JP2011191421A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排紙される転写紙先端の挙動を検知して定着ローラの寿命を予測する技術において、検知の開始タイミングを精度よく検出する。
【解決手段】まず、加圧ローラ６２に取り付けた位置変位センサ７６を用いて、転写紙が定着ローラ対によって形成される定着ニップを通過するタイミングを見計らう。次に、レーザ変位センサ６７にて、定着ニップから排紙される転写紙先端の挙動を測定を行う。次に、転写紙の先端の挙動により、定着ローラ６１の寿命予測を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、製品寿命により用紙の巻き付きが発生しやすい定着ローラの寿命予測技術に関する。

画像形成装置の記録媒体（転写紙・記録紙など）搬送制御技術の技術分野においては、製品を使いつづけていると、定着ローラに印刷した転写紙が巻き付きやすくなり、紙詰まりが発生しやすくなるという課題がある。
この課題に対し、定着ローラから排紙される転写紙の挙動を検知し、定着ローラの寿命を転写紙が巻きつく前に予測することによって解決することを提案する技術が既に知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の技術は、定着ローラの寿命を転写紙が巻き付きやすくなる前にユーザに知らせることを目的とした技術である。特許文献１は、そのような技術として、測距センサ（距離検知手段）を設けて、測距センサ自体から定着ローラまでの距離を検知することによって定着ローラ上の転写紙の挙動を監視し、測距センサの出力結果のパターンと、画像形成条件、転写紙の種類、画像パターンから、定着ローラの巻き込みをやすさを予測する構成を開示する。

ところが、特許文献１に記載の技術においては、測距センサによる検知の開始タイミングを、定着ローラから離れたレジストセンサにて転写紙通過が検知された時点から見計らって設定する。レジストセンサは、定着ローラから見て転写紙搬送路の上流に設置されたセンサである。ここで、レジストセンサによる検知時点から測距センサによる検知の開始タイミングは、常に同じであれば問題がないが、バラツキがあるのが実情である。バラツキは、例えば、紙厚、紙種、搬送路を構成するローラの劣化具合に起因する。このバラツキに対応するため、測距センサの出力結果を実際に転写紙が定着ローラを通過するであろう時点よりも、かなり前から余裕を持って記録しておく必要がある。

本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたものであって、排紙される転写紙先端の挙動を検知して定着ローラの寿命を予測する技術において、検知の開始タイミングを精度よく検出することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、第１の態様として、シート状の記録部材を搬送するための搬送路と、無端移動する表面を互いに当接させて前記搬送路内でニップを形成する表面無端移動体対と、前記表面無端移動体対の内、一方の表面無端移動体の変位量を検知する変位量検知手段と、前記搬送路の全領域の内、前記ニップよりも下流側の領域における所定の位置を通過する記録部材と自らの距離を検知する距離検知手段と、前記搬送路内で記録部材が搬送されている際の所定期間における前記距離検知手段による時系列の検知結果である時系列検知データに基づいて、前記表面無端移動体対のいずれか一方に対する記録部材の巻き付きやすさを示す閾値と比較する比較手段と、を有し、前記距離検知手段は、前記変位量検知手段が検知した変位量に基づいて、距離の検知を開始することを特徴とする、画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、排紙される転写紙先端の挙動を検知して定着ローラの寿命を予測する技術において、検知の開始タイミングを精度よく検出することが可能となる。

本発明を好適に実施した一実施形態に係る複写機の機能構成を示す機能ブロック図である。 図１の定着ユニット６０の詳細構成を示す図である。 本実施形態における定着ローラ６１の寿命判定処理を含むプリント動作の流れを示すフローチャートである。 図２の加圧ローラ６２を定着ローラ６１側へ加圧する加圧機構８０を示す図である。 図４の位置変位センサ７６の出力値（加圧ローラ６２の変位量）の変化を示す図である。 図１のレーザ変位センサ６７の出力値の時系列データについて説明する図である。 図２の加圧ローラ６２を定着ローラ６１側へ加圧する加圧機構８０の変形例を示す図である。

