JP2005257781A

JP2005257781A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005257781A
Application number: JP2004065877A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Murakami; 歩村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】定着部のローラ対の交換時のダウンタイムを低減し、未だ使用可能な定着部のローラ対を破棄させない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、定着部と、定着前用紙通過検知手段と、定着後用紙通過検知手段と、２つの用紙通過検知手段間の通過時間を計算する用紙通過時間計算手段と、該用紙通過時間計算手段にて計算された値を記憶する用紙通過時間記憶手段と、定着部の稼働時間を計測する定着部稼働時間計測手段と、定着部の稼働時間の累積を計算する定着部累積稼働時間計算部と、該定着部累積稼働時間計算部にて計算された値を記憶する定着部累積稼働時間記憶手段と、前記用紙通過時間記憶手段に記憶される経時の値及び定着部累積稼働時間記憶手段に記憶される値により定着部の残寿命を計算する残寿命計算手段と、定着部の残寿命を表示若しくは画像読取装置外へと開示する開示手段と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に関する。

従来未定着のトナーを定着するための定着部として一対のローラ対構成が用いられ、通常金属性の芯金部にゴム層、チューブ層と多層構造となっている。これらローラ対は画像形成装置の使用により熱や擦動により表層のチューブ層が粗くなったり、ゴム硬度の低下、Ｃセットの発生等の劣化し、定期枚数毎に交換されている。

しかしながら、従来以下の問題点が存在していた。

１）画像形成装置の出力枚数が所定の値になる毎にローラ交換を実施した場合、未だ使用可能なローラも寿命と判断され廃棄される点。

２）紙詰まり、定着不良等の問題が発生してからローラ対を交換する場合（寿命が来てからローラを交換する場合）、ローラの交換を判断した後、市場での交換部品の用意、作業日程の調整等が行われ、その分ダウンタイムが発生している点。

本発明は以上の問題を解決するものであり、定着部のローラ対の交換時のダウンタイムを低減し、未だ使用可能な定着部のローラ対を破棄させない画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、用紙上の未定着のトナーを定着し、一対のローラより構成される定着部と、
定着部上流側に配置され、用紙の通過を検知する定着前用紙通過検知手段と、
定着部下流側に配置され、用紙の通過を検知する定着後用紙通過検知手段と、
該定着前後用紙通過検知手段の出力により用紙の２つの用紙通過検知手段間の通過時間を計算する用紙通過時間計算手段と、
該用紙通過時間計算手段にて計算された値を記憶する用紙通過時間記憶手段と、
定着部の稼働時間を計測する定着部稼働時間計測手段と、
定着部の稼働時間の累積を計算する定着部累積稼働時間計算部と、
該定着部累積稼働時間計算部にて計算された値を記憶する定着部累積稼働時間記憶手段と、
前記用紙通過時間記憶手段に記憶される経時の値及び定着部累積稼働時間記憶手段に記憶される値により定着部の残寿命を計算する残寿命計算手段と、
定着部の残寿命を表示若しくは画像読取装置外へと開示する開示手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、定着部（定着ローラ及び加圧ローラ）の残寿命を知ることが可能となり、耐久劣化による定着ローラ及び加圧ローラの交換作業への対応（市場での交換部品の用意、作業日程の調整等）が円滑に行うことができ、結果として機械のダウンタイムを短縮することができる。

又、定着部（定着ローラ及び加圧ローラ）の残寿命を各々の使用環境差を含めた劣化特性の個体差を考慮して計算するため、正確な残寿命予測が可能であり、適切な交換時期を知らせることが可能であり、使用可能な定着ローラ及び加圧ローラでも寿命として判断され廃棄されることがない。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る画像形成装置について図１〜図６を用いて説明する。

図１において、１０１は原稿自動送り装置であり、原稿を図示しないリーダー部へと搬送し画像情報を読み取る。

１０２，１０３，１０４，１０５は給紙部であり、１０６はマルチ給紙部である。これら給紙部１０２〜１０５及びマルチ給紙部１０６に積載された用紙のうち、操作部（不図示）からユーザか入力した情報若しくは原稿の紙サイズから最適な給紙部１０２〜１０５、マルチ給紙部１０６の用紙サイズ情報を選択する。

