JP2009031551A

JP2009031551A - 像加熱装置

Info

Publication number: JP2009031551A
Application number: JP2007195700A
Authority: JP
Inventors: Kan Takeda; 敢竹田; Yusuke Nakazono; 祐輔中園; Jun Asami; 順浅見; Shoichiro Ikegami; 祥一郎池上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP5105987B2

Abstract

【課題】定着回転体の表面に付着したトナー汚れと炭酸カルシウム粒子を効率よく除去できるようにした像加熱装置の提供。
【解決手段】加熱体２２を内包した定着回転体２３と、前記定着回転体とともにニップ部Ｎ_Ｆを形成する加圧回転体２４と、前記加熱体の温度が所定温度になるように通電する通電制御手段５１と、を有し、前記ニップ部でトナー像Ｔを担持する記録材Ｐを挟持搬送しつつトナー像を加熱する像加熱装置において、
記録材を前記ニップ部で挟持搬送して前記定着回転体をクリーニング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では、所定のパターンに未定着トナーが担持された記録材の搬送方向に関して前記パターンの先端が前記ニップ部に進入してから前記定着回転体が一周するまでの間、前記加熱体の温度が前記トナー像を加熱するときの温度よりも高い温度になるように通電制御することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）と用いれば好適な像加熱装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する像加熱装置(定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置がある。この定着装置は、セラミック製の基板上に発熱体を有するヒータと、ヒータに接触しつつ移動する円筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。特許文献１、２、３、４にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着装置を搭載するプリンタは、プリンタ指令の入力後、一枚目の画像を出力する時間（ファーストプリントアウトタイム（FPOT:first printout time））を短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の諸費電力が少ないというメリットもある。

上記の定着装置においては、記録材上の未定着トナー画像のトナーの全てが定着フィルムにより加熱溶融されて記録材に加熱定着されるのが理想である。ところが、定着フィルムの外周面（表面）に、溶けきらないコールドオフセット状態のトナー、溶けすぎたホットオフセット状態のトナー、静電的にオフセットしたトナー等（以下、トナー汚れと記す）が残ることがある。これらのトナー汚れが定着フィルム表面に存在すると、そのトナー汚れは定着フィルム表面に付着してしまう。そして、そのトナー汚れは、記録材が存在しない状態のときにニップ部において定着フィルムと加圧ローラのうち離型性の悪い方の表面に付着する。定着フィルム表面に付着したトナー汚れは、次回以降にプリントされる記録材の定着フィルム側の面に排出され記録材の画像欠陥となってしまう。また、加圧ローラの外周面（表面）に付着したトナー汚れは、加圧ローラが定着フィルムよりも温度が低いために必ずしも溶融された状態では存在せず、記録材の定着フィルム側の面のトナー画像には接触しないため記録材に移動しづらい状態となる。そして、加圧ローラ表面のトナー汚れが蓄積されると加圧ローラの離型性がより一層低下するため、記録材が加圧ローラに巻きついたり、場合によっては一気に記録材の加圧ローラ側の面を汚したりするという問題があった。

上述のトナー汚れに対するクリーニング方法として、以下に記載する方法がある。

特許文献５、６には、片面にトナーを定着させた記録材（以下、クリーニングペーパー）を用いるクリーニング方法が提案されている。即ち、クリーニングペーパーのトナーが定着されている側を加圧ローラ側に向けた状態で、そのクリーニングペーパーを定着体と加圧体とで形成される定着ニップに通すことで加圧体の汚れをクリーニングペーパーに付着させる方法が提案されている。

特許文献７には、記録材が定着ニップを通過する間、定着温度を通常の設定よりも高くして加圧ローラに付着しているトナーを溶融させ記録材の加圧ローラ側の面に転移させる方法が提案されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−２０４９８０号公報特許第２６７１１４８号明細書特登録２６５１２３２号明細書特登録３０９３５９１号明細書

ところで、上記のフィルム加熱方式の定着装置は、次のような条件において画像形成動作が行なわれた場合、記録材に汚れが発生しやすいことがわかった。その条件とは、記録材に填料として炭酸カルシウム粒子が多く含まれる記録材を使用し、低温低湿環境において画像形成動作が繰り返されたときである。近年では記録材は腰があり白色度が高いものが好まれ、記録材に用いられる填料として炭酸カルシウム粒子を多く含有した記録材が生産されており、将来において主流になりつつある。

炭酸カルシウム粒子の帯電極性はプラスであり、熱的に安定な物質で、様々な形状を有する０．１〜数μｍの微粒子凝集体として含有されている。この炭酸カルシウム粒子を多く含有した記録材をニップ部に通過させると炭酸カルシウム粒子はニップ部にて静電的な要因と粒子形状的な要因とで定着フィルムと加圧ローラ上に付着する。離型性を持たせるためフッ素コートされた定着フィルム表面又は加圧ローラ表面は定着装置が作動されることによってマイナスに帯電しやすい。そのため、定着フィルム表面又は加圧ローラ表面がマイナスに帯電した状態で炭酸カルシウム粒子を含有する記録材をニップ部に通過させると、静電的な要因のみでも炭酸カルシウム粒子が定着フィルム表面又は加圧ローラ表面に付着する。さらに炭酸カルシウム粒子が鋭利形状を有するときはニップ部の圧力によって定着フィルム表面又は加圧ローラ表面に食い込むように付着する。

定着フィルム表面に炭酸カルシウム粒子が付着すると、その炭酸カルシウム粒子によって定着フィルム表面の離型性は落ち、トナー付着が促進されてしまう。従って、定着フィルム表面は汚れやすくなり、かつ加圧ローラ表面へのトナー汚れが遷移しやすくなる。つまり、定着フィルム表面から炭酸カルシウム粒子を除去しない限り、定着フィルム表面又は加圧ローラ表面のトナー汚れが益々促進されてしまう。

