WO2016068344A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2016068344A1
WO2016068344A1 PCT/JP2015/081242 JP2015081242W WO2016068344A1 WO 2016068344 A1 WO2016068344 A1 WO 2016068344A1 JP 2015081242 W JP2015081242 W JP 2015081242W WO 2016068344 A1 WO2016068344 A1 WO 2016068344A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
job
rotator
recording material
rubbing
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/081242
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English (en)
French (fr)
Inventor
保▲はる▼ 千代田
潤一 茂木
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G21/00Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge

Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus that forms a toner image on a recording material.
  • An image forming apparatus that forms a toner image on a recording material and fixes the toner image on the recording material is widely used.
  • a fixing device mounted on such an image forming apparatus is provided with a heating rotator and a pressure rotator that form a nip portion where the fixing process is interrupted.
  • a refreshing roller sliding rotating body
  • a rubbing process by a refresh roller is executed to substantially recover the surface state of the heating rotator.
  • a refresh roller sliding rotator
  • an image forming portion that forms a toner image on a recording material, and a heating rotator and a pressure rotator that form a nip portion for heating the toner image formed by the image forming portion.
  • a first rubbing rotator that slidably rubs the surface of the heating rotator, and a pressurizing rotation that is detachably provided on the pressing rotator.
  • a second rubbing rotary member that rubs the surface of the body, a counting unit that counts the number of image formations, and a first number of image formations during a job that continuously forms images on a plurality of recording materials.
  • the first rubbing rotator is brought into contact with the heating rotator, and the rubbing process by the first rubbing rotator is executed by waiting for the end of the job.
  • a second execution unit configured to execute a rubbing process by the second rubbing rotating body by bringing the second rubbing rotating body into contact with the pressing rotating body in parallel with the job;
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the fixing device when forming the fixing nip portion.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the fixing device when the fixing nip portion is opened.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of changes in the surface state of the fixing roller.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of changes in the surface state of the pressure roller.
  • FIG. 6 is an explanatory view of the rubbing scratches caused by the separation claw of the pressure roller.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of the refresh roller.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the control system of the fixing device.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the transition of the polishing performance of the refresh roller.
  • FIG. 10 is a flowchart for determining the execution of the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 11 is a flowchart for determining execution of the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 12 is a flowchart of control in the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 13 is a flowchart of control in the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of the fixing roller refresh mode.
  • FIG. 16 is a flowchart of refresh mode control according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of the refresh mode of the fixing roller and the pressure roller.
  • FIG. 18 is a flowchart of control in the fixing roller refresh mode according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of an embodiment in which fixing devices are arranged in series.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of an embodiment in which a roller / belt conveyance type fixing device is mounted.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of a roller / belt conveyance type fixing device.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus.
  • the image forming apparatus 100 includes a tandem in which yellow, magenta, cyan, and black image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged along an intermediate transfer belt 130 that is an example of a toner image forming portion. This is a full-color printer of a mold intermediate transfer system.
  • a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 3 a and transferred to the intermediate transfer belt 130.
  • a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 3b and transferred to the intermediate transfer belt 130.
  • a cyan toner image and a black toner image are formed on the photosensitive drums 3c and 3d, respectively, and transferred to the intermediate transfer belt 130.
  • the four-color toner images transferred to the intermediate transfer belt 130 are conveyed to the secondary transfer portion T2 and secondarily transferred to the recording material P.
  • the separation roller 16 separates the recording material P drawn from the recording material cassette 10 one by one and sends it to the registration roller 12.
  • the registration roller 12 sends the recording material P to the secondary transfer portion T2 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 130.
  • the recording material P on which the four color toner images are secondarily transferred is heated by the fixing device 9 to fix the toner image on the surface. In the case of single-sided printing, thereafter, the recording material P is discharged from the image forming apparatus 100 to the discharge tray 20.
  • the recording material P having the toner image fixed on the first surface thereof by the fixing device 9 is guided to the reversal path 21 and is reversed after reversing the front and back so that the front and rear ends are switched.
  • the paper is fed again to the registration roller 12 via the pass 23.
  • the toner image is also transferred to the second surface by the secondary transfer portion T2 and the toner image is fixed by the fixing device 9, and then discharged from the image forming apparatus 100 to the discharge tray 20.
  • the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are configured substantially the same except that the color of toner used in the developing devices 1a, 1b, 1c, and 1d is different from yellow, magenta, cyan, and black.
  • the image forming unit Pa will be described, and redundant description regarding the other image forming units Pb, Pc, and Pd will be omitted.
  • the image forming portion Pa surrounds the photosensitive drum 3a and includes a charging device 2a, an exposure device La, a developing device 1a, a transfer roller 24a, and a drum cleaning device 4a.
  • the photosensitive drum 3a has a photosensitive layer formed on the outer peripheral surface of an aluminum cylinder, and rotates in the direction of the arrow at a predetermined process speed.
  • the charging device 2a charges the photosensitive drum 3a to a uniform negative potential.
  • the exposure device La scans a laser beam obtained by ON-OFF modulation of a scanning line image signal obtained by developing each color image with a rotating mirror, and writes an electrostatic image on the photosensitive drum 3a.
  • the developing device 1a transfers the charged toner to the photosensitive drum 3a to develop the electrostatic image into a toner image.
  • the toner cartridge Ea supplies the developing device 1a with an amount of toner commensurate with the amount of toner consumed by image formation.
  • the transfer roller 24 a presses the intermediate transfer belt 130 to form a toner image transfer portion between the photosensitive drum 3 a and the intermediate transfer belt 130.
  • a positive DC voltage to the transfer roller 24 a, a negative toner image carried on the photosensitive drum 3 a is transferred to the intermediate transfer belt 130.
  • the intermediate transfer belt 130 is supported around the tension roller 15, the secondary transfer inner roller 14, and the driving roller 13, and is driven by the driving roller 13 to rotate in the direction of arrow A.
  • the secondary transfer roller 11 contacts the intermediate transfer belt 130 supported by the secondary transfer inner roller 14 to form a secondary transfer portion T2.
  • the toner image on the intermediate transfer belt 130 is transferred to the recording material P.
  • the drum cleaning device 4a collects residual toner on the photosensitive drum 3a by sliding the cleaning blade against the photosensitive drum 3a.
  • the belt cleaning device 22 rubs the cleaning web against the intermediate transfer belt 130 to collect the transfer residual toner on the intermediate transfer belt 130.
  • the image forming process (job) is performed in the above procedure. This image forming process is executed by receiving various image forming instructions from the user and operating various devices in the image forming apparatus.
  • the period during which the image forming process is performed refers to a pre-processing period for receiving an image forming instruction and preparing an image forming operation, a processing period for executing the image forming operation, and a subsequent period for preparing for the next image forming operation. A processing period is included. (Fixing device)
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the fixing device (image heating device) when forming the fixing nip portion.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the fixing device when the fixing nip portion is opened.
  • the fixing device 9 sandwiches the recording material P carrying the toner image at the fixing nip portion N9 where the fixing roller (heating rotator) 40 and the pressure roller (pressure rotator) 41 are in pressure contact.
  • the toner image is fixed on the recording material P by being conveyed.
  • the fixing roller 40 is provided with an elastic layer 40c made of a rubber layer on a metal cored bar (base layer) 40b, and further a release layer 40d is coated thereon as a surface layer.
  • an elastic layer 40c of silicon rubber having a rubber hardness of 20 ° JIS-A, 1 kg load
  • a resin release layer 40d is coated to have an outer diameter of 70 mm.
  • the fixing roller 40 is rotatably supported by bearings provided at both ends of the core metal 40b in the rotation axis direction, and is driven by the motor 40m to rotate in the direction of arrow R40.
  • the peripheral speed of the fixing roller 40 corresponds to the process speed (image output speed) of the image forming apparatus 100, and is 220 mm / sec here.
  • the release layer 40d was a fluororesin tube in which a PFA resin excellent in releasability was formed into a tube shape.
  • the thickness of the release layer 40d is preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • PTFE tetrafluoroethylene resin
  • PFA resin copolymer of tetrafluoroethylene resin and perfluoroalkoxyethylene resin
  • the halogen heater 40a is disposed in a non-rotating manner through the rotation center of the fixing roller 40.
  • a thermistor 42a which is an example of a temperature sensor, is disposed in contact with the surface of the fixing roller 40.
  • the control unit 80 adjusts the input power to the halogen heater 40a so that the temperature detected by the thermistor 42a is maintained at about 150 to 180 degrees which is a target temperature at which the toner can be fixed to the recording material P.
  • the target temperature varies depending on the type of the recording material P.
  • the pressure roller 41 is provided with an elastic layer 41c made of a rubber layer on a metal cored bar (base layer) 41b, and further a release layer 41d is coated thereon as a surface layer.
  • an elastic layer 41c of silicon rubber having a rubber hardness of 20 ° JIS-A, 1 kg load
  • a resin release layer 41d is coated to have an outer diameter of 50 mm.
  • the pressure roller 41 is rotatably supported by bearings provided at both ends in the rotation axis direction of the cored bar 41b, and is in contact with the fixing roller 40 and driven to rotate.
  • the pressure roller 41 is pressed against the fixing roller 40 with a predetermined pressure by bearings at both ends thereof being urged toward the fixing roller 40 by a pressure spring (not shown), and has a predetermined width in the rotation direction.
  • the fixing nip portion N9 having the above is formed.
  • the pressure roller 41 is pressed against the fixing roller 40 with a total pressure of 800N.
  • the halogen heater 41a is disposed non-rotatingly through the rotation center of the pressure roller 41.
  • the thermistor 42b is disposed in contact with the surface of the pressure roller 41.
  • the controller 80 detects the temperature of the thermistor 42b so as to maintain the target temperature at a temperature at which the difference in gloss between the first and second surfaces at the time of double-sided image formation does not widen and a temperature at which the surface temperature of the fixing roller 40 does not greatly decrease.
  • the input power to 41a is adjusted.
  • the target temperature is 90 to 110 degrees.
  • the target temperature has a different set value depending on the type of the recording material P and the like.
  • the separation mechanism 41n can lower the bearings at both ends of the cored bar 41b of the pressure roller 41 to open the fixing nip portion N9 as shown in FIG. As described above, since the pressure roller 41 is driven to rotate by the fixing roller 40, the pressure roller 41 separated from the fixing roller 40 loses driving and stops. (Fixing roller cleaning device)
  • the fixing roller cleaning device 40g removes a small amount of toner (offset toner) transferred from the recording material P to the fixing roller 40 by sliding the cleaning web 40e against the fixing roller 40. Paper powder components described later transferred from the recording material P to the fixing roller 40 by being rubbed with the softened toner adhering to the cleaning web 40e are also removed to some extent.
  • the cleaning web 40e is pulled out from the supply roller 40i and is gradually wound around the winding roller 40h.
  • the cleaning web 40e is pressed by the pressing roller 40f and rubs against the peripheral surface of the fixing roller 40.
  • a configuration may be adopted in which a cleaning roller (cleaning rotating body) is interposed between the fixing roller 40 and the cleaning web 40e.
  • the offset toner is transferred from the fixing roller to the cleaning roller, and the toner transferred to the cleaning roller is removed by the web.
  • the fixing roller does not rub against the web, the surface property of the fixing roller can be maintained in a good state. (Air separation)
  • the recording material P such as thin paper tends to be difficult to be separated from the curvature of the fixing roller 40.
  • the recording material P tends to stick to the fixing roller 40 due to the viscosity of the liquid that is melted by the unfixed toner image coming into contact with the fixing roller. If the recording material P is wound at the outlet of the fixing nip portion N9 without being separated from the fixing roller 40, there is a possibility that a recording material jam occurs.
  • a sliding-type separation assist mechanism such as the separation claw 45.
  • an air separation unit (air blowing mechanism) is provided at the outlet side of the fixing nip N9. 67 is provided.
  • the air separation unit 67 assists the separation of the recording material P by blowing air between the fixing roller 40 and the recording material P.
  • the air separation unit 67 blows air onto the leading end of the recording material P to forcibly separate it from the fixing roller 40, and peels the recording material P from the fixing roller 40.
  • the separation plate 65 faces the circumferential surface of the fixing roller 40 with a gap.
  • the nozzle 66 blows high-pressure air into the gap between the separation plate 65 and the fixing roller 40, and peels off the recording material P that has not undergone curvature separation on the downstream side of the fixing nip N 9 from the fixing roller 40.
  • the opening at the tip of the nozzle 66 is disposed at a position close to the surface of the fixing roller 40, and air sent from a blower fan (not shown) blows through the nozzle 66 toward the fixing nip N9.
  • a guide plate 68 for guiding the discharge of the recording material P is disposed downstream of the fixing nip N9 in the transport direction.
  • the recording material P stuck to the fixing roller 40 is peeled off on the guide plate 68 by blowing air onto the leading end of the recording material P on which the image is fixed at the fixing nip N9.
  • An air separation unit 67 which is an example of an air separation device, can separate the recording material P from the fixing roller 40 by blowing compressed air onto the fixing roller 40.
  • the fixing roller cleaning device 40g which is an example of a first rotating body cleaning device, slides the cleaning web 40e on the peripheral surface of the fixing roller 40 to which the compressed air is blown by the air separation unit 67. For this reason, the fixing roller 40 is not rubbed by the separation claw and paper dust is less likely to adhere. (Change in surface condition of fixing roller)
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of changes in the surface state of the fixing roller.
  • the surface state of the fixing roller 40 changes as the recording material P passes.
  • the surface of the fixing roller 40 is gradually roughened due to contact with the recording material P and dirt such as paper dust and offset toner.
  • the surface roughness varies for each region in the rotation axis direction of the fixing roller 40.
  • the edge of the recording material P parallel to the transport direction is called a paper edge.
  • a region in the rotation axis direction of the fixing roller 40 that contacts the paper edge of the recording material P is referred to as (III) paper edge portion.
  • the paper edge portion is an area corresponding to the boundary between (I) the paper passing portion that contacts the recording material P and (II) the non-paper passing portion outside the recording material P.
  • the surface of the fixing roller 40 is in a mirror surface state due to the release layer of fluororesin, and the surface roughness Rz (JIS ten-point average roughness) in the initial state is about 0.1 ⁇ m to 0.3 ⁇ m. Thereafter, as the heat treatment of the recording material P is accumulated, the surface roughness of the (I) paper passing portion, (II) non-paper passing portion, and (III) paper edge portion of the fixing roller 40 is different.
  • the surface roughness (ten-point average roughness) Rz was measured using a surface roughness measuring device SE-3400 of Kosaka Laboratory. The measurement conditions are feed speed: 0.5 mm / s, cut-off: 0.8 mm, and measurement length: 2.5 mm.
  • the surface of the fixing roller 40 is gradually leveled by the attack of paper fibers, external additives, etc., and the surface roughness Rz is 0.1. It gradually increases to about 5 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz continues to come into contact with the surface of the pressure roller 41 facing and settles to about 0.4 ⁇ m to 0.7 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz reaches 1.2 ⁇ m to 1.8 ⁇ m, and is observed as a white band-like region.
  • the difference in surface state between the (I) paper passing portion, (II) non-paper passing portion, and (III) paper edge portion of the fixing roller 40 is uneven gloss (gross unevenness) of the output image. ).
  • the fixing device 9 applies pressure and heat to the recording material P.
  • the minute surface state of the fixing roller 40 is transferred to the surface of the fixed image.
  • gloss unevenness occurs in the fixed image.
  • gloss is recognized as high gloss when the reproducibility of the specular reflection image is high, and low gloss when the reproducibility is low or absent.
  • gloss is recognized as high gloss when the reproducibility of the specular reflection image is high, and low gloss when the reproducibility is low or absent.
  • an image such as a silver salt photograph is viewed under illumination of a fluorescent lamp
  • not only the light of the fluorescent lamp is reflected, but also the shape of the fluorescent lamp is reflected and recognized as high gloss.
  • the surface state of the photographic image is a mirror surface state with less unevenness.
  • the surface state of the image has large irregularities, and the light of the fluorescent lamp is irregularly reflected so that the shape does not appear on the image.
  • a low-gloss streak called an edge scratch is attached at a position corresponding to the (III) paper edge of the fixing roller 40.
  • a gloss difference called a gloss level difference occurs between (I) the sheet passing portion and (II) the non-sheet passing portion. Since the edge flaw of the fixed image has a width of about 1 to 2 mm and is narrow, the impression of the gloss step becomes large as the gloss unevenness in a wide area regardless of the roughness.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of changes in the surface state of the pressure roller.
  • the surface of the pressure roller 41 As shown in FIG. 5A, as the heat treatment of the recording material P is accumulated, the surface of the pressure roller 41 is gradually brought into contact with the recording material P and due to dirt such as paper dust and offset toner. It becomes rough. Since the temperature is lower than that of the fixing roller 40, the roughening of the pressure roller 41 is considered not to affect the fixed image as much as the roughening of the fixing roller 40. However, as a result of investigation, the roughness of the pressure roller 41 has affected the surface state of the back image during duplex printing.
