JP2018054659A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】無端ベルトの内面に塗布されていたオイルが無端ベルトの外面へ廻り込んで定着部材表面のオイル跡となり、記録材を汚してしまう課題がある。【解決手段】オイルが付着した定着部材とそれを清掃するための清掃用紙との長手位置を相対的に移動させる位置制御手段を備え、定着クリーニングモード実行時には、一度の開始命令によって記録材が少なくとも2回定着ニップを通過するようにし、1回目2回目各々の定着部材に対する相対的な記録材長手通過位置は、通常プリント時の用紙通過位置よりも、順不同に手前側、奥側に大きく移動させて搬送するように制御することを特徴とする。【選択図】図7
Description
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置、特に無端ベルトを用いる定着装置のクリーニング手段に関する。
高速・高寿命が要求される定着装置において、定着部材と、定着部材に無端ベルトを介して圧接する加圧ローラと、これらと共に定着ニップ部を形成するパッドを用い、熱源からの熱を広い定着ニップ部で記録材上の画像に速やかに伝えるベルト加熱方式の定着装置が知られている。この際に、無端ベルトとパッド等の部材との摩擦を低減し摩耗を抑えるために、無端ベルトの内面に潤滑剤の供給を行っている。このようなベルト内面に潤滑剤を供給する定着装置において、潤滑剤(オイル)が無端ベルト内面から無端ベルト外面へ廻り込み、シート材にオイルが付着するオイル跡等の画像不良が知られている。
また、オイル跡は、連続して小サイズ幅のシート材を加熱ニップ部に通紙した後、そのサイズよりも大きくベルト端部のオイル跡と接触する大サイズ幅のシート材を通紙した場合に発生しやすい。なぜなら、上記大サイズ幅のシート材を連続して通紙している間は通紙されたシート材がベルト外面に回り込んでくるオイルを少量ずつその都度回収するクリーニング材の役目を果たすため、目立った画像不良にならない。
しかし、小サイズ幅のシート材を連続して通紙している間はベルト端部のオイル跡とシート材は接触しないため、オイルがシート材に回収されずに定着部材と無端ベルト表面に蓄積されてしまう。そのため、上記小サイズ幅のシート材の後に上記大サイズ幅のシート材を通紙した時、小サイズ幅通紙時に定着部材と無端ベルト表面の非通紙部領域に蓄積されたオイルが大量に転写されてしまう。一方、定着部材上の汚れ等を除去する手段として、特許文献1に記載されるような、ベタ画像を印字したシート材をクリーニング紙として用いる方法がある。
しかし、上記対策は主に定着部材上のトナー汚れ除去を目的としており、無端ベルト外面へ回り込んだオイル跡への清掃効果は少ない。なぜなら、蓄積したトナー汚れはトナー同士の接着力により定着されたトナー部(ベタ黒部)へ転移しやすいが、オイル跡はトナー表面に介在するワックス成分との離型性が高いため、定着されたトナー部(ベタ黒部)へ転移しにくい。そのため、ベタ画像を印字したシート材を単純に通紙しても、オイル跡が定着部材あるいは無端ベルト外面へ残存しやすい。
さらに、ベルト定着装置の場合、ベルト寄り制御を実施することでベルトと通紙されるシート材の相対的な位置関係が通紙中に変化する。そのため、クリーニング紙がオイル跡と接触せず、オイルを除去することができない。
そこで、本発明は、無端ベルト表面に回りこんだオイル跡を効果的に除去することができるクリーニング方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
加熱可能な定着部材と、
定着部材に加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、を有する定着装置で、
前記定着装置と、前記定着装置を通過する記録材の搬送方向に直交する方向において相対的な位置関係を変更可能な位置制御機構と、を備える画像形成装置において、
前記加圧部材は無端ベルトでかつ内面に潤滑剤を有し、
前記無端ベルトおよび前記定着部材の清掃モードを備え、
前記清掃モードは、一度の開始命令によって、記録材が少なくとも2回定着ニップを通過するモードであり、
前記清掃モードの通紙時における前記定着装置に対する記録材の通紙相対位置を、通常の画像形成時の通紙相対位置に対して、搬送方向に直交する幅方向の中央から両端部に向かって順不同に逆方向に所定量移動させるように、前記位置制御機構によって動作する
ことを特徴とする。
加熱可能な定着部材と、
定着部材に加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、を有する定着装置で、
前記定着装置と、前記定着装置を通過する記録材の搬送方向に直交する方向において相対的な位置関係を変更可能な位置制御機構と、を備える画像形成装置において、
前記加圧部材は無端ベルトでかつ内面に潤滑剤を有し、
前記無端ベルトおよび前記定着部材の清掃モードを備え、
前記清掃モードは、一度の開始命令によって、記録材が少なくとも2回定着ニップを通過するモードであり、
前記清掃モードの通紙時における前記定着装置に対する記録材の通紙相対位置を、通常の画像形成時の通紙相対位置に対して、搬送方向に直交する幅方向の中央から両端部に向かって順不同に逆方向に所定量移動させるように、前記位置制御機構によって動作する
ことを特徴とする。
本発明に係る画像加熱装置によれば、本体装置内部を汚すことなく、かつ、クリーニング紙のセッティング等ユーザの手間を煩わすことなく、最小枚数と時間で、定着部材表面のオイル跡を清掃することができる。
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にて説明する各種構成にのみに限定されるものではない。即ち、本発明の思想の範囲内において実施例にて説明する各種構成を他の公知の構成に代替可能である。
[実施例1]
本実施例では、ベルト系の定着装置を有する画像形成装置において、2次転写部の上流側に設けられたシートシフト機構を利用して、クリーニング用のシートを少なくとも2枚以上定着ニップを通るよう、片面通紙する。
本実施例では、ベルト系の定着装置を有する画像形成装置において、2次転写部の上流側に設けられたシートシフト機構を利用して、クリーニング用のシートを少なくとも2枚以上定着ニップを通るよう、片面通紙する。
(1−1)画像形成装置の全体構成
図1は本発明に係る画像形成装置1の一例の概略構成図である。この装置1は電子写真レーザープリンタである。装置1のCPU(制御手段)13に対して通信可能にネットワーク接続されたホスト装置300から入力する電気的な画像情報に対応したトナー像をシート(記録材:記録材体)P(Pa,Pb)に形成して出力することができる。
図1は本発明に係る画像形成装置1の一例の概略構成図である。この装置1は電子写真レーザープリンタである。装置1のCPU(制御手段)13に対して通信可能にネットワーク接続されたホスト装置300から入力する電気的な画像情報に対応したトナー像をシート(記録材:記録材体)P(Pa,Pb)に形成して出力することができる。
CPU13は、装置300や、操作部(コンソール部)200、各種作像機器との間において電気的な信号の授受をして、画像形成シーケンス制御を実行する。装置300は、例えば、パーソナルコンピュータ、イメージリーダー、ファクシミリ等である。シートPとは、装置1によってトナー像を形成できるものであって、例えば、用紙、OHTシート、葉書、封筒などが含まれる。装置1の内部にはシート搬送路の上流側から下流側に順に、シート給送機構7、シート斜送機構2、シートシフト機構(シートシフト手段)3、画像形成部(画像形成手段)5、定着装置(定着手段)6等が配設されている。
