JP2019164291A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クリーニングモードにおいて、定着部材を傷付けることなく、ウェブによるクリーニングローラーの清掃効率を向上できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置160は、定着部材162、クリーニングローラー165、およびウェブ167を備える。さらに、定着装置は、第1の駆動機構166、回転駆動部166、および制御部172を有する。第1の駆動機構は、クリーニングローラーを定着部材に対して当接離間方向へ移動する。回転駆動部は、クリーニングローラーが定着部材から離間しているとき、クリーニングローラーを回転駆動させることができる。制御部は、ウェブを使用してクリーニングローラーを清掃するクリーニングモードが選択された場合、クリーニングローラーを移動させて定着部材から離間させるとともに回転駆動させ、クリーニングローラーにウェブを当接させてクリーニングローラーを清掃するように制御する。【選択図】図6

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
用紙に安定して高い品質の画像を定着できる定着装置が求められている。一般に、トナーを用いる電子写真方式の画像形成装置では、画像形成部においてトナー画像が形成された用紙を、定着装置において定着ローラーに掛架された定着ベルトと加圧ローラーとの間に形成された定着ニップ部を通過させて、加熱・加圧処理することにより、用紙に画像を定着する。このとき、トナー用離型剤(以下、「ワックス」という)が染み出して、定着ベルトに付着することがある。定着時に、ワックスが所々付着した状態の定着ベルトが使用された場合、定着ベルト上のワックスの付着している箇所と、付着していない箇所とにおいて、定着状態に差異が生じ、用紙に定着された画像にムラが生じる可能性がある。本明細書では、このように定着ベルトにワックスが付着することにより、用紙に定着された画像にムラが生じる現象を「光沢メモリー」と称する。
これに対し、定着ベルトに付着したワックスを除去するための技術開発が進んでいる。たとえば、定着ベルトに対して圧接/離接可能なクリーニングローラーを定着ベルトに押圧することにより、ワックスを定着ベルトから除去する技術が知られている。また、定着ベルトからのワックスの除去に伴う、クリーニングローラー自体の汚れに対して、クリーニングローラー上にウェブ(不織布)を当接することにより、クリーニングローラー上にワックスが蓄積することを防止する技術も開発されている。このような技術によれば、定着ベルトからワックスを除去する効率を高めることができるため、安定して光沢メモリーの発生を抑制することが可能となる。
しかし、このような構成を有する定着装置内でジャムが発生した場合は、ジャムの起因紙がそのトナー画像のトナーにより定着ベルトに貼り付き、ジャム処理後に起因紙上のトナーが定着ベルトへ転移することがある。さらに、定着ベルトによって運ばれたトナーがクリーニングローラー上に転移することにより、クリーニングローラーのワックスの除去効率が大幅に悪化する可能性もある。
これに関連して、トナー除去を目的として、クリーニングモードを設け、ジャムが発生した場合に、クリーニングローラー上に付着したトナーを除去するまでウェブで清掃する技術が知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1の技術では、加熱ローラーを傷付けることを避けるため、クリーニングモードでは、ウェブをクリーニングローラーに押圧する力を加熱処理時よりも低くすることにより、クリーニングローラーとウェブとの摺擦抵抗を低下させている。
特開2015−169855号公報
上記特許文献1のように、クリーニングローラーに付着したトナーを除去することが目的であれば、クリーニングローラーの清掃後、クリーニングローラー上にトナーがある程度残留することは許容される。しかし、クリーニングローラーの清掃が、ワックスの除去を目的とする場合は、クリーニングローラー上に残留したトナーがある場合、残留したトナーからもワックスが染み出すため、クリーニングローラー上にトナーが残留しないように除去しなければならない。
また、上記特許文献1の技術では、クリーニングモードにおいて、ウェブによるクリーニングローラーへの押圧力が加熱処理時よりも低くなるので、クリーニングローラーとウェブとの間のニップ幅が狭くなり、密着性が低下する。その結果、ウェブによるクリーニングローラーの清掃効率が低下し、清掃に多大な時間を要するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、クリーニングモードにおいて、定着部材を傷付けることなく、ウェブによるクリーニングローラーの清掃効率を向上できる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
(1)記録材に形成されたトナー画像を加熱および加圧して前記記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材に当接されることで前記定着部材を清掃するクリーニング部材と、前記クリーニング部材を清掃するウェブと、を備えた定着装置において、前記クリーニング部材を前記定着部材に対して当接および離間させる方向へ移動する第1の駆動機構と、前記クリーニング部材が前記定着部材から離間しているとき、前記クリーニング部材を回転駆動させることができる回転駆動部と、前記ウェブを使用して前記クリーニング部材を清掃するクリーニングモードが選択された場合、前記クリーニング部材を移動させて前記定着部材から離間させるとともに回転駆動させ、前記クリーニング部材に前記ウェブを当接させて前記クリーニング部材を清掃するように制御する制御部と、を有する、定着装置。
(2)前記ウェブは、前記クリーニング部材が前記定着部材から離間した状態においても前記クリーニング部材に対して当接離間可能であり、前記制御部は、前記クリーニングモードによる前記クリーニング部材の清掃が完了した後、直ちにプリントモードに移行される場合は、前記クリーニング部材に前記ウェブが当接した状態で、前記クリーニング部材を前記定着部材に圧接する、上記(1)に記載の定着装置。
(3)前記ウェブは、前記クリーニング部材が前記定着部材から離間した状態においても前記クリーニング部材に対して当接離間可能であり、前記制御部は、前記クリーニングモードによる前記クリーニング部材の清掃が完了した後、直ちにプリントモードに移行されない場合は、前記クリーニング部材から前記ウェブを離間させる、上記(1)または(2)に記載の定着装置。
(4)前記クリーニング部材から前記ウェブを離間させた後、印刷指示を受け付けた場合、前記プリントモードへ移行される、上記(3)に記載の定着装置。
