JP4490315B2 - 加熱装置および定着装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、温度検知素子と加熱回転体とを備えた加熱装置、および加熱装置が設置されてトナー像の定着を行う定着装置、ならびに定着装置を搭載する電子写真方式などの画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置の定着装置としては、一般的には特許文献１に記載されているように、一対の回転体を当接させて定着ニップ部を構成し、画像形成部で形成されたトナー像を未定着トナー像として転写された転写紙を、定着ニップ部にて挟持搬送しながら加熱かつ加圧して転写紙上のトナー像を定着させる構成のものである。

また定着装置には、特許文献２に記載されているように、加熱ローラに摺接して温度を検知するために、固定部により基端部が支持され、かつ間隔を隔てて並行に配置された２本の細長い板バネの先端部に、サーミスタ素子を配置した構成のものがある。

また、特許文献３には、定着装置において、通紙後、空回転させることにより、装置内の温度検知部品あるいは分離爪における固着トナー，残トナーをクリーニング部材に回収する機構を有し、また、クリーニングの１動作が一定時間の静止と一定時間の回転で構成され、これを繰り返すことにより同装置内のクリーニング部材にトナーを回収する構成が記載されている。さらに特許文献３には、前記繰り返し回数を通紙枚数によって変化させることも記載されている。
特開２０００−１１２２７９号公報 特開平９−２１２０３７号公報 特開２００４−２７１７１０号公報

前記従来の技術において、電子写真方式の画像形成装置に搭載された定着装置では、サーミスタ素子を保持する保持部材である板バネにおける素子より上に突き出し部分に、加熱ローラへオフセットした残留トナーが大量に堆積して、それが不定期に剥がれ落ちることによって、画像にトナー落ちと呼ばれる点状の汚れが発生してしまうという問題があった。

前記問題に対応するため、非通紙時に定着装置を空回転させて、サーミスタに堆積したトナーをクリーニング部材により回収する構成を設置したとしても、クリーニング動作が一定かつ一様では、サーミスタのトナー堆積量が多い場合は十分な効果を得ることができない。

また、サーミスタにて堆積したトナーを回収するために、クリーニング動作回数を極端に増やすと、回転量が飛躍的に増加する一方で、定着装置の寿命を著しく低下させてしまうことになる。

本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、温度検知素子の加熱回転体との当接部分に付着物が堆積することを抑制することができる加熱装置および定着装置、さらに、装置寿命の大幅な低下を引き起こすことなく、堆積した付着物を効率よく回収することを可能にする画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、温度検知素子を支持する弾性支持部材を備え、加熱回転体に対して前記温度検知素子の設置部分のみが当接して温度検知を行う構成の加熱装置において、前記弾性支持部材を、前記温度検知素子の設置位置から前記加熱回転体の回転下流側に伸びた直線部分における回転下流方向２ｍｍ以内の部位にて前記加熱回転体より離れる方向へ折り曲げたことを特徴とし、この構成によって、温度検知素子より端部に突き出す、温度検知上必要のない支持部材における直線状に伸びた部分の表面積を少なくしたことにより、この部位での付着物の堆積を少なくすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の加熱装置において、温度検知素子の検知情報を受けて前記加熱回転体の温度を制御する制御部を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、加熱装置と加圧装置とにより、転写紙に転写されたトナー像を加熱かつ加圧して定着させる構成の定着装置において、前記加熱装置として請求項１または２記載の加熱装置を用いたことを特徴とし、この構成によって、前記と同様に、加熱回転体(ローラもしくはベルト)に付着したトナーなどの堆積量を少なくすることができる。