画像形成部5は、未定着のトナー像を像担持体5aに形成しシートPに転写する画像形成手段である。本例においては転写式電子写真画像形成機構である。画像形成部5は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)5aを有する。ドラム5aは駆動部(不図示)により矢印の時計方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。また、ドラム5aの周囲にはドラム回転方向に沿ってドラム5aに作用するプロセス手段としての、帯電器5b、画像露光装置5c、現像器5d、転写器4、クリーニング器5eが配設されている。
帯電器5bは回転するドラム5aの表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段であり、本例においては電源部(不図示)から所定の帯電バイアスが印加される接触帯電ローラ(導電性ローラ)である。
露光装置5cはドラム5aの帯電処理面に画像情報に対応した画像露光をする画像露光手段である。本例においては、CPU13から画像信号が入力されるレーザースキャナーである。スキャナー5cはレーザー光源から画像信号に対応して変調されて発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転させて走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏光し、fθレンズによりドラム5aの母線上に集光して露光Lする。これにより、ドラム5aの表面に画像信号に対応した画像パターンの静電潜像が形成される。
現像器5dはドラム5aの表面に形成された静電潜像をトナー(現像剤)により未定着のトナー像として顕像化(現像)する現像手段である。転写器4は画像形成部5の転写位置Tに給送されたシートPに対してドラム5aに形成されたトナー像を転写するトナー像転写手段である。本例においては電源部(不図示)から所定の転写バイアスが印加される転写ローラ(導電性ローラ)である。転写ローラ4はドラム5aに所定の押圧力で圧接されている。その圧接部が転写位置(トナー像転写部:以下、転写ニップ部と記す)Tである。
クリーニング器5eは、シートPに対するトナー像転写後のドラム5a面から転写残トナー等の残留付着物を除去してドラム面を清掃するドラムクリーニング手段である。シート給送機構7は画像形成部5の転写ニップ部Tに対してシートPを給送するシート給送手段である。本例の機構7は、上下2段の第1と第2のカセット7a,7bを有する。カセット7a,7bには、それぞれ、互いにサイズの異なる複数枚のシートPaとPbがサイズ規制板(サイドガイド板)71a,71bによりシート搬送方向に対して平行に積載されるよう規制されて収容されている。
操作部200もしくは装置300からCPU13にプリンタジョブが投入されると、指定されたサイズのシートを収容したカセット7aまたは7bの分離ローラ(給送ローラ)8aもしくは8bが駆動される。これにより、カセット7aまたは7bからシートPが一枚ずつ分離されて搬送ローラ9aまたは9bと9aを有するシート搬送路10を通って斜送機構2に導入される。斜送機構2はシートPの斜行を補正(矯正)する機構である。斜
送機構2については(1−2)項で詳述する。
送機構2については(1−2)項で詳述する。
斜送機構2を出たシートPは、シートシフト機構(シートシフト手段)3によりシート搬送路面内においてシート搬送方向Bに対して直交方向へ所定のシフト量について移動される。そして、シフト機構3によりシフトされたシートPが画像形成部5の転写ニップ部Tに導入され、ドラム5a側の未定着トナー像の転写を順次に受ける。シートシフト機構3については、(1−3)項で詳述する。
転写ニップ部Tを出たシートPはドラム5aの表面から順次に分離(剥離)されて、定着装置6へ導入される。そして、定着装置6においてトナー像が熱と圧によりシートPに固着画像として定着される。画像が定着されたシートPは装置外に排出される。定着装置6については、(1−4)項で詳述する。または、両面プリントの場合は、両面搬送路11によって表裏を反転して再度斜送機構2に向けて搬送する。そしてシートPの2面目にトナー画像を形成し、再度定着装置6で固着させたのち、装置外部へと排出される。
(1−2)斜送機構2
図2は斜送機構2、シフト機構3、転写ローラ4の部分の平面模式図である。斜送機構2は、シート給送機構7から搬送路10を通って給送されたシートPについて、シートPがシフト機構3に進入する前に斜行補正すると共に、シート搬送方向Bに対して直交するシート幅方向のレジストレーション(横レジストレーション)を行う。
図2は斜送機構2、シフト機構3、転写ローラ4の部分の平面模式図である。斜送機構2は、シート給送機構7から搬送路10を通って給送されたシートPについて、シートPがシフト機構3に進入する前に斜行補正すると共に、シート搬送方向Bに対して直交するシート幅方向のレジストレーション(横レジストレーション)を行う。
WPmaxは装置1に通紙可能なシートPの最大通紙幅である。斜送機構2は突き当て板21と上下一対のシート搬送ローラ対からなる斜送ローラ22を有する。板21は、シート搬送路10の最大通紙幅WPmaxの一方の側に配設されており、内面側はシート側辺を突き当てるための規制面21aとされている。規制面21aはシート搬送方向Bに並行な面である。板21は、CPU13で制御されるステッピングモータ(不図示)を含むシフト機構21Aによりシート搬送方向Bと直交するD方向に移動可能(位置調節可能)に配置されている。
斜送ローラ22は板21よりもシート搬送方向Bの上流側に配設されている。斜送機構2は斜送ローラ22を回転駆動するための駆動機構部(不図示)と上下のローラ対を所定のニップ圧で当接させた接触状態と離間させた離間状態とに転換する切換え機構部(不図示)を有する。駆動機構部と切換え機構部はCPU13で制御される。
斜送ローラ22は給送機構7から給送されたシートPを挟持搬送して突き当て板21の規制面21a側に寄せ移動するように回転軸線方向をシート搬送方向Bに対して傾斜させて配設されている。これにより、シートPは斜送ローラ22により突き当て板21に向かって矢印Cの方向に斜めに搬送される。斜送ローラ22はニップ圧が所定に弱く設定されている。そのため、シートPが給送機構7側から斜行して給送されても突き当て板21の規制面21aに沿ってシートPは回転しながら移動することで斜行が補正される。またシートPの横レジストレーションがなされる。
斜送機構2で斜行が補正され、また横レジストレーションされたシートPがシフト機構3の上下一対シフトローラ対31・32のニップ部に到達して挟持される。CPU13はシートPの先端部がローラ対31・32に到達して挟持されたタイミングにおいて切換え機構部の動作により斜送ローラ22の対を離間させる。上記のタイミングはシートPの搬送速度とサイズ(搬送方向の寸法)から演算することができる。
あるいは、シートPの先端部がローラ対31・32に到達して挟持されたことを検知するセンサを配設し、そのセンサから入力するシート検知信号に基づいて切換え機構部を動作させ、斜送ローラ22の対を離間させる構成にすることもできる。斜送ローラ22の対が離間することでシートPの斜送ローラ22による挟持が解除される。これにより、次に説明するシフト機構3によるシートPのシート搬送方向Bに直交する方向への所定量の移動が斜送ローラ22によって障害されずになされる。
(1−3)シフト機構3
シフト機構3(アクティブレジ機構)は、2転写部で紙の通紙位置を調整し、給紙位置ばらつきなどに起因した紙上の画像位置ばらつきを抑えるために設けられている。また、本実施の画像形成と同様のシートシフト機構によって、ニップ通過時における定着部材に対する紙の相対位置を、紙毎にずらして、紙の端部バリによる定着部材表面の摩耗を軽減している機種もある。
