JP6620571B2 - 定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラム - Google Patents

定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、および定着装置の制御プログラム Download PDF

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Description

本開示は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置の制御に関する。
電子写真方式の画像形成装置が普及している。電子写真方式の画像形成装置は、転写されたトナー像を熱で用紙に定着させる。トナー像を用紙に定着させる工程は、定着装置によって実現される。
定着装置は、定着ベルトと、加圧ローラーと、押圧部材と、加熱ローラーとを備える。定着ベルトは、加熱ローラーおよび押圧部材に張架されている。定着ベルトは、加圧ローラーと接触しており、加圧ローラーに回転駆動される。押圧部材は、定着ベルトを加圧ローラーに押圧する。これにより、定着ベルトと加圧ローラーとの間にニップ領域が形成される。加熱ローラーは、当該ニップ領域を通過する用紙に定着ベルトを通じて熱を与える。その結果、トナー像は、用紙上で融解し、用紙に定着する。
定着ベルトと押圧部材との間の摺動抵抗が高い場合には、定着ベルトの回転が妨げられる。このことに起因して、定着ベルトの駆動トルクが増大し、結果として、用紙の搬送不良、印刷ズレなどが生じる。これらの問題を解決する方法として、定着ベルトと押圧部材との間の摺動抵抗を潤滑剤で下げることが知られている。しかしながら、潤滑剤の量が多すぎると、定着ベルトから潤滑剤が漏れる。潤滑剤の漏れを防止するための技術に関し、たとえば、特開2008−185882号公報(特許文献1)は、定着ベルトに供給された潤滑剤を回収することが可能な定着装置を開示している。
特開2008−185882号公報
特許文献1に開示される定着装置は、定着ベルトに対する潤滑剤の付着量が常に一定になるように潤滑剤の供給量および回収量を制御する。すなわち、当該定着装置の動作の停止中でも、潤滑剤は、定着ベルトに付着している。潤滑剤は、温度が下がると硬化する。潤滑剤が硬化すると、定着ベルトと押圧部材との間の摺動抵抗が上がる。そのため、特許文献1に開示される定着装置においては、定着ベルトの回転開始時におけるトルクが増し、用紙の搬送不良や印刷ズレなどが生じる。
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、潤滑剤の硬化により定着ベルトの摺動抵抗が上がることを防ぐことが可能な定着装置を提供することである。他の局面における目的は、潤滑剤の硬化により定着ベルトの摺動抵抗が上がることを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することである。さらに他の局面における目的は、潤滑剤の硬化により定着ベルトの摺動抵抗が上がることを防ぐことが可能な定着装置の制御方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、潤滑剤の硬化により定着ベルトの摺動抵抗が上がることを防ぐことが可能な定着装置の制御プログラムを提供することである。
ある局面に従うと、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置は、回転可能なベルトと、上記ベルトの外周面に接触し、上記ベルトを回転するための加圧ローラーと、上記ベルトを間に挟んで上記加圧ローラーに対向するように設けられており、上記ベルトを上記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、上記ベルトに熱を与えることで上記ベルトと上記加圧ローラーとの接触部分を通過する上記用紙に熱を与える加熱ローラーと、上記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備える。上記調整機構は、上記潤滑剤を保持するための保持機構と、上記潤滑剤と上記ベルトの内周面とに接触しており、上記ベルトの内周面との接触部分において上記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含む。上記調整ローラーは、上記ベルトの回転が開始されたことに基づいて、上記ベルトの内周面に上記潤滑剤を供給し、上記ベルトの停止中における上記潤滑剤の付着量が上記ベルトの回転中における上記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、上記ベルトの回転停止前に、上記ベルトの内周面に付着している上記潤滑剤を回収する。
他の局面に従うと、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置は、回転可能なベルトと、上記ベルトの外周面に接触し、上記ベルトを回転するための加圧ローラーと、上記ベルトを間に挟んで上記加圧ローラーに対向するように設けられており、上記ベルトを上記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、上記ベルトに熱を与えることで上記ベルトと上記加圧ローラーとの接触部分を通過する上記用紙に熱を与える加熱ローラーと、上記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備える。上記調整機構は、上記潤滑剤を保持するための保持機構と、上記潤滑剤と上記ベルトの内周面とに接触しており、上記ベルトの内周面との接触部分において上記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含む。上記調整ローラーは、上記ベルトの回転が開始されたことに基づいて、上記ベルトの内周面に上記潤滑剤を供給し、上記ベルトの回転停止時において上記接触部分に上記潤滑剤が残らないように、上記ベルトの内周面に供給された上記潤滑剤を回収する。
の局面に従うと、上記調整機構および上記ベルトの接触部分と、上記押圧部材および上記ベルトの接触部分との間における上記ベルトの回転方向側の長さを第1距離とし、上記調整機構および上記ベルトの接触部分と、上記押圧部材および上記ベルトの接触部分との間における上記ベルトの逆回転方向側の長さを第2距離とした場合、上記第1距離は、上記第2距離よりも短い。
