JP4747595B2 - 画像形成装置および定着器 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置等に関するものである。

電子写真方式を利用したプリンタや複写機等の画像形成装置では、まず有機感光体等からなる像担持体の表面に、公知の電子写真プロセスにより形成した静電潜像をトナー像担持体に現像する。次いでこのトナー像を転写装置により記録媒体（用紙など）に静電的に転写した後、定着装置によりトナー像を記録媒体に定着させることにより画像形成が行われる。
この定着装置は、一般に、回転駆動される加熱ロール（加熱部材）と加圧ロール（加圧部材）とからなる熱定着ロールを備えている。これらの熱定着ロール間に形成された接触幅（ニップ）部を、トナーが転写された記録媒体が通過することにより、記録媒体に熱と圧力が加えられる。これにより、記録媒体上の未定着トナーが溶融・固着（定着）され、その後に画像形成装置外に排出される。

このような定着装置には、加熱ロールの表面に付着した汚れをウェブでクリーニングするクリーニング装置が設けられている場合がある（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。このようなクリーニング装置は、加熱ロールにウェブを圧接させる押し付け部材と、ウェブを送り出す送り出しロールと、加熱ロール表面の汚れを拭き取ったウェブを巻き取る巻取りロールとを備えている。そして、クリーニング装置の押し付け部材は、加熱ロールに対して移動可能に構成されており、押し付け部材を加熱ロールに対して移動させることによってウェブを加熱ロールに圧接させたり加熱ロールから離間させたりすることができる。したがって、例えばウェブを必要とするときにウェブを加熱ロールに圧接させる一方で、電源ＯＦＦの場合や加熱ロールの温度が低い場合等のクリーニングが必要でないときには、ウェブの汚れが加熱ロールに付着することを防ぐためにウェブを加熱ロールから離間させることができる。

特開平５−１０７９７６号公報（第３頁、図２） 特開２００１−８３８３０号公報（第３〜４頁、図４）

ところで、ウェブでクリーニングするクリーニング装置を長い間使用していると、ウェブのニップ部でしわが発生する可能性がある。すなわち、ウェブのニップ部の圧力が不均一等のために、ニップ部に至るまでにウェブの端部が緩み、ウェブのニップ部でしわが発生する場合がある。このようなニップ部にしわが発生すると、加熱ロールの端部にウェブが当たらなくなり、また、しわが発生した部分にはニップがしっかりできずに加熱ロールのクリーニングが十分にできないおそれがある。
しかしながら、上述した特許文献では、ウェブのニップ部で発生するしわについては考慮されていない。すなわち、ウェブを加熱ロールから離間させたときに生じるウェブのたるみを解消するために、ウェブを巻き戻す方向に駆動する機構（特許文献１参照）や、加熱ロールから離間したウェブに張力を付与してウェブの弛みを吸収する機構（特許文献２参照）が設けられているだけである。したがって、これらの特許文献によれば、ウェブのニップ部にしわが発生した場合にそのしわを解消させることは困難である。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、定着器の加熱部材をクリーニングするウェブのニップ部にしわが発生してもクリーニング性能の低下を防ぐことにある。
また別の目的は、しわによるクリーニング性能の低下防止を簡易な構成で実現することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される担持体と、担持体に担持されたトナー像を用紙に対して転写せしめる転写手段と、転写手段により転写されたトナー像を用紙に定着する定着部材と、定着部材の表面をクリーニングするためのウェブ状のクリーニング部材と、クリーニング部材を定着部材の表面に押圧してニップ部を形成する押圧部材と、クリーニング部材のニップ部に生じるしわを除去する除去手段と、定着部材によりトナー像が定着された用紙の枚数であるプリント枚数をカウントするカウント手段と、カウント手段によりカウントされたプリント枚数が所定の枚数になったときに除去手段を作動させる制御手段とを含む。

