JP4537215B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に形成されたトナー画像を加熱する像加熱装置に関し、特に複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いれば有効な像加熱装置に関する。

従来、電子写真方式、静電記録方式を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより未定着トナー像を記録材上に永久画像として定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着器が広く用いられている。

しかしながら、近年の環境問題の一つとして消費電力の低減が強く望まれる一方で、市場のニーズから高画質および高速での画像出力が望まれている。そこで、このような消費電力の低減と高速・高画質の要求に応えるために、上記の熱ローラ方式の加熱定着装置に対して種々の改善が試みられている。

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)。

また、上記加熱部材２４に具備される加熱ヒータ２６は低熱容量のプレート形状であり、加熱ニップ部Ｎに摺擦して発熱するタイプである。このような構成にすることで、定着ローラ表面に接触するヒートローラによって定着ローラ表面を加熱する構成よりも、加熱ニップ部Ｎでのエネルギー密度を高くすることができるので、定着ローラ表面を効率良く加熱することが可能となる。

また、定着ローラの弾性体２２と記録材Ｐやトナーｔとの密着性が、従来の高速機に用いられているような弾性層をもつ熱ローラ方式と同等であるため、画像形成装置の高速化に対しても高画質を維持できる。つまり、立ち上がり時間の短縮、および消費電力の削減、高速化に対応した高画質の画像出力など、すべての要求を両立することが可能となる。
特開平８−１２９３１３号公報 特開平８−２２０９２０号公報 特開平１０−６９１７６号公報 特開平１０−１４９０４９号公報 特開２００２−１２３１１７号公報 特開２００２−２２１２１９号公報 特開２００２−２３６４２６号公報 特開２００３−２９５６３号公報 特開２００３−１８６３２７号公報 特開２００３−２７０９８５号公報 ＵＳＰ６１７５６９９号明細書 ＵＳＰ６５１６１６６号明細書 ＵＳＰ６７６３２０５号明細書 ＵＳ−２００４−０１１４９７５号明細書 ＵＳ−２００４−０２０２４９７号明細書

しかしながら、図１１に示す定着装置では記録材を加熱定着した場合、記録材上のトナーが定着ローラにオフセットすると、そのオフセットトナーが加熱部材と定着ローラとの摺擦により加熱部材表面に付着する。さらに加熱定着動作を繰り返すことで、オフセットトナーが加熱部材表面に蓄積していき、ある量を超えるとトナーが加熱部材表面から剥がれて、画像不良となって記録材上に転移してしまう。

本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、像加熱装置にオフセットしたトナーによる記録材の汚れを抑えられる像加熱装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、外部加熱方式の像加熱装置の加熱手段に付着するトナーの蓄積を抑えられる像加熱装置を提供することにある。

本発明に係る代表的な像加熱装置の構成は、
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手段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、前記回転部材が回転停止した状態で前記加熱体へ通電して前記加熱体を発熱させ、その後前記加熱体への通電を停止し、更にその後前記回転部材の周方向において前記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前記回転部材を回転させることを特徴とする像加熱装置、
である。

本発明の更なる目的は添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

本発明によれば、像加熱装置にオフセットしたトナーによる記録材の汚れを抑えられる像加熱装置を実現できる。

また、外部加熱方式の像加熱装置の加熱手段に付着するトナーの蓄積を抑えられる像加熱装置を実現できる。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の構成模式図である。本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。

１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。

感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。

次に、その帯電面に対してレーザースキャナ３により画像情報に応じた露光がなされる。即ちレーザスキャナ３は画像情報の時系列電気デジタル画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御(変調制御)されたレーザビームＬで回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光する。これにより感光ドラム１の一様帯電面の露光部電位が減衰して感光ドラム面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置４でトナー画像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

可視化されたトナー像は、感光ドラム１とこれに圧接させた接触転写装置としての転写ローラ５との圧接部である転写ニップ部Ａにおいて、該転写ニップ部に不図示の給紙機構部から所定の制御タイミングにて給紙された記録材Ｐの面に対して感光ドラム１面より転写される。

即ち、感光ドラム１上のトナー画像と記録材の先端の書き出し位置が合致するように、センサ６にて検知した記録材Ｐの先端位置情報に応じて記録材の搬送タイミングを制御している。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは転写ニップ部Ａにおいて感光ドラム１と転写ローラ５とにより一定の加圧力で挟持搬送され、感光ドラム１面上のトナー画像が記録材Ｐ上に電気力と圧力で転写される。

