JP2023073906A

JP2023073906A - 画像形成装置

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Publication number: JP2023073906A
Application number: JP2021186663A
Authority: JP
Inventors: 英生太田; Hideo Ota; 貴幸秦; Takayuki Hata; 淳一郎中林; Junichiro Nakabayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2023-05-26
Also published as: EP4180876A1; KR20230071734A; CN116136653A; US11934120B2; US20230152736A1

Abstract

【課題】本発明に係る画像形成装置は、可変抵抗体を用いたウェブ機構において、ウェブが巻き取られない異常が生じた場合に発生する、画像品位の低下を抑制することを目的とする。【解決手段】加熱回転体と加圧回転体とによって定着ニップ部を形成し、定着ニップ部で未定着トナー像を記録材に定着させ、加熱回転体の表面に付着したトナーを回収するウェブと、ウェブを巻き取る巻き取りローラと、巻き取りローラに巻き取られたウェブの外径に応じて抵抗値が変更可能となるように接続される可変抵抗体と、可変抵抗体の抵抗値に応じて巻き取りローラの回転量を制御する制御部と、情報の変化量が所定時間後に一定の量以下の場合、制御部は異常があることを検知し、異常に関する内容を報知することを特徴とする画像形成装置。【選択図】図２

Description

本発明は、記録材上にトナー像を形成する画像形成装置に関するものである。

画像形成装置は、記録材上の未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置を有している。

定着装置は、未定着トナーに熱を与え、回転駆動される加熱回転体と、加熱回転体を加圧することで加熱回転体との間に定着ニップ部を形成し、回転駆動される加圧回転体と、を備える回転体対を有している。定着ニップ部に未定着トナーが乗った記録材が搬送されると、加熱回転体の熱と、加圧回転体による圧力とが記録材に加えられ、未定着トナーが記録材に定着される。

定着装置には、加熱回転体が有する熱が過剰に未定着トナーに伝わってしまうことで、記録材に定着せず加熱回転体の表面に付着してしまうホットオフセットが発生する虞がある。ホットオフセットによって加熱回転体の表面に残留したトナー（ホットオフセットトナー）は後続紙に付着することで、画像不良となる虞がある。

そこでホットオフセットトナーを除去するためにウェブユニットを搭載する構成が用いられている（特許文献１）。不織布等でできたウェブによってホットオフセットトナーを加熱回転体から除去し清掃することができる。

加熱回転体の表面を清掃することに用いられたウェブは巻き取りローラが回転することで巻き取られる。巻き取られたウェブが多いほど巻き取られたウェブの外径は大きくなる。そのため、精度よくウェブを巻き取るために、巻き取られたウェブの外径に応じて、巻き取りローラがウェブを巻き取る際に回転する回転量を変化させる。

特開２００１－２８２０２９

精度よくウェブを巻き取るために可変抵抗体がウェブユニットに用いられる。可変抵抗体を用いたウェブユニットにおいて、巻き取りローラはモータによって回転し、ウェブが巻き取られている。

ここで、巻き取りローラが回転せず、ウェブが巻き取られないという異常が生じてしまった場合、異常に気づかないままウェブが巻き取られない状態で定着動作が行われる。すると、トナーの回収が満足に行われずに、後続紙にオフセットしたトナーが付着し画像品位が低下してしまう虞がある。

そこで、本発明に係る画像形成装置は、可変抵抗体を用いたウェブ機構において、ウェブが巻き取られない異常が生じた場合に発生する、画像品位の低下を抑制することを目的とする。

上記の課題を鑑みて本発明に係る画像形成装置は、記録材に担持された未定着トナーを加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、前記加熱回転体と前記加圧回転体とによって定着ニップ部を形成し、前記定着ニップ部に未定着トナーが担持された記録材を挟持搬送させ未定着トナー像を記録材に定着させ、記録材に定着されず前記加熱回転体の表面に付着したトナーを回収するウェブと、前記加熱回転体の表面に付着したトナーの回収に使用された前記ウェブを巻き取る巻き取りローラと、前記巻き取りローラに巻き取られた前記ウェブの外表面に接触し、前記巻き取りローラに巻き取られた前記ウェブの前記外表面の位置に応じて移動可能な接触部材と、前記接触部材の位置に依って抵抗値が変更可能となるように接続される可変抵抗体と、前記巻き取りローラを回転させることで前記ウェブを巻き取る巻き取りモータと、前記抵抗値から前記抵抗値に関する情報を算出する制御部と、前記制御部は前記可変抵抗体の前記情報に応じて前記巻き取りモータの回転量を制御し、前記情報の変化量が所定時間後に一定の量以下の場合、前記制御部は異常があることを検知し、前記異常に関する内容を報知することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、可変抵抗体を用いたウェブ機構において、ウェブが巻き取られない異常が生じた場合に発生する、画像品位の低下を抑制することを目的とする。

画像形成装置の構成を示す概略図である。定着装置とウェブユニットの断面の概略図である。外径検出部の構成を示す概略図である。可変抵抗体の検出回路を示す図である。巻き取られたウェブの外径と可変抵抗体の回転角との関係を示す図である。検出電圧と可変抵抗体の回転角との関係を示す図である。変形例において定着装置とウェブユニットの断面の概略図である。変形例において外径検出部の構成を示す概略図である。

＜実施例１＞
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置１００の構成を示す概略図である。図１に示すように、画像形成装置１００は中間転写ベルト１１５の移動方向に沿ってイエロー１２０ａ、マゼンタ１２０ｂ、シアン１２０ｃ、ブラック１２０ｄの４種類の画像形成部が配置されている。まず中間転写ベルト１１５上にトナー像が形成される過程について、イエローの画像形成部１２０ａを例にとって説明する。

