JP2008304620A - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱ローラ(加圧ローラ)と定着ローラの間に未定着トナー画像を担持した記録媒体を通紙して、記録媒体表面にトナー画像を定着する定着装置においては、定着ローラに残留トナーが付着することがあり、クリーニング手段で付着物を除去するようにしているが、クリーニングが不足すると、加圧ローラや、次の記録媒体等に残留トナーが再付着することがある。
【解決手段】クリーニングウェブを用いてクリーニングを行う場合、ウェブを定着ローラに単に接離させるだけでなく、条件によって、当接量(食い込み量)を変化させる。定着すべき画像の画像面積率A(%)が30%以上のときは最大当接量を与え、30%以下のときは所定の単調増加関数によって定まる値に従って当接量を設定する。さらに、環境温度と相対湿度によって当接量を決めても良いし、画像面積率をそれに加味しても良い。
【選択図】図3
【解決手段】クリーニングウェブを用いてクリーニングを行う場合、ウェブを定着ローラに単に接離させるだけでなく、条件によって、当接量(食い込み量)を変化させる。定着すべき画像の画像面積率A(%)が30%以上のときは最大当接量を与え、30%以下のときは所定の単調増加関数によって定まる値に従って当接量を設定する。さらに、環境温度と相対湿度によって当接量を決めても良いし、画像面積率をそれに加味しても良い。
【選択図】図3
Description
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を利用したFAX、プリンタ、複写機等、画像形成装置に適用される定着装置に関する。
未定着トナー画像を記録紙などの記録媒体に転写した後、その記録媒体を、対向して配備された定着ローラおよび加圧ローラによって形成されたニップ部で挟み込んで加熱および加圧した後、このニップ部から送り出すことにより未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた複写機、プリンタなどの画像形成装置が用いられている。上記のような定着装置では、定着ローラの表面が、記録媒体の未定着トナー画像を担持した表面に接し、加圧ローラの表面が記録媒体の裏面に接する。このような構成の定着装置では、定着ローラの表面には、未定着トナー画像を構成する一部のトナー粉が付着しやすく、記録媒体上に再転写してしまったり、また、記録媒体がニップ部にないときには、加圧ローラの表面に未定着トナーが移行してしまたりするという課題がある。このような課題を解消するために、従来技術ではクリーニングローラやクリーニングウェブなどを上記ローラ類に当接することで残留トナーの回収を行っていた(例えば、特許文献1 参照。)。
しかしながら、従来のクリーニング手段では機械の使用環境等は考慮されず、常に一定の圧力で上記ローラ類に当接されていた(例えば、特許文献2 参照。)。この特許文献によれば、記録媒体上の画像の面積を考慮してはいるものの、感光体の帯電に特殊な帯電粒子を用いるため、その帯電粒子の除去のため、クリーニングウェブを常時接触させ、その巻取り量(巻取り時間)を画像その他の情報により制御している。
定着ローラの温度が低くなると、クリーニングウェブによる残留トナーの除去が十分行えなくなることを考慮して、定着ローラの温度を検知してクリーニングウェブの接離を行う方法が提案されている(例えば、特許文献3 参照。)。この方法では、クリーニングを軽く行えばよい条件と強力に行わなければならない条件との区別はなく、単にウェブを使うか使わないかの2値的な制御しか行われていない。
したがって、従来のクリーニング手段を具備した定着装置では、トナーを定着するのに厳しい環境では未定着トナーの十分な回収が行われなかったり、あるいはクリーニング手段を必要としないような条件下においてもクリーニング手段が当接されていたりとその通紙条件に適当な対応をとれていなかった。
定着ローラの温度が低くなると、クリーニングウェブによる残留トナーの除去が十分行えなくなることを考慮して、定着ローラの温度を検知してクリーニングウェブの接離を行う方法が提案されている(例えば、特許文献3 参照。)。この方法では、クリーニングを軽く行えばよい条件と強力に行わなければならない条件との区別はなく、単にウェブを使うか使わないかの2値的な制御しか行われていない。
したがって、従来のクリーニング手段を具備した定着装置では、トナーを定着するのに厳しい環境では未定着トナーの十分な回収が行われなかったり、あるいはクリーニング手段を必要としないような条件下においてもクリーニング手段が当接されていたりとその通紙条件に適当な対応をとれていなかった。
本発明では、上記従来技術を省みて記録媒体上の画像面積率や通紙環境に応じた接触圧力で、クリーニング手段と定着ローラまたは加圧ローラを当接させ、定着装置にとって厳しい条件下での残留トナーの十分な回収を行い、軽い接触圧で済むときはそれなりの圧力になるよう制御することで、ローラ表面の劣化を早めないようにし、また当接させる必要が無い時は離間状態にさせることでローラ類とクリーニング手段の寿命を向上させることが可能にする。