  • the fixing roller 40 since the temperature of the peripheral surface is adjusted to a high temperature, the paper powder component is attracted to the softened toner image and returned to the recording material P in the process of fixing the toner image. Therefore, the paper dust component is rarely deposited on the surface. Further, as shown in FIG. 2, since the fixing roller 40 is provided with a fixing roller cleaning device 40g using a cleaning web 40e, the paper dust component is also removed by the toner softened and collected on the cleaning web 40e. Is done. However, in the case of the pressure roller 41, since the temperature of the peripheral surface is adjusted to a low temperature, it is difficult to be attracted to the toner image even during backside printing, and there is no pressure roller cleaning device. Continue to adhere to the release layer and deposit.
  • the release layer of the pressure roller 41 is made of fluororesin and has excellent release properties, paper dust is usually not deposited normally, but if a certain amount or more of paper dust adheres, Since the releasability is lowered, paper dust begins to accumulate at an accelerated rate on the surface of the pressure roller 41.
  • (B) of FIG. 5 is (III) of the first side (pressing contact with the pressure roller 41 at the time of back side printing) when a black monochrome image is printed on both sides with coated paper when paper dust adheres to the paper edge. This is a result of measuring the glossiness and overlaying the measured value on the corresponding position of the pressure roller 41.
  • paper dust is more likely to accumulate on the surface than in other regions. Paper powder adheres to the (III) paper edge of the pressure roller 41 in a band shape.
  • the surface roughness of the pressure roller 41 is reduced, and the fixability (how heat is transferred to the toner) is reduced, so that the gloss of the image is reduced.
  • the portion of the image in contact with the (III) paper edge portion of the pressure roller 41 becomes a stripe-like region having a reduced glossiness due to the adhesion of paper dust, and therefore uneven gloss occurs.
  • the surface of the pressure roller 41 that has been roughened by contact rotation of the paper edge portion and the surface property of the pressure roller 41 to which paper dust has adhered due to the passage of the recording material P are reduced.
  • the problem is solved by using the refresh roller 62.
  • the control unit 80 suppresses the occurrence of gloss unevenness in the output image by sliding the pressure roller 41 with the refresh roller 62 to refresh the surface state.
  • the pressure roller refresh mode is executed more frequently than the fixing roller 40. (Change of surface condition due to separation nail)
  • FIG. 6 is an explanatory view of the rubbing scratches caused by the separation claw of the pressure roller.
  • a separation claw 45 is disposed as a separation member on the downstream side of the fixing nip portion N ⁇ b> 9 in the rotation direction of the pressure roller 41.
  • the separation claw 45 can be switched between abutment and separation via a spring with respect to the circumferential surface of the pressure roller 41 by an attaching / detaching mechanism 47.
  • the separation claw 45 also separates the thin recording material P with low rigidity attached to the pressure roller 41 from the pressure roller 41 to prevent wrapping.
  • the controller 80 turns off the attachment / detachment mechanism 47 to separate the separation claw 45 from the pressure roller 41 when heat-treating the recording material P having high rigidity.
  • the controller 80 classifies the attaching / detaching operation of the separation claw 45 for each combination of the type of the recording material P and the weight per unit area (basis weight: g / m 2 ). Has a table.
  • the fixing roller 40 heats the toner image carrying surface of the recording material P.
  • the pressure roller 41 which is an example of a second rotating body, conveys the recording material P with the fixing roller 40 interposed therebetween.
  • a separation claw 45 which is an example of a separation member, can contact and separate from the pressure roller 41 and can separate the heat-treated recording material P from the pressure roller 41.
  • the attachment / detachment mechanism 47 switches between contact and separation of the separation claw 45 with respect to the pressure roller 41 according to the type of the recording material P.
  • a plurality of separation claws 45 are arranged along the rotation axis direction of the pressure roller 41. As shown in FIG. Therefore, a rubbing scratch parallel to the pressure roller 41 is formed by the rubbing of the separation claw 45, and the paper powder adhesion process proceeds to form a striped region having a reduced glossiness. As shown in FIG. 6B, the flaws accumulate on the surface of the pressure roller 41 with high density, and as a result, gloss unevenness occurs on the fixed image as shown in FIG. 6C.
  • the surface damage of the pressure roller 41 roughened by the contact rotation of the separation claw 45 and the deterioration of the surface property of the pressure roller 41 to which the paper powder is adhered due to the passage of the recording material P are refreshed.
  • the problem is solved by using the roller 62.
  • the control unit 80 suppresses the occurrence of gloss unevenness in the output image by sliding the pressure roller 41 in the rotated state with the refresh roller 62 in the rotated state to refresh the surface state. (Refresh roller)
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of the refresh roller (sliding rotary member).
  • the refresh roller 52 and the swing mechanism 51 attached to the fixing roller 40 are the same as the refresh roller 62 and the swing mechanism 61 attached to the pressure roller 41. Therefore, in the following, the refresh roller 62 and the swing mechanism 61 will be described, and redundant description regarding the refresh roller 52 and the swing mechanism 51 will be omitted.
  • the refresh roller 62 is a slide formed by closely bonding abrasive grains on an SUS304 (stainless steel) core metal 53 having an outer diameter of 12 mm via an adhesive layer (intermediate layer) 54. A rubbing layer (surface layer) 55 is provided.
  • the refresh roller 62 is urged toward the pressure roller 41 by pressure springs (63: FIG. 2) at both ends of the core metal 53 in the rotation axis direction.
  • the thickness of the rubbing layer 55 is 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • Abrasive grains can use aluminum oxide, aluminum hydroxide oxide, silicon oxide, cerium oxide, titanium oxide, zirconia, lithium silicate, silicon nitride, silicon carbide, iron oxide, chromium oxide, antimony oxide, diamond, and mixtures thereof It is.
  • aluminum oxide-based (also referred to as alumina, alundum, or molundum) grain size of 5 ⁇ m to 10 ⁇ m was used.
  • Aluminum oxide is the most widely used abrasive grain, has sufficiently high hardness compared to the release layer of the pressure roller 41, is inexpensive, and has an acute angle shape and is excellent in machinability. It has been confirmed that the refresh roller 62 having such a configuration achieves both the refresh effect of the surface of the pressure roller 41 and the surface property of the fixed image after the refresh.
  • the swing mechanism 61 brings the refresh roller 62 into contact with / separates from the pressure roller 41.
  • the refresh roller 62 is driven by the swing mechanism 61 and abuts against the pressure roller 41 with a predetermined pressure by the urging force of the spring 63 to form a rubbing nip N62 having a predetermined width in the rotation direction. Since the refresh roller 62 is rotationally driven by the motor 62m and a peripheral speed difference is provided between the refresh roller 62 and the pressure roller 41, the refresh roller 62 rubs the pressure roller 41 in the sliding nip N62. .
  • Both ends of the refresh roller 62 are supported by a lever member of the swing mechanism 61 so as to be swingable and rotatable.
  • the swing mechanism 61 swings the refresh roller 62 by a lever member to contact / separate the pressure roller 41.
  • the swing mechanism 61 presses both ends of the refresh roller 62 via the pressure spring 63.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the control system of the fixing device.
  • the control unit (execution unit) 80 processes the output signals of the thermistors 42a and 42b by the CPU 81 to control the motors 40m, 52m and 62m and the halogen heaters 40 and 41a.
  • the control unit 80 serves as both the first execution unit and the second execution unit.
  • the refresh roller 62 and the refresh roller 52 swing independently of each other, and can contact / separate the pressure roller 41 and the fixing roller 40 individually.
  • the controller 80 operates the swing mechanisms 61 and 51 at appropriate timings to control the start timing and end timing of the pressure roller refresh mode and the pressure roller refresh mode.
  • the controller 80 operates the swing mechanism 51 from the separated state of the refresh roller 52 to execute the fixing roller refresh mode to recover the surface state of the fixing roller 40.
  • the fixing roller refresh mode after the normal heating process is completed or in a state where the normal heating process is temporarily stopped, the refresh roller 52 is brought into the contact state for a desired time from the separated state of the refresh roller 52.
  • the refresh roller 52 is uniformly fine over the entire area in the rotational axis direction on the fixing roller 40 including (I) a paper passing portion, (II) a non-paper passing portion, and (III) a paper edge portion.
  • a paper passing portion a paper passing portion
  • a non-paper passing portion a non-paper passing portion
  • a paper edge portion a paper edge portion.
  • the refresh roller 52 changes (updates) the surface state of the fixing roller 40, thereby reducing the low-gloss streaks on the fixed image and the difference in surface roughness between the (I) paper passing portion and the (II) non-paper passing portion. Eliminate the gross difference caused.
  • the individual rubbing scratches that the refresh roller 52 makes on the fixing roller 40 becomes invisible on the fixed image.
  • the surface roughness Rz of the non-roughened (II) non-sheet passing portion of the fixing roller 40 is about 0.1 to 0.3 ⁇ m, and the rough (I) surface roughness Rz of the sheet passing portion is 0.5 ⁇ m to 2 About 0.0 ⁇ m.
  • the refresh roller 52 is rubbed against the fixing roller 40, and the rotation direction of the fixing roller 40 is such that the surface roughness Rz is 0.5 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less over almost the entire area of the fixing roller 40.
  • countless rubbing scratches Ten or more rubbing scratches having a width of 10 ⁇ m or less along the rotation direction of the fixing roller 40 are formed per 100 ⁇ m in the rotation axis direction.
  • the refresh mode of the fixing roller 40 is for the purpose of scratching the surface of the fixing roller 40, and is not for scraping and flattening the surface of the fixing roller 40 or providing a new surface.
  • the rubbing level of the refresh roller 52 in the refresh mode of the fixing roller 40 is not a polishing level at which the surface of the fixing roller 40 is polished, but is a pressing level that returns the uneven state of the entire surface of the fixing roller 40 to the initial state.
  • the amount of scraping of the release layer 40d of the fixing roller 40 by the refresh roller 52 per refresh mode has a level that cannot be measured throughout the life of the fixing roller 40 or a measurement error level. However, since the refresh roller 52 is scratched, the scraping amount is not at a level where the surface of the fixing roller 40 is not scraped.
  • the refresh roller 52 may be rotated in the forward / reverse direction with respect to the surface moving direction of the fixing roller 40 in the rubbing nip N52.
  • the refresh roller 52 may be driven by a dedicated drive motor or may be driven by using another drive motor.
  • the refresh roller 52 may be driven to rotate by being branched from the drive gear train of the fixing roller 40, and the gear ratio may be set so that the refresh roller 52 rotates with a peripheral speed difference with respect to the fixing roller 40.
  • the fixing roller 40 and the refreshing roller 52 may be connected at a gear ratio of 1: 2, and the refreshing roller 52 may be rotated at a peripheral speed twice that of the fixing roller 40.
  • the controller 80 operates the swing mechanism 61 from the separated state of the refresh roller 62 to execute the pressure roller refresh mode to recover the surface state of the pressure roller 41.
  • the refresh roller 62 is brought into a contact state for a desired time at a desired timing from the separated state of the refresh roller 62 during the normal heat treatment.
  • the pressure roller refresh mode is executed in the same manner as the fixing roller refresh mode described above.
  • the refresh roller 52 which is an example of the first rubbing rotator, can be brought into contact with and separated from the peripheral surface of the fixing roller 40.
  • the refresh roller 52 is harder and has a larger surface roughness than the peripheral surface of the fixing roller 40.
  • the refresh roller 62 which is an example of a second rubbing rotator, can be brought into contact with and separated from the peripheral surface of the pressure roller 41.
  • the refresh roller 62 is harder and has a larger surface roughness than the peripheral surface of the pressure roller 41.
  • the control unit 80 can execute a fixing roller refresh mode that is an example of a first rubbing mode and a pressure roller refresh mode that is an example of a second rubbing mode.
  • a fixing roller refresh mode the swing mechanism 51 is controlled to slide the rotating refresh roller 52 against the rotating fixing roller 40.
  • the rotating mechanism 61 is controlled to slide the rotating refresh roller 62 against the rotating pressure roller 41.
  • the control unit 80 controls the fixing roller refresh mode based on the measured value of the first timer or the count value of the first counter.
  • the controller 80 controls the pressure roller refresh mode based on the measured value of the second timer or the count value of the second counter. (Refresh mode execution timing)
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the transition of the polishing performance of the refresh roller.
  • a continuous fixing process (job) accompanying continuous image formation was executed in the fixing device 9.
  • a refresh mode of 5 seconds is executed for every 500 sheets of the fixed number of fixing processes, when executed in parallel with the fixing process (job) and when the fixing process is interrupted and executed.
  • the polishing performance of the refresh rollers 52 and 62 was evaluated.
  • the polishing performance of the refresh rollers 52 and 62 is measured by measuring the surface roughness (ten-point average roughness) Rz of the refresh rollers 52 and 62 using a surface roughness measuring device SE-3400 of Kosaka Laboratory. And evaluated.
  • the measurement conditions are feed rate: 0.5 mm / sec, cut-off: 0.8 mm, and measurement length: 2.5 mm.
  • the polishing performance of the refresh rollers 52 and 62 having a reduced surface roughness is reduced.
  • the reduction in the surface roughness of the refresh rollers 52 and 62 is caused by toner, paper powder, etc. adhering to the surfaces of the refresh rollers 52 and 62.
  • the surface roughness Rz of the refresh rollers 52 and 62 is 7 to 8 ⁇ m or more.
  • a refresh mode of 5 seconds was executed for every 500 fixing processes, and the relationship between the cumulative number of fixing processes and the reduction speed of the surface roughness of the refresh rollers 52 and 62 was examined.
  • the image subjected to the fixing process was a recording material P of A4 size plain paper, and was an entire halftone image.
  • the refresh roller 52 is compared with the case where the fixing process is temporarily interrupted and the refresh mode is executed.
  • the polishing performance decreased rapidly.
  • the refresh roller 52 has a surface roughness Rz of 8 ⁇ m or more even if the cumulative number of sheets is 300,000, and the refresh roller 52 can sufficiently exhibit the effect of the rubbing mode.
  • the surface roughness Rz of the refresh roller 52 is less than 7 ⁇ m when the cumulative number of sheets is less than 100,000, and the effect of the refresh mode is lost. It was.
  • the refresh roller 52 having a reduced surface roughness Rz has a colored toner surface
  • the decrease in the surface roughness Rz is caused by the accumulation of toner or paper powder transferred from the recording material P to the fixing roller 40. It was estimated that The refresh roller 52 with the toner color on the surface cannot be used or regenerated, so it must be discarded and replaced with a new one.
  • the refresh mode of the fixing roller is executed after the fixing process of the last recording material P of the job is completed, so that the downtime does not affect the end time of image output of the job.
  • the pressure roller refresh mode of the pressure roller In contrast, in the refresh mode of the pressure roller, there is almost no difference in the transition of the surface roughness Rz between when it is executed during the fixing process (at the time of a job) and when it is executed after interrupting image formation. There was no difference in the rate of decrease in the polishing performance of the refresh roller 62 both when the refresh mode was executed in parallel with the fixing process and when the refresh mode was executed by temporarily interrupting the fixing process. Therefore, when the pressure roller refresh mode is executed, it may be executed in parallel with the fixing process. Therefore, in the first embodiment, the pressure roller refresh mode is executed in parallel with the job to eliminate the occurrence of downtime.
  • the reason why the toner does not adhere to the refresh roller 62 even when the pressure roller refresh mode is executed in parallel with the fixing process is explained as follows.
  • the toner image on the recording material P is heated and pressed by the fixing nip portion N9 of the fixing roller 40 and the pressure roller 41 to be melted and fixed on the recording material P.
  • most of the toner is fixed on the recording material P, but a part of the toner is transferred to the fixing roller 40.
  • the higher the surface temperature of the fixing roller 40 in contact with the toner image the more the toner melts and the adhesion and cohesion force between the toners becomes weaker and the toner is more easily transferred to the fixing roller 40. This phenomenon is called a hot offset phenomenon.
  • the pressure roller 41 Since the pressure roller 41 does not contact the unfixed toner image, the hot offset phenomenon does not occur. Since the pressure roller 41 is lower in temperature than the fixing roller 40, it does not dissolve the image on the first surface that is in contact with the double-sided printing, and thus does not cause a hot offset phenomenon during the double-sided printing. A part of the toner hot-offset to the fixing roller 40 may be transferred to the pressure roller 41 at intervals of the recording material P, but the amount is very small. For this reason, even if the rubbing mode of the pressure roller 41 is executed when the toner image is fixed, the toner does not adhere to the refresh roller 62. (job)
  • the image forming apparatus 100 includes a series of jobs such as a job transmitted from an external terminal such as a personal computer, a job such as FAX received through a communication line, or a job such as copying operated through an operation panel. This is performed as a heat treatment for the recording material P.
  • the job received by the image forming apparatus 100 includes one or more pieces of image data, applied print information, and recording material P information.
  • the control unit 80 receives an image formation command including image data, print information, and recording material P information
  • the control unit 80 executes a job. First, the image forming apparatus 100 is activated or returned from the sleep mode, the temperature of the fixing device 9 is raised, and preprocessing is executed.