除去手段は、クリーニング部材の長手方向に直交する方向に広げるように作用する張力をクリーニング部材に付加する付加部材を備え、押圧部材によるクリーニング部材の押圧を解除して付加部材によりしわを除去することを特徴とすることができる。さらに、付加部材は、各端部に行くに従って縮径していくテーパー形状部を有する略円柱部材であることを特徴とすることができる。
また、除去手段は、クリーニング部材が巻かれ、クリーニング部材を巻き出す巻出し部と、巻出し部からのクリーニング部材を巻き取る巻取り部とを備え、巻出し部の巻き出しを規制した状態で巻取り部が作動され、これにより、クリーニング部材の長手方向に作用する張力をクリーニング部材に付加してしわを除去することを特徴とすることができる。
また、除去手段は、クリーニング部材を巻き取る巻取り部を備え、押圧部材による押圧を解除してクリーニング部材を巻取り部により巻き取ることでしわを除去することを特徴とすることができる。
また、除去手段は、定着部材に用紙が通紙していないときにしわの除去を開始することを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される定着器は、用紙に転写されたトナー像を加熱部材および加圧部材により定着する定着器であって、加熱部材の表面をクリーニングするためのウェブと、ウェブを加熱部材の表面に押圧してニップ部を形成する押圧部材と、ウェブのニップ部に生じたしわを除去する除去手段と、定着器によりトナー像が定着された用紙の枚数であるプリント枚数をカウントするカウント手段と、カウント手段によりカウントされたプリント枚数が所定の枚数になったときに除去手段を作動させる制御手段とを含むものである。

本発明によれば、定着器の加熱部材をクリーニングするウェブのニップ部にしわが発生してもクリーニング性能の低下を防ぐことが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る画像形成装置１の概略構成を示した図である。同図に示すように、画像形成装置１は、例えば電子写真方式によってトナー像が形成される感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１に対向配置されて感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するための転写ベルトユニット１２とを備えている。また、画像形成装置１は、転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置２０と、画像形成後の用紙Ｐを排出するための排紙トレイ３０とを備えている。定着装置２０の詳細については、後述する。
画像形成装置１内には、画像形成時における各種制御の他、用紙Ｐの供給、搬送動作等を制御するコントローラ４０が設けられている。

感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１が帯電される帯電器１３と、感光体ドラム１１上に静電潜像が書き込まれるレーザ走査装置などの露光器１４と、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１５と、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１１の表面から残留トナーや紙粉等を除去するクリーナ１６とが順次配設されている。
ここで、露光器１４は、画像形成処理部（ＩＰＳ）１７から入力されたデジタル画像信号に基づいて、感光体ドラム１１上に対する静電潜像の書き込みを行うものである。現像器１５は、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分系の現像剤を内部で撹拌搬送し、現像ロール１５ａでトナーを担持するものである。現像器１５には、トナーを補給するためのトナー補給装置１８が隣接配置されている。

次に、用紙搬送系について説明する。用紙搬送系は、用紙Ｐを積載する複数（本実施の形態では二つ）の用紙トレイ５１，５２と、画像形成装置１の外部から用紙Ｐを供給する手差しトレイ５３とを有する。また、各用紙トレイ５１，５２の上部には、積載された用紙Ｐに接触して上面から取り上げる引き込みロール（ナジャーロール）５４を有する。その下流側には、用紙Ｐを一枚ずつ捌く供給ロールおよび捌きロールからなる用紙捌き部５５を有し、さらにその下流側には、用紙Ｐを一旦停止させた後に所定のタイミングを持って再送するテイクアウェイロール５６を有している。
このテイクアウェイロール５６は、より下段のトレイ５２から用紙Ｐが供給される場合には、その用紙Ｐを単純に用紙経路に搬送するための搬送ロールとして機能する。このテイクアウェイロール５６の下流側に当たる用紙経路６１には、用紙Ｐをさらに下流側のロールまで搬送すると共にループ形成を行うプレレジロール５７と、一旦停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、感光体ドラム１１と転写ベルトユニット１２とによって形成される転写部に対してレジストレーション調整を施しながら用紙Ｐを供給するレジストレーションロール（レジロール）５８を有している。
なお、手差しトレイ５３の近傍には、手差しトレイ５３の用紙Ｐを給紙するための給紙ロール５９が設けられ、用紙Ｐは、レジストレーションロール５８によって感光体ドラム１１の表面に所定のタイミングで搬送される。

