(57)【要約】【課題】加熱ローラへのトナーの付着を抑え、トナー付着による定着性能の低下やそれに伴う更なるトナーの堆積による出力画像の画質へもたらされる不具合を防止する定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、内部に加熱源を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接されて定着ニップ部を形成するよう配置された加圧ローラと、前記加熱ローラに当接若しくは圧接して配置され、前記加熱ローラとの摺擦により前記加熱ローラの表面をクリーニングするクリーニングウェブと、前記クリーニングウェブを所定の方向に搬送させるウェブ送り手段とを備える定着装置であって、前記クリーニングウェブにより前記加熱ローラ上より除去されたトナーの量を測定するトナー量測定機構を備え、前記トナー量測定機構によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱源を有する加熱ローラと、
前記加熱ローラに圧接されて定着ニップ部を形成するよう配置された加圧ローラと、
前記加熱ローラに当接若しくは圧接して配置され、前記加熱ローラとの摺擦により前記加熱ローラの表面をクリーニングするクリーニングウェブと、
前記クリーニングウェブを所定の方向に搬送させるウェブ送り手段とを備える定着装置であって、
前記クリーニングウェブにより前記加熱ローラ上より除去されたトナーの量を測定するトナー量測定機構を備え、前記トナー量測定機構によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラの温度を５℃上昇させた上で再度定着動作を実行す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】
前記加熱ローラの温度をそのトナー量に対応した温度だけ上昇させた上で再度定着動作を実行す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】
前記トナー量測定機構によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合、定着動作を続行したまま前記加熱ローラの温度をそのトナー量に対応した温度だけ上昇させることを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱ローラの温度を上昇させると同時に定着プロセス線速を所定の割合に調整することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項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、電子写真方式の複写機やプリンター等に用いられる画像形成装置に関する。更に、本発明は、記録媒体上に形成された未定着トナー像に対し、熱を加えることで定着を行なう熱定着処理によって画像を形成する定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、まず予め一様に帯電された感光体上に光学的な画像情報を照射することによって静電潜像を形成する。次にこの静電潜像に対してトナーを付着させ実像を形成し、形成されたトナー像をシート（転写紙）に転写した後、定着装置に搬送して加熱しながら加圧することによってトナー像をシート上に定着する。
【０００３】
ここで、一般的な定着装置は、内部にヒータを備えた加熱ローラと、この加熱ローラに圧接する加圧ローラを備え、両ローラのニップ部に未定着トナー像を保持したシートを通紙させることによりトナー像を定着させている。このような定着装置においては、オフセットしたトナーをクリーニングするためのクリーニング機構が設けられており、現在は加熱ローラにウェブローラにより圧接されたクリーニングウェブが加熱ローラ周面を摺擦することでクリーニングを行なう方式が主流である。
【０００４】
このクリーニング方式に対し、クリーニングの効率、長寿命化や正確性に対し様々な検討がなされている。例えば、加熱ローラと加熱ローラをクリーニングするクリーニングウェブとの間に、電界を形成することで帯電トナーをクリーニングウェブ側に吸引しながら定着を行なうことにより、帯電し加熱ローラに付着した小粒径トナーを静電気力により効率よく除去する発明が、特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、加熱ローラをクリーニングするクリーニングウェブを供給するクリーニング手段を各ジョブ動作の積算値から決定した設定間隔でウェブの新たな面を供給するという制御により、オフセットしたトナーをその温度が冷めないうちにクリーニングウェブで除去し、またクリーニングウェブの消費量を無闇に増加させない、という発明が特許文献２に記載されている。
【０００６】
さらに、加熱ローラをクリーニングするクリーニングウェブ上に一定間隔でパッチ若しくは切り欠きを設けそれを検知する手段を備えた構成により、パッチや切り欠きを検知することで検知間隔に応じてクリーニングウェブの送り量を制御し、クリーニングウェブの送り量をクリーニングウェブに捕集されたオフセットトナーに依らず一定に保つ発明が特許文献３に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、市場ニーズの拡大により高光沢性をもつグロス、アート紙等、様々なシートにもプリントさせる必要が生じてきた。これらのシートは表面平滑度が高いため、表面平滑度が低く同程度の厚みを持つシートに比べトナーが溶融した場合に生じるシートへのアンカー効果が小さく、加熱ローラへのトナーのオフセットが発生しやすい。加熱ローラにトナーが付着した場合、定着性能の低下やそれに伴い更にトナーが堆積し画質に著しい不具合をもたらす原因となる。