そこで、本発明の目的は、定着回転体の表面に付着したトナー汚れと炭酸カルシウム粒子を効率よく除去できるようにした像加熱装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための構成は、加熱体を内包した定着回転体と、前記定着回転体とともにニップ部を形成する加圧回転体と、前記加熱体の温度が所定温度になるように通電する通電制御手段と、を有し、前記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加熱する像加熱装置において、
記録材を前記ニップ部で挟持搬送して前記定着回転体をクリーニング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では、所定のパターンに未定着トナーが担持された記録材の搬送方向に関して前記パターンの先端が前記ニップ部に進入してから前記定着回転体が一周するまでの間、前記加熱体の温度が前記トナー像を加熱するときの温度よりも高い温度になるように通電制御することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための構成は、加熱体を内包した定着回転体と、前記定着回転体とともにニップ部を形成する加圧回転体と、前記加熱体の温度が所定温度になるように通電する通電制御手段と、を有し、前記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加熱する像加熱装置において、
記録材を前記ニップ部で挟持搬送して前記定着回転体をクリーニング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では、所定のパターンに未定着トナーが担持された記録材の搬送方向に関して前記パターンの先端が前記ニップ部に進入してから前記定着回転体が一周するまでの間、記録材を前記ニップ部で挟持搬送する記録材搬送速度を、前記ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送するときの記録材搬送速度よりも遅くすることを特徴とする。

本発明によれば、定着回転体の表面に付着したトナー汚れと炭酸カルシウム粒子を効率よく除去できるようにした像加熱装置を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは本発明をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を定着装置として搭載できる画像形成装置の全体構成模型図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザビームプリンタである。

本実施例に示すプリンタＡは、像担持体としてドラム型の回転自在の電子写真感光体（以下、感光ドラムと呼ぶ）１を有する。Ｃは制御手段としての制御部である。制御部ＣはＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリからなっており、メモリには画像形成に必要とされる各種プログラム、後述するクリーニングモード用のプログラムなどが記憶されている。ＣＰＵはメモリに記憶されているプログラムに従って所定の部材を作動させる。感光ドラム１は、制御部Ｃからのプリント指令に応じて回転駆動する不図示のメインモータ（駆動源）によって所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向に回転される。その感光ドラム１の外周面（表面）は、高圧電源（不図示）に接続されている帯電ローラ（帯電手段）２によって所定の電位でマイナスの極性に一様に帯電される（帯電工程）。その感光ドラム１表面の帯電面に対しレーザスキャナ（露光手段）３がホストコンピュータ等の外部装置（不図示）からの画像信号によって変調されたレーザ光Ｌを走査しながら照射する。感光ドラム１表面の帯電面のうちレーザ光Ｌを照射された部分はマイナスの電荷が消え、画像の形に電位差が生じ静電潜像が形成される（露光工程）。この静電潜像が現像装置（現像手段）４によってマイナスの極性に帯電されているトナー（現像剤）により順次現像されてトナー画像（現像像）となる（現像工程）。そのトナー画像は感光ドラム１と感光ドラム１に接触している転写ローラ（転写手段）５との間の転写ニップ部Ｎ_Ｔに搬送される。

一方、感光ドラム１表面のトナー画像先端が転写ニップ部Ｎ_Ｔに到来するタイミングと合わせて、給送カセット１１に積載収納されている記録材Ｐを給送ローラ（記録材供給手段）１０が転写ニップ部Ｎ_Ｔに供給する。その記録材Ｐは転写ニップ部Ｎ_Ｔで感光ドラム１と転写ローラ５とにより挟持搬送される。その搬送過程で転写ローラ５には直流高電圧発生装置６からプラスの極性の転写電圧（転写バイアス）が印加され、その転写電圧によって感光ドラム１表面のトナー画像は静電的に記録材Ｐの面上に転移する(転写工程）。７は直流高電圧発生装置６を制御する転写電圧制御部である。

転写ニップ部Ｎ_Ｔにて転写される未定着トナー画像（トナー像）を担持した記録材Ｐは、感光ドラム１の回転に伴って感光ドラム１表面から分離され、定着装置９へと送り出される。そしてその記録材Ｐは、定着装置９の有するニップ部（定着ニップ部）Ｎ_Ｆで加熱・加圧されることによって未定着トナー画像が記録材Ｐの面上に加熱定着され、排出ローラ（不図示）により排出トレー１２上に排出される。

以上が本実施例のプリンタの通常プリント動作（画像形成動作）である。

（２）定着装置
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である、短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、長手幅とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向の寸法である。

図２は定着装置９の横断面模型図である。図３は定着フィルム２３の層構成を表わす図であって、（ａ）は定着フィルム２３の正面図、（ｂ）は定着フィルム２３の左側面図である。図４はヒータの一例の平面模型図及びヒータの温調制御系の一例の説明図である。この定着装置９は、加圧ローラ２４を回転駆動し定着フィルム２３を加圧ローラ２４の搬送力により回転させる、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式の所謂テンションレスタイプの装置である。

本実施例に示す定着装置９は、ヒータ（加熱体）２２と、ヒータホルダ（加熱体保持部材）２１と、定着フィルム（定着回転体）２３と、剛性ステー（剛性部材）２９と、加圧ローラ（加圧回転体）２４などを有している。ヒータ２２、ヒータホルダ２１、定着フィルム２３、剛性ステー２９及び加圧ローラ２４は、何れも長手方向に細長い部材である。

