JP2017181623A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易的かつ効果的に、接触回転体に対する清掃能力を確保するとともに、接触回転体の長寿命化を図る。【解決手段】画像形成装置は、定着回転体対３１，３２によって形成した定着ニップ部３３に未定着トナー像付きの記録材Ｐを通過させて定着させる定着装置５を備えるとともに、定着回転体対３１，３２のいずれか一方に接触する接触回転体４１と、接触回転体４１に接触してこれを清掃する清掃回転体４２と、接触回転体４１に対する清掃回転体４２の位置を変更して接触回転体４１に対する清掃回転体４２の圧接力を変更する圧接力変更部７７とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、定着回転体対によって形成した定着ニップ部に未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関する。画像形成装置には、複写機、プリンター、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置は、加熱回転体と加圧回転体とで形成した定着ニップ部に未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置を備えている。この種の定着方式では、記録材が定着ニップ部を通過して加熱及び加圧されることによってトナー像が溶融し、当該トナー像が記録材に定着する。

定着装置の中には、加圧回転体に接触して通紙幅方向の温度分布を均一化する均熱回転体と、均熱回転体に接触してこれを清掃する清掃回転体とを備えたものがある（例えば特許文献１等参照）。均熱回転体は、加熱回転体や加圧回転体の温度ムラに起因した定着ムラや紙しわの問題を防止するものである。均熱回転体は加圧回転体に接触しているから、加圧回転体に付着したトナーや紙粉等の残留物が均熱回転体に転移することもある。そこで、均熱回転体に対して一定の圧接力で圧接回転する清掃回転体が均熱回転体に転移した残留物を取り除く。

特開２０１０−９７０１７号公報

清掃回転体に回収したトナーや紙粉は、清掃回転体と均熱回転体との回転速度差や清掃回転体と均熱回転体との接触圧によっては掻き混ぜられて混合物になる。混合物はトナーと紙粉との比率に応じて異なる粘性を呈する。例えば紙粉比率大（トナー比率小）の場合は粘性の低い混合物が生成され、トナー比率大（紙粉比率小）の場合は粘性の高い混合物が生成される。

紙粉比率大の混合物は、粘性が低いために、衝撃等によって清掃回転体から外れて、均熱回転体や加圧回転体に戻り転移することがある。均熱回転体に戻り転移したものは清掃回転体で再回収されるが、加圧回転体に戻り転移したものは、加圧回転体と均熱回転体との間のニップ部で押圧されて加圧回転体に滞留し易い。加圧回転体に滞留した紙粉比率大の混合物は、粘性の低さから定着ニップ部で記録材に付着し難い。また、加圧回転体に滞留した紙粉比率大の混合物は、離型性も悪いため、加圧回転体上で汚れとして成長し易いという問題があった。

一方、トナー比率大の混合物は、粘性が高いために、清掃回転体だけでなく均熱回転体にも固着し易い傾向にある。均熱回転体への混合物の固着量が増えると、清掃回転体での除去能力を凌駕して、混合物が均熱回転体上で汚れとして成長し、接触する一方の定着回転体の表面を傷つけたり、汚れの塊が定着ニップ部に逆流して記録材を汚す、いわゆる吐き出し汚れを発生させたりするという問題があった。

また、清掃回転体の清掃能力を高くするには、清掃回転体の表層材質を硬くしたり、均熱回転体に対する圧接力を高くしたり、均熱回転体に対しカウンター回転で圧接したり、均熱回転体に対する周速比を上げたりする。ところが、清掃回転体の清掃能力を高くすると、紙粉比率大の条件のときに、清掃回転体の清掃能力による撹拌により、紙粉比率大の混合物ができやすくなるという問題があった。さらに、清掃回転体の清掃能力が高いと、摺擦する均熱回転体の表層摩耗が促進され、均熱回転体の寿命を短くしてしまうという問題があった。

これらの問題は、加圧回転体に接触する均熱回転体に清掃回転体が接触される構成に限らず、定着ニップ部を形成する定着回転体対のいずれか一方に接触する接触回転体（例えば均熱回転体やトナー回収ローラーなど）に清掃回転体が接触する構成において生じる。

本発明は、上記の問題を解消することを技術的課題としている。

請求項１の発明は、定着回転体対によって形成した定着ニップ部に未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着回転体対のいずれか一方に接触する接触回転体と、前記接触回転体に接触してこれを清掃する清掃回転体と、前記接触回転体に対する前記清掃回転体の位置を変更して前記接触回転体に対する前記清掃回転体の圧接力を変更する圧接力変更部とを備えるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記圧接力変更部は、前記清掃回転体の前記圧接力を少なくとも２段階で変更するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記接触回転体に転移する紙粉量を検知する紙粉量検知部をさらに備え、前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移する紙粉量が多いほど前記清掃回転体の前記圧接力を小さくするものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材の紙種の情報に基づき前記接触回転体に転移する紙粉量を検知するものである。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の画像形成装置において、前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材の通紙枚数の情報に基づき前記接触回転体に転移する紙粉量を検知するものである。

請求項６の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材を搬送する回転部材に付着した紙粉量を検出するフォトセンサーと、前記回転部材の外周側において前記フォトセンサーよりも回転下流側に配置した清掃ブレード体とを備えるものである。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記接触回転体に転移するトナー量を検知するトナー量検知部をさらに備え、前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移するトナー量が多いほど前記清掃回転体の前記圧接力を大きくするものである。

