温度検知手段）２７が配置されている。この温度検知素子２７の信号に応じて、図３に示す温度制御部（温度制御手段）３４は、通電発熱抵抗層の長手方向端部にある不図示の電極部から通電発熱抵抗層に印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、加熱ヒータ２６を温度制御する。つまり、温度制御部３４は温度検知素子２７の検知温度が設定温度を維持するように加熱ヒータ２６への通電を制御する。本実施例の定着装置９では、加熱ヒータ２６を温度制御することにより結果的に定着ローラ２０の表面のうち加熱ニップ部Ｎから搬送ニップ部Ｍに向かう定着ローラ２０の表面が定着に適した温度を保つことができる。温度検知素子２７から温度制御部３４へのＤＣ通電は不図示のＤＣ通電部およびＤＣ電極部を介して不図示のコネクターにより達成している。
【００５１】
３）加圧部材（バックアップ手段）３０
加圧部材３０は、次のような構成である。３３は円筒形状の摺動フィルム（可撓性スリーブ）であり、耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のフィルムである。フィルム厚みは、強度等を考慮し、２０μｍ以上１５０μｍ未満が適当な範囲である。摺動フィルム３３の外形（外径）は定着ローラ２０の外形よりも小さい。
【００５２】
また、３１は摺動フィルム３３の内部に具備された摺動板（摺動部材）であり、３２は摺動板３１を保持している断熱ステイホルダーである。
【００５３】
断熱ステイホルダー３２はその両端部が図４に示されるように加圧手段（例えばコイルばね）５４によって定着ローラ２０に対して加圧され、摺動板３１と定着ローラ２０との間に摺動フィルム３３を介して定着に必要な定着ニップ部（搬送ニップ部）Ｍを形成している。つまり加圧部材３０は定着ローラ２０と協働して定着ニップ部Ｍを形成している。この断熱ステイホルダー３２は加熱部材２４のステイホルダー２５と同様に断熱性、耐熱性を有する樹脂として、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。したがって、摺動フィルム３３は、その内周面が摺動板３１と接触し外周面が定着ローラ２０の外周面と接触している。
【００５４】
また、摺動板３１は、摺動フィルム３３との摩擦が小さく且つ断熱性を有する材料として、ステイホルダー３２と同様の液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成し、その表面に摩擦抵抗を低減する摺動層をコーティングするのが望ましい。その例としては、加熱ヒータ２６の表面に設ける摺動層と同様であるので説明は省く。
【００５５】
本例では、摺動板３１と断熱ステイホルダー３２を別部材として扱っているが、それらを一体成型により形成し摺動部分に上記摺動層をコーティングしても良く、よりコストダウンを図ることが可能である。また、摺動フィルム３３と摺動板３１の間には、摩擦抵抗を小さく抑えるためにグリース等の潤滑剤を少量介在させてある。
【００５６】
本実施例では、定着ローラ２０の径がφ２０ｍｍ、定着ローラ２０の中心から加熱ニップ部Ｎの中央を結んだ線と定着ローラ２０の中心から定着ニップ部Ｍの中央を結んだ線の成す角度を１２０°、記録材Ｐの搬送速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃとしているので、定着ローラ２０表面が加熱ニップ部Ｎ中央から定着ニップ部Ｍ中央まで移動するのに要する時間は０．０８秒であり非常に短い。しかも上述したように定着ローラ２０の弾性層２２として、熱伝導率が約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下で、比重が０．８５以下の断熱効果の高いスポンジゴム層や気泡ゴム層を用いているので、加熱ニップ部Ｎで加熱ヒータ２６により加熱された定着ローラ表面領域は殆ど温度低下することなく定着ニップ部Ｍに達することができる。
【００５７】
４）動作
このような構成において、定着ローラ２０は長手方向端部から芯金２１を介して図３に示される装置のメインモータ（駆動手段）３５により矢印の時計方向（記録材搬送方向）に回転駆動される。メインモータ３５は回転制御部３６により制御される。また、温度制御部３４及び回転制御部３６は制御部(制御手段）３７により管理されている。この定着ローラ２０の回転駆動に伴い、バックアップ手段３０側の摺動フィルム３３は定着ニップ部Ｍにおいて回転力を受けて摺動板３１面に密着して摺動しながら断熱ステイホルダー３２の外側を図の矢印の反時計方向へ従動回転する。