ヒータ２２は、長手方向に細長い耐熱性、絶縁性、良熱伝導性のセラミック製の基板２２ａ（図４）を有する。そしてその基板２２ａの表面側の短手方向中央部に基板長手方向に沿って抵抗発熱体（発熱体）２２ｂを形成具備させている。基板２２ａの長手方向の両端部内側には抵抗発熱体２２ｂに給電するための給電電極２２ｄが設けられている。そして基板２２ａの表面側に抵抗発熱体２２ｂの表面を覆うように耐熱性のオーバーコート層（保護層）２２ｃを設けることによって抵抗発熱体２２ｂを保護している。

ヒータホルダ２１は、耐熱性及び剛性を有する所定の材料により横断面略半円形樋型に形成されている。このヒータホルダ２１は下面の幅方向中央に長手方向に沿って設けられた溝部２１ａを有し、この溝部２１ａによりヒータ２２の基板２２ａを固定保持してオーバーコート層２２ｃを溝部２１ａから露呈させている。このヒータホルダ２１は、ヒータホルダ２１の長手方向両端部が装置シャーシ（不図示）の手前側と奥側の側板対に保持されている。

定着フィルム２３は、可撓性を有する耐熱樹脂材料により円筒形に形成されている。定着フィルム２３の外周長は５７ｍｍである。この定着フィルム２３は、円筒状のベース層３１（図３）として厚さ５０ミクロンのポリイミド層を有し、そのベース層３１の外周に厚さ数ミクロンの導電接着層３２を有している。そしてその導電接着層３２の外周に厚さ数ミクロンのフッ素樹脂のトップ層３３（離型層）を有している。定着フィルム２３の内周長は、ヒータ２２を保持させたヒータホルダ２１の外周長よりも３ｍｍ大きくしてある。そしてその定着フィルム２３は、ヒータ２２を保持しているヒータホルダ２１に周長に余裕をもたせてルーズに外嵌されている。即ち、定着フィルム２３はヒータ２２を内包している。

剛性ステー２９は、横断面下向きＵ字型の剛性部材から構成されている。この剛性ステー２９は、ヒータホルダ２１の上面の幅方向中央に配置されている。

加圧ローラ２４は、丸軸状の芯金２５と、芯金２５の外周に芯金２５と同心一体に形成されたシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴム、あるいはシリコーンゴム等を発泡して形成された弾性層２６と、を有している。加圧ローラ２４は、定着フィルム２３の下方において定着フィルム２３と並列に配置され、芯金２５の長手方向両端部を上記装置シャーシの側板対に軸受け部材を介して回転自由に保持させている。そして、加圧ローラ２４の芯金２５と剛性ステー２９は、長手方向両端部において不図示の加圧スプリングにより加圧ローラ２４の外周面（表面）と定着フィルム２３の外周面（表面）が接触するように加圧されている。その加圧力により加圧ローラ２４表面と定着フィルム２３表面を接触させ、加圧ローラ２４表面と定着フィルム２３表面間に所定幅のニップ部Ｎ_Ｆを形成している。

（３）定着装置の加熱定着動作
回転制御部（駆動制御手段）８（図２）はプリント指令に応じて加圧ローラ２４を所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転させる。その際、ニップＮ_Ｆ部における加圧ローラ２４表面と定着フィルム２３表面との摩擦力により定着フィルム２３に回転力が作用する。定着フィルム２３は、その回転力により定着フィルム２３の内周面がヒータ２２のオーバーコート層２２ｃと密着して摺動しながらヒータホルダ２１の外周を矢印方向に従動回転する。その際に定着フィルム２３の回転は定着フィルム２３の内周形状に沿ように形成されているヒータホルダ２１の外周面によってガイドされる。これにより定着フィルム２３の回転が安定し定着フィルム２３は同じ回転軌跡を描きながら回転する。また、通電制御部（通電制御手段）５１（図４）はプリント指令に応じてヒータ２２の抵抗発熱体２２ｂに通電する。その通電により抵抗発熱体２２ｂが発熱してヒータ２２は昇温し定着フィルム２３を加熱する。

ヒータ２２の温度はヒータ２２の基板２２ａの裏面側に設けられているサーミスタ等の温検素子（温度検知手段）２８によって検知される。通電制御部５１は、温検素子２８の出力信号に基づいてヒータ２２が所定の温調温度（目標温度（所定温度））を維持するように抵抗発熱体２２ｂへの通電を制御する。これによってニップ部Ｎ_Ｆは所定の温調温度に維持される。

加圧ローラ２４及び定着フィルム２３の回転が安定し、かつ、ヒータ２２の温度が温調温度に維持されると、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐが給送ガイド２７によりニップ部Ｎ_Ｆに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎ_Ｆで加圧ローラ２４表面と定着フィルム２３表面とにより挟持搬送される。その搬送過程で記録材Ｐに定着フィルム２３の熱とニップ部Ｎ_Ｆの圧が加えられ、トナー画像Ｔは記録材Ｐの面上に加熱定着される。トナー画像Ｔが加熱定着された記録材Ｐは定着フィルム２３表面から曲率分離してニップ部Ｎ_Ｆから排出される。