他の局面に従うと、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置は、回転可能なベルトと、上記ベルトの外周面に接触し、上記ベルトを回転するための加圧ローラーと、上記ベルトを間に挟んで上記加圧ローラーに対向するように設けられており、上記ベルトを上記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、上記ベルトに熱を与えることで上記ベルトと上記加圧ローラーとの接触部分を通過する上記用紙に熱を与える加熱ローラーと、上記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備える。上記調整機構は、上記ベルトの停止中における上記潤滑剤の付着量が上記ベルトの回転中における上記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように上記ベルトの内周面における上記潤滑剤の付着量を調整し、上記潤滑剤を保持するための保持機構と、上記潤滑剤と上記ベルトの内周面とに接触しており、上記ベルトの内周面との接触部分において上記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含む。上記調整ローラーは、上記ベルトよりも速く回転することで上記ベルトの内周面に上記潤滑剤を供給し、上記ベルトよりも遅く回転することで上記ベルトの内周面に供給された上記潤滑剤を回収する。
好ましくは、上記調整ローラーは、回転を停止することで上記ベルトの内周面に供給された上記潤滑剤を回収する。
好ましくは、上記調整ローラーの内部には、熱源が設けられている。
好ましくは、上記熱源は、上記ベルトの回転開始前に上記潤滑剤を加熱する。
他の局面に従うと、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置の制御方法が提供される。上記定着装置は、回転可能なベルトと、上記ベルトの外周面に接触し、上記ベルトを回転するための加圧ローラーと、上記ベルトを間に挟んで上記加圧ローラーに対向するように設けられており、上記ベルトを上記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、潤滑剤を保持するための保持機構と、上記潤滑剤と上記ベルトの内周面とに接触しており、上記ベルトの内周面との接触部分において上記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを備える。上記制御方法は、上記ベルトの回転が開始したことに基づいて、上記ベルトの内周面に潤滑剤を上記調整ローラーに供給させるステップと、上記ベルトの停止中における上記潤滑剤の付着量が上記ベルトの回転中における上記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、上記ベルトの回転停止前に、上記ベルトの内周面に供給された上記潤滑剤を上記調整ローラーに回収させるステップとを備える。
さらに他の局面に従うと、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置の制御プログラムが提供される。上記定着装置は、回転可能なベルトと、上記ベルトの外周面に接触し、上記ベルトを回転するための加圧ローラーと、上記ベルトを間に挟んで上記加圧ローラーに対向するように設けられており、上記ベルトを上記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、潤滑剤を保持するための保持機構と、上記潤滑剤と上記ベルトの内周面とに接触しており、上記ベルトの内周面との接触部分において上記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを備える。上記制御プログラムは、上記定着装置に、上記ベルトの回転が開始したことに基づいて、上記ベルトの内周面に潤滑剤を上記調整ローラーに供給させるステップと、上記ベルトの停止中における上記潤滑剤の付着量が上記ベルトの回転中における上記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、上記ベルトの回転停止前に、上記ベルトの内周面に供給された上記潤滑剤を上記調整ローラーに回収させるステップとを実行させる。
ある局面において、潤滑剤の硬化により定着ベルトの摺動抵抗が上がることを防ぐことができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
第1の実施の形態に従う画像形成装置の内部構造の一例を示す図である。 第1の実施の形態に従う定着装置の内部構造を示す図である。 潤滑剤の供給タイミングおよび回収タイミングを説明するための図である。 第1の実施の形態に従う画像形成装置が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。 第1の実施の形態に従う画像形成装置の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 潤滑剤の温度と、定着ベルトの駆動時のトルクとの関係を示す図である。 第1の実施の形態に従う定着装置による加熱動作時間と、定着ベルトの駆動トルクとの関係を示す図である。 第2の実施の形態に従う定着装置の内部構造を示す図である。 ヒーターの加熱タイミングを説明するための図である。 第2の実施の形態に従う画像形成装置が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
<第1の実施の形態>
[画像形成装置100の内部構造]
図1を参照して、上述の定着装置50が搭載されている画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。
図1には、カラープリンタとしての画像形成装置100が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置100は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)であってもよい。
