(57)【要約】【課題】画像形成装置における加圧ローラの状態に応じて、搬送距離を変化させることで、従来よりも短い時間で加圧ローラクリーニングを行う画像形成装置。【解決手段】記録媒体Ｐにクリーニング用のクリーニングパターンを印字したクリーニングペーパを用いて、定着ローラ２０を間欠駆動してクリーニングペーパを搬送する。加圧ローラ２０上に付着したトナーを除去する画像形成装置において、通紙枚数などの使用履歴から加圧ローラ２０の硬度を判断し、その硬度から加圧ローラ２０と定着ローラ２０との間のニップ領域の幅を算出して、そのニップ領域の幅に応じたクリーニングペーパの搬送距離を設定してクリーニングペーパを搬送し、加圧ローラにクリーニングを行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを備えた第一の回転部材と、前記回転部材との間でニップ領域を形成し、該ニップ領域を通過する媒体に記録剤を定着する第二の回転部材と、媒体を搬送するための駆動部と、クリーニング用の画像が形成されたクリーニング用媒体を前記駆動部によって、前記第一の回転部材と前記第二の回転部材との間のニップ領域に搬送し、前記第二の回転部材に付着した記録剤を除去するクリーニング手段と、前記第二の回転部材の使用履歴から前記第二の回転部材の状態を判定し、該判定結果に基づいて前記第一の回転部材と前記第二の回転部材との間のニップ領域の幅を求め、求めた該ニップ領域の幅に応じて前記クリーニング手段を前記第二の回転部材に作用させる制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記第二の回転部材の使用履歴から、前記第二の回転部材の硬度を求めて前記第二の回転部材の状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第二の回転部材の状態を判定するための前記第二の回転部材の使用履歴が、前記第一の回転部材と前記第二の回転部材との間を媒体が通過した回数であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動部が、所定の時間で駆動と停止を繰り返す間欠動作で媒体を搬送する駆動部であって、前記駆動部が停止している状態で前記クリーニング手段によって前記第二の回転部材のクリーニングを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動部が、第一の所定時間で駆動し、第二の所定時間で停止する動作を繰り返す間欠動作で媒体を搬送する駆動部であって、前記第二の所定時間が、前記ヒータのオンによって前記第二の回転部材から前記クリーニング用媒体に記録剤が転写され、前記クリーニング用媒体上に転写された記録剤が、前記ヒータのオフによって冷却されるのに十分な時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記クリーニング用媒体に印字されるクリーニング用の画像が、前記ローラの全周の幅よりも大きい幅であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部が、前記クリーニング手段を前記第二の回転部材全周に作用させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及びその定着部におけるクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式に従う画像形成装置には、記録シートのような記録媒体に転写された画像を熱定着する定着部が備えられている。その定着部では、内側に発熱抵抗体（定着ヒータ）を有する定着ローラと、その定着ローラに接触する加圧ローラとで形成されるニップ領域で、トナー像が転写された記録媒体を挟持して加圧しつつ加熱してそのトナー像を定着する。
【０００３】
しかし、このような熱ローラ定着装置においては、記録媒体上のすべてのトナーが完全に記録媒体上に定着されるものではなく、定着ローラに付着してしまうトナーもあり、この定着ローラに付着したトナーは記録媒体が通過していないときに、定着ローラから加圧ローラ側に付着してしまう場合がある。
【０００４】
加圧ローラに付着したトナーは、通常の印刷状態の定着温度では完全に溶融しないため、加圧ローラ上に順次蓄積される。加圧ローラ上に蓄積されたトナーは連続通紙等で加圧ローラの温度が上昇すると、この温度で溶融して通過する記録媒体と加圧ローラの接着力となり、記録媒体が加圧ローラに巻き付いてしまう事態が発生する恐れがある。
したがって、カートリッジの交換等にあわせて定期的に加圧ローラのクリーニングを行う必要がある。このクリーニングはあらかじめ作成した記録媒体上にクリーニングパターン画像を印刷したクリーニングペーパを作成し、この紙のクリーニングパターン画像面が加圧ローラに接する向きで給紙、搬送し、加圧ローラ上に画像がある状態でヒータを加熱し、クリーニングペーパ上のトナーと加圧ローラ上のトナーをともに溶融させ、溶融したトナー同士の吸着力で加圧ローラ上のトナーをクリーニングペーパ上に付着させるものである。
【０００５】