請求項８の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記トナー量検知部は、使用環境情報、定着装置内の検出温度情報、印字率、画像パターン、もしくは前記接触回転体に転移するトナー量を検知するセンサーの出力、又はこれらのうち複数の組み合わせにより、前記接触回転体に転移するトナー量を検知するものである。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移する紙粉量と前記接触回転体に転移するトナー量の両方に基づいて前記清掃回転体の前記圧接力を変更するものである。

請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記清掃回転体は、前記接触回転体の回転方向と同じ向きに回転されるものである。

請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記清掃回転体の両端側を軸支する一対の清掃回転体支持体は、互いに分離して配置されるとともに、それぞれ前記清掃回転体を前記接触回転体側へ加圧するものである。

請求項１２の発明は、請求項１から１のいずれか一項に記載の画像形成装置において、清掃回転体は、回動支点軸を中心として回動可能に軸支され、前記清掃回転体を回転駆動するときの駆動による圧力方向は前記回動支点軸の軸心側へ向いているものである。

本発明は、定着回転体対のいずれか一方に接触して通紙幅方向の温度分布を均一化する接触回転体と、接触回転体に接触してこれを清掃する清掃回転体と、接触回転体に対する清掃回転体の位置を変更して接触回転体に対する清掃回転体の圧接力を変更する圧接力変更部とを備えるから、紙種や画像パターン、印字率などの条件に応じて接触回転体に対する清掃回転体の圧接力を変更できる。これにより、本発明は、種々の印刷条件に拘らず、接触回転体に付着したトナー成分や紙成分の汚れを効果的に除去したり、加圧回転体に汚れを付着させないようにして各定着回転体の汚れに起因した画像不良や、接触回転体に接触した定着回転体表面の破損等を回避できるとともに、接触回転体表層の摩耗を抑制し、接触回転体の長寿命化を図れる。

第１実施形態に係るプリンターの概略説明図である。 第１実施形態の定着装置を示す概略断面図である。 第１実施形態の定着装置の回転ブラシ周辺を示す概略側面図である。 均熱化ローラーに対する回転ブラシの位置の変更例を示す概略図である。 ギアの圧力角と回動支点軸の位置関係を示す概略図である。 第１実施形態における制御部の機能ブロック図である。 ローラー汚れの比較を表す図表である。 第２実施形態に係るプリンターの概略説明図である。 第２実施形態における制御部の機能ブロック図である。 第２実施形態の汚れ診断テーブルである。 第２実施形態の使用環境補正テーブルである。 第２実施形態の定着温度補正テーブルである。 回転ブラシの回転方向による清掃能力差を表すイメージ図である。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば「左右」「上下」等）を用いる場合は、図１において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、図１を参照しながら、画像形成装置１の概要を説明する。第１実施形態の画像形成装置１は、タンデム方式のカラーデジタルプリンター（以下、単にプリンターと記載する）である。図１に示すように、プリンター１は、筐体２内に、画像プロセス装置３、給紙装置４及び定着装置５等を備えている。図示は省略するが、プリンター１は、例えばＬＡＮといったネットワークに接続されていて、操作表示部としての操作パネル４８（図６参照）や外部端末（図示省略）等からの印刷ジョブを受け付けると、当該ジョブに基づいて印刷を実行するように構成されている。

筐体２内の下部に位置する給紙装置４は、記録材Ｐを収容する給紙カセット２１、給紙カセット２１内の記録材Ｐを最上層から繰り出すピックアップローラー２２、繰り出された記録材Ｐを１枚ずつに分離する一対の分離ローラー２３、及び、１枚に分離された記録材Ｐを所定のタイミングにて画像プロセス装置３に搬送する一対のタイミングローラー２４等を備えている。各給紙カセット２１内の記録材Ｐは、ピックアップローラー２２及び分離ローラー２３の回転にて、最上層のものから１枚ずつ搬送経路３０に送り出される。搬送経路３０は、給紙装置４の給紙カセット２１から、タイミングローラー対２４のニップ部、画像プロセス装置３の二次転写ニップ部、及び定着装置５の定着ニップ部３３を経て、筐体２上部にある排出ローラー対２６に至る。

給紙カセット２１内の記録材Ｐは、通紙幅（矢印Ｓ方向と直交する幅寸法）の中央を基準にして、搬送経路３０に向けて矢印Ｓ方向に搬送するセンター基準にセットされる。図示は省略するが、給紙カセット２１内には、給紙前の記録材Ｐをセンター基準に幅寄せする一対の側部規制板を備えている。一対の側部規制板は、通紙幅方向に互いに連動して遠近移動するように構成されている。給紙カセット２１内の記録材Ｐを一対の側部規制板にて通紙幅方向両側から挟持することによって、給紙カセット２１内の記録材Ｐがその規格に拘らずセンター基準にセットされる。従って、画像プロセス装置３での転写処理や、定着装置５での定着処理もセンター基準で実行される。

給紙装置４の上方に位置する画像プロセス装置３は、像担持体の一例である感光体ドラム１３上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、中間転写体としての中間転写ベルト６、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像部７等を備えている。