  • control unit 80 which is an example of an acquisition unit, acquires job data including one or more image formations.
  • the control unit 80 controls the image forming units Pa, Pb, Pc, Pd and the fixing device 9 so as to execute a job using the acquired job data.
  • FIG. 10 is a flowchart for determining the execution of the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 11 is a flowchart for determining execution of the fixing roller refresh mode.
  • FIG. 12 is a flowchart of control in the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 13 is a flowchart of control in the fixing roller refresh mode.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the pressure roller refresh mode.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of the fixing roller refresh mode.
  • the fixing roller 40 and the pressure roller 41 have different surface roughness and causes of scratches. As described above, in the case of the fixing device 9, since the separation claw is not brought into contact with the fixing roller 40, it is not necessary to consider the separation claw scratch in the fixing roller refresh mode. However, since the fixing roller 40 is adjusted to a temperature higher than that of the pressure roller 41 and the toner image is melted and fixed on the recording material P, the change in surface roughness of the fixing roller 40 directly affects the gloss on the image. Reflected. For this reason, scratches on the edge of the paper that are not noticeable on the pressure roller 41 are easily recognized as uneven gloss on the image on the fixing roller 40.
  • the separation claw 45 contacts the pressure roller 41. Further, the amount of paper dust generated per sheet of recording material P is very small and is not easily adhered to the fixing roller 40 by being disturbed by the toner image. On the other hand, the back surface of the recording material P on which the toner image is not carried is in direct contact with the pressure roller 41 and easily adheres to paper dust. If the paper dust is thinly accumulated on the surface layer, the releasability of the pressure roller 41 is reduced. As a result, the paper powder is liable to adhere.
  • the control unit 80 when receiving a job, activates the image forming apparatus 100, executes pre-rotation, and starts image formation of the job. As a result, the recording material P to which the toner image has been transferred is sequentially conveyed to the fixing device 9.
  • the control unit 80 executes the refresh mode for the rubbing time determined for each start condition.
  • the start condition of the pressure roller refresh mode is a separation nail scratch generation threshold corresponding to the allowable accumulated value of the rubbing distance or rubbing time of the separation nail, and a paper dust contamination generation threshold corresponding to the allowable adhering amount of paper dust.
  • the start condition of the fixing roller refresh mode is the edge scratch passage time determination threshold.
  • the control unit 80 determines that the recording material P is passing through the fixing device 9 as needed (S11). If it has passed (Yes in S11), the time (image formation time) that has passed through the fixing nip N9 corresponding to the accumulated value of the contact length is counted, and the value is an example of a timer (measurement unit). Is added to the measured value of the transit time timer (S12). For example, when the recording material P having a length of 210 mm passes through the fixing device 9 at a speed of 100 mm / sec, 2.10 seconds are added to the measurement value of the passage time timer.
  • the control unit 80 compares the measured value of the passage time timer with the paper dust contamination occurrence threshold of Table 2 as an example of the first time (S13). If the measured value is less than the paper dust contamination occurrence threshold (No in S13), it is determined that there is no problem and the flow is repeated (S11). If the measured value exceeds the paper dust contamination occurrence threshold (Yes in S13), the pressure roller The flow proceeds to the refresh mode flow (S17).
  • the paper dust contamination occurrence threshold in Table 2 is a cumulative value of the nipping and conveying time of the recording material P, which is a standard for starting the occurrence of paper dust contamination attached to the pressure roller 41.
  • the paper dust stain occurrence threshold shown in Table 2 the paper dust stain is within an allowable range. there were.
  • the recording material P is nipped and conveyed, paper dust gradually accumulates on the pressure roller 41. However, if it is less than the paper dust contamination occurrence threshold, it is at a level where defects on the image and uneven gloss are not recognized. .
  • the control unit 80 executes the determinations (S14) to (S16) in parallel with the processes (S11) to (S13).
  • the control unit 80 determines the wearing state of the separation claw 45 (S14).
  • the contact time of the separation claw is counted and the value is added to the separation claw wearing time timer (S15).
  • the separation claw wearing time timer For example, when 85 g / m 2 of gloss coated paper is being passed, the separation claw is in the wearing state (wearing operation) as shown in Table 1, and therefore the wearing time is counted by the separation claw time timer count value. Add to.
  • the separation claw 45 is worn only on the second side, so that the wearing time is about half.
  • the control unit 80 compares the measured value of the separation nail wearing time timer with the separation nail scratch generation threshold value in Table 2 (S16). If the measured value is less than the separation nail scratch generation threshold (No in S16), it is determined that no problem occurs, and the flow is repeated (S11), but when the separation nail scratch generation threshold is exceeded (Yes in S16), the pressure roller The flow proceeds to the refresh mode flow (S17).
  • the separation nail scratch occurrence threshold in Table 2 is a value determined by repeating preliminary experiments in the same manner as the paper dust stain occurrence threshold. If the difference in surface roughness between the contact portion of the pressure roller 41 and the periphery of the separation claw 45 becomes large, the glossiness of the output image becomes uneven, but if the measured value of the separation nail wearing time timer is less than the separation nail scratch generation threshold value The gross unevenness was inconspicuous and acceptable.
  • control unit 80 calculates the execution time of the pressure roller refresh mode from the measured values of the passage time timer and the separation nail time timer (S17). The execution of the pressure refresh is permitted (S18).
  • the paper dust on the pressure roller 41 is dispersed in the contact area of the recording material P and is less noticeable on the output image.
  • the time was 3 seconds.
  • the separation claw scratch is concentrated on the contact position of the separation claw 45 and is conspicuous on the output image. Therefore, the separation claw scratch generation threshold is set to 300 seconds, and it is difficult to refresh continuously in the circumferential direction.
  • the refresh execution time was 5 seconds.
  • the control unit 80 determines that the recording material P is passing through the fixing device 9 as needed (S21). If it has passed (Yes in S21), the time passing through the fixing nip portion N9 of the fixing device 9 is measured, and the value is subjected to the proportional calculation similar to the case of the pressure roller, and the measured value of the passing time timer. (S22).
  • the control unit 80 compares the measured value of the transit time timer, which is an example of the timer, with the edge scratch occurrence threshold value in Table 2 (S23). If the measured value is less than the edge scratch occurrence threshold (No in S23), the flow is repeated (S21), but if the edge exceeds the edge scratch occurrence threshold (Yes in S23), execution of the fixing roller refresh mode is permitted (S24).
  • control unit 80 performs execution determination of the pressure roller refresh mode while the print job is being executed (S31).
  • the controller 80 determines whether printing is in progress (S32).
  • the control unit 80 executes the pressure roller refresh mode if printing is in progress (Yes in S32) (S33). As shown in FIG. 14, the refresh roller 62 is pressed against the pressure roller 41 (S33), the refresh time is measured (S34), and the refresh is continued until the measured value reaches the refresh required time (No in S35). (No in S36, S34). However, if printing is not in progress (No in S32), the pressure roller refresh mode is interrupted until the next job starts printing, and the remaining time is executed again (S31).
  • the control unit 80 removes the refresh roller 62 from the pressure roller 41 when the subsequent recording material P runs out and the pressure roller 41 is released from the pressure by the fixing roller 40 (Yes in S36).
  • the refresh is interrupted by operating (S37).
  • the refresh mode for the shortage time that is less than the refresh mode required time is resumed in the next job (S38). Specifically, a command to execute the pressure roller refresh mode in the next job is recorded in the memory.
  • the pressure roller refresh mode is executed from the third recording material P of the next job. This is because the first recording material P of the next job may have toner adhering to the pressure roller due to jamming of the recording material P or the like. This is to avoid contamination.
  • the control unit 80 removes the refresh roller 62 (S39), and clears the passing time timer and the separation nail time timer to 0 (S40).
  • control unit 80 performs execution determination of the fixing roller refresh mode while the print job is being executed (S41).
  • the control unit 80 determines whether printing is in progress (S42).
  • the control unit 80 determines whether or not the measured value of the passage time timer, which is an example of the accumulated time, has reached an upper limit time, which is an example of the second time (S43). . If the upper limit time has not been reached (No in S43), the end of the job is awaited (Yes in S52), and the fixing roller refresh mode is started (S53). However, if the upper limit time is reached (No in S52) before the end of the job (Yes in S43), printing is interrupted (S44) and the fixing roller refresh mode is started (S45).
  • the refresh roller 52 is pressurized against the fixing roller 40 (S45, S53), and the refresh time is measured (S46, S54). Refresh is continued (S46, S54) until the measured value reaches the time required for refresh (No in S47, No in S55).
  • the control unit 80 moves the refresh roller 52 away from the fixing roller 40 (S56), clears the passage time timer (S57), and fixes the fixing device. 9 is stopped (S58).
  • the fixing roller refresh mode is executed after the job is completed to reset the timer. For this reason, in most cases, the fixing roller refresh mode is not executed until the image formation of the job is completed, and the downtime is after the end of the job. Therefore, the image formation is delayed due to the fixing roller refresh mode. Will not occur.
  • the pressure roller refresh mode when the measurement value of the accumulated time of the heating process measured by the timer during execution of the job reaches a second threshold value that is an example of the first time, in parallel with the heating process of the recording material P of the job. Execute the pressure roller refresh mode to reset the timer. For this reason, the down time resulting from the pressure roller refresh mode does not occur.
  • the measured value of the timer that reflects the progress of the separation claw scratch reaches a third threshold value that is smaller than the second threshold value during execution of the job
  • the pressure roller refresh mode is performed in parallel with the heating process of the recording material P of the job. To reset the third timer. For this reason, the downtime resulting from the pressure roller refresh mode does not occur.
  • the fixing roller refresh mode is executed in a state where the image formation of the job is waited, and the timer is Reset. For this reason, the fixing roller refresh mode can be executed before the paper edge is not too late.
  • the pressure roller Stop refresh mode when the heating process of the recording material P of the job is finished before the refresh roller 62 reaches the specified rubbing time for rubbing the pressure roller 41, the pressure roller Stop refresh mode. Thereafter, when the next image formation is started, the pressure roller refresh mode is resumed in parallel with the heat treatment of the recording material P. For this reason, it is not necessary to stop the fixing device 9 after the pressure roller refresh mode ends.
  • the pressure roller refresh mode executed in the next continuous series of recording material P heat treatments is at least the second and subsequent recording materials in the next continuous series of recording material P heat treatments. It is executed in parallel with the heat treatment of P. Therefore, the refreshing roller 62 is not easily contaminated by the dirty pressure roller after the jam processing.
  • the continuous printing operation can be performed while maintaining the same image quality of the output image.
  • the fixing roller refresh mode execution condition when the fixing roller refresh mode execution condition is met, the fixing roller refresh mode is executed after the end of the heating process of the job. Therefore, the rate at which continuous image formation is interrupted and downtime occurs is reduced. Further, if the execution condition of the pressure roller refresh mode is met, the pressure roller refresh mode is executed in parallel with the heating process of the job, so that continuous image formation is not interrupted and no downtime occurs. Therefore, it is possible to increase the operating rate of the image forming apparatus by reducing the rate at which the execution time of the refresh mode is downtime.
  • the refresh roller is applied to each member under a certain condition. Configuration is required.
  • the refresh mode is set to each predetermined value so that the gloss unevenness on the image caused by the passage of the recording material P through the continuous fixing nip portion can be sufficiently suppressed regardless of the various recording materials P. It can be executed under the following conditions.
  • the pressure roller refresh mode is executed by using the execution time, and the pressure roller refresh mode is performed during printing. Has reduced the frequency of execution.
  • the productivity of the image forming apparatus 100 is not affected even if the pressure roller refresh mode is executed simultaneously. It is possible to reliably avoid the pressure roller refresh mode being executed in a state where the toner adheres to the pressure roller 41 after the recording material P jam processing.
  • the pressure roller refresh mode Since the pressure roller refresh mode is separately executed during printing, it is considered that the pressure roller refresh mode need not be executed at the timing of the fixing roller refresh mode. However, when an attempt is made during printing, if a job with a small number of output sheets, such as one job for FAX and copying, is repeated, the pressure roller refresh mode may not be executed during printing. For this reason, if there is a situation in which the pressure roller refresh mode can be executed at a timing that does not affect the operating rate, a timer for control by executing the pressure roller refresh mode in advance using the opportunity or Reset the counter. (Control of Embodiment 2)
  • FIG. 16 is a flowchart of refresh mode control according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of the refresh mode of the fixing roller and the pressure roller.
  • control unit 80 activates the image forming apparatus 100, starts up the fixing device 9, executes pre-rotation, and starts image formation of the job.
  • the control unit 80 detects that the recording material P has passed through the fixing device 9 (Yes in S61), and counts the number counter by the number of sheets converted to A4 lateral feed (number of images formed) (S62).
  • a plurality of sheet counters are provided for each length in the width direction perpendicular to the conveyance direction of the recording material P, such as postcard size, A4 vertical feed, B5 horizontal feed, and A4 horizontal feed. For example, when the A3 vertical feed recording material P passes through the fixing nip N9, the A4 vertical feed conveyance sheet number counter of 210 mm is counted as +2.
  • the pressure roller refresh mode is also executed in parallel (S67).
  • the rubbing time of the refresh roller 62 in the pressure roller refresh mode is proportionally corrected to the minimum necessary time based on the count value of the sheet counter and the separation nail time timer at that time.
  • the conveyance width sheet counter for all sizes is reset, and at the same time, the sheet counter and the separation nail time timer for the pressure roller refresh mode are also reset (S67).
  • the sheet counter and the separation nail time timer are also reset (S67).
  • the controller 80 fixes the fixing roller after the recording material P onto which the last toner image has been transferred when the toner image formation in the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd shown in FIG.
  • the refresh mode is executed (S67).
  • the controller 80 calculates the rubbing time of the refresh roller 62 in the fixing roller refresh mode from the count value of the conveyance width sheet counter (S65). Since the purpose of the fixing roller refresh mode is a paper edge scratch, the rubbing time of the refresh roller 52 is determined based on a portion where the roughness due to the paper edge contact is large. As shown in Table 4, when the edge damage occurrence threshold is reached with 3000 sheets, the job is stopped and the fixing roller refresh mode for 30 seconds is executed.
  • the control unit 80 In parallel with the count of the conveyance width number counter (S62), the control unit 80 counts the number of sheets to check the number of sheets of the recording material P that has passed through the fixing nip N9 (S68). In addition, when the separation claw 45 is in contact with the pressure roller 41 (Yes in S70), the control unit 80 counts the separation claw wearing time timer that checks the distance that the separation claw 45 rubs against the pressure roller 41. Perform (S71).
  • the number counter is for estimating the paper dust adhesion state of the pressure roller 41.
  • the count value reaches the paper dust contamination occurrence threshold (Yes in S69)
  • the number counter is added.
  • the pressure roller refresh mode is executed (S73 to S75).
  • the separation nail wearing time timer is for estimating the state of occurrence of scratching of the pressure roller 41 by the separation nail 45.
  • the pressure roller refreshing is performed.
  • the mode is executed (S73 to S75).
  • the control unit 80 counts the number of sheets by the number of sheets in terms of the length in the conveyance direction of A4 horizontal feed (S68). For example, when the A3 vertical feed recording material P passes through the fixing nip N9, the A4 vertical feed conveyance sheet number counter of 210 mm is counted as +2.
  • the rubbing time of the refresh roller 62 is calculated (S73). As described in the first embodiment, the rubbing time (3 seconds) for removing paper dust stains in Table 4 is corrected based on the count value of the separation nail time timer, and the pressure roller refresh mode is executed. Later, the rubbing scratches on the separation claw 45 are also sufficiently removed.
  • control unit 80 executes the pressure roller refresh mode in parallel with the printing operation when it is executed alone. This is because if the fixing roller refresh mode is also executed, the heating process of the job is temporarily stopped, which causes a reduction in productivity of the image forming apparatus 100.
  • the control unit 80 continues printing as much as possible and executes the pressure roller refresh mode during printing.
  • the control unit 80 calculates the rubbing time of the refresh roller 62 in the pressure refresh mode from the number counter and the separation nail time timer (S73), and permits execution of the pressure roller refresh mode based on the rubbing time ( S74). In parallel with the printing operation on the front side of the recording material P, sliding in the pressure refresh mode is executed on the back surface of the recording material P.
  • the control unit 80 has the functions of the first counter and the second counter.
  • the first counter counts a numerical value that reflects the accumulated heating processing amount of the recording material P in the fixing nip portion N9 in order to control the fixing roller refresh mode.
  • the second counter counts a numerical value that reflects the accumulated heat processing amount of the recording material P in the fixing nip portion N9 in order to control the pressure roller refresh mode.
  • the execution timing of the pressure roller refresh mode is controlled using the number counter and the separation nail attachment time timer. As shown in FIG. 16, the separation claw wearing time timer is counted only when the separation roller 45 is in contact with the pressure roller 41 and the pressure roller 41 is rotating (S71). If the separation nail wearing time timer is equal to or greater than the separation nail scratch occurrence threshold (Yes in S72), only the pressure roller refresh mode is executed during printing (S75).