(5)前記制御部は、前記クリーニングモードが選択された場合、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を、プリントモードにおけるニップ幅よりも広くなるように制御する、上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の定着装置。
(6)前記ウェブを前記クリーニング部材に押圧する押圧ローラーと、前記押圧ローラーを移動する第2の駆動機構と、をさらに有し、前記制御部は、前記クリーニングモードにおいて、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離が、前記プリントモードにおける、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離よりも小さくなるように制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、上記(5)に記載の定着装置。
(7)前記制御部は、前記クリーニングモードにおいて、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離が、前記プリントモードにおける、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離よりも小さくなるように前記押圧ローラーの押圧力を制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、上記(6)に記載の定着装置。
(8)前記ウェブを供給する元巻きローラーと、前記ウェブを巻き取る巻き取りローラーと、前記ウェブが巻き掛けられ、前記ウェブを前記クリーニング部材に押圧する押圧ローラーと、をさらに有し、前記制御部は、前記押圧ローラーを移動させることにより、前記元巻きローラーと前記押圧ローラーとの間、および前記巻き取りローラーと前記押圧ローラーとの間において、前記ウェブに一定の張力をかけ、前記クリーニングモードにおいて、前記元巻きローラーと前記押圧ローラーとの張力、または前記巻き取りローラーと前記押圧ローラーとの張力による前記押圧ローラーへの前記ウェブの巻き掛けが増加するように、前記押圧ローラーおよび前記クリーニング部材の位置を制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、上記(5)に記載の定着装置。
(9)平行に配置された支持ローラー対と、当該支持ローラー対間に一定の張力がかかるように張架された押圧ベルトと、を備え、前記ウェブを間に挟んで、前記押圧ベルトの張力により前記押圧ベルトを前記クリーニング部材に対して押圧する押圧機構と、前記押圧機構を移動する第3の駆動機構をさらに有し、前記制御部は、前記クリーニングモードにおいて、前記支持ローラー対の両軸を含む平面と前記クリーニング部材の軸との距離が、前記プリントモードにおける、前記支持ローラー対の両軸を含む平面と前記クリーニング部材の軸との距離よりも小さくなるように制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、上記(5)の定着装置。
(10)前記クリーニング部材は、内部に加熱手段を有する、上記(1)〜(9)のいずれか1つに記載の定着装置。
(11)記録材に画像を形成する画像形成部と、上記(1)〜(10)のいずれか1つに記載の定着装置と、を有し、前記クリーニングモードは、ジャム処理からの復帰時に実行される、画像形成装置。
(12)記録材に画像を形成する画像形成部と、上記(1)〜(10)のいずれか1つに記載の定着装置と、を有し、前記クリーニングモードは、印刷処理の終了後、所定の条件を満たした場合に実行される、画像形成装置。
(13)記録材に画像を形成する画像形成部と、上記(1)〜(10)のいずれか1つに記載の定着装置と、を有し、前記クリーニングモードは、ユーザーの指示に応じて実行される、画像形成装置。
本発明によれば、クリーニングローラーを定着ベルトから離間した状態で回転駆動させ、ウェブによりクリーニングローラーを清掃するので、ウェブによるクリーニングローラーへの押圧力が定着ベルトへ伝達されない。したがって、定着ベルトを傷付けることなく、ウェブによるクリーニングローラーの清掃効率を向上することが可能になる。
第1の実施形態の画像形成装置の構成を例示する概略断面図である。 図1に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。 図1に示す定着部の構成を例示する模式的な図である。 図1に示す画像形成装置の動作モードを説明するための概念図である。 待機モード(機械停止時)における、クリーニングローラーおよび押圧ローラーの位置を例示する模式的な図である。 クリーニングモードにおける、クリーニングローラーおよび押圧ローラーの位置を例示する模式的な図である。 第1の実施形態の画像形成装置の具体的な制御方法を例示するフローチャートである。 第1の実施形態のクリーニングモードにおける定着部の動作について説明するための模式的な図である。 ニップ平均面圧が同等で、クリーニングニップ幅を変化させた場合のクリーニングローラーのワックス汚れの変化を例示する図である。 比較例として、クリーニングニップ幅が同等で、ニップ平均面圧を変化させた場合のクリーニングローラーのワックス汚れの変化を例示する図である。 第2の実施形態のクリーニングモードにおける定着部の動作について説明するための模式的な図である。 第3の実施形態のクリーニングモードにおける定着部の動作について説明するための模式的な図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
(第1の実施形態)
<画像形成装置100>
図1は第1の実施形態の画像形成装置の構成を例示する概略断面図であり、図2は図1に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。
画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、原稿から画像を読み取り、読み取った画像を用紙に形成(印刷)する。また、画像形成装置100は、ネットワークを通じて外部のクライアント端末からPDL(Page Description Language)形式の印刷データおよび印刷設定情報を含む印刷ジョブを受信し、これに基づいて用紙に画像を形成する。クライアント端末は、たとえばパーソナルコンピューター、タブレット端末、スマートフォンなどでありうる。
図2に示すように、画像形成装置100は、画像読取部110、画像処理部120、画像形成部130、給紙部140、用紙搬送部150、定着部160、通信部180、操作表示部190、および制御部200を有する。これらの構成要素は、内部バス210により相互に通信可能に接続されている。
画像読取部110は、原稿を読み取り、画像情報信号を出力する。原稿台112上に載置された原稿は画像読み取り装置111の査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像処理部120において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、印刷画像データとして画像形成部130の光書込部3Y、3M、3C、3K(後述)に入力される。