（４）定着フィルムのクリーニング
本実施例のプリンタＡにおいて、記録材Ｐに填料として炭酸カルシウム粒子が多く含まれる記録材を使用し、低温低湿環境（１０℃１５％）において画像形成動作を繰り返し行なう。すると前述のように、炭酸カルシウム粒子がニップ部Ｎ_Ｆにて静電的な要因と粒子形状的な要因とで定着フィルム２３表面と加圧ローラ２４表面に付着する。定着フィルム２３表面に付着した炭酸カルシウム粒子は定着フィルム２３表面の離型性を落とし、定着フィルム２３表面へのトナー付着を促進させる。これによって定着フィルム２３表面は汚れやすくなり、そして定着フィルム２３表面から記録材Ｐの面又は加圧ローラ２４表面へトナー汚れが遷移してしまう。

本実施例のプリンタＡを用いて、低温低湿環境（１０℃１５％）において例えばプロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃ、温調温度を１７０℃としたときにＡ４サイズ、坪量８０ｇの中国製の紙（商標：三一牌）をニップ部Ｎに３０００枚以上耐久通紙した。すると１０００枚通紙した位から定着フィルム２３表面への炭酸カルシウム粒子の蓄積が顕著となってきて、３０００枚通紙した位では定着フィルム２３表面にトナー汚れが発生した。これは、定着フィルム２３表面に炭酸カルシウム粒子が付着することにより離型性が低下し、もともと記録材〜トナー＞定着フィルム表面〜トナーとなっていた付着力が記録材〜トナー＜定着フィルム表面〜トナーとなったことが原因である。さらに耐久通紙を続けると定着フィルム２３表面のトナー汚れは加圧ローラ２４側に一部が遷移しており、記録材Ｐの加圧ローラ２４表面への巻き付きも発生する恐れがあった。

定着フィルム２３表面に食い込むように付着した炭酸カルシウム粒子を除去するには、定着フィルム２３表面と炭酸カルシウム粒子の付着力よりも大きい力で炭酸カルシウム粒子を定着フィルム２３表面から引き離すことが必要である。片面にトナーを定着させた記録材（以下、クリーニングペーパー）を上記所定の温調温度に維持されているニップ部Ｎ_Ｆで挟持搬送させるだけでは、定着フィルム２３表面のトナー汚れは除去できても炭酸カルシウム粒子までは除去しきれない場合があった。それは、クリーニングペーパーがニップ部Ｎ_Ｆに突入した際に、クリーニングペーパー上の定着トナーは半溶融の状態になり、その半溶融状態の定着トナーが定着フィルム２３表面に残るオフセットトナー等のトナー汚れと強固に吸着する。しかしながら、半溶融状態の定着トナーでは、定着フィルム２３表面の炭酸カルシウム粒子を定着フィルム２３表面から剥ぎ取るほどの付着力をもつことができないからである。

そこで、本実施例では、定着フィルム２３表面に付着したトナー汚れと炭酸カルシウム粒子を効率よく除去するために、図５のようなクリーニングモードを実行する。

図５はクリーニングモードの一例のフローチャートである。図６は紙に形成されるトナー供給領域とトナー回収領域の説明図である。図７は紙のトナー供給領域に形成される画像パターンを表わす図である。

クリーニングモードを指定されるとプリンタＡは、通常プリント動作を停止し、クリーニングモードを開始する。クリーニングモードの指定は、ユーザーからのコマンドによって行なっても良いし、定められた枚数毎に自動的に行なっても構わない。

クリーニングモードを開始すると（Ｓ１）、記録材Ｐとして普通紙等の紙の給紙（プロセススピード毎秒１００ｍｍ）を行い（Ｓ２）、その紙Ｐにクリーニング用の画像パターン（所定のパターン）の画像形成を行う（Ｓ３）。紙Ｐへの画像パターンの形成は前述した一連の帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程によって行われる。その画像パターンは、図６に示すように、紙Ｐの搬送方向（記録材搬送方向）に関して紙Ｐの先端付近即ち紙Ｐの先端又は先端内側から定着フィルム２３の一周分の長さ（外周長の長さ）、本実施例では約５７ｍｍの範囲にトナー供給領域を有している。このトナー供給領域は、紙Ｐの搬送方向と直行する方向に関して、給紙される最大サイズの記録材の幅よりも狭く、かつ最大印字可能な領域よりも広くなるように設けられた領域である。そしてそのトナー供給領域には、未定着トナーがべた塗りされている（図７）。つまり、画像パターンとして、紙Ｐの搬送方向に関して先端又は先端内側から定着フィルム２３の外周長の長さより後方の範囲に、紙Ｐの搬送方向と直交する方向に関して紙Ｐの最大印字可能な領域にわたって印字率５０％以上の未定着トナーを担持させている。印字率は評価画像を作成するときに設定されるものであって、例えば、べた黒なら１００％、１ｄ１ｓの横線であれば５０％というように設定される。さらに、紙Ｐの搬送方向に関して紙Ｐの先端付近即ち紙Ｐの先端又は先端内側から定着フィルム２３の二周目以降はトナー回収領域とし印字されていない。つまり、紙Ｐは、紙Ｐの搬送方向に関して紙Ｐの先端又は先端内側から定着回転体である定着フィルム２３の外周長の長さより後方の範囲に、紙Ｐの搬送方向と直交する方向に関して紙Ｐの最大印字可能な領域にわたって未定着トナーを担持していない。また、特に定着フィルム２３表面の長手方向において広い領域をクリーニングするためには、プリンタＡに使用できる最大長手幅の紙Ｐを用いることが好ましい。

