(57)【要約】【課題】トナー汚れが発生しやすい条件でも、クリーニングローラによる清掃を行え、コストアップせずに未然に画像品質の低下を防止できるようにする。【解決手段】本発明の画像形成装置においては、トナー汚れを防止するために、印刷中に分離部材７５の爪先端に付着したトナーは、徐々に堆積するが、印刷終了時に一定時間ａ、熱源２３を入れたまま熱定着装置２２を停止させ、分離部材７５の爪先端に付着したトナーを固形化させる。次に、一定時間ｂにわたり熱定着装置２２を駆動させる。このクリーニング動作によって、固形化したトナーを溶け出させ、加熱ローラ３０から加圧ローラ３２に移動させ、クリーニングローラ７４に回収する。【選択図】図２
2007101823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成した静電潜像にトナー像を付着させる現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、定着温度に加熱する加熱部材、該加熱部材に押し当てる加圧部材及び該加圧部材に接触して該加圧部材上のトナーを除去するクリーニング部材を備え、前記加熱部材と前記加圧部材間に前記記録媒体を通し、該記録媒体上のトナー画像を定着する熱定着装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御装置は、印刷動作終了時に一定時間にわたり前記熱定着装置を駆動し、前記クリーニング部材にて前記加熱部材に付着したトナーのクリーニング動作を行うとともに、該クリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、前記制御装置は、各ジョブ毎の印刷枚数に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、各ジョブ毎の平均画像面積率を検知する機構を備え、前記制御装置は、該平均画像面積率に応じて前記クリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、前記制御装置は、各ジョブ毎の印刷枚数と平均画像面積率に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、前記現像装置は、トナーとキャリアを一定割合で混合した２成分現像剤と混合比を検出する検出センサを備え、前記制御装置は、該センサの検出値に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、印刷終了前の前記検出センサ出力をＶｔ１、印刷再開後の前記検出センサ出力値をＶｔ２とするとき、Ｖｔ１−Ｖｔ２が一定値以上になった場合、前記制御装置は、クリーニング動作時間を可変と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、複写機、プリンタ、スキャナ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式の画像形成装置に備える熱定着装置では、熱源で定着温度に加熱する加熱ローラや加熱ベルト等の加熱部材と、それに押し当てる加圧ローラや加圧ベルト等の加圧部材との間に、未定着トナー画像の載った記録媒体を通してそれら加熱部材と加圧部材を回転することにより、記録媒体を搬送しながら熱と圧とを加え、トナー画像を記録媒体に定着させるものが主である。
【０００３】
この種の熱定着装置では、加熱部材および加圧部材の表面にフッ素コートを行うなど、トナー付着防止のための工夫を施すものの、定着時に、記録媒体上のトナーが加熱部材に付着するオフセット現象を生じ、そのオフセットしたトナーがさらに加圧部材に付着して、やがてそれら加熱部材および加圧部材上のトナーがその後に通過する記録媒体に逆転写して記録媒体に汚れを発生する。
【０００４】
このため、従来の熱定着装置の中には、ローラ状のクリーニング部材を加熱部材や加圧部材に従動回転するように接触し、その加熱部材や加圧部材上のオフセットトナーをクリーニング部材で除去するようにしたものがある。例えば、加熱部材や加圧部材の表面は、上述したようにフッ素コートなどでトナー付着を防止するから、クリーニング部材の表面を金属の無垢でつくることで、離型性能差により加熱部材や加圧部材上のオフセットトナーがクリーニング部材に付着していた。
【０００５】
また同様に、近年の省エネルギの要請から、画像形成装置などでは、使用するトナーの低融点化が進んでいる。低融点化にともない、確かに定着温度を従来より低めに設定することができるが、反面加熱部材の温度分布にも敏感となり、従来にも増してオフセットが発生しやすくなる。
【０００６】
また近年では、別途高画質化の要請から、トナーの小粒径化および重合トナー化が進んでいる。トナーの小粒径化が進むと、トナーが小さくなった分だけオフセットが生じやすくなることはいうまでもない。また、重合トナー化が進むと、上述したとおり貯蔵弾性率が低いトナーが加熱部材に付着することとなり、オフセットを生じやすくなる。また、オフセット生じたトナーの一部は、加熱部材の分離爪や温度を検出するサーミスタに徐々に付着し、これが記録媒体に付着して画像品質を低下する。