画像形成装置100は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、制御装置101とを備える。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト30に沿って順に並べられている。画像形成ユニット1Yは、トナーボトル15Yからトナーの供給を受けてイエロー(Y)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Mは、トナーボトル15Mからトナーの供給を受けてマゼンタ(M)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Cは、トナーボトル15Cからトナーの供給を受けてシアン(C)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Kは、トナーボトル15Kからトナーの供給を受けてブラック(BK)のトナー像を形成する。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、中間転写ベルト30に沿って中間転写ベルト30の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、感光体10と、帯電装置11と、露光装置12と、現像装置13と、クリーニング装置17とを備える。
帯電装置11は、感光体10の表面を一様に帯電する。露光装置12は、制御装置101からの制御信号に応じて感光体10にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体10の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体10上に形成される。
現像装置13は、現像ローラー14を回転させながら、現像ローラー14に現像バイアスを印加し、現像ローラー14の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー14から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体10の表面に現像される。
感光体10と中間転写ベルト30とは、一次転写ローラー31を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー31は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー31に印加されることによって、トナー像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。イエロー(Y)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、シアン(C)のトナー像、およびブラック(BK)のトナー像が順に重ねられて感光体10から中間転写ベルト30に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト30上に形成される。
中間転写ベルト30は、従動ローラー38および駆動ローラー39に張架されている。駆動ローラー39は、たとえばモーター(図示しない)によって回転駆動される。中間転写ベルト30および従動ローラー38は、駆動ローラー39に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト30上のトナー像が二次転写ローラー33に搬送される。
クリーニング装置17は、感光体10に圧接されている。クリーニング装置17は、トナー像の転写後に感光体10の表面に残留するトナーを回収する。
カセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、カセット37から1枚ずつタイミングローラー40によって搬送経路41に沿って二次転写ローラー33に送られる。二次転写ローラー33は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。二次転写ローラー33は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられ、中間転写ベルト30上のトナー像が転写される。二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー40によって調整される。タイミングローラー40により、中間転写ベルト30上のトナー像は、用紙Sの適切な位置に転写される。
定着装置50は、自身を通過する用紙Sを加圧および加熱する。これにより、トナー像は用紙Sに定着する。その後、用紙Sは、トレー48に排紙される。
なお、上述では、印刷方式としてタンデム方式を採用している画像形成装置100について説明したが、画像形成装置100の印刷方式は、タンデム方式に限定されない。画像形成装置100内における各構成の配置は、採用される印刷方式に従って適宜変更され得る。画像形成装置100の印刷方式として、ロータリー方式や直接転写方式が採用されてもよい。ロータリー方式の場合、画像形成装置100は、1つの感光体10と、同軸上で回転可能に構成される複数の現像装置13で構成される。画像形成装置100は、印刷時には、各現像装置13を感光体10に順に導き、各色のトナー像を現像する。直接転写方式の場合、画像形成装置100は、感光体10上に形成されたトナー像が用紙Sに直接転写される。
[定着装置50の内部構造]
図2を参照して、図1に示される定着装置50についてさらに説明する。図2は、定着装置50の内部構造を示す図である。
図2に示されるように、定着装置50は、加熱ローラー51と、固定部材53と、定着ベルト54と、押圧部材55と、調整機構60と、サーミスター62と、加圧ローラー63とを備える。
加熱ローラー51は、ヒーターH1によって加熱され、ヒーターH1から受けた熱を定着ベルト54に伝える。加熱ローラー51の外径は、たとえば20mm〜30mmである。加熱ローラー51は、たとえば、芯金と、表層とで構成されている。芯金は、アルミ製または鉄製であり、パイプ形状を有する。芯金の厚さは、たとえば0.2mm〜1mmである。加熱ローラー51の表層は、芯金の外周面に形成されている。好ましくは、加熱ローラー51の表層には、耐熱性および耐摩耗性を有するPTFが塗装されている。
定着ベルト54は、柔軟性を有する無端状のベルトである。定着ベルト54は、加熱ローラー51および押圧部材55に張架されており、回転可能に構成されている。定着ベルト54は、回転することにより、定着ベルト54と加圧ローラー63との接触部分であるニップ領域Aに加熱ローラー51から受けた熱を伝える。用紙Sがニップ領域Aを通過することで、トナー像32が用紙S上で融解し、トナー像32は用紙Sに定着する。