画像形成部130は、帯電、露光、現像、および転写の各工程を含む電子写真方式などの周知の作像プロセスを用いて、印刷画像データに基づいて画像を用紙上に形成する。画像形成部130は、それぞれ、イエロー(Y)色、マゼンタ(M)色、シアン(C)色、および黒(K)色の画像を形成する4組のサブユニット13Y、サブユニット13M、サブユニット13C、およびサブユニット13Kを有する。
サブユニット13Yは、感光体ドラム1Y、その周囲に配置された帯電部2Y、光書込部3Y、現像装置4Yおよびドラムクリーナ5Yを有して構成される。
同様に、サブユニット13Mは、感光体ドラム1M、その周囲に配置された帯電部2M、光書込部3M、現像装置4Mおよびドラムクリーナ5Mを、サブユニット13Cは、感光体ドラム1C、その周囲に配置された帯電部2C、光書込部3C、現像装置4Cおよびドラムクリーナ5Cを、サブユニット13Kは、感光体ドラム1K、その周囲に配置された帯電部2K、光書込部3K、現像装置4Kおよびドラムクリーナ5Kを有して構成される。
サブユニット13Y、13M、13C、13Kにおけるそれぞれの感光体ドラム1Y、1M、1C、1K、帯電部2Y、2M、2C、2K、光書込部3Y、3M、3C、3K、現像装置4Y、4M、4C、4K、およびドラムクリーナ5Y、5M、5C、5Kはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Y、M、C、Kを付さずに表記することにする。
画像形成部130は、光書込部3にて印刷画像データを感光体ドラム1に書き込み、感光体ドラム1に印刷画像データに基づく潜像を形成する。そして潜像は現像装置4により現像され、感光体ドラム1上に可視画像であるトナー画像が形成される。なお、現像装置4は、離型剤としてのパラフィン、もしくはポリオレフィンからなるワックスを含有(内包)しているトナーを使用しうる。
サブユニット13Y、13M、13C、13Kのそれぞれ感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに、それぞれ、イエロー(Y)色、マゼンタ(M)色、シアン(C)色、黒(K)色、の画像が形成される。
中間転写ベルト6は、複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。サブユニット13Y、13M、13C、13Kより形成された各色のトナー画像は、走行する中間転写ベルト6上に一次転写部7Y、7M、7C、7Kにより逐次転写されてY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)の各色層が重畳したカラー画像が形成される。
給紙部140は、記録材としての用紙301を画像形成部130に供給する。給紙部140は、上段トレイ141、中段トレイ142、および下段トレイ143を有し、各々のトレイには、たとえばA4サイズやA3サイズなどのサイズの異なる用紙が収容されている。
用紙搬送部150は、用紙301を搬送する。上段トレイ141、中段トレイ142、または下段トレイ143から供給された用紙301は、レジストローラー151を経て、二次転写部7Aに搬送され、用紙301上に中間転写ベルト6上のカラー画像が転写される。
また、用紙搬送部150は、用紙反転部152を備えており、定着がなされた用紙301を用紙反転部152に導いて表裏を反転し排出、あるいは用紙301の両面に画像形成を行うことを可能としている。
定着部(定着装置)160は、用紙301に形成されたトナー画像を定着する。カラー画像が定着された用紙301は、排紙部153を通じて画像形成装置100の外部に排出される。定着部160の詳細については後述する。
通信部180は、ネットワークを経由して、たとえばパーソナルコンピューターなどのクライアント端末に接続し、印刷ジョブなどのデータを送受信する。
操作表示部190は、入力部および出力部を有する。入力部は、たとえば、キーボードおよびタッチパネルを備え、文字入力、各種設定、印刷指示などの各種指示(入力)をユーザーが行うために利用される。また、出力部は、ディスプレイを備え、機器構成、印刷ジョブの実施状況、用紙搬送における異常(ジャム)の発生状況などを、ユーザーに提示するために使用される。
制御部200は、画像読取部110、画像処理部120、画像形成部130、給紙部140、用紙搬送部150、定着部160、通信部180、および操作表示部190を制御する。制御部200は、CPU201、補助記憶装置202、RAM203、およびROM204を有する。
CPU201は、画像形成装置用の制御プログラムを実行する。制御プログラムは、補助記憶装置202に記憶されており、CPU201によって実行される際に、RAM203にロードされる。補助記憶装置202は、たとえば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリーなどの大容量の記憶装置を備える。RAM203には、CPU201の実行に伴う演算結果などが格納される。ROM204には、各種のパラメーター、各種プログラムなどが記憶されている。CPU201は、上記制御プログラムを実行し、様々な機能を実現する。
<定着部160の構成>
次に、定着部160の具体的な構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、図1に示す定着部160の構成を例示する模式的な図である。
定着部160は、加熱ローラー161、定着ベルト162、定着ローラー163、加圧ローラー164、クリーニングローラー165、クリーニング駆動機構166、ウェブ167、元巻きローラー168、巻き取りローラー169、押圧ローラー170、押圧駆動機構171、および定着制御部172を有する。
加熱ローラー161は、たとえば、アルミニウム等の金属から形成された円筒状の芯金そのまま、またはその外周面を、フッ素系樹脂等でコーティングしたものである。加熱ローラー161は、定着ベルト162を加熱する加熱部としてのヒーター(たとえば、ハロゲンヒーター)173を内蔵している。
定着ベルト162は、たとえば、厚さ70[μm]のPI(ポリイミド)の基体の外周面を弾性層で被覆し、さらに表層を耐熱性樹脂で被覆したものである。弾性層としては、たとえば厚さ200[μm]の耐熱性のシリコンゴム(硬度JIS−A30[°])が使用されうる。また、耐熱性樹脂としては、たとえば厚さ30[μm]のPFA(パーフルオロアルコキシ)が使用されうる。定着ベルト162は、無端状であり、加熱ローラー161と定着ローラー163との間に所定のベルト張力(たとえば、250[N])で張架されている。
