【手続補正書】
【提出日】平成20年1月18日(2008.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
回転部材と、
前記回転部材と協働して加熱ニップ部を形成する加熱体を有し、前記回転部材の外周面を加熱する加熱手段と、
前記回転部材と協働して前記記録材を挟持搬送する搬送ニップ部を形成するバックアップ手段と、
前記加熱体の温度および前記回転部材の回転を制御する制御手段と、
を有し、
前記装置は前記加熱体からトナーを除去するクリーニングモードを有し、クリーニングモードの時、前記制御手段は、前記加熱体を発熱させた状態で前記回転部材を正転及び逆転させることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
クリーニングモードの時の前記回転部材の正転及び逆転の回転量は、前記回転部材の周方向において加熱ニップ部を形成していた領域が少なくとも搬送ニップ部に達するまでの量であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記加熱体はクリーニングモードの時にトナーの溶融温度以上に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記バックアップ手段は、前記回転部材と共に搬送ニップ部を形成する摺動部材と、内周面が前記摺動部材と接触し外周面が前記回転部材の外周面と接触する可撓性のスリーブと、を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記回転部材は、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、比重が０．８５以下の弾性層を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記加熱体は、セラミック基板と、前記基板に形成された発熱抵抗体と、を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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