以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。下記の実施形態は、いわゆる複写機・コピー機と呼ばれる、スキャナ機能を備えた画像形成装置に本発明を適用した実施形態である。下記の実施形態は、定着ローラの寿命予測技術において、少なくとも以下の特徴を有する。
下記の実施形態では、まず、加圧ローラ６２に取り付けた位置変位センサ７６を用いて、転写紙が定着ローラ対によって形成される定着ニップを通過するタイミングを見計らう。次に、レーザ変位センサ６７にて、定着ニップから排紙される転写紙先端の挙動を測定を行う。次に、転写紙の先端の挙動により、定着ローラ６１の寿命予測を行う。
このような特徴を中心に、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本複写機の機能構成を示す機能ブロック図である。同図において、制御部２００は、装置全体の制御を司るものであり、様々な機器やセンサが接続されているが、同図では、主要部だけを示している。制御部２００は、レーザ変位センサ６７の検知結果である出力値を算出する算出手段としての機能を有している。すなわち、本実施形態においては、制御部２００と、レーザ変位センサ６７と、によって時系列検知データを算出する手段を構成している。また、制御部２００は、湿度センサ７３、レーザ変位センサ６７、画像情報、位置変位センサ７６などの出力値に基づき、定着ローラ６１の寿命閾値を補正する機能を有している。すなわち、制御部２００は、閾値算出手段として機能する。また、制御部２００は、レーザ変位センサ出力値と閾値とを比較する比較手段としての機能を有している。また、制御部２００は、センサ出力結果と閾値とを比較した結果に基づいて、画像形成部１００（現像装置や転写・搬送装置など）や、定着ユニット６０、報知手段２０２などを制御する制御手段としての機能も有している。制御部２００は、ＣＰＵ等からなるハードウェア上で所定のプログラムを実行することで、上述の機能を実現している。

情報記憶手段２０１は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）やハードディスクなどで構成されており、指標値と比較を行うための閾値や、レーザ変位センサ６７の出力値などを格納している。また、情報記憶手段２０１は、分離フラグをその記憶領域内に有する。分離フラグについては、図３を参照して後述する。
報知手段２０２は、スピーカやディスプレイなどで構成され、スピーカで音を鳴らしたり、ディスプレイに表示するなどして、定着ローラの寿命が近い旨をユーザに報知する。

図２に、定着ユニット６０の詳細構成を示す。なお、同図には、定着ユニット６０によりトナー像が定着した転写紙の反りを取り除くためのカール除去ローラ群３４も定着ユニット６０とともに記載している。カール除去ローラ群３４もまた、転写紙が定着ローラ６１に巻き付くことを補助的に防止している。

図２において、出口ローラ対６３の下方には、距離検知手段たるレーザ変位センサ６７が配設されている。このレーザ変位センサ６７は、図示のように、定着ローラ６１に向けてレーザー光を出射する。このレーザー光は、定着ローラ６１と加圧ローラ６２との当接による定着ニップと、出口ローラ対６３によるニップとの間を通過して、定着ローラ６１の表面に至る。定着ニップから送り出された図示しない転写紙が、出口ローラ対６３によるニップに向けて移動し、このレーザー光の光路を横切ると、レーザー光が転写紙の裏面で反射してレーザ変位センサ６７に戻る。レーザ変位センサ６７は、この反射光に基づいて、転写紙と、自らのレーザー出射面との間の距離に応じた電圧を出力する。即ち、レーザ変位センサ６７は、搬送路の全領域のうち、定着ニップよりも下流側の領域における、定着ニップと出口ローラ対６３によるニップとの間という所定位置を通過する転写紙と自らとの距離を検知する距離検知手段として機能している。

レーザ変位センサ６７からの出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバーターによってアナログデータからデジタルデータに変換された後、制御部２００に送られる。制御部２００は、必要に応じて、このデジタルデータを情報記憶手段２０１に記憶させる。

また、偏心カム６６と、爪ホルダー６５と、カムモータと、コイルバネとの組合せが、分離爪６４を定着ローラ６１表面に接離させる接離手段として機能している（カムモータとコイルバネは図面が過度に複雑になるのを避けるために図示していない）。