定着ベルト162は、定着部材として機能し、トナー画像が形成された用紙301に接触して、用紙301を定着温度で加熱する。ここで、定着温度とは、用紙301上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度(たとえば、160〜200℃)であり、画像形成される用紙301の紙種等によって異なる。なお、定着ベルト162の表面温度は、不図示の非接触温度センサーにより検知され、定着制御部172によりヒーター173の加熱を制御し、所定の設定温度に維持される。
定着ローラー163は、内側から順に円筒形の金属からなる芯金、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等の素材からなる弾性層、およびフッ素樹脂等の離型層を備える。定着ローラー163の軸方向の長さは、搬送可能な最大の用紙幅(たとえば、300mm)に十分対応した長さである。定着ローラー163は、不図示の駆動手段(たとえば、モーター)から動力が伝達されることにより、たとえば図3のR方向に回転駆動される。定着ローラー163の周速度は、たとえば200[mm/s]程度に設定されうる。定着ベルト162は、定着ローラー163の回転に従動して回転する。したがって、定着ローラー163は、定着ベルト162を介してヒーター173によって間接的に加熱されることになる。
加圧ローラー164は、内側から順に、円筒形の金属からなる芯金、その表面に形成された弾性層、および離型層を備える。加圧ローラー164の外径や軸方向の長さ、および弾性層、離型層は、定着ローラー163と同様である。加圧ローラー164は、定着ベルト162を介して定着ローラー163を所定の定着荷重で圧接する。
画像形成部130から定着部160に搬送された用紙301は、定着ベルト162と加圧ローラー164との間に形成された定着ニップ部Nにおいて加熱および加圧されつつ搬送されて、トナー画像が用紙301に定着される。
クリーニングローラー165は、クリーニング部材として機能し、定着ベルト162の外周面に付着したトナー等を清掃する。クリーニングローラー165は、たとえばアルミニウム等の金属から形成された円筒状の芯金そのまま、またはその外周面を、フッ素系樹脂等でコーティングしたものである。
クリーニングローラー165は、クリーニング駆動機構(第1の駆動機構)166によって、定着ベルト162に対して近づく方向または遠ざかる方向に移動可能である。クリーニングローラー165は、定着ベルト162を清掃する際に、定着ベルト162に近接する所定位置に移動され、不図示のバネ等の付勢手段によって付勢されて、定着ベルト162の外周面の一部を押圧する。
また、定着ローラー163の回転により定着ベルト162が回転し、クリーニングローラー165も定着ベルト162の回転に合せて回転する。すなわち、クリーニングローラー165は、定着ベルト162に圧接している場合、定着ローラー163の回転に従動して、定着ローラー163の回転方向とは反対方向に回転する。その結果、定着ベルト162の外表面に付着したトナーやワックスなどがクリーニングローラー165に転移し、定着ベルト162の外周面が清掃される。
一方、後述するように、クリーニングモードにおいて、クリーニングローラー165が定着ベルト162から離間しているとき、クリーニング駆動機構166は、回転駆動部として機能し、クリーニングローラー165を回転駆動させることができる。
ウェブ167は、たとえば、アラミド繊維等の耐熱性の繊維を用いた不織布であって、通気性を有する。元巻きローラー168から供給されたウェブ167は、クリーニングローラー165の外周面に摺接し、押圧ローラー170に巻き掛けられて巻き取りローラー169に巻き取られる。
巻き取りローラー169は、不図示のモーターにより少しずつ回転し、ウェブ167を巻き取っていく。巻き取り量は、たとえば、A4サイズの用紙1枚の印刷につき0.01〜0.1[mm]程度である。また、元巻きローラー168は、制動手段を有し、ウェブ167の進行に常時制動をかけてウェブ167の送り動作中の弛み発生を防止している。
押圧ローラー170は、SUS芯金の金属により構成される円筒状のローラーであり、外周面が弾性部材(発泡シリコーンゴム等)で被膜されている。押圧ローラー170は、押圧駆動機構(第2の駆動機構)171によって、クリーニングローラー165に対して接近または離間する方向に移動可能である。クリーニングローラー165を清掃する場合、押圧ローラー170は、クリーニングローラー165に近接する所定位置に移動され、不図示のバネ等の付勢手段によってクリーニングローラー165の外周面に対してウェブ167を押圧する。これにより、クリーニングローラー165にウェブ167が当接または圧接し、回転するクリーニングローラー165の外周面がウェブ167により摺擦される。その結果、定着ベルト162の外周面に付着したトナーやワックスなどはウェブ167に取り込まれ、クリーニングローラー165の外周面が清掃される。
定着制御部172は、CPU174およびメモリー175を有し、メモリー175はRAMおよびROMを備える。CPU174は、定着制御部172用の制御プログラムを実行することにより、定着ローラー163の駆動手段、ヒーター173、クリーニング駆動機構166、巻き取りローラー169のモーター、および押圧駆動機構171を制御する。定着制御部用の制御プログラムは、メモリー175のROMに記憶されており、CPU174によって実行される際に、RAMにロードされる。
<画像形成装置100の動作モード>
図4は、画像形成装置100の動作モードを説明するための概念図である。また、図5は待機モード(機械停止時)における、クリーニングローラー165および押圧ローラー170の位置を例示する模式的な図であり、図6はクリーニングモードにおける、クリーニングローラー165および押圧ローラー170の位置を例示する模式的な図である。
図4に示すように、画像形成装置100は、待機モード401、プリントモード402、クリーニングモード403、およびスリープモード404を含む複数の動作モードを有する。なお、図4に示す例では、本実施形態の説明に必要な動作モードのみ示されている。制御部200は、動作モードに関する情報を記憶および管理する。動作モードに関する情報は、制御部200と定着制御部172との間においてやり取りされる。
画像形成装置100は、電源がオンされた直後、ジャム処理からの復帰時、またはスリープモード404からの復帰時に動作モードを待機モード401に移行させる。待機モード401において、定着制御部172は、クリーニングローラー165および押圧ローラー170をそれぞれ所定の初期位置に移動させる。これにより、クリーニングローラー165は、定着ベルト162から離間し、ウェブ167はクリーニングローラー165から離間する。クリーニングローラー165の初期位置は、定着ローラー163と押圧ローラー170との間であって、かつ定着ローラー163および押圧ローラー170の双方から離間している位置である。さらに、定着制御部172は、押圧ローラー170を移動させてクリーニングローラー165から離間させた際、巻き取りローラー169の回転を停止するように制御する。
