JP7363092B2 - 定着装置、画像形成装置、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、画像形成装置、および制御プログラムに関する。

クリーニング部材を備えた定着装置が知られている。例えば、特許文献１には、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及び加圧ローラの間に搬送して加熱、加圧することでトナー像を用紙上へ定着するとともに、クリーニングローラによって加圧ローラに付着したトナーをクリーニングする定着装置が開示されている。このクリーニングローラには、定着ローラや加圧ローラに零れたトナーが経時により順次蓄積される。ここで、定着ローラ等が高温になり過ぎるとトナーが溶融して、その溶融トナーがクリーニングローラ２１から加圧ローラ１３や定着ローラ１２に逆流することがある。特許文献１では、このことを課題とし、この逆流を防ぐために、所定枚数の用紙に連続記録したときに画像形成動作を所定時間停止するとともに、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３及びクリーニングローラ２１を所定時間回転させることで、クールダウンさせることが提案されている。

特開２００１－９２２９２号公報

上掲の特許文献１のようにクリーニングローラ等にトナーを蓄積する構成の場合、トナーの蓄積量には限界がある。このため、その限界を超えると定着ローラや加圧ローラ等に付着したトナーがクリーニングローラ等には回収されず、用紙に付着して用紙を汚すという問題がある。

本発明は、加熱部のトナーを除去する除去部のトナーを用紙上に吐出させるモードを備えない場合と比べ用紙のトナー汚れを抑えた定着装置、画像形成装置、および制御プログラムを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と、該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部、および
前記加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御と、該加熱部の温度を該第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御とを実行する制御部を備えたことを特徴とする定着装置である。

請求項２に係る発明は、
前記制御部が、前記第２制御の開始時には、前記加熱部に与える単位時間当たりの熱量を、該加熱部を前記第２温度よりも高温の第３温度に向けて上昇させるだけの第１熱量とし、途中で、該加熱部に与える単位時間当たりの熱量を、該第１熱量よりも低い、該加熱部が該第２温度に調整される第２熱量に変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に係る発明は、
前記制御部が、前記第２制御において、前記加熱部に予め定められた規定枚数の用紙を送り込んだ後、あるいは該規定枚数に達する前に用紙切れの場合は用紙切れの時点で、該加熱部が冷却される冷却期間を置くことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。

請求項４に係る発明は、
前記制御部が、前記第２制御において、前記冷却期間においても前記加熱部に用紙を送り込むことを特徴とする請求項３に記載の定着装置である。

請求項５に係る発明は、
前記制御部が、前記第２制御開始前に用紙切れだったときは、該第２制御を開始しないことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の定着装置である。

請求項６に係る発明は、
前記制御部が、前記第２制御において、前記第１制御における用紙の搬送速度である第１搬送速度よりも遅い第２搬送速度で用紙を搬送することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の定着装置である。

請求項７に係る発明は、
用紙上にトナー像を形成する像形成部と、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項８に係る発明は、
用紙上にトナー像を形成する像形成部、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と、該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部、および
前記加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御と、該加熱部の温度を該第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御とを実行する制御部を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項９に係る発明は、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部を構成する該加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御を実行させる第１制御実行部と、
前記加熱部の温度を前記第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御を実行させる第２制御実行部とを有することを特徴とする制御プログラムである。

請求項１の定着装置、請求項７および請求項８の画像形成装置、並びに、請求項１４の制御プログラムによれば、除去部のトナーを用紙上に吐出させる第２制御を実行しない場合と比べ、画像が形成された用紙のトナー汚れが抑えられる。

また、請求項１の定着装置、請求項７および請求項８の画像形成装置、並びに、請求項１４の制御プログラムによれば、第２制御において、同じ枚数の用紙を第１時間間隔で搬送する場合と比べ、除去部に蓄積されたトナーの回収効率が上がる。