中間転写ベルト６は導電性を有する素材からなる無端状のものであり、像担持体の一例でもある。中間転写ベルト６は、筐体２内の中央部右側に位置する駆動ローラー８と、同じく中央部左側に位置する従動ローラー９とに巻き掛けられている。中間転写ベルト６のうち駆動ローラー８に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラー１０が配置されている。主モーター（図示省略）の動力伝達にて駆動ローラー８を図１の反時計方向に回転させることにより、中間転写ベルト６は図１の反時計方向に周回する。

中間転写ベルト６のうち駆動ローラー８に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー１０が配置されている。二次転写ローラー１０は中間転写ベルト６に当接していて、中間転写ベルト６と二次転写ローラー１０との間（当接部分）が二次転写領域としての二次転写ニップ部になっている。二次転写ローラー１０は、中間転写ベルト６の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録材Ｐの移動に伴って、図１の時計方向に回転する。中間転写ベルト６のうち従動ローラー９に巻き掛けられた部分の外周側には、中間転写ベルト６上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナー１２が配置されている。転写ベルトクリーナー１２は中間転写ベルト６に当接している。

４つの作像部７は、中間転写ベルト６の下方において、図１の左からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、中間転写ベルト６に沿って並べて配置されている。図１では説明の便宜上、各作像部７に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。各作像部７は、図１の時計方向に回転する像担持体の一例としての感光体ドラム１３を備えている。感光体ドラム１３の周囲には、図１における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電装置１４、露光装置１９、現像装置１５、一次転写ローラー１６及び感光体クリーナー１７が配置されている。

感光体ドラム１３は負帯電性のものであり、主モーターからの動力伝達によって図１の時計方向に回転するように構成されている。帯電装置１４は、感光体ドラム１３の表面を一様に帯電させるものである。現像装置１５は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体ドラム１３上に形成された静電潜像を反転現像にて化させるものである。

一次転写ローラー１６は中間転写ベルト６の内周側に位置していて、中間転写ベルト６を挟んで、対応する作像部７の感光体ドラム１３に対峙している。一次転写ローラー１６も、中間転写ベルト６の回転に伴って図１の反時計方向に回転する。中間転写ベルト６と一次転写ローラー１６との間（当接部分）は一次転写領域としての一次転写ニップ部になっている。感光体クリーナー１７は、感光体ドラム１３上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、感光体ドラム１３に当接している。４つの作像部７の下方には露光装置１９が配置されている。露光装置１９は、外部端末等からの画像データに基づき、レーザー光によって各感光体ドラム１３に静電潜像を形成するものである。

中間転写ベルト６の上方には、各作像部７（再現色）に対応したボトル収容部３９が設けられている。ボトル収容部３９内には、各現像装置１５に供給されるトナーを収容するトナーボトル４０が着脱可能に配置されている。なお、図１では説明の便宜上、ボトル収容部３９及びトナーボトル４０にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

各作像部７において、帯電装置１４にて帯電される感光体ドラム１３に、露光装置１９から画像信号に対応したレーザー光が投射されると、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１５から供給されるトナーにて反転現像されて各色のトナー像となる。各感光体ドラム１３上のトナー像は、それぞれ対応した一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体ドラム１３から中間転写ベルト６の外周面に一次転写されて重ねられる。感光体ドラム１３に残った未転写トナーは感光体クリーナー１７にて掻き取られ、感光体ドラム１３上から取り除かれる。そして、記録材Ｐが二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わせられた４色のトナー像が記録材Ｐに一括して二次転写される。中間転写ベルト６に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー１２にて掻き取られ、中間転写ベルト６上から取り除かれる。

二次転写ローラー１０の上方に位置する定着装置５は、定着ローラー３１と加圧ローラー３２とを備えている。定着ローラー３１と加圧ローラー３２との当接部分が定着領域である定着ニップ部３３（図２参照）になっている。二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録材Ｐは、定着ローラー３１と加圧ローラー３２との間の定着ニップ部３３を通過する際に加熱・加圧され、記録材Ｐ上にトナー像が定着される。定着ニップ部３３を通過後の記録材Ｐは、定着ニップ部３３の下流側に設けられた分離部材３４（図２参照）により定着ローラー３１から分離され、搬送経路３０上を搬送されたのちに排出ローラー対２６の回転にて排紙トレイ２７上に排出される。

筐体２の内部の画像プロセス装置３と給紙装置４との間には、プリンター１の制御全般を司る制御部２８が配置されている。

次に、図２から図５を参照しながら、定着装置５の詳細について説明する。定着装置５は、通紙幅方向に延びて互いに平行な回転軸を有する定着ローラー３１、加圧ローラー３２、接触回転体（ここでは均熱回転体）である均熱化ローラー４１及び清掃回転体である回転ブラシ４２を備えている。定着ローラー３１、加圧ローラー３２、均熱化ローラー４１及び回転ブラシ４２は、それぞれの軸受部材によって両端部が回転可能に支持されている。加圧ローラー３２は、ばね等の付勢手段によって定着ローラー３１に向けて付勢されている。定着ローラー３１に加圧ローラー３２が押圧されている。