請求項1に記載の発明では、加熱源を内部に有する定着ローラと、加圧ローラと、を有し、記録媒体上の未定着トナー画像を定着する定着装置であって、少なくとも前記ローラのいずれか一方に対し離間状態を含む当接量Lmm(ただし、食い込み側を正)が可変のクリーニングウェブ部材を有し、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)に応じて前記当接量Lを設定する設定機構を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の定着装置において、前記当接量Lは、前記面積率Aが30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の定着装置において、前記当接量Lは、前記面積率Aが30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の定着装置において、前記面積率Aが30%以下のとき、前記当接量Lの最小値を−L0(離間固定値)、最大値をαとし、前記画像面積率Aと前記当接量Lの関係を単調増加関数で与えることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の定着装置において、前記単調増加関数を次式で定めたことを特徴とする。
L=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
請求項5に記載の発明では、加熱源を内部に有する定着ローラと、加圧ローラと、を有し、記録媒体上の未定着トナー画像を定着する定着装置であって、少なくとも前記ローラのいずれか一方に対し離間状態を含む当接量Lmm(ただし、食い込み側を正)が可変のクリーニングウェブ部材を有し、少なくとも環境温度T(℃)と、相対湿度H(%)の値に応じて前記当接量Lを設定する設定機構を有することを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の定着装置において、前記単調増加関数を次式で定めたことを特徴とする。
L=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
請求項5に記載の発明では、加熱源を内部に有する定着ローラと、加圧ローラと、を有し、記録媒体上の未定着トナー画像を定着する定着装置であって、少なくとも前記ローラのいずれか一方に対し離間状態を含む当接量Lmm(ただし、食い込み側を正)が可変のクリーニングウェブ部材を有し、少なくとも環境温度T(℃)と、相対湿度H(%)の値に応じて前記当接量Lを設定する設定機構を有することを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の定着装置において、αを実験により定まる定数として、前記当接量Lと環境温度T、相対湿度Hの関係を次式で定めたことを特徴とする。
L=α×{1+(3T−2H)/31} ・・・(3’)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の定着装置において、前記当接量Lは、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、(3’)式にかかわらず、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項6に記載の定着装置において、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以下のとき、当接量計算値をL1とし、その最小値を−L0(離間固定値)、最大値をαとし、前記画像面積率Aと前記当接量計算値L1の関係を単調増加関数で与え、算出された当接量計算値と、式(3’)から得られた当接量Lのうち、小さくない方の値を実際の当接量と定めることを特徴とする。
L=α×{1+(3T−2H)/31} ・・・(3’)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の定着装置において、前記当接量Lは、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、(3’)式にかかわらず、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項6に記載の定着装置において、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以下のとき、当接量計算値をL1とし、その最小値を−L0(離間固定値)、最大値をαとし、前記画像面積率Aと前記当接量計算値L1の関係を単調増加関数で与え、算出された当接量計算値と、式(3’)から得られた当接量Lのうち、小さくない方の値を実際の当接量と定めることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項8に記載の定着装置において、前記単調増加関数を次式で定めたことを特徴とする。
L1=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L1<0になったら、L1=−L0(離間固定値)