また、制御部２００が、レーザ変位センサ出力検知データに基づいて、表面無端移動体対の何れか一方の表面無端移動体である定着ローラ６１に対する転写紙の巻き付き易さを判定する閾値を算出する算出手段として機能している。また、レーザ変位センサ出力結果による閾値到達時間とあらかじめ設定しておいた時間を比較する比較手段としても機能している。また、分離爪６４の接離手段を制御する接離制御手段としても機能している。また、制御部２００と、操作表示部と、スピーカーとの組合せが、前述の比較に基づいて、警報を発信する警報発信手段として機能している。警報発信手段は、図１の報知手段２０２に相当する。そして、本複写機では、上述した寿命判定処理を実行することで、ユーザに対し、定着ローラの寿命がもうすぐ到来しそうな場合には、その到来前から交換準備に取り掛からせることで、定着ローラの交換準備期間に余裕をもたせることができる。

なお、定着ローラ６１の寿命がもうすぐ到来しそうになったときにだけ分離爪６４をセットするのは次に説明する理由からである。即ち、分離爪６４を定着ローラ６１に当接させると、両者の摺擦によって定着ローラ６１表面を削ってしまうため、定着ローラ６１の寿命を縮めてしまう。そこで、寿命が到来しそうになったときだけ、換言すれば、分離爪６４による転写紙の強制的な剥離が必要になったときだけ、分離爪６４をセットすることで、定着ローラ６１の寿命低下を抑えているのである。

寿命を判定する閾値に、転写紙の厚み情報や画像面積情報を付加したデータ行列を構築し、これに基づいて主成分の定式化等を行ってもよい。例えば、紙厚情報、画像面積情報を付加して、主成分の定式化を行ったり、主成分得点を算出させたりするのである。こうすることで、紙厚や画像面積を判定に正確に反映させて、劣化判定精度をより高めることができる。実際の運転においては、ユーザによって紙厚情報を図示しない操作表示部に入力してもらうようにし、且つ、図示しない光書込制御回路から制御部２００に、形成したトナー像の画像面積情報を入力し、これらを時系列検知データに付加させるようにすればよい。

図３に、本実施形態における定着ローラ６１の寿命判定処理を含むプリント動作の流れを示す。
プリント動作が開始されると、この寿命判定処理が開始された後、分離フラグについてセット中であるか否かが判断される（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。後述する理由により、この分離フラグがセット中である場合には（Ｓ１でＹｅｓ）、定着ローラ６１の寿命がもうすぐ到来しそうな状態にあるため、偏心カム６６の回転によって分離爪６４が定着ローラ６１との当接位置にセットされる（Ｓ２）。その後、加圧ローラ６２の位置変位センサ７６による転写紙の通過検知が行われるタイミングの到来が待機される（Ｓ３）。なお、分離フラグがセット中でない場合には、分離爪６４がセットされることなく、レジスト送り出しの到来が待機される。

加圧ローラ６２に取り付けてある位置変位センサ７６により、加圧ローラ６２の変位量を検知する（Ｓ３）。検知した変位量が、一定時間当り（ここでは、０．０１秒）のローラの偏心量より小さい（Ｓ４のＮｏ）と、加圧ローラ６２の変位量を再度検出する（Ｓ１５及びＳ３）。一方、変位量が一定時間当りのローラの偏心量より大きい（Ｓ4のＹｅｓ）と、転写紙の通過検知を行うレーザ変位センサ６７による検知結果を用いて、制御部２００が計時処理を開始する（Ｓ５）。

転写紙が定着ニップを通過してから、出口ローラ対６３に運ばれる（この例では、０．４秒とする）までの期間におけるレーザー変位センサ出力を一定間隔（この例では、０．０１秒とする）で、情報記憶手段２０１に格納する（Ｓ５〜Ｓ７及びＳ１６）。そして、上述したプロセスにより、情報記憶手段２０１に格納された時系列検知データと、予め設定した閾値になった時間を算出する（Ｓ８）。次いで、算出した時間と時間Ｔと比較を行なう（Ｓ９）。時間Ｔは、寿命が到来したと推定される通過時間の閾値としてあらかじめ設定しておく閾値通過時間である。時間Ｔは情報記憶手段２０１に記憶されている。

計時された通過時間と時間Ｔとの比較の結果、設定しておいた時間以上であると判定された場合には（Ｓ９でＹｅｓ）、定着ローラ６１の寿命がもうすぐ到来しそうな状態になったので、分離フラグがセットされた後（Ｓ１０）、ユーザに対する警報によってその旨が報知される（Ｓ１１）。この警報は、操作表示部にその旨の文字情報が表示されたり、スピーカーから警報音が出力されたりすることによって行われる。つまり、報知手段２０２がユーザに定着ローラ６１の寿命到来が間近であることを報知することによって行われる。