また、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着装置２０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて、再度転写部へと送り込むための用紙戻し搬送機構６０が設けられている。この用紙戻し搬送機構６０は、定着装置２０からの用紙排出経路６２に直線状に接続される外部排出経路６３に対して下方側に分岐する反転進入経路６４を備えている。
この反転進入経路６４には、この反転進入経路６４に対してほぼ直角に側方に向かう第１のシート搬送経路としての用紙反転経路６５が連通接続されている。また、反転進入経路６４には、この用紙反転経路６５からプレレジロール５７手前の用紙経路６１に戻る第２のシート搬送経路としての用紙戻し経路６６が連通接続されている。
用紙排出経路６２、外部排出経路６３、反転進入経路６４、用紙反転経路６５および用紙戻し経路６６には、適宜数の搬送ロール６８が設けられている。特に、用紙反転経路６５に設けられる搬送ロール６８ａは適宜タイミングで正逆転するようになっている。

次に、定着装置２０について図２〜図５を用いて説明する。
図２は、クリーニング装置７０を備えた定着装置２０を示す概略構成図であり、図３の（ａ）は、図２の定着装置２０において、クリーニング装置７０が加熱ロール２１から離間した状態を示す概略構成図であり、（ｂ）は、クリーニング装置７０のしわ矯正部材７６の形状を説明するための説明図である。
図２に示すように、定着装置２０は、加熱源により加熱される加熱ロール２１と、加熱ロール２１と対峙して圧接回転する加圧ロール２２とを備えている。加熱ロール２１は、肉厚３〜６ｍｍ程度のアルミニウム製中空芯金２１ａを有している。また、中空芯金２１ａの表面には厚さ０．０３ｍｍ程度のフッ素樹脂系コート層２１ｂが形成されている。また、加熱ロール２１の内部には、加熱源としてのハロゲンランプ２１ｃが配設されている。
一方、加圧ロール２２は、鉄製の芯金２２ａの周囲に厚さ５ｍｍ程度のゴム層２２ｂが形成され、そのゴム層２２ｂ外側の最外層にフッ素樹脂チューブ層（図示せず）が形成されている。この加圧ロール２２は、図示しないスプリングにより一定の圧力で加熱ロール２１を加圧するようになっている。
そして、加熱ロール２１と加圧ロール２２とによって用紙Ｐが狭持され、外部排出経路６３または反転進入経路６４を搬送されていく。そして、加熱ロール２１と加圧ロール２２とのニップ部（ニップ域）を用紙Ｐが通過する際にトナーが用紙Ｐ上に加熱加圧定着される。

定着装置２０はまた、クリーニング装置７０を備えている。このクリーニング装置７０は、アラミド繊維とポリエステル繊維で構成されたウェブ７１と、ウェブ７１の非クリーニング面側に位置して加熱ロール２１にウェブ７１を押し当てるための押し当て部材７２と、押し当て部材７２を連結したソレノイド７３とを備えている。また、クリーニング装置７０は、ウェブ７１を巻き出す巻出し部７４と、ウェブ７１を巻き取る巻取り部７５と、ウェブ７１のニップ部に生じたしわを矯正するしわ矯正部材７６とを備えている。
ソレノイド７３は、電気エネルギーを機械的な直線運動に変換させるものであり、その作動は、コントローラ４０により制御されている。すなわち、図２に示すように、ソレノイド７３が作動して可動軸７３ａが出っ張ると、押し当て部材７２は、ウェブ７１の張力に抗してウェブ７１を加熱ロール２１に圧接する。これにより、ウェブ７１にニップ部が形成される。