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８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９に搬送される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去され、感光ドラム１は繰り返して作像に供される。

（２）プリンタの動作行程
次に上記プリンタの動作シーケンスを図２に基づいて説明する。

Ａ．前多回転行程：プリンタの始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチ−オンにより、装置のメインモータを駆動させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

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。

Ｃ．印字行程（画像形成行程、作像行程）：所定の前回転行程が終了すると、引き続いて感光ドラム１に対する作像プロセスが実行され、感光ドラム１面に形成されたトナー像の記録材Ｐへの転写、定着手段によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は上記の印字行程が所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。

Ｄ．紙間行程：連続印字モードにおいて一枚の記録材Ｐの後端部が転写ニップ部Ａを通過した後、次の記録材Ｐの先端部が転写ニップ部Ａに到達するまでの間の、転写ニップ部Ａにおける記録材Ｐの非通紙状態期間である。

Ｅ．後回転行程：最後の記録材Ｐの印字行程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

Ｆ．クリーニング行程（クリーニングシーケンス）：加熱定着装置８の定着ローラと加熱部材との加熱ニップ部に蓄積したオフセットトナーを除去して加熱部材をクリーニングする期間である。クリーニング行程については追って詳しく説明する。

Ｇ．スタンバイ：所定の後回転行程が終了すると、メインモータの駆動が停止され感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。

１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転行程を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態においてプリントスタート信号が入力すると、プリンタは前回転行程に移行する。

Ｃの印字行程時が画像形成時であり、Ａの前多回転行程、Ｂの前回転行程、Ｄの紙間行程、Ｅの後回転行程、Ｆのクリーニング行程が非画像形成時（非作像時）になる。

メインモータは、感光ドラム１、給紙機構部、現像装置４、転写装置５、加熱定着装置８、排紙機構部９などの駆動系を駆動する。

（３）加熱定着装置
図３は本実施例の加熱定着装置８の構成模式図、図４は図３に示す加熱定着装置８のＢ−Ｂ線の構成模式図である。

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。

１）定着ローラ(回転部材)２０
定着ローラ２０は以下の部材から構成される。即ち、基本的には、アルミ或いは鉄製の芯金２１の外側すなわち外周面上に、シリコーンゴムで形成された弾性層（ソリッドゴム層）、あるいはより断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層（スポンジゴム層）、あるいはシリコーンゴム層内に何らかの方法で気泡を分散させ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）２２を備えて成る。

しかしながら、定着ローラ２０の熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、定着ローラ表面温度が上昇しにくくなるため、弾性層２２はできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着ローラ表面温度が所定温度まで立ち上がるのに要する時間を短縮するのに有利である。

ここで、上記シリコーンゴムのソリッドゴムは熱伝導率が０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ、スポンジゴム・気泡ゴムは０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、スポンジゴム・気泡ゴムはソリッドゴムの約半分の値を示す。

また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０、スポンジゴム・気泡ゴムが約０．７５〜０．８５である。

従って、弾性層２２の好ましい形態としては、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の方が好ましい。

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。

弾性層２２の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金２１に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。

以上を考慮して本実施例では、適正な加熱ニップ部Ｎを形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２２を形成し、外形がφ２０ｍｍの定着ローラ２０を使用した。

上記に述べた弾性層２２の上にはパープ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）等のフッ素樹脂離型層２３を形成する。離型層２３はチューブ状のものでも塗料でコートしたものであってもよいが、チューブの方が耐久性に優れる。

上記構成の定着ローラ２０は、図４に示されるように、芯金２１の両端部２１ａが１対のローラ支持部材５０に軸受５１を介して回転自在に支持される。

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）、ＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ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。

加熱ヒータ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。

２５は加熱用ヒータ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。

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８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。

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。

また、３１は摺動フィルム３３の内部に具備された摺動板(摺動部材)であり、３２は摺動板３１を保持している断熱ステイホルダーである。

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。

また、摺動板３１は、摺動フィルム３３との摩擦が小さく且つ断熱性を有する材料として、ステイホルダー３２と同様の液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成し、その表面に摩擦抵抗を低減する摺動層をコーティングするのが望ましい。その例としては、加熱ヒータ２６の表面に設ける摺動層と同様であるので説明は省く。

