JP2006053177A - 定着装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯状の清掃部材を定着ローラに圧接してクリーニングするに際し、清掃部材の巻取動作をスムースにして優れたクリーニング性能を有する定着装置を提供する。
【解決手段】 未定着現像剤による画像が形成された記録媒体を、加熱／加圧することによって未定着現像剤を溶融し固着する定着装置２０において、帯状の清掃部材２３を送出ローラ２５から送出し、該清掃部材２３を圧接ローラ２４で加熱ローラ２１および加圧ローラ２２にそれぞれ圧接させて清掃し、ローラ表面を清掃した清掃部材２３を巻取ローラ２６で巻取るに際し、圧接ローラ２４と巻取ローラ２６との間および送出ローラ２５と圧接ローラ２４との間に、清掃部材２３に当接するようにガイドローラ２７，２８をそれぞれ設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に好適に用いられる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる画像形成においては、一様な電位に帯電された感光体を画像情報に応じた光で露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像剤で現像して可視像化し、可視像化された画像を記録紙などに転写し、転写された記録紙上の現像剤を定着装置で定着させて堅牢な記録画像を形成する。

このような画像形成に用いられる定着装置は、一般的に、加熱ローラと加圧ローラとで構成され、加熱ローラに対して加圧ローラを圧接させることによって形成される両ローラの接触領域（以後、ニップ部と呼ぶことがある）へ、可視像を形成する現像剤の転写された記録紙を通過させる際、加熱ローラによる加熱と加圧ローラによる加圧とによって、未定着現像剤を溶融し固着するように構成される。

定着装置における定着動作時には、前記両ローラによるニップ部で溶融された現像剤が、記録紙上にすべて固着されずに、その一部がローラの表面に付着する、いわゆるホットオフセットの発生することがある。たとえば加熱ローラに付着した現像剤は、後続して定着される記録紙上の本来白地であるべき部分に転写されて画像欠陥を発生させる。

また、加圧ローラでは、たとえば両面印字のように、搬送される記録紙の裏面にすでに固着している現像剤が、ニップ部を通過するときに熱で再溶融し、その一部が転移し付着することがある。このように加圧ローラに付着した現像剤も画像欠陥の原因となり、また記録紙裏面汚染の原因となる。

定着装置におけるホットオフセットによる画像欠陥は、モノクロ印字の場合、形成画像の白地かぶりまたは記録紙裏面汚れなど許容し得る範囲の欠陥にとどまることもあるけれども、フルカラー印字の場合、所定の色とは異なる色の現像剤が前記両ローラから転写されるので実用上許容し得ない欠陥になることが多い。

このような問題を解決する従来技術に、定着装置に備わる前記両ローラにローラクリーニング手段を設けるものがある（特許文献１参照）。

図９は従来技術の定着装置に備わるローラクリーニング手段１の構成を簡略化して示す図であり、図１０は図９に示すローラクリーニング手段１の動作の概要を説明する図である。図９では、定着装置のうち加熱ローラ２に設けられるローラクリーニング手段１を図示する。

ローラクリーニング手段１は、予め巻きまわされた帯状の清掃部材３を送出す送出ローラ４と、送出ローラ４から送出される清掃部材３を巻取る巻取ローラ５と、送出ローラ４と巻取ローラ５との間に清掃部材３を加熱ローラ２に対して押圧するように設けられる圧接ローラ６（ウェブ圧接ローラとも呼ばれる）とを含む構成である。

ローラクリーニング手段１は、巻取ローラ５および送出ローラ４と圧接ローラ６とを回転させずに静止させた状態で清掃部材３を矢符７方向に回転駆動する加熱ローラ２に対して押圧し、加熱ローラ２と清掃部材３とを摺擦させることによって、加熱ローラ２の外周面に溶融状態で付着した現像剤８ａを除去し、除去した現像剤８ｂをほぼ溶融状態のまま圧接ローラ６と巻取ローラ５との間に位置する清掃部材３と加熱ローラ２の表面とで形成される間隙に貯留する。

前記間隙に貯留される現像剤８ｂがある程度の量に達したとき、ローラクリーニング手段１は、巻取ローラ５を矢符９方向に巻取動作させて清掃部材３を予め定める長さだけ巻取り、現像剤８ｂを清掃部材３に付着させた状態で加熱ローラ２表面から離脱させる。

以下図１０を参照して、従来技術におけるローラクリーニング手段１の動作をさらに説明する。図１０（ａ）は、前述の巻取および送出ローラ４，５と圧接ローラ６とが静止状態で、加熱ローラ２表面の現像剤８ａを、清掃部材３によって除去し清掃部材３と加熱ローラ２表面との間隙に貯留している状態である。

図１０（ｂ）では、前記間隙に貯留される現像剤８ｂの量がある程度に達し、巻取ローラ５を回転駆動させて清掃部材３の巻取りを開始した状態である。巻取ローラ５の駆動によって清掃部材３を矢符１０方向に巻取ると、圧接ローラ６も巻取られる清掃部材３との間に作用する摩擦力によって、矢符１１方向に従動回転する。圧接ローラ６が回転始動するとき、圧接ローラ６と清掃部材３との摩擦力、またたとえばノーメックスペーパー（商品名）などからなる清掃部材３の微小な空隙内に含浸した溶融現像剤８ｂの粘着力などの作用によって、短い距離であるけれども清掃部材３が圧接ローラ６に付着したまま移動、すなわち清掃部材３が圧接ローラ６に巻取られるという現象の発生することがある。