  • the separation nail attachment time timer may be replaced with a nail attachment number counter that counts the number of recording materials P that have passed through the fixing nip N9 when the separation nail 45 is attached.
  • counting with the separation nail attachment time timer as a reference is more accurate than when counting with the nail attachment counter instead of counting with the nail attachment counter.
  • the separation claw wearing time timer takes measures against separation claw scratches on the basis of the wearing time of the separation claw 45.
  • the count value of the nail attachment number counter is not proportional to the count value of the separation nail number counter.
  • the progress of the separation claw scratch depends on the time (sliding distance) that the separation claw 45 contacts the pressure roller 41 rather than the number of recording materials P that have passed through the fixing nip N9. For this reason, by using the separation nail attachment number timer, the length of the conveyance interval (between sheets) of the recording material P, the number of continuous image formations included in one job, and the separation nail in one heating process It is possible to accurately evaluate the state of occurrence of rubbing scratches on the accurate separation claw 45 by incorporating 45 wearing time.
  • the separation claw 45 contacts the pressure roller 41 before the top of the recording material P at the beginning of the job passes through the fixing nip portion N9, and the trailing end of the recording material P at the end of the job passes through the fixing nip portion N9. It may be kept in a worn state until it passes. In this case, the count value of the separation nail time timer is counted relatively quickly with respect to the count value of the number counter.
  • the separation claw 45 contacts the pressure roller 41 before the leading edge of the recording material P passes through the fixing nip portion N9, and is kept in a worn state until the rear end of the recording material P passes through the fixing nip portion N9. May be separated.
  • the count value of the separation nail time timer is counted at a substantially equal speed with respect to the count value of the number counter.
  • the separation claw 45 contacts the pressure roller 41 only when the leading tens of mm of each recording material P passes through the fixing nip portion N9, and is separated from the pressure roller 41 during other periods. May have. In this case, the count value of the separation nail time timer is counted relatively slowly with respect to the count value of the number counter.
  • the control of the third embodiment is executed in parallel with the control of the second embodiment.
  • the execution frequency of the fixing roller refresh mode according to the second embodiment that is executed while interrupting image formation in the middle of the job is reduced. ing.
  • whether or not execution is possible is determined using a minor edge occurrence threshold smaller than the edge occurrence threshold in the fixing roller refresh mode executed by interrupting the job.
  • the edge defect occurrence threshold in the fixing roller refresh mode performed by interrupting the job is 3000 sheets, while the minor roller edge occurrence in the fixing roller refresh mode performed at the time of post-rotation after completion of the job.
  • the threshold is 500 sheets.
  • FIG. 18 is a flowchart of control in the fixing roller refresh mode according to the third embodiment.
  • the control of the flowchart of FIG. 16 is executed in parallel with the control of the flowchart of FIG. 18, but since the latter has been described in the second embodiment, redundant description is omitted. To do.
  • the control unit 80 compares each count value of each conveyance width sheet counter with a slight edge scratch occurrence threshold (S81).
  • the count value of any one of the conveyance width sheet counters is equal to or greater than the slight edge scratch occurrence threshold (500 sheets) (Yes in S81)
  • the refresh roller in the fixing roller refresh mode based on the maximum count value of each conveyance width sheet counter
  • the rubbing time of 52 is calculated (S82).
  • the maximum value of the count value is 500 sheets, it is set to 10 seconds as shown in Table 4, but when the maximum value is 750 sheets, it is proportionally calculated 1.5 times to be 15 seconds.
  • the control unit 80 slides the refresh roller 52 away from the fixing roller 40 for the calculated time and then stops the rotation of the fixing roller 40 (S83).
  • the frequency at which image formation of a job is interrupted by the control of the third embodiment is reduced, and the substantial operating rate of the image forming apparatus 100 is reduced. improves.
  • the refresh mode By starting the refresh mode based on a minor edge occurrence threshold that is shorter than the edge occurrence threshold when the job is completed, it is possible to maintain a state in which the sheet edge damage of the fixing roller 40 is slight for a long period of time.
  • paper edge scratches are less likely to occur at the edge position of the narrow recording material P when switching from the narrow recording material P job to the wide recording material P job. Become. (Effect of Embodiment 3)
  • control of the third embodiment is incorporated in the actual machine of the image forming apparatus 100 and compared with the unimplemented, conventional example, and the first embodiment.
  • Table 5 not implemented is when the pressure roller refresh mode is not executed, and in the conventional example, the job is interrupted simultaneously with the fixing roller refresh mode and the pressure roller refresh mode is executed.
  • the pressure roller refresh mode is executed in parallel.
  • the execution condition of the fixing roller refresh mode is met during the execution of the job, after the heating process of the last recording material P of the job is finished (Yes in S52)
  • the pressure roller is parallel to the fixing roller refresh mode (S53).
  • a refresh mode (not shown) is executed. Then, both the passage time timer in the fixing roller refresh mode and the passage time timer in the pressure roller refresh mode are reset (S57).
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of an embodiment in which fixing devices are arranged in series. As shown in FIG. 19, in the image forming apparatus 100A, the fixing devices 9A and 9B are arranged in series. The fixing devices 9A and 9B are the same as the fixing device 9 described in the first to third embodiments. ⁇ Embodiment 6>
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of an embodiment in which a roller / belt conveyance type fixing device is mounted.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of a roller / belt conveyance type fixing device.
  • fixing devices 9A ′ and 9B are arranged in series in the image forming apparatus 100B.
  • the fixing device 9B is the same as the fixing device 9 described in the first to third embodiments, but the fixing device 9A ′ forms a fixing nip portion N9 by pressing the pressure belt portion 41H against the fixing roller 40.
  • This is a belt conveyance type image heating apparatus.
  • the pressure belt 153 is stretched around the pressure roller 156, the drive roller 157, and the tension roller 155, and is pressed against the fixing roller 40 by the pressure pad 151.
  • the fixing devices 9A ′ and 9B may be replaced with a belt / belt type image heating device in which a fixing nip portion is formed between the fixing belt and the pressure belt.
  • a so-called on-demand type image heating apparatus in which a thin fixing belt rotates around a non-rotating heating mechanism may be used.
  • the present invention replaces part or all of the configurations and controls of Embodiments 1, 2, and 3 with another configuration and control as long as the second rotating body refresh mode is executed in parallel with the heating process of the job.
  • Other embodiments can also be implemented.
  • the present invention is not limited to the configuration and control of Embodiments 1, 2, and 3.
  • the control using the timer can be changed to the control using the counter.
  • the first threshold value that is an example of the first count value during execution of the job
  • the fixing is performed after the heating process of the last recording material P of the job is completed.
  • a roller refresh mode may be executed to reset the first counter.
  • the pressure counter refresh mode is executed in parallel with the heating process of the recording material P of the job, and the second counter May be reset.
  • the first counter may count the cumulative number of heat treatments, which is an example of a numerical value reflecting the cumulative contact amount of the separation claw 45 with respect to the pressure roller 41.
  • the pressure roller refresh mode is executed in parallel with the heating process of the recording material P of the job.
  • the first counter may be reset.
  • the fourth threshold value which is an example of the third count value larger than the first threshold value
  • the toner image formation of the job is interrupted and the fixing roller refresh mode is executed. Good.
  • the pressure roller refresh mode may be executed in parallel with the heating process for the second and subsequent recording materials P of the next job.