本例では、摺動板３１と断熱ステイホルダー３２を別部材として扱っているが、それらを一体成型により形成し摺動部分に上記摺動層をコーティングしても良く、よりコストダウンを図ることが可能である。また、摺動フィルム３３と摺動板３１の間には、摩擦抵抗を小さく抑えるためにグリース等の潤滑剤を少量介在させてある。

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。

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。

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。

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。

定着ローラ２０が回転駆動され、またその外表面が所定の定着温度に加熱温調された状態において、転写ニップ部Ａ側から未定着トナー画像を形成担持させた記録材Ｐが耐熱性の定着入口ガイド５５に沿って定着ローラ２０と加圧ローラ３０によって形成される定着ニップ部Ｍ内に導入されて定着ニップ部Ｍで挟持搬送される。これにより未定着トナー画像ｔが定着ニップ部Ｍで熱と圧力にて記録材Ｐ面上に定着される。

定着ニップ部Ｍで記録材Ｐを挟持搬送して未定着トナー画像の加熱定着を行った場合、記録材Ｐ上から微量のオフセットトナーｔが加熱ニップ部Ｎにおける加熱ヒータ２６部分に蓄積される。その様子を図５を用いて説明する。図５は、加熱ヒータ２６と定着ローラ２０の加圧により形成される加熱ニップ部Ｎの拡大図である。定着ローラ２０上の微量のオフセットトナーｔは加熱ニップ部Ｎの定着ローラ回転方向上流でまず堰き止められる。しかしながら、加熱ニップ部Ｎの上流側で堰き止められた大部分のトナーは、その後、加熱により溶けるため、定着ローラ２０の回転に伴い加熱ニップ部Ｎにおける加熱ヒータ２６と定着ローラ２０との摺擦部を徐々に加熱ニップ部Ｎの定着ローラ回転方向下流側へ移動し、加熱ニップ部Ｎを過ぎた加熱ヒータ２６の表面上にｔ’で示すように蓄積される。蓄積されたトナーｔ’は、そのままプリントを持続するとやがて定着ローラ２０の表面に戻され、定着ニップ部Ｍに運ばれて記録材の定着ローラ２０側の面（画像印字面）へ転移し、記録材Ｐを汚してしまう。

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(定着工程)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。

制御モードに入ると、回転制御部３６がメインモータ３５をＯＦＦして定着ローラ２０の駆動を止め(定着ローラ２０の回転停止）、その状態で温度制御部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（加熱）させ、温度Ｔ２を保つ制御を開始する。この加熱により加熱ニップ部Ｎの下流側に付着したトナーｔ’同士が結合する。加熱ヒータ２６の温度(即ち温度検知素子２７の検知温度)が温度Ｔ２を維持するように制御される時間はトナーｔ’同士が結合する所要時間行われ、所要時間経過後に通電発熱抵抗層に対する通電をＯＦＦする。本実施例で用いた定着ローラ２０は低熱容量で断熱効果の高い弾性層２２を有しているので、加熱ヒータ２６への通電をＯＦＦして時間が経過すると定着ローラ２０の表面温度は加熱ヒータ２６より低い温度になる。したがって、加熱ニップ部Ｎ内及びその出口付近で結合したトナーｔ’は、冷めた定着ローラ２０により冷却されて定着ローラ２０の方へ固着し始める。これにより加熱ニップ部Ｎ内及びその出口付近で結合したトナーｔ’が加熱ヒータ２６表面から離脱しやすい状態になる。