シフト機構3(アクティブレジ機構)は、2転写部で紙の通紙位置を調整し、給紙位置ばらつきなどに起因した紙上の画像位置ばらつきを抑えるために設けられている。また、本実施の画像形成と同様のシートシフト機構によって、ニップ通過時における定着部材に対する紙の相対位置を、紙毎にずらして、紙の端部バリによる定着部材表面の摩耗を軽減している機種もある。
シフト機構3は、画像形成部5の転写ニップ部Tよりもシート搬送方向上流側に配置されており、斜送機構2により斜行補正と横レジストレーションがなされたシートPを受ける。そのシートPを、シートPとドラム5a上の画像の主走査位置(ドラム5aの母線方向)を合せるために、主走査方向に移動しつつ転写ニップ部Tに向かってシートPを搬送する。即ち、転写ニップ部Tに給送されるシートをシート搬送方向Bに対して直交する方向に後述するシフト量について移動する。
図3はシフト機構3の説明図である。シフト機構3は、回転軸線方向をシート搬送方向Bに直交する方向にして配設された上下並行一対のシフトローラ31・32を有する。下側のローラ32の軸32aの左右両端部はそれぞれの側の固定の装置フレーム板11L,11Rに対して軸受部材41を介して回転可能に、かつスラスト方向にスライド移動可能に支持されている。上側のローラ31の軸31aの左右両端部はそれぞれの側の装置フレーム板11L,11Rに具備させた上下方向の長穴42に挿通されて回転可能に、かつ長穴42に沿って上下方向にスライド移動可能に支持されている。
ローラ31と32は、装置フレーム板11L,11Rの間において、連結枠体43により連結されている。枠体43は、左右方向に長い上側板部43Aと、この上側板部43Aの左右側をそれぞれ下向きに90°折り曲げた左右の脚板部43L,43Rを有する。下側のローラ32の左側の軸32aは左側の脚板部43Lに設けられた丸穴44に回転可能に挿通され、かつ止め輪45により脚板部43Lに対してスラスト方向への移動が阻止されている。右側の軸32aは右側の脚板部43Rに設けられた丸穴44に回転可能に挿通されており、かつ止め輪45により脚板部43Rに対してスラスト方向への移動が阻止されている。
上側のローラ31の左側の軸31aは左側の脚板部43Lに設けられた上下方向の長穴46に回転可能に、また長穴46に沿って上下方向にスライド移動可能に挿通され、かつ止め輪45により脚板部43Lに対してスラスト方向への移動が阻止されている。右側の軸31aは右側の脚板部43Rに設けられた上下方向の長穴46に回転可能に、また長穴46に沿って上下方向にスライド移動可能に挿通されており、かつ止め輪45により脚板部43Rに対してスラスト方向への移動が阻止されている。
枠体43の左右部には、それぞれ、上側のローラ32を下側のローラ32に対して接離させるローラ接離機構47L,47Rが配設されている。本実施例において接離機構47L,47Rはそれぞれ電磁ソレノイド−プランジャである。即ち、枠体43の左右部にはそれぞれソレノイド47aが固定して配設されている。それら左右のソレノイド47aのプランジャ47bがそれぞれ下向きに配設されていて下端部に軸受部47cが設けられている。
左側の軸受部47cには上側のローラ31の左側の軸部31aが回転可能に挿通され、右側の軸受部47cには右側の軸部31aが回転可能に挿通されている。また、左右のプランジャ47bにはそれぞれ付勢部材としてのコイルばね47dが外嵌されてソレノイド47aと軸受部47cとの間に縮設されている。左右のソレノイド47aはCPU13により通電がオン−オフ制御される。
左右のソレノイド47aに対する通電がオフの時は、ばね47dの突っ張り力により左右のプランジャ47bが、ローラ31がローラ32に当って受け止められるまで、それぞれ押し下げられている。これにより、上側のローラ31が下側のローラ32にばね47dの突っ張り力で所定の押圧力をもって接触した接触状態に保持されて、ローラ31・32間にシートPを挟持して搬送するためのニップ部N3が形成されている。
一方、左右のソレノイド47aに対する通電がオンの時は、ソレノイド47aの磁力により左右のプランジャ47bがそれぞればね47dの突っ張り力に抗して引き上げられる。これにより、上側のローラ31が下側のローラ32から所定量引き上げ移動されて図5のように離間αした離間状態に保持される。即ち、ローラ31と32のニップ部N3が解除された状態に保持される。
下側のローラ32の一端側には、このローラ32を回転駆動させる機能と、ローラ31・32をシート搬送方向Bに対して直交方向のシート幅方向へ移動させるシフト機能とを有する駆動部33が配設されている。
本実施例においては、駆動部33は左側の装置フレーム板11L側に配設されている。即ち、ローラ32の軸32aの左側端部は軸受部材41から装置フレーム板11Lの外側に突き出ている。その突出軸部に対して幅広のギアG2が固定して配設されている。このギアG2に対して第1モータ(シフトローラモータ:ステッピングモータ)M1側のギアG1が噛合している。モータM1は装置フレーム(不図示)に固定して配設されている。
モータM1はCPU13により駆動がオン−オフ制御される。モータM1が所定の回転方向に駆動されることで、ギアG1,G2により軸32aに回転力が伝達される。これにより下側ローラ32がシート搬送方向に回転駆動される。上側ローラ31は下側ローラ32に対して接触していればローラ32回転に従動して回転する。即ち、モータM1が駆動されることで、ローラ31・32がシートPを搬送方向Bに搬送する回転動作を行う。上側ローラ31は下側ローラ32に対して離間(図5)しているときには回転しない。
また、軸32aの左側端部にはギアG2よりも外側に軸受部材34が止め輪45により軸32aに対してスラスト移動止めされて配設されている。また、装置フレーム(不図示)に第2モータ(シフトモータ:ステッピングモータ)M2とベルトプーリ35bが配設されている。プーリ35bとモータM2の軸に配設された駆動プーリ35aとの間にベルト(タイミングベルト)35cが懸回張設されている。そして、ベルト35cの下行側ベルト部分に対して軸受部材34が連結部34aを介して結合されている。
図3のように、連結部34aが、L側寄りのポジションSLに位置している場合、ローラ31・32を含む枠体43は左右の装置フレーム板11L,11R間において左側の装置フレーム板11L側に寄り移動している左寄せ位置Eに位置している。一方、図4のように、連結部34aが、R側寄りのポジションSRに位置している場合、ローラ31・32を含む枠体43は左右の装置フレーム板11L,11R間において右側の装置フレーム板11R側に寄り移動している右寄せ位置Fに位置している。
モータM2はCPU13により所定の制御パルス数だけ正転駆動される制御と、また逆に同じパルス数だけ逆転駆動される制御がなされる。モータM2の正転駆動が開始される時点では連結部34aは、ホームポジションとしてポジションSL(図3)とSR(図4)の中間SCに位置している。
この状態において、モータM2が所定の制御パルス数だけ正回転駆動されると、ベルト35cが反時計方向に回動して、連結部34aがホームポジションSCから右方向に所定の制御量移動して、右方の所定の終点位置に移動して止まる。これにより、軸32aが左方向にスライド移動されて、ローラ31・32を含む枠体43が左右の装置フレーム板11L,11R間において、図4のように右寄せ位置Fの右方向Rに所定の制御量移動する。
そして、ローラ31・32を含む枠体43が図4のように右側の装置フレーム板11R側に所定の制御量寄り移動Rすると、モータM2が正転駆動時と同じ所定のパルス数だけ逆転駆動される。これにより、連結部34aが右方の所定の終点位置SRから所定のホームポジションSCに戻し移動される。これに伴い、ローラ31・32を含む枠体43が始めの位置に戻し移動される。