【０００７】
このため、印刷終了後に一定時間、熱定着装置を駆動して、クリーニングローラにて付着したトナーを除去することが行われている。しかしながら、クリーニングローラの清掃する能力も限界があり、印刷条件や経時的によって低下する場合がある。
【０００８】
そこで、特許文献１に開示されている技術のように、クリーニングローラに付着するトナーの検出手段を設けて定着温度、定着ローラ回転速度を制御する方式が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−７０６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし前述した特許文献１の技術では、クリーニングローラにトナーが付着した外径変動を検出しているため、複雑な検出機構が必要になる。このため、部品点数が増加することにつながり、コストが増大することにつながる。
【００１０】
さらに、クリーニングローラに付着したトナー外径を検出して、制御を行っているため、検出を行うまでには、ある程度の通紙枚数が必要である。このため、外径変動を検出するまでは、たとえ画像品質の低下が発生していても、制御を行うことができないという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、コストアップすることなく、未然に画像品質の低下を防止する方式を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る画像形成装置は、像担持体上に形成した静電潜像にトナー像を付着させる現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、定着温度に加熱する加熱部材、該加熱部材に押し当てる加圧部材及び該加圧部材に接触して該加圧部材上のトナーを除去するクリーニング部材を備え、前記加熱部材と前記加圧部材間に前記記録媒体を通し、該記録媒体上のトナー画像を定着する熱定着装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置を備えた画像形成装置において、前記制御装置は、印刷動作終了時に一定時間にわたり前記熱定着装置を駆動し、前記クリーニング部材にて前記加熱部材に付着したトナーのクリーニング動作を行うとともに、該クリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【００１３】
同請求項２に係るものは、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御装置は、各ジョブ毎の印刷枚数に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【００１４】
同請求項３に係るものは、請求項１記載の画像形成装置において、各ジョブ毎の平均画像面積率を検知する機構を備え、前記制御装置は、該平均画像面積率に応じて前記クリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【００１５】
同請求項４に係るものは、請求項３記載の画像形成装置において、前記制御装置は、各ジョブ毎の印刷枚数と平均画像面積率に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【００１６】
同請求項５に係るものは、請求項１記載の画像形成装置において、前記現像装置は、トナーとキャリアを一定割合で混合した２成分現像剤と混合比を検出する検出センサを備え、前記制御装置は、該センサの検出値に応じてクリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【００１７】
同請求項６に係るものは、請求項５記載の画像形成装置において、印刷終了前の前記検出センサ出力をＶｔ１、印刷再開後の前記検出センサ出力値をＶｔ２とするとき、Ｖｔ１−Ｖｔ２が一定値以上になった場合、前記制御装置は、クリーニング動作時間を可変とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の画像形成装置においては、トナー汚れが発生しやすい条件においても、クリーニングローラによる清掃を行うことができ、コストアップすることなく、未然に画像品質の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施対象の一例である画像形成装置の概略構成図である。感光体１は、光導電性を有するアモルファスシリコーン、アモルファスセレン等の非晶質金属、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物による感光体を用いることが好ましい。