待機モード401において、ユーザーから印刷指示を受け付けた場合、制御部200は、動作モードをプリントモード402に移行させる。より具体的には、制御部200は、クライアント端末から印刷ジョブを受信した場合や、ユーザーが原稿を画像読取部110に載置し、印刷開始ボタンを押下した場合、ユーザーから印刷指示を受け付けたと認識し、動作モードをプリントモード402に移行させる。
プリントモード402では、画像形成装置100は、受信した印刷ジョブや原稿を読み取って生成された印刷ジョブに基づいて、通常の印刷処理を行う。定着部160は、トナー画像が形成された用紙を定着する。また、定着部160は、クリーニングローラー165を定着ベルト162に圧接して定着ベルト162の清掃を行いつつ、押圧ローラー170をクリーニングローラー165に当接してクリーニングローラー165の清掃を行う(図3を参照)。印刷処理の終了後、たとえばユーザーによる操作が所定時間行われなかった場合、動作モードはスリープモード404に移行される。
一方、待機モード401において、ユーザーから清掃指示を受け付けた場合、制御部200は、動作モードをクリーニングモード403に移行させる。ユーザーは、たとえば、操作表示部190のタッチパネル等の操作を通じて、制御部200にクリーニングモード403への移行を指示する。
図6に示すように、定着制御部172は、クリーニングモード403が選択された場合、クリーニングローラー165を移動させて定着ベルト162から離間、すなわち定着ベルト162から解除させるとともに回転駆動させる。さらに、定着制御部172は、クリーニングローラー165にウェブ167を当接させてクリーニングローラー165を清掃するように制御する。定着制御部172は、クリーニングローラー165の清掃が完了後、動作モードをクリーニングモード403から待機モード401へ移行させる。
また、クリーニングモード403において、ユーザーから印刷指示を受け付けた場合、定着制御部172は、動作モードをプリントモード402に移行させる。
<画像形成装置100の制御方法>
図7は、本実施形態の画像形成装置100の具体的な制御方法を例示するフローチャートである。図7に示すフローチャートの処理は、制御部200および定着制御部172が、それぞれ画像形成装置用の制御プログラムおよび定着制御部用の制御プログラムを実行することにより実現される。また、図8は、第1の実施形態のクリーニングモードにおける定着部の動作について説明するための模式的な図である。
画像形成装置100は、装置自体の電源がオンされた直後、スリープモード404からの復帰時、またはジャム処理からの復帰時に以下の処理を実施する。
画像形成装置100は、動作モードを待機モード401に移行させる。待機モード401において、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間させるとともに、ウェブ167をクリーニングローラー165から離間させる(ステップS101)。すなわち、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から解除し、ウェブ167をクリーニングローラー165から解除させる。
続いて、定着制御部172は、定着部160のウォームアップを実施する(ステップS102)。より具体的には、定着制御部172は、加熱ローラー161のヒーター173による加熱を開始し、上述の非接触温度センサーの測定温度に基づいて、定着ベルト162が所定の設定温度に到達するように制御する。定着制御部172は、たとえば、定着ベルト162が設定温度に到達した場合、次のステップS103の処理に移行する。
続いて、定着制御部172は、ジャム処理後か否かを判断する(ステップS103)。ジャム処理後である場合(ステップS103:YES)、定着制御部172は、ステップS105の処理に移行する。
一方、ジャム処理後ではない場合(ステップS103:NO)、ユーザーからクリーニングローラー165の清掃指示を受け付けたか否かを判断する(ステップS104)。ユーザーからクリーニングローラー165の清掃指示を受け付けた場合(ステップS104:YES)、定着制御部172は、ステップS105の処理に移行する。
なお、定着制御部172は、クリーニングローラー165が、定着ベルト162に付着したトナーを除去する負担を低減するため、クリーニングモードへ移行する前に定着部160に白紙を通して定着ベルト162を清掃させる。これにより、定着ベルト162に付着したトナーの大半が除去されるため、クリーニングローラー165は、定着ベルト162に付着したワックスの清掃に主に使用されうる。また、白紙による定着ベルト162の清掃により、クリーニングローラー165に転移するトナーの量が低減されるので、ウェブ167は、クリーニングローラー165に付着したワックスの清掃に主に使用されうる。
一方、ユーザーからクリーニングローラー165の清掃指示を受け付けていない場合(ステップS104:NO)、ステップS109の処理に移行する。
ステップS105において、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間させるとともに、クリーニングローラー165を定着ローラー163の回転方向Rと反対方向に回転駆動させる。クリーニングローラー165の回転の速さは、要求されるウェブ167によるクリーニングローラー165の清掃時間に応じて適宜設定されうる。また、定着制御部172は、ウェブ167をクリーニングローラー165から離間させる。
続いて、定着制御部172は、動作モードをクリーニングモード403に移行させる(ステップS106)。図8に示すように、定着制御部172は、クリーニングモード403が選択された場合、クリーニングローラー165および押圧ローラー170を定着ベルト162から離間する略同一方向に移動させる(たとえば、矢印ARの方向)。このとき、定着制御部172は、クリーニングローラー165の移動量に対して押圧ローラー170の移動量が小さくなるように、クリーニング駆動機構166および押圧駆動機構171を制御する。これにより、両ローラーの軸間距離が小さくなり、クリーニングローラー165に対する押圧ローラー170の押圧力が大きくなる。たとえば、定着制御部172は、クリーニングモード403において、クリーニングローラー165と押圧ローラー170との軸間距離がプリントモード402における両ローラーの軸間距離と比較して小さくなるように制御する。その結果、クリーニングローラー165とウェブ167とのニップ幅(以下、「クリーニングニップ幅」という)が広くなる。
このように、クリーニングローラー165の移動量および押圧ローラー170の移動量を調整することにより、クリーニングローラー165に対する押圧ローラー170の押圧力を制御できる。本実施形態では、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間し、クリーニングローラー165に対する押圧ローラー170の押圧力を上げて、クリーニングニップ幅を広くする。したがって、定着ベルト162を傷つけるなどの副作用が発生することなく、クリーニングローラー165の清掃効率を向上できる。