この時、通常の印刷と同じヒータ温度と搬送速度では加圧ローラが十分に昇温せず、加圧ローラ上のトナーはクリーニングペーパに付着しないため、クリーニングペーパを定着装置内に停止させ、一箇所でヒータを加熱し、十分に加圧ローラを加熱し、トナーを溶融させたのちヒータの通電をやめ、加圧ローラ上のトナーがクリーニングペーパ上に付着し固化することで加圧ローラ上のトナーを除去する。
【０００６】
この方法では１回の加熱、冷却でクリーニングできる範囲は加圧ローラと定着ローラが接している定着ニップ領域の幅分となる。よって、加圧ローラの全周にわたってクリーニングする場合には、クリーニングペーパを定着ニップ領域の幅分だけ搬送し、クリーニングするという間欠動作を連続して行うことが必要である（以下、加圧ローラのニップ領域の幅分のクリーニングを加圧ローラクリーニングと呼ぶ。）。
【０００７】
このように被記録材を定着ニップ領域の幅分だけ間欠搬送する場合、回転角を正確に制御する事ができるステッピングモータなどの駆動モータを、搬送長にあたる回転角だけ回転、停止を繰り返して間欠駆動させる必要がある。しかしながら、レーザプリンタや複写機の多くは直流モータを駆動モータに用いており、直流モータでは、モータの種類や個体差、トナーカートリッジ内のトナーの量や定着装置の温度や湿度等の周囲環境、装置全体の負荷により、単位時間当たりの搬送量が異なる場合があるため、搬送量に対応する一意の駆動時間を規定することが難しく、ステッピングモータのように正確に回転角を制御し、搬送長の分だけ搬送することができない。
【０００８】
したがって、直流モータを用いて加圧ローラのクリーニングを行う装置において、定着ニップ部の幅分だけクリーニングペーパを搬送するのに必要なモータ駆動時間を求める必要がある。このため従来から行われている方法としては、クリーニングペーパを作成する際にクリーニングペーパの紙長を測定し、所定の時間でモータを駆動、停止を繰り返すステップ動作をしてクリーニングペーパを搬送したとき、何度のステップ回数でクリーニングペーパの先端から後端が通過するかを搬送路上に設置された被記録材有無センサを用いて計測し、モータを駆動、停止させる所定の時間と、被記録材有無センサが計測したステップ回数から、モータが１ステップあたりにクリーニングペーパを搬送することができる搬送量を求め、この搬送量からクリーニングペーパを定着ニップ領域の幅分だけ搬送するために最適なモータ駆動時間を求める事ができる画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１４８９７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した提案では、用紙搬送距離の精度向上は可能であったが、定着ニップ領域の幅は変化しないことが前提となっていた。
【００１１】
実際には印字動作などによって通紙を繰り返すことで加圧ローラの劣化が進み、加圧ローラ硬度が低下する。すなわち、同じ圧力をかけて定着ローラとのニップを形成した場合でも、加圧ローラが劣化するにつれて定着ニップ領域の幅が広くなってくる場合がある。
【００１２】
加圧ローラの劣化によって硬度の低下が生じることで、ニップ領域の幅が想定した幅よりも広くなってしまうと、幅が変化しないことを前提に想定したニップ領域の幅に応じて加圧ローラクリーニングをおこなった場合において、必要以上の幅にニップ領域の幅が広がった状態でクリーニングを行ってしまう。
【００１３】
つまり、クリーニング箇所の重複が生じることになり、実際のニップ領域の幅に応じた適切な幅をクリーニングすることができなくなる。
【００１４】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、加圧ローラ硬度の低下に応じた適切な距離で用紙搬送を行うことで、ニップ領域の幅が想定よりも広がった場合に生じるクリーニング箇所の重複を解消し、加圧ローラをクリーニングするために必要な所要時間を短縮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する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのために本発明に係る画像形成装置は、ヒータを備えた第一の回転部材と、前記回転部材との間でニップ領域を形成し、該ニップ領域を通過する媒体に記録剤を定着する第二の回転部材と、媒体を搬送するための駆動部と、クリーニング用の画像が形成されたクリーニング用媒体を前記駆動部によって、前記第一の回転部材と前記第二の回転部材との間のニップ領域に搬送し、前記第二の回転部材に付着した記録剤を除去するクリーニング手段と、前記第二の回転部材の使用履歴から前記第二の回転部材の状態を判定し、該判定結果に基づいて前記第一の回転部材と前記第二の回転部材との間のニップ領域の幅を求め、求めた該ニップ領域の幅に応じて前記クリーニング手段を前記第二の回転部材に作用させる制御部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加圧ローラをクリーニングするために必要な所要時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の全体構成図