帯電器１１２によって回転駆動される感光ドラム１１１の表面が一様に帯電される（帯電）。その後、感光ドラム１１１表面に、露光装置１１３が入力される画像データに応じてレーザーを照射し、感光ドラム１１１表面上に静電潜像が形成される（露光）。その後、現像装置１１４により、感光ドラム１１１上にイエローのトナー像が形成される（現像）。一次転写ローラ１１７は、イエロートナー像の電位極性とは逆の極性の電圧を中間転写ベルト１１５に印加させる。これにより、感光ドラム１１１上のイエロートナーは中間転写ベルト１１５に転写される（一次転写）。なお、転写されずに感光ドラム表面に残ったイエロートナーはトナークリーナーによってかき取られ、感光ドラム１１１表面から除去される。この一連のプロセスはマゼンタ１２０ｂ、シアン１２０ｃ、ブラック１２０ｄでも同様に行われる。その結果、中間転写ベルト１１５上にフルカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルト１１５上のトナー像は、二次転写ローラ対１１６によって形成される二次転写部Ｎ２へ搬送される。トナー像の搬送されるタイミングに合わせて記録材Ｓが記録材カセット１０３から１枚ずつ取り出されて二次転写部Ｎ２へ給送される。すると、中間転写ベルト１１５上のトナー像が記録材Ｓに転写される（二次転写）。

トナー像が転写された記録材Ｓは、定着装置２００へ搬送され、定着装置２００で熱及び圧力を受けて定着される（定着）。トナー像が定着された記録材Ｓは、排紙トレイへ排出される。

画像形成装置１００は、モノクロ画像形成を行うこともできる。モノクロ画像形成時は、複数の画像形成部のうちブラックの画像形成部１２０ｄのみ駆動される。

記録材Ｓの両面に画像形成を行う、両面印刷について説明する。片面に画像形成された記録材Ｓは定着装置２００から排出された後、フラッパー１３２によって紙パス１３４へ案内される。記録材Ｓが紙パス１３４から反転パス１３６に搬送されると、反転パス１３６上でスイッチバック搬送される。その後、記録材Ｓは両面パス１３７を通る。このとき記録材Ｓは裏表反転された状態となる。その後、記録材Ｓは二次転写部Ｎ２に再び搬送され、トナー像が転写されると、定着装置２００でトナー像の定着がおこなわれる。そして、両面印刷がおこなわれた記録材Ｓは排紙トレイに排出される。

この、帯電から始まり、トナー像が定着された記録材Ｓが排紙トレイに排出されるまでのプロセスを画像形成処理（プリントジョブ）とする。また、画像形成が行われている期間を画像形成処理中（プリントジョブ中）とする。

＜定着装置＞
次に本実施形態の定着装置２００について図２を用いて説明する。

図２において、矢印αで示す方向から記録材は搬送される。定着装置２００は、記録材Ｓに担持される未定着トナー像を加熱するための加熱源を有する加熱回転体２０１と、加熱回転体２０１の外表面に当接する加圧回転体２０２と、を有する。加圧回転体２０２が加熱回転体２０１に向かって付勢し、圧力を与えることで、加熱回転体２０１は加圧回転体２０２とともに定着ニップ部Ｎを形成する。定着ニップ部Ｎにおいて、熱と圧力が記録材Ｓに与えられることによって、トナー像の定着が行われる。

加熱回転体２０１は、アルミニウムやステンレスなどの金属により円筒状に形成される。加熱回転体２０１は、熱伝導性や耐熱性に優れている。本実施形態における加熱回転体２０１は金属の円筒状の芯金の外表面に所定の厚さのゴム層を有している。ゴム層は３層構造であり、基層、基層の外側に弾性層、弾性層の外側に離型層、が形成される。基層の材質はポリイミド樹脂（ＰＩ）であり、弾性層はシリコーンゴムを、離型層はフッ素樹脂としてのＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。離型層を外表面に設けることによって、トナーとの分離性を高めている。加熱回転体２０１は内部にヒータ２０５を有している。ヒータ２０５記録材に対して熱を与えるための加熱源である。ヒータ２０５はハロゲンヒータであり、ヒータ２０５が発熱することによって加熱回転体２０１表面に熱が伝わる。加熱回転体２０１の表面温度はサーミスタ２０６によって検知される。加熱回転体２０１の外表面温度が定着に必要な所定の目標温度に達した状態で定着が行われる。加熱回転体２０１は配向分布の異なるヒータ２０５を複数本有していたほうが好ましい。配向分布の異なるヒータ２０５を有することによって、記録材のサイズに応じて、発熱領域を変更することが可能となる。なお加熱手段は、ハロゲンヒータに限らず、例えば加熱回転体２０１を電磁誘導加熱（ＩＨ）により発熱させる構成であっても良い。また、加熱回転体２０１は、不図示のモータからの駆動を受けることによって、矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

加圧回転体２０２はアルミニウム製の円筒状の芯金を有し、芯金の外側に厚さが１ｍｍの弾性層を有し、弾性層の外側にトナーとの分離性を高めるための離型層を有している。

また、加圧回転体２０２は矢印Ｒ２方向に回転駆動される。そのため、加圧回転体２０２とともに加熱回転体２０１とによって形成された定着ニップ部Ｎに記録材Ｓが搬送されると、熱と圧力が加えられ、トナー像の定着が行われる。