  • the control using the timer can be changed to the control using the counter.
  • the pressure roller refresh mode may be executed in parallel with the fixing roller refresh mode to reset the first timer and the second timer.
  • the cumulative value of the conveyance time of the recording material P is not limited to the cumulative value of the contact time for each recording material P that has passed through the fixing nip N. It may be a cumulative value of the total heat treatment time for each job.
  • the contact time for each recording material P to be integrated may be obtained by dividing the size of the heat-treated recording material P by the conveyance speed.
  • the rotation time of the fixing roller from start to stop may be integrated.
  • the cumulative value of the number of transported recording materials P is not limited to the cumulative value of the simple number of recording materials P that have passed through the fixing nip N.
  • a constant corresponding to the length of the recording material P in the transport direction may be multiplied to be converted into the number of A4-size laterally fed recording materials P and counted.
  • the paper dust contamination occurrence threshold is a fixed value.
  • the control unit 80 sets a threshold value as third information for each brand and model number of the recording material P as a third information acquisition unit.
  • the control unit 80 uses a first threshold value in the first recording material P. The threshold value is set according to the type of the recording material P so that a smaller second threshold value is set.
  • the present invention is not limited to a configuration in which the pressure roller has no drive mechanism and the pressure roller is driven to rotate only after the pressure is applied to the fixing roller. If the pressure roller has a drive motor and can be driven to rotate even when no pressure is applied to the fixing roller, the pressure roller is not pressed against the fixing roller. A refresh mode may be executed.
  • an image forming apparatus capable of effectively performing a rubbing process on both a heating rotator and a pressure rotator.

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Abstract

制御部は、ジョブ中に画像形成枚数が閾値枚数に達したら、ジョブの終了を待って、定着ローラをリフレッシュローラにより摺擦させる。制御部は、ジョブ中に画像形成枚数が閾値枚数に達したら、ジョブを中断することなく、加圧ローラをリフレッシュローラにより摺擦させる。

Description

画像形成装置
 本発明は、記録材にトナー像を形成する画像形成装置に関する。
 記録材にトナー像を形成し、これを記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。このような画像形成装置に搭載されている定着装置には、定着処理がお紺割れるニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体が設けられている。これら一対の回転体は、記録材が通過する際、記録材の幅方向両端エッジ(以下、エッジ)によって、ダメージを受ける傾向がある。このようなダメージを繰り返し受けると、記録材のエッジと接触する回転体の部位がその他の部位に比べ粗れてしまい、これが画像のグロスムラとして認知され易くなってしまう恐れがある。
 そこで、特開2007−199596号公報に記載の装置では、加熱回転体に対しリフレッシュローラ(摺擦回転体)を付設している。ここでは、画像形成動作、つまり、ジョブ終了後、リフレッシュローラによる摺擦処理を実行し、加熱回転体の表面状態を実質回復させている。
また、特開2009−294453号公報に記載の装置では、加熱回転体と加圧回転体のそれぞれに対しリフレッシュローラ(摺擦回転体)を付設している。なお、これらの摺擦処理は、非画像形成時に、同時に実行される。
 このように、加熱回転体と加圧回転体の双方に対し摺擦処理を実行し得る構成にした場合、これらの摺擦処理を実行するタイミングについて、改善の余地がある。
 本発明は、画像形成装置のダウンタイムの増加を回避しつつ、第二回転体の摺擦モードを従来よりも高頻度に実行することが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
 本発明の一態様によれば、記録材にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー像を加熱するためのニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体と、前記加熱回転体に接離可能に設けられ、前記加熱回転体の表面を摺擦する第1の摺擦回転体と、前記加圧回転体に接離可能に設けられ、前記加圧回転体の表面を摺擦する第2の摺擦回転体と、画像形成枚数を計数する計数部と、複数の記録材に連続して画像形成を行うジョブ中に前記画像形成枚数が第1の枚数に到達したとき、前記ジョブの終了を待って、前記第1の摺擦回転体を前記加熱回転体に当接させることにより前記第1の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第1の実行部と、前記ジョブ中に前記画像形成枚数が第2の枚数に到達したとき、前記ジョブと並行して、前記第2の摺擦回転体を前記加圧回転体に当接させることにより前記第2の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第2の実行部と、を有する画像形成装置が提供される。
 図1は画像形成装置の構成の説明図である。
 図2は定着ニップ部形成時の定着装置の構成の説明図である。
 図3は定着ニップ部開放時の定着装置の構成の説明図である。
 図4は定着ローラの表面状態の変化の説明図である。
 図5は加圧ローラの表面状態の変化の説明図である。
 図6は加圧ローラの分離爪による摺擦傷の説明図である。
 図7はリフレッシュローラの構成の説明図である。
 図8は定着装置の制御系の説明図である。
 図9はリフレッシュローラの研磨性能の推移の説明図である。
 図10は加圧ローラリフレッシュモード実行決定のフローチャートである。
 図11は加圧ローラリフレッシュモード実行決定のフローチャートである。
 図12は加圧ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。
 図13は加圧ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。
 図14は加圧ローラリフレッシュモードの説明図である。
 図15は定着ローラリフレッシュモードの説明図である。
 図16は実施の形態2のリフレッシュモードの制御のフローチャートである。
 図17は定着ローラと加圧ローラのリフレッシュモードの説明図である。
 図18は実施の形態3の定着ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。
 図19は定着装置を直列に配置した実施の形態の説明図である。
 図20はローラ/ベルト搬送方式の定着装置を搭載した実施の形態の説明図である。
 図21はローラ/ベルト搬送方式の定着装置の説明図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
<実施の形態1>
(画像形成装置)
 図1は画像形成装置の構成の説明図である。図1に示すように、画像形成装置100は、トナー像形成部の一例である中間転写ベルト130に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配置したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
 画像形成部Paでは、感光ドラム3aにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト130に転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム3bにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト130に転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム3c、3dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト130に転写される。
 中間転写ベルト130に転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材Pへ二次転写される。分離ローラ16は、記録材カセット10から引き出した記録材Pを1枚ずつに分離して、レジストローラ12へ送り出す。レジストローラ12は、中間転写ベルト130のトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを二次転写部T2へ送り込む。四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置9で加熱処理されて表面にトナー像を定着される。片面印刷の場合、その後、記録材Pは画像形成装置100から排出トレイ20に排出される。
 両面印刷の場合、定着装置9で第一面にトナー像を定着された記録材Pが反転パス21に導かれ、スイッチバックして先頭と後端を入れ替えるように表裏を反転させた後に、再送パス23を経て再びレジストローラ12へ給送される。そして、二次転写部T2で第二面にもトナー像を転写されて定着装置9でトナー像を定着された後に画像形成装置100から排出トレイ20に排出される。
(画像形成部)
 画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、現像装置1a、1b、1c、1dで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdに関する重複した説明を省略する。
 画像形成部Paは、感光ドラム3aを囲んで、帯電装置2a、露光装置La、現像装置1a、転写ローラ24a、ドラムクリーニング装置4aを配置している。感光ドラム3aは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。
 帯電装置2aは、感光ドラム3aを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置Laは、各色の画像を展開した走査線画像信号をON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム3aに静電像を書き込む。現像装置1aは、帯電させたトナーを感光ドラム3aに移転させて静電像をトナー像に現像する。トナーカートリッジEaは、画像形成によって消費されたトナー量に見合った量のトナーを現像装置1aに供給する。
 転写ローラ24aは、中間転写ベルト130を押圧して、感光ドラム3aと中間転写ベルト130の間にトナー像の転写部を形成する。転写ローラ24aに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム3aに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト130へ転写される。
 中間転写ベルト130は、テンションローラ15、二次転写内ローラ14、及び駆動ローラ13に掛け渡して支持され、駆動ローラ13に駆動されて矢印A方向に回転する。二次転写ローラ11は、二次転写内ローラ14に支持された中間転写ベルト130に当接して二次転写部T2を形成する。二次転写ローラ11に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト130上のトナー像が記録材Pへ移転する。
 ドラムクリーニング装置4aは、感光ドラム3aにクリーニングブレードを摺擦させて感光ドラム3a上の転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置22は、中間転写ベルト130にクリーニングウェブを摺擦させて中間転写ベルト130上の転写残トナーを回収する。
以上の手順で、画像形成処理(ジョブ)が行われる。この画像形成処理は、ユーザから画像形成命令を受けて、画像形成装置内の各種機器が動作することにより、実行される。ここで、画像形成処理が行われる期間とは、画像形成命令を受けて画像形成動作を準備するための前処理期間、画像形成動作を実行する処理期間、次の画像形成動作に備えるための後処理期間が含まれる。
(定着装置)
 2は定着ニップ部形成時の定着装置(画像加熱装置)の構成の説明図である。図3は定着ニップ部開放時の定着装置の構成の説明図である。
 図2に示すように、定着装置9は、定着ローラ(加熱回転体)40と加圧ローラ(加圧回転体)41とが圧接する定着ニップ部N9においてトナー像を担持した記録材Pを挟持搬送することにより、トナー像を記録材Pに定着させる。
 定着ローラ40は、金属製の芯金(基層)40b上に、ゴム層から成る弾性層40cを設け、更にその上に表層として離型層40dを被覆している。ここでは、外径68mmのアルミニウム円筒の芯金40bに、ゴム硬度20°(JIS−A 1kg加重)のシリコンゴムの弾性層40cを1.0mmの厚みで成形し、表面に厚さ50μmのフッ素樹脂の離型層40dを被覆して外径を70mmにしている。
 定着ローラ40は、芯金40bの回転軸線方向の両端部に設けられた軸受によって回転自在に支持され、モータ40mに駆動されて矢印R40方向に回転する。定着ローラ40の周速度は、画像形成装置100のプロセススピード(画像出力速度)に相当し、ここでは、220mm/secである。
 離型層40dは、離型性に優れたPFA樹脂をチューブ状に形成したフッ素樹脂チューブを使用した。離型層40dの厚さは、好ましくは、30μm以上100μm以下である。フッ素樹脂材料としては、PFA樹脂(4フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体)の他にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)等が用いられる。
 定着ローラ40の回転中心を貫通してハロゲンヒータ40aが非回転に配置される。定着ローラ40の表面に当接させて温度センサの一例であるサーミスタ42aが配置される。制御部80は、サーミスタ42aの検知温度が、トナーを記録材Pに定着可能な目標温度である150~180度程度に保つようにハロゲンヒータ40aに対する投入電力を調整する。目標温度は記録材Pの種類などによって異なる。
 加圧ローラ41は、金属製の芯金(基層)41b上に、ゴム層から成る弾性層41cを設け、更にその上に表層として離型層41dを被覆している。ここでは、外径48mmのアルミニウム円筒の芯金41bに、ゴム硬度20°(JIS−A 1kg加重)のシリコンゴムの弾性層41cを2.0mmの厚みで成形し、表面に厚さ50μmのフッ素樹脂の離型層41dを被覆して外径を50mmにしている。
 加圧ローラ41は、芯金41bの回転軸線方向の両端部に設けられた軸受によって回転自在に支持され、定着ローラ40に当接して従動回転する。
 加圧ローラ41は、両端部の軸受が不図示の加圧バネによって定着ローラ40に向かって付勢されることにより、定着ローラ40に対して所定の圧力で圧接して、回転方向に所定幅を有する定着ニップ部N9を形成する。ここでは、加圧ローラ41は、定着ローラ40に対して総圧800Nで加圧されている。
 加圧ローラ41の回転中心を貫通してハロゲンヒータ41aが非回転に配置される。加圧ローラ41の表面に当接させてサーミスタ42bが配置される。制御部80は、サーミスタ42bの検知温度が、両面画像形成時の1面目と2面目の光沢差が広がらない温度かつ定着ローラ40の表面温度を大きく下げない温度の目標温度に保つようにハロゲンヒータ41aに対する投入電力を調整する。目標温度は、90~110度である。目標温度は記録材Pの種類などによって異なる設定値を持つ。
 離間機構41nは、加圧ローラ41の芯金41bの両端部の軸受を下降させて、図3に示すように、定着ニップ部N9を開放可能である。上述したように、加圧ローラ41は、定着ローラ40に従動回転するので、定着ローラ40から離間した加圧ローラ41は駆動を喪失して停止する。
(定着ローラクリーニング装置)
 定着ローラクリーニング装置40gは、定着ローラ40にクリーニングウェブ40eを摺擦させて記録材Pから定着ローラ40へ移転した少量のトナー(オフセットトナー)を除去する。クリーニングウェブ40eに付着した軟化したトナーに摺擦されて記録材Pから定着ローラ40へ移転した後述する紙粉成分もある程度除去される。クリーニングウェブ40eは、供給ローラ40iから引き出して巻取りローラ40hへ少しずつ巻き取られる。クリーニングウェブ40eは、押圧ローラ40fに押圧されて定着ローラ40の周面に摺擦する。なお、定着ローラ40とクリーニングウェブ40eとの間にクリーニングローラ(清掃回転体)を介在させる構成にしても良い。この場合、オフセットトナーが定着ローラからクリーニングローラに転移し、クリーニングローラに転移したトナーをウェブにより除去する構成となる。このような構成にすることにより、定着ローラがウェブと摺擦することがないので、定着ローラの表面性を良好な状態に維持することが可能となる。
(エア分離)
 定着ローラ40を大径化すると、薄紙等の記録材Pでは、定着ローラ40から曲率分離され難い傾向となる。薄紙等の記録材Pにおいては、未定着トナー像が定着ローラに接触して溶融した液体の粘性によって記録材Pが定着ローラ40に貼り付いた状態になり易い。定着ニップ部N9の出口で、記録材Pが定着ローラ40から曲率分離できずに巻き付いた場合、記録材ジャムが発生する可能性がある。しかし、定着ローラ40の表面性状は、出力画像の表面に直接に転写されてしまうため、分離爪45のような摺擦式の分離補助機構を設けることは好ましくない。
 そこで、定着装置9では、薄紙の記録材Pが定着ローラ40に貼り付いて定着ローラ40から剥離できなくなる問題を解決するために、定着ニップ部N9の出口側にエア分離ユニット(エア吹き付け機構)67を設けている。エア分離ユニット67は、定着ローラ40と記録材Pの間にエアを吹き込んで記録材Pの分離を補助する。エア分離ユニット67は、エアを記録材Pの先端に吹き付けて、定着ローラ40から強制的に分離させ、定着ローラ40から記録材Pを剥離する。