【００５８】
また加熱手段２４の加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に通電がなされて、加熱ヒータ２６が所定の制御温度（設定温度）へ迅速に昇温し、温度検知素子２７と温度制御部３４等を含む温調系により、加熱ヒータ２６が所定の制御温度に保持されるように通電発熱抵抗層への通電が制御される。
【００５９】
そして、加熱ヒータ２６の発熱により回転定着ローラ２０の外表面が加熱ニップ部Ｎにおいて外部加熱されて所定の定着温度へ迅速に加熱昇温していく。上述したように本実施例の定着装置では、加熱ヒータ２６を温度制御することにより結果的に定着ローラ２０の表面のうち加熱ニップ部Ｎから定着ニップ部Ｍに向かう定着ローラ２０の表面が定着に適した温度を保つことができる。
【００６０】
定着ローラ２０が回転駆動され、またその外表面が所定の定着温度に加熱温調された状態において、転写ニップ部Ａ側から未定着トナー画像を形成担持させた記録材Ｐが耐熱性の定着入口ガイド５５に沿って定着ローラ２０と加圧ローラ３０によって形成される定着ニップ部Ｍ内に導入されて定着ニップ部Ｍで挟持搬送される。これにより未定着トナー画像ｔが定着ニップ部Ｍで熱と圧力にて記録材Ｐ面上に定着される。
【００６１】
定着ニップ部Ｍで記録材Ｐを挟持搬送して未定着トナー画像の加熱定着を行った場合、記録材Ｐ上から微量のオフセットトナーｔが加熱ニップ部Ｎにおける加熱ヒータ２６部分に蓄積される。その様子を図５を用いて説明する。図５は、加熱ヒータ２６と定着ローラ２０の加圧により形成される加熱ニップ部Ｎの拡大図である。定着ローラ２０上の微量のオフセットトナーｔは加熱ニップ部Ｎの定着ローラ回転方向上流でまず堰き止められ、加熱により溶けて加熱ニップ部Ｎの定着ローラ回転方向上流の加熱ヒータ２６の表面上にｔ’で示すように蓄積される。またその蓄積されたトナーｔ’の一部は定着ローラ２０の回転に伴い加熱ニップ部Ｎにおける加熱ヒータ２６と定着ローラ２０との摺擦部を徐々に加熱ニップ部Ｎの定着ローラ回転方向下流側へ移動し、加熱ニップ部Ｎを過ぎた加熱ヒータ２６の表面上にｔ’’で示すように蓄積される。加熱ニップ部Ｎの上流側に堆積するトナーｔ’の量よりも下流に堆積するトナーｔ’’の量のほうが圧倒的に多い。定着ローラ回転方向下流の加熱ヒータ２６の表面上に蓄積されたトナーｔ’’は、そのままプリントを持続するとやがて定着ローラ２０の表面に戻され、定着ニップ部Ｍに運ばれて記録材の定着ローラ２０側の面（画像印字面）へ転移し、記録材Ｐを汚してしまう。加熱ニップ部Ｎの上流側に堆積するトナーｔ’は定着工程のたびに徐々に加熱ニップ部Ｎの下流側に移動して堆積トナーｔ’’となるだけであるが、上流側の堆積トナーｔ’も下流側の堆積トナーｔ’’と共にヒータ表面から取り除いたほうが好ましい。
【００６２】
５）制御モード（クリーニングモード）の説明
このため、本実施例では、プリント終了と同時に加熱ヒータ２６をオフし、前述の後回転行程を行った後に、図３に示す制御部３７により加熱ヒータ２６をクリーニングする制御モード（クリーニングシーケンス）を実行させる（つまり、本実施例のクリーニングモードは記録材上のトナー像を加熱する加熱工程が終了した後自動的に実行される）。図６に上記の制御モードを実行した場合の加熱ヒータ２６の温調制御、該加熱ヒータ２６の温度推移、および定着ローラ２０の回転駆動制御を模式的に表した図を示す。
【００６３】
制御モードに入ると、温度制御部３４が加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＮして加熱ヒータ２６をトナー溶融温度以上の所定温度Ｔ２に昇温させ、温度Ｔ２を保つ制御を開始する。この加熱により加熱ヒータ２６表面に堆積していたトナー同士が結合して加熱ヒータ２６表面から離脱しやすいようになる。温度Ｔ２はトナー溶融温度以上であれば定着工程（像加熱工程）中の加熱ヒータ２６の設定温度Ｔ１より高くても低くてもどちらでも構わない。本実施例では温度Ｔ２を温度Ｔ１より低く設定している。加熱ヒータ２６を温度Ｔ２に温度制御している間、すなわちトナーｔ’・ｔ”が溶融した状態で定着ローラ２０を正転及び逆転させる。定着ローラ２０が回転することにより、加熱ヒータ２６表面と定着ローラ２０が摺擦し、加熱ヒータ２６表面に付着したトナーｔ’・ｔ”が剥ぎ取られ定着ローラ２０表面に転移する。正転及び逆転時の回転角度（回転量）はいずれもクリーニングモード開始時に定着ローラ２０の周方向において加熱ヒータ２６に接触していた定着ローラ２０表面の領域が定着ニップ部Ｍに達する角度（回転量）であればよく、特にいずれも３６０°以内が好ましい。定着ローラ２０表面に付着したトナーｔ’・ｔ”は定着ニップ部Ｍに搬送され、定着ニップ部Ｍにおいて、定着ローラ２０より温度の低い摺動フィルム３３表面に付着する。