加圧回転体２０２を、加熱回転体２０１に対して、当接または離間可能に移動させる当接離間機構によって移動可能である。当接離間機構はフレーム３８５と、不図示の駆動モータを有する。フレーム３８５は画像形成装置１００によって支持される。フレーム３８５は加圧回転体２０２を支持している。フレーム３８５は回転軸３３２を回転軸として、不図示の駆動モータから駆動を受けて、回転される。不図示の駆動モータによって、フレーム３８５が回転軸３３２を回転軸として、紙面上時計回りに回転されると、加圧回転体３３０は、矢印Ｐ方向に移動される。これにより、加圧回転体２０２は、記録材の搬送方向αに対して垂直方向に、加圧回転体２０１に向かって当接される（当接状態）。これにより定着ニップ部Ｎが形成される。本実施形態では総加圧力２０００Ｎで加圧され、定着ニップ部Ｎの幅は２４ｍｍである。フレーム３８５が回転軸３３２を回転軸として紙面上反時計回りに回転されると、加圧回転体２０２が加圧回転体２０１から離間された状態となる（離間状態）。

以上の説明により、加熱回転体２０１と加圧回転体２０２とによって未定着トナー像を担持した記録材は定着ニップ部Ｎで挟持搬送され、熱と圧力が加えられ、定着が行われる。

図２に示す定着装置２００はローラ対によって定着ニップ部を形成し、定着を行う構成としているが、これに限らない。例えば、定着ベルトであるベルト部材と、定着パッドと、加熱ローラと等による複数の懸架部材によってベルト部材を懸架する構成であってもよい。

＜ウェブユニット＞
続いて図２を用いて、ウェブユニット２１０または回収ローラ２０４の説明を行う。

定着装置は熱と圧力とによって記録材上のトナーを記録材に定着させる。記録材上のトナーに対して過剰に熱が与えられた場合、記録材上のトナーが過剰に溶解することで記録材上に定着されず加熱回転体２０１にトナーが付着してしまう。この現象をホットオフセットと呼ぶ。ホットオフセットによって加熱回転体２０１上に付着したトナーが回収されなかった場合、加熱回転体２０１は回転するため、ホットオフセットしたトナーが後続紙に付着し定着される。すると、ホットオフセットしたトナーが定着した領域は画像不良となってしまう虞がある。

そこで、ホットオフセットしたトナーを回収するためのウェブユニット２１０が知られている。ウェブユニット２１０は加熱回転体２０１に付着したトナーを回収する。これによって、ホットオフセットによる画像不良を抑制する。

ウェブユニット２１０は、ウェブ２１２と供給ローラ２１１と巻き取りローラ２１４と押圧ローラ２１３とを有している。

回収ローラ２０４は加熱回転体２０１表面に接触し従動回転される。オフセットされたトナーは、定着ニップ部Ｎで熱が与えられることによって溶解された状態で、加熱回転体２０１表面に付着している。本実施形態で用いる回収ローラ２０４は、外径２０ｍｍのローラであり、加熱回転体２０１表面の離型層よりも溶解されたトナーに対する親和性が高いステンレスＳＵＳ３０３である。そのため、溶解されたトナーは回収ローラ２０４表面に移動される。

回収ローラ２０４表面に移動したトナーは不織布等でできたウェブ２１２によって回収ローラ２０４から回収される。ウェブユニット２１０はウェブ２１２を回収ローラ２０４に押圧するための押圧ローラ２１３を有している。押圧ローラ２１３によってウェブ２１２は回収ローラ２０４に押圧され所定のニップ幅を形成する。回収ローラ２０４に移動したトナーはウェブ２１２によって回収される。

トナーの回収に使用されたウェブ２１２は巻き取りローラ２１４によって巻き取られる。本実施形態では、例えばＡ４紙４枚につき０．２ｍｍの頻度で巻き取りローラ２１４がウェブ１２を巻き取る。ウェブ２１２の片側端部は巻き取りローラ２１４によって巻き取られ、他方側端部は供給ローラ２１１によって巻かれている。供給ローラ２１１は未使用のウェブ２１２を巻いており、巻き取りローラ２１４によってウェブ２１２が巻き取られると、未使用のウェブ２１２が供給ローラ２１１から供給される。これによって、ウェブ２１２と回収ローラ２０４との接触部分に未使用のウェブ２１２が供給され、加熱回転体２０１表面に付着したトナーの回収が行われる。

尚、ウェブ２１２は全長およそ５０ｍの不織布等でできている。記録材の定着が行われ、トナーを回収するためのウェブ２１２がなくなると新品のウェブに取り換えなければならない。そのためトナーを回収するためのウェブ２１２がなくなると画像形成装置１００を使用するユーザーはサービスマンを呼び、サービスマンによってウェブユニット２１０を新品のものに取り換えられる作業が行われる。ウェブユニット２１０の寿命が長ければ長いほどユーザーがサービスマンを呼ぶ回数が減るため、ウェブユニット２１０の寿命は高いほうが好ましい。ここでいう新品のウェブとは、一度もトナーの回収のために使用されていないウェブのことである。

回収ローラ２０４を介してウェブ２１２がトナーを回収する理由を説明する。ウェブ２１２は不織布等でできている。そのため、回収ローラ２０４を介さず加熱回転体２０１に直接ウェブ２１２が当接されると、加熱回転体２０１表面の劣化が進行しやすくなってしまう。加熱回転体２０１表面の劣化の進行が早いと、交換頻度が高くなってしまうことで手間が増えてしまう。そこで金属でできた回収ローラ２０４を介してトナーを回収することで、ウェブ２１２が直接加熱回転体２０１に接触することがなく、加熱回転体２０１の寿命を延ばすことができる。また、加熱回転体２０１表面の凹凸は記録材上に形成される画像のグロスに反映される。ウェブ２１２が直接加熱回転体２０１表面に当接してしまうと加熱回転体２０１に凹凸が発生してしまう。すると、記録材上に形成される画像にグロスムラが発生してしまう虞がある。そのため、回収ローラ２０４を介して、トナーを回収し、ウェブ２１２が直接加熱回転体２０１表面に当接されない構成とすることで、グロスムラを抑制させることができる。

