JP2006039477A

JP2006039477A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006039477A
Application number: JP2004223328A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Makihira; 朋之牧平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】加圧ローラへのトナー蓄積による記録材の巻きつき等を抑える。
【解決手段】記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧力を変更する加圧力変更手段を有し、加圧状態を判別する加圧力判別手段を有する画像形成装置において、加圧状態により該クリーニングモードの加熱温度・時間、冷却温度・時間、ステップ搬送量のどれか1つを変える。
【選択図】図６

Description

本発明は電子写真式プリンタ、複写機、及び、静電記録装置などの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセス方式を応用した画像形成装置としてレーザプリンタ等が知られている。

従来の画像形成装置に備えられた定着装置にあっては、特開平６−３３７６１２、特開平１０−１２３８７７、特開平１０−３３３３８６のように、加圧力の強い（500N程度）定着装置には加圧力変更部材たる加圧力変更レバーを設置している事が多い。未定着像たるトナー像を担持する記録媒体たる転写紙に定着処理を施すために、熱及び圧力を転写紙上のトナーに付与させ定着処理する熱ローラ定着装置が使われることが多い。その理由は保存性に優れ、低速機から高速機まで対応できトナーの選択幅が広い等のメリットが多いためである。熱ローラ定着装置は、定着体たる定着ローラと、加圧体たる加圧ローラから構成される。加圧力変更レバーを手動で切り替えることで、定着ローラと加圧ローラの軸間距離を広げたり縮めたりでき、加圧力を増減する事が出来る。加圧力を軽減する主な理由は、封筒を印字する際のシワ防止、ジャム処理しやすくするユーザビリティー向上である。更に、最近では自動加圧力変更装置つまり、加圧力変更レバーが自動化されている画像形成装置もある。このような自動加圧力変更装置を備えた画像形成装置は、普通紙では加圧力を自動的に大きくし、封筒では加圧力を自動的に小さくする。また、記録材通紙時のみ加圧し、その他の時には自動的に加圧を弱めることで、ジャム処理しやすくなるとともに、Cセット防止に有効となる。Cセットとは、長期にわたりプリンタ本体を使用せず、定着ローラと加圧ローラを圧接状態で放置しておくと、加圧ローラの弾性層が圧縮により不可逆な変形が生じ、加圧力を変更しても弾性層の形状が戻らず、ニップ部を形成した時の形状のままになってしまう現象である。Cセットしたローラは、定着不良、グロス不均一化、騒音等をもたらして定着装置としての性能を低下させる。そのため、プリント時以外においては、加圧力を自動的に弱めておくことで、Cセット防止が有効に働く。

また、これら加熱定着装置では、記録材上の未定着画像を加熱加圧して記録材上に定着させる。このとき、記録紙上の未定着トナー全てが記録紙上に定着すればよいのだが、実際には定着フィルム又は定着ローラ側に付着して残るいわゆるオフセットトナーがある。オフセットには、融けきれずに残るコールドオフセット、融けすぎて残るホットオフセット、静電気的作用で残る静電オフセットなど、さまざまな原因によるものがある。いずれにしてもオフセットしたトナーの一部は記録材に戻るが、残されたトナーは記録材間で加圧ローラに転移する。これは定着フィルム又は定着ローラよりも加圧ローラの温度が低く離型性に劣るからである。加圧ローラはトナー汚れがたまりにくいように表面をPFAなどでコートしたりするが、それでも徐々にトナー汚れがたまっていく。加圧ローラに蓄積されたトナー汚れはある時一度にトナーカス状の汚れとなって記録材に付着して排出され画像問題となったり、記録材である紙やOHPシートが加圧ローラに巻き付いたりすることがあり問題である。

これらの汚れを取るために特開平2-160276で紹介されているように定着温調を行い片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙することで加圧ローラの汚れをクリーニングする方法が紹介されている。また、他の方法では定着ニップに記録材を挟み込み、加熱、冷却、加圧ローラの次のクリーニング部分へのステップ搬送する制御を１ステップとして、これを複数回繰り返して実行することにより、加圧部材周面の汚れを順次クリーニング紙に転移させて除去するクリーニングモード(以下、上述のクリーニングを単にクリーニングモードと記す)を有する装置が発売されている。