請求項２の定着装置によれば、第２制御の開始時から第２熱量とする場合と比べ、第２温度に到達するまでの時間が短縮される。

請求項３の定着装置によれば、用紙切れを考慮しない場合と比べ、電力の無駄が抑えられる。

請求項４の定着装置によれば、冷却期間内に用紙を送り込まない場合と比べ、冷却期間が短縮化される。

請求項５の定着装置によれば、用紙の有無を確認せずに第２制御を開始する場合と比べ、無駄な動作が避けられる。

請求項６の定着装置によれば、第２制御において、第１制御と同じ搬送装度で用紙を搬送する場合と比べ、除去部に蓄積されたトナーの回収効率が上がる。

本発明の画像形成装置の一実施形態としてのプリンタの内部構成を示した模式図である。 図１のプリンタを構成している定着器の拡大模式図である。 クリーニングローラおよびサポートローラの作用説明図である。 付着力およびトナーの凝集力の測定方法の説明図である。 サポートローラに蓄積されていたトナーの、高温下での振る舞いを示した説明図である。 吐出しモードにおける加熱ローラの温度および加熱ローラ上に移ったトナーの量の時間変化を示した図である。 吐出しモードにおける制御部の制御動作を表すフローチャートを示した図である。 ひずみ速度の違いによるトナーの振る舞いの違いの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の実施形態としてのプリンタの内部構成を示した模式図である。このプリンタには、本発明の実施形態としての定着装置および本発明の実施形態としての制御プログラムが組み込まれている。

このプリンタ２０は、１列に配列された４つの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを有する。これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略し、像形成部５０と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

各像形成部５０には、感光体５１が備えられている。この感光体５１は、駆動力を受けて矢印Ａ方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。

各像形成部５０に備えられている各感光体５１の周りには、帯電器５２、露光器５３、現像器５４、１次転写器６２、およびクリーナ５５が備えられている。ここで、１次転写器６２は、感光体５１との間に、後述する中間転写ベルト６１を挟んだ位置に置かれている。この１次転写器６２は、後述する中間転写部６０に備えられている要素である。

帯電器５２は、感光体５１の表面を一様に帯電する。

露光器５３は、一様に帯電された感光体５１に、画像信号に基づいて変調された露光光を照射して、感光体５１上に静電潜像を形成する。

現像器５４は、感光体５１上に形成された静電潜像を、各像形成部５０に応じた色のトナーで現像して、感光体５１上に各色のトナー像を形成する。

１次転写器６２は、感光体５１上に形成されたトナー像を、後述する中間転写ベルト６１上に転写する。

クリーナ５５は、転写後の感光体５１上の残留トナー等を感光体５１上から取り除く。

４つの像形成部５０の上部には、中間転写部６０が配置されている。そして、この中間転写部６０には、中間転写ベルト６１が備えられている。この中間転写ベルト６１は、駆動ローラ６３a、従動ローラ６３ｂ、張架ローラ６３ｃ，６３ｄ等の複数のローラに支持されている。そして、この中間転写ベルト６１は、駆動ローラ６３aに駆動されて、４つの像形成部５０に備えられている４つの感光体５１に沿う経路を含む循環経路上を、矢印Ｂ方向に循環移動する。

各感光体５１上のトナー像は、１次転写器６２の作用により、中間転写ベルト６１上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト６１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト６１により、２次転写位置Ｔ２に搬送される。この２次転写位置Ｔ２には２次転写器７１が備えられており、中間転写ベルト６１上のトナー像は、その２次転写器７１の作用により、その２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐの搬送については後述する。用紙Ｐへのトナー像の転写後の中間転写ベルト６１上に残存するトナー等は、クリーナ６４により、その中間転写ベルト６１から取り除かれる。

中間転写部６０の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１００が備えられている。現像器５４内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ１００から、トナーが、不図示のトナー補給路を通って現像器５４に補給される。トナーカートリッジ１００は装置筐体９０に対し着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ１００が装着される。

また、このプリンタ２０には、ＵＩ（ユーザインタフェース）９１が備えられている。このＵＩ９１は、タッチパネル式の表示画面や押釦等から構成されており、ユーザの指示をこのプリンタ２０に伝え、また、このプリンタ２０からのユーザに向けたメッセージを表示する。