【図２】図１の装置の制御構成を示すブロック図
【図３】加圧ローラクリーニング制御実行時の制御フローチャート
【図４】クリーニングパターンが印字された記録媒体
【図５】加圧ローラの通紙枚数に対する硬度の変化を表したグラフ
【図６】図５のグラフから設定した硬度の変化テーブル
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。なお、本実施形態において、記録媒体とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、トナーを受容可能なものも表すものとする。
【００１９】
図１は本実施形態における画像形成装置１０の全体構成図である。画像形成装置１０は記録媒体を収納するカセット１２と記録媒体を手差し給紙する手差しトレイ１３を備える。これに加えて、オプションとして別のカセット１４を装着することもできる。カセット１４にはカセット１２と同じサイズの記録媒体を収納しても良いし、別のサイズの記録媒体を収納しても良い。
【００２０】
これらのカセット１２又は手差しトレイ１３から給紙された記録媒体Ｐは、給紙ローラ対１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにより搬送され、感光体ドラム１５と転写ローラ１６とのニップ部に達する。
【００２１】
光学ユニット１７は画像信号に応じて変調され、半導体レーザから発したビーム光で露光走査して、不図示の帯電ローラによって所定の極性の電位に一様に帯電処理された感光体ドラム１５に静電潜像を形成する。一方、転写ローラ１６には感光体ドラム１５とは逆極性の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像が現像されトナー像となり、その像が感光体ドラム１５と転写ローラ１６とのニップ領域まで搬送されてきた記録媒体Ｐに静電転写される。
【００２２】
トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着ユニット１８まで搬送され、定着ローラ１９及び所定の加圧力で加圧された加圧ローラ２０によりニップされ、そのトナー像が加圧定着される。その後、その記録媒体Ｐは排紙ローラ対１９Ａにより排紙されるか、搬送ローラ対１９Ｂ、１９Ｃにより装置内の反転搬送路へと誘導されて、記録媒体の表裏が反転され、両面印刷に備える。
【００２３】
図２は本実施形態の制御構成を示すブロック図であり、各種ローラはメインモータ３０の駆動により回転し、メインモータ３０の駆動はＣＰＵ３４からの制御信号により指定した搬送距離を搬送可能なものである。また、定着ローラ１９と加圧ローラ２０との間の定着ニップ領域の中心から２０ｍｍ下流の位置に、定着部１８を通過した記録媒体Ｐが正常に搬送されているかを検知する排紙センサ３５が設けられている。メモリ３１、ヒータ３２、サーミスタ３３の動作については後述のフローチャートの説明中で述べる。
【００２４】
加圧ローラクリーニング制御の詳細なシーケンスについて、本実施形態におけるＣＰＵ３４の動作を示す図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
加圧ローラクリーニング制御を開始すると、Ｓ１０１において、画像形成装置１０の給紙部の給紙カセット１２から記録媒体Ｐを搬送し、定着部１８によって記録媒体Ｐの表面に、図４のようなクリーニングパターンを定着させ、クリーニングペーパを作成する。
【００２６】
図４のクリーニングパターンは、例として、印字部分の搬送方向の幅を１００ｍｍとしたクリーニングパターンを用いたクリーニングパターンを示しており、記録媒体Ｐの先端から４０ｍｍの位置をクリーニングパターンの先端として印字する。
【００２７】
Ｓ１０１においてクリーニングペーパを作成したら、Ｓ１０２において、作成したクリーニングペーパを両面搬送用パスに通過させて加圧ローラ２０側にクリーニングパターン面が来るように定着部１８にクリーニングペーパを搬送する。
【００２８】
Ｓ１０３において、クリーニングペーパが再度搬送されてきて、定着部を通過し、クリーニングペーパの先端が排紙センサ３５に到達してから２０ｍｍ搬送されたことを搬送速度と搬送時間から判定して、クリーニングパターンの先端が定着ローラ１９と加圧ローラ２０のニップ位置に到達したことを検知し、クリーニングペーパの搬送を停止させる。
【００２９】
次に、定着ニップ領域の幅分だけ搬送して加圧ローラクリーニングを行なうために、定着ニップ領域の幅を求める。
【００３０】
定着ニップ領域の幅は、通紙を行う際の定着ローラ１９の加熱による負荷や加圧ローラ２０に対する加圧により、加圧ローラ２０は劣化していき、硬度が低下していくため、定着ローラ１９と加圧ローラ２０の接触幅が広くなり、ニップ領域の幅が増加することになる。
【００３１】
そこで、定着ニップ領域の幅分に対応する適切な搬送距離を求めるため、本実施形態では、図５に示す加圧ローラ２０の通紙枚数による硬度の変化の推移を表したグラフから、図６のような加圧ローラ２０の硬度の変化テーブルを求め、そのテーブルを用いて現在のニップ領域の幅を算出する。