これらのクリーニング方法はたとえ加圧ローラが汚れてしまっても汚れを除去することができるので非常に有効な手段である。
特開平２−１６０２７６号特開平６−３３７６１２号特開平１０−１２３８７７号特開平１０−３３３３８６号

しかしながら、従来、上述のクリーニングモードを加圧力が変更できる定着装置で実施すると、加圧力状態によりステップの送り量・クリーニング性能が異なるため加圧ローラのクリーニングが出来ない箇所や不十分な箇所が存在する。

また、片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙することで加圧ローラの汚れをクリーニングする際にも加圧状態が適正でないとクリーニングが不十分になり、プリント紙にトナーカス等の汚れが付着する、時には通紙した記録材がローラに巻き付く、等の問題があった。

本発明の目的は、上記問題を解決する為に、加圧力状態・クリーニング条件を考慮する事で、どのような加圧状態でもローラのクリーニング性能を保ち、プリント紙にトナーカス等の汚れが付着しない、クリーニングした記録材がローラに巻き付かない画像形成装置を提供する事である。

上記の問題を解決するため、本出願による発明は以下のことを特徴とするものである。

記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧体の加圧力を変更する加圧力変更手段を有する画像形成装置において、加圧力状態によりステップ送り量、ステップの停止時間を変える事でローラの汚れをムラ無く十分にクリーニングを実施する事で、プリント紙にトナーカス等の汚れが発生する事を防ぐように作用する。

また、加圧力変更手段を有する画像形成装置において、上述のクリーニングモードを行う前にクリーニング最適条件の加圧状態に戻し、クリーニングする事で、プリント紙にトナーカス等の汚れが発生する事を防ぐこように作用する。

以上に説明したように、加圧力を変更する加圧力変更手段と、加圧状態を判別する加圧力判別手段と、記録材を定着ニップに挟み通紙する事でローラをクリーニングするクリーニング手段を有する画像形成装置において、第１の発明は加圧力状態に応じ、クリーニング手段の通紙条件を変える事で、どのような加圧状態においてもローラのクリーニング性を確保し、安定した高品質の画像を供給すると同時にクリーニングの際の巻き付き等を防止出来るという効果がある。

第２の発明は、加圧力状態を検知し、所定の加圧状態に戻し、所定のクリーニング条件でローラのクリーニングを実施する事で、どのような加圧状態においてもクリーニング性を確保し、安定した高品質の画像を供給すると同時にクリーニングの際の巻き付き等を防止出来るという効果がある。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

（第1の実施例）
本発明の第1の実施形態について説明する。本実施例では3段階に加圧力を変更出来る機能を有し、各々の加圧力状態に応じ、クリーニングモードのステップ送り量・ステップ送り待機時間を変更する事で加圧ローラをクリーニングした例について述べる。図２は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図中1は、画像情報に応じて発信されるレーザー光を、照射及び走査する光学手段と走査手段を有したスキャナユニットである。また、10は主たる画像形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、潜像保持部材の感光ドラム3、半導電性のゴムからなるローラ帯電器4、トナー6を感光ドラム3上に現像する現像装置5、及び廃トナーを感光ドラム3上から除去するクリーナー8から構成される。このプロセスカートリッジ10内の感光ドラム3は、矢印方向に回転しており、ローラ帯電器4により、その表面を一様に帯電された後、スキャナユニット1で発信されたレーザー光はミラー2を介して照射されることにより、その表面上に静電潜像が形成されるようになっている。そして、この静電潜像は、現像装置5によりトナーが供給され、トナー像として可視像化される。

一方、給紙カセット11内の記録材(秤量64〜128g)12は給紙ローラ13により、一枚ずつ分離されて給送され、給紙された転写部材12は、上下ガイド14に沿って、一対のレジストローラ15に搬送される。レジストローラ15は、転写部材12が来るまで停止しており、これに記録材12の先端が突き当たることにより、記録材12の斜行を補正する。次いでレジストローラ15は、上記感光ドラム3上に形成された画像の先端と同期するように、記録材12を転写部へと搬送する。なお、このレジストローラ15の近くに給紙センサ(図示せず)が設置されており、通紙状態やジャム、記録材の長さを検知する。上述のようにして転写部に搬送された記録材12は、転写ローラ7からトナーと逆極性の電荷を転写材12の裏側から与えられ、上記感光ドラム3上に形成されたトナー像が上記転写材12に転写される。このトナー像を転写された転写材12は、搬送ローラ17及び搬送ガイド16により定着装置18に搬送され、上記定着装置18は転写材12上の未定着トナー像を熱及び圧力で、転写材12上に溶解、固着させることにより記録画像とする。画像定着後の転写材12はフラッパ19により選択され、各搬送ローラを経て2つの排出トレイ20又は21に排出される。