【００６４】
図６に示されるように、上記のクリーニング温調状態において、回転制御部３６によりメインモータ３５を反時計方向（図では逆転）と時計方向（図では正転）に交互に１回ずつＯＮ・ＯＦＦして定着ローラ２０を都合２回往復回転させる。
【００６５】
すなわち、メインモータ３５をＯＮして図７Ａに示されるように定着ローラ２０を反時計方向（記録材搬送方向とは逆方向）に１回転（３６０度）回転させ、しかる後にメインモータ３５をＯＦＦする。定着ローラ２０の反時計方向への回転によって、定着ローラ回転方向上流の加熱ヒータ２６の表面上から定着ローラ２０上に保持されたトナーｔ’は、定着ローラ２０の回転に伴い定着ニップ部Ｍへと運ばれる。
【００６６】
定着ニップ部Ｍに運ばれたトナーｔ’は、定着ニップ部Ｍ内に到達すると、定着ニップ部Ｍ内において定着ローラ２０より温度の低い加圧部材３０の表面（すなわち摺動フィルム３３表面）上に転移する。
【００６７】
また回転制御部３６により再びメインモータ３５をＯＮして図７Ｂに示されるように定着ローラ２０を時計方向に１回転（３６０度）回転させ、しかる後に、メインモータ３５をＯＦＦする。定着ローラ２０の時計方向への回転によって、定着ローラ回転方向下流の加熱ヒータ２６の表面上から定着ローラ２０上に保持されたトナーｔ’’は、定着ローラ２０の回転に伴い定着ニップ部Ｍへと運ばれる。
【００６８】
定着ローラ２０上に保持された上記のトナーｔ’’は、定着ニップ部Ｍ内に到達すると、定着ニップ部Ｍ内において定着ローラ２０より温度の低い加圧部材３０の表面上に転移する。
【００６９】
回転制御部３６はメインモータ３５の上記ＯＮ・ＯＦＦを再び繰り返す。これによって定着ローラ２０は反時計方向と時計方向に都合２回往復回転される。
【００７０】
２回の往復回転が完了すると回転制御部３６によりメインモータ３５をＯＦＦすると同時に、温度制御部３４により加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＦＦすることで、制御モードを終了する。
【００７１】
制御モードの終了により画像形成装置はスタンバイとなる。
以上の制御モード（クリーニングモード）により摺動フィルム３３表面上にはトナーｔ’及びトナーｔ’’が保持される。
【００７２】
上述のように摺動フィルム３３にトナーｔ’及びｔ’’が付着した状態でプリント信号が入力すると、前回転行程を経て次のプリント動作が作動し、図７Ｃに示されるように記録材Ｐが加熱定着装置９の定着ニップ部Ｍ内に突入してくる。前回転工程では加熱ヒータ２６が発熱し定着ローラ２０が加熱されるが、定着ニップ部Ｍにおいて定着ローラ２０から受ける熱により摺動フィルム３３も温まる。記録材Ｐは常温であるため、摺動フィルム３３表面上に転移したトナーｔ’・ｔ’’は、定着ニップ部Ｍにおいて摺動フィルム３３表面から摺動フィルム３３より温度の低い記録材Ｐの摺動フィルム３３側の面（非画像印字面）に転移して、記録材Ｐと共に排出される。このように、本実施例のクリーニングモード（制御モード）を実行すると、加熱ヒータ２６に付着したトナーをプリント実行時に記録材Ｐと共に排出することができる。
【００７３】
６）評価
ここで、クリーニング温調温度Ｔ２とクリーニング性能の関係を調べるために、間欠通紙耐久（２枚／１分）を行った。また、画像形成装置の後回転後の定着ローラ２０の回転（往復回転）は、上述のように、定着ローラ２０を３６０度回転してから、反転してさらに３６０度回転する。この動作を２回行っている。本評価で用いたトナーはモノクロの粉砕トナーで、溶融温度は９０〜１００℃である。記録材はレターサイズで坪量が９０ｇ／ｍｍ２の表面性が比較的粗い紙（ラフ紙）を用いた。なお、この記録材をプロセススピード２５０ｍｍ／ｓｅｃで定着性を満足させるためには、定着ニップ部Ｍの温度を１８０℃にする必要があり、その時の加熱ヒータ温度は２３０℃であった。つまり、プリント時（像加熱時）の加熱ヒータ２６の設定温度（温調温度）Ｔ１は２３０℃に設定されており、この温度設定によりプリント時の定着ニップ部Ｍの温度が約１８０℃になっている。