そして、給紙、分離装置１０２Ａ，１０３Ａ，１０４Ａ，１０５Ａ，１０６Ａにより搬送された用紙は、搬送ローラ１５１，１５２、搬送部１０７を経由してレジストローラ１０８まで搬送され、レジ取りされた後、作像手段１０９へと搬送される。

作像手段１０９において、１１０は感光体であり、一次帯電器１１１により感光体１１０の表面を一様に帯電した後、図示しないスキャナー手段により発光されるレーザ光１１２により感光体１１０上に潜像が形成される。

１１３は現像器であり、先に作られた潜像を粉末状のトナーを用いて現像を行う。１１４は転写帯電器であり、感光体上のトナー像を用紙へと転写する。１１５は分離帯電器であり、用紙を感光体１１０から分離する。１１６はクリーナーであり、転写後に感光体１１０上に残った残トナーを回収する。

作像手段１０９を通過し搬送部１１７を搬送された用紙は、定着部１１８へと搬送され、画像情報を用紙へと定着した後、分岐部１２０へと搬送される。

分岐部１２０において片面ストレート排紙の場合はＡの搬送経路で排紙口１１９へと搬送される。片面反転排紙の場合はＢの搬送経路を通って反転された後排紙口１１９へと搬送される。両面の場合はＣの搬送経路を通って再び搬送部１０７を搬送され、２面目の画像形成が行われた後、Ａの搬送路を通って排紙口１１９へと搬送される。

図２に定着部１１８の詳細を示す。

図２において、２０１は略剛体の定着ローラであり、内部に図示しないヒータが内蔵されることより周上を所定の高温度に維持されている。

２０２は加圧ローラであり、周上に弾性層を有する加圧ローラであり、定着ローラ２０１に対して図示しない加圧手段により加圧されることより定着ローラ２０１との間で変形しニップ部を形成している。

２０３は定着入口ガイドであり、搬送部１１７から搬送されて来る用紙の先端を定着ニップへと案内する。

２０４は定着ウェブであり、シート状の繊維部材にシリコンオイルを含浸させたものをロール状に巻いた構成をしている。該定着ウェブ２０４は、図示しない駆動手段によりウェブ巻取り軸２０７を回転駆動することにより、ウェブ供給部２０５からウェブ巻取り部２０６へと搬送駆動されている。

又、定着ウェブ２０４は、新品時、ウェブ供給部２０５の２０４ａの外径からウェブ巻取り部２０６の２０４ｃの外径までの経路で搬送される。その後、画像形成動作に伴い定着ウェブ２０４が搬送されることでウェブ供給部２０５での定着ウェブ２０４の外径は徐々に小さく、ウェブ巻取り部２０６での外径は徐々に大きくなり、定着ウェブ２０４は、交換直前にはウェブ供給部２０５の２０４ｂの外径からウェブ巻取り部２０６の２０４ｄの外径までの経路で搬送される。

２０８はウェブスポンジローラであり、前記定着ウェブ２０４の搬送経路中に回転可能且つ、定着ローラ２０１へと加圧されながら支持されている。

定着ウェブ２０４は、定着ローラ２０１とウェブスポンジローラ２０８の間を経由するよう配置され、定着ローラ２０１との当接部において用紙Ｐ上の未定着トナーを定着ニップにて用紙に定着する際の定着し切れなかったオフセットトナーを回収し、定着ローラ２０１の表面を清掃する。

２０９はオイルトレイであり、ウェブ供給部２０５において定着ウェブ２０４から染み出し、垂れてくるシリコンオイルを回収する。２１０は定着上分離爪であり、定着ローラ２０１に軽圧にて当接している。２１４は定着下分離爪であり、加圧ローラ２０２に軽圧にて当接している。

分離爪２１０，２１４は、各々定着ローラ２０１、加圧ローラ２０２の紙面鉛直方向に複数個配置されており、用紙Ｐが定着部１１８を通過する際に定着ローラ２０１、加圧ローラ２０２への巻き付きを防止する。

２１１はメインサーミスタであり、定着ローラ２０１の略中央部に当接するよう配置され、定着ローラ２０１の表面温度を検知する。２１２はサブサーミスタであり、加圧ローラ２０２の端部に当接するよう配置され、定着ローラ２０１の表面温度を検知する。２１３はサーモスイッチであり、先に説明した定着ローラ２０１の内部に配置されるヒータのＡＣ回路上に電気的に配置され、且つ、定着ローラ２０１の端部に当接するよう配置されている。サーモスイッチ２１３は、定着ローラ２０１の表面温度が異常と判断される所定の値以上の温度時に前記ＡＣ電気回路を遮断する。