図１０（ｃ）は、巻取ローラ５の回転がさらに進み、清掃部材３に対する矢符１０方向の巻取張力がさらに増大した状態を示す。巻取張力がさらに増大し、清掃部材３に対して圧接ローラ６の外周面から離反する方向に作用する力が、清掃部材３の圧接ローラ６に対する付着力を上回ったとき、清掃部材３は圧接ローラ６の表面から急激に離脱する。このことによって、清掃部材３は、巻取方向１０に直交する方向であって加熱ローラ２表面に近接離反する方向（矢符１２方向）に脈動する。清掃部材３が脈動することによって生じる力が、清掃部材３に付着している溶融状態の現像剤８ｂに作用するので、現像剤８ｂが加熱ローラ２表面に向って飛散し、再付着する。

したがって、従来技術のローラクリーニング手段１では、清掃部材３を巻取る巻取始動時に、清掃部材３によって加熱ローラ２表面から除去した現像剤８ｂが、清掃部材３の脈動によって加熱ローラ２に再付着するので、折角のクリーニング効果が減殺されるという問題がある。

また、従来技術のような清掃部材３を用いるクリーニング手法では、清掃部材３と加熱ローラ２表面との間隙にある程度の現像剤８ｂが貯留されたとき、換言すれば清掃部材３が現像剤８ｂによって汚れたとき、清掃部材３のクリーニングに用いる部分を交換することが必要であり、その交換サイクルは、印字画像濃度、印字画像サイズ等で変化するにも関らず、従来技術では最適な交換時期について明らかにされていないという問題もある。

特開２００３−１０７９５２号公報

本発明の目的は、帯状の清掃部材を定着ローラ（加熱ローラもしくは加圧ローラ）に圧接してクリーニングするに際し、清掃部材の巻取動作をスムースにして優れたクリーニング性能を発現することのできる定着装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。

本発明は、未定着現像剤による画像が形成された記録媒体を、一対の回転体である定着ローラで形成される圧接部に通過させることによって、未定着現像剤を記録媒体上に溶融し固着する定着装置において、
定着ローラの少なくとも一方に当接するように設けられて定着ローラの表面を清掃する帯状の清掃部材と、
清掃部材が当接される定着ローラに対して清掃部材を押圧するように設けられる圧接ローラと、
予めコイル状に巻きまわされた帯状の清掃部材を送出す送出ローラと、
送出ローラから送出されて定着ローラ表面を清掃した清掃部材を巻取る巻取ローラと、
圧接ローラと巻取ローラとの間に、清掃部材に当接するように設けられるガイドローラとを含むことを特徴とする定着装置である。

また本発明は、ガイドローラが、
圧接ローラと巻取ローラとの間および送出ローラと圧接ローラとの間に、清掃部材に当接するようにそれぞれ設けられることを特徴とする。

また本発明は、清掃部材が、当接する定着ローラの外周面に対する接線方向に延びるように設けられることを特徴とする。

また本発明は、ガイドローラは、少なくとも清掃部材に当接する部分が、金属から成ることを特徴とする。

また本発明は、巻取ローラの外周部に設けられて巻取られる清掃部材の表面上に存在する現像剤を除去する現像剤除去手段を含むことを特徴とする。

また本発明は、巻取ローラおよび送出ローラは、可逆回転可能であることを特徴とする。

また本発明は、巻取ローラは、間欠回転駆動し、
１度の機会で回転移動する周方向距離が、定着ローラの少なくともいずれか一方に圧接ローラが押圧されて形成される圧接領域の周方向距離と同等またはそれ以上であることを特徴とする。

また本発明は、電子写真方式で印字画像を形成する画像形成装置であって、前記いずれか１つの定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、形成される印字画像の印字比率を検出する印字比率検出手段と、
印字画像が記録される記録媒体のサイズを検出するサイズ検出手段と、
印字比率検出手段およびサイズ検出手段の検出出力に応答し、定着装置の巻取ローラおよび送出ローラの間欠回転の回転動作開始のタイミングを制御する回転始動制御手段とをさらに含むことを特徴とする。

また本発明は、間欠回転の間欠時間は、印字比率が高くなるのに伴って、または記録媒体の形状が大きくなるのに伴って短くなることを特徴とする。

本発明によれば、定着装置の定着ローラの少なくともいずれか一方に当接するように設けられてその表面を清掃する帯状の清掃部材と、清掃部材を定着ローラに押圧するように設けられる圧接ローラと、清掃部材を送出す送出ローラと、送出ローラから送出されて定着ローラ表面を清掃した清掃部材を巻取る巻取ローラとに加え、清掃部材に当接するように、ガイドローラが、圧接ローラと巻取ローラとの間に設けられ、好ましくは圧接ローラと巻取ローラとの間および送出ローラと圧接ローラとの間にそれぞれ設けられる構成である。

このことによって、清掃部材に適正な張力を加えることができるので、巻取始動時においても清掃部材が圧接ローラに付着して巻取られることがなくなるので、清掃部材が脈動等を発生することなく、その巻取動作をスムースにすることができる。したがって、清掃部材によって除去された現像剤が、巻取始動時に清掃部材から離脱して定着ローラに再付着することが防止されて優れたクリーニング性能が発現される。

また本発明によれば、清掃部材が、当接する定着ローラの外周面に対する接線方向に延びるように設けられるので、清掃部材に加えられる張力の安定性が向上し、巻取動作中の清掃部材の振動も一層抑制される。

また本発明によれば、ガイドローラは、少なくとも清掃部材に当接する部分が、熱伝導性に優れる金属から成るので、清掃部材がガイドローラに接して通過する際、巻取られる清掃部材に付着している溶融または軟化状態にある現像剤を、ガイドローラへの伝熱損失によって容易に固化することができる。

また本発明によれば、巻取ローラの外周部に設けられて巻取られる清掃部材の表面上に存在する現像剤を除去する現像剤除去手段が含まれる。巻取られる清掃部材に付着する現像剤を現像剤除去手段で除去クリーニングすることによって、清掃部材自体を清浄な状態にすることができるので、清掃部材を繰返し利用することが可能になる。

