JP5344295B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置に設置される定着装置では、定着ローラや定着ベルト等の定着部材や加圧ローラ等の加圧部材の表面に付着したトナーや紙粉をクリーニングするために、それらの表面にクリーニングローラやクリーニングパッド等のクリーニング部材を当接させる技術が広く知られている（例えば、特許文献１の図７等参照。）。

これに対して、特許文献１等には、クリーニング部材を設置することなく、クリーニングシートを通紙することで定着部材のクリーニングをおこなう技術が開示されている。
また、特許文献２等には、クリーニング部材を設置することなく、裏面にベタ画像を印字した記録媒体を両面通紙することで定着部材や加圧部材のクリーニングをおこなう技術が開示されている。

従来の定着装置は、クリーニング部材を設置することにより、装置が高コスト化・大型化するとともに、経時でクリーニング部材がトナー等で汚れてしまうとそのトナーが定着部材や加圧部材に逆に付着して定着画像を汚してしまう不具合が生じていた。
このような問題を解決するために、上述した特許文献１、特許文献２等の技術は、クリーニング部材を設置することなく、クリーニングシートを通紙したり、裏面にベタ画像を印字した記録媒体を両面通紙したりすることで、定着部材や加圧部材のクリーニングをおこなっている。しかし、その場合、ユーザーにとって不必要な通紙がおこなわれることになり、時間的なロスや記録媒体の浪費が生じていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クリーニング部材を設置することなく、時間や記録媒体の浪費が生じることなく、定着部材や加圧部材のクリーニングが経時においても効率的におこなわれる、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、複数のローラ部材に張架されて、所定方向に走行するとともに、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着ベルトと、駆動手段から駆動力が伝達されて所定方向に走行するとともに、前記定着ベルトを介して前記複数のローラ部材のうちの１つのローラ部材に圧接することで記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記１つのローラ部材に対して接離可能に移動するブレーキパッドと、を備え、前記１つのローラ部材に対して離間位置にある前記ブレーキパッドを前記１つのローラ部材に当接する位置に移動させて前記ニップ部において前記定着ベルトと前記加圧部材とに速度差を設けて双方の部材を摺接させることで前記定着ベルト又は／及び前記加圧部材の表面のクリーニングをおこなうクリーニングモードが所定のタイミングでおこなわれるものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記クリーニングモードは、所定の走行速度で走行する前記加圧部材に対して前記定着ベルトの走行を停止させるものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記クリーニングモードは、前記加圧部材の走行速度よりも遅い走行速度で前記定着ベルトを走行させるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記クリーニングモードは、装置の稼動が開始されて最初の記録媒体が前記ニップ部に送入されるまでの間におこなわれるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記クリーニングモードは、前記ニップ部を通過する記録媒体の累積の枚数が所定値に達したときであって、それらの記録媒体にプリントした画像面積の総和が所定値以下であるときにおこなわれるものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、ニップ部において定着部材と加圧部材とに速度差を設けて双方の部材を摺接させるクリーニングモードを所定のタイミングでおこなっているため、クリーニング部材を設置することなく、時間や記録媒体の浪費が生じることなく、定着部材や加圧部材のクリーニングが経時においても効率的におこなわれる、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 定着装置を示す概略断面図である。 クリーニングモード時の定着装置を示す図である。 クリーニングモード時の制御を示すフローチャートである。 クリーニングモード時の別の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着するベルト方式の定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図５にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す概略断面図である。図３は、クリーニングモード時の定着装置２０を示す概略図である。さらに、図４は、クリーニングモード時の制御を示すフローチャートである。図５は、クリーニングモード時の別の制御を示すフローチャートである。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、定着補助ローラ２２（ローラ部材）、加熱ローラ２３（ローラ部材）、テンションローラ２４（ローラ部材）、加圧部材としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、ブレーキパッド４５、ガイド板３５、等で構成される。

ここで、定着ベルト２１は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、３つのローラ部材（定着補助ローラ２２と加熱ローラ２３とテンションローラ２４とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。テンションローラ２４は、不図示のスプリングによって付勢されて定着ベルト２１の内周面に当接していて、定着ベルト２１に所定の張力を与えている。定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上する。