また、ホームポジションからモータM2が所定の制御パルス数だけ逆回転駆動されると、図3のように左寄せ位置Eの左方向Lに所定の制御量移動して、左方の所定の終点位置に移動して止まる。そして、ローラ31・32を含む枠体43が図3のように左側の装置フレーム板11L側に所定の制御量寄り移動Lすると、モータM2が逆回転駆動時と同じ所定のパルス数だけ正回転駆動される。これにより、連結部34aが左方の所定の終点位置SLから所定のホームポジションSCに戻し移動される。これに伴い、ローラ31・32を含む枠体43が始めの位置に戻し移動される。
上記のように、モータM2が所定の制御パルス数だけ回転駆動され、逆に同じパルス数だけ逆転駆動されることで、ローラ31・32がシート搬送路面内においてシートPの搬送方向Bに直交するシート幅方向R・Lに往復移動動作(シフト)することが可能である。
本装置1のシート位置シフト機構3では、左寄せ位置Eと右寄せ位置FとのシートP移動可能量を6mm(中心位置に対し片側3mm)としている。この片側移動量3mmは、定着ニップを通紙するシートPの最大左右通紙可能幅と定着ベルト左右長手幅の差分2.5mmよりも大きく設定した。このようにすることで、後述する定着部材のクリーニングモード実行時の清掃効果がより発揮できるようにしている。
CPU13はシフト機構3について次のような制御を行う。常時は、連結部34aをホームポジションSCに位置させている。この状態において、ソレノイド37aに対する通電をオフに制御する。これにより、上側のローラ31は下側のローラ32に当接した接触状態となっている。
CPU13(シートシフト制御部)は給紙スタート信号に基づいてモータM1をオンにする。これにより、ローラ31・32はシート搬送方向に回転駆動される。この状態において、斜送機構2側から板21の規制面21aに沿って搬送されてきたシートPの先端部がローラ31・32のニップ部N3に到達して挟持される。CPU13は、シートPの先端部がローラ31・32のニップ部N3に到達して挟持されたことを例えば次ぎのようにして検知する。
即ち、シート給送機構7からのシート送り出し開始時点と、シートPの搬送速度と、シートPのシート給送機構7からニップ部N3までの搬送路長と、により演算して検知する。あるいは、ローラ31・32のニップ部N3のシート出口側に配設したシートセンサ(不図示)により検知する。CPU13はその検知信号に基づいて斜送機構2側の斜送ローラ22のローラ対を離間させる。これにより、斜送ローラ22によるシートPの挟持が解除される。
また、CPU13は、上記の検知信号に基づいて、シフト機構3の第2モータM2を所定の制御パルス数だけ回転駆動させる。そうすると、ローラ31・32を含む枠体43が左寄せ位置E(図3)に向かう左方向F、もしくは、右寄せ位置F(図4)に向かう右方向Rに移動する。即ち、ローラ31・32に挟持されたシートPがB方向に搬送されつつ、シート搬送方向Bに直交するシート幅方向において左方向F、もしくは、右方向Rに移動(シフト)される。このように、第2モータM2に正転駆動させる制御パルス数を変えることで、シートの通紙位置を変えることができる。
そして、CPU13はローラ31・32に挟持されてB方向に搬送されたシートPの先端部が転写ニップ部Tに到達して挟持されたタイミングで、左右のソレノイド47aに対する通電をオンにする。これにより、ローラ31がローラ32から引き上げられて離間した状態になる(図5)。即ち、ローラ31・32によるシートPの挟持が解除される。シートPは転写ニップ部Tに挟持されて引き続き搬送される。
CPU13は、シートPの先端部が転写ニップ部Tに到達して挟持されたこと例えば次のようにして検知する。即ち、シートPの先端部がニップ部N3に到達して挟持されたことを検知した時点と、ローラ31・32によるシート搬送速度と、ニップ部N3と転写ニップ部Tとの間のシート搬送路長とから演算して検知する。あるいは、転写ニップ部Tのシート出口側に配設したシートセンサ(不図示)により検知する。
CPU13は転写ニップ部Tにより搬送されているシートPの後端部が斜送機構2のローラ22の離間状態にあるローラ対の位置を通過したことを演算或いはシートセンサ(不図示)により検知したら、そのローラ対を離間状態から接触状態に戻す。また、シートPの後端部が離間状態にあるローラ31・32の間を通過したことを演算或いはシートセンサ(不図示)により検知したら、左右のソレノイド47aに対する通電をオフにする。これにより、ローラ31・32が離間状態から接触状態に戻される。シートシフト機構3はこの状態において、次のシートPが斜送機構2側から到来するのを待つ。
(1−4)定着装置6
図6は本実施例における定着装置6の構成説明図である。本実施例において定着装置6は誘導加熱ベルト式の定着装置である。未定着トナー像を担持したシートPは、定着装置6内の約200°Cの温度に加熱されている定着ベルト130(定着部材)と加圧ベルト120との圧接部である定着ニップ部N6に導入されて挟持搬送される。そして、未定着トナー像が定着ニップ部N6にて熱とニップ圧によりシートPに固着画像として定着される。画像が定着されたシートPは装置外に排出される。
図6は本実施例における定着装置6の構成説明図である。本実施例において定着装置6は誘導加熱ベルト式の定着装置である。未定着トナー像を担持したシートPは、定着装置6内の約200°Cの温度に加熱されている定着ベルト130(定着部材)と加圧ベルト120との圧接部である定着ニップ部N6に導入されて挟持搬送される。そして、未定着トナー像が定着ニップ部N6にて熱とニップ圧によりシートPに固着画像として定着される。画像が定着されたシートPは装置外に排出される。
図6の(a)は定着装置6の横断面図、(b)は左側面図、(c)は右側面図である。加圧ベルト120は、2個の支持ロールすなわち加圧ロール121とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール122に循環回転可能に、且つ、所定の張力(例えば200N)で掛け渡されている。ここで本実施例において、加圧ベルト120としては耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ50μm、幅380mm、周長200mmのニッケル金属層に例えば厚さ300μmのシリコンゴムをコーティングし、表層にPFAチューブを被覆したベルトが用いられる。
定着ベルト130は、2個の支持ロールすなわち駆動ロール131とベルトテンションを付与する機能を有するステアリングロール132に循環回転可能に、且つ、所定の張力(例えば200N)で掛け渡されている。定着ベルト130としては、誘導加熱コイル135により発熱させられるとともに耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えない。例えば厚さ75μm、幅380mm、周長200mmのニッケル金属層もしくはステンレス層などの磁性金属層に例えば厚さ300μmのシリコンゴムをコーティングし、表層にPFAチューブを被覆したものが用いられる。
加圧ベルト120と定着ベルト130との圧接部であるニップ域の入口側(加圧ロール121の上流側)に対応する加圧ベルト120の内側にはパッド125が配設されている。パッド125は例えばシリコンゴムで形成されている。パッド125は所定圧(例えば400N)で加圧ベルト120に押し当てられており、加圧ロール121とともにニップ部N6を形成している。