＜ウェブユニット当接機構＞
ウェブユニット２１０はウェブ２１２が回収ローラ２０４に対して当接また離間する機構（不図示）を有している。また、回収ローラ２０４も加熱回転体２０１に対して当接または離間する機構（不図示）を有している。プリントジョブが制御部１５１に受け付けられていない場合は、回収ローラ２０４は加熱回転体２０１から離間した状態となっている。プリントジョブが受け付けられた場合、回収ローラ２０４は加熱回転体２０１に当接し回収ローラ２０４の表面温度が上昇する。これにより、加熱回転体２０１表面のトナーが回収ローラ２０４に移動されやすくなる。回収ローラ２０４の表面の温度が十分高くなり、記録材が定着ニップ部に搬送されるおよそ１秒前にウェブ２１２は回収ローラ２０４に当接される。プリントジョブが終了されるまでウェブ２１２は回収ローラ２０４に当接され、回収ローラ２０４は加熱回転体２０１に当接された状態となる。

プリントジョブが終了する場合、プリントジョブが終了する最後の記録材Ｓが定着ニップ部Ｎを通過し終えると、ウェブ２１２は回収ローラ２０４から離間される。

［巻き取られたウェブの外径に応じて巻き取りローラの回転量を制御する］
使用済みのウェブ２１２を巻き取るために巻き取りローラ２１４を回転させることで、ウェブ２１２を巻き取っている。使用済みのウェブ２１２を巻き取っていくと次第に巻き取りローラ２１４に巻き取られるウェブ２１２の量が多くなり、巻き取りローラ２１４によって巻き取られたウェブ２１２の外径は大きくなる。すると、巻き取りローラ２１４を回転させる回転量を一定にしていた場合、巻き取られたウェブ２１２の外径が大きいほどウェブ２１２を巻き取る量が多くなってしまう。そのため、巻き取られたウェブ２１２の外径に応じて巻き取りローラ２１４を回転させる回転量を制御しなければ、ウェブ２１２を巻き取る量を一定にすることが困難である。巻き取られたウェブ２１２の外径を考慮せず巻き取りローラ２１４の回転量を一定にした場合、巻き取る量が次第に多くなるためウェブ２１２を使用する量が無駄に増えてしまい、ウェブ２１２の寿命が短くなってしまう。

そこで、巻き取られたウェブ２１２の外径を考慮して巻き取りローラ２１４の回転量を制御することが従来から行われていた。

＜可変抵抗体とモータを用いた巻き取り機構＞
巻き取られたウェブ２１２の外径に応じて巻き取るウェブ２１２の量を制御することを説明する。まずは図３を用いて、本実施形態における巻き取られたウェブ２１２の外径を、接触部材２２１を介して可変抵抗体２２５が抵抗値に変換する機構を説明する。

定着装置２００は巻き取られたウェブの外径を検出する外径検出部２２０を有している。図３は本実施形態における外径検出部２２０の構成の一例を示す概略図である。また、図３（ａ）はウェブユニット２１０が未使用であり、ウェブ２１２が巻き取りローラ２１４に巻き取られていない状態を示す。図３（ｂ）は巻き取りローラ２１４にウェブ２１２が矢印Ａ方向に巻き取られることで、巻き取りローラ２１４に巻き取られたウェブ２１２の外径が大きくなった状態を示す。

図３に示す外径検出部２２０の接触部材２２１は巻き取られたウェブ２１２の外表面に付勢されて接触する部分のレバー２２１ａと、リンクギア２２２と接触する部分２２１ｂとを有している。巻き取られたウェブ２１２の外径に応じて接触部材２２１のレバー２２１ａは図３（ｂ）に示す矢印Ｂ方向に回転する。すると、接触部材２２１の２２１ｂが矢印Ｃ方向に回転し、リンクギア２２２を矢印Ｄ方向に回転させる。リンクギアのギア部分は段ギア２２３と噛み合っており、リンクギア２２２が矢印Ｄ方向に回転すると、段ギア２２３は矢印Ｅ方向に回転する。段ギア２２３は、可変抵抗体２２５のギア部分２２４と噛み合っている。可変抵抗体２２５のギア部分２２４のギア軸はＤカット軸となっており、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａと勘合している。そのため段ギア２２３が矢印Ｅ方向に回転すると可変抵抗体２２５の回転部２２５ａは矢印Ｇ方向に回転する。つまり、巻き取りローラ２１４によってウェブ２１２が巻き取られ、ウェブ２１２の外径が大きくなると、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａが矢印Ｇ方向に回転するようになっている。回転部２２５ａの回転量によって可変抵抗体２２５の抵抗値が変更可能な構成となっている。前述のとおり、本実施形態では可変抵抗体２２５を用いており、回転型の可変抵抗体、所謂ロータリーボリュームである。

＜可変抵抗体の抵抗値から検出電圧Ｖｓｎｓを求める＞
図４を用いて、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａと抵抗値の関係について説明する。図４は本実施形態における可変抵抗体２２５の検出回路を示す図である。可変抵抗体２２５は端子１、端子２、端子３を有している。図４記載の可変抵抗体２２５の端子１～３は、図３記載の可変抵抗体２２５の端子１～３と一致する。端子２は回転部２２５ａと接続されている。回転部２２５ａの角度（回転量）によって端子１－２間の抵抗値Ｒ１２または端子２－３間の抵抗値Ｒ２３の抵抗値を変化させる。