請求項４に記載の発明は、転写紙に対して転写部にて感光体からトナー像を転写し、請求項３記載の定着装置により転写紙に転写されたトナー像を加熱かつ加圧して定着させる構成の画像形成装置であって、前記定着装置に転写紙が通紙した後、前記定着装置の加熱回転体を、あらかじめ設定した時間の間、空回転させる制御部を備えたことを特徴とし、この構成によって、前記と同様に、定着装置内に搭載された温度検知素子の当接部位よりも回転下流側の支持部材の表面積が少なくなることにより、トナーや紙粉などの堆積量を少なくすることができる。加えて転写紙を通紙した後の一定時間、装置を空回転させることにより、定着装置内の加熱回転体、およびこれに当接する部材に付着した残トナーなどを、例えばクリーニングすることにより除去，回収しやすくなる。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、制御部により、定着装置の加熱回転体における回転時間を、通紙枚数あるいは通紙画像に応じて段階的に変化させることを特徴とし、この構成によって、状況に応じて段階的に回転時間が変化するので、定着装置内の加熱回転体、およびこれに当接する部材に付着した残トナーなどを効率良く回収することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、制御部により、定着装置の加熱回転体に対するクリーニングを、静止と回転とをあらかじめ設定した時間で間欠的に行うことを特徴とし、この構成によって、一定時間の静止と回転とによってクリーニング動作を行うことにより、定着装置内の加熱回転体、およびこれに当接する部材に付着した残トナーなどを、クリーニング部材などにより高効率に回収することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載の画像形成装置において、クリーニングを、３０枚以上の連続通紙時には通紙後５秒以上静止させ、かつ５秒以上回転させる間欠動作を２回以上繰り返し、さらに１００枚以上の連続通紙時には通紙後３０秒以上静止させ、かつ１０秒以上回転させる間欠動作を２回以上付け足すようにして行うことを特徴とし、この構成によって、残トナー回収能力を上げることができ、より高効率に残トナーなどを回収することができる。

本発明に係る加熱装置において、温度検知上必要のない温度検知素子の支持部材における温度検知素子の設置位置から加熱回転体の回転下流側に伸びた直線部分を、加熱回転体より離れる方向へ折り曲げて、当該直線部分に伸びた部分における表面積を少なくしたことにより、この部位でのトナーや紙粉などの付着物の堆積を少なくすることができる。

また、本発明に係る定着装置および画像形成装置において、前記効果に加えて、転写紙を通紙した後の一定時間、装置を空回転させることにより、寿命低下を招くことなく、定着装置内の加熱回転体、およびこれに当接する部材に付着した残トナーなどを回収しやすくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を説明するための電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタの概略説明図であって、潜像担持体としての感光体ドラム１を有しており、該感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、帯電ローラ２により表面を一様に帯電される。その後、光書込ユニット３により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、給紙カセット６から給紙ローラ７およびレジストローラ対８を経て搬送される転写材としての転写紙９上に、転写ローラ５によって転写される。

転写終了後の転写紙９は、後述する定着装置１０によりトナー像が定着され、排紙ローラ１１にて装置外の排紙トレイ１２に排紙される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニングユニット１３により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ１４で除去される。

図２は前記定着装置の構成図であり、定着装置１０は、装置筐体内に加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とがニップＮで接するように対向配置されている。加熱装置の加熱回転体としての加熱ローラ２１は、転写紙９に転写されているトナー像Ａに接触する側に配置された熱良導体からなる材質の中空円筒と、この中空円筒表面に離型層を有したローラであって、内部に熱源であるヒータ２３が配置されている。

加圧ローラ２２は芯金２４の表面に弾性体層２５を有したローラ部材であり、加熱ローラ２１と圧接しながら連動して回転することにより、転写紙９を挟持搬送する際のニップＮを構成できるようになっている。

なお、図２において、２６は、サーミスタなどの温度検知素子２７を備え、加熱ローラ２１の温度を測定するための温度検知部品、２８は加熱ローラ２１から転写紙９を剥離させるための分離爪、２９はクリーニング部、３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などからなり、温度検知素子２７からの検知情報を受けて、加熱ローラ２１のヒータ２３の加熱状態をコントロールしたり、加熱ローラ２１の回転駆動をコントロールしたりする制御部である。

この定着装置１０において、転写紙９上のトナー像Ａは、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とで挟持搬送される際に加熱・圧力を受けて定着される。