より詳しく説明すると、定着ローラー３１の外周側には無端状の定着ベルト３７が巻き掛けられている。定着ベルト３７は通紙幅方向に長い筒形状のものであり、定着ローラー３１及び自身の張力によって筒形状を保持している。定着ベルト３７は、外側から順に、離型層、弾性を有する弾性層、並びに発熱層を有する構成である。定着ベルト３７の発熱層が後述する加熱部３５の誘導加熱によって加熱される。定着ローラー３１（定着ベルト３７を含む）と加圧ローラー３２との組合せが定着回転体対を構成している。

定着ローラー３１（定着ベルト３７）と加圧ローラー３２との間が定着ニップ部３３になっている。トナー像が転写された記録材Ｐが定着ニップ部３３を通過することによって、トナー像が記録材Ｐに定着する。この場合、記録材Ｐのうちトナー像を転写した面が定着ローラー３１（定着ベルト３７）に接するように、記録材Ｐが搬送される。定着ローラー３１（定着ベルト３７）によってトナー像が加熱されて溶融し記録材Ｐに定着する。

図２においては、定着ローラー３１（定着ベルト３７）及び加圧ローラー３２の回転方向、並びに記録材Ｐの搬送方向をそれぞれ実線の矢印で示している。駆動源である加圧モーター（図示省略）から歯車やベルト等の動力伝達系を経由して、加圧ローラー３２に動力伝達され、加圧ローラー３２が図２の時計方向に回転駆動する。加圧ローラー３２の回転や定着ニップ部３３を通過する記録材Ｐに伴い、定着ローラー３１及び定着ベルト３７が圧接摩擦力によって加圧ローラー３２の回転方向と逆向き（図２の反時計方向）に回転する。

定着ローラー３１（定着ベルト３７）の回転方向において定着ニップ部３３の下流側には、加熱部３５が配置されている。第１実施形態の加熱部３５は、定着ベルト３７の幅方向にわたって巻回された励磁コイル３６を有する磁束発生部であり、誘導加熱によって定着ベルト３７の発熱層を加熱する。励磁コイル３６には、高周波電源（図示省略）から２０〜９０ｋＨｚ、１００〜１５００Ｗの高周波電流が供給される。励磁コイル３６で誘起された磁束によって、定着ベルト３７の発熱層に渦電流が誘起され、発熱層がジュール熱で発熱し、定着ベルト３７が加熱される。図２に示すように、定着ベルト３７には温度センサー３８を接触又は近接配置している。温度センサー３８の検出結果に応じて加熱部３５を制御することによって、定着ベルト３７が所定の定着温度に維持される。

加圧ローラー３２の回転方向において定着ニップ部３３の下流側には、加圧ローラー３２の表面に接触して通紙幅方向の温度分布を均一化する均熱化ローラー４１を配置している。均熱化ローラー４１は、ばね等の付勢手段によって加圧ローラー３２に向けて付勢されている。均熱化ローラー４１は、加圧ローラー３２との圧接摩擦力によって加圧ローラー３２の回転方向と逆向き（図２の反時計方向）に回転する。なお、本発明で用いられる均熱化ローラー４１は、定着ローラー３１（定着ベルト３７）及び加圧ローラー３２の少なくとも一方の通紙幅方向の温度分布を均一化する作用を奏するものであればよく、ハロゲンヒーター等の加熱手段やヒートパイプ等の放熱手段を有していてもよい。

均熱化ローラー４１の近傍に、均熱化ローラー４１の表面に接触する回転ブラシ４２が回転可能に設けられている。均熱化ローラー４１は加圧ローラー３２と接触回転しているので、加圧ローラー３２上のトナー成分及び紙成分による汚れが付着する。この均熱化ローラー４１の汚れを回転ブラシ４２は除去する。

図３に示すように、回転ブラシ４２の回転ブラシ軸４２ａの一端部に固着されたブラシ用ギア７１の回転により駆動回転する。ブラシ用ギア７１は、図示しない駆動源から歯車等の動力伝達系を経由して伝達される動力により回転されるアイドルギア７２に噛み合わされている。アイドルギア７２の回転によりブラシ用ギア７１が回転する。また、回転ブラシ４２の回転方向は均熱化ローラー４１と同じ方向である。つまり、回転ブラシ４２は均熱化ローラー４１にカウンター方向に当接して回転する。

回転ブラシ４２の回転ブラシ軸４２ａは、一対の回転ブラシフレーム７３，７３にそれぞれ取り付けられた軸受により回転可能に軸支されている。回転ブラシフレーム７３，７３は例えばそれぞれ板金製であり、互いに分離して配置されている。また、回転ブラシフレーム７３，７３は、回動支点軸７５を中心に回転自在に揺動し、回転ブラシ４２を挟んで回動支点軸７５とは反対方向に取り付けられた例えば引張コイルばねからなる圧接用ばね７６の弾性力により回転ブラシ４２を均熱化ローラー４１にそれぞれ圧接している。

このとき、均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２で構成されるニップ部では、回転ブラシ４２を構成している毛の先端近傍が均熱化ローラー４１に食い込んでいる。回転ブラシ軸４２ａには、回転ブラシ４２の両端側の位置で一対のカム７７，７７が遊嵌されている。カム７７，７７の外周が均熱化ローラー４１に当接することにより、回転ブラシ４２と均熱化ローラー４１との距離が確保されている。カム７７は圧接力変更部を構成する。