可変抵抗体２２５の端子１～３は制御基板１５０と接続され、端子１はＧＮＤに、端子２は検出電圧Ｖｓｎｓとして制御部１５１の端子に、端子３は３．３Ｖ電源に、それぞれ接続される。

本実施形態では、可変抵抗体の全抵抗値であるＲ１―３間を１０ｋΩとし、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａの角度（回転量）、端子１－２間の抵抗値Ｒ１２と端子２－３間の抵抗値Ｒ２３を変化させる。このとき、
Ｒ１３＝Ｒ１２＋Ｒ２３＝１０ｋΩ・・・式１
が成り立つ。

また、可変抵抗体２２５の抵抗値に関する情報を算出する例を示す。本実施形態では可変抵抗体２２５の抵抗値から電圧値を算出する。しかしながらこれに限らない。抵抗値から電流値を算出する方法でも構わない。加えて、可変抵抗体２２５の抵抗値を、記憶部１５２に記憶させても構わない。しかしながら、抵抗値は外環境の温度によって変化する特性を有しているため、電圧値または電流値を記憶部１５２に記憶させることが好ましい。

可変抵抗体２２５によって抵抗値が設定され端子３が３．３Ｖ電源に接続されているため、端子２に接続される制御部１５１には検出電圧Ｖｓｎｓが入力される。検出電圧Ｖｓｎｓは、３．３Ｖ電源をＲ１２とＲ２３で分圧して得られる電圧であり、以下の式で求められる。
Ｖｓｎｓ＝３．３Ｖ×（Ｒ１２）÷（Ｒ１２＋Ｒ２３）・・・式２
結果、検出電圧Ｖｓｎｓを用いることで、巻き取りローラ２１４に巻き取られたウェブ２１２の外径を電気的な検出信号として得ることができる。

＜検出電圧とウェブの外径の関係＞
図５を用いて、本実施形態における可変抵抗体２２５の回転角と出力される電圧値の関係を説明する。本実施形態における巻き取りローラ２１４の外径はΦ１２ｍｍとし、巻き取りローラ２１４が巻き取るウェブ２１２がなくなった時点（ウェブ２１２寿命到達時点）ではΦ５０ｍｍとする。工場出荷時におけるウェブ２１２使用開始時点を（１）としこのときの可変抵抗体２２５の回転部２２５ａは４５°とする。また、（１）のときの検出電圧値をＶａとする。その後ウェブ２１２の使用に伴い、巻き取られるウェブ２１２の外径は大きくなり、可変抵抗体２２５の抵抗値（Ｒ１－２間）も大きくなる。これにより検出電圧Ｖｓｎｓも増加しウェブ２１２の寿命到達時には（２）に達する。（２）のときの可変抵抗体２２５の回転部２２５ａの回転角は３１５°とし検出電圧をＶｂとする。（１）と（２）を結んだ特性線をＴＹＰとし、ＴＹＰに沿って制御部１５１は後述する巻き取りモータ２４０の回転量を制御する。

記憶部１５２は、ウェブ２１２に関するデータを記憶している。そのデータの中には、工場出荷時における検出電圧であるＶａと寿命到達時における検出電圧であるＶｂ（寿命到達時の電圧値）とを含んでいる。

尚、本実施形態では、Ｖｂは巻き取るウェブ２１２がなくなるときを指しており、Ｖｂは工場出荷時の検出電圧Ｖａから算出される。そのため、ウェブ２１２が回収するトナーの量によっては、実際に巻き取るウェブ２１２がなくなったときと、検出電圧ＶｓｎｓがＶｂ以上となるときが重なるとは限らない。つまり、巻き取られたウェブ２１２の外径は回収したトナー量にも依存する。回収したトナー量が多いほど巻き取られたウェブ２１２の外径は大きくなる。

また、本実施形態では、Ｖｂは巻き取るウェブ２１２がなくなるときを指しているが、これに限らない。ウェブ２１２が所定量以下になり、ユーザーにウェブ２１２の交換を促すための値であってもよい。

＜巻き取りモータによってウェブを巻き取る＞
図２を用いて、制御部１５１が取得した電圧値に基づいて巻き取りモータ２４０を制御することを説明する。制御部１５１は可変抵抗体２２５の端子と電気的に接続されており、可変抵抗体２２５の抵抗値を得ることができる。そこで、式２に示した式を用いて制御部１５１は検出電圧値Ｖｓｎｓを取得することができる。また、制御部１５１は巻き取りモータ２４０と接続されている。ここでいう“巻き取りモータ２４０”とは、巻き取りローラ２１４を回転させるためのモータである。制御部１５１は取得した検出電圧値Ｖｓｎｓに基づいて、巻き取りモータ２４０の回転量を制御する。具体的に本実施形態では、巻き取りローラ２１４の一回の回転動作で０．２ｍｍウェブ２１２を巻き取ることができれば、加熱回転体２０１表面のトナーを回収することができ、後続紙に画像不良がでる虞を抑制することができる、としている。そのため、巻き取りローラ２１４の一回の回転動作において巻き取るウェブ２１２の所望量は０．２ｍｍである。巻き取りローラ２１４が巻き取るウェブ２１２の量が０．２ｍｍとなるように、巻き取られたウェブ２１２の外径が大きくなるにつれて、巻き取りモータ２４０の回転量を小さくする。このとき制御部１５１は得られたＶｓｎｓの値に応じて巻き取りモータ２４０の回転量を制御し、巻き取りモータ２４０を回転させる。