定着ローラ２０１の表面はメインサーミスタ２１１、サブサーミスタ２１２からの温度検知情報にの基づいてヒータの点灯のＯＮ／ＯＦＦや異常発生時のエラー検知等を行う。

６１１，６１２は用紙はセンサーフラグであり、用紙が通過した時には図示しないフォトインタラプタをセンサーフラグが切ることで用紙の通過を検知する。

図３は画像形成装置の機能ブロック図である。

３０１はＣＰＵであり、その機能として、
・センサーフラグ６１１，６１２間の用紙の通過時間を計算する定着前後用紙通過時間計算部３０２と、
・定着ヒータ１１１の稼働時間を計測する定着部稼働時間計測部３５２と、
・後述するメモリ３０５内に記憶される定着ヒータ１１１のそれまでの累積稼働時間３５６に定着部稼働時間計測部３５２で計測された稼働時間を加えて最新の累積稼働時間を計算し、メモリ３０５内の累積稼働時間３５６を更新する定着部累積稼働時間計算部３５３と、
・メモリ３０５内に記憶されている定着前後用紙通過時間の経時データ３０６と定着部累積稼働時間３５６より定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を計算する定着部残寿命計算部３０３とを備えている。

３０５はメモリであり、ＣＰＵ３０１の定着前後用紙通過時間計算部３０２にて計測された値である定着前後用紙通過時間（経時データ）３０６と定着部累積稼働時間計算部３５３にて計算された定着部累積稼働時間３５６を記憶している。

３１１はＡＣ電源１１３から定着ヒータ１１１への電源供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチであるが、ＣＰＵ３０１はこのスイッチ３１１を制御している。定着部稼働時間計測部３５２は、スイッチ３１１のＯＮしている時間を計測している。

ＣＰＵ３０１の定着部残寿命計算部３０３での計算結果は、ＣＰＵ３０１によりＬＣＤ画面２０１に送られ、ＬＣＤ画面２０１には図４に示すような定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命が表示される。

図５及び図６にＣＰＵ３０１内の定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を計算する定着部残寿命計算部３０３の計算内容について説明する。

図２に示す定着ローラ２０１、加圧ローラ２０２は耐久により徐々に表面性の劣化、ゴム硬度の低下が発生し、未定着トナーの定着能力が徐々に低下していく。定着能力低下により定着ローラ２０１上に用紙に定着し切れなかったトナー（オフセットトナー）は徐々に増加し、それに起因して搬送される用紙は徐々に定着ニップ部（定着ローラ２０１と加圧ローラ２０２のニップ部）を抜けた後、定着ローラ２０１に巻き付き気味になる。具体的には、図２に示す用紙Ｐの搬送パスが定着ニップを抜けた後に、両ローラ対が新品であればＰ’の紙パスを通り、両ローラ対の耐久後にはＰ”の紙パスを通る。

そのため、センサーフラグ６１１，６１２間の用紙の通過時間を計算する定着前後用紙通過時間計算部３０２の計算結果は図５に示すような定着部の寿命線５０１となる。図５において、横軸は定着部１１８の累積稼働時間であり、縦軸は６１１，６１２間の用紙の通過時間を計算する定着前後用紙通過時間計算部３０２の計算結果である。６１１，６１２間の用紙の通過時間は、定着部１１８の稼働時間が経つに連れて徐々に増加していく。更に、定着部（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の寿命は寿命閾値５０２を上回るまでの時間５０３で定義される。

そして、定着前後用紙通過時間計算部３０２での計算を行うことで、メモリ３０５内に図６に示す６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄのように定着前後用紙通過時間（経時データ）３０６として保存される。

又、メモリ３０５内の定着部累積稼働時間３５６には、図６に示すように、定着前後用紙通過時間計算部３０２での読取値６０１ａ〜６０１ｄまでの光源の累積稼働時間が記憶される。

定着部残寿命計算部３０３では、図５に示すように、定着前後用紙通過時間（経時データ）３０６（６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ）と光源累積稼働時間３５６より画像形成装置毎の定着部の寿命線６０１を所定の関数に近似し、今後の定着部の寿命予測線６０２を求める。更に、求められたランプの寿命予測線６０２より現時点の定着前後用紙通過時間６０１ｄから定着部の寿命閾値５０２にまでの定着部の稼働時間を計算し、定着部の残寿命６０３を求める。