カム７７が一定量回転することにより、均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２との距離が決定し、均熱化ローラー４１に対する回転ブラシ４２の圧接力が決まる。言い換えれば、この圧接力を決定する回転ブラシ４２の食い込み量は、カム７７の回転位置を制御することにより可変する。カム７７の回転位置はアクチュエータ等により構成されるカム回転機構７８（図６参照）の駆動により制御される。

図４（Ａ）から（Ｃ）に示すように、カム７７の停止位置による回転ブラシ４２の圧接力の設定は３段階にしてある。回転ブラシ４２の圧接力が弱過ぎると均熱化ローラー４１が汚れ、回転ブラシ４２の圧接力が強過ぎると加圧ローラー３２が汚れるからで、その度合いも紙成分量などの条件により変化するからである。さらに必要以上の回転ブラシ４２の圧接力で回転すればそれだけ均熱化ローラー４１表層の摩耗量も増加し、ローラー寿命が短くなるからである。

また、清掃がほとんど必要ないと判断された場合には、図４（Ｄ）に示すように、カム７７の停止位置を制御して、回転ブラシ４２を均熱化ローラー４１に対して離間させてもよい。なお、別の実施形態として、均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２との距離を固定し、硬さの異なる２種類の回転ブラシ４２を選択的に使用することで、カム７７を使用せず、回転ブラシ４２の圧接力を切り換えることもできる。

上述のように、回転ブラシ４２の回転ブラシ軸４２ａの両端側を軸支する一対の回転ブラシフレーム７３，７３は、互いに分離して配置される。また、図３に示すように、回転ブラシフレーム７３，７３は、それぞれ、圧接用ばね７６の弾性力により回転ブラシ４２を均熱化ローラー４１側へ加圧する。つまり、回転ブラシフレーム７３，７３は互いに分離しているので、回転ブラシ軸４２ａの両端でそれぞれ独立して、圧接用ばね７６により均熱化ローラー４１に対して圧接力が働く。

ところで、例えば、回転ブラシ４２の回転ブラシ軸４２ａの両端側を軸支するフレーム同士が連結されて一体に構成されている場合、板金フレーム自体の部品精度により両端でねじれている場合、圧接用ばね７６による圧接力だけでなく、ねじれの影響が加わって、圧接力が長手方向にわたり均一ではなく傾斜のある分布になる可能性がある。これに対して、この実施形態では、回転ブラシ軸４２ａの両端側を軸支する一対の回転ブラシフレーム７３，７３は互いに分離して配置されているので、このような不具合を防止でき、回転ブラシ４２の圧接力を長手方向にわたって均一にでき、ひいては回転ブラシ４２の長手方向で均一な清掃能力を実現できる。

また、図５に示すように、回転ブラシ４２の回転ブラシ軸４２ａの一端側に固着されたブラシ用ギア７１に噛み合うアイドルギア７２の圧力角α（圧力方向）は、回転ブラシ４２を保持する回転可能な回転ブラシフレーム７３の回動支点軸７５の方向、ここでは回動支点軸７５の軸心の方向に向いている。ここで、当該圧力角αは例えば２０度である。

例えば、ブラシ用ギア７１に噛み合うギアの圧力角が均熱化ローラー４１に対する回転ブラシ４２の圧接力の方向と逆方向に向いている場合、ブラシ用ギア７１に噛み合うギアの回転により回転ブラシ４２の圧接力が弱まる方向の力が加わることになる。回転ブラシ４２の圧接力が弱まる分だけ圧接用ばね７６の弾性力を強くすることで回転ブラシ４２の圧接力を補うことができる。しかし、部品精度等のばらつきや摩耗等による耐久要因により、回転ブラシ４２の圧接力が変動してしまう可能性がある。また、ブラシ用ギア７１に噛み合うギアの回転駆動力の変化に起因して回転ブラシ４２の圧接力が変動する。

これに対して、この実施形態では、ブラシ用ギア７１に噛み合うアイドルギア７２の圧力角は回転ブラシフレーム７３の回動支点軸７５の方向に向いているので、回転ブラシ４２を回転駆動するときの駆動による力が回転ブラシ４２の均熱化ローラー４１に対する圧接力に影響を及ぼさず、回転ブラシ４２の圧接力は圧接用ばね７６による圧接力のみとなる。したがって、上述のような不具合を解消でき、また、アイドルギア７２の回転駆動力の変化に起因する回転ブラシ４２の圧接力の変動を防止でき、回転ブラシ４２の圧接力を安定させることができる。

次に、図６を参照しながら、制御部２８の詳細について説明する。制御部２８は、主な構成要素として、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部５１、画像処理部５２、画像メモリー５３、ＣＰＵ５７、ＲＯＭ５８、ＲＡＭ５９、カウンター６０、タイマー６１及びバックアップメモリー６２等を備えている。これら各部５１〜５３，５７〜６２はバス６５を介して相互に通信可能に構成されている。

通信Ｉ／Ｆ部５１は、ＬＡＮカードやＬＡＮボード等のＬＡＮに接続するためのインターフェイスであり、外部からの印刷ジョブのデータを受信して、受信データを画像処理部５２に伝送する。画像処理部５２は、通信Ｉ／Ｆ部５１からの印刷ジョブのデータを各再現色の画像データに変換して画像メモリー５３に出力し、当該画像データを再現色ごとに格納させる。