さらに、巻取ローラに巻取られる清掃部材に付着する現像剤を除去しない場合、現像剤を付着したまま巻取られるので、巻取られる清掃部材の巻取形状がいびつになるとともに巻取径が現像剤の付着量に応じて異なるようになる。しかしながら、本発明のように巻取ローラに巻取られる清掃部材から付着する現像剤を除去クリーニングすることによって、巻取られる清掃部材の巻取形状を正確な円筒状にできるとともに、巻取径を巻取速度と清掃部材の厚みとによって容易に得ることが可能になるので、巻取ローラおよび送出ローラの回転速度制御を簡単にすることができる。

また本発明によれば、巻取ローラおよび送出ローラは、可逆回転可能に構成されるので、清掃部材をすべて巻取った巻取ローラを逆回転させて送出ローラにすることができ、また清掃部材をすべて送出した送出ローラを逆回転させて巻取ローラにすることができる。このことによって、清掃部材を繰返し使用することが可能になり、清掃部材の交換頻度を低減して作業の煩雑さを軽減するとともに、ランニングコストを低減することができる。

また本発明によれば、巻取ローラは間欠回転駆動し、１度の機会で回転移動する距離が、定着ローラに圧接ローラが押圧されて形成される圧接領域の周方向距離と同等またはそれ以上に設定される。定着ローラの清掃に用いられる清掃部材が間欠的に巻取られるとき、巻取られて新たに定着ローラに当接する領域には、未使用の清掃部材の部分が確実に送られることが好ましい。充分確実な巻取距離としては、たとえばガイドローラが圧接ローラと巻取および送出ローラとの間に１本ずつ設けられる場合、２本のガイドローラ間距離が考えられるけれども、１度の機会における巻取距離を不要に大きくすると、清掃部材を無駄に消費するのでランニングコストアップの原因となる。したがって、本発明では、清浄な清掃部材を送る必要最低限の距離として上記圧接領域の周方向距離と同等またはそれ以上とする。

また本発明によれば、上記いずれか１つの定着装置が備えられるので、ホットオフセットによる画像不良を生じることなく画像形成することのできる画像形成装置が実現される。

また本発明によれば、印字比率検出手段およびサイズ検出手段の検出出力に応答し、回転始動制御手段が、定着装置の巻取ローラおよび送出ローラの間欠回転の回転動作開始のタイミングを制御するので、清掃部材の清掃に用いる部分を最適なタイミングで清浄な部分に交換することができる。

また本発明によれば、巻取ローラおよび送出ローラの間欠回転の間欠時間は、画像の印字比率が高くなるのに伴って、または記録媒体のサイズが大きくなるのに伴って短くなるように設定されるので、清掃部材の清掃に用いられる部分が過度に汚れる前に、清浄な部分に交換されることになり、定着に起因する画像不良を生じることなく画像形成することができる。

図１は本発明の実施の一形態である定着装置２０の構成を簡略化して示す図であり、図２は図１に示す定着装置２０の加熱ローラ２１付近の拡大図である。

定着装置２０は、１対の回転体から成り定着ローラを構成する加熱ローラ２１および加圧ローラ２２と、加熱ローラ２１および加圧ローラ２２のそれぞれに当接するように設けられて定着ローラの表面を清掃する帯状の清掃部材２３と、清掃部材２３が当接される定着ローラに対して清掃部材２３を押圧するように設けられる圧接ローラ２４と、予めコイル状に巻きまわされた帯状の清掃部材２３を送出す送出ローラ２５と、送出ローラ２５から送出されてローラ表面を清掃した清掃部材２３を巻取る巻取ローラ２６と、圧接ローラ２４と巻取ローラ２６との間に清掃部材２３に当接するように設けられる第１ガイドローラ２７と、送出ローラ２５と圧接ローラ２４との間に清掃部材２３に当接するように設けられる第２ガイドローラ２８とを含む。

定着装置２０には、不図示であるけれども、加熱ローラ２１に備わる熱源である加熱ヒータ２９ａ，２９ｂに電力を供給するヒータ制御電源、加熱ローラ２１の温度を検出する温度センサ、加圧ローラ２２を加熱ローラ２１に対して押圧する押圧手段、加熱ローラ２１および加圧ローラ２２を回転駆動させる駆動手段など、公知の定着装置に備えられるのと同様の各部が備えられる。

定着装置２０は、たとえば電子写真方式の画像形成装置に搭載されて、未定着現像剤による画像が形成された記録媒体を、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とで形成されるニップ部に通過させることによって、未定着現像剤を記録媒体上に溶融し固着する定着に用いられる。

上記の定着装置２０を構成する各部のうち、清掃部材２３と、送出ローラ２５と、圧接ローラ２４と、巻取ローラ２６と、第１および第２ガイドローラ２７，２８とは、定着ローラの表面に付着する現像剤を除去清掃する定着ローラクリーニング手段３０を構成する。

本実施形態の定着装置２０では、定着ローラクリーニング手段３０が、加熱ローラ２１側と加圧ローラ２２側との両方に設けられるけれども、その構成を同じくするので、加熱ローラ２１側に設けられる定着ローラクリーニング手段３０を代表例として構成を説明し、加圧ローラ２２側に設けられる定着ローラクリーニング手段３０については説明を省略する。

清掃部材２３は、帯状の巻取り巻戻し可能な長い部材であり、加熱ローラ２１の表面に溶融状態で付着している現像剤３１ａを、微細な空間である空気層および／または空気間隙内に含浸（吸引）することができるような構造を有し、定着温度である２００℃程度の温度における耐熱性を備えるものが用いられ、たとえばノーメックスペーパー（商品名）などが好適である。