【００７４】
結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
0004630673.tif 000002
【００７６】
クリーニングなしでは、２０００枚で記録材の画像面側に堆積トナーが付着する画像不良が発生してしまった。クリーニング温調温度Ｔ２を１００℃に設定すると５０００枚で画像不良が発生した。クリーニング温調温度Ｔ２を１５０℃、およびクリーニング温調温度Ｔ２を２００℃に設定した場合は２万枚プリントしても画像不良は発生しない。したがって、温度Ｔ２を少なくともトナー溶融温度（１００℃）に設定して上述のクリーニングモードを実行すれば画像不良が発生するまでのプリント枚数を増やすことができることがわかる。また、クリーニング温調温度Ｔ２を１５０℃より高く設定することで、有効に画像不良の発生を防止することができ、加熱ヒータ２６表面に付着したオフセットトナーｔ’・ｔ’’を、効果的に記録材Ｐの非画像面側に転移させて排出することができた。
【００７７】
本実施例のクリーニングシーケンスにより、加熱ヒータ２６の表面コート粗さ等のバラツキがあった場合でも、加熱ヒータ２６に滞留するオフセットトナーの量を有効に減らすことができため、加熱ヒータ２６の表面コートを必要以上に高精度にする必要がなくなり、このため、加熱ヒータ２６の歩留まり向上、またコストダウンを図ることが可能となる。
【００７８】
本実施例の制御モードは後回転行程後に限られず、例えば、図２に示される前多回転行程後、スタンバイ後、あるいは前回転行程後に実行してよい。
【実施例２】
【００７９】
以下に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に関する画像形成装置全体の構成、及び加熱定着装置の構成について前記第１の実施例と共通する部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。
【００８０】
本実施例では、連続プリントが行われた場合、ある枚数がプリントされた時に、前述した制御モードを実行する。連続プリント中は第１の実施例で示した、プリント終了後のクリーニングシーケンスを行うことができないので、加熱ヒータ２６にオフセットトナーｔ’・ｔ’’が蓄積されてしまう。そこで、連続プリント時は、ある枚数を超えたところで、給紙を止めて加熱ヒータのクリーニングを行うものとする。
【００８１】
１）プリンタの動作行程
図８は画像形成装置の動作シーケンスの説明図、図９は加熱定着装置の構成模式図、図１０は制御モードを実行した場合の加熱ヒータ２６の温調制御、該加熱ヒータ２６の温度推移、および定着ローラ２０の回転駆動制御を模式的に表した図である。
【００８２】
本例ではクリーニングシーケンスは連続プリント中に行われる。図９において、３８はプリント枚数カウンタであり、プリント枚数を計数して制御部３７に出力する。制御部３７では、プリント枚数カウンタ３８からプリント枚数信号を入力して加算処理し、その加算値が所定のクリーニング実行枚数値に達したとき、図１０に示されるように、回転制御部３６によりメインモータ３５をＯＦＦすると共に、温度制御部３４により加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＦＦする。これによって加熱ヒータ２６が冷却される。
【００８３】
次に制御部３７は、温度検知素子２７からの検知温度がクリーニングモード時のヒータの設定温度Ｔ２と等しくなったとき、温度制御部３４により加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＮして加熱ニップ部Ｎ内に付着したトナーｔ’・ｔ’’を溶融できる温度Ｔ２に維持させる。これによって、各々のトナーを結合させる。また加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＮすると同時に、回転制御部３６によりメインモータ３５を反時計方向（図では逆転）と時計方向（図では正転）に交互に１回ずつＯＮ・ＯＦＦして定着ローラ２０を都合２回往復回転させる。これによって、前述したように、定着ローラ２０上に保持されたトナーｔ’・ｔ’’は、定着ニップ部Ｍ内に到達して、定着ニップ部Ｍ内において定着ローラ２０より温度の低い加圧部材３０の表面上に転移する。