次に、図１は本実施例で用いる熱定着装置の概略構成を示す断面図である。熱定着装置は、定着体たる定着ローラ22と、加圧体たる加圧ローラ23と、定着ローラ22のための加熱源としてのハロゲンランプである定着体用加熱手段たるヒータ24と、定着ローラ22用の温度検知手段たる温調サーミスタ26と、定着入り口ガイド30とを備えている。本例では、温調サーミスタ26は非画像領域に設置している。この定着装置は、A4(297mm)幅を最大通紙サイズとする転写材を装置の通紙中心を基準として搬送する中央基準の例である。ヒータ24は120V入力時に1000Wの定格出力が出るものを使用し、ヒータ配光も通紙基準に対して対称な分布になっている。定着ローラ22はアルミニウムを芯金28とする直径52mm、厚さ3.0mmのローラであり、表層にはPFAの離型層29を被膜している。加圧ローラ23はステンレス芯金37上にシリコンスポンジの弾性層31、表層にPFAの離型層であるPFA樹脂チューブ32を有し、直径48mm、製品硬度60°のものを用いており、加圧ローラ23の熱伝導率は0.7×103W/℃・cmで、加圧バネ35により800Nの加圧力をかける事で定着ローラとの間に8.0mmのニップ幅を作る。この構成においてA4横送りで50枚/分のプリントが可能である。この定着装置の駆動はDCモータ(図示せず)によりギヤ40を介し定着ローラ22で駆動し、加圧ローラは従動である。

本実施例における定着装置には加圧力を変更する手段である加圧力変更レバー36を設けている。加圧力変更レバー36には加圧状態を検知する為に、図３の様に加圧力検知センサ50(a)、50(b)、50(c)が埋め込まれ、制御部41で常に加圧力変更レバーがどの状態かを認識する。図３の様に加圧力変更レバー36を鉛直上向きに押し上げる事で加圧力を軽減する事が出来る。これにより加圧力を800Nから100Nに変更する事ができ、ニップ幅は3.0mm程度になる。その際に加圧力検知センサ50(b)が反応し、制御部41に加圧状態を伝達する。また、図４の様に加圧力変更レバー36を鉛直上向きに2段階押し上げる事で加圧力を更に軽減する事が出来る。これにより加圧力を800Nから50Nに変更する事ができ、ニップ幅は1.0mm程度になる。加圧力検知センサ50(c)が反応し、制御部41に加圧状態を伝達する。加圧力を軽減する事でジャム処理時のユーザビリティー向上、封筒の皺防止等が可能となる。

ここで、本実施例で用いるステップ送りによる加圧ローラクリーニングモードの基本説明を以下に述べる。図２の様に通常の加圧状態におけるステップ動作は、紙搬送停止して温調180℃を5秒間、温調offして5秒間、定着駆動電流印加時間(以下、紙搬送と記す)50ミリ秒間行う。紙搬送１ステップは加圧ローラの次の位置をクリーニングするために紙搬送用のモーターを瞬間だけ回す動作である。本実施例では30ミリ秒間モーターonすると約8mm紙搬送される。定着ニップ幅は9〜10mmあるので、このステップ動作を繰り返すことで、加圧ローラ上を隙間あけることなく順にクリーニングしていくことができる。図１の様に800Nの加圧状態下に於いては上述のクリーニング条件が最適である。