圧接ローラ２４は、加熱ローラ２１に押圧される際にある程度変形し、加熱ローラ２１との間に圧接領域３２（以後、この圧接領域もニップ部３２と呼ぶ）が形成されるように、少なくとも最外層が耐熱性を有する弾性素材によって形成される。圧接ローラ２４は、その軸線が加熱ローラ２１の軸線と平行になるように、かつ加熱ローラ２１との間に介在させる清掃部材２３を、不図示の押圧手段によって加熱ローラ２１の表面に押圧するように設けられる。

送出ローラ２５は、リール状の部材であり、予め定める長さの清掃部材２３が巻きまわされている。送出ローラ２５は、不図示の送出ローラ駆動部に接続され、送出ローラ駆動部によって、可逆回転可能にかつ回転速度制御可能に構成される。巻取ローラ２６は、送出ローラ２５と同様のリール状の部材であり、送出ローラ２５から送出され、圧接ローラ２４で加熱ローラ２１に押圧されて現像剤３１ａを清掃した清掃部材２３を巻取る。巻取ローラ２６も、不図示の巻取ローラ駆動部に接続され、巻取ローラ駆動部によって、可逆回転可能にかつ回転速度制御可能に構成される。

第１および第２ガイドローラ２７，２８は、たとえば鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの熱伝導性に優れる金属製のローラであることが好ましい。第１および第２ガイドローラ２７，２８が熱伝導性に優れる金属から成ることによって、加熱ローラ２１の表面を清掃した清掃部材２３がガイドローラに接して通過する際、清掃部材２３に付着している溶融または軟化状態にある現像剤３１ｂを、ガイドローラへ伝熱損失させることによって容易に固化することができるからである。

第１および第２ガイドローラ２７，２８は、圧接ローラ２４と巻取ローラ２６との間、また圧接ローラ２４と送出ローラ２５との間に張架される清掃部材２３をさらに張出すことができるような位置に配置され、好ましくは加熱ローラ２１の軸線に垂直な断面において、第１ガイドローラ２７と第２ガイドローラ２８とに張架される清掃部材２３の形成する直線が、加熱ローラ２１の外周面に対する接線方向に延びるような位置に配置される。

このように、清掃部材２３が、加熱ローラ２１の接線方向に延びるように、第１および第２ガイドローラ２７，２８を配置することによって、清掃部材２３に加えられる張力の安定性が向上し、巻取動作中の清掃部材２３の振動が一層抑制される。

以下定着ローラクリーニング手段３０の動作について簡単に説明する。送出ローラ２５から清掃部材２３を送出し、第２ガイドローラ２８に張架させた後、圧接ローラ２４と加熱ローラ２１との間で形成されるニップ部３２を通過させ、第１ガイドローラ２７に張架させて清掃部材２３の先端部を巻取ローラ２６に噛込ませて巻取る。巻取ローラ２６で清掃部材２３の先端部を巻取るとき、送出ローラ２５にブレーキ機能を発現させることによって、清掃部材２３に張力が加えられる。

清掃部材２３に張力が加えられた状態で巻取ローラ２６の巻取動作も停止し、清掃部材２３が静止した状態で、加熱ローラ２１が回転動作することによって加熱ローラ２１表面と清掃部材２３とが摺接し、清掃部材２３が加熱ローラ２１の表面を清掃する。ある程度の現像剤３１ａを清掃したとき、巻取ローラ２６が清掃部材２３を巻取る巻取動作を実行する。すなわち巻取ローラ２６は、間欠回転駆動する。この間欠回転駆動による１度の巻取機会で、巻取ローラ２６が回転移動する周方向距離すなわち清掃部材２３の移動距離は、加熱ローラ２１に圧接ローラ２４が押圧されて形成されるニップ部３２の周方向距離Ｌｎと同等またはそれ以上に設定される。このように巻取ローラ２６で少なくとも距離Ｌｎ以上清掃部材２３を巻取ることによって、清掃部材２３の未使用部分を確実にニップ部３２へ送ることができるので、巻取動作ごとに清掃部材２３による清掃性能を確実に回復することができる。

以降は上記の動作を繰返す。なお、巻取ローラ２６が間欠的に巻取動作を実行するタイミングについては、後述する。

図３は、本発明の実施の第２形態である定着装置４０の構成を簡略化して示す図である。本実施の形態の定着装置４０は、実施の第１形態の定着装置２０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

定着装置４０において注目すべきは、定着ローラクリーニング手段３０の巻取ローラ２６の外周部に、巻取られる清掃部材２３の表面上に存在する現像剤３１ｂを除去する現像剤除去手段４１が設けられることである。

現像剤除去手段４１は、巻取ローラ２６に巻取られる清掃部材２３にその一端部が当接するように設けられるブレード部材４２と、ブレード部材４２が清掃部材２３の表面から除去した現像剤を回収する回収容器４３とを含んで構成される。

ブレード部材４２は、弾性を有する金属または樹脂などから成る板状部材であり、巻取ローラ２６の軸線方向に延びて、前記軸線に直交する方向の一端部が、巻取ローラ２６に巻取られる清掃部材２３に当接し、他端部が定着装置４０の本体に装着される。回収容器４３は、外形が略直方体状であって一面に開口部の形成される中空の容器であり、前記ブレード部材４２によって清掃部材２３の表面から除去された現像剤が開口部を通して回収されるように配置されて定着装置４０の本体に装着される。

このような本実施形態の定着装置４０によれば、加熱ローラ２１（加圧ローラ２２でも同様）の表面から清掃部材２３によって除去された溶融状態の現像剤３１ｂは、巻取ローラ２６で巻取られるとき、第１ガイドローラ２７に摺接して巻取られるので、第１ガイドローラ２７への伝熱損失によって容易に固化し、現像剤除去手段４１は、固化状態の現像剤３１ｂを清掃部材２３から清掃除去するので、極めて容易に除去可能であり、かつ清掃部材２３を再使用することができる程度の清浄な状態にすることができる。