図10は加圧ベルト120内面のより詳細な断面を示した図である。加圧ベルト120とパッド125の間には摺動シート128が配置されている。オイル塗布ローラ129は、ステアリングロール132とパッド125の間に設けられている。オイル塗布ローラ129は、加圧ベルト120の内周面に連続的にオイルを塗布して加圧ベルト120内周面の摩耗を防止している。
さらに、加圧ベルト120と摺動シート128の間にはオイル(潤滑剤)が塗布されている。オイル塗布ローラ129は、テンションロール122とパッド125の間に設けられている。オイル塗布ローラ129は、加圧ベルト52の内周面に連続的にオイルを塗布して加圧ベルト120内周面の摩耗を防止している。
加圧ロール121には、オイル規制部材160が当接し、加圧ロール121外周面のオイルが長手均一かつ適量分布となるよう規制している。また、加圧ロール102の内側には、定格1000Wの加熱ヒータ161が配設される。本実施例では、加熱ヒータ161によって加圧ベルト120外面の温調温度を90℃に保持している。
オイル塗布ローラ129は通常、主要構成要素として、軸芯と、オイル保持層と、必要によりPTFEなどの多孔質膜から構成されるオイル塗布量制御層と、から構成される。そして、オイル保持層にあらかじめ塗布すべきオイルを含浸して保持し、そのオイルを必要量ずつ加圧ベルト120内周面に転写塗布する。
オイルとしては、耐熱性などの観点からシリコーンオイルが好適に使用される。例えば、ジメチルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、使用条件に応じて種々の粘度のものが使用されるが、粘度が高すぎるものは塗布時の流動性が劣るため、通常30、000cSt以下のものが使用される。本実施例では、粘度1000cStのジメチルシリコーンオイルを用いる。
一定速度でベルト回転動作を行う場合、オイルは加圧ロール121に連れ回って移動し、オイル規制部材160によって規制される。規制された一部のオイルは一時的に規制部材160近傍に保持された後、加圧ロール121側へ取り込まれる。
しかし、一定時間以下の急な減速時、加圧ロール121に連れ回るオイルは少なからず流動性を持つため、速度変化による慣性の力を受ける。この力がオイルを規制部材160上に保持する力を上回った場合、オイルが溢れて対向する加圧ベルト120内面の領域に溜まる。その結果、ベルト寄り制御やベルト着脱の振動等により、加圧ベルト120の端面近傍からオイルが溢れて加圧ベルト外周面に周りこみ、さらに定着ベルトと着回転した際に定着ベルト表面にも転写し、オイル跡等の画像不良となる。
上記オイル跡は、上記構成に限らず、ベルト内面にオイルを供給する構成で、オイル溜まりができやすい領域を持つ場合には発生する可能性がある。加圧ロール121は例えば中実ステンレスによって外径がφ20に形成された加圧ベルト120を懸架するロールであり、加圧ベルト120と定着ベルト130のニップ域の出口側に配設されている。また、テンションロール122は例えばステンレスによって外径がφ20、内径φ18程度に形成された中空ロールであり、ベルト張架ロールとして働く。テンションロール122の両端部は図11の(b)と(c)のように軸受126によって支持され、テンションバネ127によって20kgfのテンションをベルト120に掛けている。
定着ベルト130と加圧ベルト120とのニップ域の入口側(駆動ロール31の上流側)に対応する定着ベルト130の内側にはパッドステー137が配設されている。ステー137は例えばステンレス鋼(SUS材)で形成されている。ステー137は所定圧(例えば400N)で加圧パッド125に押し当てられており、駆動ロール131とともにニップを形成している。
駆動ロール131は例えば中実ステンレスによって外径がφ18に形成された芯金表層に耐熱シリコンゴム弾性層を一体成型により形成したロールである。このロール131は、定着ベルト130と加圧ベルト120とのニップ域の出口側に配設され、加圧ロール121の圧接により弾性層が所定量弾性的に歪ませられるものである。また、ステアリングロール132は例えばステンレスによって外径がφ20、内径φ18程度に形成された中空ロールであり、定着ベルト130の移動方向に直交する幅方向の蛇行を調整するステアリングロールとして働くとともに、ベルト張架ロールとしても働く。
駆動ロール131に対して駆動源であるモータ(不図示)によって、外部から駆動が入力され、定着ベルト130は駆動ロール131の回転によって搬送される。シートPを安定的に搬送するために、定着ベルト130と駆動ロール131間では確実に駆動を伝達している。
駆動ロール131及び加圧ロール121を駆動する定着駆動モーターにはDCモーターを用いている。モーター制御部内には、DCモーターのリファレンスのクロック周波数を適宜変更し、モーターに供給する電源のクロック周波数を短い時間に細かいステップで変更し、モーターの回転数を滑らかに速度変更する手段が設けられている。
駆動ロール131及び加圧ロール121の駆動手段としては、DCモーター以外にもステッピングモーターを使用し、ステッピングモーターに入力するパルス数を変更することによって、滑らかに速度変更する手段などがある。
本実施例における定着動作(プリント動作)時の回転速度V1は300mm/sとした。また、定着動作(プリント動作)を実施しないスタンバイ動作時の回転速度V2は30mm/sとした。スタンバイ速度V2をプリント速度V1よりも低速にする主な目的は、部材の長寿命化である。回転速度は、プリント動作時かスタンバイ動作時かの動作モードに基づいて駆動モーターの出力を切り替えられる。
また、定着ベルト130と加圧ベルト120は、図示しない接離機構によって接離させることが可能である。接離機構は、記録材の入口側で加圧ベルト52を張架する支持回転体の一例であるテンションロール122を、記録材の出口側に配置した回動軸を中心にして揺動させる機構である。接離機構の目的は、ジャム処理性向上や定着ベルト130の長寿命化、及び非通紙時の加圧ベルト120の昇温防止等である。
(1−5)定着ベルトおよび加圧ベルト寄り制御
定着ベルト130の定着装置手前側(装置左側)の端部近傍に加熱ベルト130端部位置を検知するための定着ベルト寄りセンサ部150が設けられている。センサ部150によって定着ベルト130の端部位置を検出し、それに応じて、ステアリングロール132の傾きを変化させることで、定着ベルトの片寄り制御を行っている。また、加圧ベルト120の定着装置奥側の端部近傍にも同様に、加圧ベルト120端部位置を検知するための加圧ベルト寄りセンサ部(不図示)が設けられている。以下、加圧ベルト寄りセンサは、後述する定着ベルト寄りセンサと同じ動作をするとして説明を割愛する。
定着ベルト130の定着装置手前側(装置左側)の端部近傍に加熱ベルト130端部位置を検知するための定着ベルト寄りセンサ部150が設けられている。センサ部150によって定着ベルト130の端部位置を検出し、それに応じて、ステアリングロール132の傾きを変化させることで、定着ベルトの片寄り制御を行っている。また、加圧ベルト120の定着装置奥側の端部近傍にも同様に、加圧ベルト120端部位置を検知するための加圧ベルト寄りセンサ部(不図示)が設けられている。以下、加圧ベルト寄りセンサは、後述する定着ベルト寄りセンサと同じ動作をするとして説明を割愛する。
側板140の外側に固定された軸151にはこの軸151を中心に回動可能にステアリングロール支持アーム154が支持されている。このアーム154にはステアリングロール132を回転可能にかつベルトテンション方向にスライド可能に支持したステアリングロール軸受153が配設されている。そして、アーム154には軸受153ベルトテンション方向に付勢しテンションを付与するためのテンションバネ156が配設されていて、定着ベルト130に20kgfのテンションを掛けている。