Ｓ４ではヒータ２２への通電を開始する。ヒータ２２への通電動作は、画像パターンが形成された紙Ｐが定着装置９に達する少し前のタイミングから行なわれ、紙Ｐの先端がニップ部Ｎ_Ｆに達したときに所望の温度に達するように制御される。通常プリント動作では検温素子２８によって検知されたヒータ２２温度が温調温度である１７０℃になるように通電制御を行なうが、クリーニングモード時にはヒータ２２温度が２００℃になるように通電制御を行なう（Ｓ５）。つまり、紙Ｐの搬送方向に関して画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着フィルム２３が一周するまでの間、トナーを完全に溶融させ定着フィルム２３表面に付着させるために、ヒータ２２温度が２００℃になるように通電制御を行なう。これによって紙Ｐのトナー供給領域にある未定着トナーは定着フィルム２３表面の熱によって完全に溶融状態となり、その溶融状態のトナーの一部が紙Ｐ上から離れ定着フィルム２３表面へ遷移する。その溶融状態のトナーは流動性をもち定着フィルム２３表面の炭酸カルシウム粒子の細部にまでからみつき付着する。ニップＮ_Ｆ部を出た溶融状態のトナーは冷やされ定着フィルム２３表面で炭酸カルシウム粒子に強固に固着する。そして、定着フィルム２３の二周目以降（Ｓ６のＹＥＳ）でヒータ２２温度が通常プリント動作の１７０℃になるように通電制御が行なわれ（Ｓ７）、ニップ部Ｎ_Ｆにて紙Ｐのトナー回収領域にトナーと一緒に炭酸カルシウム粒子が付着して排出される。これによって定着フィルム２３表面から炭酸カルシウム粒子が除去される。

トナー回収領域にトナーと一緒に炭酸カルシウム粒子が付着した紙Ｐはニップ部Ｎ_Ｆを出て排出トレー１２に排紙される（Ｓ８）。そしてヒータ２２への通電を終了し（Ｓ９）、クリーニングモードは終了する（Ｓ１０）。

本実施例のクリーニングモードでは、紙Ｐのトナー供給領域に所定のパターンに未定着トナーを担持させる。そしてその紙Ｐの搬送方向に関してパターンの先端がニップＮ_Ｆ部に進入してから定着フィルム２３が一周するまでの間、通常プリント動作時よりも大きな電力をヒータ２２に通電して、未定着トナーを溶融状態にする。そして定着フィルム２３表面にその溶融状態のトナーをオフセットさせ定着フィルム２３表面の炭酸カルシウム粒子に溶融状態のトナーを絡ませ強固に付着させる。そして定着フィルム２３の二周目以降において通常プリント動作時の温調温度で紙Ｐのトナー回収領域に炭酸カルシウムごとトナーを付着させて排出している。

実際にプロセススピード毎秒１００ｍｍの電子写真式のプリンタを用いて定着フィルム２３表面のクリーニング効果を確認した。表１は、Ａ４サイズ、坪量８０ｇの三一牌をプロセススピード毎秒１００ｍｍで１０００枚通紙することによって表面に炭酸カルシウム粒子を付着させた定着フィルム２３を用意し、本実施例におけるクリーニングモードを行った結果である。

本実施例では、クリーニング用記録材として長手幅が三一牌より広いＬＴＲサイズの普通紙（ゼロックス４０２４）を用いた。定着フィルム２３表面に付着した炭酸カルシウム粒子はＡ４サイズの三一牌から付着したものである。従って、ＬＴＲサイズの普通紙を用いて定着フィルム２３表面のクリーニングを行なえば、炭酸カルシウム粒子が付着した定着フィルム２３表面の全ての領域をクリーニングできる。また、片面にトナーを定着させた記録材をニップ部Ｎに再び通すことで定着フィルム２３表面若しくは加圧ローラ２４表面のトナー汚れをその記録材に付着させ定着フィルム２３表面若しくは加圧ローラ２４表面をクリーニングする方法を比較例とした。そして同じくＬＴＲサイズの普通紙（ゼロックス４０２４）でその効果を確認した。

上記普通紙の紙中央部即ち長手幅中央部のクリーニング効果は本実施例、比較例ともにきれいにクリーニングできていた。しかし、普通紙の紙端部即ち長手幅端部では本実施例ではきれいにクリーニングできていたのに比べ、比較例では炭酸カルシウム粒子が除去しきれずに定着フィルム２３表面に残っていた。定着フィルム２３の長手方向における定着フィルム２３表面の中央部では、１０００枚通紙程度では定着フィルム２３表面に突き刺さっている炭酸カルシウム粒子は少ない。しかし、普通紙の長手幅端部ではその長手幅端部のエッジで定着フィルム２３表面が強く擦れるために、鋭利形状を有する多くの炭酸カルシウム粒子が食い込むように定着フィルム２３表面に付着する。従って、比較例１のようなクリーニング方法では普通紙の長手幅端部で定着フィルム２３表面に付着した炭酸カルシウム粒子を完全には除去しきれなかった。

表２は、Ａ４サイズ、坪量８０ｇの三一牌をプロセススピード毎秒１００ｍｍで通紙することによって表面に炭酸カルシウム粒子を付着させた定着フィルム２３を用意し、耐久枚数毎に本実施例におけるクリーニングを行った結果である。耐久枚数とは耐久評価で通紙する枚数のことである。耐久枚数は、１．０ｋ（１０００枚），２．０ｋ（２０００枚），３．０ｋ（３０００枚），４．０ｋ（４０００枚），５．０ｋ（５０００枚）とした。また、片面にトナーを定着させた記録材をニップ部Ｎに再び通すことで定着フィルム２３表面若しくは加圧ローラ２４表面のトナー汚れを記録材に付着させクリーニングする方法を比較例とした。そして同じくＬＴＲサイズの普通紙（ゼロックス４０２４）でその効果を確認した。クリーニング効果は定着フィルム２３表面の中央部での効果を示している。