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の定着装置において、前記記録媒体の通紙動作が終了したときは、前記定着用ローラに対し前記クリーニングウェブを離間状態におき、前記クリーニングウェブの巻取り処理を行うことを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項1ないし10のいずれか1つに記載の定着装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
L1=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L1<0になったら、L1=−L0(離間固定値)
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の定着装置において、前記記録媒体の通紙動作が終了したときは、前記定着用ローラに対し前記クリーニングウェブを離間状態におき、前記クリーニングウェブの巻取り処理を行うことを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項1ないし10のいずれか1つに記載の定着装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
本発明によれば、画像面積率の変化や、環境条件の変化によっても、残留トナーを良好にクリーニングすることが可能になる。
図1は本発明の実施形態を説明するための画像形成装置の一例を示す図である。
同図において符号30は定着ローラ、32は加圧ローラをそれぞれ示す。
図2は本発明の定着装置を示す図である。
同図において符号70はウェブ供給軸、71はウェブ巻取り軸、72は押えローラ、Wはクリーニングウェブをそれぞれ示す。
本発明の定着装置は、ローラ内に熱源を有する定着ローラ30、加圧ローラ32、クリーニング装置で構成される。さらに、クリーニング装置はクリーニングウェブW、ウェブ供給軸70、ウェブ巻取り軸71、押えローラ72から構成される。従来技術では定着ローラ30および加圧ローラ32のいずれか一方あるいは両方のローラそのものにクリーニング装置の押えローラ72を一定の圧力で当接し、ローラ表面をクリーニングしていた。しかしながら、定着ローラ30や加圧ローラ32にクリーニング装置の押えローラ72を一定圧力で当接させる方式では、前述したようにトナーを定着するのに厳しい環境でも未定着トナーの十分な回収が行われる適切な接触条件になっていなかったり、あるいはクリーニング手段を必要としないような条件下においてもクリーニング手段が当接されていたりと、必ずしもその通紙条件に適切な対応をとれていなかった。クリーニングウェブWおよび当接される定着ローラ30あるいは加圧ローラ32の耐久寿命の観点からも、オフセットトナーの発生しにくい条件(セルフクリーニングで十分な条件)では離間状態にさせることが望ましい。
同図において符号30は定着ローラ、32は加圧ローラをそれぞれ示す。
図2は本発明の定着装置を示す図である。
同図において符号70はウェブ供給軸、71はウェブ巻取り軸、72は押えローラ、Wはクリーニングウェブをそれぞれ示す。
本発明の定着装置は、ローラ内に熱源を有する定着ローラ30、加圧ローラ32、クリーニング装置で構成される。さらに、クリーニング装置はクリーニングウェブW、ウェブ供給軸70、ウェブ巻取り軸71、押えローラ72から構成される。従来技術では定着ローラ30および加圧ローラ32のいずれか一方あるいは両方のローラそのものにクリーニング装置の押えローラ72を一定の圧力で当接し、ローラ表面をクリーニングしていた。しかしながら、定着ローラ30や加圧ローラ32にクリーニング装置の押えローラ72を一定圧力で当接させる方式では、前述したようにトナーを定着するのに厳しい環境でも未定着トナーの十分な回収が行われる適切な接触条件になっていなかったり、あるいはクリーニング手段を必要としないような条件下においてもクリーニング手段が当接されていたりと、必ずしもその通紙条件に適切な対応をとれていなかった。クリーニングウェブWおよび当接される定着ローラ30あるいは加圧ローラ32の耐久寿命の観点からも、オフセットトナーの発生しにくい条件(セルフクリーニングで十分な条件)では離間状態にさせることが望ましい。
本発明では、クリーニングウェブWを定着ローラ30、および加圧ローラ32のいずれか一方(以後これを単に定着用ローラと呼ぶ)に当接させるにあたって、画像条件若しくは環境条件によって、その当接量を変えることを特徴とする。画像条件としては、画像の面積率A(%)をパラメータとして考える。環境条件としては環境温度T(℃)、および相対湿度H(%)を組み合わせパラメータとして考える。
まず初めに、画像面積率Aをパラメータとする実施例を説明する。