このような状態で温度検知素子２７から加熱ヒータ２６の検知温度を入力し、その検知温度が上記のトナー溶融温度より低い所定の温度Ｔ３となったとき、回転制御部３６によりメインモータ３５をＯＮして図７Ａに示されるように定着ローラ２０を時計方向（記録材搬送方向）に回転させる。温度Ｔ３はトナー溶融温度よりも低いが、トナーｔ’が定着ローラ２０表面に完全に固着する前の温度に設定してある。したがって温度Ｔ３はトナー溶融温度より低く且つトナー軟化点以上（トナー軟化温度以上）が好ましく、定着ローラ２０が回転を開始する時のトナーｔ’は半溶融状態である。また、冷却後の定着ローラ２０の回転開始を本実施例では加熱ヒータ２６の温度(温度検知素子２７の検知温度)により管理している(温度がＴ３になったら回転を開始している)が、冷却開始からの時間で管理してもよい。クリーニングモード時の定着ローラ２０の回転量(回転角度)は、定着ローラ２０の周方向においてクリーニングモード時に加熱ニップ部Ｎを形成していた領域が少なくとも定着ニップ部Ｍに達するまであれば良い。それ以上回転させてもあまり意味がないので、３６０°以内が好ましい。定着ローラ２０上に保持されたトナーｔ’は定着ローラ２０の回転に伴い定着ニップ部(搬送ニップ部)Ｍへと運ばれる。

バックアップ手段３０の摺動フィルム３３は非常に低熱容量であり、しかもクリーニングモードで加熱ヒータ２６が加熱及び冷却されている時間の間、定着ローラ２０側から熱の供給を受けない。したがって、定着ローラ２０上に保持されたトナーｔ’が定着ニップ部Ｍに到達する時には、定着ローラ２０のクリーニングモード時に加熱された領域よりも摺動フィルム３３の表面は低い温度になっている。よって定着ローラ２０上に保持されたトナー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１０より温度の低い摺動フィルム３３の表面上に転移する。この場合、定着ローラ２０は、少なくとも、トナーｔ’を加熱ヒータ２６部分から定着ニップ部Ｍに移動させるに必要な所定の回転角度分回転され、しかる後に回転制御部３６がメインモータ３５をＯＦＦすることで制御モードは終了する。

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。

定着工程時の加熱ヒータ２６の設定温度Ｔ１とクリーニングモード時の設定温度Ｔ２の関係において、図６ではＴ１＜Ｔ２となっているが、温度Ｔ２がトナー溶融温度以上であればこの大小関係に限らずＴ１＝Ｔ２でもよいし、図８のようにＴ１＞Ｔ２でも構わない。

上述のように摺動フィルム３３にトナー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７Ｂに示されるように記録材Ｐが加熱定着装置８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表面上に付着しているトナー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ｔ’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。

ここで、上記の制御モードは記録材Ｐを数枚から数十枚プリント処理した後に実行するとよい。この場合、定着ニップ部Ｍにおいて定着ローラ２０の外表面に付着しヒータ２６の加熱ニップ部Ｎ下流側に堆積するオフセットトナーｔ’は、記録材Ｐが定着ニップ部Ｍに数枚から数十枚の範囲で通紙された時に堆積するレベルなので、目に見えない程度の微量のトナー量であり、摺動フィルム３３に保持されるトナーｔ’すなわち記録材Ｐの裏面に付着して排出されるトナーｔ’も当然目には見えないレベルのものである。

また制御モードは後回転行程後に限られず、例えば、図２に示される前多回転行程後、スタンバイ後、あるいは前回転行程後に実行してよい。

本例の加熱定着装置において、加熱ヒータ２６の温調を切って定着ローラ２０に保持されたトナーｔ’を、定着ニップ部Ｍに到達させるための定着ローラ２０の回転方向は、上述の実施例のように記録材Ｐの搬送方向（時計方向）であっても良いし、記録材Ｐの搬送方向とは逆方向（反時計方向）であっても良い。好ましくは記録材の搬送方向と同じ方向が良い。しかしながら、摺動フィルム３３上に転移したトナーｔ’を、記録材Ｐに転移させるための定着ローラ２０の回転方向は、記録材Ｐの搬送方向である。

６）評価
以上説明した加熱定着装置８を用いて、プリント動作を行いクリーニングシーケンスの効果を確認した。本評価では、記録材の搬送速度（以下プロセススピードと記す）を２５０mm／secとし、プリント中の加熱ヒータ２６の温調温度Ｔ１は２３０℃で、クリーニングシーケンス中の温調温度はＴ２は１８０℃とした。また、クリーニングシーケンス中の加熱時間は３秒間で、その後の冷却時間は６秒間とし、続いて定着ローラ２０をステップ回転し定着ローラ上に付着したトナーを、定着ニップ部Ｍへ搬送する。