さらに、このプリンタ２０には、制御部９２が備えられている。この制御部９２は、後述する、本実施形態に特徴的な制御を含む、このプリンタ２０の各部の制御を担っている。

用紙トレイ２１には、空検知センサ９３が備えられている。この空検知センサ９３は、用紙トレイ２１内に収容されていた用紙Ｐが消費されて用紙トレイ２１が空になったことを検知する。

用紙Ｐ上への画像形成にあたっては、ピックアップローラ２３により用紙トレイ２１から用紙Ｐが１枚取り出され、捌きローラ２４により１枚のみに分離され、その分離された１枚の用紙Ｐが搬送ローラ２５により、搬送路上を矢印Ｃ方向に、タイミング調整ローラ２６まで搬送される。このタイミング調整ローラ２６まで搬送されてきた用紙Ｐは、そのタイミング調整ローラ２６により、中間転写ベルト６１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ローラ２６により送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において、２次転写器７１の作用により、中間転写ベルト６１からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｄ方向に搬送されて定着器８０を通過する。用紙Ｐ上のトナー像は、この定着器８０により加熱および加圧を受けて用紙Ｐ上に定着される。これにより、用紙Ｐ上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器８０によりトナー像の定着を受けた用紙は、搬送ローラ２７によりさらに矢印Ｅ方向に搬送され、排紙ローラ２８により、排紙口２９から排紙トレイ２２上に送り出される。この定着器８０は、本発明の定着装置の一例に相当する。定着器８０の詳細についての説明は後に譲る。

このプリンタ２０は、用紙の両面に画像をプリントする機能を有する。用紙の両面に画像をプリントするときは、先ずは上記と同様にして用紙の第１面に画像をプリントし、その用紙を排紙トレイ２２上に、この図１に一点鎖線で示す途中位置まで排出する。そして、用紙がその途中位置まで排出された段階で排紙ローラ２８が逆回転する。すると、用紙は、今度は矢印Ｆの向きに進み、２つの案内部材４１，４２に挟まれた反転搬送路を通り、搬送ローラ３１によりさらに矢印Ｇ方向に搬送されて、再度、タイミング調整ローラ２６に到達する。そして、その用紙は、中間転写ベルト６１上の、第２面用のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。２次転写位置Ｔ２では、用紙の第２面にトナー像が転写され、転写後の用紙が矢印Ｄ方向に搬送されて定着器８０により定着され、さらに矢印Ｅ方向に搬送され、排紙ローラ２８により、今度は排紙トレイ２２上に排出される。この排紙トレイ２２上に排出された用紙には、その両面に画像がプリントされている。

ここで、定着器８０の構造について説明する。

図２は、図１のプリンタを構成している定着器の拡大模式図である。

この定着器８０は、加熱ローラ８１と加圧ベルト８６を備えている。加熱ローラ８１には、加熱用のハロゲンランプ８２が内蔵されている。加圧ベルト８６は、不図示の機構により加熱ローラ８１に押し当てられている、そして、加熱ローラ８１および加圧ベルト８６は、矢印Ｑおよび矢印Ｒの向きにそれぞれ回転ないし循環移動している。

図１に示す２次転写位置Ｔ２においてトナー像の転写を受けた用紙Ｐは、矢印Ｄの向きに搬送され、加熱ローラ８１と加圧ベルト８６とに挟まれて加熱および加圧され、用紙Ｐ上のトナー像がその用紙Ｐに定着される。その定着の際に、特に用紙Ｐの端からトナーがこぼれて、そのこぼれたトナーが加熱ローラ８１や加圧ベルト８６に付着することがある。加熱ローラ８１や加圧ベルト８６にトナーが付着したままにしておくと、そのトナーが次の用紙Ｐに付着して、その用紙Ｐを汚すことがある。