前述したように通紙初期においては定着フィルム２３表面の中央部では食い込むように付着している炭酸カルシウム粒子は少ないが、耐久枚数を追うごとにその数も増え比較例では４０００枚通紙あたりからクリーニング効果が薄れてしまった。しかしながら本実施例では５０００枚通紙してもきれいに炭酸カルシウム粒子を除去することができた。

このように未定着トナーを完全に溶融した状態にし、その溶融した状態のトナーと炭酸カルシウム粒子との接触面積を増加させることで付着力を強固なものとすることができる。これによって定着フィルム２３表面に食い込むように付着した炭酸カルシウム粒子を除去することが可能となり、定着フィルム２３表面、加圧ローラ２４表面のトナー汚れ、記録材の巻き付きを効果的に防止することができる。

［実施例２］
実施例１のクリーニングモードに用いる紙Ｐの画像パターンの他の例を説明する。

本実施例においては、実施例１の定着装置９、及びその定着装置９を構成する部材と同じ部材に同じ符号を付して再度の説明を省略する。実施例３、実施例４についても同様とする。

本実施例の紙Ｐは、紙Ｐに形成するトナー回収領域を印字率５０％以上の画像パターンにすることによって効果的に定着フィルム２３表面のクリーニングを行なえるようにしたものである。

図８は本実施例の紙Ｐに形成される画像パターンを表わす図である。

紙Ｐにおいて、トナー供給領域はべた塗りで実施例１のトナー供給領域と変わらないが、トナー回収領域においてもべた塗りとなっている。つまり、画像パターンとして、紙Ｐの搬送方向に関して先端又は先端内側から定着フィルム２３の外周長の長さより後方の範囲にも、紙Ｐの搬送方向と直交する方向に関して紙Ｐの最大印字可能な領域にわたって印字率５０％以上の未定着トナーを担持させている。

本実施例の紙Ｐは、紙Ｐのトナー回収領域に未定着トナーが印字されていない場合よりも未定着トナーが担持されていた方がより定着フィルム２３表面の炭酸カルシウム粒子を含むトナー汚れを剥ぎ取って排出することができる。これは、紙Ｐのトナー供給領域から定着フィルム２３の表面に付着したトナーを回収するにあたって、半溶融トナーと紙表面の付着力よりも半溶融トナーと半溶融トナーの付着力の方が大きいことによる。従って、トナー回収領域での印字パターンは全域にわたって印字率５０％以上であれば定着フィルム２３表面から炭酸カルシウム粒子を含むトナー汚れを剥ぎ取って排出できるという効果を奏し得るけれども、印字率が高いほどその効果は増す。

［実施例３］
実施例１のクリーニングモードの他の例を説明する。

本実施例１に示すクリーニングモードは、画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着フィルム２３が一周するまでの間のプロセススピード（記録材搬送速度）を通常プリント動作のプロセススピードよりも遅くしたものである。

実施例１ではプロセススピード毎秒１００ｍｍでクリーニングモードを実行した例を説明したが、本実施例ではプロセススピード毎秒２００ｍｍでクリーニングモードを実行する例を説明する。そのため、本実施例では、例えばプロセススピードが毎秒２００ｍｍのプリンタを使用する。

図９はクリーニングモードの一例のフローチャートである。

クリーニングモードを開始すると（Ｓ１１）、記録材Ｐとして普通紙等の紙の給紙（プロセススピード毎秒２００ｍｍ）を行い（Ｓ１２）、その紙Ｐにクリーニング用の画像パターン（所定のパターン）の画像形成を行う（Ｓ１３）。その紙Ｐには、実施例１と同様、一連の帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程によってトナー供給領域に未定着トナーがべた塗りされる。

Ｓ１４ではヒータ２２への通電を開始する。ヒータ２２への通電動作、及びヒータ２２温度は実施例１と同じである。従ってヒータ２２温度は２００℃になるように温調される（Ｓ１５）。

ところで、毎秒２００ｍｍのプロセススピードでは通常プリント動作時の温調温度で２００℃の温調を要する。そのため、紙Ｐのトナー供給領域に担持させた未定着トナーを完全に溶融させ定着フィルム２３表面に遷移させるには２３０℃程度の温調が必要となってくる。しかし、２００℃を超える温調アップは定着フィルム２３の耐熱性や安全装置のコストアップの点から好ましくない。そこで、Ｓ１６では、クリーニングモード時のプロセススピードを通常プリント動作時よりも遅く半速の毎秒１００ｍｍまで落とす。プロセススピードのダウンに応じて紙Ｐに担持されている未定着トナーを定着フィルム２３表面で加熱する加熱時間が延長される。未定着トナーは定着フィルム２３表面の熱によって完全に溶融状態となり、その溶融状態のトナーの一部が紙Ｐ上から離れ定着フィルム２３表面へ遷移する。これにより大幅な温調アップをせずに紙Ｐ上の未定着トナーを定着フィルム２３表面にオフセットさせることができる。その溶融状態のトナーは流動性をもつため定着フィルム２３表面の炭酸カルシウム粒子の細部にまでからみつき付着する。ニップＮ_Ｆ部を出た溶融状態のトナーは冷やされ定着フィルム２３表面で炭酸カルシウム粒子に強固に固着する。
そして、定着フィルム２３の二周目以降（Ｓ１７のＹＥＳ）でヒータ２２温度が通常プリント動作の１７０℃になるように通電制御が行なわれるとともにプロセススピードが全速の毎秒２００ｍｍに戻る（Ｓ１８）。これによりニップ部Ｎ_Ｆにて紙Ｐのトナー回収領域にトナーと一緒に炭酸カルシウム粒子が付着して排出される。これによって定着フィルム２３表面から炭酸カルシウム粒子が除去される。

Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１は、それぞれ実施例１のＳ８、Ｓ９、Ｓ１０と同じである。

本実施例１のクリーニングモードは、プロセススピードが毎秒２００ｍｍの高速プリンタに好適に適用できる。

本実施例のクリーニングモードのＳ１７とＳ１８を次のようにしてもよい。即ち、プロセススピードを定着フィルム２３の二周目以降でも半速の毎秒１００ｍｍのままとし、ヒータ２２の温調温度を未定着トナーがホットオフセットせず紙Ｐのトナー回収領域に定着される温度まで下げる。これによっても上記のクリーニングモードと同様の作用効果が得られる。

また、本実施例のクリーニングモードは実施例１のプリンタにも適用できる。
即ち、プロセススピード毎秒１００ｍｍのプリンタＡのクリーニングモードのＳ６において、画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着フィルム２３が一周するまでの間のプロセススピードを遅くする。これによって、プロセススピードを遅くした分、紙Ｐに担持させた未定着トナーをヒータ２２からの熱によって完全に溶融状態にすることができる。これにより、Ｓ５でヒータ２２温度が温調温度２００℃になるように通電制御する必要がなくなる。つまり、Ｓ５でヒータ２２温度を温調温度２００℃未満になるように通電制御すればよい。従って、温調温度のさらなる低減が可能となり、通常プリント動作時と同じ電力、若しくは少ない電力で定着フィルム２３表面のクリーニングを実行でき省電力化も達成できる。

本実施例のクリーニングモードにおいて、紙Ｐに形成する画像パターンとして、実施例２に示す画像パターンを形成するようにしてよい。

［実施例４］
定着装置の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置は、熱（定着）ローラ方式の定着装置である。

図１０は本実施例の定着装置９の横断面模型図である。

本実施例に示す定着装置９は、定着ローラ（定着回転体）７１と、ハロゲンヒータ（加熱体）７４と、加圧ローラ（加圧回転体）２４などを有している。定着ローラ７１、ハロゲンヒータ７４、及び加圧ローラ２４は、何れも長手方向に細長い部材である。

定着ローラ７１は、鉄やアルミニウム等の材料により形成された円筒状の芯金７３の外周にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型層７３を被覆している。その芯金７３は長手方向の両端部が装置シャーシの側板対に軸受け部材を介して回転自由に保持されている。定着ローラ７１の芯金７３の内部には、芯金７３の長手方向に沿って芯金７３中央にハロゲンヒータ７４が設けられている。ハロゲンヒータ７４の長手方向の両端部は装置シャーシの側板対に保持されている。従って、定着ローラ７１はハロゲンヒータ７４を内包している。定着ローラ７１の外径は定着フィルム２３の外径と等しい。

加圧ローラ２４は、定着ローラ７１の下方において定着ローラ７１と並列に配置され、芯金２５の長手方向両端部を上記装置シャーシの側板対に軸受け部材を介して回転自由に保持させている。そして、加圧ローラ２４の芯金２５と定着ローラ７１の芯金７２は、長手方向両端部において不図示の加圧スプリングにより加圧ローラ２４の外周面（表面）と定着ローラ７１の外周面（表面）が接触するように加圧されている。その加圧力により加圧ローラ２４表面と定着ローラ７１表面を接触させ、加圧ローラ２４表面と定着ローラ７１表面間に所定幅のニップ部Ｎ_Ｆを形成している。

本実施例の定着装置９は、回転制御部８がプリント指令に応じて加圧ローラ２４を所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転させる。その際、ニップＮ_Ｆ部における加圧ローラ２４表面と定着ローラ７１表面との摩擦力により定着ローラ７１に回転力が作用する。定着ローラ７１は、その回転力により矢印方向に従動回転する。また、不図示の通電制御部はプリント指令に応じてハロゲンヒータ７４に通電する。その通電によりハロゲンヒータ７４が発熱して定着ローラ７１を加熱する。

定着ローラ７１の温度は定着ローラ７１表面と接触しているサーミスタ等の温検素子（温度検知手段）２８によって検知される。通電制御部は、温検素子２８の出力信号に基づいてハロゲンヒータ７４が所定の温調温度（目標温度）を維持するようにハロゲンヒータ７４への通電を制御する。これによってニップ部Ｎ_Ｆは所定の温調温度に維持される。

加圧ローラ２４及び定着ローラ７１の回転が安定し、かつ、ハロゲンヒータ７４の温度が温調温度に維持されると、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐが給送ガイド２７によりニップ部Ｎ_Ｆに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎ_Ｆで加圧ローラ２４表面と定着ローラ７１表面とにより挟持搬送される。その搬送過程で記録材Ｐに定着ローラ７１の熱とニップ部Ｎ_Ｆの圧が加えられ、トナー画像Ｔは記録材Ｐの面上に加熱定着される。トナー画像Ｔが加熱定着された記録材Ｐは定着ローラ７１表面から曲率分離してニップ部Ｎ_Ｆから排出される。

本実施例では、定着ローラ７１表面に付着したトナー汚れと炭酸カルシウム粒子を効率よく除去するために、図１１のようなクリーニングモードを実行する。

図１１はクリーニングモードの一例のフローチャートである。

Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４は、それぞれ実施例１のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と同じである。

Ｓ３５では、紙Ｐの搬送方向に関して画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着ローラ７１が一周するまでの間、トナーを完全に溶融させ定着ローラ７１表面に付着させるために、定着ローラ７１表面が２００℃になるように通電制御する。これにより、紙Ｐのトナー供給領域に担持させた未定着トナーは定着ローラ７１表面の熱によって完全に溶融状態となる。