その後、プリントジョブについて終了すると（Ｓ１２でＹ）、分離爪６４がセット中であれば分離爪６４が解除された後に（Ｓ１３、Ｓ１４）、一連の制御フローが終了する。なお、閾値到達時間が設定時間未満である場には（Ｓ９でＮｏ）、分離フラグがセットされず、且つ警報が発信されることなく、プリントジョブが終了する。

次に、加圧ローラ６２の位置変位量の測定（図３のＳ３）について、図４と図５を参照して説明する。

図４は、加圧ローラ６２を定着ローラ６１側へ加圧する加圧機構８０を示す図である。加圧機構８０は、加圧アーム７４と加圧スプリング７５とで構成されている。加圧アーム７４の一端は、図示しない支持体に揺動可能に支持され、加圧ローラ６２の軸と当接している。加圧スプリング７５は、加圧アーム７４の他端側で、加圧アーム７４の加圧ローラ６２の軸と当接している当接面と反対側の面を定着ローラ６１側へ付勢している。これにより、加圧ローラ６２は、加圧アーム７４を介して加圧スプリング７５により定着ローラ６１側へ加圧される。また、加圧アーム７４の他端には、変位量検知手段たる接触式の位置変位センサ７６が設けられており、加圧ローラ６２の図中上下方向の変位を検知している。このように、加圧アーム７４の変位量が最も大きい加圧アーム７４の先端に位置変位センサ７６を設けることで、分解能の低いセンサでも加圧ローラ６２の変位の観測が可能となる。なお、加圧ローラ６２の変位を検知するセンサとしては、ポテンシャルメータや圧力センサなどでもよい。

図５は、位置変位センサ７６の出力値（加圧ローラ６２の変位量）の変化を示す図である。図５に示すように、位置変位センサ７６の出力値には、加圧ローラ６２の１回転を１周期とする偏心成分が出力される。このため、定着ニップに転写紙が通過したときは、図５に示すように、転写紙の厚みによる変位と加圧ローラ６２の偏心による変位とが重畳されたものが検知される。従って、転写紙を通過するタイミングを検知するために、転写紙が通過していないときの加圧ローラ６２の１周分のデータを記録しておき、位置変位センサ７６の出力を比較を行う。事前データと位置変位センサ７６の出力結果に差が現れたとき、転写紙が通過していると判断できる。

また、ローラの回転が遅かったり、ローラの偏心量が小さい場合で、加圧ローラ６２の時間あたりの偏心量が小さいならば、単位時間あたりのローラの変位量が通常よりも大きくなることを検出することで転写紙の通過タイミングを検知することが可能になる。また、制御部２００が加圧ローラ６２の１回転における変位量の平均値を算出することで、加圧ローラ６２の偏心成分が除去され、位置変位センサ７６の出力値から転写紙の厚みによる変位量成分を取り出すことができる。

上記、本実施形態によれば、加圧ローラ６２の位置変位センサ７６によって転写紙の通過検知が行われる。このため、例えば、定着ローラ６１と加圧ローラ６２のローラ対よりも離れた場所に設けたレジストセンサによって、このローラ対から転写紙が排紙されるタイミングを見計らうよりも、精度よく、当該タイミングを見計らうことが可能になる。なぜなら、位置変位センサ７６が、レジストセンサよりもローラ対に近い場所、すなわち、加圧ローラ６２そのものの変位量から転写紙の通過を検知して、ローラ対から転写紙が排紙されるタイミングを見計らうからである。すなわち、本実施形態によれば、排紙される転写紙先端の挙動を検知して定着ローラの寿命を予測する技術において、検知の開始タイミングを精度よく検出することが可能になる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変形実施も可能である。図６と図７を参照して上記実施形態の変形例を説明する。

図６は、レーザ変位センサ６７の出力値の時系列データについて説明する図である。
本複写機では、レーザ変位センサ６７として、転写紙との距離が近づくほど、出力電圧値を小さくするものを採用している。図６に示すように、プリントアウト枚数が増えるにつれて、時系列データの曲線の前半部分が全体的に高電圧側に持ち上がってくることがわかる。これは、プリントアウト枚数が増えるにつれて、転写紙の先端側がセンサから離れた位置で搬送されるようになることを示している。プリントアウト枚数が増えるにつれて、転写紙が定着ローラ６１に巻き付き易くなってきたからである。このような曲線の違いにより、定着ローラ６１に対する転写紙の巻き付き易さを把握し得る可能性がある。