したがって、巻取ローラ２６は、巻取られる清掃部材２３の巻取形状を正確な円筒状にすることができる。すなわち、清掃部材２３上の現像剤３１ｂが除去されないまま巻取られると、現像剤３１ｂを巻込むことによって、清掃部材２３の巻取形状がいびつになるとともに巻取径が現像剤３１ｂの付着量に応じて異なるようになるけれども、現像剤除去手段４１を設けることによって、このような問題を解決することができる。

さらに清浄に清掃された清掃部材２３を巻取ることによって、巻取径を巻取速度と清掃部材２３の厚みとによって容易に得ることが可能になるので、巻取ローラ２６および送出ローラ２５の回転速度制御を簡単にすることができる。

たとえば、送出ローラ２５の径と巻取ローラ２６の径とが同一であり、定着ローラクリーニング手段３０の初期状態において、清掃部材２３が予め巻きまわされている送出ローラ２５側の径と、巻取ローラ２６の径との比が、２：１であるとき、すべての清掃部材２３を使用して巻取ローラ２６に巻取りきった状態においては、送出ローラ２５の径と、清掃部材２３を巻取った巻取ローラ２６側の径との比が、１：２になるので、稼動途中における巻取ローラ２６側の径と送出ローラ２５側の径との比を正確に算出することが可能になり、上記のように回転速度制御を容易にすることができる。

また、巻取ローラ２６および送出ローラ２５が、可逆回転可能に構成されることによって、清浄にして巻取った清掃部材２３を、再使用することができる。なお、図３では図示を省略するけれども、清掃部材２３の再使用時には巻取ローラとして作用する送出ローラ２５側にも現像剤除去手段を設け、再使用時の清掃部材２３も清浄にして巻取ることによって、清掃部材２３を繰返し使用することができるので、清掃部材２３の交換頻度を低減して作業の煩雑さを軽減するとともに、ランニングコストを低減することができる。

図４は、本発明の他の実施形態である画像形成装置５０の構成を簡略化して示す図である。画像形成装置５０には、前述の実施の第１形態の定着装置２０が備えられる。本実施の形態において例示される画像形成装置５０は、電子写真方式のプリンタである。

画像形成装置５０は、大略、画像形成装置５０の各部に電力を供給する電源装置５１と、画像が形成記録される記録媒体である記録紙を供給する用紙供給部５２と、画像形成ユニット５３と、定着装置２０と、外部機器からの画像情報を受入れるとともに画像形成装置５０の全体動作を制御する制御部５４と、排紙部５５と、用紙供給部５２から排紙部５５へ至る記録紙の搬送をつかさどる用紙搬送系５６とを含む構成である。

用紙供給部５２は、記録紙を収容する供給トレイ６１と、供給トレイ６１に収容される記録紙を一枚ずつ用紙搬送系５６に送出すためのピックアップローラ６２とを備える。なお、用紙供給部５２の下方であって画像形成装置本体の下方に、周辺装置として多段用紙トレイを含む用紙供給装置および大量の用紙を収容できる大容量用紙供給装置などが配設されてもよい。このような周辺装置が設けられる場合、周辺装置からの記録紙は、用紙受入部６３および拡張用紙受入部６４から画像形成装置本体へ供給される。

画像形成ユニット５３は、用紙供給部５２の上方に配置され、感光体６５と、感光体６５の外周面に沿って配設される帯電装置６６と、光走査ユニット６７と、現像ユニット６８と、転写装置６９と、クリーニングユニット７０と、除電ランプ７１とを含む。

帯電装置６６は、光走査ユニット６７によって露光される前の感光体６５の表面を均一に帯電させる。光走査ユニット６７は、均一に帯電された感光体６５上に画像情報に応じた光を走査して静電潜像を形成する。現像ユニット６８は、感光体６５の表面に形成された静電潜像に対して現像剤供給容器７２内の現像剤を供給して可視化された現像剤像を形成する。

転写装置６９は、用紙搬送系５６における感光体６５の上流側に設けられるレジストローラ７３によって、感光体６５上の現像剤像形成位置に整合するようにタイミングを調整して供給される記録紙に、現像剤像を転写する。

クリーニングユニット７０は、記録紙に転写されることなく感光体６５に残留する残留現像剤を除去する。除電ランプ７１は、感光体６５表面の電荷を除去することによって、次に帯電装置６６によって均一に帯電することに備える。

用紙搬送系５６における転写装置６９の下流側に定着装置２０が設けられ、記録紙上に転写された現像剤像が定着されて堅牢な記録画像が形成される。

用紙搬送系５６における定着装置２０のさらに下流側には、搬送ローラ７４と切換ゲート７５とが配設される。搬送ローラ７４は、定着装置２０を通過した記録紙を用紙搬送系５６のさらに下流側に搬送する。切換ゲート７５は、搬送ローラ７４によって搬送される記録紙が搬送されるべき搬送路を選択的に開放する。排紙部５５は、用紙搬送系５６における切換ゲート７５のさらに下流側に設けられる排紙ローラ７６と、排紙ローラ７６によって画像形成装置本体の外方に排出される記録紙を載置する排紙トレイ７７とを含む。

制御部５４は、たとえば中央処理装置（ＣＰＵ）を備える処理回路であり、記憶手段であるメモリ、外部機器からの画像情報を受け入れるインタフェースなどが付帯される。制御部５４は、画像形成装置５０の全体動作を制御し、その制御対象には定着装置２０も含まれる。制御部５４のメモリには、画像形成装置５０の全体動作を制御するためのプログラムおよび動作制御条件が予めストアされる。

以下画像形成装置５０における画像形成動作について説明する。たとえばパーソナルコンピュータなどの外部機器によって生成された画像情報が、インターフェイスを介して制御部５４に与えられ、該画像情報は制御部５４のメモリに格納される。制御部５４は、メモリから画像情報を読出し、変換処理などの画像処理を行った後、光走査ユニット６７に送る。光走査ユニット６７は、帯電装置６６によって一様な電位に帯電された感光体６５の表面を、画像情報に応じた光で露光し、静電潜像を形成する。