そこで、この実施形態の定着器８０には、こぼれたトナーによる用紙の汚れを抑える構成を備えている。すなわち、この定着器８０は、加熱ローラ８１に付着したトナーを加熱ローラ８１から除去するクリーニングローラ８３と、そのクリーニングローラ８３からトナーを受け取って蓄積するサポートローラ８４とを備えている。また、これと同様に、この定着器８０は、加圧ベルト８６に付着したトナーを加圧ベルト８６から除去するクリーニングローラ８７と、そのクリーニングローラ８７からトナーを受け取って蓄積するサポートローラ８８とを備えている。

ここで、加熱ローラ８１と加圧ベルト８６とのペアは、本発明にいう加熱部の一例に相当する。また、加熱ローラ８１は、本発明にいう第１回転体の一例に相当し、加圧ベルト８６は、本発明にいう第２回転体の一例に相当する。また、クリーニングローラ８３とサポートローラ８４とのペア、および、クリーニングローラ８７とサポートローラ８８とのペアは、それぞれ、本発明にいう除去部の一例に相当する。さらに、クリーニングローラ８３は、本発明にいう第１清掃部の一例に相当し、クリーニングローラ８７は、本発明にいう第２清掃部の一例に相当する。さらに、サポートローラ８４は、本発明にいう第１蓄積部の一例に相当し、サポートローラ８８は、本発明にいう第２蓄積部の一例に相当する。

図３は、クリーニングローラおよびサポートローラの作用説明図である。この図３では、加熱ローラ８１、およびその加熱ローラ８１側のクリーニングローラ８２とサポートローラ８３を示しているが、以下の説明は、加圧ベルト８６側のクリーニングローラ８７およびサポートローラ８８についても同様に成立する。

図３（Ａ）～（Ｃ）のそれぞれには、加熱ローラ８１と、クリーニングローラ８２と、サポートローラ８３が示されている。トナーＴに対する、加熱ローラ８１、クリーニングローラ８２、およびサポートローラ８３の付着力を、それぞれＦｈｒ、Ｆｃｌｎ、およびＦｓｐｔであらわしたとき、
Ｆｈｒ ＜ Ｆｃｌｎ ＜ Ｆｓｐｔ
が成立するように、各ローラ８１，８２，８３の表面性状が調整されている。この付着力は、値が大きいほど、トナーが付着しやすいことを表している。付着力の測定方法については、図４を参照して後述する。

図３（Ａ）は、サポートローラに、トナーが未だほとんど蓄積されていない状態を示している。

この場合、加熱ローラ８１にこぼれたトナーＴは、クリーニングローラ８２に回収され、さらにサポートローラ８３に移行して、サポートローラ８３に蓄積されていく。

図３（Ｂ）は、サポートローラ８３の蓄積量がほぼ満杯になった状態を表している。

この状態であっても、クリーニングローラ８２の蓄積量に未だ余裕があるときは、加熱ローラ８１上のトナーＴはクリーニングローラ８２に回収される。ただし、サポートローラは満杯なので、回収されたトナーＴは、クリーニングローラ８２に蓄積されていく。

図３（Ｃ）は、さらに蓄積が進み、クリーニングローラ８２も満杯になった状態をあらわしている。

サポートローラ８３だけでなくクリーニングローラ８２も満杯になると、加熱ローラ８１上のトナーＴはもはや回収されずに加熱ローラ８１上に残ったままとなる。この状態になると、加熱ローラ８１上のトナーＴが、定着器８０に次に搬送されてきた用紙Ｐに付着し、その用紙Ｐを汚すおそれがある。

特に対策が講じられていない場合は、図３（Ｃ）の状態になったことがクリーニングローラ８２およびサポートローラ８３の寿命となり、オペレータによる、クリーニングローラ８２やサポートローラ８３を取り外しての清掃あるいは交換が必要となる。本実施形態は、図３（Ｃ）の状態になったクリーニングローラ８２およびサポートローラ８３を、取り外すことなく、図３（Ａ）に近い状態に再生することを特徴としている。