定着ローラ６１に対する転写紙の巻き付き易さは、定着ローラ６１の表面性の他、転写紙の厚みや画像面積も関与している。転写紙として厚いものを用いるほど、その腰が強くなるため、定着ローラ６１からの曲率分離が起こり易くなる。即ち、定着ローラ６１に巻き付き難くなる。また、画像面積の大きな画像をプリントするほど、転写紙面上でのトナー量が増加して、転写紙が定着ローラ６１に巻き付き易くなる。

よって、本実施形態においては、異なる条件毎に、寿命判断用の基準時間値を複数持つこととする。また、標準の用紙、印刷面積の条件での基準値時間値を持ち、用紙の厚さ、印刷面積条件によって、寿命を判断する時間に対して補正を加える。
具体的には、図３のＳ９の判断基準を以下のように変更する。
・印刷用紙の厚さが、標準用紙に対して、２倍の厚さであるとき
通過時間＞時間Ｔ／２
・印刷面積が、標準印刷面積に対して、２倍であるとき
通過時間＞時間Ｔ×２

なお、制御手段２００が図３のＳ９の処理を実行することから、制御手段２００が閾値算出手段として機能する。

次に、位置変位センサ７６の異なる実施例を図７に開示し、説明する。図７は、図４と基本的には同じである。よって、ここでは、異なる部分についてのみ説明する。
図４においては、加圧アーム７４の一端に、変位量検知手段として接触式の位置変位センサが設けられているのに対して、図７においては、エンコーダ式の位置変位センサ７６が設けられている。図７において、スリット７７は、加圧アーム７４の一端に固定されており、また、図示しない支持体に固定された光学式センサ７８がスリット７７からは非接触に設けられている。エンコーダ式の位置変位センサ７６は、このスリット７７の上下揺動の変位量を光学式センサ７８が読み取ることによって構成される。
このように、変位量検知手段は、エンコーダ式の位置変位センサ７６であってもよい。また、エンコーダ式でなくても、光学式測距センサでもよい

３４ カール除去ローラ群
６０ 定着ユニット
６１ 定着ローラ
６２ 加圧ローラ
６３ 出口ローラ対
６４ 分離爪
６５ 爪ホルダー
６６ 偏心カム
６７ レーザ変位センサ
７４ 加圧アーム
７５ 加圧スプリング
７６ 位置変位センサ
７７ スリット
７８ 光学式センサ
８０ 加圧機構
１００ 画像形成部
２００ 制御部
２０１ 情報記憶手段
２０２ 報知手段

特開２００７−１０８６１８号公報

Claims (5)

1. シート状の記録部材を搬送するための搬送路と、
   無端移動する表面を互いに当接させて前記搬送路内でニップを形成する表面無端移動体対と、
   前記表面無端移動体対の内、一方の表面無端移動体の変位量を検知する変位量検知手段と、
   前記搬送路の全領域の内、前記ニップよりも下流側の領域における所定の位置を通過する記録部材と自らの距離を検知する距離検知手段と、
   前記搬送路内で記録部材が搬送されている際の所定期間における前記距離検知手段による時系列の検知結果である時系列検知データに基づいて、前記表面無端移動体対のいずれか一方に対する記録部材の巻き付きやすさを示す閾値と比較する比較手段と、
   を有し、
   前記距離検知手段は、前記変位量検知手段が検知した変位量に基づいて、距離の検知を開始することを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 情報記憶手段と、閾値算出手段と、をさらに有し、
   前記閾値算出手段は、
   前記時系列検知データと、
   前記情報記憶手段にあらかじめ記憶されている、表面に担持したトナー像の面積及び自らの厚みが互いに異なる複数の記録部材についての前記所定期間内における、前記距離検知手段が検知する距離の標準的な計時変化を包括した標準データと、
   に基づいて、前記閾値を算出することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記変位量検知手段が圧力センサであることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記変位量検知手段がエンコーダ式センサであることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記変位量検知手段が光学式測距センサであることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像形成装置。

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