JP2006284629A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンドレスフィルムを用いて未定着画像を定着する定着装置、及び前記定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes an unfixed image using an endless film, and an image forming apparatus including the fixing device.
従来、静電記録装置や電子写真装置において、記録材上に形成されたトナー像の定着は、ハロゲンランプ等の発熱体を内包させた加熱ローラと弾性体層を有する加圧ローラとで、前記記録材を挟持搬送させることで行われるのが一般的である。 Conventionally, in an electrostatic recording apparatus or an electrophotographic apparatus, fixing of a toner image formed on a recording material is performed by a heating roller including a heating element such as a halogen lamp and a pressure roller having an elastic layer. In general, the recording material is nipped and conveyed.
しかしながら、最近では省電力化、及び通電加熱体への通電開始から定着可能温度に達するまでの時間短縮を実現するために、固定支持された加熱体(セラミックヒーター)と該加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性の定着フィルムとから成るヒーターユニットと、このヒーターユニットに対し記録材を密着させる加圧部材とを有し、上記加熱体の熱を定着フィルムを介して記録材へ付与することで、記録材上に形成されているトナー像を定着させる加熱定着装置(フィルム加熱定着器)が提案されている(特許文献1、2参照)。
However, recently, in order to reduce power consumption and shorten the time from the start of energization to the temperature at which fixing can be achieved, a fixedly supported heating body (ceramic heater) is pressed against the heating body. A heater unit composed of a heat-resistant fixing film that is conveyed while being pressed, and a pressure member that brings the recording material into close contact with the heater unit, and applies the heat of the heating body to the recording material through the fixing film. Thus, a heat fixing device (film heat fixing device) for fixing a toner image formed on a recording material has been proposed (see
この方式では少なくとも1つの駆動ローラともう1つの加圧ローラもしくはテンションローラを必要とし、ローラの摩擦力で駆動を行う。そのため、フィルム、及び駆動ローラ表面の摩擦係数の耐久を含めた変動、駆動ローラの加圧力、あるいは加えるテンションのバラツキ、耐久変動等を許容範囲内に収めるために、構成が複雑、高コストに成るといった不都合な点がある。また、円筒形フィルムを回転駆動させるため、加圧ローラによる加圧力やフィルムの厚み等の構成によっては、フィルムの寄りを抑える制御が必要となり、その場合はさらに構成が複雑、高コストになるといった不都合な点がある。 This system requires at least one drive roller and another pressure roller or tension roller, and is driven by the frictional force of the roller. For this reason, the configuration is complicated and expensive in order to keep fluctuations including the durability of the friction coefficient of the film and the surface of the driving roller, the applied pressure of the driving roller, the variation of the applied tension, and the fluctuation of durability within the allowable range. There are inconvenient points. In addition, since the cylindrical film is driven to rotate, depending on the configuration such as the pressure applied by the pressure roller and the thickness of the film, it is necessary to control the shift of the film, in which case the configuration is further complicated and expensive. There is an inconvenience.
そこで、フィルムの駆動によって生じる寄り力によりフィルムが座屈しない程度にフィルムの外径、及び厚さで座屈強度を確保することで、寄り制御を省略している。また、定着フィルムをフィルムガイドに対し圧フリーに外嵌させ、フィルム、及びフィルムガイドに圧接させる加圧ローラ駆動を加えることにより、前記フィルムを従動駆動させて、記録材を加圧ローラの駆動により搬送させる方式が実用化されている。 Therefore, the shift control is omitted by securing the buckling strength with the outer diameter and thickness of the film to the extent that the film does not buckle due to the shift force generated by driving the film. In addition, the fixing film is externally fitted to the film guide in a pressure-free manner, and the film is driven by pressing the film and the film guide is driven, whereby the recording material is driven by the pressure roller. A method of carrying is being put into practical use.