ここで、定着部の寿命線６０１を所定の関数に近似する方法について説明する。

ヒータ１１１の点灯時間（定着部累積稼働時間）をｘ、定着前後用紙通過時間３０６をｙとした場合、予め定着部の寿命線（平均値）をｙ＝ｆ（ｘ）として求めておく。近似式はｙ＝ｆ（ｑ（ｘ−ｐ））として定義し、複数の定着前後用紙通過時間３０６（６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ）及びそれに対応する定着部１１８の累積稼働時間３５６により各々の時点でのｚ＝｜ｙ−ｆ（ｑ（ｘ−ｐ））｜を計算し、各々の時点でのｚａ，ｚｂ，ｚｃ，ｚｄ，…の値の平均値が最も小さくなるｐ，ｑを求めることで定着部１１８の寿命線６０１の近似式ｙ＝ｆ（ｑ（ｘ−ｐ））を求める。

次に、稼働時間として求められた定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３を読取装置の読取回数に変換する。

ここで、本画像形成装置の生産性は予め各用紙サイズ毎に設定されているため、先に得られた稼働時間として求められた定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３に生産性を掛けることで、定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３を各用紙サイズ毎の画像形成装置の稼働回数に換算することができる。こうして各用紙サイズに応じた画像形成装置の稼働回数に換算された定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３は、先に説明したように図４に示すＬＣＤ２０１の画面上にその値が表示される。

ここで計算された定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３は、前記のようにＬＣＤ上に表示する他に読取装置に接続されるネットワークを介して遠隔地に情報を出し、メンテナンス計画等に利用することも可能である。

以上説明したように本実施の形態においては以下の効果が得られる。

１）定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を知ることが可能となり、耐久劣化による定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２の交換作業への対応（市場での交換部品の用意、作業日程の調整等）が円滑に行うことができ、結果として機械のダウンタイムを低減させることができる。

２）定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を各々の使用環境差を含めた劣化特性の個体差を考慮して計算するため、正確な残寿命予測が可能であり、適切な交換時期を知らせることが可能であり、使用可能な定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２でも寿命として判断され廃棄されることがない。

＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２に係る画像形成装置について説明する。

尚、実施の形態１と同構成部分の説明は省略する。

図５は画像読取装置の機能ブロック図である。ＣＰＵ３０１には機能として、
・定着部１１８（ヒータ１１１）の稼働した日時を計測する定着部稼働日時計測部３５１と、
・後述するメモリ３０５内に記憶される定着部稼働日時計測部３５１により計測された日時３５５と累積稼働時間３５６の値より定着部１１８（ヒータ１１１）（例えば、定着部１１８（ヒータ１１１）の１日の平均稼働時間）を計算する定着部１１８（ヒータ１１１）の使用頻度計算部３５６とを備えている。

３０５はメモリであり、ＣＰＵ３０１の定着部稼働日時計測部３５１により計測された日時３５５を記憶している。

ＣＰＵ３０１の定着部残寿命計算部３０３での計算結果は、ＣＰＵ３０１によりＬＣＤ画面２０１に送られ、ＬＣＤ画面２０１には図６に示すような定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命が表示される。

図６に示すように、実施の形態１と同様に求められたの稼働時間として求められた定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３を定着部１１８（ヒータ１１１）の使用頻度（例えば、定着部１１８（ヒータ１１１）の１日の平均稼働時間）計算部３５４の計算値に基づき時間に変換する。

例えば、定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命が定着部１１８（ヒータ１１１）の稼働時間換算で５００（時間）、１日の定着部１１８のヒータ１１１の平均稼働時間２（時間／日）の場合、定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命は２５０日（＝５００／２）となる。

こうして時間換算された定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命６０３は先に説明したように図８に示すＬＣＤ２０１の画面上にその値が表示される。

更に、計算されたランプの残寿命６０３は、前記のようにＬＣＤ上に表示する他に読取装置に接続されるネットワークを介して遠隔地に情報を出し、メンテナンス計画等に利用することも可能である。