定着ベルト54は、たとえば基層および弾性層で構成されている。定着ベルト54の基層は、ポリイミドフィルムで構成されている。定着ベルト54の基層は、内径50mm、幅330mm、厚さ70μmを有する。定着ベルト54の弾性層は、シリコーンゴムで構成されている。定着ベルト54の弾性層の厚さは、たとえば100μm〜200μmである。定着ベルト54の表面には、フッ素がコーディングされてもよい。コーディングされているフッ素の厚さは、たとえば30μmである。
押圧部材55は、定着ベルト54を間に挟んで加圧ローラー63に対向するように設けられている。押圧部材55は、定着ベルト54を加圧ローラー63に押圧するように固定部材53に固定されている。これにより、加圧ローラー63の弾性層が変形し、定着ベルト54と加圧ローラー63との間にニップ領域Aが形成される。押圧部材55は、加熱ローラー51の軸方向において用紙Sの幅よりも長い。一例として、押圧部材55は、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、または液晶ポリマーなどの樹脂で構成されている。
調整機構60は、定着ベルト54の内周面における潤滑剤57の付着量を調整する。すなわち、調整機構60は、定着ベルト54の内周面への潤滑剤57の供給する機能と、定着ベルト54の内周面に供給された潤滑剤57を回収する機能とを有する。潤滑剤57が定着ベルト54の内周面に供給されることで、定着ベルト54と押圧部材55との間の摺動抵抗が下がる。その結果、定着ベルト54のトルクが小さくなり、用紙Sの搬送不良や印刷ズレが改善される。
潤滑剤57の供給機構および回収機構は、別個に構成されてもよいし、図2に示されるように一体的に構成されてもよい。図2には、潤滑剤57の供給機構および回収機構が一体的に構成されている例が示されている。
より具体的には、調整機構60は、保持機構58と、調整ローラー59とを含む。保持機構58は、潤滑剤57を保持している。潤滑剤57は、たとえばグリスである。調整ローラー59は、定着ベルト54の内周面と潤滑剤57とに接触している。調整ローラー59は、定着ベルト54との接触部分において定着ベルト54と同方向に回転する。すなわち、定着ベルト54および調整ローラー59の回転方向は、互いに反対周りに回転する。調整ローラー59は、定着ベルト54よりも速く回転することで定着ベルト54の内周面に潤滑剤57を供給する。一方で、調整ローラー59は、定着ベルト54よりも遅く回転することで定着ベルト54の内周面に供給された潤滑剤57を回収する。すなわち、調整ローラー59が定着ベルト54よりも遅く回転することで、潤滑剤57は、調整ローラー59によって塞き止められる。これにより、潤滑剤57が保持機構58に戻る。
好ましくは、調整ローラー59は、回転を停止することで定着ベルト54の内周面に供給された潤滑剤57を回収する。これにより、潤滑剤57の回収効率がさらに改善される。なお、調整ローラー59は、定着ベルト54との接触部分において反対方向に回転することで定着ベルト54の内周面から潤滑剤57を回収してもよい。
調整ローラー59は、たとえば金属製である。あるいは、調整ローラー59は、耐熱性を有する樹脂である。調整ローラー59の表層は、たとえばシリコーンゴムなど弾性層である。好ましくは、調整ローラー59の表面には、調整ローラー59の軸方向に沿って複数の溝が形成されていえる。これにより、潤滑剤57の供給効率および回収効率が改善される。
サーミスター62は、定着ベルト54を間に挟んで、加熱ローラー51の外周面に対向するように設けられている。サーミスター62は、加熱ローラー51の温度を検知する。画像形成装置100は、サーミスター62によって検知される温度が目標温度になるように、ヒーターH1を制御する。より具体的には、画像形成装置100は、サーミスター62によって検知された温度が目標温度以上である場合にはヒーターH1による加熱を停止し、検知された温度が目標温度よりも低い場合にはヒーターH1による加熱を開始する。
加圧ローラー63は、定着ベルト54の外周面に接触している。加圧ローラー63の外径は、たとえば20mm〜40mm程度である。加圧ローラー63は、モーター(図示しない)により駆動されることで回転する。加圧ローラー63が回転することで、加圧ローラー63の回転力が定着ベルト54に伝えられる。これにより、定着ベルト54は、加圧ローラー63に従動回転する。
加圧ローラー63は、たとえば、芯金、中間層、表層で構成されている。芯金は、アルミ製または鉄製である。芯金の厚さは、たとえば1mm〜5mm程度である。加圧ローラー63の中間層は、耐熱性を有する弾性体で構成されている。弾性体としては、たとえばシリコーンゴムやシリコーンスポンジなどが採用される。加圧ローラー63の中間層の厚さは、たとえば1mm〜10mm程度である。加圧ローラー63の表層には、離型性を有する材料が用いられる。加圧ローラー63の表層の材料としては、たとえばフッ素チューブが用いられる。加圧ローラー63の表層の厚さは、たとえば5μm〜100μmである。
好ましくは、押圧部材55と定着ベルト54の内周面との間に摺動シート(図示しない)が設けられている。摺動シートは、押圧部材55と定着ベルト54との摺動性を高める。摺動シートは、たとえばガラスクロスであり、ガラスクロスの表面にはフッ素がコーティングされている。これにより、摺動シートの耐熱性、耐摩耗性、および摺動性が改善される。
[潤滑剤の付着量の調整]
調整機構60は、定着ベルト54の停止中における潤滑剤57の付着量が定着ベルト54の回転中における潤滑剤57の付着量よりも少なくなるように、定着ベルト54の内周面における潤滑剤57の付着量を調整する。これにより、定着ベルト54の回転開始時における潤滑剤57が、定着ベルト54の回転中よりも少なくなる。その結果、定着装置50は、定着ベルト54と押圧部材55(図2参照)との間の摺動抵抗が潤滑剤57の硬化により上がることを防ぐことができる。また、定着ベルト54の回転中における潤滑剤57の付着量は、定着ベルト54の回転停止中よりも多いので、定着ベルト54の回転中において定着ベルト54と押圧部材55との間の摺動抵抗が低くなる。これにより、定着ベルト54の回転が安定し、用紙S搬送不良や印刷ズレが改善される。