アーム154の外周には扇形ギア152が固定されていてステッピングモータ159の駆動により回転駆動可能なウォーム157と噛合している。センサ部150によって定着ベルト130の端部位置を検出し、それに応じて、ステッピングモータ159を所定の回転数回転させ、ステアリングロール132の傾きを変化させることで、定着ベルトの片寄り制御を行っている。
センサ部150は、二つのセンサ150a、150bとセンサフラグ150c、センサアーム150dを有する。また、センサアーム150d、定着ベルト130の動きに追従してセンサアーム150dが動作するためのセンサバネ150eを有し、センサアーム150dを定着ベルト130の端面に3gfの力で押圧当接させている。そして、センサ150a、150bそれぞれのON/OFF信号の組合せより、定着ベルト130のローラ131,132の軸線方向に沿うベルト幅方向の位置検出(ベルト片寄り検出)を行う。
上記において、ステアリングロール132、アーム154、扇形ギア152、ウォーム157、ステッピングモータ159等が、定着ベルト130(定着部材)をシート搬送方向Bに対して直交する方向に移動させる定着部材シフト手段である。また、センサ部150が定着ベルト130(定着部材)のシート搬送方向Bに対して直交する方向の移動位置を定着部材位置情報として検知する定着部材位置検知手段である。
センサ150a、bのON/OFF信号の組合せとその時の加熱ベルト130の端面位置の関係を図12の(a)に、その時の位置を図11の(e)に、片寄り制御フローチャートを図12の(b)に示す。なお、各センサ150a、150bをフラグが遮光した時に信号はOFFとなり、投光したときにON信号となる。
図12の(a)と(b)の通り、定着ベルト130はセンサ150aがON、センサ150bがOFFの位置(ステップS106)とセンサ150aがOFF、センサ150bがONとなる位置(ステップS109)の間を往復する。そして、その区間内で定着ベルト130が存在する様に片寄り制御を行っている。その区間の距離は、定着ベルト130がその回転軸方向に、中心位置から±1.5mmとしている。また、加圧ベルト120の区間距離は、中心位置から±1mmとしている。
ベルト片寄り制御を介してセンサ部150で検知した定着ベルト130の位置よりモータドライバ160を介してステッピングモータ159に所定の駆動パルスを出力する(ステップS107、S110)。ステアリングロール132はモータ159に駆動され駆動ロール131に対して±2°傾けることで制御を行う(ステップS108、S111)。
片寄り制御が不能となる状態では、定着ベルト130の端面が中心位置から±3mmの位置にくると、センサ150a、150bが共にOFFとなる(ステップS03)。この時、CPU13は異常発生と判断し(ステップS104)、定着装置6の加熱及び定着ベルト130の回転動作を停止させる(ステップS105)。
(1−6)クリーニングモード
本実施例では、2次転写部の上流側に設けられたシートシフト機構を利用して、クリーニング用のシート(クリーニング紙)を少なくとも2枚以上定着ニップを通るよう、片面通紙する。
本実施例では、2次転写部の上流側に設けられたシートシフト機構を利用して、クリーニング用のシート(クリーニング紙)を少なくとも2枚以上定着ニップを通るよう、片面通紙する。
図7に、本実施例における定着部材清掃クリーニングモードのフローチャートを示す。図8は本実施例における制御ブロック図である。CPU13は、操作部200やPC等のホスト装置300からの入力信号に基づき、装置1内部のシートシフト制御部12や画像形成部41、ジョブ管理部14等を制御する。
図9は本実施例におけるクリーニング紙の通紙位置に関する説明図である。操作部上の実行キーや外部接続PCによって本モードの実行命令がCPU13に入力されると、給紙機構7から1枚目のクリーニング紙が給紙される(S101)。ここでは、通紙可能な最大幅サイズである13inch幅の紙をクリーニング紙として使用する。本装置1のように、給紙部が7aと7bのように複数ある場合は、ユーザが実行時に選択できるようにしてもよいし、優先順位に基づいて自動選択するようにしてもよい。
次にクリーニング紙がシフト機構部3に到達すると、モータM2へ所定の制御パルスP(−)を入力して、クリーニング紙を中心から手前側に3mmシフトするように制御する(S102)。ここでは、このように、クリーニング紙が、手前側に3mmシフトした状態で、定着装置6を通過する(S103)ことで、通常プリント時に定着ベルトと加圧ベルト表面に付着した両端部のオイル跡のうち手前側のオイル跡が、クリーニング紙の表面と裏面に接触し、クリーニング紙側に転写し除去することができる。このとき、クリーニング紙の表面および裏面にはトナー画像が形成されていない方がよく、トナー画像形成を実施する必要はない。
なぜなら、オイル跡はトナー表面に介在するワックス成分との離型性が高いため、トナー画像を印字したクリーニング紙を通紙してもオイル跡がベルト外面へ残存しやすいからである。
次に、2枚目のクリーニング紙が給紙される(S104)。2枚目の通紙位置は、モータM2へ所定の制御パルスP(+)を入力して、シートシフト機構3によって1枚目とは逆方向、すなわち中心から奥側に3mmシフトするように制御する(S105)。そして1枚目と同様に、定着装置6を通過する(S106)ことで、今度は奥側端部の定着ベルトと加圧ベルト上のオイル跡が清掃できる。定着ベルトと加圧ベルト上の両端部のオイル跡を除去した2枚のクリーニング紙は、装置側へと排出される。
なお、2枚のクリーニング紙を通紙する場合のシートシフト方向は、1枚目を奥側、2枚目を手前側という順番でもかまわない。また、本実施例では2枚のクリーニング紙を通紙したが、1枚のクリーニング紙を2回逆方向にシフトさせて通紙する方法でもかまわない。ただし、1枚のクリーニング紙を2回通紙する場合は、クリーニング紙の1回目の通紙によるオイル付着部が、2回目に定着ニップを通過した場合に定着部材に再転写される可能性がある。
よって、本実施例のような、2枚のクリーニング紙を用いる方法が好ましい。また、クリーニング紙の通紙は2回以上でもかまわない。例えば、4枚のクリーニング紙を用い、そのうち2枚を奥側シフトで通紙して残りの2枚を手前側シフトで通紙する方法でもかまわない。
また、紙の端部バリによる定着部材表面の摩耗を軽減するため、ニップ通過時における定着部材に対する紙の相対位置を、紙毎にずらす場合、通常画像形成時の制御パルス数Pは、Pmin〜Pmaxの範囲で使っているのに対し、クリーニングモード時に使用する制御パルス数P(−),P(+)を、P(−) < Pmin, P(+) > Pmaxの関係になるように設定する。これにより、通常時に紙が通過する領域外に、クリーニング紙を通過させることが可能となり、クリーニング紙がオイル跡と接触できるようになり、オイル跡を除去することができる。
[実施例2]
実施例1では、寄り制御に伴う定着ベルトおよび加圧ベルトの位置変化が発生した場合に、シート機構によるシフト量が不足して、クリーニング紙とオイル跡部が接触せず、クリーニングが十分にできない可能性がある。
実施例1では、寄り制御に伴う定着ベルトおよび加圧ベルトの位置変化が発生した場合に、シート機構によるシフト量が不足して、クリーニング紙とオイル跡部が接触せず、クリーニングが十分にできない可能性がある。
本実施例では、実施例1と同様、2次転写部の上流側に設けられたシートシフト機構を利用すると同時に、クリーニング紙の通紙位置を、寄り制御に伴う定着ベルトの位置変化を加味して、シートシフト機構で制御する。そのため、実施例1に比べて、クリーニング紙の定着ニップ部通過時の1回目と2回目の通紙位置を、より大きく変える必要がある。