本実施形態では、巻き取りモータ２４０はステッピングモータを用いている。ステッピングモータへの入力パルス数を制御部１５１が制御することによって、ステッピングモータの回転量を制御し、巻き取るウェブ２１２の量が制御される。

また、巻き取りモータ２４０がウェブ２１２を巻き取ることで、次第に未使用のウェブ２１２がなくなり、ウェブ２１２の交換時期が近づく。ユーザーにウェブ２１２の交換を促すための電圧値であるＶｂを記憶部１５２は記憶することによって、検出電圧値ＶｓｎｓがＶｂに達したかを判断することができる。これにより、ウェブ２１２の交換時期を判断することができる。

尚、ウェブ２１２は消耗品である。巻き取られるウェブ２１２がなくなると新品のウェブ２１２に交換しなければならない。通常、ウェブ２１２のみの交換ではなく、ウェブユニット２１０の交換を行う。そのためユーザーはウェブユニット２１０の交換時期になるとサービスマンを呼びウェブ２１２を新品のウェブ２１２に交換する。ウェブ２１２を新品のウェブに交換した場合、巻き取られたウェブ２１２はなくなり、巻き取られた分のウェブ２１２の外径もなくなる。接触部材２２１が巻き取られたウェブ２１２の外表面に付勢されているためＶｓｎｓは使用開始時の値であるＶａ付近に戻る。

接触部材２２１の位置を可変抵抗体２２５が抵抗値に変換する。変換された抵抗値から電圧を検出し、検出された電圧に基づいて巻き取りモータ２４０が巻き取りローラ２１４を制御する。従来のソレノイド等を用いた構成と比較して、本実施形態の可変抵抗体２２５と巻き取りモータ２４０とを用いた構成はレバー同士の接触が少ない構成となっている。そのため、レバー同士の接触による誤差が抑制され、発生する誤差を小さくすることができる。その結果、ウェブ２１２を精度よく巻き取ることができウェブ２１２の寿命を延ばすことができる。

制御部１５１が検出電圧Ｖｓｎｓを用いて巻き取りモータ２４０を制御する効果を説明する。制御部１５１は巻き取りモータ２４０の回転量を制御する。このとき、制御部１５１は可変抵抗体２２５から得られる抵抗値Ｒ１２ではなく検出電圧Ｖｓｎｓを用いる。可変抵抗体２２５は金属でできている。金属は一般的に温度が高くなるほど電気抵抗率が高くなる傾向がある。そのため可変抵抗体２２５から得られる抵抗値Ｒ１２は外環境の温度によって変化してしまう。例えば制御部１５１が抵抗値Ｒ１２を用いて巻き取りモータ２４０の回転量を制御した場合、外環境の温度に依存して回転量が変化してしまう。その結果、巻き取るウェブ２１２の量の誤差が大きくなってしまう。しかしながら式２から求められる検出電圧Ｖｓｎｓは抵抗値Ｒ１２に比べて外環境の温度に依存することが低いといえる。そのため、制御部１５１は検出電圧Ｖｓｎｓを用いて巻き取りモータ２４０を制御している。これにより、精度よくウェブ２１２を巻き取ることができる。

＜可変抵抗体を用いて異常を検知する＞
可変抵抗体２２５を用いたウェブユニット２１０において、巻き取りローラ２１４はモータ２４０によって回転し、ウェブ２１２が巻き取られている。

ここで、巻き取りローラ２１４が回転しないという異常が発生したとする（例えばモータ２４０の故障）。すると、ウェブ２１２が巻き取られない状態となってしまう。このウェブが巻き取られない、という異常を検知する手段を設けない場合、ユーザーは異常に気づくことが困難となる。異常が生じた状態で画像形成が続行され、定着装置２００では定着が行われる。ウェブ２１２の同一領域が回収ローラ２０４と当接した状態で定着動作が行われるため、十分にトナーを回収することができなくなってしまう虞がある。その結果、回収しきれなかったトナーが後続紙に付着し画像品位の低下につながってしまう。そこで本実施形態では巻き取りローラ２１４が回転しないという異常を検知し、ユーザーに異常を報知することで画像品位の低下を抑制する。以下に検知方法について詳細を記載する。

外径検出部２２１で、可変抵抗体２２５は複数のギアを介してレバー２２１ａの位置を抵抗値に変換している。また、レバー２２１ａの位置に応じて可変抵抗体２２５の抵抗値は変わる。本実施形態では、巻き取られたウェブの外径が大きいほど、可変抵抗体２２５の抵抗値が大きくなる。

ここで、巻き取りローラ２１４が回転しないという異常が生じた場合、巻き取られたウェブ２１２の外径は大きくなることはない。そのため、巻き取られたウェブ２１２の外径が大きくなることによる可変抵抗体２２５の抵抗値の変化は生じない。検出電圧Ｖｓｎｓも同様である。本実施形態では、所定時間後に一定の値以上の抵抗値の変化がない場合、制御部１５１が、異常が発生していると判断し、異常内容を報知する。