また、本評価に用いたトナーはモノクロの粉砕トナーで、軟化温度は６０〜７０℃であり、溶融温度は９０〜１００℃である。したがって、上述の冷却時間６秒間は加熱ヒータ２６の温度が約８０℃まで低下するのに要する時間である。さらに、記録材はレターサイズで坪量が９０ｇ／ｍｍ^２の表面性が比較的粗い紙（ラフ紙）を用いた。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。

後回転終了後のクリーニングシーケンスにおいては、加熱ヒータ２６を３秒間１８０℃で温調し、加熱ヒータ２６表面に付着したトナーｔ’を溶融し、その後６秒間の冷却により加熱ニップ部Ｎは約８０℃になる。この冷却時間を経て定着ローラ２０上に付着したトナーｔ’をステップ回転により定着ニップ部Ｍまで搬送し、定着ニップ部Ｍではより表面温度の低い摺動フィルム３３へとトナーｔ’が転移する。摺動フィルム３３に転移したトナーｔ’は、次のプリント動作によって通紙された記録材の非印字面側へ付着し排出される。また、このクリーニングシーケンスはプリント動作終了毎に行なわれる（つまり、複数枚のプリント命令の場合は指定された枚数のプリントが終了した後に行われる）ので、トナーｔ’は極微量であるため(連続５００枚程度のプリントにより堆積するトナーは微量である)記録材に付着しても何ら問題はないレベルである。

上記のプリント終了後のクリーニングシーケンスを行わないで、記録材Ｐの間欠通紙耐久（２枚／１分）を行うと、約２０００枚で加熱ヒータ２６表面に付着したオフセットトナーによる画像不良が発生した。これに対し、本実施例のクリーニングシーケンスを用いた間欠通紙耐久では、２万枚でも画像不良は発生しなかった。

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。

以下に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に関する画像形成装置全体の構成は、前記第１の実施例と同様であるため説明を省く。

図９に、本実施例に関する加熱定着装置の構成を示す。本例に示す加熱定着装置において、前記第１の実施例との相違点は、加熱手段を複数使用していることであり、定着ローラ２０の回転方向に対して、上記の加熱手段２４と、この加熱手段２４の上流側に位置する他の加熱手段４０の２つの加熱手段２４・４０で定着ローラ２０を加熱する。その他の構成は前記第１の実施例と同様であるため説明を省く。加熱手段４０において、４１は断熱ステイホルダー、４２は加熱ヒータ、４３は温度検知素子である。従って本実施例の加熱定着装置８は、定着ローラ２０の周方向に加熱ヒータを複数有する構成である。

複数（本例では２つ）の加熱手段２４・４０を用いた場合、オフセットトナーは主に定着ローラ２０の回転方向に対して上記の加熱手段２４の上流側に位置する加熱ヒータ表面に付着する。本実施例の場合は、オフセットトナーは加熱手段４０の加熱ヒータ４２表面に付着する。

１）制御モードの説明
そこで、制御部３７により第１の実施例の図６に示される制御モード（クリーニングシーケンス）と同様な制御モードを実行させる。なお、本実施例の装置の場合、プリント時(像加熱時)は両方の加熱ヒータ２６・４２を用いて定着ローラ２０を加熱するが、クリーニングモードでは定着ローラ２０のプリント時の回転方向(記録材搬送方向)下流側の加熱ヒータ２６は発熱しない。加熱ヒータを３つ以上設ける場合は最も上流側の加熱ヒータ(回転部材回転方向最上流の加熱ヒータ）のみを発熱させればよい。本例の制御モードでは、図１０Ａに示されるように、加熱ヒータ４２表面からトナーｔ’を定着ローラ２０表面に転移させた後に、定着ローラ２０を回転する方向は、記録材搬送方向とは逆方向(反時計方向)でなければならない。記録材Ｐの搬送方向(時計方向)に定着ローラ２０を回転させると、加熱ヒータ４２から定着ローラ２０表面に転移したトナーｔ’は、図９に示す加熱手段２４の加熱ヒータ２６表面に付着してしまい、加圧部材３０まで到達することができず、記録材Ｐによって排出することができなくなってしまう。よって、本実施例のクリーニング動作時は、定着ローラ２０を記録材Ｐの搬送方向とは逆方向に回転させて、トナーｔ’を定着ニップ部Ｍ内において定着ローラ２０から加圧部材３０(摺動フィルム３３)表面上に転移させる。この場合、定着ローラ２０は、少なくとも、トナーｔ’を加熱ヒータ４２部分から加圧部材３０表面に転移させるに必要な所定の回転角度分回転され、しかる後に回転制御部３６がメインモータ３５をＯＦＦすることで制御モードは終了する。