以下では、図3を参照して、調整機構60(図2参照)の制御タイミングについて説明する。図3は、潤滑剤57(図2参照)の供給タイミングおよび回収タイミングを説明するための図である。図3には、定着ベルト54(図2参照)の制御タイミングと、ヒーターH1(図2参照)の制御タイミングと、調整機構60の制御タイミングと、定着ベルト54に対する潤滑剤57の付着量の推移と、潤滑剤57の粘度の推移とが示されている。
時刻T0において、定着装置50は、定着ベルト54の回転を停止している。調整機構60は、定着ベルト54の回転停止時には、潤滑剤57の供給および回収を行わない。
時刻T1において、画像形成装置100(図1参照)は、印刷指示を受け付けたとする。このことに基づいて、定着装置50(図2参照)は、定着ベルト54の回転を開始する。同時に、定着装置50は、ヒーターH1による加熱を開始する。これにより、ヒーターH1から定着ベルト54に熱が伝えられる。調整機構60は、定着ベルト54の回転が開始されたことに基づいて、定着ベルト54の内周面に潤滑剤57を供給する。潤滑剤57が供給されることで、定着ベルト54と押圧部材55との間の摺動抵抗が下がる。
時刻T2において、画像形成装置100の印刷処理が終了したとする。調整機構60は、定着ベルト54の回転停止前に、定着ベルト54の内周面に付着している潤滑剤57を回収する。一例として、潤滑剤57の回収処理は、定着ベルト54の回転が停止される直前の所定時間の間に実行される。潤滑剤57が定着ベルト54の回転停止前に回収されることで、定着ベルト54の停止中に潤滑剤57が硬化することが防止される。
好ましくは、調整機構60は、定着ベルト54の回転停止時において、定着ベルト54と押圧部材55との接触部分(すなわち、ニップ領域A(図2参照))に潤滑剤57が残らないように、定着ベルト54の内周面に供給された潤滑剤57を回収する。すなわち、調整機構60は、潤滑剤57を回収するために定着ベルト54を1周させる必要はない。調整機構60は、少なくとも、調整機構60から押圧部材55まで定着ベルト54を回転させればよい。
さらに好ましくは、調整機構60は、定着ベルト54と押圧部材55との接触部分の近傍であって、定着ベルト54の回転方向の上流側に設けられている。より具体的には、調整機構60および定着ベルト54の接触部分と、押圧部材55および定着ベルト54の接触部分との間における定着ベルト54の回転方向側の長さを第1距離とし、調整機構60および定着ベルト54の接触部分と、押圧部材55および定着ベルト54の接触部分との間における定着ベルト54の逆回転方向側の長さを第2距離とした場合、第1距離は、第2距離よりも短い。これにより、調整機構60は、半周以下で潤滑剤57を回収できる。
時刻T3において、調整機構60による潤滑剤57の回収処理が終了したとする。潤滑剤57の回収処理が終了したことに基づいて、定着装置50は、定着ベルト54の回転を停止する。同時に、定着装置50は、ヒーターH1による加熱を停止する。その結果、潤滑剤57の温度が徐々に下がり、潤滑剤57の粘度は徐々に高くなる。
時刻T4において、画像形成装置100は、新たに印刷指示を受け付けたとする。このことに基づいて、定着装置50は、定着ベルト54の回転を開始する。このとき、潤滑剤57の粘度は高くなっているが、時刻T2〜T3の間に潤滑剤57は回収されているので、潤滑剤57の硬化により定着ベルト54の摺動抵抗が上がることはない。これにより、定着装置50は、定着ベルト54の次の回転開始時における駆動トルクを抑えることができる。
[画像形成装置100の制御構造]
図4を参照して、画像形成装置100の制御構造について説明する。図4は、画像形成装置100が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図4の処理は、画像形成装置100の制御装置101(図5参照)がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
ステップS10において、制御装置101は、印刷指示を受け付けたか否かを判断する。制御装置101は、印刷指示を受け付けたと判断した場合(ステップS10においてYES)、制御をステップS12に切り替える。そうでない場合には(ステップS10においてNO)、制御装置101は、ステップS10の処理を再び実行する。
ステップS12において、制御装置101は、定着ベルト54(図2参照)の回転を開始する。なお、ステップS12の処理は、ステップS14の処理よりも前に実行されてもよいし、ステップS14の処理と同時に実行されてもよい。
ステップS14において、制御装置101は、定着ベルト54の内周面に潤滑剤57(図2参照)を供給するための処理を実行する。潤滑剤57の供給処理は、たとえば、定着ベルト54の回転が開始されたことに基づいて開始される。
ステップS20において、制御装置101は、印刷処理が終了したか否かを判断する。制御装置101は、印刷処理が終了したと判断した場合(ステップS20においてYES)、制御をステップS22に切り替える。そうでない場合には(ステップS20においてNO)、制御装置101は、制御をステップS14に戻す。
ステップS22において、制御装置101は、定着ベルト54の内周面に供給された潤滑剤57を回収するための処理を実行する。潤滑剤57の回収処理は、定着ベルト54の回転停止前に実行される。
ステップS24において、制御装置101は、定着ベルト54の回転を停止する。すなわち、定着ベルトの回転は、潤滑剤57が回収された後に実行される。
[画像形成装置100のハードウェア構成]
図5を参照して、画像形成装置100のハードウェア構成の一例について説明する。図5は、画像形成装置100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
図5に示されるように、画像形成装置100は、定着装置50と、制御装置101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、ネットワークインターフェイス104と、操作パネル107と、記憶装置120とを含む。
制御装置101は、たとえば、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。
制御装置101は、本実施の形態に従う制御プログラム122などの各種プログラムを実行することで画像形成装置100の動作を制御する。制御装置101は、制御プログラム122の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置120からROM102に制御プログラム122を読み出す。RAM103は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム122の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