【０００８】
また、上記特許文献に係る発明は全て、加熱ローラ上に付着したトナーをクリーニングウェブで除去する技術に関するものであり、即ちトナーが付着することを前提とするものである。
【０００９】
そこで、本発明は、加熱ローラへのトナーの付着を抑え、トナー付着による定着性能の低下やそれに伴う更なるトナーの堆積による出力画像の画質へもたらされる不具合を防止する定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、内部に加熱源を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接されて定着ニップ部を形成するよう配置された加圧ローラと、前記加熱ローラに当接若しくは圧接して配置され、前記加熱ローラとの摺擦により前記加熱ローラの表面をクリーニングするクリーニングウェブと、前記クリーニングウェブを所定の方向に搬送させるウェブ送り手段とを備える定着装置であって、前記クリーニングウェブにより前記加熱ローラ上より除去されたトナーの量を測定するトナー量測定機構を備え、前記トナー量測定機構によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱ローラへのトナーの付着を抑え、トナー付着による定着性能の低下やそれに伴う更なるトナーの堆積による出力画像の画質へもたらされる不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の定着装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に関し、加熱ローラ周面へ付着するオフセットトナーの重量を変化させたときのクリーニングウェブへ捕集されるトナーの重量を示すグラフ図である。
【図３】本発明の第２実施形態に関し、諸々の設定を変化させ、所定の条件で通紙を開始したときのウェブ上トナー重量の時間変化を示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２実施形態および第３実施形態に関し、ウェブにトナーが０．２５ｍｇ／ｃｍ2付着する条件で通紙を開始したときのウェブ上トナー重量の時間変化を示したグラフ図である。
【図５】本発明の第３実施形態および第４実施形態に関し、ウェブにトナーが０．１ｍｇ／ｃｍ2以上付着する１０銘柄の転写紙の各１０枚出力にかかる時間を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の定着装置の動作について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態の定着装置を示す概略図である。本実施形態の定着装置は、シート（転写紙）１を加熱ローラ１１とそれに対向して配置された加圧ローラ１２によりＣ方向に輸送しつつシート１上のトナー像を定着する。
【００１４】
加熱ローラ１１は中空であり、加圧ローラ１２は中実であり、それぞれ矢印方向（加熱ローラ１１はＡ方向、加圧ローラ１２はＢ方向）に所定のプロセススピードで回転駆動する。加熱ローラ１１はこれを加熱する熱源としてハロゲンランプ１３を内包している。
【００１５】
加熱ローラ１１の表面はクリーニング手段としてのクリーニングウェブ２０によりクリーニングされる。クリーニングウェブ２０は押圧部材としての押圧ローラ２３により加熱ローラ１１に押圧され、加熱ローラ１１上の溶融トナーや紙粉等を除去する。クリーニングウェブ２０は元巻ロール２１から巻き取りロール２２へと極めて遅い速度で巻き取られている。
【００１６】
ここで、押圧ローラ２３と巻き取りロール２２の間にはトナー量測定機構２４が設けられている。このトナー量測定機構２４は、押圧ローラ２３と巻き取りロール２２間のクリーニングウェブ２０上に存在するトナー、即ち未定着トナーを載せたシート１が加熱ローラ１１と加圧ローラ１２の成すニップ部を通過した際に溶融しきれず、加熱ローラ１１へ付着したのちクリーニングウェブ２０へ捕集されたトナーの単位面積あたりの量を測定している。
【００１７】
ここでの量は、単位面積あたりの絶対値が測定できるならば単位面積あたりの重量でもいいし、単位面積を占める面積と厚みより体積を求めても良い。ここでは単位面積あたりの重量を測定する。そして、トナー量測定機構２４により測定されたトナー重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2を超えた場合、不図示のローラ支持機構により加熱ローラ１１と加圧ローラ１２が離間され定着動作が中断される。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施形態の定着装置の動作について、加熱ローラ１１周面へ付着するオフセットトナーの重量（横軸）を変化させたときのクリーニングウェブ２０へ捕集されるトナーの重量（縦軸）を示すグラフ３１を示した図である。図２を見ると明らかなように、トナー重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2を超えていない範囲ではトナーはほぼ完全にクリーニングされているが、０．１ｍｇ／ｃｍ2を超えると除去しきれていないトナーが存在していることがわかる（図中に示す破線３２）。