定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、層厚が１５ｍｍ程度の発泡シリコーンゴムからなる弾性層２２ｂ（アスカーＣ硬度が２５〜５０程度のものである。）が形成された外径５２ｍｍ程度のローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して圧接してニップ部を形成する。弾性層２２ｂを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転（走行）する。
なお、本実施の形態１では、弾性層２２ｂの材料として発泡シリコーンゴムを用いたが、弾性層２２ｂの材料としてフッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いることもできる。

加熱ローラ２３は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料からなる外径が３８ｍｍ程度の中空構造のローラ部材であって、その円筒体の内部にはヒータ２５（熱源）が固設されている。なお、加熱ローラ２３は、耐食性を向上させるために、その表面にアルマイト処理が施されている。
加熱ローラ２３のヒータ２５は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板（不図示である。）に固定されている。そして、装置本体１の電源部（交流電源）により出力制御されたヒータ２５からの輻射熱によって加熱ローラ２３が加熱されて、さらに加熱ローラ２３によって加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ２５に交流電圧が印加される。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。

なお、本実施の形態１では、テンションローラ２４を設置して定着ベルト２１に所定の張力を与えたが、テンションローラ２４を設置せずに加熱ローラ２３をテンションローラとして機能させることもできる。具体的に、加熱ローラ２３を定着装置２０の側板に対して図２の左右方向に揺動可能に保持して、加熱ローラ２３をテンションプレートによって図２の右側に付勢することで、加熱ローラ２３が定着ベルト２１に所定の張力を与えるテンションローラとして機能することになる。このような場合、定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と加熱ローラ２３とである。）に張架・支持されることになる。

また、加圧部材としての加圧ローラ３１は、外径が５０ｍｍ程度であって、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３（層厚が３ｍｍ程度のものである。）と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のソリッドゴム材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって、定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。なお、本実施の形態１では、定着補助ローラ２２の弾性層２２ｂの圧縮量が３〜４ｍｍ程度であって、ニップ部のニップ幅が１４ｍｍ程度に設定されている。
なお、定着ベルト２１の昇温効率をさらに高めるために、加圧ローラ３１の内部にヒータを設置することもできる。その場合、加圧ローラ３１の表面温度を検知するサーミスタ等の温度センサを設置して、その温度センサの検知結果に基いて加圧ローラ３１に内設されたヒータの出力制御をおこなうことになる。

このように構成された定着装置において、通常の定着工程時（通紙時）に、加圧ローラ３１の軸部に駆動モータ６５（図３を参照できる。）の駆動力が伝達されると、加圧ローラ３１が図２の反時計方向に回転（走行）して、加圧ローラ３１との摩擦抵抗によって定着ベルト２１が図２の矢印方向に走行するとともに、定着ベルト２１との摩擦抵抗によって定着補助ローラ２２及び加熱ローラ２３が図２の時計方向に回転（走行）することになる。
なお、定着補助ローラ２２に対向する位置には、パッド駆動部６６によって定着補助ローラ２２に対して接離可能に移動するブレーキパッド４５が設けられている。これについては、後で詳しく説明する。

図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、図示は省略するが、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板が配設されている。分離板は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。

上述のように構成された定着装置２０は、通紙時に次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ２５に交流電圧が印加（給電）されるとともに、駆動モータ６５によって加圧ローラ３１が図２の反時計方向に回転駆動されて、それにともない定着ベルト２１（定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３）の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

以下、本実施の形態１における定着装置２０の、特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
本実施の形態１における定着装置２０では、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とに速度差を設けて双方の部材２１、３１を摺接させることで、定着ローラ２１や加圧ローラ３１の表面のクリーニングをおこなうクリーニングモードが、所定のタイミングでおこなわれる。
詳しくは、クリーニングモードは、所定の走行速度（通常の通紙時の回転速度である。）で走行（回転）する加圧ローラ３１に対して定着ベルト２１の走行を停止させるものである。具体的に、図３を参照して、制御部６０において通常の通紙時（定着工程時）以外のタイミングでクリーニングモードの実施が決定されると、まず、駆動モータ６５によって加圧ローラ３１の回転駆動が開始される。そして、これとほぼ同時に、パッド駆動部６６が駆動制御されて、定着補助ローラ２２に対して離間位置（図２の位置である。）にあるブレーキパッド４５が、定着補助ローラ２２に当接する位置に移動する（図３の白矢印方向の移動である。）。これにより、加圧ローラ３１は通常時（通紙時）の回転速度とほぼ同じ速度で回転するのに対して、定着補助ローラ２２はブレーキパッド４５の押圧によってその回転が抑制されて、それにともない定着ベルト２１や加熱ローラ２３の走行も停止される。すなわち、クリーニングモードが実行されている間は、ニップ部において、停止状態にある定着ベルト２１と、回転する加圧ローラ３１と、が摺接することになる。