本実施形態における「所定時間」を説明する。所定時間とはここでは、巻き取りローラ２４０がウェブ２１２を巻き取るために、１回転する時間を示している。１回転する時間の算出方法を記述する。検出電圧Ｖｓｎｓを制御部１５１が検出する。すると、図５，６に示すグラフから、制御部１５１は巻き取られたウェブ２１２の外径を取得し、巻き取りローラ２４０が１回転するために必要なウェブ２１２の巻き取り量を取得する。取得したウェブ２１２の巻き取り量から、巻き取るまでの時間予測し、予測された時間を本実施形態では所定時間とする。具体的に、本実施形態では巻き取りローラ２１４の１回の回転動作は０．２ｍｍである。巻き取りローラ２１４の直径は１２ｍｍである。そのため、所定時間は最短で、１２ｍｍのウェブ２１２を巻き取る時間である。

本実施形態では閾値を設ける。巻き取りローラ２１４が異常によって回転しない状態であっても、誤差等によって、検出電圧Ｖｓｎｓは、誤差等による値のばらつきが生じ所定時間後に変化する虞がある。そのため、閾値を設けて、所定時間前後の検出電圧Ｖｓｎｓの変化量が、閾値を超えたか否か、を制御部１５１が判断することによって、異常の検知を行うことが好ましい。また、閾値は予想される誤差よりも大きい値であることが好ましい。

予測された時間である所定時間後に検出電圧Ｖｓｎｓが閾値を超えている場合、巻き取りローラ２１４は正常に回転していると、制御部１５１は判断する。一方、予測された時間である所定時間後に検出電圧Ｖｓｎｓが閾値以下の場合、巻き取りローラ２１４は回転していないと、制御部１５１は判断する。そして、制御部１５１は異常が発生しているとして報知を行う。

本実施形態では所定時間を巻き取りローラ２１４が１回転する時間としたが、これに限らない。ウェブ２１２は薄肉である。そのため可変抵抗体２２５等を用いた場合においても、ウェブ２１２の厚み分、巻き取られたウェブ２１２の外径が増えたことを検知することは困難であることも想定される。そこで、巻き取られたウェブ２１２の外径の変化を検知しやすくするために巻き取りローラ２１４が１回転以上する、例えば５回転等、場合の時間を予測し、所定時間として、異常の検知を行う構成であっても良い。

制御部１５１が、所定時間を取得し、所定時間前後の検出電圧Ｖｓｎｓの変化量が閾値を超えたか否かを判断する。これによって巻き取りローラ２１４が正常に回転しているか否かを判断することができる。その結果、巻き取りモータ２４０を含む外径検出部２２０に異常が生じているか否かを検知することができる。

制御部１５１は巻き取りローラ２１４が回転していないという異常を検知した場合、その異常の内容を報知する。報知の手段としては、表示部１８０に異常の内容を表示することが好ましい。表示部１８０に表示を行うことによってユーザーに異常が発生していることを知らせることが可能となる。その結果、ユーザーが異常に気付き、トナーの回収を満足にできない状態で定着動作が続行することを抑制することができる。また、サービスマンを出動させる等の対応を取ることができる。尚、表示部１８０に異常の内容を表示することの他に音を発生させることによって、ユーザーに異常を気づかせる構成であっても良い。よって放置する手段は、異常が発生していることをユーザーが気づくことができる手段であれば構わない。

制御部１５１が異常を検知し、報知する手段によって報知を行っている状態では、画像形成は中断される。画像形成の中断とは、上述した画像形成処理（プリントジョブ）のことを指し、帯電から始まり、トナー像が定着された記録材Ｓが排紙トレイに排出されるまでのプロセスが中断されることを指す。異常を検知し画像形成を中断することで、ウェブ２１２が巻き取られない状態を検知してから画像形成がおこなわれることを抑制することができる。これによって画像品位の低下を抑制することができる。

巻き取りローラ２１４が回転しない状態では、ウェブ２１２の同一領域が回収ローラ２０４と当接することになる。回収ローラ２０４は加熱回転体２０１の回転に従動して回転するため、同一領域が当接されていると、ウェブ２１２が破損する虞もある。そのため制御部１５１が異常を検知した場合、回収ローラ２０４とウェブ２１２は離間する構成であることが好ましい。

＜実施例２＞
次に第２の実施形態について、図７と図８を用いて説明する。なお、実施例１と同じ形態については、説明を割愛する。

図７は実施例２の定着装置概略断面図であり、図８は実施例２における供給ローラ外径検出部の概略図である。

図７に示すように、実施例２では供給ローラに巻かれているウェブ２１２の外径を検出する外径検出部２５０を設ける。第２可変抵抗体２５２を用いて電気信号に変換した後、制御基板１５０に出力する。図８（ａ）は、ウェブユニット２１０が未使用であり、ウェブ２１２が供給ローラ２１１から送り出されていない状態を示す。図８（ｂ）は供給ローラ２１１にウェブ２１２が矢印Ａ´方向に送り出されることで、供給ローラ２１１に巻き取られているウェブ２１２の外径が小さくなった状態を示す。

図８に示す供給ローラの外径検出部２５０の接触部材２５１は巻き取られた供給ローラ２１１に巻かれたウェブ２１２の外表面に付勢されて接触する部分のレバー２５１ａと、リンクギア２５２と接触する部分２５１ｂとを有している。巻き取られたウェブ２１２の外径に応じて接触部材２５１のレバー２５１ａは図８（ｂ）に示す矢印Ｂ´方向に回転する。すると、接触部材２５１の２５１ｂが矢印Ｃ´方向に回転し、リンクギア２２２を矢印Ｄ´方向に回転させる。リンクギアのギア部分は段ギア２２３と噛み合っており、リンクギア２２２が矢印Ｄ´方向に回転すると、段ギア２２３は矢印Ｅ´方向に回転する。段ギア２２３は、可変抵抗体２２５のギア部分２２４と噛み合っている。第２可変抵抗体２２５のギア部分２２４のギア軸はＤカット軸となっており、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａと勘合している。そのため段ギア２２３が矢印Ｅ´方向に回転すると可変抵抗体２２５の回転部２２５ａは矢印Ｇ´方向に回転する。つまり、巻き取りローラ２１４によってウェブ２１２が巻き取られ、ウェブ２１２の外径が大きくなると、可変抵抗体２２５の回転部２２５ａが矢印Ｇ´方向に回転するようになっている。回転部２２５ａの回転量によって可変抵抗体２２５の抵抗値が変更可能な構成となっている。前述のとおり、実施例２では第２可変抵抗体２２５を用いており、回転型の可変抵抗体、所謂ロータリーボリュームと接触部材とを用いて供給ローラ２１１に巻き付いたウェブ２１２の外径を検知している。