【００３２】
Ｓ１０４において、通紙枚数を確認し、図６に示す硬度の変化テーブルを参照して通紙枚数に応じた加圧ローラ２０の硬度を求める。
【００３３】
Ｓ１０５において、図２に示すサーミスタ３３によって加圧ローラ２０の温度を検知し、Ｓ１０４で求めた加圧ローラ２０の硬度と、サーミスタ３３によって検知した加圧ローラ２０の温度と、予め設定されている加圧ローラ２０への加圧力から、Ｓ１０６において、下記の計算式によってニップ領域の幅を算出し、そのニップ領域の幅を搬送距離として設定する。
ニップ領域の幅＝加圧ローラ硬度×硬度係数＋加圧力×加圧係数＋温度×温度係数＋定数
上記式の硬度係数、加圧係数、温度係数、定数は加圧ローラ２０の物性によって異なり、使用する材質ごとに求める。例えば分散分析による実測結果から硬度係数、加圧係数、温度係数、定数を決定する方法を用いることで、ニップ領域の幅を算出することが可能であり、適切な搬送距離を求める事ができる。
【００３４】
次に、Ｓ１０７において図２に示すヒータ３２に１８０℃温調で２秒間通電させて定着ローラ１９を加熱し、加圧ローラ２０に付着した残留トナーとクリーニングペーパのクリーニングパターン上のトナーを溶融させて、加圧ローラ２０に付着した残留トナーをクリーニングペーパ側に付着させることにより、加圧ローラ２０側の残留トナーを除去する。
【００３５】
加熱後、溶融されたトナーを凝固させるために、Ｓ１０８において、ヒータ３２の加熱を停止して３秒間待機する。
【００３６】
Ｓ１０８において３秒間待機した後、Ｓ１０９において、クリーニングペーパをＳ１０６で設定した距離だけ搬送する。このとき、移動した搬送距離をＳ１１０において総搬送距離Ｌに加算し、図２に示すメモリ３１に記憶する。
【００３７】
このときの加圧ローラクリーニング制御において加圧ローラ２０の全周をクリーニングするのに必要となるクリーニング距離は、少なくとも加圧ローラ全周の幅以上である必要があるので、本実施形態においては、加圧ローラ全周の幅が７８．８ｍｍのため、総搬送距離Ｌが７８．８ｍｍ以上となるまではクリーニング動作を繰り返し実行する。この搬送距離Ｌは、加圧ローラ径に応じて、少なくとも加圧ローラ全周の幅よりも長くなるように随時変更する。
【００３８】
ニップ領域の幅分の距離を搬送して加圧、加熱し、冷却のための停止を行った後、Ｓ１１１において、搬送された距離の合計が総搬送距離Ｌ＜７８．８ｍｍの場合はＳ１０７からＳ１１１を繰り返す。
【００３９】
Ｓ１１１において、総搬送距離Ｌ≧７８．８ｍｍの場合はＳ１１２において、クリーニングペーパを排出し、加圧ローラクリーニング制御を終了する。
【００４０】
以上のように、加圧ローラ２０の硬度が低下してニップ領域の幅が広くなるのに応じて搬送距離を変化させることで、総搬送距離Ｌをクリーニングする回数を削減することが可能になるため、クリーニング時間を短縮することができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
本実施形態では加圧ローラの硬度を判断するのに通紙枚数を用いて判断したが、これに限らず加圧ローラの回転数やその他の使用履歴を用いて硬度を判断する構成としても良い。
【００４２】
また、本実施形態では記録媒体にクリーニングパターンを形成してクリーニングペーパを作成するプロセスを有したが、これに限らず、給紙するタイミングで記録媒体にクリーニングパターンが記録されているクリーニングペーパを給紙してクリーニングを行う構成であっても良い。
【００４３】
また、上述した実施形態ではヒータを２秒間加熱し、３秒間停止させて冷却することで加圧ローラ上のトナーを除去する構成としたが、これに限らず、加圧ローラ上のトナーを確実に除去することができる加熱時間と冷却時間であればその時間は問わない。
【００４４】
また、上述した実施形態では次のニップ領域にクリーニングペーパを搬送するたびに、搬送した距離を総搬送距離として加算していくことで加圧ローラ全体のクリーニングが完了したかどうかを判断する構成としたが、これに限らず、加圧ローラ全体のクリーニングが完了するのに必要な総搬送距離を予め設定しておき、その必要な総搬送距離から、次のニップ位置にクリーニングペーパを搬送するたびに、搬送した距離を減算していくことで残りの必要な搬送距離を把握し、設定した総搬送距離がゼロになったかどうかで加圧ローラ全体のクリーニングが完了したかどうかを判断する構成としても良い。
【００４５】
また、上述した実施形態のクリーニングパターンは、印字部分の搬送方向の幅を１００ｍｍとしたが、これに限らず、画像形成装置で用いる加圧ローラの全周の幅より大きい幅であればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  画像形成装置
１９  定着ローラ
２０  加圧ローラ
３０  メインモータ
３１  ＣＰＵ
３２  ヒータ
Ｐ    記録媒体
【図１】
2017032805.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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