なお、ブレーキパッド４５の当接面（定着補助ローラ２２との当接面である。）は、摩擦抵抗の高い材料で形成されている。そして、ブレーキパッド４５が定着補助ローラ２２に当接した状態のときに、ニップ部における加圧ローラ３１との摩擦抵抗によって定着ベルト２１や定着補助ローラ２２が走行しない程度に、ブレーキパッド４５が定着補助ローラ２２に押圧されている。
また、図示は省略するが、パッド駆動部６６は、ブレーキパッド４５を接離方向に移動させるためにブレーキパッド４５に当接する偏心カムや、偏心カムを回転駆動するモータや、ブレーキパッド４５を偏心カムに向けて付勢するスプリング、等で構成されている。

このようなクリーニングモードが所定時間おこなわれることで、速度差を設けたニップ部で定着ベルト２１の表面と加圧ローラ３１の表面とが擦れ合って、定着ベルト２１や加圧ローラ３１の表面に強固に付着していたトナーや紙粉等の付着物がその表面から剥離した状態になる。そして、その剥離した付着物は、クリーニングモードが終了した後におこなわれる通紙時（定着工程時）に、記録媒体上に移行して、加圧ローラ３１や定着ベルト２１の表面がクリーニングされる（主として加圧ローラ３１の表面が全体的にセルフクリーニングされる）。

ここで、本実施の形態１では、クリーニングモード時に、加圧ローラ３１を回転させて、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）の走行を停止させることで、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とを摺接させた。これに対して、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）を走行させて、加圧ローラ３１の回転を停止させることで、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とを摺接させることもできる。ただし、定着ベルト２１に比べて、加圧ローラは、両面通紙をおこなう場合であっても記録媒体のトナー像に接触する機会が少なく、その表面にトナー等が付着するとそれが固着しやすいために、本実施の形態１のような構成（定着ベルト２１を停止させる構成である。）をとることで、加圧ローラ３１の表面全体をクリーニングしやすくなる。

ここで、本実施の形態１では、上述したクリーニングモードが、画像形成装置１（定着装置２０）の稼動が開始されて最初の記録媒体Ｐがニップ部に送入されるまでの間におこなわれる。これにより、ファーストプリントがおこなわれる間に、加圧ローラ３１や定着ベルト２１に固着した付着物が剥離されて、その剥離した付着物を再固着させる前に、通紙される記録媒体によって効果的にセルフクリーニングすることができる。

図４は、クリーニングモード時の基本的な制御を示すフローチャートである。
図４に示すように、まず、画像形成装置１の制御部６０にプリント要求が送信されると（ステップＳ１）、駆動モータ６５によって加圧ローラ３１の回転駆動が開始される（ステップＳ２）。そして、パッド駆動部６６によってブレーキパッド４５による定着補助ローラ２２への押圧がｔ秒間おこなわれる（ステップＳ３）。すなわち、クリーニングモードがｔ秒間おこなわれる。その後、ブレーキパッド４５による定着補助ローラ２２への押圧を解除して（ステップＳ４）、プリント動作を開始する（ステップＳ５）。そして、プリント動作の終了にともない、本フローが終了する（ステップＳ６）。

さらに、本実施の形態１では、クリーニングモードが、ニップ部を通過する記録媒体Ｐの累積の枚数が所定値Ｍに達したときであって、それらの記録媒体Ｐにプリントした画像面積の総和が所定値Ｎ以下であるときにおこなわれるように設定している。
図３を参照して、制御部６０には、画像形成がおこなわれた記録媒体Ｐの累積枚数をカウントするプリント枚数カウンタ６１や、書込み部２のデューティ等から記録媒体Ｐにプリントした画像面積の総和（累積画像面積）を記憶する累積画像面積カウンタ６２が設けられている。
そして、図５のフローチャートを参照して、ステップＳ２にて駆動モータ６５によって加圧ローラ３１の回転駆動が開始された後に、プリント枚数カウンタ６１によってカウントされた累積プリント枚数が所定値Ｍに達しているか、さらに、累積画像面積カウンタ６２によってカウントされた累積画像面積が所定値Ｎ以下であるかが判別される（ステップＳ２１）。その結果、上述した双方の条件が満足されない場合には、加圧ローラ３１等に固着した付着物が少ないものとして、クリーニングモードを実行せずに、ステップＳ５以降の通常のプリント動作をおこなう。これに対して、ステップＳ２１にて、上述した双方の条件が満足される場合には、加圧ローラ３１等に固着した付着物が多いものとして、ステップＳ３のクリーニングモードを実行した後に、ステップＳ４以降のフローをおこなう。なお、ステップＳ３のクリーニングモードが実行された場合には、プリント枚数カウンタ６１及び累積画像面積カウンタ６２のカウント数はリセットされる。