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。

画像形成装置はスタンバ状態においてプリント信号を入力すると、前回転行程を経て次のプリント動作が作動し、図１０Ｂに示されるように記録材Ｐが加熱定着装置８の定着ニップ部Ｍ内に突入してくる。この場合、記録材Ｐは常温であるため、加圧部材３０表面上に転移したトナーｔ’は、加圧部材３０表面から記録材Ｐの加圧部材３０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。

２）評価
上記のプリント終了後のクリーニングシーケンスを行わないで、記録材Ｐの間欠通紙耐久（２枚／１分）を行うと、約３０００枚で加熱ヒータ面に付着したオフセットトナーによる画像不良が発生した。第１の実施例に対して画像不良が発生するまでの枚数が増えている理由は、加熱部材が２つありオフセットトナーを蓄積していられる量が増えたためである。これに対し、本実施例のクリーニングシーケンスを用いた間欠通紙耐久では、３万枚でも画像不良は発生しなかった。

〔その他〕
１）本発明の像加熱装置は実施形態例の加熱定着装置に限らず、画像を担持した記録材Ｐを加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置など、広く画像を担持した記録材を加熱処理する手段・装置として使用することができる。

２）記録材Ｐに対する未定着トナー画像の形成手段は、電子写真方式・静電記録方式の作像プロセス、転写方式・直接方式など任意である。

本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。

画像形成装置の一例の構成模式図 画像形成装置の動作シーケンスの説明図 実施例１の加熱定着装置の構成模式図 図３に示す加熱定着装置のＢ−Ｂ線の構成模式図 図３に示す加熱ニップ部の拡大図 クリーニング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 加熱ニップ部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 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 クリーニングモードにおける加熱ヒータの温調制御、該加熱ヒータの温度推移の変形例を示す図 実施例２の加熱定着装置の構成模式図 加熱ニップ部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 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 従来の加熱定着装置の構成模式図

符号の説明

１：感光ドラム、２：帯電ローラ、３：レーザースキャナ、４：現像装置、
５：転写ローラ、６：センサ、７：クリーニング装置、８：加熱定着装置、９：排紙部、
２０：定着ローラ、２１：芯金、２２：弾性層、２３：離型成層、２４：加熱部材、
２５：断熱ステイホルダー、２６：加熱ヒータ、２７：温度検知素子、３０：加圧部材、
３１：摺動板、３２：断熱ステイホルダー、３３：摺動フィルム、３５：メインモータ、
３６：回転制御部、３７：制御部、４０：加熱部材、４１：断熱ステイホルダー、
４２：加熱ヒータ、４３：温度検知素子、Ｐ：記録材、Ｎ：加熱ニップ部、
Ｍ：定着ニップ部

Claims (12)

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手段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、前記回転部材が回転停止した状態で前記加熱体へ通電して前記加熱体を発熱させ、その後前記加熱体への通電を停止し、更にその後前記回転部材の周方向において前記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前記回転部材を回転させることを特徴とする像加熱装置。
2. クリーニングモードは前記記録材上のトナー画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。
3. 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。
4. クリーニングモード時に前記回転部材が回転を開始する時の前記加熱体の温度はトナーの溶融温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
5. クリーニングモード時に前記回転部材が回転を開始する時の前記加熱体の温度はトナーの溶融温度より低く、且つトナー軟化点以上であることを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記回転部材のクリーニングモード時の回転方向は記録材上のトナー像を加熱する時の回転方向であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
7. 前記装置は、前記回転部材の周方向に前記加熱体を複数有していることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
8. クリーニングモードの時、記録材上のトナー像を加熱する時の前記回転部材回転方向最上流の加熱体のみが発熱することを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
9. 前記回転部材のクリーニングモード時の回転方向は記録材上のトナー像を加熱する時の回転方向とは逆方向であることを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
10. 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。
11. 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。
12. 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。