感光体６５表面に形成された静電潜像は、現像ユニット６８で現像されて現像剤像となる。転写装置６９は、用紙供給部５２から供給されてレジストローラ７３でタイミング調整して送込まれる記録紙上に、感光体６５に形成された現像剤像を転写させる。現像剤像が転写された記録紙は、定着装置２０で定着され、その後排紙ローラ７６によって排紙トレイ７７へ排出される。

一方、転写装置６９によって現像剤像が離脱された感光体６５は、クリーニングユニット７０で残留現像剤がクリーニングされ、除電ランプ７１で除電される。画像形成装置５０は、上記の画像形成動作を繰返すことができる。

画像形成装置５０に搭載される定着装置２０は、記録紙上の現像剤を溶融軟化させて定着させるように動作するけれども、複数の記録紙に対する定着動作の繰返しによって、定着ローラに現像剤が付着するので、前述のように定着ローラクリーニング手段３０の清掃部材２３で定着ローラを清掃する。さらに清掃によって清掃部材２３と定着ローラとの間隙に、定着ローラから除去した現像剤がある程度蓄積されると、巻取ローラ２６を回転駆動させ、一定長さの清掃部材２３を巻取り、清掃部材２３の清浄な部分を定着ローラに新たに摺接させることによって、清掃部材２３の清掃能力を回復させて定着ローラの清掃を継続する。すなわち、巻取ローラ２６の動作は、間欠回転動作である。

この巻取ローラ２６が、間欠回転動作を開始するタイミング、すなわち巻取動作を間欠的に実行するタイミングは、清掃部材２３と定着ローラとの間隙に蓄積される現像剤量に依存する。蓄積される現像剤量は、定着装置２０を通過して定着される記録紙上の現像剤量にほぼ比例するので、記録紙のサイズと該記録紙に対する印字比率とによって求めることができる。

したがって、定着装置２０が搭載される画像形成装置５０では、記録紙のサイズと該記録紙に対する印字比率とを指標として、定着装置２０の清掃部材２３を巻取るタイミングを定めて巻取ローラ２６（清掃部材２３を逆送り時には送出ローラ２５）を動作させる。

図５は、画像形成装置５０における定着装置の動作に係る電気的構成を示すブロック図である。定着装置２０を備える画像形成装置５０では、形成される印字画像の印字比率を検出する印字比率検出手段８１と、印字画像が記録される記録紙の大きさを検出するサイズ検出手段８２と、印字比率検出手段８１およびサイズ検出手段８２の検出出力に応答し、定着装置２０の巻取ローラ２１および送出ローラ２２の間欠回転の回転動作開始のタイミングを制御する回転始動制御手段８３とを備え、回転始動制御手段８３の制御指令によって巻取ローラ２６の巻取動作を開始実行させる。なお、制御部５４には、図５に示す各部以外に、画像形成装置５０を動作させるための各種の入力系と出力系とが接続されるけれども、図の煩雑さを避けるために省略する。

画像形成装置５０では、画像情報が、たとえばパーソナルコンピュータなどの外部機器からデジタルデータとして制御部５４に与えられ、画像の印字比率は該画像情報に含まれるので、画像情報を受信した制御部５４が、画像情報の印字比率を検出することができる。したがって、本実施の形態では、制御部５４が印字比率検出手段８１をも兼ねる。

また、パーソナルコンピュータから、画像情報が印字指令を伴って制御部５４に与えられるときには、印字指令に係る情報に画像を形成するべき記録紙の大きさが含まれるので、同じく制御部５４で記録紙の大きさを検出することができる。また、制御部５４のメモリ８４に一旦ストアした画像情報を画像形成装置５０側で読出して画像形成するとき、たとえば操作者が画像形成装置５０の操作部から印字要求を入力して画像形成するときには、入力される印字要求情報には記録紙の大きさが含まれるので、該印字要求情報を受信する制御部５４が記録紙の大きさを検出することができる。したがって、本実施の形態では、制御部５４がサイズ検出手段８２をも兼ねる。

制御部５４が兼ねる印字比率検出手段８１とサイズ検出手段８２とが検出する画像情報の印字比率と画像形成されるべき記録紙のサイズとに基づいて、回転始動制御手段８３でもある制御部５４が、巻取ローラ２６の回転動作開始のタイミングを決定して、巻取ローラ２６を駆動させる巻取ローラ駆動部８５、または送出ローラ２５を駆動させる送出ローラ駆動部８６に対して、巻取動作指令を出力する。

なお、画像形成装置５０における定着装置の動作に係る電気的構成には、定着ローラに設けられる温度センサ８７と、加熱ローラ２１の加熱ヒータ２９ａ，２９ｂに対する電力供給をＯＮ／ＯＦＦするヒータ制御電源８８とが含まれる。温度センサ８７による定着ローラの温度検出結果が、制御部５４に入力され、制御部５４が、ヒータ制御電源８８の動作を制御することによって、定着ローラの温度が所望の温度になるようにする。

以下、回転始動制御手段８３でもある制御部５４による回転動作開始のタイミングを決定する１手法について例示する。本実施形態の画像形成装置５０では、印字比率と、該印字比率で印字される記録紙の大きさとを指標として、巻取ローラ２６の回転動作を開始するタイミングを決定する。

前述のように定着ローラに当接される清掃部材２３に蓄積される現像剤量は、定着装置２０を通過して定着される記録紙上の現像剤量にほぼ比例するので、記録紙の大きさが同じ場合、印字比率の高い方が早く現像剤が蓄積される。また印字比率が同じ場合、記録紙の大きい方が早く現像剤が蓄積される。