図7は、フィルム加熱方式の定着装置の一例を示す要部断面図である。定着フィルム108は、エンドレスベルト状の薄膜耐熱性フィルムである。ヒータ14は前記定着フィルム108を介して加圧部材としての加圧ローラ109と所定の当接圧をもって互いに圧接状態にあり、定着ニップ部Nを形成している。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a film heating type fixing device. The
不図示の画像形成部側(C)から搬送された未定着トナー画像Taを担持した被加熱材としての記録材Pは、フィルム108に密着してフィルムと一緒に定着ニップ部Nを通過し、該定着ニップ部Nを通過する過程で加熱、加圧される。この過程でトナー画像は軟化、溶融、固化して永久固着像Tbを形成する。
The recording material P as the heated material carrying the unfixed toner image Ta conveyed from the image forming unit side (C) (not shown) is in close contact with the
しかしながら、上記従来例では、次のような問題点があった。フィルムの精度や該フィルムを駆動する加圧ローラの外径精度が悪い場合に、フィルムに大きな寄り力が生じ、フィルム端部が異常に磨耗することがある。この状態が長く続くと、図8に示すようにフィルム端部に亀裂が生じる場合がある。 However, the above conventional example has the following problems. When the accuracy of the film or the outer diameter accuracy of the pressure roller that drives the film is poor, a large offset force may be generated on the film, and the film end may be abnormally worn. If this state continues for a long time, as shown in FIG.
この寄り力は、使用耐久による加圧ローラの形状変化、硬度の低下、磨耗、汚染による表層摩擦係数の変化、フィルムの汚染、磨耗による表層摩擦係数の変化、グリス量、粘度の変化、さらにはユーザ先における装置の設置環境や、使用するシートの種類、装置の使用頻度などの様々な要因により変化するので、フィルム寿命の予測は容易ではなかった。 This offset force is due to changes in the shape of the pressure roller due to endurance use, decrease in hardness, wear, change in surface friction coefficient due to contamination, film contamination, change in surface friction coefficient due to wear, change in grease amount, viscosity, and more Since it varies depending on various factors such as the installation environment of the apparatus at the user site, the type of sheet to be used, and the frequency of use of the apparatus, it is not easy to predict the film life.
そのため亀裂が生じたまま使用されると、亀裂が次第に大きくなり、最後にはフィルムを引き裂いてしまう。その結果、定着装置自体の交換を必要とする故障に至り、その定着装置交換が行われるまでの間、ユーザが画像形成装置を使用不能な期間、いわゆるダウンタイムが発生していた。 Therefore, if it is used with cracks occurring, the cracks gradually become larger and eventually the film is torn. As a result, a failure that requires replacement of the fixing device itself has occurred, and until the replacement of the fixing device, a period during which the user cannot use the image forming apparatus, so-called downtime, has occurred.
そこで事前に交換の必要性を察知し、サービスマンが定着器のメンテナンスに行けるような仕組みが必要とされ、従来はこれを実現するため、通紙枚数カウンタを利用する方法が主に用いられてきた。 Therefore, there is a need for a mechanism that allows service personnel to detect the need for replacement in advance and to perform maintenance on the fixing device. Conventionally, in order to achieve this, a method using a sheet passing number counter has been mainly used. It was.
具体的には、定着フィルムが寿命を迎えるまでに搬送可能と推定されるシートの総搬送可能距離をコントローラ上のメモリに記憶させる。そして、カウンタがカウントする通紙枚数情報と実際に通紙するシートのサイズ情報とから算出されるフィルムの累積搬送距離が、前記コントローラ上のメモリに登録された総搬送可能距離に到達する少し前の段階で、定着フィルムの寿命が近いことを知らせる信号を出力するというものである。 Specifically, the total transportable distance of the sheet estimated to be transportable until the fixing film reaches the end of its life is stored in the memory on the controller. The accumulated transport distance of the film calculated from the sheet passing number information counted by the counter and the size information of the sheet to be actually passed is slightly before the total transportable distance registered in the memory on the controller is reached. At this stage, a signal notifying that the life of the fixing film is near is output.
これらの寿命検知手法を用いることにより、理論上、フィルムの端部破損に起因するトラブルを未然に防止し、トラブル発生前にフィルムの交換を行うことができるようになった。
しかしながら、これら従来の寿命検知手法では、「累積搬送距離上は定着フィルムの寿命が近いらしい」ということを知らせたりはできるものの、「定着フィルムがいつ頃に寿命を迎えるのか」を予測することはできない。なぜならば、定着フィルムの端部破損による寿命の原因となるフィルムの寄り力は、前記した通り、様々な要因によって大きく変化するため、全ての製品の定着フィルムについて一律の総搬送可能距離を保証することは不可能である。また、寿命までに要する期間も一定とはなりえないからである。それ故、従来の寿命検知手法では、装置の使用状況に柔軟に対応できないだけでなく、どのユーザから優先的にメンテナンスを行うべきかを判断することが難しい。そのため、サービス業務の効率が悪くなったり、交換が間に合わずにユーザが画像形成装置を使用不能な期間、いわゆるダウンタイムが発生したりという問題が生じていた。 However, while these conventional life detection methods can inform you that the life of the fixing film is near the cumulative transport distance, it is not possible to predict when the fixing film will reach the end of its life. Can not. This is because, as described above, the offset force of the film, which causes the life due to the end damage of the fixing film, varies greatly depending on various factors, so that a uniform total transportable distance is guaranteed for the fixing films of all products. It is impossible. In addition, the period required for the lifetime cannot be constant. Therefore, with the conventional life detection method, it is difficult not only to flexibly cope with the usage status of the apparatus, but also to determine from which user the maintenance should be preferentially performed. For this reason, there has been a problem that the efficiency of service work is deteriorated or that a so-called downtime occurs during a period in which the user cannot use the image forming apparatus because the replacement is not in time.