図４は、付着力およびトナーの凝集力の測定方法の説明図である。

台座の上に用紙を乗せ、その用紙の上に未定着トナーを置く。一方、プローブの先端に試験片を配置する。その状態で、プローブを下げて試験片を未定着トナーに押し当ててからプローブを引き上げる。押当て力、押当て時間、および温度は、各ローラ間の設計値とする。そして、その条件下でトナーを溶融した後の試験片の引き離しに必要な力を測定する。この引き離しに必要な力が試験片へのトナーの付着力（ｋＰａ）となる。

また、この試験方法を使って、トナーの凝集力（ｋＰａ）も調べることができる。トナーの凝集力を調べるには、試験片として用紙を用いる。これを様々な温度で行う。トナーは、高温になると軟化し、さらに高温になると溶融する。これにより、トナーの凝集力は大きく低下する。本実施形態は、高温下でトナーが溶融して凝集力が大きく下がることを利用して、クリーニングローラ８２およびサポートローラ８３を再生しようとするものである。

図５は、サポートローラに蓄積されていたトナーの、高温下での振る舞いを示した説明図である。

ここでは、加熱ローラ８１の付着力Ｆｈｒ、クリーニングローラ８２の付着力Ｆｃｌｎ、およびサポートローラ８３の付着力Ｆｓｐｔに加え、トナーの凝集力をＦｔｎであらわしている。

図５（Ａ）は、加熱ローラから回収されたトナーがサポートローラに蓄積されている正常な状態を示している。このとき、トナーの凝集力Ｆｔｎはクリーニングローラの付着力Ｆｃｌｎを上回っている。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態と比べ高温となり、トナーの凝集力Ｆｔｎが低下してきた状態を示している。ただし、この図５（Ｂ）では、トナーの凝集力Ｆｔｎは、まだ加熱ローラの付着力Ｆｈｒよりは上回っている（Ｆｔｎ＞Ｆｃｌｎ）。このときは、サポートローラに蓄積されていたトナーが、クリーニングローラにも移ってきている。ただし、ここではまだ、トナーは加熱ローラまでは移ってきていない。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の状態と比べさらに高温となり、トナーの凝集力Ｆｔｎが加熱ローラの付着力Ｆｈｒよりも下回った状態を示している（Ｆｔｎ＜Ｆｈｒ）。トナーが高温となってＦｔｎ＜Ｆｈｒの状態になると、元々はサポートローラに蓄積されていたトナーが、クリーニングローラだけでなく、加熱ローラにも付着した状態となる。

本実施形態は、この図５（Ｃ）の状態を作り出して通紙し、加熱ローラに付着したトナーを用紙に付着させることで、クリーニングローラやサポートローラへのトナーの蓄積量を減らし、これにより、加熱ローラ上のトナーの回収能力を再生しようとするものである。

図６は、吐出しモードにおける加熱ローラの温度および加熱ローラ上に移ったトナーの量の時間変化を示した図である。ここで、吐き出しモードは、サポートローラおよびクリーニングローラに蓄積されたトナーを加熱ローラに移して用紙に付着させるシーケンスを実行するモードである。

この図６のグラフaは加熱ローラの温度変化を示している。加熱ローラは、待機状態にあるときは、待機温度に保たれている。そして、通常の画像形成時には、その待機温度にある加熱ローラが定着温度にまで昇温されて定着動作を実行する。図１に示す制御部９２の、この通常の定着動作を実行させる制御は、本発明にいう第１制御および第３制御の一例に相当する。また、定着温度は本発明にいう第１温度の一例に相当する。また、図１に示す制御部９２の、以下に説明する吐出しモードを実行させる制御は、本発明にいう第２制御の一例に相当する。