ＣＰＵ５７は、ＲＯＭ５８から必要なプログラムを読み出して、画像処理部５２での画像データの変換処理や、画像メモリー５３における画像データの書き込み／読み出し、並びに、タイミングを取りつつ画像プロセス装置３や給紙装置４等の動作を制御して、円滑な印刷ジョブを実行する。また、ＣＰＵ５７は、定着装置５の温度を検出する温度センサー３８等からの検出信号を受け付けると共に、駆動源としての各種モーターの回転制御や、カム回転機構７８の回転位置制御等を実行する。さらに、ＣＰＵ５７は、筐体２の外面側に装着した操作パネル４８の入出力制御も司る。

ＲＯＭ５８には、印刷動作に関する制御プログラム、画像安定化処理、並びにトナー補給処理等に関する制御プログラムのほか、画像安定化処理において形成される各色の基準パターンのデータ等が格納されている。ＲＡＭ５９は、ＣＰＵ５７のワークエリアとして用いられる。カウンター６０は、印刷に供された記録材Ｐの累積枚数（累積印刷枚数）等を計数し、計数した数値をバックアップメモリー６２の所定格納領域に格納させる。

タイマー６１は、内部電池（図示省略）等から電力供給を受けて、各種モーターの駆動時間等を計時する。バックアップメモリー６２は不揮発性の記憶手段であり、累積印刷枚数等が格納される。

次に、制御部２８で実行される清掃接触圧制御の一例について説明する。第１実施形態の清掃接触圧制御では、均熱化ローラー４１に転移する紙粉量を検知（推定）し、紙粉量から均熱化ローラー４１に対する回転ブラシ４２の接触圧を制御する。均熱化ローラー４１に転移する紙粉量は、画像形成に使用される紙粉量既知の記録材Ｐと一定条件で加圧ローラー３２や均熱化ローラー４１に固着する紙粉量との相関を取り、テーブル化してプリンター１のバックアップメモリー６２等に登録しておく。そして、ユーザーが操作パネル４８で記録材Ｐの紙種を選択することにより、回転ブラシ４２の圧接力を変更可能にしてある。操作パネル４８での入力態様が紙粉量検知部に相当するものである。なお、紙粉量情報が登録されていない紙種の場合など、ユーザーが紙粉量を直接選択設定してもよい。また、印字率は、操作パネル４８や外部端末等からの印刷ジョブからの画像データから求められる。画像データからの印字率算出がトナー量検知部に相当する。

図７は、６万ページ通紙後のローラー汚れを比較した図表である。加圧ローラー３２や均熱化ローラー４１に固着しやすい紙粉成分が多い紙種、中ぐらいの紙種、少ない紙種の３種類について、印字率を６％、１０％、２０％に設定し、均熱化ローラー４１に対する回転ブラシ４２の圧接力を１.１Ｎ、２.１Ｎ、３.２Ｎとしたときの加圧ローラー３２及び均熱化ローラー４１の汚れの程度を、多、中、少として結果を載せた。

加圧ローラー３２や均熱化ローラー４１に固着しやすい紙粉成分が多い紙種のとき、印字率が小さい場合は、回転ブラシ４２の圧接力を小さくするとローラー３２，４１の汚れは少なくなる。これは、印字率が小さいために、均熱化ローラー４１に付着するトナー量が少なく、均熱化ローラー４１を清掃する回転ブラシ４２の清掃能力を大きくする必要がないからである。また、均熱化ローラー４１に付着した紙粉と少量のトナーが回転ブラシ４２により撹拌されて結合されたりせず、それぞれ別々に存在しているため、加圧ローラー３２への固着が蓄積されず、均熱化ローラー４１から加圧ローラー３２に再付着したトナーや紙粉はそのまま次の用紙に付着し、排出されるからである。なお、この付着した紙粉やトナーは十分小さい粒のため、画像不良としては認識されない。

ローラー３２，４１に固着しやすい紙粉成分が多い紙種で、印字率が小さい場合、回転ブラシ４２の圧接力を大きくすると、均熱化ローラー４１の汚れは回転ブラシ４２の大きな清掃能力により、汚れは発生しない。しかし、均熱化ローラー４１に付着した少量のトナーと紙粉が回転ブラシ４２の撹拌力により混合される。この混合物は加圧ローラー３２に固着しやすい粒子となり、回転ブラシ４２で回収されず、均熱化ローラー４１に残った混合物の粒子は加圧ローラー３２に再付着し、加圧ローラー３２に固着して蓄積する。この蓄積により、トナーも付着しやすくなり、用紙が加圧ローラー３２に巻き付いたりする不具合が発生する。以上のことから、ローラー３２，４１に固着しやすい紙粉成分が多い紙種で、印字率が小さい場合は、回転ブラシ４２の圧接力を小さくする設定とする。

ローラー３２，４１に固着しやすい紙粉成分が中程度の紙種のとき、印字率が大きくなると、均熱化ローラー４１の汚れが多くなる傾向にあるため、回転ブラシ４２の圧接力を大きくし、均熱化ローラー４１の汚れを清掃する回転ブラシ４２の清掃能力を大きく設定する。