ネットワークインターフェイス104には、アンテナ(図示しない)などが接続される。画像形成装置100は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置100は、制御プログラム122をアンテナを介してサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。
操作パネル107は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル107は、たとえば、画像形成装置100に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。
記憶装置120は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置120は、本実施の形態に従う制御プログラム122などを格納する。制御プログラム122の格納場所は記憶装置120に限定されず、制御プログラム122は、制御装置101の記憶領域(たとえば、キャッシュなど)、ROM102、RAM103、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。
制御プログラム122は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム122の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム122によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーが制御プログラム122の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置100が構成されてもよい。
[小括]
(比較結果1)
図6を参照して、本実施の形態に従う定着装置50の利点について説明する。図6は、潤滑剤57(図2参照)の温度と、定着ベルト54(図2参照)の駆動時のトルク(以下、「駆動トルク」ともいう。)との関係を示す図である。
図6に示される比較結果71Aは、定着ベルト54の内周面に潤滑剤57が塗布されている場合における、潤滑剤57の温度と駆動トルクとの関係を示す。図6に示される比較結果71Bは、定着ベルト54の内周面に潤滑剤57が塗布されていない場合における、潤滑剤57の温度と駆動トルクとの関係を示す。
比較結果71Aに示されるように、潤滑剤57が塗布されている場合には、潤滑剤57の温度が下がるほど、定着ベルト54の駆動トルクは高くなる。一方で、比較結果71Bに示されるように、潤滑剤57が塗布されていない場合には、定着ベルト54の駆動トルクは、潤滑剤57の温度によらず一定である。温度TBでは、潤滑剤57が塗布されている場合の駆動トルクは、潤滑剤57が塗布されていない場合の駆動トルクよりも低くなる。しかしながら、温度TAでは、潤滑剤57が塗布されている場合の駆動トルクは、潤滑剤57が塗布されていない場合の駆動トルクよりも高くなる。すなわち、潤滑剤57の温度が低い場合には、潤滑剤57が硬化し、定着ベルト54の駆動トルクが上昇している。
本実施の形態に従う定着装置50は、定着ベルト54の回転停止前に、定着ベルト54の内周面から潤滑剤57を回収する。そのため、定着装置50は、定着ベルト54の駆動トルクが潤滑剤57の硬化により上昇することを抑えることができる。特に、定着ベルト54の回転開始時における定着ベルト54の駆動トルクの上昇が抑えられる。そのため、定着ベルト54および押圧部材55の摩耗が抑えられる。また、定着ベルト54と押圧部材55との間に摺動シートが設けられている場合には、摺動シートの摩耗が抑えられる。これにより、定着装置50は、定着ベルト54を安定して回転させることができ、結果として、用紙の搬送不良や印刷ズレが改善される。
(比較結果2)
図7を参照して、定着装置50を異なる観点で評価する。図7は、定着装置50による加熱動作時間と、定着ベルト54の駆動トルクとの関係を示す図である。
図7に示される比較結果73Aは、定着ベルト54の回転時および停止時における潤滑剤57の塗布量が共に5.0gである場合における定着ベルト54の駆動トルクの推移を示す。図7に示される比較結果73Bは、定着ベルト54の回転時および停止時における潤滑剤57の塗布量が共に0.5gである場合における、定着ベルト54の駆動トルクの推移を示す。図7に示される比較結果73Cは、本実施の形態に従う定着装置50における駆動トルクの推移を示す。比較結果73Cは、定着ベルト54の回転時における潤滑剤57の塗布量が5.0gであり、定着ベルト54の停止時における潤滑剤57の塗布量が0.5gである場合における、定着ベルト54の駆動トルクの推移を示す。
比較結果73Aに示されるように、潤滑剤57の塗布量が常に多い場合には、定着ベルト54の駆動トルクは、定着装置50の動作開始時で高く、定着装置50の動作時間が長くなるにつれて徐々に下がる。駆動トルクが安定するまでに時間が長くかかると、定着ベルト54の回転が安定するまでに時間がかかる。
比較結果73Bに示されるように、潤滑剤57の塗布量が常に少ない場合には、定着ベルト54の駆動トルクは、定着装置50の動作開始時においては低くなる。しかしながら、定着ベルト54の駆動トルクは、定着装置50の動作時間が長くなるにつれて徐々に上昇している。そのため、定着ベルト54の回転が安定しない。
比較結果73Cに示されるように、潤滑剤57の塗布量が定着ベルト54の回転停止時において少なく、定着ベルト54の回転時に多い場合には、定着ベルト54の駆動トルクは、定着装置50の動作開始時から比較結果73Aよりも低くなる。さらに、比較結果73Cでは、定着ベルト54の駆動トルクは、比較結果73Aよりも早期に安定する。このように、本実施の形態に従う定着装置50は、定着ベルト54の回転開始時における駆動トルクを抑えることができ、さらに、定着ベルト54の回転を早期に安定させることができる。
<第2の実施の形態>
[概要]
図8を参照して、第2の実施の形態に従う定着装置50について説明する。図8は、第2の実施の形態に従う定着装置50の内部構造を示す図である。