(2−1)クリーニングモード<定着部材の寄り位置を加味したシフト量>
本実施例で採用したベルト式定着装置においても、定着部材の清掃を実行する際のフローについては図7のフローに基づき実行する。
本実施例で採用したベルト式定着装置においても、定着部材の清掃を実行する際のフローについては図7のフローに基づき実行する。
ただし図12に定着ベルトおよび加圧ベルトとクリーニング紙との長手位置関係を示すとおり、清掃効果を得るためには、シートの長手搬送位置について考慮する必要がある。すなわち、定着ベルトおよび加圧ベルトが寄り制御によって長手にシフトする場合、それによってクリーニング紙による清掃効果が失われないようにするため、クリーニング紙の片側移動量を、定着ベルトおよび加圧ベルトの片側移動量を加味して決定する必要がある。
本実施例では、定着ベルトの片側移動量が1.5mm、加圧ベルトの片側移動量が1mmであるため、定着ベルト表面に少なくとも5mm幅のオイル跡が発生する。よって、5mm以上になるようにクリーニング紙の片側移動量を5.5mmに設定した。このようにすることで、定着ベルトが寄り制御によって長手往復シフト動作している際のどの状態においても、クリーニング紙の長手位置を両端に5.5mmシフトして通過することで、定着ベルト上のオイル跡を確実に清掃することができる。
また別の方法として、定着ベルトと加圧ベルトの長手位置をCPU13によって判定し、よりクリーニング効果のでるタイミングでクリーニング紙を通過させることもできる。すなわちクリーニング紙を手前側にシフトして定着ニップを通過させる際は、定着ベルトと加圧ベルトが奥側に位置するタイミングで通過するように制御し、逆に奥側にシフトしてシートが通過する際は定着ベルトと加圧ベルトが手前側に位置する時に搬送するようにする。このようにすることで、より効果的に、通常搬送位置よりも外側に付着したオイル跡を清掃することができる。
また、さらに別の方法として、クリーニング紙の通紙位置を変えず、寄り制御機構によって、定着ベルトの位置のみを移動させて、クリーニングモードを実行する方法も考えられるが、少なくとも通常動作時に比べて、定着ベルトあるいは加圧ベルトの移動幅を大きくする必要がある。そのため、寄り制御機構が複雑になる、また、定着ベルトあるいは加圧ベルトが寄り切って破損する可能性がある。また、定着ベルトあるいは加圧ベルトが長手両端を往復する時間を要するのでクリーニングモード実施に要する時間が長くなるというデメリットも発生する。従って、ベルト系の定着装置であっても、クリーニング紙の通紙を、本実施例2のようにシートシフト機構で制御する方が好ましい。
[実施例3]
実施例1,2では、ユーザが清掃の必要性を感じた時に、任意に実行できる定着部材クリーニングモードとして説明してきたが、予め画像形成装置に設定しておくことで、自動的にクリーニングモードを実行したり、または必要時にクリーニングモードを推奨するメッセージを操作画面部に表示するようにしてもよい。
実施例1,2では、ユーザが清掃の必要性を感じた時に、任意に実行できる定着部材クリーニングモードとして説明してきたが、予め画像形成装置に設定しておくことで、自動的にクリーニングモードを実行したり、または必要時にクリーニングモードを推奨するメッセージを操作画面部に表示するようにしてもよい。
本実施例では、そのためのクリーニング必要カウンタについて説明する。図13は本実施例におけるクリーニング必要カウンタに関するシーケンス図である。通常プリント時に給紙部7によってシートを給紙すると、CPU13は予め登録してあるシートの長手幅を確認する(S301)。そして、(S302)によって、長手幅に応じてグルーピングされた通紙カウンタを読み出し、1通紙につき1をカウントアップする(S303、S304)。ここで、オイルが付着するのはベルト長手端部である。
よって、オイル跡部を通過しない320mm以下の紙幅の通紙カウントが上がっていくと、オイルは除去されないままベルト表面に回り込み続ける。また、通紙可能な最大紙幅に近い大サイズ幅の紙が数枚通紙されると、オイル跡部に用紙が接触してオイルは除去されていく。よって、(S305)のように大サイズ幅の通紙枚数が所定枚数以上になったときには、それより小さいサイズのカウンタをリセットするようにする(S306)。
本実施例の定着装置では、オイル跡部を通過しない320mm以下の紙幅の通紙カウントが約10000枚で定着部材上のオイル跡が蓄積して顕在化することがわかっているため、(S307)によって、通過カウンタを判定し、クリーニングモードの必要性を確認する。
そして、クリーニングモードが必要なことをCPU13が認識した後は、予め装置に設定した方法で、プリントの途中で自動的にクリーニングモードを実行するようにしたり、またはクリーニングが必要なことを操作画面上に表示してユーザにクリーニングモードを促したりすることができる。
このように、内部カウンタにより定着部材表面のオイル跡の蓄積を予測制御することで、ユーザにとって効率的に成果物を汚すことなく、無駄なプリント紙を浪費することなく、定着部材のクリーニングを実行することができる。
[実施例4]
実施例1,2、3のクリーニングモード実施時に、加圧ベルト120内面にオイルが溜まったまま外周面に回り込んでいない場合、クリーニングモード実施後にオイルが加圧ベルト外周面に回り込んで、オイル汚れが発生してしまう場合がある。その場合、再度クリーニングモードを実施することになり、余分に紙を消費し、ユーザーにとって手間である。よって、本実施例では、クリーニングモード時にクリーニング紙を通紙する前に、オイルをベルト内面から外面に回り込ませるためのオイル吐出し動作を実施する。
実施例1,2、3のクリーニングモード実施時に、加圧ベルト120内面にオイルが溜まったまま外周面に回り込んでいない場合、クリーニングモード実施後にオイルが加圧ベルト外周面に回り込んで、オイル汚れが発生してしまう場合がある。その場合、再度クリーニングモードを実施することになり、余分に紙を消費し、ユーザーにとって手間である。よって、本実施例では、クリーニングモード時にクリーニング紙を通紙する前に、オイルをベルト内面から外面に回り込ませるためのオイル吐出し動作を実施する。
上述したように、オイルに対して急な減速時の速度変化による慣性の力が、オイルを規制部材160上に保持する力を上回った場合、オイルが溢れてベルト内面から外面に回り込む。ここで、減速による力をF2、オイル規制部材302上にオイルを保持する保持力をF2とすれば、F2>F1となるような急減速を実施することで、オイル吐出しを行うことができる。すなわち、上記関係を満たす減速度α=α0を求め、常に一定値より大きな減速度となるよう制御する。
本実施例において、規制部材160の離型性がある程度高く、オイル保持力として粘性力Fτが支配的であると考えれば、F2=Fτ=η×Δu/Δh×A−Mg(η:粘性係数、Δu/Δh:平均速度勾配、A:移動距離、Mg:重力加速度)と表わすことができる。二次元モデルで対象領域のオイル面積Sと規制部材−加圧ローラ間距離hを仮定すれば、減速前速度u1、減速後速度u2、オイル動粘度ν、オイル密度ρから、減速度下限値α0=k(h、S)×νρ×(u1+u2)/(u1−u2)×u2で計算される。
本実施例ではS=1000mm^2、h=10mmと仮定してk=4.5×10−7とした。したがって、本実施例においてはu1=300mm/s、u2=30mm/s、ν=1000cSt、ρ=0.97kg/m^2であるとき、α0=165mm/sが得られる。
なお、減速度を算出する方法は、問題となるオイル溜まり発生部の各部材材質、部材配置構成、オイル特性(粘度、密度)に基づいた最適な手法を選択すればよく、上記に限るものではない。また、オイル吐出し動作時にオイルの粘度が下がるよう、加圧ベルト120表面温度が、通常プリント時の温調温度よりも高い温度となるようヒータ161を制御するとより効果的である。本実施例では、通常プリント時の温調温度90℃よりも高い120℃をオイル吐出し動作時の温調温度として設定した。