このような制御をおこなうことにより、加圧ローラ３１等へのトナー固着が発生していてクリーニングモードの実施が必要なときにのみ、効率的にクリーニングモードを実施することができる。
加圧ローラ３１等の表面に異物が固着しやすい状況は、画像面積（画像比率）が小さなプリントが繰り返された場合である。これは、記録媒体Ｐ上に担持されたトナーＴが、ニップ部において、定着ベルト２１や加圧ローラ３１の表面に付着した付着物を引き付けて除去してくれるためである。したがって、所定のプリント枚数が通紙される間の累積画像面積が多い場合には、定着ベルト２１や加圧ローラ３１の表面に付着する付着物が少なく、クリーニングモードを積極的におこなう必要がない。これに対して、所定のプリント枚数が通紙される間の累積画像面積が少ない場合には、定着ベルト２１や加圧ローラ３１の表面に付着する付着物が多く、クリーニングモードを積極的におこなう必要がある。したがって、上述した制御をおこなうことで、クリーニングモードの実効性を高めることができる。
具体的に、本実施の形態１では、クリーニングモードをおこなう条件として、図５で説明したプリント枚数カウンタ６１によってカウントされる累積プリント枚数の所定値Ｍが１０００枚に設定されていて、累積画像面積カウンタ６２によってカウントされる累積画像面積の所定値Ｎが３．１×１０⁴ｃｍ²（１０００枚のプリントにおいて平均の画像面積率が５％に相当する。）に設定されている。また、クリーニングモードをおこなう時間ｔは、加圧ローラ３１が２〜５回転する程度の時間に設定されている。

以上説明したように、本実施の形態１では、ニップ部において定着ベルト２１（定着部材）と加圧ローラ３１（加圧部材）とに速度差を設けて双方の部材２１、３１を摺接させるクリーニングモードを所定のタイミングでおこなっているため、クリーニング部材を設置することなく、時間や記録媒体Ｐの浪費が生じることなく、定着ベルト２１や加圧ローラ３１のクリーニングを経時においても効率的におこなうことができる。

なお、本実施の形態１では、クリーニングモード時に、加圧ローラ３１を回転させて、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）の走行を停止させることで、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とを摺接させた。
これに対して、クリーニングモード時に、加圧ローラ３１の走行速度よりも遅い回転速度（走行速度）で定着ベルト２１を走行させることで、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とを摺接させることもできる。具体的に、加圧ローラ３１を通常の回転速度で回転させて、定着補助ローラ２２にブレーキパッド４５を比較的低い押圧力で当接させることで、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）を通常時の走行速度よりも遅い走行速度で走行させて、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１との線速差（速度差）を与えて双方の部材２１、３１を摺接させることもできる。
さらには、クリーニングモード時に、加圧ローラ３１の走行速度よりも速い回転速度（走行速度）で定着ベルト２１を走行させることで、ニップ部において定着ベルト２１と加圧ローラ３１とを摺接させることもできる。
そして、これらのような場合であっても、本実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における定着装置を示す構成図である。本実施の形態２における定着装置は、定着ベルト２１を誘導加熱部６５によって電磁誘導加熱している点が、定着ベルト２１をヒータ２５によって間接的に加熱している前記実施の形態１のものとは相違する。

図６に示すように、本実施の形態２における定着装置２０は、誘導加熱部６５、定着ベルト２１、加熱ローラ２３、定着補助ローラ２２、加圧ローラ３１、加圧ローラ３１を加熱するヒータ３４、ブレーキパッド４５、等で構成される。