ここで、巻出し部７４および巻取り部７５の各々には、コントローラ４０により制御されている図示しない駆動源が設けられている。そして、このクリーニング装置７０は、ウェブ７１を巻出し部７４から供給しつつ巻取り部７５で巻き取る間に、押し当て部材７２によって加熱ロール２１の表面にウェブ７１を圧接させ、加熱ロール２１の表面に付着したトナー等を除去する。
その一方で、図３の（ａ）に示すように、ソレノイド７３が作動して可動軸７３ａが引っ込むと、押し当て部材７２はウェブ７１から離間し、ウェブ７１は、張力により加熱ロール２１から離間する。このように、ソレノイド７３の作動により、ウェブ７１が加熱ロール２１に対して接離する。
なお、ここで、ウェブ７１の物性値の一例を示すと、厚さが０．０５±０．００５ｍｍであり、目付が２７±３ｇ／ｍ²であり、破断強力（ＭＤ）が５８．８Ｎ／５０ｍｍ以上であり、破断伸度（ＭＤ）が１２〜２５％である。

図３の（ｂ）に示すように、しわ矯正部材７６は略円筒形状でいわゆる太鼓型ロール形状である。すなわち、しわ矯正部材７６は、中間部７６ａと、中間部７６ａから各端部にいくに従って縮径しているテーパー形状部７６ｂとを有する。しわ矯正部材７６の直径について一例を示せば、中間部７６ａが直径１８ｍｍで、テーパー形状部７６ｂの最小直径が１０ｍｍとすることができる。また、しわ矯正部材７６の材質としては、例えばソリッドゴム、スポンジゴム、樹脂などの耐熱性のもの等を選択することができる。
しわ矯正部材７６の軸方向のほぼ全域にわたってウェブ７１が位置するように、しわ矯正部材７６が配設されている。このため、ウェブ７１の縁部がしわ矯正部材７６のテーパー形状部７６ｂに位置している。

図４は、コントローラ４０のブロック図であり、図５は、コントローラ４０による制御手順を示すフローチャートである。
図４に示すように、コントローラ４０は、プリント枚数をカウントするカウント部４１と、カウント部４１のカウント結果を受けてクリーニング装置７０を制御するクリーニング装置制御部４２とを有する。また、カウント部４１には、何枚プリントしたかのプリント情報が入力される。クリーニング装置制御部４２には、プリントジョブ情報が入力され、クリーニング装置７０の制御信号を出力する。
図５を用いてコントローラ４０による制御手順を説明すると、コントローラ４０のカウント部４１が、入力されるプリント情報からプリント枚数をカウントし（ステップ１０１）、そのカウント枚数をクリーニング装置制御部４２に出力する。クリーニング装置制御部４２は、カウント枚数が予め設定された所定枚数に達したことを検知すると（ステップ１０２）、入力されるプリントジョブ情報に基づいてプリントジョブが終了したかを判別し（ステップ１０３）、終了したとの判別がなされると、ウェブ７１へのしわ矯正動作を開始する。すなわち、プリント枚数を目安にして定期的にしわ矯正動作が行われる。しわ矯正動作が行われるプリント枚数は、実験等により予め定めてプリント装置制御部４２に入力される。このように、ウェブ７１のニップ部にしわを発生したことを検知するのではないために複雑な構成を採用しなくても、簡易な構成でしわを解消することができる。

しわ矯正動作は次のように行われる。まずウェブ７１が加熱ロール２１から離間するようにソレノイド７３を作動させて押し当て部材７２を移動させる（ステップ１０４）。これにより、加熱ロール２１へのウェブ７１の圧接が解除される。その後に、しわ矯正部材７６をウェブ７１の非クリーニング面（裏面）に当接させて、ウェブ７１に荷重を与えると（ステップ１０５）、ウェブ７１に対してウェブ７１の幅方向に張力を付与することができる。このように、ウェブ７１が幅方向に引っ張られるため、ウェブ７１に発生したしわが矯正される。そして、しわ矯正部材７６をウェブ７１から離間させるとともに（ステップ１０６）、ウェブ７１が加熱ロール２１に圧接するようにソレノイド７３を作動させて押し当て部材７２を移動させる（ステップ１０７）。すなわち、加熱ロール２１をクリーニングする状態に戻す。そして、カウント部４１はプリント枚数のカウントをリセットして（ステップ１０８）、終了する。