図14は本実施例におけるクリーニング動作のフローを示した図である。クリーニングモードが実施されると判定された場合(S401)、モーター制御部が加熱ベルト130と加圧ベルト120を速度V1=300mm/sで回転させ、温調制御部(不図示)が加圧ベルト表面の温度検知素子(不図示)の温調温度を120℃に制御する(S402)。次に、モーター制御部が速度切り替え時の減速度が常に一定値より大きな減速度となるよう制御する(S402、403)。その後、モーター制御部が加熱ベルト130と加圧ベルト120を速度V2=30mm/sで回転させる(S404)。
ここで、定着駆動モーターによるV1→V2への速度変更にかかる時間TはT=1sである。このとき、減速度はα=(V1−V2)/T=270mm/sとなり、上記算出した減速度下限値α0=165mm/s^2よりも大きいため、オイルをベルト内面から外面へ吐き出すオイル吐出しが実施される。減速による上記オイル吐出し動作は所定の回数実施する(S406、407)。ここでは5回実施した後、回数カウンタをリセットし、温調制御部(不図示)が加圧ベルト表面の温度検知素子(不図示)の温調温度を通常の90℃に制御する(S408)。
その後、通常のクリーニングモードへ移行する(S409)。クリーニングモードが実施されると判定されなかった場合は、クリーニングモードを実施しない(S409)。このように、クリーニングモード実施前にオイル吐出し動作を実施することで、ユーザにとってはより効率的に成果物を汚すことなく、再度のクリーニングモード実施による無駄なプリント紙を浪費することなく、定着部材のクリーニングを実行することができる。
[実施例5]
また、定着部材とクリーニング紙との相対位置を変えるため、定着部材を移動させる代替方法には、定着器そのものをレシプロさせる機構を設け、レシプロ動作と同期して、クリーニング紙を通紙する方法もある。この方法は、定着ベルトの寄り制御と同期する場合に比べて、定着器を所望の位置に移動させ停止させることができるので、弊害は少なくなる。しかし、定着器レシプロの機構は複雑であるため、実施例1、2のように、定着部材だけではなく、クリーニング紙を移動させる方が、簡便であり、本発明の効果的な実施方法である。
また、定着部材とクリーニング紙との相対位置を変えるため、定着部材を移動させる代替方法には、定着器そのものをレシプロさせる機構を設け、レシプロ動作と同期して、クリーニング紙を通紙する方法もある。この方法は、定着ベルトの寄り制御と同期する場合に比べて、定着器を所望の位置に移動させ停止させることができるので、弊害は少なくなる。しかし、定着器レシプロの機構は複雑であるため、実施例1、2のように、定着部材だけではなく、クリーニング紙を移動させる方が、簡便であり、本発明の効果的な実施方法である。
1 画像形成装置、2 シート斜走装置、3 シートシフト機構、5 画像形成部、6 定着装置、7 給紙部、P シート
Claims (10)
- 加熱可能な定着部材と、
定着部材に加圧して定着ニップを形成する加圧部材と、を有する定着装置で、
前記定着装置と、前記定着装置を通過する記録材の搬送方向に直交する方向において相対的な位置関係を変更可能な位置制御機構と、を備える画像形成装置において、
前記加圧部材は無端ベルトでかつ内面に潤滑剤を有し、
前記無端ベルトおよび前記定着部材の清掃モードを備え、
前記清掃モードは、一度の開始命令によって、記録材が少なくとも2回定着ニップを通過するモードであり、
前記清掃モードの通紙時における前記定着装置に対する記録材の通紙相対位置を、通常の画像形成時の通紙相対位置に対して、搬送方向に直交する幅方向の中央から両端部に向かって順不同に逆方向に所定量移動させるように、前記位置制御機構によって動作する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記少なくとも2回定着ニップを通過する記録材は、少なくとも2枚の異なる記録材であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記無端ベルトおよび前記定着部材の清掃モードにおける、前記位置制御機構による前記定着装置と記録材との搬送方向に直交する方向に対して相対的な移動量は、前記無端ベルト通紙位置と通常の画像形成時に選択できうる記録材の最大通紙位置との差分よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記位置制御機構は、前記定着装置を通過する記録材の搬送方向に直交する方向に対して位置を移動することができる記録材長手位置制御機構であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記位置制御機構は、前記無端ベルトの記録材の搬送方向に直交する方向に対して位置を移動することができる無端ベルト位置制御機構と、記録材の記録材の搬送方向に直交する方向に対して位置を移動することができる記録材長手位置制御機構との双方を備え、前記無端ベルト位置制御機構の最大移動量よりも、前記記録材位置制御機構の最大移動量の方が大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記位置制御機構は、前記定着部材の記録材の搬送方向に直交する方向に対して位置を移動することができる回転体位置制御機構を備え、(前記回転体位置制御機構の最大移動量+前記無端ベルト位置制御機構の最大移動量)<(前記記録材位置制御機構の最大移動量)であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記清掃モードは、操作部から実行キーを押すことでユーザが任意に実行できるほか、無端ベルトおよび前記定着部材表面のオイルが蓄積していることを装置内部のカウンタで判定し、自動的に前記清掃モードを実行したり、清掃が必要な時に操作部に本モードの実行を促す表示をしたりするように、予め設定することができることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記清掃モードを実施する前に
前記無端ベルトの移動速度を第1の移動速度V1[mm/s]から前記第1の移動速度より遅い第2の移動速度V2[mm/s]へ低下させるオイル吐出し動作を少なくとも1回以上繰り返し、
前記第1の移動速度より遅い第2の移動速度への移行時間Tが以下の式を満たすよう制御する制御手段と、を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の画像形成装置。
T<(V1−V2)/(4.5×η×V2×(V1+V2)/(V1−V2))
η: 潤滑剤の粘度 [m2・s] - 前記清掃モード実施前のオイル吐出し動作時、前記無端ベルトの温度が通常プリント動作時の温度よりも高くなることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記清掃モード実施時、前記無端ベルトの温度が通常プリント動作時の温度よりも高くなることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の画像形成装置。
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- 2016-09-26 JP JP2016186380A patent/JP2018054659A/ja active Pending
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