また、ローラー３２，４１に固着しやすい紙粉成分が少ない紙種のとき、印字率が小さい場合は、回転ブラシ４２の圧接力が小さくても大きくても汚れはほとんど発生しないため、均熱化ローラー４１表層の摩耗が少なくなるように、回転ブラシ４２の圧接力は小さく設定される。

また、ローラー３２，４１に固着しやすい紙粉成分が少ない紙種のとき、印字率が大きくなると、均熱化ローラー４１の汚れが多くなるため、回転ブラシ４２の圧接力を大きく設定する。

図７の図表のうち、斜線で示した部分が各条件において最も汚れが少ない回転ブラシ４２の圧接力の設定である。上述のように、回転ブラシ４２の圧接力によらず汚れの程度が同等の場合は、圧接力を低くして、均熱化ローラー４１表層の摩耗を少なくするのがよい。

これらのデータを元にテーブルを作成し、回転ブラシ４２の圧接力の制御を設定した。この実施形態では、回転ブラシ４２の圧接力を３段階に切り換えているが、簡易的には２段階でもよく、また、４段階以上に切り換えることにより、より精度よく適切な設定が可能となり、ローラー３２，４１が長期にわたり汚れにくくなり、よりローラー寿命を延ばすことができる。また、回転ブラシ４２を均熱化ローラー４１に対し、離間させる設定があってもよい（図４（Ｄ）参照）。

なお、均熱化ローラー４１に転移する紙粉量の多寡は、記録材Ｐの紙種に基づいて決定するに限らず、例えば印刷に供される記録材Ｐの通紙枚数（連続印刷枚数といってもよい）に基づいて決定するようにしてもよい。例えば連続印刷枚数が１００枚以上であれば紙粉量が多い場合に設定し、１００枚未満であれば紙粉量が少ない場合に設定すればよい。

次に、図８及び図９を参照しながら、第２実施形態の清掃回転体制御のための構造及び制御態様について説明する。なお、第２実施形態において、構成及び作用が第１実施形態と変わらないものには、第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。第２実施形態の清掃接触圧制御では、均熱化ローラー４１に転移する紙粉量に加えてトナー量も検知（推定）し、紙粉量とトナー量との関係から回転ブラシ４２の回転方向及び回転速度を制御する。

図８に示すように、記録材Ｐを搬送する回転部材としてのピックアップローラー２２の近傍には、当該ピックアップローラー２２に付着した紙粉量を検出するフォトセンサー４９を配置している。ピックアップローラー２２の外周側においてフォトセンサー４９よりも回転下流側には、ピックアップローラー２２に接触する清掃ブレード体５０を配置している。清掃ブレード体５０は、フォトセンサー４９での紙粉量検出後のピックアップローラー２２表面から紙粉を取り除いて紙粉の累積検出を防止するためのものである。フォトセンサー４９と清掃ブレード体５０とが紙粉量検知部を構成している。フォトセンサー４９は、制御部２８に電気的に接続している（図９参照）。

第２実施形態の清掃接触圧制御において、フォトセンサー４９で検出した紙粉量は、バックアップメモリー６２等に記憶させた汚れ診断テーブル（図１０参照）に基づき、量の多い順に複数段階（この場合は５段階）にランク分けされる。したがって、ユーザーが紙種によって紙粉の多い記録材Ｐなのか否かを判断し操作パネル４８から入力する必要はない。なお、紙粉量検知部（フォトセンサー４９及び清掃ブレード体５０）は、ピックアップローラー２２の周囲に配置することに限定されるものではない。搬送経路３０のうち記録材Ｐが定着装置５に到達するまでの区間で、記録材Ｐに接触する回転部材（例えばタイミングローラー２４等）の周囲に配置すれば足りる。

均熱化ローラー４１に転移するトナー量は、印字率から検知（推定）され、汚れ診断テーブル（図１０参照）に基づき、印字率の低い順に複数段階（この場合は５段階）にランク分けされる。印字率は、操作パネル４８や外部端末等からの印刷ジョブからの画像データから求められる。均熱化ローラー４１に転移するトナー量は、印字率を基準として使用環境及び定着温度に左右されるため、使用環境及び定着温度をパラメータにして印字率に補正をかける。

使用環境の補正に関しては、バックアップメモリー６２等に記憶させた使用環境補正テーブル（図１１参照）に基づき、基準温度２０℃に対して使用環境の温度変化±１℃当たり印字率±０.５％を加算する。定着温度の補正に関しては、バックアップメモリー６２等に記憶させた定着温度補正テーブル（図１２参照）に基づき、定着温度（設定温度）１７０℃に対して温度センサー３８での検出温度との差が−５℃当たり印字率０．２５％を加算する。定着温度（設定温度）１７０℃に対して温度センサー３８での検出温度との差が＋５℃当たり印字率０.２５％を減算する。このように、均熱化ローラー４１に転移するトナー量は、定着回転体対の検出温度が定着温度（設定温度）よりも低い場合に多く発生していると判断する。