【００２１】
帯電装置は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電装置を示す。帯電ローラ２は、所定の高圧電圧を印加し、感光体１との間でコロナ放電を発生させて感光体１の表面を一様に帯電するものである。露光装置３は、読取装置内のスキャナで読み取ったデータ及び、図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザ光３ａをスキャンさせミラーを通して読み取られた画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像装置４は、静電潜像にトナーを付着するためのものであり、可視化されたトナー画像は、転写装置６に至る。
【００２３】
転写装置６は、転写ベルト６ａと転写バイアスローラ６ｂとテンションローラ６ｃから構成してある。転写バイアスローラ６ｂは、鉄、アルミ、ステンレス等の芯金表面に弾性層を設けて構成する。転写バイアスローラ６ｂには、記録紙を感光体１に密着させるために、感光体１側に必要な圧力を掛ける。転写ベルト６ａは、基材として耐熱性の材料を種々選択する事で効果が得られ、例えばシームレスのポリイミドフィルムで構成することができる。その外側には、フッ素樹脂層を設ける構成とすることができる。また、必要に応じてポリイミドフィルムの上にシリコーンゴム層を設け、その上にフッ素樹脂層を設けても良い。転写ベルト６ａの内側には、転写ベルト６ａを駆動及び張架するためにテンションローラが設けられている。
【００２４】
定着装置７は、ハロゲンランプ等の加熱手段であるヒータを有する定着ローラと、圧接される加圧ローラとを備えている。これについては後で詳述する。
【００２５】
制御装置１０は、画像形成装置を構成する装置を制御するものである。公知のマイクロコンピュータ等を用いればよい。もちろんその他の制御手段であってもかまわない。
【００２６】
図２には、図１の装置の定着装置７に対応する熱定着装置２２まわりを拡大して示す。図中符号７０は、熱定着装置２２の定着ケースである。定着ケース７０は、細長な箱形状で、シート搬送路Ｒに沿って下面にシート入口７１を、上面にシート出口７２を設けてなる。
【００２７】
そのような定着ケース７０内に、図示の例では、上述したように加熱部材として加熱ローラ３０を、加圧部材として加圧ローラ３２をそれぞれ回転自在に設けてなる。
【００２８】
加熱ローラ３０は、例えば肉厚１ｍｍ以下のローラを用いて温度応答性を向上し、定着温度までの昇温時間を１０秒程度にまで短縮するようにしてもよい。表面には、フッ素コート処理を施す。そして、内部に熱源２３を備える。熱源２３は、図示例では、２つであるが、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。
【００２９】
そして、そのような加熱ローラ３０のまわりには、シート分離部材７５を設ける。シート分離部材７５は、支点を中心として回動自在に支持し、スプリング７６で付勢して爪先端を加熱ローラ３０の周面に押し当ててなる。そして、加熱ローラ３０と加圧ローラ３２のニップ位置を通過して加熱ローラ３０に密着するシートＳを加熱ローラ３０から引き剥がし、シート出口７２へと導く。
【００３０】
また、加熱ローラ３０のまわりには、その周面に接触してサーミスタ（加熱部材温度検知手段）２８およびサーモスタット２９を設ける。そして、サーミスタ２８で加熱ローラ３０の温度を検知し、その検知結果に基づき熱源２３をオンオフして加熱ローラ３０を所定の定着温度に保持する。
【００３１】
他方、加圧ローラ３２のまわりには、加圧スプリング２５で加圧アーム２６を支点２７を中心として反時計まわりに回動するように付勢する。そして、その加圧アーム２６で加圧ローラ３２を押して加熱ローラ３０に押し当て、それら加熱ローラ３０と加圧ローラ３２間にニップを形成してなる。
【００３２】
また、加圧ローラ３２の周面には、クリーニング部材を接触する。クリーニング部材としては、ベルトでもパットでもブレードでもよく、金属製でもゴム製などでもよいが、図示例では、無垢の金属製のクリーニングローラ７４を用いる。そして、このクリーニングローラ７４で加圧ローラ３２に付着したトナーを除去する。
なお、図２中符号７７は、シート搬送路Ｒに沿って複数備え、シートＳの通過を検知するシート検知センサである。符号７８は、クリーニングローラ７４の温度を検知するクリーニング部材温度検知手段である。
【００３３】
次に本実施例の詳細について説明する。前述したように、オフセットを生じたトナーの一部は、分離部材７５の爪先端や加熱ローラ３０表面に付着する。加熱ローラ３０表面に付着したトナーは、加圧ローラ３２に転移し、クリーニングローラ７４に回収されるが、爪先端に付着したトナーは、印刷終了時に熱定着装置２２の熱源２３が切れることによって温度が低下するので、固形化する。次に、再び印刷準備のため、加熱ローラ３０の温度が上がると溶け出し、加熱ローラ３０表面に付着する。このように加熱ローラ３０に付着したトナーは、記録紙の画像面に付着するので、トナー汚れとなって、画像品質を著しく損なうことになる。