【００１９】
これにより、加熱ローラ１１周面に０．１ｍｇ／ｃｍ2を超えるトナーが付着した状態で定着動作を連続してしまうと、除去しきれないトナーが該周面に堆積してしまい、出力された画像、定着装置や該定着装置を備えた画像形成装置に著しい不具合をもたらしてしまう。本実施形態ではクリーニングウェブ２０により付着トナーを除去しきれないトナー重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2を超えた場合に定着動作を中断することで上記不具合を発生させないようにしている。
【００２０】
上記のように、本実施形態の定着装置によれば、クリーニングウェブ２０により加熱ローラ１１上より除去されたトナーの量を測定するトナー量測定機構２４を備え、該トナー量測定機構２４によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断することにより、出力された画像、定着装置や該定着装置を備えた画像形成装置に著しい不具合をもたらすことを防止できる。
【００２１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の定着装置は、第１実施形態の定着装置と同条件で定着動作を中断した後に加熱ローラ１１の温度を５℃上昇させた上で再度定着動作を実行する。これにより、オフセットが発生するシートを通紙したときでもトナーの加熱ローラ周面への付着を防止することを目的とする。本実施形態の定着装置について、図３を用いて以下に説明する。なお、本段落以降、上記実施形態１と同様の構成については、その説明を省略する。
【００２２】
図３は、本発明の第２実施形態の定着装置に関し、転写紙の種類や加熱ローラ温度設定を変化させ、クリーニングウェブ２０（以下、単にウェブとする。）にトナーがそれぞれ０．１５ｍｇ／ｃｍ2（グラフ４１）、０．２ｍｇ／ｃｍ2（グラフ４２）または０．２５ｍｇ／ｃｍ2（グラフ４３）付着する条件で通紙を開始したときのウェブ上トナー重量の時間変化を表したグラフ図である。ここで、横軸の時間は通紙している時間のみを測定しており、定着動作中断から再開までのウォーミングアップ時間は含まれていない。
【００２３】
図３を見ると明らかなように、ウェブ上トナー重量が０．１ｍｇ／ｃｍ2を下回るまで加熱ローラ１１の温度を５℃上昇させる為、十分な加熱ローラ温度が自動的に導かれることになる。これにより、十分な加熱ローラ温度が導かれたため、新設定温度ではウェブ上トナー重量は出力された画像、定着装置や該定着装置を備えた画像形成装置に著しい不具合をもたらす程には増加しない。なお、温度設定を上昇させた時点と、ウェブ上のトナー重量が著しく低下した時点のズレは、加熱ローラ１１の実温度が設定温度に一致するまでのラグより生じるものである。
【００２４】
上記のように、本実施形態の定着装置によれば、トナー量測定機構２４によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断し、加熱ローラ１１の温度を５℃上昇させた上で再度定着動作を実行することで、オフセットが発生するシートを（すなわち、不具合を発生させてしまう条件で）通紙したときでもトナーの加熱ローラ周面への付着が発生しない定着温度を決定することができる。
【００２５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の定着装置は、第１実施形態および第２実施形態の定着装置と同条件で定着動作を中断した後に、加熱ローラ１１の温度をトナー量測定機構２４によって測定されたトナー重量に対応した温度だけ上昇させる。その上で、再度定着動作を実行することで、第２実施形態の定着装置に比べ少ない試行回数で適した温度条件を決定することを目的とする。本実施形態の定着装置について、表１および図４を用いて、以下説明する。
【００２６】
表１に、本実施形態におけるトナー量測定機構２４によって測定されたトナー重量と加熱ローラ１１の初期設定温度から上昇させる温度幅の対応を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
図４は、第２実施形態および本実施形態の定着装置に関し、ウェブにトナーが０．２５ｍｇ／ｃｍ2付着する条件で通紙を開始したときのウェブ上トナー重量の時間変化を示したグラフ図である。ここで、図３同様に、横軸の時間は通紙している時間のみを測定しており、定着動作中断から再開までのウォーミングアップ時間は含まれていない。
【００２９】
図４を見ると明らかなように、第２実施形態の定着装置では、設定温度を５℃刻みで３回上昇させている一方（グラフ５１）、本実施形態の定着装置では設定温度を１回で１５℃上昇させている（グラフ５２）為、第２実施形態と同様の効果が短時間で得られている。加えて、図中には表れていないが、定着動作中断から再開までのウォーミングアップ時間も、第２実施形態は３回ある一方、本実施形態では１回であり、時間が短縮されている。また、時間が短縮されることでそれに伴い消費電力や消費される転写紙の量も低減されることは自明である。
【００３０】