前述の通り、ウェブ２１２が使用されると、供給ローラ２１１の外径は小さくなり、ウェブ巻取りローラ２１４の外径が大きくなる。各々、可変抵抗体２２５から検出された検出電圧Ｖｓｎｓも増加する。供給ローラの外径検出部２５０は、ウェブ２１２が供給ローラ２１４の外周から１周巻きだされると検出電圧Ｖｓｎｓの変化を検知する。また、巻取りローラの外径検出部２２０は、ウェブ２１２が巻取りローラ２１４の外周を１周することで検出電圧Ｖｓｎｓの変化を検知する。

ここで、巻き取りローラ２１４が回転しないという異常が生じた場合、巻き取られたウェブ２１２の外径は大きくなることはない。そのため、巻き取られたウェブ２１２の外径が大きくなることによる可変抵抗体２２５の抵抗値の変化は生じない。検出電圧Ｖｓｎｓも同様である。また、実施例２では供給ローラ２１１に巻き付いたウェブ２１２の外径を検出する外径検出部２５０を備える。よって、所定時間後に一定の値以上の抵抗値の変化がない場合、制御部１５１が、異常が発生していると判断し、異常内容を報知する。

検出される検出電圧Ｖｓｎｓの変化は、供給ローラ２１１と巻取りローラ２１４の外径のうち外径が小さいほうが、より変化までの時間が早い。供給ローラ２１１の外径検出部２５０を備えていない実施例１では、巻き取りローラ２１４の外径が、供給ローラ２１１の外径より大きくなった場合、異常検知まで時間がかかってしまう。しかしながら、供給ローラ２１１の外径検出部２５０を備える実施例２では、制御部１５１は供給ローラ２１１と巻取りローラ２１４のうち外径が小さいほうの検出電圧Ｖｓｎｓを使用して、異常の検知を行うことができる。

以上、上述した実施形態により、接触部材、および巻き取りモータ２４０、外径検出部２２０（２５０）に異常が発生した場合に、ウェブ２１２が寿命の後半であっても、速やかに異常を検知して報知することで、ウェブが送られないことによる画像品位の低下を防ぐことができる。

１００画像形成装置
１５１制御部
１８０表示部
２００定着装置
２０１加熱回転体
２０２加圧回転体
２０４回収ローラ
２０５ヒータ
２１０ウェブユニット
２１１供給ローラ
２１２ウェブ
２１３押圧ローラ
２１４巻き取りローラ
２２０外径検出部
２２１接触部材
２２５可変抵抗体
２４０巻き取りモータ

Claims

記録材に担持された未定着トナーを加熱する加熱回転体と、
前記加熱回転体を加圧する加圧回転体と、
前記加熱回転体と前記加圧回転体とによって定着ニップ部を形成し、前記定着ニップ部に未定着トナーが担持された記録材を挟持搬送させ未定着トナー像を記録材に定着させ、
記録材に定着されず前記加熱回転体の表面に付着したトナーを回収するウェブと、
前記加熱回転体の表面に付着したトナーの回収に使用された前記ウェブを巻き取る巻き取りローラと、
前記巻き取りローラに巻き取られた前記ウェブの外表面に接触し、前記巻き取りローラに巻き取られた前記ウェブの前記外表面の位置に応じて移動可能な接触部材と、
前記接触部材の位置に依って抵抗値が変更可能となるように接続される可変抵抗体と、
前記巻き取りローラを回転させることで前記ウェブを巻き取る巻き取りモータと、
前記抵抗値から前記抵抗値に関する情報を算出する制御部と、
前記制御部は前記可変抵抗体の前記情報に応じて前記巻き取りモータの回転量を制御し、
前記情報の変化量が所定時間後に一定の量以下の場合、
前記制御部は異常があることを検知し、前記異常に関する内容を報知する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記所定時間とは、前記情報を取得してから前記巻き取りローラが１回転する時間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。
前記制御部が、前記異常があることを検知した場合、
前記異常に関する内容を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
記録材に定着されず前記加熱回転体に付着したトナーを前記加熱回転体から回収する回収ローラを有し、前記ウェブは前記回収ローラに付着したトナーを前記回収ローラから回収することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記制御部が前記異常に関する内容を報知している状態において、前記回収ローラと前記ウェブは離間していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記制御部が前記異常に関する内容を報知している状態において、画像形成は中断することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記制御部は前記可変抵抗体の前記抵抗値から電圧を取得し、取得した前記電圧に依って前記巻き取りモータの回転量を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
前記接触部材は前記巻き取りローラに巻き取られた前記ウェブの前記外表面に接触するレバーを有し、前記レバーは１または複数のギアを介して前記可変抵抗体と接続されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像形成装置。
前記可変抵抗体は、前記接触部材の移動に伴って回転する回転部を有し、前記回転部の回転量に応じて抵抗値が変更可能となることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。