従来技術には画像の面積率を検知して、クリーニングウェブの当接時間を制御する例があるが、記録媒体の通過中に適正なクリーニングを行わなければ、残留トナーが通過中の記録媒体に再転写される危険性がある。したがって、定着用ローラがクリーニングウェブWとの接触位置を通過した時点でクリーニングが終了している必要があり、当接時間の制御では問題は解決しない。このことを踏まえて、本発明では、定着用ローラに対するクリーニングウェブの接触圧を変更する方法を採用した。ただし、接触圧は外見では分からないので、代用特性として、定着用ローラとクリーニングウェブWとの間の食い込み量の変化で接触圧の変化を得ている。ここで、食い込み量とは、対向する二つの部材が圧力をもって接するとき、少なくとも一方が変形をして、両者が自然形状で接したときの位置からさらに接近した量(距離)のことを言い、以後これを当接量という。したがって、当接量は食い込み側を正の値とし、当接量が負になると言うことは、対向する二つの部材が離れていることを意味する。
まず初めに、画像面積率Aをパラメータとする実施例を説明する。
従来技術には画像の面積率を検知して、クリーニングウェブの当接時間を制御する例があるが、記録媒体の通過中に適正なクリーニングを行わなければ、残留トナーが通過中の記録媒体に再転写される危険性がある。したがって、定着用ローラがクリーニングウェブWとの接触位置を通過した時点でクリーニングが終了している必要があり、当接時間の制御では問題は解決しない。このことを踏まえて、本発明では、定着用ローラに対するクリーニングウェブの接触圧を変更する方法を採用した。ただし、接触圧は外見では分からないので、代用特性として、定着用ローラとクリーニングウェブWとの間の食い込み量の変化で接触圧の変化を得ている。ここで、食い込み量とは、対向する二つの部材が圧力をもって接するとき、少なくとも一方が変形をして、両者が自然形状で接したときの位置からさらに接近した量(距離)のことを言い、以後これを当接量という。したがって、当接量は食い込み側を正の値とし、当接量が負になると言うことは、対向する二つの部材が離れていることを意味する。
図3は食い込み状態を説明するための図である。
図4は離間状態を説明するための図である。
定着ローラ30と加圧ローラ32との間は、定着のためのニップ部を必要とすることから、どちらか一方が若干弾性変形するような材質で作られている。クリーニングウェブWを押し当てる相手ローラが弾性体である場合は、押えローラ72は弾性体でなくとも良い。相手ローラが剛体である場合は、押えローラ72が弾性体である必要がある。いずれにしても、定着用ローラと押えローラ72とは、クリーニングウェブを挟んだ状態で、接触圧0で接した位置から、両ローラの中心間距離が近接、および離間できるように構成しておく。ただし、両者が非接触の場合は、前記当接量が負となるが、負の値はいくらであっても、非接触状態に変わりはなく、クリーニングに関しては何の寄与もしていないので、当接量を負の値で連続的な値をもたせることの意味がない。そこで、当接量が負の場合は機構的に許せる範囲で十分な距離−L0、例えば−1mm、あるいは−2mmのように、固定的に離してしまって構わない。この−L0を離間固定値と名付ける。
このように、接触の必要が無いときは明確に離間させることによって、両者の接触による磨耗を低減させ、寿命を向上させることができる。
図4は離間状態を説明するための図である。
定着ローラ30と加圧ローラ32との間は、定着のためのニップ部を必要とすることから、どちらか一方が若干弾性変形するような材質で作られている。クリーニングウェブWを押し当てる相手ローラが弾性体である場合は、押えローラ72は弾性体でなくとも良い。相手ローラが剛体である場合は、押えローラ72が弾性体である必要がある。いずれにしても、定着用ローラと押えローラ72とは、クリーニングウェブを挟んだ状態で、接触圧0で接した位置から、両ローラの中心間距離が近接、および離間できるように構成しておく。ただし、両者が非接触の場合は、前記当接量が負となるが、負の値はいくらであっても、非接触状態に変わりはなく、クリーニングに関しては何の寄与もしていないので、当接量を負の値で連続的な値をもたせることの意味がない。そこで、当接量が負の場合は機構的に許せる範囲で十分な距離−L0、例えば−1mm、あるいは−2mmのように、固定的に離してしまって構わない。この−L0を離間固定値と名付ける。
このように、接触の必要が無いときは明確に離間させることによって、両者の接触による磨耗を低減させ、寿命を向上させることができる。
このような条件を定めて、様々な面積率の画像を定着させ、当接量を変化させながらクリーニング状態を観察した。ラフな実験では画像の面積率Aが30%以上の場合、当接量は1mmに固定して丁度所望のクリーニング性能が得られた。すなわち、
100≧A≧30のとき、
L=1 ・・・(1)
逆に、Aが30%以上では、当接量を1mm以下にすると残留トナーが無視できなくなることが分かった。
画像の面積率が30%未満の場合をさらに詳しく条件変化させて上記と同様な実験を繰り返し観察したところ、当接量L(mm)と面積率A(%)との間には次式で示す実験式がほぼ当てはまることが分かった。
30>Aのとき、
A=9×L2+15×L+6 ・・・(2)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
式(1)との関係で言えば、式(2)の条件は当然30>Aであるが、この式はA=30のとき、L=1となり、式(1)の値と一致する。したがって、以後この式の条件をAが30%以下の場合と表現する。
100≧A≧30のとき、