本実施例での加圧ローラ外径はφ40で1周約126mmである。ステップ動作は20回行うので、ステップで搬送される距離は約160mmである。加圧ローラを1.2周分クリーニングすることができる。そのあとは再び通常の紙搬送スピードでクリーニング紙を排出しクリーニング動作を終了する。本実施例では10000枚通紙後自動で上述の加圧ローラクリーニングモードに入るように設定している。図３のような加圧力を軽減した状態で図１の時と同様に加圧ローラをクリーニングすると、定着装置にかかる駆動負荷が異なる為に記録材の搬送距離が変わり、加圧ローラのクリーニングにはムラが出来、加圧力が異なる為にクリーニング性能が低下し、クリーニングが不十分な箇所が出る可能性がある。

ここで、搬送距離について述べる。図５に各加圧力状態の駆動電流印加時間と定着装置の駆動距離の関係を示す。図５に示す通り加圧状態により、駆動電流印加時間が同様でも定着装置の駆動距離は異なり、加圧力が弱いほど定着装置の負荷は減り駆動距離は長くなり、加圧力が強いほど定着装置の負荷は上がり駆動距離は短くなる。

次に、停止時間について述べる。図３のような加圧力を軽減した状態で図２の時と同様に、紙搬送停止して温調180℃を5秒間、温調offして5秒間行っても加圧ローラと転写材の面圧が小さい為に、加圧ローラのクリーニングは十分に行われない。A4縦搬送などにより加圧ローラを2周以上クリーニングできる装置ならば良いが本実施例のように加圧ローラ径が大きい場合は１周目のクリーニングにより十分クリーニングできないとならない。故に、加圧力が軽減されているものほど停止時間を長くする必要がある。

以上の加圧状態と搬送距離・停止時間の関係から、各加圧状態における適正な搬送距離と停止時間を以下の表１に示す。

図６のフローチャートを用い、各加圧状態に対しクリーニング条件を変えたクリーニングモードの制御について説明する。

先ず、クリーニングモードに入る前に加圧力変更レバーのセンサにより加圧状態を判別する。制御部41により図１のような加圧状態の時にはニップ幅が10mmであるので、表1に基づき紙搬送停止して温調180℃を5秒間、温調offして5秒間、紙搬送30ミリ秒間行う。また、制御部41により図３のような加圧状態の時にはニップ幅が3mmであるので、表1に基づき紙搬送停止して温調180℃を8秒間、温調offして5秒間、紙搬送10ミリ秒間行う。最後に、制御部41により図４のような加圧状態の時にはニップ幅が1mmであるので、表1に基づき紙搬送停止して温調180℃を10秒間、温調offして5秒間、紙搬送3ミリ秒間行う。

以上のように各加圧力状態に応じクリーニング条件を変える事で、どのような加圧状態でもローラをムラ無く十分にクリーニングする事が出来る。以上のような事は2段階の加圧力変更手段、自動加圧力変更手段等を用いても同様の効果が得られる。本実施例においてはローラのクリーニングを10000枚通紙後に実施していたが、環境・定着器構成により他の枚数で実施しても同様の効果が得られる。また、クリーニング手段は汚れを取るために特開平2-160276で紹介されているように定着温調を行い片面にベタ黒を印字した紙を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙することで加圧ローラの汚れをクリーニングする方法や他の方法でも同様の効果が得られる。このような効果は熱ローラ定着装置だけでなくフィルム加熱方式の定着装置やIH定着装置の加圧力変更機能が設けられている定着装置に適応しても同様の効果が得られる事は言うまでもない。

（第２の実施例）
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施例では3段階に加圧力を変更出来る機能を有し、加圧力変更手段が自動である画像形成装置において、ローラをクリーニングする前に所定の加圧力に戻しクリーニングモードを実行した例について述べる。図７は本実施例で用いる熱定着装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態にかかる画像形成装置で第1の実施例と同様の箇所は省略する。異なる点は、定着ローラ22と加圧ローラ23の外径でそれぞれφ60とφ50であり、他のローラ基本構成は同じで、加圧力変更装置は、カム43をソレノイド42で図８、図９の様に回転させる事で3段階の加圧力を変更し、制御手段41で制御する事で自動化した事である。3段階の加圧状態の詳細は以下に示す通りである。図７の加圧状態は加圧力1500Nであり、ニップ幅は15mmである。また、図８の加圧状態は加圧力800Nであり、ニップ幅は12mmである。最後に、ジャム処理時・非通紙時用に設置した図９の加圧状態は加圧力0Nであり、ニップ幅は0mmである。この定着装置は図７の加圧状態において、A4横送りで75枚/分のプリントが可能である。しかし、実施例１と同様のクリーニングモードを実行するには図７の加圧状態では駆動電流印加時間が100ミリ秒間で初めて動作し、動作し始めると惰性でニップ以上の20mm以上搬送してしまい、また、Cセット防止の為、図９のようにニップ幅をゼロにしてしまう、と各加圧力状態においてクリーニングモードは成立しない。