この吐出しモードでは、加熱ローラは定着温度よりも高い吐出温度にまで加熱される。この吐出温度は、本発明にいう第２温度の一例に相当する。待機温度にある加熱ローラを吐出温度にまで加熱するにあたり、単位時間当たり、最終的に吐出温度に達するだけの熱量（本発明にいう第２熱量の一例）を与えたのでは、図６の破線のグラフa'に示すように、加熱ローラが吐出温度に達するまで時間がかかることになる。そこで、ここでは、待機温度にある加熱ローラの昇温開始時は、その熱量を与え続けたのでは吐出温度よりもさらなる高温（本発明にいう第３温度）にまで昇温されてしまうだけの熱量（本発明にいう第１熱量）を与え、途中で、最終的に吐出温度に達するだけの熱量（第２熱量）に切り替える。こうすることにより、加熱ローラの温度をグラフaのように吐出温度にまで急速に立ち上げることができ、吐出しモード完了までの時間を短縮することができる。

加熱ローラは、吐出温度にまで達した後、暫くは、その吐出温度に維持される。グラフｂは加熱ローラ上のトナーの付着量を示している。加熱ローラを吐出温度に維持して暫くすると、加熱ローラの熱がクリーニングローラやサポートローラにまで伝達し、トナーが溶解し、加熱ローラにまでトナーが付着した、図５（Ｃ）の状態となる。

この状態にある時間Ｔ１の間に、用紙トレイ２１（図１参照）から用紙Ｐを取り出し、トナー像は形成せずに、トナー像のない用紙のまま、定着器８０を通過させる。すると、加熱ローラに付着していたトナーが用紙に移る。ここでは、用紙を複数枚（例えば５枚）通過させる。画像形成時には、生産性向上のために単位時間当たりできるだけ多くの枚数の用紙を搬送することになるが、ここでは、用紙を１枚搬送した後、画像形成時よりも用紙と用紙の時間間隔を空けて搬送する。これは、加熱ローラ上のトナーを加熱ローラから用紙に移した後、クリーニングローラから加熱ローラに再びトナーが移るまでの時間を空けてから次の用紙を搬送したほうが、同じ量のトナーを用紙に移すにあたり、用紙の枚数が少なくて済むからである。画像形成時の用紙どうしの時間間隔は、本発明にいう第１時間間隔の一例に相当し、吐出しモードにおける用紙どうしの時間間隔は、本発明にいう第２時間間隔の一例に相当する。

こうして、十分な量のトナーを用紙に移したら、加熱ローラの加熱を停止して、加熱ローラが待機温度に戻るまでクールダウンさせる。ここでは、このクールダウン期間中の時刻ｔ２においても定着器８０に用紙を通している。通紙すると、その用紙に熱が奪われ、図６の破線のグラフa''のように、クールダウン期間を短縮することができる。クールダウン直前に加熱ローラ上に残っていたトナーは、クールダウンに伴って凝集力を取り戻し、加熱ローラから回収されて、クリーニングローラへ、さらにサポートローラへと戻っていく。

図７は、吐出しモードにおける制御部の制御動作を表すフローチャートを示した図である。

本実施形態では、ＵＩ９１（図１参照）の操作によるユーザからの指示を受けて吐出しモードが実行される。ユーザは、画像を形成した用紙の汚れが気になると、吐出しモードの実行を指示する。

この吐出しモードの実行が開始されると、先ずは、空検知センサ９３（図１参照）により、用紙トレイ２１内に用紙Ｐが収容されているか否かが検知される（ステップＳ０１）。用紙トレイ２１が空の場合は、吐出しモードの実行は無意味なだけでなく、エネルギーの浪費となるので、ＵＩ９１の画面上に、用紙トレイ２１が空であることを通知して（ステップＳ０２）、そのまま終了する。

ステップＳ０１で用紙トレイ２１内に用紙があることが分かったときは、タイマをオンにして（ステップＳ０３）、加熱ローラ８１の昇温を開始する。このタイマは、通紙までの時間を計るためのタイマである。加熱ローラ８１の昇温にあたっては、上述の通り、先ずは、その熱量を与え続けたのでは吐出温度よりもさらなる高温にまで昇温されてしまうだけの熱量を与え（ステップＳ０４）、途中で、最終的に吐出温度に達するだけの熱量に切り替えてその吐出温度を維持する（ステップＳ０５）。そして、タイマがタイムアップするのを待って（ステップＳ０６）、定着器８０に用紙を通す。タイマがタイムアップするのを待つのは、前述の通り、トナーが溶融して加熱ローラ８１に付着するのを待つためである。