これに対して、比較例として、クリーニングローラーを定着ベルトに当接したままウェブをクリーニングローラーに圧接してクリーニングニップ幅を広くした場合、クリーニングローラーの定着ベルトへの押圧力が高くなる。その結果、クリーニングローラーの回転不良が発生し、定着ベルトに傷がつくおそれがある。
なお、クリーニングモード403における、ウェブ167によるクリーニングローラー165の清掃時間は、とくに限定されるものではないが、30〜60[s]程度、好ましくは40[s]程度に設定されうる。清掃時間を40[s]以下に設定した場合、たとえばジャム処理後に機械(画像形成装置100)の復帰処理が完了し、印刷処理の開始が可能となるまでには40[s]程度かかるので、印刷処理の開始までの時間で清掃時間を相殺できる。したがって、クリーニングローラー165の清掃によるユーザーの待ち時間を削減できる。
再び図7に戻り、定着制御部172は、印刷指示を受け付けたか否かを判断する(ステップS107)。印刷指示を受け付けた場合(ステップS107:YES)、ステップS110の処理に移行する。制御部200は、クリーニングモード403によるクリーニングローラー165の清掃が完了した後、直ちにステップS110の処理に移行し、プリントモード402に移行させる。後述するステップS110において、クリーニングローラー165は、クリーニングローラー165にウェブ167が当接した状態で、定着ベルト162に圧接する。
なお、紙種によっては、クリーニングローラー165が定着ベルト162から離間され、ウェブ167がクリーニングローラー165から離間された状態でステップS111の印刷処理を実施した方が良い場合もある。したがって、このような場合を考慮して、紙種に応じて、クリーニングローラー165の定着ベルト162に対する圧接/離間、およびウェブ167のクリーニングローラー165に対する当接/離間を選択するようにしてもよい。
一方、印刷指示を受け付けていない場合(ステップS107:NO)、定着制御部172は、動作モードを待機モード401に移行させる。また、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間させるとともに、ウェブ167をクリーニングローラー165から離間させる(ステップS108)。ウェブ167によるクリーニングローラー165の清掃では、短時間に大量のトナーを清掃する場合があるので、清掃直後はクリーニングニップ内にトナーが付着した状態となっている可能性がある。その結果、温度が下がったときにウェブ167がクリーニングローラー165に貼りつく可能性がある。また、ウェブ167を支持するために押圧ローラー170を押圧した場合は、押圧ローラー170の表面に形成されている弾性部材が変形して元に戻らなくなる可能性もある。押圧ローラー170をその状態で復帰させた場合、押圧ローラー170に必要以上の負荷がかかってしまうため、清掃終了後はウェブ167をクリーニングローラー165から離間、すなわちクリーニングローラー165から解除しておくことが望ましい。
ステップS109において、定着制御部172は、印刷指示を受け付けたか否かを判断する。印刷指示を受け付けていない場合(ステップS109:NO)、ステップS104の処理に移行する。定着制御部172は、クリーニングローラー165の清掃指示または印刷指示を受け付けるまで、待機モードを維持する。
一方、印刷指示を受け付けた場合(ステップS109:YES)、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162に圧接させるとともに、ウェブ167をクリーニングローラー165に当接させる(ステップS110)。
続いて、印刷処理を実施する(ステップS111)。制御部200は、画像形成部130が印刷ジョブに基づいて、用紙301にトナー画像を形成し、定着部160が用紙301に形成されたトナー画像を定着させるように制御する。画像が定着された用紙301は排紙部153を通じて、画像形成装置100の外部に排出される。
続いて、定着制御部172は、クリーニングローラー165の清掃が必要か否かを判断する(ステップS112)。定着制御部172は、たとえば、前回クリーニングモード403によってクリーニングローラー165の清掃が実施されてからの印刷枚数や、画像濃度の積算(カバレッジ)に応じて、クリーニングローラー165の清掃が必要か否かを判断する。
クリーニングローラー165の清掃が必要であると判断した場合(ステップS112:YES)、ステップS105の処理に移行する。
一方、クリーニングローラー165の清掃が必要ではないと判断した場合(ステップS112:NO)、定着制御部172は、動作モードを待機モード401に移行させる。また、定着制御部172は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間させるとともに、ウェブ167をクリーニングローラー165から離間させる(ステップS113)。
続いて、定着制御部172は、動作モードをスリープモードに移行させるか否かを判断する(ステップS114)。定着制御部172は、たとえば、スリープモードへの移行を要求する指示を受け付けた場合、動作モードをスリープモード404に移行させる(ステップS115)。一方、スリープモードへの移行を要求する指示を受け付けていない場合、動作モードをスリープモードに移行させず(ステップS114:NO)、ステップS109の処理に移行する。動作モードは、待機モードに移行する。
このように、本実施形態では、ジャムが発生した場合、ジャム処理後から機械(画像形成装置100)を復帰する処理が実行される際に、クリーニングモード403が自動的に実行されうる。また、印刷処理の終了後、印刷枚数、カバレッジなどの所定の条件を満たすか否かに基づいて、クリーニングモード403が自動的に実行されうる。さらに、ユーザーが操作表示部190のディスプレイの操作等によりクリーニングモード403の実行を選択することもできる。
<実施例>
図9Aは、ニップ平均面圧が同等で、クリーニングニップ幅を変化させた場合におけるクリーニングローラー165のワックス汚れの変化を例示する図である。また、図9Bは、比較例として、クリーニングニップ幅が同等で、ニップ平均面圧を変化させた場合におけるクリーニングローラー165のワックス汚れの変化を例示する図である。
図9Aに示すように、たとえば、クリーニングニップ幅を2[mm]および5[mm]として、クリーニングローラー165を清掃した場合に、クリーニングローラー165のワックス汚れの状態を目視で確認した。なお、ニップ平均面圧を同等にするため、押圧ローラー170の弾性部材に硬い材料を使用してクリーニングニップ幅を2[mm]とし、弾性部材に軟らかい材料を使用してクリーニングニップ幅を5[mm]とした。