上記のように、本実施形態の定着装置によれば、トナー量測定機構２４によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合定着動作を中断し、加熱ローラ１１の温度をそのトナー量に対応した温度だけ上昇させた上で再度定着動作を実行することで、1ステップずつ温度を上昇させていた第２実施形態に比べ、短時間でトナーの加熱ローラ周面への付着が発生しない定着温度を決定することができる。したがって、第２実施形態の定着装置に比べ無駄な電力、時間、シートの消費を低減させることができる。
【００３１】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態の定着装置は、第３実施形態の定着装置において定着動作を中断した後加熱ローラ温度を上昇させていたところを、定着動作を続行したまま上昇させている。こうすることで、同ジョブ内で適した温度条件を決定することを目的とする。
【００３２】
図５にウェブにトナーが０．１ｍｇ／ｃｍ2以上付着する１０種類の銘柄の転写紙を各１０枚出力するとき第３実施形態と本実施形態でかかる時間を示す。これは、各転写紙に対し用紙をセットしてから１０枚目が出力されるまでの時間を積算したものであり、用紙を入れ替えるなどの時間は含まれていない。
【００３３】
図５を見ると明らかなように、本実施形態では定着動作を連続している為、第３実施形態では中断し温度設定を上昇させる毎に挿入されるウォーミングアップ時間が挿入されず、用紙を出力する総時間が大幅に短縮されていることが分かる。
【００３４】
上記のように、本実施形態の定着装置によれば、トナー量測定機構２４によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合、定着動作を続行したまま加熱ローラ１１の温度をそのトナー量に対応した温度だけ上昇させることで、第３実施形態の定着装置に比べ生産性を落とすことなく適した温度条件を決定することができる。すなわち、第３実施形態の定着装置に比べ時間の無駄を排除し、効率よく適した温度条件を決定することができる。
【００３５】
なお、定着動作を続行したまま温度を上昇させている為、同ジョブのうち初期の数枚は温度が適切ではない。そのため、温度が最適と変更された時点から該ジョブの規定枚数を通紙するまで定着動作を続行するという制御を行う事で、適した温度設定で規定枚数を確保することができる。
【００３６】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態の定着装置は、第１実施形態から第４実施形態の定着装置に対し、加熱ローラ１１の温度を上昇させると同時に定着プロセス線速を所定の割合に調節する。こうすることで、第１実施形態から第４実施形態の定着装置に比べ、加熱ローラ１１の温度変化を低く抑えることを目的とする。
【００３７】
表２に第４実施形態と本実施形態の定着温度設定と定着プロセス線速設定を示す。例えば、ウェブトナー重量が０．１５〜０．２ｍｇ／ｃｍ2である場合に、第４実施形態が定着温度を＋１０℃と設定している条件（定着プロセス線速はそのまま）に対し、本実施形態では定着温度の温度上昇幅はそのままで定着プロセス線速を従来の７０％に下げることで、ニップ時間を長くし転写紙に与えられる総熱量が同等となるようにしている。
【００３８】
【表２】
2013045019.tif 000004
【００３９】
表３は、第２実施形態において定着温度を＋２０℃上昇させる必要のあった５つの転写紙に対し、各温度で発現した異常画像を示している。
【００４０】
【表３】
2013045019.tif 000005
【００４１】
表３を見ると明らかなように、温度を上げると共に用紙内水分の蒸発に伴う表面アレや、加熱ローラ１１に巻きついた用紙を分離する分離板とのコスレが増加している事が分かる。また、表２を見ると明らかなように本実施形態では、温度上昇を＋５℃までに抑えている為、上記定着関連異常画像の発現可能性を低減させることができる。
【００４２】
上記のように、本実施形態の定着装置によれば、トナー量測定機構２４によって測定されたトナー量が所定の値を超えた場合、加熱ローラ１１の温度を上昇させると同時に定着プロセス線速を所定の割合に調整することで、出力された画像上への異常画像の発現を防止することができる。
【００４３】
また、本発明は、上記の各実施形態の定着装置を備えた画像形成装置とすることができる。例えば、電子写真方式の複写機、プリンター、複合機、ＦＡＸその他の画像形成装置であってよい。
【００４４】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１    シート
１１    加熱ローラ
１２    加圧ローラ
１３    ハロゲンランプ
２０    クリーニングウェブ
２１    元巻ロール
２２    巻き取りロール
２３    押圧ローラ
２４    トナー量測定機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００２−１８９３７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７８３４７号公報
【特許文献３】特開２００３−５５６２号公報
【図１】
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【図２】
2013045019.tif 000007
【図３】
2013045019.tif 000008
【図４】
2013045019.tif 000009
【図５】
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