 分離板65は、定着ローラ40の周面に隙間を持って対向している。ノズル66は、分離板65と定着ローラ40の隙間に高圧の空気を吹き込んで、定着ニップ部N9の下流側で曲率分離しなかった記録材Pを定着ローラ40から引き剥がす。
 ノズル66の先端の開口部は、定着ローラ40の表面に近接した位置に配置され、不図示の送風ファンから送り出された空気がノズル66を通って定着ニップ部N9にむけて吹き出す。エア分離ユニット67の下方に、定着ニップ部N9の搬送方向下流側に記録材Pの排出をガイドするガイド板68が配置されている。定着ニップ部N9で画像が定着された記録材Pの先端に、エアが吹き付けられることにより、定着ローラ40に張り付いた記録材Pがガイド板68上に剥離される。
 エア分離装置の一例であるエア分離ユニット67は、定着ローラ40に圧縮空気を吹き付けることにより定着ローラ40から記録材Pを分離可能である。第一回転体クリーニング装置の一例である定着ローラクリーニング装置40gは、エア分離ユニット67によって圧縮空気を吹き付けられた定着ローラ40の周面にクリーニングウェブ40eを摺擦させる。このため、定着ローラ40には、分離爪の摺擦傷は付かず、紙粉も付着しにくい。
(定着ローラの表面状態の変化)
 図4は定着ローラの表面状態の変化の説明図である。図4の(a)に示すように、記録材Pの通過によって定着ローラ40の表面状態が変化する。定着装置9における記録材Pの加熱処理の累積に伴って、定着ローラ40の表面は、記録材Pとの接触や、紙粉、オフセットトナーなどの汚れにより、徐々に荒れてくる。定着ローラ40の回転軸線方向の一定の位置を記録材Pが繰り返し通過している場合、定着ローラ40の回転軸線方向の各領域ごとに表面の荒れ方が異なってくる。
 記録材Pにおける搬送方向に平行なエッジを紙コバと呼ぶ。記録材Pの紙コバが接触する定着ローラ40の回転軸線方向の領域を(III)紙コバ部と呼ぶ。(III)紙コバ部は、記録材Pに接触する(I)通紙部と記録材Pの外側の(II)非通紙部との境界に対応する領域である。
 定着ローラ40の表面は、フッ素樹脂の離型層によって鏡面状態であり、初期状態での表面粗さRz(JIS 十点平均粗さ)は、0.1μm~0.3μm程度である。その後、記録材Pの加熱処理の累積に伴って、定着ローラ40の(I)通紙部と(II)非通紙部と(III)紙コバ部とでは表面の荒れ方が異なる。以下の説明において、表面粗さ(十点平均粗さ)Rzは、(株)小坂研究所の表面粗さ測定器SE−3400を使用して測定した。測定条件は、送り速さ:0.5mm/s、カットオフ:0.8mm、測定長さ:2.5mmである。
 図4の(b)に示すように、(I)通紙部では、紙の繊維、外添剤等のアタックにより、定着ローラ40の表面が徐々に均されて、表面粗さRzが0.5μm~1.0μm程度まで徐々に大きくなる。(II)非通紙部では、対向する加圧ローラ41の表面に当接し続けて表面粗さRzが0.4μm~0.7μm程度に落ち着く。(III)紙コバ部では、紙コバに接触した細い筋状の傷が密集して表面粗さRzが1.2μm~1.8μmに達し、白い帯状の領域として観察される。
 図4の(c)に示すように、定着ローラ40の(I)通紙部と(II)非通紙部と(III)紙コバ部の表面状態の違いが出力画像の光沢むら(グロスむら)を発生させる。未定着のトナー像を記録材Pに定着する時、定着装置9は、記録材Pに圧力及び熱を与える。このとき、定着ローラ40の微小な表面状態が定着画像の表面に転写される。定着ローラ40上の表面状態の違いに対応して定着画像の表面状態の差が生じる結果、定着画像にグロスむらが発生する。
 一般に、光沢は、正反射光像の再現性が高いと高光沢、再現性が低いか或いは無い状態を低光沢と認識する。例えば、蛍光灯照明下で銀塩写真のような画像を見ると、蛍光灯の光が反射するだけでなく、蛍光灯の形状まで写り込んで、高光沢と認識される。これは、写真画像の表面状態が、凹凸の少ない鏡面状態であることを示している。これに対して、低光沢の場合、画像の表面状態は、凹凸が大きく、蛍光灯の光は乱反射してその形状が画像上に写りこむことはない。このように、画像上の表面状態の凹凸と光沢には相関がある。
 高画質を要求される高光沢のコート紙に画像を定着する場合、定着ローラ40の(III)紙コバ部に対応する位置にコバ傷と呼ばれる低光沢のスジが付く。また、(I)通紙部と(II)非通紙部との間にグロス段差と呼ばれるグロス差が発生する。定着画像のコバ傷は、幅が1~2mm程度で狭いため、この荒れ方に関わらず、広い領域でのグロスむらとしてグロス段差の印象が大きくなる。
 そこで、実施の形態1では、(III)紙コバ部の接触回転によって荒れた定着ローラ40表面の傷を、リフレッシュローラ(摺擦回転体)52を用いて解消する。制御部80は、定着ローラ40をリフレッシュローラ52で摺擦して表面状態をリフレッシュさせることにより出力画像のグロスむらの発生を抑制する。
(加圧ローラの表面状態の変化)
 図5は加圧ローラの表面状態の変化の説明図である。図5の(a)に示すように、記録材Pの加熱処理の累積に伴って、加圧ローラ41の表面も、記録材Pとの接触や、紙粉、オフセットトナーなどの汚れにより、徐々に荒れてくる。定着ローラ40に比較して温度が低いため、加圧ローラ41の荒れは定着ローラ40の荒れほどには定着画像に影響しないとされていた。しかし、検討を行ったところ、加圧ローラ41の荒れは、両面印刷時の裏面画像の表面状態に影響を及ぼしていた。
 定着ニップ部N9を記録材Pが通過すると、微量だが、記録材P上の紙粉成分である炭酸カルシウム、繊維くず等が加圧ローラ41の離型層表面とに付着する。記録材Pの上面にはトナー像が担持されていて定着ローラ40の周面に直接当接する記録材Pの面積と圧力は、加圧ローラ41の周面に当接する記録材Pの面積と圧力よりも小さい。このため、加圧ローラ41の周面には、定着ローラ40の周面よりも多くの紙粉成分が記録材Pから移転する。
 そして、定着ローラ40の場合は、周面が高い温度に温度調整されているため、トナー像を定着する過程で、紙粉成分が、軟化したトナー像へ吸着されて記録材Pに戻っていくため、表面に積層して紙粉成分が堆積することは少ない。また、図2に示すように、定着ローラ40にはクリーニングウェブ40eを用いた定着ローラクリーニング装置40gが付設されているので、軟化してクリーニングウェブ40eに回収されたトナーによっても紙粉成分が除去される。しかし、加圧ローラ41の場合、周面が低い温度に温度調整されているため、裏面印刷時でもトナー像へ吸着されにくく、加圧ローラクリーニング装置も無いので、紙粉は加圧ローラ41の離型層に付着して堆積し続ける。そして、加圧ローラ41の離型層は、フッ素樹脂で構成されて離型性に優れるため、通常は紙粉が堆積することは少ないが、一定量以上の紙粉が付着すると離型層の離型性が低下するため、加圧ローラ41の表面に加速度的に紙粉が堆積し始める。
 図5の(b)は、(III)紙コバ部の紙粉付着が進行した際に、コート紙でブラック単色画像を両面印刷した際の1面目(裏面印刷時に加圧ローラ41に圧接)の光沢度を測定して、測定値を加圧ローラ41の対応する位置に重ねた結果である。図5の(b)に示すように、加圧ローラ41の表面粗さが大きくなる(III)紙コバ部では、他の領域に比較して紙粉が表面に堆積し易くなる。加圧ローラ41の(III)紙コバ部には、帯状に紙粉が付着する。紙粉の付着部では、加圧ローラ41の表面粗さが低下するとともに、定着性(トナーに対する熱の伝わり方)が低化するため、画像の光沢が低下する。加圧ローラ41の(III)紙コバ部に接触した画像の部分は、紙粉の付着を介して光沢度が低下したストライプ状の領域となるため、グロスむらが発生してしまう。
 そこで、実施の形態1では、(III)紙コバ部の接触回転によって荒れた加圧ローラ41表面の傷、および記録材Pの通過により紙粉の付着した加圧ローラ41の表面性の低下を、リフレッシュローラ62を用いて解消する。制御部80は、加圧ローラ41をリフレッシュローラ62で摺擦して表面状態をリフレッシュさせることにより出力画像のグロスむらの発生を抑制する。実施の形態1では、後述するように、定着ローラ40よりも高頻度に加圧ローラリフレッシュモードを実行している。
(分離爪による表面状態の変化)
 図6は加圧ローラの分離爪による摺擦傷の説明図である。図2に示すように、加圧ローラ41の回転方向における定着ニップ部N9の下流側に分離部材として分離爪45が配置されている。分離爪45は、着脱機構47によって、加圧ローラ41の周面に対するばねを介した当接と離間とを切り替え可能である。分離爪45が加圧ローラ41に当接している場合、記録材Pが加圧ローラ41側にカールして排出されていても、加圧ローラ41への巻き付きを防止できる。分離爪45は、加圧ローラ41に付着した剛性の低い薄紙の記録材Pも加圧ローラ41から分離して巻き付きを防止する。
 一方、普通紙を含む剛性が高い記録材Pは、定着ニップ部N9を通過した際に加圧ローラ41から容易に曲率分離して巻き付き難い。このため、制御部80は、剛性の高い記録材Pを加熱処理する場合には着脱機構47をOFFして分離爪45を加圧ローラ41から離間させる。
 制御部80は、記録材Pの剛度を正確に把握できないため、記録材Pの種類と単位面積当たり重量(坪量:g/m)との組み合わせごとに分離爪45の着脱動作を区分したテーブルを有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、両面印刷の2面目の画像の定着時は、トナー画像の粘着力が働いて加圧ローラ41に記録材Pが巻き付き易くなるため、低い坪量でも分離爪45を加圧ローラ41に当接させている。表中、普通紙は、非コートの上質紙や再生紙であり、その他はプラスチックフィルムやOHPシート等の総称である。
 以上説明したように、第一回転体の一例である定着ローラ40は、記録材Pのトナー像担持面を加熱する。第二回転体の一例である加圧ローラ41は、定着ローラ40との間に記録材Pを挟持して搬送する。分離部材の一例である分離爪45は、加圧ローラ41に対して接離可能であって、加熱処理された記録材Pを加圧ローラ41から分離可能である。着脱機構47は、記録材Pの種類に応じて加圧ローラ41に対する分離爪45の当接と離間とを切り替える。
 図6の(a)に示すように、分離爪45は、加圧ローラ41の回転軸線方向に沿って、複数配置されている。そのため、分離爪45の摺擦によって加圧ローラ41に平行な摺擦傷が形成され、紙粉の付着プロセスが進行して、光沢度が低下したストライプ状の領域が形成される。図6の(b)に示すように、加圧ローラ41の表面に傷が高密度に集積する結果、図6の(c)に示すように、定着画像上にグロスむらが発生する。
 そこで、実施の形態1では、分離爪45の接触回転によって荒れた加圧ローラ41の表面の傷、および記録材Pの通過により紙粉の付着した加圧ローラ41の表面性の低下を、リフレッシュローラ62を用いて解消する。制御部80は、回転状態の加圧ローラ41を回転状態のリフレッシュローラ62で摺擦して表面状態をリフレッシュさせることにより出力画像のグロスむらの発生を抑制する。
(リフレッシュローラ)
 図7はリフレッシュローラ(摺擦回転体)の構成の説明図である。図2に示すように、定着ローラ40に付設されたリフレッシュローラ52及び揺動機構51は、加圧ローラ41に付設されたリフレッシュローラ62及び揺動機構61と同一のものである。このため、以下ではリフレッシュローラ62及び揺動機構61について説明し、リフレッシュローラ52及び揺動機構51に関する重複した説明を省略する。
 図7に示すように、リフレッシュローラ62は、外径12mmのSUS304(ステンレススチール)の芯金53上に、接着層(中間層)54を介して、砥粒を密に接着して形成した摺擦層(表層)55を設けたものである。リフレッシュローラ62は、芯金53の回転軸線方向の両端部が加圧バネ(63:図2)によって加圧ローラ41に向かって付勢される。
 摺擦層55の厚さは5μm以上20μm以下である。砥粒は、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンド、及びこれらの混合物を使用可能である。ここでは、酸化アルミニウム系(アルミナ、アランダム、モランダムとも称される)の粒径5μm以上10μm以下の砥粒を用いた。酸化アルミニウム系は、最も幅広く用いられる砥粒で、加圧ローラ41の離型層に比べて十分硬度が高く、安価で、鋭角形状のため切削性に優れている。このような構成のリフレッシュローラ62によって、加圧ローラ41の表面のリフレッシュ効果とリフレッシュ後の定着画像の表面性とが両立していることが確認された。
 図2に示すように、揺動機構61は、加圧ローラ41に対してリフレッシュローラ62を当接/離間させる。リフレッシュローラ62は、揺動機構61に駆動されて、ばね63の付勢力により加圧ローラ41に所定の圧力で当接して、回転方向に所定幅を有する摺擦ニップN62を形成する。リフレッシュローラ62は、モータ62mによって回転駆動されて、加圧ローラ41との間に周速差が設けられているので、リフレッシュローラ62は、摺擦ニップN62において、加圧ローラ41を摺擦する。
 リフレッシュローラ62の両端部は、揺動機構61のレバー部材によって揺動可能かつ回転自在に支持されている。揺動機構61は、レバー部材によってリフレッシュローラ62を揺動して加圧ローラ41に当接/離間させる。揺動機構61は、リフレッシュローラ62の両端部を加圧バネ63を介して押圧する。
(リフレッシュモード)
 図8は定着装置の制御系の説明図である。図8に示すように、制御部(実行部)80は、サーミスタ42a、42bの出力信号をCPU81で処理して、モータ40m、52m、62mやハロゲンヒータ40、41aを制御する。本例では、制御部80が、第1の実行部と第2の実行部の双方の役割を担っている。
 図2に示すように、リフレッシュローラ62とリフレッシュローラ52とは互いに独立して揺動し、個別に加圧ローラ41、定着ローラ40に対して当接/離間が可能である。制御部80は、適宜のタイミングで揺動機構61、51を作動させて、加圧ローラリフレッシュモードと加圧ローラリフレッシュモードの開始時期及び終了時期を制御する。
 制御部80は、リフレッシュローラ52の離間状態から揺動機構51を作動させて定着ローラリフレッシュモードを実行して定着ローラ40の表面状態を回復させる。定着ローラリフレッシュモードは、通常の加熱処理が終了した後、又は通常の加熱処理を一時的に停止した状態で、リフレッシュローラ52の離間状態から所望の時間だけリフレッシュローラ52を当接状態とする。
 図4に示すように、リフレッシュローラ52は、(I)通紙部、(II)非通紙部、(III)紙コバ部を含む定着ローラ40上の回転軸線方向の全域に一様な細かい摺擦傷を付けることで、表面状態の凹凸の差を無くす。同時に、リフレッシュローラ52は、定着ローラ40の表層に付着した紙粉成分を掻き取る。
 リフレッシュローラ52は、定着ローラ40の表面状態を変更(更新)することにより、定着画像上の低光沢のスジや(I)通紙部と(II)非通紙部の表面粗さの違いに起因するグロス差を解消する。加圧ローラ41の表面に細かい多数の密集した摺擦傷を形成することで、リフレッシュローラ52が定着ローラ40上に付けた個々の摺擦傷は、定着画像上では視認不可能となる。
 例えば、定着ローラ40の荒れていない(II)非通紙部の表面粗さRzは0.1~0.3μm程度、荒れた(I)通紙部の表面粗さRzは0.5μm~2.0μm程度である。リフレッシュモードでは、このような定着ローラ40にリフレッシュローラ52を摺擦させて、定着ローラ40のほぼ全域に表面粗さRzが0.5μm以上2.0μm以下となるような定着ローラ40の回転方向の無数の摺擦傷を付ける。定着ローラ40の回転方向に沿った幅が10μm以下の摺擦傷を、回転軸線方向の100μmあたり10本以上形成する。無数の摺擦傷によって定着ローラ40の表面状態を一様な状態に修復することにより定着画像のグロスむらを解消させる。
 なお、定着ローラ40のリフレッシュモードは、定着ローラ40の表面に細かい摺擦傷をつけることが目的であり、定着ローラ40の表面を削り取って平坦化したり、新しい面を出したりすることが目的ではない。定着ローラ40のリフレッシュモードにおけるリフレッシュローラ52の摺擦レベルは、定着ローラ40の表面を研磨仕上げする研磨レベルではなく、定着ローラ40の表面全体の凹凸状態を初期状態に戻す型押しレベルである。一回のリフレッシュモードあたりのリフレッシュローラ52による定着ローラ40の離型層40dの削れ量は、定着ローラ40の寿命を通じて測定不可能なレベルか、測定誤差レベルしかない。但し、リフレッシュローラ52によって傷を付けているため、削れ量は、定着ローラ40の表面が削れていないレベルではない。
 また、図2に示すように、リフレッシュローラ52は、摺擦ニップN52において、定着ローラ40の表面移動方向に対して順方向/逆方向のいずれになるように回転させてもよい。リフレッシュローラ52は、専用の駆動モータによって駆動されても、他の駆動モータを兼用して駆動されてもよい。リフレッシュローラ52は、定着ローラ40の駆動ギア列から分岐させて回転駆動させ、リフレッシュローラ52が定着ローラ40に対して周速差を持って回転するようにギア比を設定してもよい。例えば、定着ローラ40とリフレッシュローラ52とを1対2のギア比で連結して、定着ローラ40の周速の2倍の周速でリフレッシュローラ52を回転させてもよい。
 制御部80は、リフレッシュローラ62の離間状態から揺動機構61を作動させて加圧ローラリフレッシュモードを実行して加圧ローラ41の表面状態を回復させる。加圧ローラリフレッシュモードは、通常の加熱処理時におけるリフレッシュローラ62の離間状態から、所望のタイミングで所望の時間だけリフレッシュローラ62を当接状態とする。加圧ローラリフレッシュモードは、上述した定着ローラリフレッシュモードと同様に実行される。
 以上説明したように、第一摺擦回転体の一例であるリフレッシュローラ52は、定着ローラ40の周面に接離可能である。リフレッシュローラ52は、定着ローラ40の周面よりも固くて表面粗さが大きい。第二摺擦回転体の一例であるリフレッシュローラ62は、加圧ローラ41の周面に接離可能である。リフレッシュローラ62は、加圧ローラ41の周面よりも固くて表面粗さが大きい。
 制御部80は、第一摺擦モードの一例である定着ローラリフレッシュモード及び第二摺擦モードの一例である加圧ローラリフレッシュモードを実行可能である。定着ローラリフレッシュモードでは、揺動機構51を制御して回転状態のリフレッシュローラ52を回転状態の定着ローラ40に摺擦させる。加圧ローラリフレッシュモードでは、揺動機構61を制御して回転状態のリフレッシュローラ62を回転状態の加圧ローラ41に摺擦させる。
 制御部80は、第一タイマの計測値あるいは第一カウンタのカウント値に基づいて定着ローラリフレッシュモードを制御する。制御部80は、第二タイマの計測値あるいは第二カウンタのカウント値に基づいて加圧ローラリフレッシュモードを制御する。
(リフレッシュモードの実行タイミング)
 図9はリフレッシュローラの研磨性能の推移の説明図である。図2に示すように、定着装置9において連続画像形成に伴う連続的な定着処理(ジョブ)を実行した。定着処理(ジョブ)と並行して実行する場合と、定着処理を中断して実行する場合とで、定着処理の累積枚数500枚ごとに5秒間のリフレッシュモードを実行して、リフレッシュモード実行直後のリフレッシュローラ52、62の研磨性能を評価した。リフレッシュローラ52、62の研磨性能は、(株)小坂研究所の表面粗さ測定器SE−3400を使用して、リフレッシュローラ52、62の表面粗さ(十点平均粗さ)Rzを測定して評価した。測定条件は、送り速さ:0.5mm/sec、カットオフ:0.8mm、測定長さ:2.5mmである。
 表面粗さが低下したリフレッシュローラ52、62は研磨性能が低下している。リフレッシュローラ52、62の表面粗さの低下は、リフレッシュローラ52、62の表面にトナー、紙粉等が付着することに起因している。予備実験によると、5秒間でリフレッシュモードの効果を発揮させるためには、リフレッシュローラ52、62の表面粗さRzが7~8μm以上あることが必要である。
 図9中、「定着ローラ・プリント時」は、加圧ローラリフレッシュモードをトナー像の定着時に実行した場合、「定着ローラ・スタンバイ時」は、加圧ローラリフレッシュモードをトナー像の定着処理を中断して実行した場合である。「加圧ローラ・プリント時」は、加圧ローラリフレッシュモードをトナー像の定着時に実行した場合、「加圧ローラ・スタンバイ時」は、加圧ローラリフレッシュモードをトナー像の定着処理を中断して実行した場合である。
 これらの4条件で、500枚の定着処理ごとに5秒間のリフレッシュモードを実行して、定着処理の累積枚数とリフレッシュローラ52、62の表面粗さの低下速度との関係を調べた。定着処理した画像は、A4サイズ普通紙の記録材Pで、全面ハーフトーン画像とした。
 図9に示すように、定着ローラ40の場合、定着処理と並行してリフレッシュモードを実行した場合、定着処理を一時的に中断してリフレッシュモードを実行した場合に比較して、リフレッシュローラ52の研磨性能が急速に低下した。定着処理を中断してリフレッシュモードを実行した場合、30万枚の累積枚数でもリフレッシュローラ52は表面粗さRzが8μm以上あって、リフレッシュローラ52は、摺擦モードの効果を十分に発揮できる。しかし、定着処理と並行して同時進行的にリフレッシュモードを実行した場合、累積枚数が10万枚に満たない段階でリフレッシュローラ52の表面粗さRzが7μmを下回ってリフレッシュモードの効果が失われた。