その結果、清掃時間が30[s]、40[s]、および60[s]のいずれの場合においても、クリーニングニップ幅を2[mm]から5[mm]に広くした場合、クリーニングローラー165のワックス汚れのランクが1ランク改善、すなわちワックス汚れが低減した。
一方、図9Bに示すように、たとえば、ニップ平均面圧を7.5[kPa]および19[kPa]として、クリーニングローラー165を清掃した場合に、クリーニングローラー165のワックス汚れの状態を目視で確認した。なお、クリーニングニップ幅を同等(4[mm])にするために、押圧ローラー170の弾性部材に軟らかい材料を使用してニップ平均面圧を7.5[kPa]とし、弾性部材に硬い材料を使用してニップ平均面圧を19[kPa]とした。
その結果、清掃時間が40[s]および60[s]の場合において、ニップ平均面圧を7.5[kPa]から19[kPa]に大きくしても、クリーニングローラー165のワックス汚れのランクに変化はなかった。すなわち、ワックス汚れは低減しなかった。また、清掃時間が30[s]の場合においては、ニップ平均面圧を7.5[kPa]から19[kPa]に大きくした場合、クリーニングローラー165のワックス汚れのランクは悪化した。すなわち、ワックス汚れがかえって増加した。
このように、クリーニングニップ幅を広げて清掃することにより、クリーニングローラー165のワックス汚れを低減でき、清掃効率が改善される。一方、ニップ平均面圧を大きくしても、クリーニングローラー165のワックス汚れを低減できず、清掃効率は改善されない。
以上で説明した本実施形態の定着部160および画像形成装置100は、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間した状態で回転駆動させ、ウェブ167によりクリーニングローラー165を清掃する。したがって、押圧ローラー170によるクリーニングローラー165への押圧力が定着ベルト162へ伝達されないので、定着ベルト162を傷つけることなく、ウェブ167によるクリーニングローラー165の清掃効率を向上させることができる。その結果、光沢メモリーの発生を抑制または防止できる。
なお、クリーニングローラー165がヒーター(加熱手段)176を備えるように構成してもよい(図3を参照)。このように構成することにより、クリーニングローラー165上のトナーを十分に加熱することができる。したがって、固形状のトナーやクリーニングローラー165に貼り付いているトナーが溶融するので、クリーニングローラー165を効率的に清掃することができる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、クリーニングモード403においてウェブ167を使用してクリーニングローラー165を清掃する際に、クリーニングローラー165および押圧ローラー170を、定着ベルト162から離間する際、略同一方向に移動する場合について説明した。第2の実施形態では、クリーニングローラー165の移動方向を押圧ローラー170の移動方向に対してずらす場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図10は、第2の実施形態のクリーニングモード403における定着部160の動作について説明するための模式的な図である。本実施形態では、ウェブ167を使用してクリーニングローラー165を清掃する際に、クリーニングローラー165および押圧ローラー170を定着ベルト162から離間する方向を、互いに異なる方向にする。すなわち、定着制御部172は、クリーニングローラー165を、押圧ローラー170の移動方向に対してずらして移動させるように制御する。
ウェブ167は、押圧ローラー170が移動することにより、元巻きローラー168と押圧ローラー170との張力、または巻き取りローラー169と押圧ローラー170との張力によって押圧ローラー170に巻き掛けられる。
定着制御部172は、押圧ローラー170に巻き掛けられたウェブ167と、クリーニングローラー165の外周面とが接するように、クリーニングローラー165を定着ベルト162から離間する方向へ移動させる。その際、定着制御部172は、押圧ローラー170へのウェブ167の巻き掛けが増加するように、クリーニングローラー165および押圧ローラー170の位置を制御する。これにより、クリーニングニップ幅を広くすることができる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第1の実施形態の押圧ローラー170の代わりに、一定の張力で張架された押圧ベルトを使用して、クリーニングローラー165にウェブ167を押圧する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図11は、第3の実施形態のクリーニングモード403における定着部160の動作について説明するための模式的な図である。本実施形態では、定着部160は、押圧機構177を有する。押圧機構177は、支持ローラー対178および押圧ベルト179を有する。支持ローラー対178は、所定の間隔を空けて平行に配置され、不図示の駆動手段(たとえば、モーター)により同じ速度で回転駆動可能に構成されている。また、押圧ベルト179は、支持ローラー対178間に一定の張力がかかるように張架されている。
押圧機構177は、押圧駆動機構(第3の駆動機構)171により、クリーニングローラー165に対して接近または離間する方向に移動可能であり、ウェブ167を挟んで押圧ベルト179をその張力によりクリーニングローラー165に対して押圧する。
定着制御部172は、クリーニングモード403において、押圧機構177とクリーニングローラー165との間の距離が、プリントモード402における、押圧機構177とクリーニングローラー165との間の距離よりも小さくなるように制御する。より具体的には、定着制御部172は、支持ローラー対178の両軸を含む平面とクリーニングローラー165の軸との間の距離が、プリントモード402における、支持ローラー対178の両軸を含む平面とクリーニングローラー165の軸との間の距離よりも小さくなるように制御する。
押圧機構177とクリーニングローラー165との間の距離が縮まることにより、ウェブ167を間に挟んで、押圧ベルト179がクリーニングローラー165に巻き掛けられる面積が広がるため、クリーニングニップ幅が広くなる。また、本実施形態では、押圧ベルト179が一定の張力で張架されているため、押圧機構177とクリーニングローラー165との間の距離が縮まっても、押圧機構177によるクリーニングローラー165への押圧力の変化は小さくなる。また、ウェブ167に対するバックアップ(支持)がなされているので、清掃の効果が大きくなる。
以上のように、実施形態において、について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
100 画像形成装置、
110 画像読取部、
120 画像処理部、
130 画像形成部、
140 給紙部、
150 用紙搬送部、
160 定着部、
161 加熱ローラー、
162 定着ベルト、
163 定着ローラー、