したがって、記録紙の大きさと、該記録紙に対する印字比率とに対して、重み付けのための係数を乗算し、標準サイズの記録紙に対して標準の印字比率で印字した場合に換算することによって、現像剤の蓄積量、換言すれば清掃部材２３の汚れの程度を知る指標とすることができる。この指標値を積算し、該積算値が、清掃部材２３の清掃限界として予め定める基準値以上になったとき、清掃部材２３を巻取ることによって、清掃部材２３の清浄な部分を新たに定着ローラに当接させて清掃能力を回復させることができる。

画像形成装置５０では、制御部５４に備わるメモリ８４に、記録紙の大きさと該記録紙に対する印字比率とを、標準サイズの記録紙に対して標準の印字比率で印字した場合に換算するためのテーブルデータが予めストアされている。回転始動制御手段８３である制御部５４は、サイズ検出手段８２で検出した記録紙の大きさと、印字比率検出手段８１で検出した印字比率とに応じ、上記テーブルデータに基づいて標準指標値を求め、次いで標準指標値を積算して積算値を求め、さらに積算値を予め定める基準値と比較して、積算値が基準値以上になるとき、巻取ローラ駆動部８５（逆巻取り時には送出ローラ駆動部８６）に動作指令を出力して、清掃部材２３を予め定める距離だけ巻取る。

図６および図７は記録紙のサイズと印字比率とを標準指標値に換算するテーブルデータを例示する図である。本実施の形態の画像形成装置５０においては、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｐ０１３８に規定されるＡ４サイズの紙を横搬送して定着する場合を標準としている。

図６では、種々のサイズの紙に対する印字を、標準指標とするＡ４サイズ横搬送に換算するための換算率を示し、図７では、Ａ４サイズ横搬送に換算された値を、さらにＡ４サイズ横搬送内において、標準として選択する印字比率５％以下に換算するための換算率を示す。

以下制御部５４における積算値の演算について例示する。たとえば、まさに定着装置２０を通過させる記録紙が、サイズＡ３で印字比率が８〜１２％であるとき、これを標準指標値に換算する。まずＡ３サイズの紙は、図６に示すテーブルデータに基づいて、換算率：２．００を乗算してＡ４横搬送における印字比率８〜１２％の記録紙２枚に換算される。次に、図７に示すデーブルデータに基づいて、Ａ４横搬送における印字比率８〜１２％を、Ａ４横搬送で印字比率５％以下に換算する換算比率：２．００を乗算して、記録紙４枚に換算される。このようにして、Ａ３で印字比率が８〜１２％の記録紙１枚が定着されるとき、標準指標値であるＡ４横搬送で印字比率が５％以下の記録紙４枚に換算される。

このようにして定着装置２０で記録紙が１枚定着されるごとに、制御部５４では標準指標値に換算し、該換算値を積算する演算を行って積算値を求める。この積算値が前記基準値以上になるとき、制御部５４が、動作指令を出力して、巻取ローラ駆動部８５（または送出ローラ駆動部８６）が清掃部材２３の巻取動作を実行する。

図８は、清掃部材２３の巻取動作を説明するフローチャートである。図８を参照して清掃部材２３の巻取動作を説明する。

ステップｓ０のスタートでは、たとえば先にパーソナルコンピュータなどで創生された画像情報が、画像形成装置５０に与えられ、画像形成装置の制御部５４のメモリ８４にストアされ、画像形成装置５０に印字要求が入力されることによって、メモリ８４から読み出される画像を印字および定着することができる状態である。

ステップｓ１では、画像形成装置５０の主電源が操作者によってＯＮされる。ステップｓ２では、制御部５４が、画像形成装置５０の初期化を行う。ここで画像形成装置５０の初期化とは、感光体６５の残留電位の除去、定着ローラの所定温度への昇温など、画像形成装置５０が画像形成を行うための一連の準備動作を言う。ステップｓ３では、操作者によって、画像形成装置５０に備わる入力部から印字要求が入力される。この印字要求には、メモリ８４内にストアされる画像情報のうち印字するべき画像情報の指定と、該画像情報を記録する記録紙のサイズの指定と、印字枚数とが含まれる。

ステップｓ４では、制御部５４が、清掃部材２３の清掃限界として予め定められてメモリ８４に予めストアされている基準値（Ｘ）と、前回の印字動作時に標準指標値に換算して得られる値を積算して得られた積算値（Ｙ１）とをメモリ８４から読出す。ステップｓ５では、印字するべき画像情報の指定と、該画像情報を記録する記録紙のサイズの指定とに応じ、印字比率検出手段８１であり、かつサイズ検出手段８２でもある制御部５４が、指定された画像情報から印字比率を検出し、記録紙のサイズを検出する。さらに制御部５４は、検出した印字比率と記録紙サイズとに応答し、図６および図７に示すテーブルデータに基づいて、該印字するべき画像情報について、Ａ４横搬送、印字比率５％以下に換算した標準指標値（Ｙｒ）を演算する。

ステップｓ６では、画像形成装置５０の画像形成ユニット５３において印字処理が行われ、定着装置２０において定着処理が行われる。ステップｓ７では、制御部５４が、標準指標値（Ｙｒ）を、積算値（Ｙ１）に加算（（Ｙ２）＝（Ｙ１）＋（Ｙｒ））して、積算値（Ｙ２）を得る。

ステップｓ８では、制御部５４が、積算値（Ｙ２）と、基準値（Ｘ）とを比較する。積算値（Ｙ２）が基準値（Ｘ）以上であるとき、ステップｓ９へ進み、積算値（Ｙ２）が基準値（Ｘ）未満であるとき、ステップｓ１１へ進む。