ここで、しわ矯正部材７６によりウェブ７１のしわを矯正したら、ウェブ７１を巻取り部７５に巻取り部７５での１周以上を巻き取った後に加熱ロール２１に圧接させるようにすることも考えられる。
また、所定のプリント枚数に達した後にプリントジョブが終了した時点でしわ矯正動作を開始しているが、所定のプリント枚数に達した後に定着装置２０に用紙が通紙していないときにしわ矯正動作を開始することも考えられる。
また、ウェブ７１を加熱ロール２１から離間させた後にしわ矯正動作を行っているが、自重ニップの状態でしわ矯正動作を行うようにすることも考えられる。このような構成の場合には、ウェブ７１を加熱ロール２１から離間させる必要がないので、装置内のスペースの有効利用に寄与する。
なお、所定のプリント枚数としては、Ａ４用紙縦（短辺が用紙搬送方向に延びている状態）の換算で１０万枚とすることができる。

次に、図２に示すクリーニング装置７０の他の実施の形態を図６〜図８を用いて説明する。
図６は、他の実施の形態に係るクリーニング装置８０を備えた定着装置２０を示す概略構成図であり、図７は、コントローラ４０による制御手順を示すフローチャートである。
図６に示すように、他の実施の形態に係るクリーニング装置８０は、図２に示すクリーニング装置７０と基本的な構成がほぼ同じである。同じ部材等については、図２と同じ符号を用い、その説明を省略する。以下、異なる構成について説明する。
クリーニング装置８０は、ウェブ７１を巻き出す巻出し部８１を有する。この巻出し部８１は、図２の巻出し部７４とは異なり、一時的に巻き出しが行われないようにロック可能に構成されている。このロックとその解除は、コントローラ４０のクリーニング装置制御部４２により行われる。また、クリーニング装置８０は、図２に示すクリーニング装置７０が備えているしわ矯正部材７６を備えていない。

このように構成されたクリーニング装置８０は、しわ矯正動作においてウェブ７１の送り方向に張力を付与するものである。しわ矯正動作を図７を用いて具体的に説明する。なお、図７に示すフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０４は、図５に示すフローチャートのステップ１０１〜ステップ１０４に相当するものである。また、図７に示すフローチャートのステップ２０８およびステップ２０９は、図５に示すフローチャートのステップ１０７およびステップ１０８に相当するものである。したがって、これらについての説明は省略する。
図７に示すように、クリーニング装置制御部４２により、加熱ロール２１へのウェブ７１の圧接を解除した後に（ステップ２０４）、巻出し部８１をロックした上で（ステップ２０５）、巻取り部７５の巻取りを開始する（ステップ２０６）。このように、クリーニング装置制御部４２により、巻出し部８１がロックされた後に、巻取り部７５が巻取りを開始する。このため、通常のウェブ７１の巻出し巻取りのときよりも高いトルクでウェブ７１を引っ張ることができる。このようにして、ウェブ７１は、送り方向に引っ張られて、ニップ部に発生したしわを解消することができる。しわを解消した後に、巻取り部７５の巻取りを終了し、巻出し部８１のロックを解除する（ステップ２０７）。
なお、巻取り部７５の図示しない駆動源として一般的に用いられる電動モータでは、過剰な負荷により脱調が発生しないようにコントローラ４０に制御させる必要がある。