L=1 ・・・(1)
逆に、Aが30%以上では、当接量を1mm以下にすると残留トナーが無視できなくなることが分かった。
画像の面積率が30%未満の場合をさらに詳しく条件変化させて上記と同様な実験を繰り返し観察したところ、当接量L(mm)と面積率A(%)との間には次式で示す実験式がほぼ当てはまることが分かった。
30>Aのとき、
A=9×L2+15×L+6 ・・・(2)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値)
式(1)との関係で言えば、式(2)の条件は当然30>Aであるが、この式はA=30のとき、L=1となり、式(1)の値と一致する。したがって、以後この式の条件をAが30%以下の場合と表現する。
式(2)はLに関して陰関数になっているので、これをLについて解いて陽関数に直すと、
L=〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2’)
となる。
図5は式(2’)から面積率Aが0〜30%の範囲でグラフ化した図である。
同図から分かるように、面積率Aが6%未満では、Lが負になることが分かる。したがって、面積率Aが6%未満であったらクリーニングウェブWは離間固定値−L0に設定することになる。
面積率が6%以上30%以下の場合、当接量Lは式(2)または式(2’)に従って、0mmから1mmまでの間の値を取る。
ここで、面積率の検出について述べる。本発明の定着装置は主として画像形成に組込まれて用いられるので、画像形成装置がデジタル的な画像読み取り部を有している場合であれば、読み取った画像データの黒部のドット数をカウントすることで、原稿サイズとの関係を算出すればほぼ面積率が求められる。そうでない場合でも、未定着トナー像の段階で記録媒体からの反射率を検知することで面積率を推定することができる。この場合は、検知手段を定着装置の中に設けることも可能である。
L=〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2’)
となる。
図5は式(2’)から面積率Aが0〜30%の範囲でグラフ化した図である。
同図から分かるように、面積率Aが6%未満では、Lが負になることが分かる。したがって、面積率Aが6%未満であったらクリーニングウェブWは離間固定値−L0に設定することになる。
面積率が6%以上30%以下の場合、当接量Lは式(2)または式(2’)に従って、0mmから1mmまでの間の値を取る。
ここで、面積率の検出について述べる。本発明の定着装置は主として画像形成に組込まれて用いられるので、画像形成装置がデジタル的な画像読み取り部を有している場合であれば、読み取った画像データの黒部のドット数をカウントすることで、原稿サイズとの関係を算出すればほぼ面積率が求められる。そうでない場合でも、未定着トナー像の段階で記録媒体からの反射率を検知することで面積率を推定することができる。この場合は、検知手段を定着装置の中に設けることも可能である。
本実験例では最大の食い込み量がたまたま1mmであったが、クリーニングウェブWの特性や、押えローラや定着用ローラの弾性の程度によって必ずしも1mm丁度になるとは限らない。そこで、式(1)を一般化すれば、係数をαとして次式のように表せる。
100≧A≧30のとき
L=α ・・・(1’)
αは上記実験例と同様にして実験から求めることができ、1を含むその前後の値になる可能性が高い。
同様のことは式(2)についても言える。ただし、式(2)は陰関数なので、理解が容易になるよう、陽関数の式(2’)を用いて一般式を示す。
30≧Aのとき、
L=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
100≧A≧30のとき
L=α ・・・(1’)
αは上記実験例と同様にして実験から求めることができ、1を含むその前後の値になる可能性が高い。
同様のことは式(2)についても言える。ただし、式(2)は陰関数なので、理解が容易になるよう、陽関数の式(2’)を用いて一般式を示す。
30≧Aのとき、
L=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
図6は当接量Lを変化させるための構成の1例を示す図である。
図7は図6に示す構成例の正面図である。
同図において符号74は等摂津量Lの設定機構としての偏心カムを示す。
押えローラ72はその軸部72aが、図示しないバネ機構によって、偏心カム74のカム面に圧接している。軸部72aと偏心カムの軸部74aが最も接近した状態をホームポジションとする。このとき、クリーニングウェブWは定着用ローラから最も離れた位置にある。このときのクリーニングウェブWと定着用ローラの空隙部の距離が前述の離間固定値−L0になる。
式(1)または式(2)によって算出された当接量Lに対応させて、L=−L0が得られたときは偏心カムを回動させず、L≧0になった場合は、偏心カム74を所定量回動させ、クリーニングウェブWを定着用ローラに接触させる。その回動量次第でクリーニングウェブWと定着用ローラの間の食い込み量が変わる。最大の食い込み量は、前記実施例で言えば1mmであり、一般的にはαmmである。
図7は図6に示す構成例の正面図である。