ステップｓ９では、積算値（Ｙ２）が清掃限界として予め定める基準値（Ｘ）以上であるので、制御部５４は、巻取ローラ駆動部８５に動作指令を出力し、巻取ローラ駆動部８５が巻取ローラ２６を所定時間回転駆動させる。ここで巻取ローラ２６が回転駆動する所定時間とは、巻取ローラ２６が、清掃部材２３を加熱ローラ２１と圧接ローラ２４とで形成されるニップ部３２の周方向距離Ｌｎと同等またはそれ以上の距離だけ巻取ることができる時間に設定される。なお、巻取ローラ２６の巻取径は、定着動作が進行し、清掃部材２３を多く巻取るほど大きくなるので、前記所定時間は、巻取ローラ２６の巻取径の増加に対応して短くなるように設定することが好ましい。ステップｓ１０では、清掃部材２３を巻取って清浄部分で清掃できる状態にしたので、制御部５４が、清掃部材２３の汚れの指標とも言える積算値（Ｙ２）を初期化（本実施形態では０枚）にする。

ステップｓ１１では、次の印字処理があるか否かが判断される。この判断は制御部５４が行う。さきの印字要求には、印字枚数の情報も含まれるので、制御部５４が印字処理回数を計数することによって次印字の有無を判断することができる。次の印字処理が無いとき、ステップｓ１２へ進み、次の印字処理があるとき、ステップｓ６へ戻り以降のステップを繰返す。ステップｓ１２では、積算値（Ｙ２）を積算値（Ｙ１）に置換えてメモリ８４にストアし、ステップｓ１３のエンドに進む。

ステップｓ１３のエンドでは、画像形成装置５０の主電源をＯＦＦにして、画像形成動作を終了することができる。この場合、次の画像形成動作は、ステップｓ１から再開される。またステップｓ１３のエンドでは、印字処理をしないけれども、主電源をＯＦＦにもしない、待機状態にすることもできる。この場合、次の画像形成動作は、ステップｓ３の印字要求から再開される。

以上に述べたように、本実施の形態の画像形成装置５０では、定着装置２０を備える構成であるけれども、これに限定されることなく、画像形成装置は、現像剤除去手段４１を有する定着装置４０を備える構成であってもよい。

本発明の実施の一形態である定着装置２０の構成を簡略化して示す図である。 図１に示す定着装置２０の加熱ローラ２１付近の拡大図である。 本発明の実施の第２形態である定着装置４０の構成を簡略化して示す図である。 本発明の他の実施形態である画像形成装置５０の構成を簡略化して示す図である。 画像形成装置５０における定着装置の動作に係る電気的構成を示すブロック図である。 記録紙のサイズと印字比率とを標準指標値に換算するテーブルデータを例示する図である。 記録紙のサイズと印字比率とを標準指標値に換算するテーブルデータを例示する図である。 清掃部材２３の巻取動作を説明するフローチャートである。 従来技術の定着装置に備わるローラクリーニング手段１の構成を簡略化して示す図である。 図９に示すローラクリーニング手段１の動作の概要を説明する図である。

符号の説明

２０，４０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 清掃部材
２４ 圧接ローラ
２５ 送出ローラ
２６ 巻取ローラ
２７ 第１ガイドローラ
２８ 第２ガイドローラ
３０ 定着ローラクリーニング手段
３１ 現像剤
３２ ニップ部
４１ 現像剤除去手段
５０ 画像形成装置
５１ 電源装置
５２ 用紙供給部
５３ 画像形成ユニット
５４ 制御部
５５ 排紙部
５６ 用紙搬送系
８１ 印字比率検出手段
８２ サイズ検出手段
８３ 回転サイクル制御手段
８４ メモリ
８５ 巻取ローラ駆動部
８６ 送出ローラ駆動部

Claims (10)

1. 未定着現像剤による画像が形成された記録媒体を、一対の回転体である定着ローラで形成される圧接部に通過させることによって、未定着現像剤を記録媒体上に溶融し固着する定着装置において、
   定着ローラの少なくともいずれか一方に当接するように設けられて定着ローラの表面を清掃する帯状の清掃部材と、
   清掃部材が当接される定着ローラに対して清掃部材を押圧するように設けられる圧接ローラと、
   予めコイル状に巻きまわされた帯状の清掃部材を送出す送出ローラと、
   送出ローラから送出されて定着ローラ表面を清掃した清掃部材を巻取る巻取ローラと、
   圧接ローラと巻取ローラとの間に、清掃部材に当接するように設けられるガイドローラとを含むことを特徴とする定着装置。
2. ガイドローラが、
   圧接ローラと巻取ローラとの間および送出ローラと圧接ローラとの間に、清掃部材に当接するようにそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 清掃部材は、
   当接する定着ローラの外周面に対する接線方向に延びるように設けられることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. ガイドローラは、
   少なくとも清掃部材に当接する部分が、金属から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
5. 巻取ローラの外周部に設けられて巻取られる清掃部材の表面上に存在する現像剤を除去する現像剤除去手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
6. 巻取ローラおよび送出ローラは、
   可逆回転可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
7. 巻取ローラは、間欠回転駆動し、
   １度の機会で回転移動する周方向距離が、定着ローラの少なくともいずれか一方に圧接ローラが押圧されて形成される圧接領域の周方向距離と同等またはそれ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
8. 電子写真方式で印字画像を形成する画像形成装置であって、前記請求項１〜７のいずれか１つの定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 形成される印字画像の印字比率を検出する印字比率検出手段と、
   印字画像が記録される記録媒体の大きさを検出するサイズ検出手段と、
   印字比率検出手段およびサイズ検出手段の検出出力に応答し、定着装置の巻取ローラおよび送出ローラの間欠回転の回転動作開始のタイミングを制御する回転始動制御手段とをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 間欠回転の間欠時間は、
    印字比率が高くなるのに伴って、または記録媒体のサイズが大きくなるのに伴って短くなることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。

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