第2の実施の形態に従う定着装置50は、調整ローラー59の内部にヒーターH2(熱源)が設けられている点で第1の実施の形態に従う定着装置50と異なる。その他の点については第1の実施の形態に従う定着装置50と同じであるので、以下ではそれらの説明については繰り返さない。
[ヒーターH2の制御]
図9を参照して、図8に示されるヒーターH2の加熱タイミングについて説明する。図9は、ヒーターH2の加熱タイミングを説明するための図である。
時刻T0において、定着装置50(図8参照)は、定着ベルト54(図8参照)の回転を停止している。調整機構60(図8参照)は、定着ベルト54の回転停止時には、潤滑剤57(図8参照)の供給および回収を行わない。
時刻T11において、画像形成装置100(図1参照)は、印刷指示を受け付けたとする。このことに基づいて、定着装置50は、ヒーターH2による加熱を開始する。すなわち、ヒーターH2は、定着ベルト54の回転開始前に潤滑剤57を加熱する。潤滑剤57が加熱されることで、潤滑剤57の粘度が低くなる。潤滑剤57が目標温度まで上昇したことに基づいて、定着装置50は、ヒーターH2による加熱を停止する。
時刻T12において、定着装置50は、定着ベルト54の回転を開始する。調整機構60は、定着ベルト54の回転が開始されたことに基づいて、定着ベルト54の内周面に潤滑剤57を供給する。このときには潤滑剤57の粘度は低くなっているので、定着装置50は、定着ベルト54の回転開始直後から定着ベルト54と押圧部材55との間の摺動抵抗を下げることができる。
時刻T13において、画像形成装置100の印刷処理が終了したとする。調整機構60は、定着ベルト54の回転停止前に、定着ベルト54の内周面から潤滑剤57を回収する。
時刻T14において、調整機構60による潤滑剤57の回収処理が終了したとする。潤滑剤57の回収処理が終了したことに基づいて、定着装置50は、定着ベルト54の回転を停止する。
時刻T15において、画像形成装置100は、新たに印刷指示を受け付けたとする。画像形成装置100は、新たに印刷指示を受け付けたことに基づいて、定着装置50は、時刻T11〜時刻T14までの間に実行された処理を再び実行する。
[画像形成装置100の制御構造]
図10を参照して、第2の実施の形態に従う画像形成装置100の制御構造について説明する。図10は、第2の実施の形態に従う画像形成装置100が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図10の処理は、画像形成装置100の制御装置101(図5参照)がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。なお、図10に示されるステップS11以外の処理については、図4で説明した通りであるので、それらの処理については説明を繰り返さない。
ステップS11において、制御装置101は、ヒーターH2(図8参照)による潤滑剤57の加熱を開始する。すなわち、潤滑剤57の加熱処理は、定着ベルトの回転が開始される前に実行される。これにより、潤滑剤57の粘度が低くなる。潤滑剤57が目標温度まで上昇したことに基づいて、制御装置101は、ヒーターH2による加熱を停止する。
[小括]
以上のようにして、本実施の形態に従う定着装置50は、潤滑剤57を加熱するためのヒーターH2を備える。定着装置50は、定着ベルト54の回転開始前にヒーターH2による加熱を開始し、潤滑剤57の温度を上げる。これにより、潤滑剤57の粘度が低くなり、定着装置50は、定着ベルト54の回転開始直後から定着ベルト54と押圧部材55との間の摺動抵抗を下げることができる。その結果、定着装置50は、定着ベルト54の回転をさらに安定させることができる。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1C,1K,1M,1Y 画像形成ユニット、10 感光体、11 帯電装置、12 露光装置、13 現像装置、14 現像ローラー、15C,15K,15M,15Y トナーボトル、17 クリーニング装置、30 中間転写ベルト、31 一次転写ローラー、32 トナー像、33 二次転写ローラー、37 カセット、38 従動ローラー、39 駆動ローラー、40 タイミングローラー、41 搬送経路、48 トレー、50 定着装置、51 加熱ローラー、53 固定部材、54 定着ベルト、55 押圧部材、57 潤滑剤、58 保持機構、59 調整ローラー、60 調整機構、62 サーミスター、63 加圧ローラー、71A,71B,73A〜73C 比較結果、100 画像形成装置、101 制御装置、102 ROM、103 RAM、104 ネットワークインターフェイス、107 操作パネル、120 記憶装置、122 制御プログラム。

Claims (10)

  1. 用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置であって、
    回転可能なベルトと、
    前記ベルトの外周面に接触し、前記ベルトを回転するための加圧ローラーと、
    前記ベルトを間に挟んで前記加圧ローラーに対向するように設けられており、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、
    前記ベルトに熱を与えることで前記ベルトと前記加圧ローラーとの接触部分を通過する前記用紙に熱を与える加熱ローラーと、
    前記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備え、
    前記調整機構は、
    前記潤滑剤を保持するための保持機構と、
    前記潤滑剤と前記ベルトの内周面とに接触しており、前記ベルトの内周面との接触部分において前記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含み、
    前記調整ローラーは、
    前記ベルトの回転が開始されたことに基づいて、前記ベルトの内周面に前記潤滑剤を供給し、
    前記ベルトの停止中における前記潤滑剤の付着量が前記ベルトの回転中における前記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、前記ベルトの回転停止前に、前記ベルトの内周面に付着している前記潤滑剤を回収する、定着装置。
  2. 用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置であって、