【００３４】
そこで、トナー汚れを防止するために、図３（Ａ）のような動作を行う。印刷中に爪先端に付着したトナーは、徐々に堆積するが、印刷終了時に一定時間、例えばａ秒間熱源２３を入れたまま熱定着装置２２を停止させ、爪先端に付着したトナーを固形化させる。次に、ｂ秒間、熱定着装置２２を駆動させる。このクリーニング動作によって、固形化したトナーを溶け出させ、加熱ローラ３０から加圧ローラ３２に移動させ、クリーニングローラ７４に回収する。
【００３５】
ところが、このようなクリーニング動作は、連続印刷が多いような使われ方では、印刷終了までクリーニング動作が入らないことになる。従って、連続印刷が多い状態で使用されると、爪先端に溜まるトナー量が多いので、通常のクリーニング動作では、クリーニングしきれなかったトナーが印刷再開時に印刷汚れとなる。このため、連続印刷が多い使われ方では、クリーニング動作時間ｂを通常よりも長く設定するとトナー汚れ防止に効果がある。また、連続印刷が多いような場合では、図３（Ｂ）のように、クリーニング動作を数回繰り返して行うのも効果的である。
【００３６】
この設定変更は、保守員が画像形成装置本体のオペレータパネルから入力することによって可変させることができるが、本実施例では、この状態を装置側で自動的に検知して、設定を可変するようにしている。複写機等の画像形成装置の制御装置１０には、作像、用紙走行部の各種設定のほかにジョブ毎の印刷枚数と最適なクリーニング動作時間が予めインプットされている。これらのデータから、ジョブ毎の印刷枚数に応じて、それに最適なクリーニング時間を選択する。これにより、爪先端のトナー汚れが多いような場合には、通常よりの長くクリーニングを行い、トナー汚れを防止するとともに、逆にジョブ毎の印刷枚数が少ないような場合は、先端汚れが少ないので、クリーニング時間を短くする。熱定着装置２２の加熱ローラ３０は、紙が接触することによって磨耗するが、それ以外にも、クリーニング動作にように爪や温度検知との摺動することによって、キズが生じて、早期に寿命となる場合がある。従って、ジョブ毎の印刷枚数が少ない、即ち、先端トナー汚れが少なく、クリーニング時間が不要な場合では、クリーニング動作を短くするので、早期に寿命となることもない。
【００３７】
また、当然のことながら、クリーニングローラ７４の汚れは、印字面積率が高くなると、汚れが発生しやすくなる。このため、本実施例では、印字面積率に応じてクリーニング動作時間を可変するようにしている。印字面積率が高くなり、爪先端にトナー汚れが付着する量が多くなると、印刷終了後に熱定着装置２２を通常より長く、例えば、（ａ＋５）秒間回転するようにする。これにより、加熱ローラ３０にトナー汚れが多いような場合においても、通常よりも長く熱定着装置２２を回転するので、爪先端のトナー汚れを清掃することができる。
【００３８】
印字面積率は、レーザをＯＮ／ＯＦＦする割合により、検出することができ、平均印刷枚数同様に、制御装置１０で自動的に印字面積率を検知して、予め決められた制御テーブルに従って、可変する。さらに、ジョブ毎の印刷枚数と印字面積率の平均から最適なクリーング動作時間の制御テーブルをインプットしておけば、印刷状態に応じて、最適なクリーニング動作時間を選択できるので、トナー汚れ防止により効果的である。
【００３９】
ところで、オフセットとは、現像剤のトナー濃度に大きく依存する。図４のような現像装置４は、感光体１に近接する位置に現像剤担持体である現像スリーブ８０を備え、現像剤を感光体１に担持している。また、現像スリーブ８０の周囲には現像スリーブ８０上の現像剤量を規制するドクタブレード８１が設けられている。
【００４０】
現像装置４の下部位置には、現像剤を収容する収容部８２が設けてあり、また収容部８２には、現像剤の攪拌、搬送を行うパドル８３とトナー濃度を計測するＴセンサ８４が設けてあり、図示は省略するが、トナー補給装置からのトナーが入ってくるようになっている。トナー濃度の検出は、Ｔセンサ８４の検出面８５上を通過する現像剤の透磁率を検出して、電圧に変換しており、トナー濃度と出力電圧は、図５のような関係がある。制御装置１０は、この検出値が一定範囲になるようにトナー濃度の制御を行っているが、トナー補給とＴセンサ８４の追従性には、微小ながら時間差が生じてしまうので、オーバシュートしてしまうことがある。このように、目標とするトナー濃度を上回ってしまう場合には、トナーが付着過多気味になるので、爪先端に付着するトナー量が増えることになる。
【００４１】