ここで、定着補助ローラ２２は、ステンレス鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ２２の弾性層は、肉厚が１〜１０ｍｍで、アスカー硬度が３０〜６０度となるように形成されている。
加熱ローラ２３は、ステンレス鋼等で形成された円筒体である。加熱ローラ２３や定着補助ローラ２２は、図６の反時計方向に回転する。
定着ベルト２１は、発熱層を備えていて、加熱ローラ２３及び定着補助ローラ２２に張架・支持されている。定着ベルト２１は、内周面側から、ベース層、弾性層、発熱層、シリコーンゴム層、離型層、が積層されている。そして、定着ベルト２１の発熱層は、誘導加熱部６５から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
誘導加熱部６５は、励磁コイル６６、コア６７、コイルガイド６８等で構成されている。
そして、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、定着補助ローラ２２に対して接離自在に移動するブレーキパッド４５が設置されている。そして、本実施の形態２においても、所定のタイミングで、ブレーキパッド４５が定着補助ローラ２２に当接した状態で、加圧ローラ３１のみの回転駆動がおこなわれる、クリーニングモードが実行される。

このように構成された定着装置１９は、通常の定着工程時に次のように動作する。
定着補助ローラ２２の回転駆動によって、定着ベルト２１は図６の反時計方向に周回するとともに、加熱ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３１も時計方向に回転する。定着ベルト２１は、誘導加熱部６５との対向位置で加熱される。
詳しくは、不図示の電源部から励磁コイル６６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、発熱層に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、定着ベルト２１の発熱層に渦電流が生じて、発熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生して、発熱層が加熱される。こうして、定着ベルト２１は、自身の発熱層の発熱によって加熱される。

その後、誘導加熱部６５によって加熱された定着ベルト２１表面は、加圧ローラ３１との当接部（ニップ部）に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔ（トナー）を加熱して溶融する。ニップ部を通過した定着ベルト２１表面は、その後に再び誘導加熱部６５との対向位置に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。

なお、本実施の形態２では、誘導加熱部６５によって誘導加熱される発熱層を定着ベルト２１に設けたが、発熱層を加熱ローラ２３に設けることもできる。このような場合には、誘導加熱部６５によって加熱ローラ２３が電磁誘導加熱されて、定着ベルト２１が加熱ローラ２３によって間接的に加熱されることになる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、ニップ部において定着ベルト２１（定着部材）と加圧ローラ３１（加圧部材）とに速度差を設けて双方の部材２１、３１を摺接させるクリーニングモードを所定のタイミングでおこなっているため、クリーニング部材を設置することなく、時間や記録媒体Ｐの浪費が生じることなく、定着ベルト２１や加圧ローラ３１のクリーニングを経時においても効率的におこなうことができる。

なお、前記各実施の形態では加圧部材として加圧ローラ３１を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。また、前記各実施の形態では定着部材として定着ベルト２１を用いたが、定着部材として定着ローラを用いてもよい。そして、それらの場合にも、前記各実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２３ 加熱ローラ（ローラ部材）、
２５ ヒータ、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
４５ ブレーキパッド、
６０ 制御部、 Ｐ 記録媒体。

特公平７−２７３０６号公報 特許第３２９２５６８号公報

Claims (6)

1. 複数のローラ部材に張架されて、所定方向に走行するとともに、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着ベルトと、
   駆動手段から駆動力が伝達されて所定方向に走行するとともに、前記定着ベルトを介して前記複数のローラ部材のうちの１つのローラ部材に圧接することで記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記１つのローラ部材に対して接離可能に移動するブレーキパッドと、
   を備え、
   前記１つのローラ部材に対して離間位置にある前記ブレーキパッドを前記１つのローラ部材に当接する位置に移動させて前記ニップ部において前記定着ベルトと前記加圧部材とに速度差を設けて双方の部材を摺接させることで前記定着ベルト又は／及び前記加圧部材の表面のクリーニングをおこなうクリーニングモードが所定のタイミングでおこなわれることを特徴とする定着装置。
2. 前記クリーニングモードは、所定の走行速度で走行する前記加圧部材に対して前記定着ベルトの走行を停止させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記クリーニングモードは、前記加圧部材の走行速度よりも遅い走行速度で前記定着ベルトを走行させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記クリーニングモードは、装置の稼動が開始されて最初の記録媒体が前記ニップ部に送入されるまでの間におこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記クリーニングモードは、前記ニップ部を通過する記録媒体の累積の枚数が所定値に達したときであって、それらの記録媒体にプリントした画像面積の総和が所定値以下であるときにおこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置
6. 請求項１〜請求項５のいずれか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。

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