実施例１では、定着装置９がフィルム加熱方式であるため、定着フィルム２３の二周目以降（Ｓ６のＹＥＳ）でヒータ２２温度が通常プリント動作時の１７０℃になるように通電制御が行なわれる（Ｓ７）。これは定着フィルム２３とヒータ２２が低熱容量であるために、応答性良く温調温度が切り替わることで可能となっている。

本実施例の熱ローラ方式の定着装置９では、定着ローラ７１の熱容量が大きいため蓄熱量が多くなり、応答性の良い温度制御をすることが難しい。そこで、Ｓ３７では、紙Ｐの搬送方向に関して画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着ローラ７１の二周目以降（Ｓ３６のＹＥＳ）でハロゲンランプ７４に通電を行なわないようにする（Ｓ３７）。通常プリント動作時の温度よりも高い２００℃で温調された定着ローラ７１は十分な蓄熱をしている。従って、定着ローラ７１の二周目以降において定着ローラ７１がハロゲンランプ７４で加熱されなくても炭酸カルシウム粒子を含むトナーを紙Ｐのトナー回収領域に定着させるだけの熱量を定着ローラ７１は有している。さらに、紙ＰがＬＴＲサイズであれば、その紙Ｐのトナー回収領域の搬送方向に関する長さは、定着ローラ７１の外周長の３倍以上ある。そのため、紙Ｐのトナー回収領域がニップ部Ｎ_Ｆにある間に炭酸カルシウム粒子を含むトナーをトナー回収領域に定着させる温度を達成することができる。

Ｓ３８、Ｓ３９は、それぞれ実施例１のＳ８、Ｓ１０と同じである。

本実施例のクリーニングモードは、上記のように紙Ｐの搬送方向に関して画像パターンの先端がニップ部Ｎ_Ｆに進入してから定着ローラ７１が一周した後はハロゲンランプ７４への通電を切るようにしている。これにより、熱ローラ方式の定着装置９においても定着ローラ７１表面の炭酸カルシウム粒子を含むトナー汚れを剥ぎ取って排出することができる。

本実施例ではプロセススピード毎秒１００ｍｍでクリーニングモードを実行した例を説明したが、本実施例のクリーニングモードはこれに限られるものでなく実施例３示すクリーニングモードを実行してもよい。その場合、プロセススピードが毎秒２００ｍｍのプリンタを使用する。

また、本実施例のクリーニングモードにおいて、紙Ｐに形成する画像パターンとして、実施例２に示す画像パターンを形成するようにしてよい。

画像形成装置の全体構成模型図実施例１に係る定着装置の横断面模型図定着フィルムの層構成を表わす図ヒータ及び温調制御系の一例の説明図実施例１に係る定着装置に対して実行されるクリーニングモードの一例のフローチャート実施例１に係るクリーニングモードにおいて紙に形成されるトナー供給領域とトナー回収領域の説明図実施例１に係るクリーニングモードにおいて紙のトナー供給領域に形成される画像パターンを表わす図実施例２に係る紙の画像パターンを表わす図実施例３に係るクリーニングモードのフローチャート実施例４に係る定着装置の横断面模型図実施例４に係る定着装置に対して実行されるクリーニングモードの一例のフローチャート

符号の説明

８：回転制御部、２３：定着フィルム、２４：加圧ローラ、５１：通電制御部、７１：定着ローラ、Ｎ_Ｆ：ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー画像

Claims

加熱体を内包した定着回転体と、前記定着回転体とともにニップ部を形成する加圧回転体と、前記加熱体の温度が所定温度になるように通電する通電制御手段と、を有し、前記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加熱する像加熱装置において、
記録材を前記ニップ部で挟持搬送して前記定着回転体をクリーニング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では、所定のパターンに未定着トナーが担持された記録材の搬送方向に関して前記パターンの先端が前記ニップ部に進入してから前記定着回転体が一周するまでの間、前記加熱体の温度が前記トナー像を加熱するときの温度よりも高い温度になるように通電制御することを特徴とする像加熱装置。
加熱体を内包した定着回転体と、前記定着回転体とともにニップ部を形成する加圧回転体と、前記加熱体の温度が所定温度になるように通電する通電制御手段と、を有し、前記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加熱する像加熱装置において、
記録材を前記ニップ部で挟持搬送して前記定着回転体をクリーニング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では、所定のパターンに未定着トナーが担持された記録材の搬送方向に関して前記パターンの先端が前記ニップ部に進入してから前記定着回転体が一周するまでの間、記録材を前記ニップ部で挟持搬送する記録材搬送速度を、前記ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送するときの記録材搬送速度よりも遅くすることを特徴とする像加熱装置。
前記クリーニングモードにおける記録材は、前記パターンとして、記録材の搬送方向に関して記録材の先端又は先端内側から前記定着回転体の外周長の長さの範囲に、記録材の搬送方向と直交する方向に関して記録材の最大印字可能な領域にわたって印字率５０％以上の未定着トナーが担持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
前記クリーニングモードにおける記録材は、記録材の搬送方向に関して記録材の先端又は先端内側から前記定着回転体の外周長の長さより後方の範囲に、記録材の搬送方向と直交する方向に関して記録材の最大印字可能な領域にわたって未定着トナーが担持されていないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
前記クリーニングモードにおける記録材は、前記パターンとして、記録材の搬送方向に関して記録材の先端又は先端内側から前記定着回転体の外周長の長さより後方の範囲に、記録材の搬送方向と直交する方向に関して記録材の最大印字可能な領域にわたって印字率５０％以上の未定着トナーが担持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。