用紙を通すにあたっては、先ずは、用紙を既に規定枚数（例えば５枚）通したか否かが判定される（ステップＳ０７）。まだ規定枚数の用紙を通していないときは、用紙切れ（用紙トレイ２１が空）か否かが判定される（ステップＳ０８）。これは、まだ規定枚数の用紙を通していない場合であっても、途中で用紙切れとなる場合があり得るからである。用紙切れの場合は、ＵＩ９１の画面への表示により、用紙切れのためクールダウンに移行する旨、通知し（ステップＳ０９）、クールダウンを開始して（ステップＳ１０）、この吐出しモードの処理を終了する。

ステップＳ０８で、用紙切れではない、と判定されると、用紙と用紙の間を空けるために予め定められた待ち時間だけ待った後に（ステップＳ１１）、１枚通紙される（ステップＳ１２）。

ステップＳ０７～ステップＳ１２が規定枚数回繰り返された後、ステップＳ０７で規定枚数の通紙が終了したことが判定されると、クールダウンが開始される（ステップＳ１３）。この実施形態では、クールダウン期間中にも通紙が行われる。ここでは先ず、クールダウン開始後に、規定枚数（例えば２枚）の通紙が行われたか否かが判定される（ステップＳ１４）。まだ規定枚数の通紙が終了していないときは、次に、用紙切れか否かが判定される（ステップＳ１５）。用紙切れの場合は、ＵＩ９１の画面への表示により、用紙切れのためクールダウンに時間がかかる旨、通知し（ステップＳ１６）、この吐出しモードの処理を終了する。ステップＳ１５で、用紙切れではない、と判定されると１枚通紙されて（ステップＳ１７）、ステップＳ１４に戻る。ステップＳ１４で規定枚数の通紙が終了したことが判定されると、この吐出しモードの処理を終了する。

以上で本発明の第１実施形態の説明を終了し、次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図８は、ひずみ速度の違いによるトナーの振る舞いの違いの説明図である。

溶融トナーは粘弾性体であり、ひずみ速度によりその振る舞いが異なることがある。ここで、ひずみ速度とは、溶融トナーを引き延ばしたときの変形（ひずみ）の速さをいい、トナーの層厚が厚く、かつ引き延ばしの速度が同一の時は、トナーの層厚が薄いほうがひずみ速度が大きく、トナーの層厚が同じ場合は、引き延ばしの速度が速いほうがひずみ速度が大きい。

加熱ローラとクリーニングローラとに挟まれた溶融トナーは、加熱ローラとクリーニングローラとが接触したニップ領域を通過すると、加熱ローラとクリーニングローラとの双方に粘着したまま引き延ばされる。この時、加熱ローラ等の回転速度が速いと、大きなひずみ速度で引き延ばされる。

図８（Ａ）は、溶融トナーが、加熱ローラ等の高速回転により大きなひずみ速度をもって引き延ばされた時の振る舞いを示している。この図８（Ａ）に示すように、溶融トナーが大きなひずみ速度をもって引き延ばされると、その溶融トナーは、加熱ローラから離れてクリーニングローラに付着したままとなる傾向が強い。

また、図８（Ｂ）は、加熱ローラ等がゆっくりと回転し、その結果小さなひずみ速度をもって引き延ばされた時の振る舞いを示している。この図８（Ｂ）に示すように、ひずみ速度が小さいと、溶融トナーがちぎれて加熱ローラにも付着した状態となりやすい。

第２実施形態は、この現象を利用し、吐出しモードにおいても加熱ローラを定着温度にまで昇温するに留めることとし、その代わりに、画像形成時と比べ加熱ローラ等の回転速度を下げることにより、溶融トナーを加熱ローラにまで吐き出させようとするものである。すなわち、吐出しモードにおいては、加熱ローラ等の回転速度を下げることに伴って、用紙をゆっくりと搬送することになる。この用紙をゆっくりと搬送する制御は、本発明にいう第４制御の一例に相当する。この第２実施形態は、図６に示すような、定着温度よりも高温の吐出温度にまで昇温する能力を持たない定着器にも適用することができる。