同図において符号74は等摂津量Lの設定機構としての偏心カムを示す。
押えローラ72はその軸部72aが、図示しないバネ機構によって、偏心カム74のカム面に圧接している。軸部72aと偏心カムの軸部74aが最も接近した状態をホームポジションとする。このとき、クリーニングウェブWは定着用ローラから最も離れた位置にある。このときのクリーニングウェブWと定着用ローラの空隙部の距離が前述の離間固定値−L0になる。
式(1)または式(2)によって算出された当接量Lに対応させて、L=−L0が得られたときは偏心カムを回動させず、L≧0になった場合は、偏心カム74を所定量回動させ、クリーニングウェブWを定着用ローラに接触させる。その回動量次第でクリーニングウェブWと定着用ローラの間の食い込み量が変わる。最大の食い込み量は、前記実施例で言えば1mmであり、一般的にはαmmである。
次に、環境温度T(℃)、および相対湿度H(%)をパラメータとする実施例を説明する。
一般的な傾向として環境温度が高いほど、残留トナーが多くなりやすく、相対湿度が高いほど、残留トナーが少なくなりやすい。両者の関係を実験により調べてみると、残留トナーの生じやすさはおおむね(3T−2H)に比例することが分かった。これを元に、具体的な実験値から当接量Lの実験式を求めたのが式(3)である。
L=1+(3T−2H)/31 ・・・(3)
環境温度Tは通常画像形成装置が使われる温度であるから、0℃ないし30℃を考えればよいが、この温度範囲に対し、日常発生する相対湿度を仮に10〜60%としたとき、数値の組み合わせによってはLが負の値になる。Lが負になるということはクリーニングウェブを定着用ローラに接触させる必要がないことを意味しているので、式(2)における但し書きと同様、Lを前記離間固定値−L0に設定する。
図8は式(3)を特定温度においてグラフ化した図である。
同図は便宜上、環境温度5℃から30℃まで5℃間隔でプロットしてある。式(3)は1次関数であるから、グラフは直線になる。したがって、任意の温度のグラフを描くことは容易にできるし、計算も単純なので、必要に応じて式(3)から算出すればよい。
この式(3)も、前記と同様一般式を考えれば、式(3’)となる。
L=α×{1+(3T−2H)/31} ・・・(3’)
当接量Lの設定機構は図4に示した構成がそのまま使える。
環境温度T、および相対湿度Hの検出手段は、画像形成装置として備えていてその検知結果もしくは当接量の算出結果を定着装置に渡す形にしても良いし、定着装置自身がそれらの検出手段を有していても良い。
一般的な傾向として環境温度が高いほど、残留トナーが多くなりやすく、相対湿度が高いほど、残留トナーが少なくなりやすい。両者の関係を実験により調べてみると、残留トナーの生じやすさはおおむね(3T−2H)に比例することが分かった。これを元に、具体的な実験値から当接量Lの実験式を求めたのが式(3)である。
L=1+(3T−2H)/31 ・・・(3)
環境温度Tは通常画像形成装置が使われる温度であるから、0℃ないし30℃を考えればよいが、この温度範囲に対し、日常発生する相対湿度を仮に10〜60%としたとき、数値の組み合わせによってはLが負の値になる。Lが負になるということはクリーニングウェブを定着用ローラに接触させる必要がないことを意味しているので、式(2)における但し書きと同様、Lを前記離間固定値−L0に設定する。
図8は式(3)を特定温度においてグラフ化した図である。
同図は便宜上、環境温度5℃から30℃まで5℃間隔でプロットしてある。式(3)は1次関数であるから、グラフは直線になる。したがって、任意の温度のグラフを描くことは容易にできるし、計算も単純なので、必要に応じて式(3)から算出すればよい。
この式(3)も、前記と同様一般式を考えれば、式(3’)となる。
L=α×{1+(3T−2H)/31} ・・・(3’)
当接量Lの設定機構は図4に示した構成がそのまま使える。
環境温度T、および相対湿度Hの検出手段は、画像形成装置として備えていてその検知結果もしくは当接量の算出結果を定着装置に渡す形にしても良いし、定着装置自身がそれらの検出手段を有していても良い。
次に、画像面積Aと、環境温度Tおよび相対湿度Hの組合わせの両方のパラメータを考慮した実施例について説明する。
本実施例では、画像面積率から求めた当接量LをL1と表記し、環境条件から求めた当接量LをL2と表記する。L1は前記式(1’)、式(2”)を用いて算出した値とし、L2は式(3’)を用いて算出した値とする。
得られたL1とL2は同一の値となるとは限らないので、通常、両者の間には大小関係が発生する。
本実施例ではL1とL2を算出した上で、両者のうちの大きい方を当接量Lとして採用する。ただし、両者が等しいときはどちらを採用しても同じなので、これを含めると、両者のうち、「小さくない方を採用する」ということになる。
上記と同様、当接量Lの設定機構は図4に示した構成がそのまま使える。
本実施例では、画像面積率から求めた当接量LをL1と表記し、環境条件から求めた当接量LをL2と表記する。L1は前記式(1’)、式(2”)を用いて算出した値とし、L2は式(3’)を用いて算出した値とする。
得られたL1とL2は同一の値となるとは限らないので、通常、両者の間には大小関係が発生する。