【００８４】
そして制御部３７は、回転制御部３６によりメインモータ３５をＯＦＦすると同時に、温度制御部３４により加熱ヒータ２６の通電発熱抵抗層に対する通電をＯＦＦすることで、制御モードを終了する。
【００８５】
制御モードの終了により連続プリントが再開される。
【００８６】
２）評価
上記のクリーニングシーケンスを実施するタイミングと、クリーニング性能についての関係を調べるために連続通紙耐久を行った。また、連続通紙は１ジョブ１５００枚とし、加熱ヒータの温調温度Ｔ２は、プリント時と同じ温度Ｔ１とした。結果を表２に示す。
【００８７】
【表２】
0004630673.tif 000003
【００８８】
連続プリント時において、クリーニングなしではプリント枚数が１０００枚で画像不良が発生した。プリント枚数５００枚毎にクリーニングを行った場合は３０００枚で画像不良が発生するが、クリーニングを行わない場合より画像不良が発生するまでの枚数がはるかに多くなっている。２５０枚毎にクリーニングを行うことで、画像不良の発生を有効に防止することができた。よって、連続プリント中に定着ローラの往復回転を行うことで、加熱ヒータ面に付着したオフセットトナーを、効果的にクリーニングすることができた。
【００８９】
〔その他〕
１）実施例１および実施例２において、定着ローラ２０を２回往復回転させた例を説明したが、定着ローラ２０の往復回転は１回、若しくは３回以上であってもよい。
【００９１】
２）記録材Ｐに対する未定着トナー画像の形成手段は、電子写真方式・静電記録方式の作像プロセス、転写方式・直接方式など任意である。
【００９２】
本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】画像形成装置の一例の構成模式図
【図２】実施例１の画像形成装置の動作シーケンスの説明図
【図３】実施例１の加熱定着装置の一例を示す構成模式図
【図４】図３に示す加熱定着装置のＢ−Ｂ線の構成模式図
【図５】図３に示す加熱ニップ部の拡大図
【図６】制御モードを実行した場合の加熱ヒータの温調制御、該加熱ヒータの温度推移、および定着ローラの回転駆動制御を模式的に表した図
【図７Ａ】加熱ヒータ部の定着ローラ回転方向上流側の付着トナーを定着ローラから加圧部材に転移させる動作説明図
【図７Ｂ】加熱ヒータ部の定着ローラ回転方向下流側の付着トナーを定着ローラから加圧部材に転移させる動作説明図
【図７Ｃ】加圧部材に転移したトナーを記録材に転移させる動作説明図
【図８】実施例２の画像形成装置の動作シーケンスの説明図
【図９】実施例２の加熱定着装置の一例を示す構成模式図
【図１０】制御モードを実行した場合の加熱ヒータの温調制御、該加熱ヒータの温度推移、および定着ローラの回転駆動制御を模式的に表した図
【図１１】従来の加熱定着装置の構成模式図
【符号の説明】
【００９４】
１：感光ドラム、２：帯電ローラ、３：レーザースキャナ、４：現像装置、
５：転写ローラ、６：センサ、７：クリーニング装置、８：加熱定着装置、９：排紙部、
２０：定着ローラ、２１：芯金、２２：弾性層、２３：離型成層、２４：加熱部材、
２５：断熱ステイホルダー、２６：加熱ヒータ、２７：温度検知素子、３０：加圧部材、
３１：摺動板、３２：断熱ステイホルダー、３３：摺動フィルム、３５：メインモータ、
３６：回転制御部、３７：制御部、４０：加熱部材、４１：断熱ステイホルダー、
４２：加熱ヒータ、４３：温度検知素子、Ｐ：記録材、Ｎ：加熱ニップ部、
Ｍ：定着ニップ部
【図１】
0004630673.tif 000004
【図２】
0004630673.tif 000005
【図３】
0004630673.tif 000006
【図４】
0004630673.tif 000007
【図５】
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【図６】
0004630673.tif 000009
【図７Ａ】
0004630673.tif 000010
【図７Ｂ】
0004630673.tif 000011
【図７Ｃ】
0004630673.tif 000012
【図８】
0004630673.tif 000013
【図９】
0004630673.tif 000014
【図１０】
0004630673.tif 000015
【図１１】
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