上述の図７は、上述の第１実施形態における吐出しモードの処理のフローチャートを示しているが、ここでは、再度、この図７のフローチャートを参照して、第２実施形態における吐出しモードの処理について説明する。ただし、第１実施形態と同一の処理については説明を省略する。

第２実施形態の場合、図７のステップＳ０４およびステップＳ０５では、定着温度にまで昇温して、その定着温度を維持する。また、ステップＳ１２およびステップＳ１７の通紙では、画像形成時と比べ用紙を低速で搬送して定着器を通過させる。

第２実施形態における、その他のステップは、第１実施形態の場合と同様であり、重複説明は省略する。

なお、第３実施形態として、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、第３実施形態では、第１実施形態と同じく、加熱ローラを定着温度よりも高温の吐出温度にまで昇温し、かつ、ステップＳ１２およびステップＳ１７の通紙では、第２実施形態と同じく、画像形成時と比べ用紙を低速で搬送して定着器を通過させる。この第３実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態のいずれよりもさらに効率的に、トナーを用紙に付着させることができる。

上記の各実施形態では、加熱ローラと加圧ベルトとの組み合わせからなる定着器を例に挙げて説明したが、本発明は、加熱ローラと加圧ベルトとの組み合わせからなる定着器に限られるものではない。本発明は、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、加熱ベルトと加圧ローラとの組み合わせ、あるいは加熱ベルトと加圧ベルトとの組み合わせなど、様々なタイプの定着器に適用することができる。

２０ プリンタ
８０ 定着器
８１ 加熱ローラ
８２ クリーニングローラ
８３ サポートローラ
８６ 加圧ベルト
８７ クリーニングローラ
８８ サポートローラ
９１ ＵＩ（ユーザインタフェース）
９２ 制御部
９３ 空検知センサ

Claims (9)

1. トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と、該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部、および
   前記加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御と、該加熱部の温度を該第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御とを実行する制御部を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記第２制御の開始時には、前記加熱部に与える単位時間当たりの熱量を、該加熱部を前記第２温度よりも高温の第３温度に向けて上昇させるだけの第１熱量とし、途中で、該加熱部に与える単位時間当たりの熱量を、該第１熱量よりも低い、該加熱部が該第２温度に調整される第２熱量に変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御部は、前記第２制御において、前記加熱部に予め定められた規定枚数の用紙を送り込んだ後、あるいは該規定枚数に達する前に用紙切れの場合は用紙切れの時点で、該加熱部が冷却される冷却期間を置くことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記制御部は、前記第２制御において、前記冷却期間においても前記加熱部に用紙を送り込むことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記制御部は、前記第２制御開始前に用紙切れだったときは、該第２制御を開始しないことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記制御部は、前記第２制御において、前記第１制御における用紙の搬送速度である第１搬送速度よりも遅い第２搬送速度で用紙を搬送することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の定着装置。
7. 用紙上にトナー像を形成する像形成部と、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 用紙上にトナー像を形成する像形成部、
   トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と、該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部、および
   前記加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御と、該加熱部の温度を該第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御とを実行する制御部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱する加熱部と該加熱部からトナーを除去する除去部とを備えた定着部を構成する該加熱部の温度を第１温度に上昇させた状態でトナー像を保持した用紙を該加熱部に送る第１制御を実行させる第１制御実行部と、
   前記加熱部の温度を前記第１温度よりも高い、前記除去部に保持されたトナーが前記加熱部に移る第２温度に上昇させた状態で、トナー像を保持していない複数枚の用紙を、前記第１制御において複数枚の用紙を連続搬送するときの隣接する用紙どうしの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔を空けて、該加熱部に送る第２制御を実行させる第２制御実行部とを有することを特徴とする制御プログラム。

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