本実施例では、Ｔセンサ８４出力値によりトナー濃度が一定範囲を越えてしまった場合は、クリーニング動作時間を可変とするようにする。なお、Ｔセンサ８４検出値は、現像剤のキャリア製造ロットによって変わることがあるので、絶対的な数値ではなく、相対的な差で判断するようにしている。具体的には、一定濃度に調合された新品現像剤を投入した際に、Ｔセンサ８４検出値Ｖｔ０を予め制御装置に基準値としてインプットしておき、基準値との比較で一定範囲を上回ったときに、例えば、Ｔセンサ検出値をＶｔとするとき、Ｖｔ−Ｖｔ０＞０．２の場合は、トナー濃度が高いと判断する。
【００４２】
また、オフセットは、トナー濃度のほかにトナー帯電量も大きく影響を及ぼす。通常の印刷中では、大きな変動は生じないが、長時間放置された場合、特に高温高湿下では、帯電量の低下が著しい。このように帯電量が低下した場合、同じ現像条件でもトナーが現像される量が増えるので、付着量過多となり、オフセット、爪先端汚れを生じやすくなる。
【００４３】
現像剤の帯電量が低下すると現像剤の流動性が変化するので、Ｔセンサの検出値も変動する。このため、本実施例では、印刷終了前の検出センサ出力をＶｔ１、印刷再開後の検出センサ出力値をＶｔ２とした場合、Ｖｔ１−Ｖｔ２が一定値を越えると帯電量低下とみなして、クリーニング時間を制御する。この一定値は、キャリアの物性値などに依存するが、例えば、０．２〜０．３Ｖ程度と設定すればよい。
【００４４】
また、トナー濃度を検出する方式として、感光体１上にある一定面積のベタ画像を作成し、付着するトナーの反射率を検知する方法がある。Ｔセンサの代替として、反射率検知の値を用いることも有効である。
【００４５】
また定着装置のヒータをＯＦＦする時間及び、ヒータをＯＮとした後の駆動時間は、本実施例では、一例のみ示したが、この例の時間に限定されるものではなく、定着温度、回転数やトナーの熱特性によって変わるので、その条件に応じた最適化を行えばよい。
【００４６】
すなわち本発明の画像形成装置においては、印刷動作終了時に一定時間熱定着装置を駆動させ、クリーニング部材にて、加熱部材に付着したトナーのクリーニング動作を行うとともに、該クリーニング動作時間を可変としているので、トナー汚れが発生しやすい条件においても、クリーニングローラによる清掃を行うことができる。また、印刷動作毎の印刷枚数に応じて、クリーニング動作時間を可変とするので、印刷枚数が多く、トナー汚れが発生しやすい条件においてもクリーニングローラによる清掃を行うことができる。
【００４７】
また、印刷動作毎の平均画像面積率を検知する機構を備え、平均画像面積率に応じてクリーニング動作時間を可変とするので、画像面積率が高く、トナー汚れが発生しやすい条件においてもクリーニングローラによる清掃を行うことができる。さらに、印刷動作毎の印刷枚数と平均画像面積率を検知する機構を備え、この検出値に応じてクリーニング動作時間を可変としているので、印刷枚数、画像面積率が高く、トナー汚れが発生しやすい条件においてもクリーニングローラによる清掃を行うことができる。
【００４８】
またさらに、トナーとキャリアを一定割合で混合した２成分現像剤と混合比を検出する検出センサを備え、センサ検出値に応じてクリーニング動作時間を可変としているので、トナー汚れが発生しやすいトナー濃度においてもクリーニングローラによる清掃を行うことができる。そして、印刷終了前、印刷再開後の検出センサ出力値が一定以上になった場合、クリーニング動作時間を可変とするので、帯電量低下に伴いトナー汚れが発生しやすい条件においてもクリーニングローラによる清掃を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施対象の一例である画像形成装置の概略構成図
【図２】熱定着装置まわりを拡大して示す図
【図３】図２の熱定着装置の動作制御例を示す
【図４】現像装置まわりを拡大して示す図
【図５】トナー濃度と出力電圧の関係を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１  感光体
２  帯電ローラ
３  露光装置
３ａ  レーザ光
４  現像装置
６  転写装置
６ａ  転写ベルト
６ｂ  転写バイアスローラ
６ｃ  テンションローラ
７  定着装置
１０  制御装置
２２  熱定着装置
２３  熱源
２５  加圧スプリング
２６  加圧アーム
２８  サーミスタ
２９  サーモスタット
３０  加熱ローラ
３２  加圧ローラ
７０  定着ケース
７１  シート入口
７２  シート出口
７４  クリーニングローラ
７５  シート分離部材
７６  スプリング
７７  シート検知センサ
７８  クリーニング部材温度検知手段
８０  現像スリーブ
８１  ドクタブレード
８２  収容部
８３  パドル
８４  Ｔセンサ
Ｒ  シート搬送路
Ｓ  シート
【図１】
2007101823.tif 000003
【図２】
2007101823.tif 000004
【図３】
2007101823.tif 000005
【図４】
2007101823.tif 000006
【図５】
2007101823.tif 000007