ここで、図１０のフローチャートを用い、以上の定着器を用い本実施例でのクリーニングモードの制御について説明する。

先ず、クリーニングモードに入る前に制御部で加圧状態を検知する。スリープ・電源オフ・ジャム処理後等のように図９のような加圧力を解除した状態、通紙直後等の図７のような加圧状態、の時にはカム43を用い図８の加圧状態にする。図８のような加圧状態になったら、クリーニングモードを実行する。本定着器構成の図８におけるクリーニングモードの適正条件は、紙搬送停止して温調180℃を3秒間、温調offして5秒間、紙搬送50ミリ秒間である。以上のようにクリーニングモードに入る前に常に所定の加圧状態にし、所定のクリーニングモードを実行する事で、どのような加圧状態においてもローラをムラ無く十分にクリーニングする事が出来る。また、クリーニング手段は汚れを取るために特開平2-160276で紹介されているように定着温調を行い片面にベタ黒を印字した紙を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙することで加圧ローラの汚れをクリーニングする方法や他の方法でも同様の効果が得られる。このような効果は熱ローラ定着装置だけでなくフィルム加熱方式の定着装置やIH定着装置の加圧力変更機能が設けられている定着装置に適応しても同様の効果が得られる事は言うまでもない。

実施例１で用いた多段階の加圧力を有する熱ローラ定着装置の概略図。画像形成装置の概略図。実施例１で用いた１段階の加圧力軽減を行った熱ローラ定着装置の該略図。実施例１で用いた２段階の加圧力軽減を行った熱ローラ定着装置の該略図。定着装置駆動電流と転写材移動距離の関係（各加圧力による）。実施例１で用いたフローチャート。実施例２で用いた多段階の加圧力を有する熱ローラ定着装置の概略図。実施例２で用いた１段階の加圧力軽減を行った熱ローラ定着装置の該略図。実施例２で用いた２段階の加圧力軽減を行った熱ローラ定着装置の該略図。実施例２で用いたフローチャート。

Claims

加熱用部材と、この加熱用部材に圧接して加熱ニップを形成する加圧部材と、加熱ニップに記録材を通紙して記録材上の未定着画像を定着させる定着器を有し、記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧力を変更する加圧力変更手段を有し、加圧状態を判別する加圧力判別手段を有する画像形成装置において、
加圧状態により該クリーニングモードの加熱温度・時間、冷却温度・時間、ステップ搬送量のどれか１つを変える事を特徴とする画像形成装置。
加熱用部材と、この加熱用部材に圧接して加熱ニップを形成する加圧部材と、加熱ニップに記録材を通紙して記録材上の未定着画像を定着させる定着器を有し、記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを有し、加圧力を変更する加圧力変更手段を有し、加圧状態を判別する加圧力判別手段を有する画像形成装置において、
該クリーニングモードを行う際に、加圧力変更手段を所定の加圧状態に戻す事を特徴とする画像形成装置。
上記加圧力変更手段が自動で動作する事を特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードは所定の通紙枚数で自動的にクリーニング動作を実行する事を特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
前記所定の通紙枚数とはユーザが設定できる事を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードを実施するときは画像形成装置の各給紙口の記録材サイズ情報から、最大幅の記録材サイズを選択しクリーニングに使用することを特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。
前記記録材を定着ニップに挟み込み、駆動を停止し、定着ニップを加熱し、定着ニップを冷却した後、記録材を搬送する制御を１ステップとして、このステップを複数回繰り返すクリーニングモードは定着温調を行い片面にベタ黒を印字した記録材を加圧ローラ側に印字面を向けて通紙する事を特徴とする請求項１、２に記載の画像形成装置。