既述したように、加熱回転体（加熱ローラもしくは加熱ベルト）にサーミスタなどの温度検知素子を当接させて温度制御を行う従来の定着装置においては、転写紙上に載ったトナーがオフセットして加熱回転体に付着した際、当接部分にある温度検知素子より回転下流側に延在して、温度検出素子を保持するための支持部材である板バネ部分に付着・堆積する問題がある。

前記堆積トナーは温度検知部における精度，応答性を低下させるだけでなく、堆積したトナーが不定期に剥がれて、加熱回転体を介して転写紙上に黒点上に付着する、いわゆるトナー落ちと呼ばれる現象を引き起こす。

この問題に対し従来では、非通紙時に定着装置を一定時間空回転させて温度検知部品に堆積したトナーを故意に剥がし、同装置内に搭載されたクリーニング部材に回収させるクリーニング動作によって対応している。

しかし、このクリーニング動作は、頻繁に行い過ぎると、定着装置の回転時間を飛躍的に増加させることになるので、関連部材である紙分離爪あるいは加熱回転体、温度検知素子などにおける大幅な寿命低下を招いてしまい、逆に回転時間を抑え過ぎると、大量通紙後の温度検知部品上に堆積したトナーを回収しきれないため、トナー落ちに対し効果は不十分であった。

図３に示す参考例では、温度検知部品２６において、固定部材に一端部が固定されている一対の板バネからなる弾性支持部材３１の他端部に、加熱ローラ２１に当接する温度検知素子２７がテープ３２により保持されている。さらに本実施形態１では、温度検知素子２７の設置部分から、加熱ローラ回転下流側に延在する弾性支持部材３１の長さを２ｍｍ以下に設定してある。

図４（ａ）は、従来の仕様の板ばね３１’により温度検知素子２７を支持し、この温度検知素子２７を加熱ローラ２１に当接させた構成を示しており、この比較例では、板ばね３１’において、温度検知素子２７の設置位置から加熱ローラ２１の回転下流側に延在する部分の長さＬ’がＬ’＞２ｍｍである。

また図４（ｂ）は、前記参考例にて説明したように、弾性支持部材３１において、温度検知素子２７の設置部分から、加熱ローラ回転下流側に延在する部分の長さＬをＬ≦２ｍｍに設定したものである。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、回転下流側の弾性支持部材３１の長さを短くした方が、その表面積が減少するため、温度検知部品２６における残トナーＴなどの堆積量を抑えることができる。

図５は本発明の実施形態における温度検知部品の構成図であって、弾性支持部材３１を、温度検知素子２７の設置位置から加熱ローラ２１の回転下流方向２ｍｍ以内の部位にて加熱回転体より離れる方向へ折り曲げて、折曲部３３としている。

本実施形態においても、温度検知素子２７より自由端方向に突き出す、温度検知上必要のない弾性支持部材３１における直線状に伸びた部分の表面積が少くなるため、この部位での付着物の堆積を少なくすることができる。

前記実施形態の温度検知部品２６の構成を採用し、これにクリーニング動作を与えることによって、より堆積量を減らすことができるため、トナー落ちの改善、および温度検知部品における精度，応答性を良好に保つことができる。

さらに本実施形態では、制御部３０により、定着装置１０に転写紙９が通紙した後、定着装置１０の加熱ローラ２１を、あらかじめ設定した時間の間、空回転させて、付着した残トナーなどを、例えばクリーニングすることにより除去，回収しやすくしたり、定着装置１０の加熱ローラ２１における回転時間を、通紙枚数あるいは通紙画像に応じて段階的に変化させるようにしている。

温度検知部品２６へのトナー堆積量が少ないにも係らず多量のクリーニング動作にて負荷を与えることは、装置の寿命低下に繋がり、逆に堆積量が多いのに少量のクリーニング動作では、除去効果が不十分になってしまう。温度検知部品２６へのトナー堆積量は、通紙枚数，通紙画像に総じて比例する。