本実施例ではL1とL2を算出した上で、両者のうちの大きい方を当接量Lとして採用する。ただし、両者が等しいときはどちらを採用しても同じなので、これを含めると、両者のうち、「小さくない方を採用する」ということになる。
上記と同様、当接量Lの設定機構は図4に示した構成がそのまま使える。
図9は本発明の他の実施例を説明するための図である。
図5に示した式(2’)対応のグラフは、2次式による曲線(同図の細線)になっているが、当接量Lは0mmから1mmまでの、画像面積A(%)に関する単調増加関数であるため、これを直線(同図の太線)で近似してみる。
この直線の式は次式で表される。
L=A/24−0.25 ・・・(4)
同図に見るように細線と太線の上下方向の差はあまり大きくないので、この直線で近似しても大きな問題は生じない。なお、同図では図5と同様、当接量Lが負になる部分もそのまま表示してあるが、本発明の趣旨に沿って、L<0のときはL=−L0(離間固定値)とすることは言うまでもない。
上記太線の近似は、L=0と、L=1が細線と丁度一致するように行ったが、全体の誤差が最も小さくなるような近似(同図破線)や、折れ線(同図点線で示す2本の直線)で近似する方法でも良い。このように、単数もしくは複数の直線の式を使って近似すれば、演算に平方根を含まないので、演算が非常に楽になる。
図5に示した式(2’)対応のグラフは、2次式による曲線(同図の細線)になっているが、当接量Lは0mmから1mmまでの、画像面積A(%)に関する単調増加関数であるため、これを直線(同図の太線)で近似してみる。
この直線の式は次式で表される。
L=A/24−0.25 ・・・(4)
同図に見るように細線と太線の上下方向の差はあまり大きくないので、この直線で近似しても大きな問題は生じない。なお、同図では図5と同様、当接量Lが負になる部分もそのまま表示してあるが、本発明の趣旨に沿って、L<0のときはL=−L0(離間固定値)とすることは言うまでもない。
上記太線の近似は、L=0と、L=1が細線と丁度一致するように行ったが、全体の誤差が最も小さくなるような近似(同図破線)や、折れ線(同図点線で示す2本の直線)で近似する方法でも良い。このように、単数もしくは複数の直線の式を使って近似すれば、演算に平方根を含まないので、演算が非常に楽になる。
記録媒体の通紙動作が終了して、定着用ローラをこれ以上クリーニングする必要が無くなったときは、定着用ローラに対しクリーニングウェブを離間状態におく。
一般に通紙動作終了後にクリーニングウェブ上にはトナーが多く付着した状態になる。
クリーニングウェブはクリーニング動作中、常時定着用ローラの回転方向に対してカウンタ方向に巻取り移動が行われているが、その移動速度は、例えば10mm/分程度の微速度なので、一旦離したクリーニングウェブを、そのまま次のジョブで当接させると、そのジョブ実行時にウェブ上に付着したトナーが再度定着用ローラ側に付着する可能性がある。そのため、ジョブ間でクリーニングウェブを離間状態にさせたときに若干量の巻取り処理をすることで、上記の課題を解消することができる。巻取り量はトナーの再付着が生じない程度であればよく、例えば、10mm程度もあれば十分である。
一般に通紙動作終了後にクリーニングウェブ上にはトナーが多く付着した状態になる。
クリーニングウェブはクリーニング動作中、常時定着用ローラの回転方向に対してカウンタ方向に巻取り移動が行われているが、その移動速度は、例えば10mm/分程度の微速度なので、一旦離したクリーニングウェブを、そのまま次のジョブで当接させると、そのジョブ実行時にウェブ上に付着したトナーが再度定着用ローラ側に付着する可能性がある。そのため、ジョブ間でクリーニングウェブを離間状態にさせたときに若干量の巻取り処理をすることで、上記の課題を解消することができる。巻取り量はトナーの再付着が生じない程度であればよく、例えば、10mm程度もあれば十分である。
30 定着ローラ
32 加圧ローラ
70 ウェブ供給軸
71 ウェブ巻取り軸
72 押えローラ
74 偏心カム
32 加圧ローラ
70 ウェブ供給軸
71 ウェブ巻取り軸
72 押えローラ
74 偏心カム
Claims (11)
- 加熱源を内部に有する定着ローラと、加圧ローラと、を有し、記録媒体上の未定着トナー画像を定着する定着装置であって、少なくとも前記ローラのいずれか一方(に対し離間状態を含む当接量Lmm(ただし、食い込み側を正)が可変のクリーニングウェブ部材を有し、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)に応じて前記当接量Lを設定する設定機構を有することを特徴とする定着装置。
- 請求項1に記載の定着装置において、前記当接量Lは、前記面積率Aが30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする定着装置。 - 請求項2に記載の定着装置において、前記面積率Aが30%以下のとき、前記当接量Lの最小値を−L0(離間固定値)、最大値をαとし、前記画像面積率Aと前記当接量Lの関係を単調増加関数で与えることを特徴とする定着装置。
- 請求項3に記載の定着装置において、前記単調増加関数を次式で定めたことを特徴とする定着装置。