本発明は上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、精度良くフィルム状の回転体の寿命時期を予測可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a fixing device capable of accurately predicting the lifetime of a film-like rotating body and an image forming apparatus including the same. There is.
上記目的を達成するために本発明に係る定着装置にあっては、
加熱手段及びフィルム状の回転体からなる定着手段と、
前記回転体の幅方向の位置を規制する規制手段と、
前記加熱手段に前記回転体を介して圧接され記録材の未定着画像を担持している面の逆側の面と接する加圧手段とを有し、
前記加熱手段と前記加圧手段との圧接部で、未定着画像を担持した記録材を挟持搬送し
加熱加圧定着を行う定着装置であって、
前記回転体が前記規制手段に向かって移動する速度に基づいて前記回転体の寿命を予測する寿命予測手段を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the fixing device according to the present invention,
A fixing means comprising a heating means and a film-like rotating body;
Regulating means for regulating the position of the rotating body in the width direction;
Pressurizing means that is in pressure contact with the heating means via the rotating body and is in contact with the surface opposite to the surface carrying the unfixed image of the recording material;
A fixing device that sandwiches and conveys a recording material carrying an unfixed image at a press-contact portion between the heating unit and the pressing unit, and performs heating and pressure fixing;
It has life prediction means for predicting the life of the rotating body based on the speed at which the rotating body moves toward the regulating means.
本発明によれば、精度良くフィルム状の回転体の寿命時期を予測することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately predict the lifetime of a film-like rotating body.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. . Further, the materials, shapes, etc. of the members once described in the following description are the same as those in the first description unless otherwise described.
(画像形成装置の概略構成)
図2は、本発明に好適に用いることができる画像形成装置の一例としての複写機の断面図である。
(Schematic configuration of image forming apparatus)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a copying machine as an example of an image forming apparatus that can be suitably used in the present invention.
図2に示すデジタル複写機(以下、画像形成装置という)1は、上部に画像読み取り部3、内部上方に画像形成部4、排出部に排出処理装置5、上面に自動原稿供給装置2、内部中央部にシート状の記録材Pを積載する給送カセット71、手差しトレイ72、内部下方に記録材Pの両面に画像を形成し得る両面トレイ73を有している。
A digital copying machine (hereinafter referred to as an image forming apparatus) 1 shown in FIG. 2 includes an
自動原稿供給装置2は、原稿ガラス31上に自動的に原稿を供給するための装置である。この自動原稿供給装置2は、複写すべき原稿を原稿トレイ21、原稿を給送する給送ローラ22、原稿を一枚ずつ取り出す分離ベルト及び搬送ローラ23、一枚のみ取り出された原稿を原稿ガラス31上に搬送するレジストローラ、両面にコピーする場合に原稿を反転させる反転ローラ24、複写が終了した原稿を排出する排出ローラ25を備えている。原稿トレイ21にセットされた原稿は、一枚ずつ原稿ガラス31上に搬送され、読み取られた後排出される。
The
画像読み取り部3は、まず原稿ガラス31上に図示していない原稿をセットし、複写開始の指示を出すと、露光装置32が原稿を照射しながら矢印Aの方向へ移動し、原稿前面を走査する。露光装置32により照射した光は原稿に反射し、第2及び第3ミラー33、34により折り返されてレンズ35を通り、CCD36により読み取って画像データを画像メモリに記録する。
When the
画像形成部4は記録材Pに画像を形成するものである。そして、画像形成時において回転駆動する感光体ドラム43と、CCD36によって読み取られた画像データに基づいてレーザービームを感光体ドラム43に照射するレーザーユニット41と、感光体ドラム43の周囲に回転方向にしたがって順に配置された帯電器44、現像器45、転写器46、分離器47、クリーニング装置48を備えている。