又、実施の形態１，２の何れの場合でも、センサーフラグ６１１，６１２間の用紙の通過時間を計算するための用紙搬送は通常の画像形成動作中の任意の段階で計算しても可能であるが、サービスマン専用のモードとして所定の用紙を用いて計算を行うようにしても構わない。

又、実施の形態１，２の何れの場合でも、定着部稼働時間計測部３５２は、定着ヒータ１１１への電源供給時間を計測しているが、例えば画像形成装置自体の電源ＯＮ時間や定着部１１８を駆動する図示しないモータ等の駆動時間の計測で代用しても構わない。

１）定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を知ることが可能となり、耐久劣化による定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２の交換作業への対応（市場での交換部品の用意、作業日程の調整等）が円滑に行うことができ、結果として機械のダウンタイムを短縮することができる。

３）定着部１１８（定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２）の残寿命を定着部１１８の使用頻度を考慮して、時間換算（画像形成装置の実使用可能日数）で把握することが可能であるため、より適切な定着ローラ２０１及び加圧ローラ２０２の劣化による両ローラ対の交換作業への準備が可能となる。

本発明は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に対して有用である。

本発明に係る画像形成装置の断面図である。本発明に係る画像形成装置要部の拡大詳細図である。画像形成装置の機能ブロック図である。ＬＣＤの表示内容を示す図である。定着部の寿命線を示す図である。画像形成装置の機能ブロック図である。ＬＣＤの表示内容を示す図である。

符号の説明

１１３現像器
１１４転写帯電器
１１５分離帯電器
１１６クリーナー
２０１定着ローラ
２０２加圧ローラ
２１０，２１４分離爪
３０１ＣＰＵ
３０５メモリ

Claims

用紙上の未定着のトナーを定着し、一対のローラより構成される定着部と、
定着部上流側に配置され、用紙の通過を検知する定着前用紙通過検知手段と、
定着部下流側に配置され、用紙の通過を検知する定着後用紙通過検知手段と、
該定着前後用紙通過検知手段の出力により用紙の２つの用紙通過検知手段間の通過時間を計算する用紙通過時間計算手段と、
該用紙通過時間計算手段にて計算された値を記憶する用紙通過時間記憶手段と、
定着部の稼働時間を計測する定着部稼働時間計測手段と、
定着部の稼働時間の累積を計算する定着部累積稼働時間計算部と、
該定着部累積稼働時間計算部にて計算された値を記憶する定着部累積稼働時間記憶手段と、
前記用紙通過時間記憶手段に記憶される経時の値及び定着部累積稼働時間記憶手段に記憶される値により定着部の残寿命を計算する残寿命計算手段と、
定着部の残寿命を表示若しくは画像読取装置外へと開示する開示手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
定着部の残寿命を画像形成装置の出力枚数に換算して表示することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
定着部の残寿命を時間に換算して表示することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
定着部の稼働日時を計測する計測する定着部稼働日時計測手段と、該定着部稼働日時計測手段により計測された値を記憶する定着部稼働日時記憶手段と、該定着部稼働日時の値と定着部累積稼働時間の値より定着部の使用頻度を計算する定着部使用頻度計算部を有し、定着部の残寿命を時間に換算して表示することを特徴とする請求項１又は３記載の画像形成装置。
用紙上の未定着のトナーを定着し、一対のローラより構成される定着部と、
定着部上流側に配置され、用紙の通過を検知する定着前用紙通過検知手段と、
定着部下流側に配置され、用紙の通過を検知する定着後用紙通過検知手段と、
該定着前後用紙通過検知手段の出力により用紙の２つの用紙通過検知手段間の通過時間を計算する用紙通過時間計算手段と、
該用紙通過時間計算手段にて計算された値を記憶する用紙通過時間記憶手段と、
を有し、
該用紙通過時間記憶手段に記憶するための２つの用紙通過検知手段での計測は所定の用紙を用いて行われ、
該定着部の稼働時間を計測する定着部稼働時間計測手段と、
該定着部の稼働時間の累積を計算する定着部累積稼働時間計算部と、
該定着部累積稼働時間計算部にて計算された値を記憶する定着部累積稼働時間記憶手段と、
を有し、
該用紙通過時間記憶手段に記憶される経時の値及び定着部累積稼働時間記憶手段に記憶される値により定着部の残寿命を計算する残寿命計算手段と、
該定着部の残寿命を表示若しくは画像読取装置外へと開示する開示手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。