汚れ診断テーブル（図１０参照）で紙粉量及びトナー量をランク分けしたら、図７の図表に基づき作成されたテーブルに基づき、回転ブラシ４２の圧接力を決定する。第２実施形態では細かいランク分けを行っているので、印刷終了後に、強制クリーニングモードでの高温空転を実行する必要はない。ただし、累積印刷枚数が所定枚数（例えば３０００枚程度）を超えたら、印刷終了後に強制クリーニングモードを実行しても差し支えない。

上記のように、第２実施形態の制御を採用した場合も、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

図１３は、回転ブラシ４２の回転方向による清掃能力差を表したイメージ図である。均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２の周速比を固定し、回転ブラシ４２の圧接力を同様に変化させた場合、ウィズ回転（均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２が互いに反対方向に回転）に比べ、カウンター回転（均熱化ローラー４１と回転ブラシ４２が互いに同じ方向に回転）の方が均熱ローラーの清掃能力が大きい。言い換えれば、ウィズ回転では回転ブラシ４２の圧接力を大きくしても清掃機能はカウンター回転ほど大きくならない。

加圧ローラー３２の汚れ防止機能は回転ブラシ４２の圧接力を小さくすることでウィズ回転でもカウンター回転でも達成できる。ウィズ回転で回転ブラシ４２の清掃機能を大きくするには、周速比を大きくするか、圧接力を大きくすればいいが、周速比や圧接力を大きくすればトルクが大きくなり駆動に負荷がかかる。また、電力消費が増加したり、大きなモーターを使用することで本体を大きくしたりしなければならない可能性もある。さらに、高速回転による振動や異音も懸念される。したがって、均熱化ローラー４１の回転方向に対して回転ブラシ４２をカウンター回転で回転させることが好ましい。ただし、本発明の画像形成装置において、均熱化ローラー４１の回転方向に対して回転ブラシ４２をウィズ回転で回転させてもよい。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。また、本発明を適用するにあたり、加熱部３５の他の態様として、誘導加熱以外に、抵抗発熱体やハロゲンヒーターを採用してもよい。定着ローラー３１側に均熱化ローラー４１及び回転ブラシ４２を配置してもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

また、本発明の画像形成装置において、圧接力変更部は、カム７７に限定されず、均熱回転体に対する清掃回転体の位置を変更して均熱回転体に対する清掃回転体の圧接力を変更できる構成であれば、どのような構成であってもよい。

また、加圧ローラー３２に接触されるとともに回転ブラシ４２が接触される回転体は均熱化ローラー４１に限定されず、定着ニップ部３３を形成する定着回転体対３１，３２のいずれか一方に接触する接触回転体（例えばトナー回収ローラーなど）に清掃回転体が接触される構成をもつ定着装置を備えた画像形成装置であれば、本発明を適用できる。

Ｐ 記録材
１ プリンター
５ 定着装置
３１ 定着ローラー
３２ 加圧ローラー
３３ 定着ニップ部
４１ 均熱化ローラー
４２ 回転ブラシ
４２ａ 回転ブラシ軸
４９ フォトセンサー
５０ 清掃ブレード体
７３ 回転ブラシフレーム
７５ 回動支点軸
７７ カム

Claims (12)

1. 定着回転体対によって形成した定着ニップ部に未定着トナー像付きの記録材を通過させて定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記定着回転体対のいずれか一方に接触する接触回転体と、前記接触回転体に接触してこれを清掃する清掃回転体と、前記接触回転体に対する前記清掃回転体の位置を変更して前記接触回転体に対する前記清掃回転体の圧接力を変更する圧接力変更部とを備える、
   画像形成装置。
2. 前記圧接力変更部は、前記清掃回転体の前記圧接力を少なくとも２段階で変更する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記接触回転体に転移する紙粉量を検知する紙粉量検知部をさらに備え、
   前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移する紙粉量が多いほど前記清掃回転体の前記圧接力を小さくする、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材の紙種の情報に基づき前記接触回転体に転移する紙粉量を検知する、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材の通紙枚数の情報に基づき前記接触回転体に転移する紙粉量を検知する、
   請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記紙粉量検知部は、印刷に供される記録材を搬送する回転部材に付着した紙粉量を検出するフォトセンサーと、前記回転部材の外周側において前記フォトセンサーよりも回転下流側に配置した清掃ブレード体とを備える、
   請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記接触回転体に転移するトナー量を検知するトナー量検知部をさらに備え、
   前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移するトナー量が多いほど前記清掃回転体の前記圧接力を大きくする、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー量検知部は、使用環境情報、定着装置内の検出温度情報、印字率、画像パターン、もしくは前記接触回転体に転移するトナー量を検知するセンサーの出力、又はこれらのうち複数の組み合わせにより、前記接触回転体に転移するトナー量を検知する、
   請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記圧接力変更部は、前記接触回転体に転移する紙粉量と前記接触回転体に転移するトナー量の両方に基づいて前記清掃回転体の前記圧接力を変更する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記清掃回転体は、前記接触回転体の回転方向と同じ向きに回転される、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記清掃回転体の両端側を軸支する一対の清掃回転体支持体は、互いに分離して配置されるとともに、それぞれ前記清掃回転体を前記接触回転体側へ加圧する、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 清掃回転体は、回動支点軸を中心として回動可能に軸支され、
    前記清掃回転体を回転駆動するときの駆動による圧力方向は前記回動支点軸の軸心側へ向いている、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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