L=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値) - 加熱源を内部に有する定着ローラと、加圧ローラと、を有し、記録媒体上の未定着トナー画像を定着する定着装置であって、少なくとも前記ローラのいずれか一方に対し離間状態を含む当接量Lmm(ただし、食い込み側を正)が可変のクリーニングウェブ部材を有し、少なくとも環境温度T(℃)と、相対湿度H(%)の値に応じて前記当接量Lを設定する設定機構を有することを特徴とする定着装置。
- 請求項5に記載の定着装置において、αを実験により定まる定数として、前記当接量Lと環境温度T、相対湿度Hの関係を次式で定めたことを特徴とする定着装置。
L=α×{1+(3T−2H)/31} ・・・(3’)
ただし、L<0になったら、L=−L0(離間固定値) - 請求項6に記載の定着装置において、前記当接量Lは、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以上のとき、αを実験により定まる定数として、(3’)式にかかわらず、次式
L=α ・・・(1’)
で定まる固定値とすることを特徴とする定着装置。 - 請求項6に記載の定着装置において、定着すべき記録媒体上の画像面積率A(%)が30%以下のとき、当接量計算値をL1とし、その最小値を−L0(離間固定値)、最大値をαとし、前記画像面積率Aと前記当接量計算値L1の関係を単調増加関数で与え、算出された当接量計算値と、式(3’)から得られた当接量Lのうち、小さくない方の値を実際の当接量と定めることを特徴とする定着装置。
- 請求項8に記載の定着装置において、前記単調増加関数を次式で定めたことを特徴とする定着装置。
L1=α×〔−15+√{225−4×9×(6−A)}〕/18 ・・・(2”)
ただし、L1<0になったら、L1=−L0(離間固定値) - 請求項1ないし9のいずれか1つに記載の定着装置において、前記記録媒体の通紙動作が終了したときは、前記定着用ローラに対し前記クリーニングウェブを離間状態におき、前記クリーニングウェブの巻き取り処理を行うことを特徴とする定着装置。
- 請求項1ないし10のいずれか1つ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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007150519A JP2008304620A (ja) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | 定着装置、および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007150519A JP2008304620A (ja) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | 定着装置、および画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008304620A true JP2008304620A (ja) | 2008-12-18 |
Family
ID=40233417
Family Applications (1)
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JP2007150519A Pending JP2008304620A (ja) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | 定着装置、および画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008304620A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2560053A3 (en) * | 2011-08-15 | 2015-02-25 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning system control method, fixing device, and image forming apparatus incorporating same |
-
2007
- 2007-06-06 JP JP2007150519A patent/JP2008304620A/ja active Pending
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EP2560053A3 (en) * | 2011-08-15 | 2015-02-25 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning system control method, fixing device, and image forming apparatus incorporating same |
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