164 加圧ローラー、
165 クリーニングローラー、
166 クリーニング駆動機構、
167 ウェブ、
168 元巻きローラー、
169 巻き取りローラー、
170 押圧ローラー、
171 押圧駆動機構、
172 定着制御部、
173 ヒーター、
174 CPU、
175 メモリー、
176 ヒーター、
177 押圧機構、
178 支持ローラー対、
179 押圧ベルト、
180 通信部、
190 操作表示部、
200 制御部、
201 CPU、
202 補助記憶装置、
203 RAM、
204 ROM。

Claims (13)

  1. 記録材に形成されたトナー画像を加熱および加圧して前記記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材に当接されることで前記定着部材を清掃するクリーニング部材と、前記クリーニング部材を清掃するウェブと、を備えた定着装置において、
    前記クリーニング部材を前記定着部材に対して当接および離間させる方向へ移動する第1の駆動機構と、
    前記クリーニング部材が前記定着部材から離間しているとき、前記クリーニング部材を回転駆動させることができる回転駆動部と、
    前記ウェブを使用して前記クリーニング部材を清掃するクリーニングモードが選択された場合、前記クリーニング部材を移動させて前記定着部材から離間させるとともに回転駆動させ、前記クリーニング部材に前記ウェブを当接させて前記クリーニング部材を清掃するように制御する制御部と、を有する、定着装置。
  2. 前記ウェブは、前記クリーニング部材が前記定着部材から離間した状態においても前記クリーニング部材に対して当接離間可能であり、
    前記制御部は、
    前記クリーニングモードによる前記クリーニング部材の清掃が完了した後、直ちにプリントモードに移行される場合は、前記クリーニング部材に前記ウェブが当接した状態で、前記クリーニング部材を前記定着部材に圧接する、請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記ウェブは、前記クリーニング部材が前記定着部材から離間した状態においても前記クリーニング部材に対して当接離間可能であり、
    前記制御部は、
    前記クリーニングモードによる前記クリーニング部材の清掃が完了した後、直ちにプリントモードに移行されない場合は、前記クリーニング部材から前記ウェブを離間させる、請求項1または2に記載の定着装置。
  4. 前記クリーニング部材から前記ウェブを離間させた後、印刷指示を受け付けた場合、前記プリントモードへ移行される、請求項3に記載の定着装置。
  5. 前記制御部は、
    前記クリーニングモードが選択された場合、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を、プリントモードにおけるニップ幅よりも広くなるように制御する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の定着装置。
  6. 前記ウェブを前記クリーニング部材に押圧する押圧ローラーと、
    前記押圧ローラーを移動する第2の駆動機構と、をさらに有し、
    前記制御部は、
    前記クリーニングモードにおいて、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離が、前記プリントモードにおける、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離よりも小さくなるように制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、請求項5に記載の定着装置。
  7. 前記制御部は、
    前記クリーニングモードにおいて、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離が、前記プリントモードにおける、前記クリーニング部材と前記押圧ローラーとの軸間距離よりも小さくなるように前記押圧ローラーの押圧力を制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、請求項6に記載の定着装置。
  8. 前記ウェブを供給する元巻きローラーと、
    前記ウェブを巻き取る巻き取りローラーと、
    前記ウェブが巻き掛けられ、前記ウェブを前記クリーニング部材に押圧する押圧ローラーと、をさらに有し、
    前記制御部は、
    前記押圧ローラーを移動させることにより、前記元巻きローラーと前記押圧ローラーとの間、および前記巻き取りローラーと前記押圧ローラーとの間において、前記ウェブに一定の張力をかけ、
    前記クリーニングモードにおいて、前記元巻きローラーと前記押圧ローラーとの張力、または前記巻き取りローラーと前記押圧ローラーとの張力による前記押圧ローラーへの前記ウェブの巻き掛けが増加するように、前記押圧ローラーおよび前記クリーニング部材の位置を制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、請求項5に記載の定着装置。
  9. 平行に配置された支持ローラー対と、当該支持ローラー対間に一定の張力がかかるように張架された押圧ベルトと、を備え、前記ウェブを間に挟んで、前記押圧ベルトの張力により前記押圧ベルトを前記クリーニング部材に対して押圧する押圧機構と、
    前記押圧機構を移動する第3の駆動機構をさらに有し、
    前記制御部は、
    前記クリーニングモードにおいて、前記支持ローラー対の両軸を含む平面と前記クリーニング部材の軸との距離が、前記プリントモードにおける、前記支持ローラー対の両軸を含む平面と前記クリーニング部材の軸との距離よりも小さくなるように制御することにより、前記クリーニング部材と前記ウェブとのニップ幅を広げる、請求項5の定着装置。
  10. 前記クリーニング部材は、内部に加熱手段を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の定着装置。
  11. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の定着装置と、を有し、
    前記クリーニングモードは、ジャム処理からの復帰時に実行される、画像形成装置。
  12. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の定着装置と、を有し、
    前記クリーニングモードは、印刷処理の終了後、所定の条件を満たした場合に実行される、画像形成装置。
  13. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の定着装置と、を有し、
    前記クリーニングモードは、ユーザーの指示に応じて実行される、画像形成装置。
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