    回転可能なベルトと、
    前記ベルトの外周面に接触し、前記ベルトを回転するための加圧ローラーと、
    前記ベルトを間に挟んで前記加圧ローラーに対向するように設けられており、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、
    前記ベルトに熱を与えることで前記ベルトと前記加圧ローラーとの接触部分を通過する前記用紙に熱を与える加熱ローラーと、
    前記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備え、
    前記調整機構は、
    前記潤滑剤を保持するための保持機構と、
    前記潤滑剤と前記ベルトの内周面とに接触しており、前記ベルトの内周面との接触部分において前記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含み、
    前記調整ローラーは、
    前記ベルトの回転が開始されたことに基づいて、前記ベルトの内周面に前記潤滑剤を供給し、
    前記ベルトの回転停止時において前記接触部分に前記潤滑剤が残らないように、前記ベルトの内周面に供給された前記潤滑剤を回収する、定着装置。
  3. 前記調整機構および前記ベルトの接触部分と、前記押圧部材および前記ベルトの接触部分との間における前記ベルトの回転方向側の長さを第1距離とし、前記調整機構および前記ベルトの接触部分と、前記押圧部材および前記ベルトの接触部分との間における前記ベルトの逆回転方向側の長さを第2距離とした場合、前記第1距離は、前記第2距離よりも短い、請求項1または2に記載の定着装置。
  4. 用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置であって、
    回転可能なベルトと、
    前記ベルトの外周面に接触し、前記ベルトを回転するための加圧ローラーと、
    前記ベルトを間に挟んで前記加圧ローラーに対向するように設けられており、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、
    前記ベルトに熱を与えることで前記ベルトと前記加圧ローラーとの接触部分を通過する前記用紙に熱を与える加熱ローラーと、
    前記ベルトの内周面における潤滑剤の付着量を調整するための調整機構とを備え、
    前記調整機構は、
    前記ベルトの停止中における前記潤滑剤の付着量が前記ベルトの回転中における前記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように前記ベルトの内周面における前記潤滑剤の付着量を調整し、
    前記潤滑剤を保持するための保持機構と、
    前記潤滑剤と前記ベルトの内周面とに接触しており、前記ベルトの内周面との接触部分において前記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを含み、
    前記調整ローラーは、
    前記ベルトよりも速く回転することで前記ベルトの内周面に前記潤滑剤を供給し、
    前記ベルトよりも遅く回転することで前記ベルトの内周面に供給された前記潤滑剤を回収する、定着装置。
  5. 前記調整ローラーは、回転を停止することで前記ベルトの内周面に供給された前記潤滑剤を回収する、請求項4に記載の定着装置。
  6. 前記調整ローラーの内部には、熱源が設けられている、請求項4または5に記載の定着装置。
  7. 前記熱源は、前記ベルトの回転開始前に前記潤滑剤を加熱する、請求項6に記載の定着装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の定着装置を備える、画像形成装置。
  9. 用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置の制御方法であって、
    前記定着装置は、
    回転可能なベルトと、
    前記ベルトの外周面に接触し、前記ベルトを回転するための加圧ローラーと、
    前記ベルトを間に挟んで前記加圧ローラーに対向するように設けられており、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、
    潤滑剤を保持するための保持機構と、
    前記潤滑剤と前記ベルトの内周面とに接触しており、前記ベルトの内周面との接触部分において前記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを備え、
    前記制御方法は、
    前記ベルトの回転が開始したことに基づいて、前記ベルトの内周面に潤滑剤を前記調整ローラーに供給させるステップと、
    前記ベルトの停止中における前記潤滑剤の付着量が前記ベルトの回転中における前記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、前記ベルトの回転停止前に、前記ベルトの内周面に供給された前記潤滑剤を前記調整ローラーに回収させるステップとを備える、制御方法。
  10. 用紙に転写されたトナー像を当該用紙に熱で定着させるための定着装置の制御プログラムであって、
    前記定着装置は、
    回転可能なベルトと、
    前記ベルトの外周面に接触し、前記ベルトを回転するための加圧ローラーと、
    前記ベルトを間に挟んで前記加圧ローラーに対向するように設けられており、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧するための押圧部材と、
    潤滑剤を保持するための保持機構と、
    前記潤滑剤と前記ベルトの内周面とに接触しており、前記ベルトの内周面との接触部分において前記ベルトと同方向に回転する調整ローラーとを備え、
    前記制御プログラムは、前記定着装置に、
    前記ベルトの回転が開始したことに基づいて、前記ベルトの内周面に潤滑剤を前記調整ローラーに供給させるステップと、
    前記ベルトの停止中における前記潤滑剤の付着量が前記ベルトの回転中における前記潤滑剤の付着量よりも少なくなるように、前記ベルトの回転停止前に、前記ベルトの内周面に供給された前記潤滑剤を前記調整ローラーに回収させるステップとを実行させる、制御プログラム。
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