 そして、表面粗さRzの低下したリフレッシュローラ52は、表面にトナーの色が着色していたので、表面粗さRzの低下は、記録材Pから定着ローラ40に移転したトナーや紙粉の堆積によるものと推定された。なお、表面にトナーの色が着色したリフレッシュローラ52は、使用も再生も不可能であるため、廃棄して新品交換するしかない。
 このため、定着ローラのリフレッシュモードは、従来どおり、画像形成の開始前、画像形成の終了後、連続画像形成を中断した状態等の非画像形成時に実行するのが好ましい。そこで、実施の形態1では、定着ローラのリフレッシュモードは、ジョブの最後の記録材Pの定着処理が終了した後に実行して、ダウンタイムがジョブの画像出力の終了時期に影響しないようにした。
 これに対して、加圧ローラのリフレッシュモードは、定着処理時(ジョブ時)に実行した場合と画像形成を中断して実行した場合とで表面粗さRzの推移にほとんど差が無い。定着処理と並行してリフレッシュモードを実行した場合も、定着処理を一時的に中断してリフレッシュモードを実行した場合も、リフレッシュローラ62の研磨性能の低下速度に差が無かった。そのため、加圧ローラのリフレッシュモードを実行する場合は、定着処理と並行して実行すればよい。そこで、実施の形態1では、加圧ローラのリフレッシュモードは、ジョブに並行して実行して、ダウンタイムが発生すること自体を無くした。
 なお、加圧ローラのリフレッシュモードを定着処理と並行して実行してもリフレッシュローラ62にトナーが付着しない理由は以下のように説明される。記録材Pのトナー像は定着ローラ40と加圧ローラ41の定着ニップ部N9で加熱加圧されて融解して記録材Pに定着される。その際、ほとんどのトナーが記録材Pに定着されるが、一部のトナーが定着ローラ40に移転する。トナー像に接する定着ローラ40の表面温度が高いほど、トナーが過剰に融解してトナー同士の付着凝集力が弱くなって定着ローラ40へ移転し易くなる。この現象をホットオフセット現象と呼ぶ。
 加圧ローラ41は、未定着のトナー像に接しないのでホットオフセット現象が生じない。加圧ローラ41は、定着ローラ40に比較すると温度が低いため、両面印刷時に接触する第一面の画像を溶解させないので、両面印刷時にホットオフセット現象を生じることもない。定着ローラ40にホットオフセットしたトナーの一部が記録材Pの間隔で加圧ローラ41へ移転することは有り得るが、微量である。このため、加圧ローラ41の摺擦モードをトナー像の定着時に実行してもリフレッシュローラ62にトナーが付着しない。
(ジョブ)
 図1に示すように、画像形成装置100は、パソコン等の外部端末から送信されたジョブ、通信回線を通じて受信したFAX等のジョブ、あるいは操作パネルを通じて操作されたコピー等のジョブを連続した一連の記録材Pの加熱処理として実行する。画像形成装置100が受信するジョブは、1枚以上の画像データ、適用する印刷情報及び記録材P情報を含む。制御部80は、画像データ、印刷情報、記録材P情報を含む画像形成命令を受信すると、ジョブを実行する。まず、画像形成装置100を起動して、もしくはスリープモードから復帰して、定着装置9の温度を立上げ、前処理を実行する。その後、画像形成部(Pa、Pb、Pc、Pd)でジョブの画像形成を開始し、トナー像の形成と記録材Pへの転写を開始する。前処理の期間では、感光ドラム3a、現像装置1a、露光装置La、各種電源等のプロセス装置を立ち上げて必要な調整が施される。このようにして、取得部の一例である制御部80は、1枚以上の画像形成を含むジョブのデータを取得する。制御部80は、取得されたジョブのデータを用いてジョブを実行するように画像形成部Pa、Pb、Pc、Pd及び定着装置9を制御する。
(実施の形態1の制御)
 図10は加圧ローラリフレッシュモード実行決定のフローチャートである。図11は定着ローラリフレッシュモード実行決定のフローチャートである。図12は加圧ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。図13は定着ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。図14は加圧ローラリフレッシュモードの説明図である。図15は定着ローラリフレッシュモードの説明図である。
 定着ローラ40と加圧ローラ41は、表面の荒れ方やキズが生じる原因が異なる。上述したように、定着装置9の場合、定着ローラ40には分離爪を接触させないため、定着ローラリフレッシュモードについて分離爪キズを考慮する必要は無い。しかし、定着ローラ40は、加圧ローラ41よりも高温に温調され、トナー像を融解させて記録材Pに定着させるため、定着ローラ40の表面の粗さの変化が画像上の光沢に直接反映される。そのため、加圧ローラ41上では目立ちにくい紙コバ部のキズも、定着ローラ40上では画像のグロスむらとして認識され易くなる。
 一方、加圧ローラ41には分離爪45が接触する。また、記録材Pの1枚当りで発生する紙粉は、ごく微量であってトナー像に邪魔されて定着ローラ40には付着しにくい。対して、トナー像が担持されない記録材Pの裏面は、加圧ローラ41に直接接触して紙粉が付着し易く、薄く紙粉が表層に溜まると、加圧ローラ41の離型性が低下して紙粉が付着し易くなる。
 このため、実施の形態1では、定着ローラリフレッシュモードに関しては紙コバ部のキズを考慮し、加圧ローラリフレッシュモードに関しては紙粉と分離爪キズを考慮する。異なった理由で表層が変化する定着ローラ40と加圧ローラ41とでは、異なるフローでリフレッシュモードの開始タイミングを判断する。
 図2に示すように、制御部80は、ジョブを受信すると、画像形成装置100を起動し、前回転を実行してジョブの画像形成を開始する。これにより、トナー像が転写された記録材Pが定着装置9へ順次運ばれる。表2に示すように、制御部80は、リフレッシュモードの開始条件に合致すると、開始条件ごとに定めた摺擦時間のリフレッシュモードを実行する。加圧ローラリフレッシュモードの開始条件は、分離爪の摺擦距離もしくは摺擦時間の許容累積値に対応する分離爪キズ発生閾値、紙粉の付着許容量に対応する紙粉汚れ発生閾値である。定着ローラリフレッシュモードの開始条件は、コバ傷通過時間判定閾値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図10に示すように、制御部80は、定着装置9を記録材Pが通過していることを随時判断する(S11)。通過している場合(S11のYes)、接触長さの累積値に対応する定着ニップ部N9を通過した時間(画像形成時間)、をカウントして、その値を、タイマ(計測部)の一例である通過時間タイマの計測値に加算する(S12)。例えば、長さ210mmの記録材Pが100mm/secの速度で定着装置9を通過した場合、2.10秒が通過時間タイマの計測値に加算される。
 制御部80は、通過時間タイマの計測値と第一時間の一例である表2の紙粉汚れ発生閾値とを比較する(S13)。計測値が紙粉汚れ発生閾値未満ならば(S13のNo)、問題は生じないと判断してフローを繰り返すが(S11)、紙粉汚れ発生閾値以上になると(S13のYes)、加圧ローラリフレッシュモードのフローに進む(S17)。
 表2の紙粉汚れ発生閾値は、加圧ローラ41に付着する紙粉汚れが発生し始める目安となる記録材Pの挟持搬送時間の累積値である。予備実験を重ねて確認した結果、紙粉が多い再生紙でも、加圧ローラ41へ付着する紙粉の量が表2の紙粉汚れ発生閾値未満であれば、紙粉の汚れは許容範囲であった。記録材Pの挟持搬送に伴って加圧ローラ41上に紙粉が徐々に堆積してくるが、紙粉汚れ発生閾値未満であれば、画像上の不良やグロスむらは認識できないレベルであった。
 制御部80は、(S11)~(S13)の処理と並行して、(S14)~(S16)の判断を実行する。制御部80は、分離爪45の着状態を判断する(S14)。分離爪45が着状態の場合(S14のYes)、分離爪の当接時間をカウントして、その値を分離爪着時間タイマに加算する(S15)。例えば、グロスコート紙の85g/mの用紙が通紙されている際には、表1に示すように分離爪は着状態(着動作)なので、着時間を分離爪着時間タイマのカウント値に加算する。しかし、グロスコート紙105g/mの両面のプリントでは2面目のみで分離爪45が着するので、着時間は約半分となる。
 制御部80は、分離爪着時間タイマの計測値と表2の分離爪キズ発生閾値とを比較する(S16)。計測値が分離爪キズ発生閾値未満ならば(S16のNo)、問題は生じないと判断してフローを繰り返すが(S11)、分離爪キズ発生閾値以上になると(S16のYes)、加圧ローラリフレッシュモードのフローに進む(S17)。
 表2の分離爪キズ発生閾値は、紙粉汚れ発生閾値と同様に予備実験を重ねて決定した値である。加圧ローラ41における分離爪45接触部と周囲とで表面粗さの差分が大きくなると、出力画像のグロスむらとなるが、分離爪着時間タイマの計測値が分離爪キズ発生閾値未満であれば、グロスむらは目立たず許容レベルであった。
 制御部80は、加圧ローラリフレッシュモードが必要な場合(S13、S16のYes)、通過時間タイマと分離爪着時間タイマの計測値から加圧ローラリフレッシュモードの実行時間を計算して(S17)、加圧リフレッシュの実行を許可する(S18)。
 紙粉汚れに関しては、加圧ローラ41上の紙粉は、記録材Pの接触範囲に分散して出力画像上で目立ちにくいため紙粉汚れ発生閾値は500秒とし、リフレッシュが容易なためリフレッシュ実行時間は3秒とした。しかし、分離爪キズに関しては、分離爪キズは分離爪45の当接位置に集中して出力画像上で目立つため分離爪キズ発生閾値は300秒とし、周方向に連続してリフレッシュが困難なため、リフレッシュ実行時間は5秒とした。
 通過時間の計測値、分離爪着時間の計測値とリフレッシュ時間の関係は比例関係として計算を行う(S17)。そして、計算の結果、通過時間及び分離爪着時間に関して必要リフレッシュ時間が多い方の値をリフレッシュ実行時間とする。例えば、通過時間が500秒、分離爪着時間が210秒の場合、通過時間に対する必要リフレッシュ時間が3秒、分離爪着時間に対する必要リフレッシュ時間が5×(210/300)=3.5秒となる。そして、3.0秒と3.5秒を比較し、リフレッシュ実行時間は大きい方の3.5秒となる。
 図11に示すように、制御部80は、定着装置9を記録材Pが通過していることを随時判断する(S21)。通過している場合(S21のYes)、定着装置9の定着ニップ部N9を通過した時間を計測して、その値に加圧ローラの場合と同様な比例計算を施して通過時間タイマの計測値に加算する(S22)。
 制御部80は、タイマの一例である通過時間タイマの計測値と表2のコバ傷発生閾値とを比較する(S23)。計測値がコバ傷発生閾値未満ならば(S23のNo)、フローを繰り返すが(S21)、コバ傷発生閾値以上になると(S23のYes)、定着ローラリフレッシュモードの実行を許可する(S24)。
 図12に示すように、制御部80は、プリントジョブが実行されている間、加圧ローラリフレッシュモードの実行判定を行っている(S31)。制御部80は、加圧ローラリフレッシュモードの実行が許可されると(S31のYes)、プリント中か否かの判断をする(S32)。
 制御部80は、プリント中であれば(S32のYes)、加圧ローラリフレッシュモードを実行する(S33)。図14に示すように、リフレッシュローラ62を加圧ローラ41に対して加圧して(S33)リフレッシュ時間を計測し(S34)、計測値がリフレッシュ必要時間になるまで(S35のNo)リフレッシュを継続する(S36のNo、S34)。しかし、プリント中でなければ(S32のNo)、次回のジョブでプリントが開始されるまで加圧ローラリフレッシュモードを中断して残り時間分を再度実行する(S31)。
 制御部80は、リフレッシュモードの実行中に後続する記録材Pが無くなって加圧ローラ41が定着ローラ40から加圧解除された場合(S36のYes)、リフレッシュローラ62を加圧ローラ41から脱動作させてリフレッシュを中断する(S37)。そして、リフレッシュモード必要時間に満たない不足時間分のリフレッシュモードを次回のジョブで再開する(S38)。具体的には、次回のジョブで加圧ローラリフレッシュモードを実行する指令をメモリに記録しておく。
 なお、次回のジョブで不足時間分のリフレッシュモードを実行する場合、次回のジョブの3枚目の記録材Pから加圧ローラリフレッシュモードを実行する。これは、次回のジョブの1枚目の記録材Pは、記録材Pのジャム処理がされる等によって加圧ローラにトナーが付着している場合があり、そのようなトナーによるリフレッシュローラ62の汚染を回避するためである。
 制御部80は、リフレッシュ実行時間がリフレッシュ必要時間を満たした場合(S35のYes)、リフレッシュローラ62を脱して(S39)、通過時間タイマと分離爪着時間タイマを0にクリアする(S40)。
 図13に示すように、制御部80は、プリントジョブが実行されている間、定着ローラリフレッシュモードの実行判定を行っている(S41)。制御部80は、定着ローラリフレッシュモードの実行が許可されると(S41のYes)、プリント中か否かの判断をする(S42)。
 制御部80は、プリント中であれば(S42のYes)、累積時間の一例である通過時間タイマの計測値が第二時間の一例である上限時間に達しているか否かを判断する(S43)。上限時間に達していない場合(S43のNo)、ジョブの終了を待って(S52のYes)、定着ローラリフレッシュモードを開始する(S53)。しかし、ジョブの終了前に(S52のNo)上限時間に達した場合(S43のYes)、プリントを中断して(S44)、定着ローラリフレッシュモードを開始する(S45)。
 図15に示すように、定着ローラリフレッシュモードでは、リフレッシュローラ52を定着ローラ40に対して加圧して(S45、S53)、リフレッシュ時間を計測する(S46、S54)。計測値がリフレッシュ必要時間になるまで(S47のNo、S55のNo)リフレッシュを継続する(S46、S54)。
 制御部80は、リフレッシュ実行時間がリフレッシュ必要時間を満たした場合(S55のYes)、リフレッシュローラ52を定着ローラ40から離間させて(S56)、通過時間タイマをクリアして(S57)、定着装置9を停止する(S58)。
 しかし、ジョブを中断して実行したリフレッシュモードでリフレッシュ実行時間がリフレッシュ必要時間を満たした場合(S47のYes)は、元のジョブの画像形成に復帰する(S51)。リフレッシュローラ52を定着ローラ40から離間させて(S49)、通過時間タイマをクリアして(S50)、中断されたジョブの残りの画像形成に伴う定着処理を開始する(S51)。
(実施の形態1の効果)
 実施の形態1では、連続した一連の記録材Pの加熱処理の実行中にタイマのカウント値が第一時間に達するとジョブの終了後に定着ローラリフレッシュモードを実行してタイマをリセットする。このため、大部分のケースではジョブの画像形成が終了するまでは定着ローラリフレッシュモードが実行されず、ダウンタイムがジョブの終了後になるため、定着ローラリフレッシュモードに起因して画像形成の終了に遅れが生じることがない。
 実施の形態1では、ジョブの実行中にタイマによって計測される加熱処理の累積時間の測定値が第一時間の一例である第二閾値に達するとジョブの記録材Pの加熱処理と並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行してタイマをリセットする。このため、加圧ローラリフレッシュモードに起因するダウンタイムが発生しない。また、ジョブの実行中に分離爪キズの進行を反映するタイマの計測値が第二閾値よりも小さい第三閾値に達すると、ジョブの記録材Pの加熱処理と並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行して第三タイマをリセットする。このため、加圧ローラリフレッシュモードに起因するダウンタイムも発生しない。
 実施の形態1では、ジョブの実行中にタイマの計測時間が第三時間の一例である上限時間に達すると、ジョブの画像形成を待機させた状態で定着ローラリフレッシュモードを実行して、タイマをリセットする。このため、紙コバ傷の状態が手遅れにならないうちに定着ローラリフレッシュモードを実行できる。
 実施の形態1では、加圧ローラリフレッシュモードにおいてリフレッシュローラ62が加圧ローラ41を摺擦する規定の摺擦時間に達する前にジョブの記録材Pの加熱処理が終了したときは、加圧ローラリフレッシュモードを停止する。その後、次回の画像形成が開始された際に記録材Pの加熱処理に並行して加圧ローラリフレッシュモードを再開する。このため、加圧ローラリフレッシュモードが終わるのを待って定着装置9を停止させる必要が無い。
 実施の形態1では、次回の連続した一連の記録材Pの加熱処理において実行される加圧ローラリフレッシュモードは、次回の連続した一連の記録材Pの加熱処理の少なくとも2枚目以降の記録材Pの加熱処理に並行して実行される。このため、ジャム処理後の汚れた加圧ローラによってリフレッシュローラ62が汚染されにくい。
 実施の形態1では、以上のような動作を実行することで、常に加圧ローラ41の表面性を、画像の不良やグロスむらが生じない範囲に保つことが可能となる。加圧ローラ41の表層を必要最低限の制御で、一定粗さの表面状態に保ち、紙粉などの汚れを堆積せずに表面の離型性を維持することが可能となる。従来のようにプリント動作を一時停止させて加圧ローラの表面性を保つ制御に比較して、出力画像の同等の画質を保ちつつ、連続的なプリント動作が可能になった。
 実施の形態1では、定着ローラリフレッシュモードの実行条件に合致するとジョブの加熱処理の終了後に定着ローラリフレッシュモードを実行するので、連続した画像形成を中断してダウンタイムを発生する割合が低くなる。また、加圧ローラリフレッシュモードの実行条件に合致するとジョブの加熱処理に並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行するので、連続した画像形成を中断してダウンタイムを発生することがない。したがって、リフレッシュモードの実行時間がダウンタイムとなる割合を低下させて画像形成装置の稼働率を高めることができる。
 近年、電子写真に求められる記録材Pの種類が、様々な顧客のニーズに合わせて多様化している。そのため、記録材Pの厚みや表面性、求められる成果物の画像の濃度や光沢度などによっても、最終的な画質を決定する定着条件の細かい調整が必要とされる。このため、定着条件を常に安定な状態に維持していくことが必要であり、定着部材及び、加圧部材の表面性を均一に保つため、各々の部材にリフレッシュローラを一定条件で着加圧する構成が必要とされている。実施の形態1では、様々な記録材Pによらず、記録材Pの連続した定着ニップ部の通過により発生する画像上のグロスむらを、必要十分に抑制できるように、リフレッシュモードをそれぞれの所定の条件で実行できる。定着ローラと加圧ローラの表層を、異なる制御によって、各々に適したタイミングで均すことで、加熱処理の枚数や記録材Pの種類にかかわらず、常に良好な画質を維持できる。
 なお、定着ローラ40の紙コバ傷や表層荒れを回復させるために、定着ローラ40の表層にリフレッシュローラを定期的に加圧し、リフレッシュ動作を行うことは多数の先行例がある。しかし、実施の形態1、2、3では、これとは根本的に異なり、定着ローラのリフレッシュ動作に加圧ローラのリフレッシュ動作が加わった場合のトータルなダウンタイム削減を提案している。
<実施の形態2>
 実施の形態2では、ジョブを中断して定着ローラリフレッシュモードを実行する際には、その実行時間を利用して、併せて加圧ローラリフレッシュモードを実行して、プリント中に加圧ローラリフレッシュモードが実行される頻度を低下させている。
 定着ローラリフレッシュモード期間であれば、ジョブに含まれる記録材Pの加熱処理を停止させているので、加圧ローラリフレッシュモードを同時に実行しても画像形成装置100の生産性に影響が及ばない。記録材Pジャム処理後の加圧ローラ41にトナーが付着した状態で加圧ローラリフレッシュモードが実行されることも確実に回避できる。
 加圧ローラリフレッシュモードは、別途、プリント中に実行しているので、定着ローラリフレッシュモードのタイミングで実行しなくてもよいと考えられる。しかし、プリント中に実行しようとしたとき、FAX、コピーの1枚ジョブ等、少ない出力枚数のジョブが繰り返されると、プリント中に加圧ローラリフレッシュモードを実行しきれなくなる可能性がある。このため、稼働率に影響を及ぼさないタイミングで加圧ローラリフレッシュモードを実行可能な状況があれば、その機会を利用して先行的に加圧ローラリフレッシュモードを実行して制御のためのタイマもしくはカウンタをリセットする。
(実施の形態2の制御)
 図16は実施の形態2のリフレッシュモードの制御のフローチャートである。図17は定着ローラと加圧ローラのリフレッシュモードの説明図である。
 図16に示すように、制御部80は、ジョブを受信すると、画像形成装置100を起動して、定着装置9を立上げ、前回転を実行してジョブの画像形成を開始する。
 制御部80は、定着装置9を記録材Pが通過したことを検知して(S61のYes)、枚数カウンタをA4横送り換算の枚数(画像形成枚数)でカウントする(S62)。枚数カウンタは、ハガキサイズ、A4縦送り、B5横送り、A4横送り等、記録材Pの搬送方向に直角な幅方向の長さごとに複数設けられている。例えば、A3縦送りの記録材Pが定着ニップ部N9を通過した場合、210mmのA4縦送りの搬送幅枚数カウンタが+2カウントされる。