図８は、他の実施の形態に係るクリーニング装置９０を備えた定着装置２０を示す概略構成図である。
図８に示すように、他の実施の形態に係るクリーニング装置９０は、図２に示すクリーニング装置７０と基本的な構成がほぼ同じである。しかし、クリーニング装置９０は、図２に示すクリーニング装置７０が備えているしわ矯正部材７６を備えていない。そして、しわ矯正動作では、上述したクリーニング装置７０，８０とは異なり、ウェブ７１に張力を付与することなく、巻取り部７５の図示しない駆動源でウェブ７１を１周以上巻き取るものである。これにより、加熱ロール２１に圧接していたウェブ７１の部分は、巻取り部７５の方向に進む。このように、巻取り部７５でウェブ７１を１周以上巻き取ると、ウェブ７１のニップ部に発生したしわ部分を巻き取ることができる。したがって、さらに構成を簡素化することができる。

以上説明したように、ウェブ７１のニップ部に生じたしわは、上述した３つの実施の形態のいずれか１つにより、矯正することができる。また、しわ矯正動作は、定期的に行われるので、画像形成装置の使用者に新たな負担をかけることがない。また、所定のプリント枚数を小さめに設定することにより、未然にしわの発生を防止することもできる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 クリーニング装置を備えた定着装置を示す概略構成図である。 （ａ）は、クリーニング装置が離間している状態の定着装置を示す概略構成図であり、（ｂ）は、クリーニング装置のしわ矯正部材の形状を説明するための説明図である。 コントローラのブロック図である。 コントローラによる制御手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態に係るクリーニング装置を備えた定着装置を示す概略構成図である。 コントローラによる制御手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態に係るクリーニング装置を備えた定着装置を示す概略構成図である。

符号の説明

２０…定着装置、２１…加熱ロール、４０…コントローラ、４１…カウント部、４２…クリーニング装置制御部、７０…クリーニング装置、７１…ウェブ、７２…押し当て部材、７３…ソレノイド、７３ａ…可動軸、７４…巻出し部、７５…巻取り部、７６…しわ矯正部材、７６ａ…中間部、７６ｂ…テーパー形状部

Claims (7)

1. トナー像が担持される担持体と、
   前記担持体に担持されたトナー像を用紙に対して転写せしめる転写手段と、
   前記転写手段により転写されたトナー像を用紙に定着する定着部材と、
   前記定着部材の表面をクリーニングするためのウェブ状のクリーニング部材と、
   前記クリーニング部材を前記定着部材の表面に押圧してニップ部を形成する押圧部材と、
   前記クリーニング部材の前記ニップ部に生じるしわを除去する除去手段と、
   前記定着部材によりトナー像が定着された用紙の枚数であるプリント枚数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段によりカウントされたプリント枚数が所定の枚数になったときに前記除去手段を作動させる制御手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記除去手段は、前記クリーニング部材の長手方向に直交する方向に広げるように作用する張力を当該クリーニング部材に付加する付加部材を備え、前記押圧部材による当該クリーニング部材の押圧を解除して当該付加部材によりしわを除去することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記付加部材は、各端部に行くに従って縮径していくテーパー形状部を有する略円柱部材であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記除去手段は、前記クリーニング部材が巻かれ、当該クリーニング部材を巻き出す巻出し部と、当該巻出し部からの当該クリーニング部材を巻き取る巻取り部とを備え、当該巻出し部の巻き出しを規制した状態で当該巻取り部が作動され、これにより、当該クリーニング部材の長手方向に作用する張力を当該クリーニング部材に付加してしわを除去することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記除去手段は、前記クリーニング部材を巻き取る巻取り部を備え、前記押圧部材による押圧を解除して当該クリーニング部材を当該巻取り部により巻き取ることでしわを除去することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記除去手段は、前記定着部材に用紙が通紙していないときにしわの除去を開始することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 用紙に転写されたトナー像を加熱部材および加圧部材により定着する定着器であって、
   前記加熱部材の表面をクリーニングするためのウェブと、
   前記ウェブを前記加熱部材の表面に押圧してニップ部を形成する押圧部材と、
   前記ウェブの前記ニップ部に生じたしわを除去する除去手段と、
   前記定着器によりトナー像が定着された用紙の枚数であるプリント枚数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段によりカウントされたプリント枚数が所定の枚数になったときに前記除去手段を作動させる制御手段と
   を含む定着器。

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