The
感光体ドラム43の表面は、帯電器44によって一様に帯電された後、レーザーユニット41から照射されたレーザービームがレーザーミラー42によって折り返され、感光体ドラム43の表面に画像読み取り部3により読み取った原稿画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器45によって現像される。現像された像は、給送カセット71より給送された記録材Pに、転写器46によって転写され、原稿画像を形成する。
After the surface of the
現像された像が転写された感光体ドラム43の表面に残った現像剤は、クリーニング装置48によって取り除かれる。分離器47では、感光体ドラム43より像が転写された記録材Pを分離する。その後、定着装置49に搬送され、現像剤を記録材P上に定着させる。定着処理後の記録材Pは排出部に搬送される。
The developer remaining on the surface of the
また、両面に複写する場合には、表面を定着処理された記録材Pを、両面トレイ73に搬送し反転させ、再び画像形成部4に給送し裏面に画像を形成する。また、後述のコントローラ80と接続され複写動作等の指定を行う操作部17と動作状況や異常状態等を表示する表示部18を備える(図1参照)。
When copying on both sides, the recording material P whose front surface is fixed is conveyed to the double-
排出処理装置5は、ソータやフィニッシャなどが用いられ、排出トレイ(ソートビンやスタックトレイ)に原稿画像が形成された記録材Pが仕分けされて排出される。本実施例では、図2のようにフィニッシャを用いることを想定している。
The
(定着装置の概略構成)
図3は、本発明に好適に用いることができる定着装置49の断面図である。図4は、定着装置の正面断面図である。
(Schematic configuration of fixing device)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a fixing
本実施例における定着装置は、加熱手段としてヒータ14及びフィルム状の回転体である定着フィルム8からなる定着手段と、定着フィルム8の幅方向の位置を規制する規制手段としてのフランジ13a,13bと、ヒータ14に定着フィルム8を介して圧接され記録材Pの未定着画像を担持している面の逆側の面と接する加圧手段としての加圧ローラ9とを有し、ヒータ14と加圧ローラ9との圧接部(定着ニップ部N)で、未定着画像を担持した記録材Pを挟持搬送し加熱加圧定着を行う。
The fixing device according to the present embodiment includes a fixing unit composed of a
定着フィルム8は、耐熱性、トナー離形性、強靭性を有する単層フィルムあるいは所望の表面処理やラミネート処理をした複合層フィルムである。例えば、耐熱処理をした約60μmのポリイミド(P1)単層フィルム、あるいは前記フィルム面をさらに4フッ化エチレン(PTFE)等で離形層付与処理した複合層フィルムなどを好適に用いることができる。
The fixing
本実施例の定着装置49では、定着フィルム8はエンドレスの円筒状回転体で、その周方向にはニップ部Nを除いて張力が働いておらず、加圧ローラ9との摩擦力のみで回転走行する構成を採用している。
In the fixing
また、定着装置49は、定着フィルム8の内面を長手方向全域にわたってガイドするフィルムガイド部材10と、ガイド部材10と当接する加熱手段としてのヒータ14と、加圧ローラ9とを有する。ヒータ14は、定着フィルムの内部に配置されている。また、ヒータ14と加圧ローラ9は、定着フィルム8を挟んで加圧バネ11a,11bにより所定の当接圧(例えばA4幅で総圧5〜25kg)で互いに圧接状態にしてある。
The fixing
ヒータ14の表面には蒸着、スパッタリング、CVD、スクリーン印刷等で形成されたTaSiO2、銀パラジウム、Ta2N、RuO2、ニクロム等の線状又は細帯状の薄膜発熱抵抗部が設けられている。
The surface of the
未定着トナー画像を転写された記録材Pは、駆動ギア12で回転する加圧ローラ9の表面摩擦力により定着フィルム8とともに定着ニップ部Nへ搬送される。その後、少なくとも定着ニップ部N内では、加圧バネ11a、11bによる当接圧によって滑ることなく、定着フィルム8、加圧ローラ9と同一速度で進行方向へ送られる。
The recording material P to which the unfixed toner image is transferred is conveyed to the fixing nip portion N together with the fixing
定着ニップ部Nにおける通過過程を加熱及び加圧工程として、ヒータ14の熱が定着フィルム8を介して記録材Pへ伝達され、記録材P上の未定着トナーが溶融・軟化、加圧される。
The passage process in the fixing nip N is a heating and pressing process, and the heat of the
定着ニップ部Nを通過した後、定着フィルム8と記録材Pとは引き続き溶融・軟化したトナーの粘着力により密着したまま搬送される。この搬送過程を冷却工程として溶融・軟化したトナーの熱が放熱され、トナーは冷却固化し、記録材P上に永久固着像が形成される。
After passing through the fixing nip N, the fixing
冷却工程後、定着フィルム8と記録材Pはトナー冷却固化により容易に分離し、記録材Pは定着装置49より排出される。
After the cooling process, the fixing
(寿命予測手段)
次に定着フィルムの寄りによる端部破損を予測することで、定着フィルムの寿命を予測する寿命予測手段の構成について説明する。
(Life prediction means)
Next, the structure of the life prediction means for predicting the life of the fixing film by predicting the end damage due to the shift of the fixing film will be described.