したがって、本実施形態のように、トナーの堆積量に応じて段階的にクリーニング動作を変化させることによって、適切なクリーニングを行うことができ、部品寿命低下防止とトナー回収能力の維持との双方を両立させることができる。

また、１回のクリーニング動作において、一定時間の静止と、一定時間の回転とを間欠的に行うことも考えられる。これは、温度検知部品２６に堆積したトナー回収には、クリーニング動作において一定以上の静止時間と、一定以上の回収時間が必要であるからである。そして、この静止時間と回転時間は堆積トナー量に比例する傾向があるが、無限に時間を長くするよりは、この一連の動作を繰り返すことが効果的である。

したがって、３０枚以上の連続通紙時では通紙後５秒以上静止し、５秒以上回転する動作を繰り返し２回以上、さらに１００枚以上の連続通紙時には通紙後３０秒以上静止し、１０秒以上回転する動作を２回以上付け足すことが望ましい。これによって、定着装置１０内の加熱ローラ２１，温度検知部品２６，分離爪２８などに堆積した残トナーを効率的に回収することができる。

本実施形態の構成例につき、実験を行ったところ、（表１），（表２）に示すような好結果を得ることができた。（表１）はクリーニング動作の種類と繰返し回数に対するトナー落ち程度を測定した結果を示す表であり、（表２）はクリーニング動作と行った場合に、接点（温度検知素子）から加熱ローラ回転下流側の弾性支持部材（板ばね）の長さを変化させたときにおけるトナー落ち（図２に示す分離爪，温度検知素子から）の程度を測定した結果を示す表である。なお、両表において、○はトナー落ちがない良好な状態、×は不良、△は不十分な状態を示す。

本発明は、複写機，プリンタなどの画像形成装置における定着装置など、あるいは湿式プロセス（電子写真，インクジェット）からなる画像形成部を搭載した画像形成装置における用紙乾燥装置あるいは加熱装置などに適用される。

本発明の実施形態を説明するための電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタの概略説明図 本実施形態に係る定着装置の構成図 温度検知部品の参考例を示す平面図 従来例（ａ）と参考例（ｂ）とにおけるトナー堆積状態を示す説明図 温度検知部品の実施形態を示す側面図

符号の説明

１０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ ヒータ
２６ 温度検知部品
２７ 温度検知素子
２８ 分離爪
２９ クリーニング部材
３０ 制御部
３１ 弾性支持部材
３２ テープ
３３ 折曲部

Claims (7)

1. 温度検知素子を支持する弾性支持部材を備え、加熱回転体に対して前記温度検知素子の設置部分のみが当接して温度検知を行う構成の加熱装置において、前記弾性支持部材を、前記温度検知素子の設置位置から前記加熱回転体の回転下流側に伸びた直線部分における回転下流方向２ｍｍ以内の部位にて前記加熱回転体より離れる方向へ折り曲げたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記温度検知素子の検知情報を受けて前記加熱回転体の温度を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 加熱装置と加圧装置とにより、転写紙に転写されたトナー像を加熱かつ加圧して定着させる構成の定着装置において、前記加熱装置として請求項１または２記載の加熱装置を用いたことを特徴とする定着装置。
4. 転写紙に対して転写部にて感光体からトナー像を転写し、請求項３記載の定着装置により転写紙に転写されたトナー像を加熱かつ加圧して定着させる構成の画像形成装置であって、前記定着装置に転写紙が通紙した後、前記定着装置の加熱回転体を、あらかじめ設定した時間の間、空回転させる制御部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記制御部により、前記定着装置の加熱回転体における回転時間を、通紙枚数あるいは通紙画像に応じて段階的に変化させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記制御部により、前記定着装置の加熱回転体に対するクリーニングを、静止と回転とをあらかじめ設定した時間で間欠的に行うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニングを、３０枚以上の連続通紙時には通紙後５秒以上静止させ、かつ５秒以上回転させる間欠動作を２回以上繰り返し、さらに１００枚以上の連続通紙時には通紙後３０秒以上静止させ、かつ１０秒以上回転させる間欠動作を２回以上付け足すようにして行うことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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