 制御部80は、各サイズの搬送幅枚数カウンタの何れかのカウント値が、表3に示すコバ傷発生閾値以上になった場合(S63のYes)、プリントを中断して、定着ローラリフレッシュモードを実行する(S64~S67)。しかし、コバ傷発生閾値未満であれば(S63のNo)、ジョブの画像形成を継続する(S61)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図16に示すように、ジョブを中断して(S66)定着ローラリフレッシュモードを実行する場合(S67)、並行して加圧ローラリフレッシュモードも実行する(S67)。加圧ローラリフレッシュモードにおけるリフレッシュローラ62の摺擦時間は、そのときの枚数カウンタ及び分離爪着時間タイマのカウント値に基づいて必要最小限の時間に比例補正される。
 定着ローラリフレッシュモードを実行後、全サイズの搬送幅枚数カウンタがリセットされると同時に、加圧ローラリフレッシュモードのための枚数カウンタ及び分離爪着時間タイマもリセットされる(S67)。枚数カウンタ及び分離爪着時間タイマがリセットされることで、次回の加圧ローラリフレッシュモードの単独の実行時期が先送りされる。
 制御部80は、図1に示す画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdにおけるトナー像の形成を停止したときの最後のトナー像が転写された記録材Pが定着装置9を通過した後に定着ローラリフレッシュモードを実行する(S67)。
 制御部80は、搬送幅枚数カウンタのカウント値から、定着ローラリフレッシュモードにおけるリフレッシュローラ62の摺擦時間を計算する(S65)。定着ローラリフレッシュモードの目的は紙コバ傷であるため、紙コバ接触による荒れ方が大きい部分を基準にリフレッシュローラ52の摺擦時間が決定される。表4に示すように、3000枚でコバ傷発生閾値に達すると、ジョブを停止して30秒間の定着ローラリフレッシュモードが実行される。
 制御部80は、搬送幅枚数カウンタのカウントと並行して(S62)、記録材Pが定着ニップ部N9を通過した枚数を調べる枚数カウンタのカウントを行う(S68)。また、制御部80は、分離爪45が加圧ローラ41に当接している場合(S70のYes)、分離爪45が加圧ローラ41を摺擦した距離を調べる分離爪着時間タイマのカウントを行う(S71)。
 実施の形態1で説明したように、枚数カウンタは、加圧ローラ41の紙粉の付着状態を推定するためのもので、カウント値が紙粉汚れ発生閾値に達すると(S69のYes)、加圧ローラリフレッシュモードを実行する(S73~S75)。分離爪着時間タイマは、分離爪45による加圧ローラ41の摺擦キズの発生状態を推定するためのもので、計測値が爪キズ発生閾値に達すると(S72のYes)、加圧ローラリフレッシュモードを実行する(S73~S75)。
 制御部80は、枚数カウンタをA4横送りの搬送方向長さ換算の枚数でカウントする(S68)。例えば、A3縦送りの記録材Pが定着ニップ部N9を通過した場合、210mmのA4縦送りの搬送幅枚数カウンタが+2カウントされる。
 制御部80は、枚数カウンタのカウント値が紙粉汚れ発生閾値に達した場合(S69のYes)及び分離爪着時間タイマのカウント値が爪キズ発生閾値に達した場合、(S72のYes)、リフレッシュローラ62の摺擦時間を計算する(S73)。実施の形態1で説明したように、表4の紙粉汚れを除去するための摺擦時間(3秒)を分離爪着時間タイマのカウント値に基づいて補正して、加圧ローラリフレッシュモード実行後に分離爪45の摺擦傷も十分に除去されているようにする。
 実施の形態1と同様に、制御部80は、加圧ローラリフレッシュモードを単独で実行する場合、プリント動作に並行して実行する。定着ローラリフレッシュモードも併せて実行すると、ジョブの加熱処理を一旦止めることになるために、画像形成装置100の生産性の低下を招いてしまうからである。制御部80は、できる限りプリントを継続して、プリント中に加圧ローラリフレッシュモードを実行する。
 制御部80は、枚数カウンタと分離爪着時間タイマから加圧リフレッシュモードにおけるリフレッシュローラ62の摺擦時間を計算して(S73)、その摺擦時間による加圧ローラリフレッシュモードの実行を許可する(S74)。そして、記録材Pの表面側のプリント動作と並行して記録材Pの裏面で加圧リフレッシュモードの摺擦を実行する。
 以上説明したように、実施の形態2では、制御部80は、第一カウンタ及び第二カウンタの機能を有する。第一カウンタは、定着ローラリフレッシュモードを制御するために、定着ニップ部N9における記録材Pの累積加熱処理量が反映された数値をカウントする。第二カウンタは、加圧ローラリフレッシュモードを制御するために、定着ニップ部N9における記録材Pの累積加熱処理量が反映された数値をカウントする。制御部80は、ジョブを中断して定着ローラリフレッシュモードを実行するときは、定着ローラリフレッシュモードと並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行して、第一カウンタ及び第二カウンタをリセットする。
(爪着時間タイマ)
 なお、実施の形態2では、枚数カウンタと分離爪着時間タイマとを用いて加圧ローラリフレッシュモードの実行タイミングを制御している。図16に示すように、分離爪45が加圧ローラ41に着状態で加圧ローラ41が回転しているときのみ、分離爪着時間タイマをカウントする(S71)。そして、分離爪着時間タイマが分離爪キズ発生閾値以上であれば(S72のYes)、プリント中に加圧ローラリフレッシュモードのみを実行する(S75)。
 ここで、分離爪着時間タイマは、分離爪45の着状態で定着ニップ部N9を通過した記録材Pの枚数をカウントする爪着枚数カウンタで代用してもよい。しかし、分離爪着時間タイマを用いて時間を基準にカウントしたほうが、爪着枚数カウンタで代用して枚数を基準にカウントする場合よりも精度が高くなる。
 分離爪着時間タイマは、分離爪45の着時間基準で分離爪摺擦キズの対策を行う。爪着枚数カウンタのカウント値と分離爪着枚数タイマのカウント値とは比例関係にならない。分離爪キズの進行程度は、定着ニップ部N9を通過した記録材Pの枚数よりも、分離爪45が加圧ローラ41に接触した時間(摺擦距離)に依存する。このため、分離爪着枚数タイマを使用することで、記録材Pの搬送間隔(紙間)の長さや、1回のジョブに含まれる連続した画像形成の枚数、1枚の加熱処理における分離爪45の着時間を織り込んで正確な分離爪45の摺擦傷の発生状態を正確に評価できる。
 (1)分離爪45は、ジョブの先頭の記録材Pの先頭が定着ニップ部N9を抜ける前に加圧ローラ41に接触し、ジョブの最後の記録材Pの後端が定着ニップ部N9を通過するまで着状態に保たれる場合がある。この場合、枚数カウンタのカウント値に対して分離爪着時間タイマのカウント値は、相対的に速くカウントされる。
 (2)分離爪45は、記録材Pの先頭が定着ニップ部N9を抜ける前に加圧ローラ41に接触し、記録材Pの後端が定着ニップ部N9を通過するまで着状態に保たれて離間する場合がある。この場合、枚数カウンタのカウント値に対して分離爪着時間タイマのカウント値は、ほぼ等しい速度でカウントされる。
 (3)分離爪45は、それぞれの記録材Pの先頭の数10mmが定着ニップ部N9を通過しているときにのみ加圧ローラ41に当接し、それ以外の期間は加圧ローラ41から離間している場合がある。この場合、枚数カウンタのカウント値に対して分離爪着時間タイマのカウント値は、相対的にゆっくりとカウントされていく。
<実施の形態3>
 実施の形態3の制御は、実施の形態2の制御と並行して実行される。ジョブの終了後の後回転の時間を利用して定着ローラリフレッシュモードを実行することにより、ジョブ途中で画像形成を中断して実行される実施の形態2の定着ローラリフレッシュモードの実行頻度を低下させている。ジョブの終了後の定着ローラリフレッシュモードは、ジョブを中断して実行される定着ローラリフレッシュモードのコバ傷発生閾値よりも小さい軽微コバ傷発生閾値を用いて、実行の可否を判断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、ジョブを中断して行う定着ローラリフレッシュモードのコバ傷発生閾値が3000枚であるのに対して、ジョブの終了後の後回転時に行う定着ローラリフレッシュモードの軽微コバ傷発生閾値は500枚である。ジョブの終了後にこまめに定着ローラリフレッシュモードを実行することで、ジョブを中断して行う定着ローラリフレッシュモードの実行頻度を下げて、プリント生産性への影響を減らしている。
(実施の形態3の制御)
 図18は実施の形態3の定着ローラリフレッシュモードの制御のフローチャートである。実施の形態3の制御では、図18のフローチャートの制御と並行して図16のフローチャートの制御が実行されているが、後者については実施の形態2で説明しているので、重複する説明を省略する。
 図18に示すように、制御部80は、ジョブが終了すると、各搬送幅枚数カウンタのそれぞれのカウント値を軽微コバ傷発生閾値と比較する(S81)。いずれかの搬送幅枚数カウンタのカウント値が軽微コバ傷発生閾値(500枚)以上の場合(S81のYes)、各搬送幅枚数カウンタのカウント値の最大値に基づいて定着ローラリフレッシュモードにおけるリフレッシュローラ52の摺擦時間を計算する(S82)。ここで、カウント値の最大値が500枚の場合は、表4に示すように10秒とするが、最大値が750枚であれば、1.5倍に比例計算して15秒とする。
 制御部80は、リフレッシュローラ52を定着ローラ40に計算された時間だけ摺擦して離間させた後に定着ローラ40の回転を停止させる(S83)。
 実施の形態3の制御を実施の形態2の制御に組み込むことで、実施の形態3の制御によってジョブの画像形成が中断される頻度が低下して、画像形成装置100の実質的な稼働率が向上する。ジョブが終了した条件で、コバ傷発生閾値よりも短い軽微コバ傷発生閾値を基準にリフレッシュモードを開始させることで、定着ローラ40の紙コバ傷が軽微な状態を長期間にわたって維持できる。ジョブ終了タイミングのリフレッシュモードを行うことで、幅の狭い記録材Pのジョブから幅の広い記録材Pのジョブへ切り替わった際に幅の狭い記録材Pのエッジ位置に紙コバ傷が発生しにくくなる。
(実施の形態3の効果)
 実施の形態3の制御を画像形成装置100の実機に組み込んで、未実施、従来例、実施の形態1と比較した。表5中、未実施は、加圧ローラリフレッシュモードを実行しない場合、従来例は定着ローラリフレッシュモードと同時にジョブを中断して、加圧ローラリフレッシュモードを実行した場合である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示すように、実施の形態3では、軽微コバ傷発生閾値による定着ローラリフレッシュモードが追加されたので、実施の形態2よりも出力画像のグロスむらが少なくなった。
<実施の形態4>
 実施の形態4では、図13に示す実施の形態1の制御において、ジョブの終了を待って定着ローラリフレッシュモードを実行する際には(S53)、並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行する。ジョブの実行中に定着ローラリフレッシュモードの実行条件に合致すると、ジョブの最後の記録材Pの加熱処理が終了した後に(S52のYes)、定着ローラリフレッシュモード(S53)と並行して加圧ローラリフレッシュモード(不図示)を実行する。そして、定着ローラリフレッシュモードの通過時間タイマと加圧ローラリフレッシュモードの通過時間タイマを共にリセットする(S57)。
 しかし、図12に示すように、ジョブの実行中に加圧ローラリフレッシュモードの実行条件に合致すると(S32のYes)、定着ローラリフレッシュモードを実行することなく、ジョブと並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行する(S33)。
 実施の形態4の制御によれば、定着ローラリフレッシュモードと並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行することで、実施の形態2と同様に、独立して加圧ローラリフレッシュモードを実行する頻度を下げることができる。
<実施の形態5>
 図19は定着装置を直列に配置した実施の形態の説明図である。図19に示すように、画像形成装置100Aにおいて定着装置9A、9Bが直列に配置される。定着装置9A、9Bは、実施の形態1乃至3で説明した定着装置9と同一のものである。
<実施の形態6>
 図20はローラ/ベルト搬送方式の定着装置を搭載した実施の形態の説明図である。図21はローラ/ベルト搬送方式の定着装置の説明図である。図20に示すように、画像形成装置100Bにおいて定着装置9A´、9Bが直列に配置される。定着装置9Bは、実施の形態1乃至3で説明した定着装置9と同一のものであるが、定着装置9A´は、定着ローラ40に加圧ベルト部41Hを圧接して定着ニップ部N9を形成するベルト搬送式の画像加熱装置である。加圧ベルト153は、加圧ローラ156、駆動ローラ157、及びテンションローラ155に張架され、加圧パッド151によって定着ローラ40に押圧されている。
 同様にして、定着装置9A´、9Bは、定着ベルトと加圧ベルトとの間に定着ニップ部が形成されるベルト/ベルト方式の画像加熱装置に置き換えてもよい。非回転の加熱機構の周囲に薄い定着ベルトが回転するいわゆるオンデマンド方式の画像加熱装置に置き換えてもよい。
<その他の実施の形態>
 本発明は、第二回転体リフレッシュモードがジョブの加熱処理と並行して実行される限りにおいて、実施の形態1、2、3の構成及び制御の一部又は全部を別の構成及び制御に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。本発明は実施の形態1、2、3の構成及び制御に限定されない。
 タイマを用いた制御は、カウンタを用いた制御に変更可能である。例えば、実施の形態1において、ジョブの実行中に第一カウンタのカウント値が第一カウント値の一例である第一閾値に達すると、ジョブの最後の記録材Pの加熱処理が終了した後に定着ローラリフレッシュモードを実行して第一カウンタをリセットしてもよい。ジョブの実行中に第二カウンタのカウント値が第二カウント値の一例である第二閾値に達するとジョブの記録材Pの加熱処理と並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行して第二カウンタをリセットしてもよい。第一カウンタにより、加圧ローラ41に対する分離爪45の累積当接量が反映された数値の一例である加熱処理の累積枚数をカウントしてもよい。そして、ジョブの実行中に前記第一カウンタのカウント値が第二カウント値の一例である第三閾値に達するとジョブの記録材Pの加熱処理と並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行して第一カウンタをリセットしてもよい。ジョブの実行中に第一カウンタのカウント値が第一閾値よりも大きな第三カウント値の一例である第四閾値に達するとジョブのトナー像形成を中断して定着ローラリフレッシュモードを実行してもよい。定着ローラリフレッシュモード未終了のままジョブが終了したときは、次回のジョブの2枚目以降の記録材Pの加熱処理に並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行してもよい。
 タイマを用いた制御は、カウンタを用いた制御に変更可能である。例えば、実施の形態2において、定着ローラリフレッシュモードを実行するときは、定着ローラリフレッシュモードと並行して加圧ローラリフレッシュモードを実行して第一タイマ及び第二タイマをリセットしてもよい。
 記録材Pの搬送時間の累積値は、定着ニップ部Nを通過した記録材Pごとの接触時間の累積値には限らない。ジョブごとのトータルな加熱処理時間の累積値であってもよい。積算される記録材Pごとの接触時間は、加熱処理された記録材Pのサイズを搬送速度で除して求めてもよい。起動から停止までの定着ローラの回転時間を積算してもよい。
 記録材Pの搬送枚数の累積値は、定着ニップ部Nを通過した記録材Pの単純な枚数の累積値には限らない。1枚ごとに記録材Pの搬送方向の長さに応じた定数を乗じてA4サイズ横送りの記録材Pの枚数に換算してカウントしてもよい。
 実施の形態1、2、3では、紙粉汚れ発生閾値を固定値とした。しかし、加圧ローラ41に紙粉が付着し易い記録材Pの場合、少ない加熱処理累積枚数で加圧ローラリフレッシュモードが実行されるように制御することが望ましい。そのため、制御部80は、第三情報取得部として、記録材Pの銘柄及び型番ごとに第三情報としての閾値を設定する。制御部80は、加熱処理に伴って加圧ローラ41に移転する紙粉量が第一の記録材Pよりも多い第二記録材Pに対しては、第一記録材Pにおける第一閾値よりも小さい第二閾値が設定されるように、記録材Pの種類に応じて閾値を設定する。
 本発明は、加圧ローラに駆動機構がなく、定着ローラに加圧することで初めて加圧ローラが従動回転する構成には限定されない。加圧ローラに駆動モータがあり、定着ローラに対して加圧を行っていない状態でも回転駆動が可能であれば、加圧ローラが定着ローラに対して加圧をしていない状態で加圧ローラリフレッシュモードを実行してもよい。
 本発明によれば、加熱回転体と加圧回転体の双方に対し摺擦処理を有効に実施しうる画像形成装置が提供される。

Claims (10)

  1.  記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
     前記画像形成部により形成されたトナー像を加熱するためのニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体と、
     前記加熱回転体に接離可能に設けられ、前記加熱回転体の表面を摺擦する第1の摺擦回転体と、
     前記加圧回転体に接離可能に設けられ、前記加圧回転体の表面を摺擦する第2の摺擦回転体と、
     画像形成枚数を計数する計数部と、
     複数の記録材に連続して画像形成を行うジョブ中に前記画像形成枚数が第1の枚数に到達したとき、前記ジョブの終了を待って、前記第1の摺擦回転体を前記加熱回転体に当接させることにより前記第1の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第1の実行部と、
     前記ジョブ中に前記画像形成枚数が第2の枚数に到達したとき、前記ジョブと並行して、前記第2の摺擦回転体を前記加圧回転体に当接させることにより前記第2の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第2の実行部と、
     を有する画像形成装置。
  2.  前記第1の実行部は、前記ジョブ中に前記画像形成枚数が前記第1の枚数よりも多い第3の枚数に到達したとき、前記ジョブを中断して、前記第1の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる請求項1の画像形成装置。
  3.  前記加圧回転体に接離可能に設けられ、前記加圧回転体から記録材を分離する分離部材を有する請求項1又は2の画像形成装置。
  4.  前記加熱回転体から記録材を分離するためのエアを吹き付けるエア吹き付け機構を有する請求項3の画像形成装置。
  5.  前記ジョブは、前記装置で使用可能な最大幅の記録材よりも幅狭の複数の記録材に画像形成が連続して行われるジョブである請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置。
  6.  記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
     前記画像形成部により形成されたトナー像を加熱するためのニップ部を形成する加熱回転体及び加圧回転体と、
     前記加熱回転体に接離可能に設けられ、前記加熱回転体の表面を摺擦する第1の摺擦回転体と、
     前記加圧回転体に接離可能に設けられ、前記加圧回転体の表面を摺擦する第2の摺擦回転体と、
     画像形成時間を計測する計測部と、
     複数の記録材に連続して画像形成を行うジョブ中に前記画像形成時間が第1の時間に到達したとき、前記ジョブの終了を待って、前記第1の摺擦回転体を前記加熱回転体に当接させることにより前記第1の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第1の実行部と、
     前記ジョブ中に前記画像形成時間が第2の時間に到達したとき、前記ジョブと並行して、前記第2の摺擦回転体を前記加圧回転体に当接させることにより前記第2の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる第2の実行部と、
     を有する画像形成装置。
  7.  前記第1の実行部は、前記ジョブ中に前記画像形成時間が前記第1の時間よりも長い第3の時間に到達したとき、前記ジョブを中断して、前記第1の摺擦回転体による摺擦処理を実行させる請求項6の画像形成装置。
  8.  前記加圧回転体に接離可能に設けられ、前記加圧回転体から記録材を分離する分離部材を有する請求項6又は7の画像形成装置。
  9.  前記加熱回転体から記録材を分離するためのエアを吹き付けるエア吹き付け機構を有する請求項8の画像形成装置。
  10.  前記ジョブは、前記装置で使用可能な最大幅の記録材よりも幅狭の複数の記録材に画像形成が連続して行われるジョブである請求項6乃至9のいずれかの画像形成装置。
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