前記したように本実施例の定着装置は、構成の簡略化、コスト削減の目的で、定着フィルムの寄り制御を省略した構成となっている。図4に示す13a,13bはフランジであり、定着フィルム8は、この二つのフランジ13a,13b間に位置し、幅方向の位置規制を受ける。
As described above, the fixing device of this embodiment has a configuration in which the shift control of the fixing film is omitted for the purpose of simplifying the configuration and reducing the cost.
前記したように定着フィルム8の精度や定着フィルム8を駆動する加圧ローラ9の外径精度が悪い場合や、使用耐久による加圧ローラ9の形状変化、硬度の低下、磨耗、汚染による表層摩擦係数の変化、定着フィルム8の汚染、磨耗による表層摩擦係数の変化、グリス量、粘度の変化、さらにはユーザ先における装置の設置環境や、使用するシートの種類、装置の使用頻度などの様々な要因により、定着フィルム8の寄り移動が発生する。
As described above, when the accuracy of the fixing
定着フィルム8の寄り移動でその端部がフランジ13に接して受け止められたとき、定着フィルム8の強い寄り移動力で定着フィルム8の端部がフランジ13に強く押し付けられる。その際、定着フィルム8の剛性が押し付け力に負けて、フィルム端部が座屈したり、シワを生じたりすることがある。ここでは、最終的にフィルム端部が破損して未定着画像を定着することができなくなる状態を、定着フィルムの寿命という。
When the end of the fixing
このようにフィルムが寿命を迎える前に、寿命が近いことを検知するためには、フィルムの寄り状態を知るための移動速度検出手段を設けるとよい。 Thus, in order to detect that the film is near the end of its life before the film reaches the end of its life, it is preferable to provide a moving speed detecting means for knowing the state of the film being shifted.
図1は、フィルム移動速度検知手段近傍の斜視図である。本実施例では定着フィルム8の幅方向の少なくとも一方の端部8aの通紙域外Raに、不透明な離形層表面処理を定着フィルム幅方向で規則的に付与しない無付与部8bを設けている。透過型フォトセンサ15は、無付与部8bを検知することで、定着フィルム8の寄り、即ち幅方向への移動によりon、offを繰り返す構成にした。なお、無付与部を形成する代わりに、センサの検出信号が規則的に変動するような微小な凹凸を設けてもよい。また、表面の反射率が異なる領域を交互に規則的に設け、反射型フォトセンサを用いて信号を検出することで幅方向への移動速度を検出するようにしてもよい。
FIG. 1 is a perspective view of the vicinity of the film moving speed detecting means. In this embodiment, an
本実施例では、移動速度検知手段としてのフォトセンサ15とコントローラ80を用いて検出する幅方向(フランジ13a,13bに向かう方向)への移動速度が、フィルムの寄りを代表する評価値となる。本実施例では、このフィルムの移動速度検知は画像形成装置の給送前回転時になされ、画像形成時には随時定着フィルムの幅方向への移動速度を検出している。
In this embodiment, the moving speed in the width direction (the direction toward the
次に、寿命予測手段による、定着フィルムの端部破損による寿命時期の予測方法について述べる。本実施例の画像形成装置1では、定着フィルム幅方向への移動速度yの所定の閾値Kを設定し、記憶手段であるコントローラ80内蔵のメモリに予め記憶しておく。すなわち、メモリは、移動速度yと比較し、定着装置49の寿命を予測する演算を開始するか否かの判断の基準となる所定の速度(閾値K)を記憶する基準速度記憶手段である。この閾値Kは、フィルムが寿命となる直前の限界速度Lに対して所定のマージンを持って設定されている。そして、フォトセンサ15とコントローラ80によりモニターしている実際のフィルムの寄り力、すなわち移動速度が閾値Kに到達した時点で、装置の制御手段であり前記寿命予測手段としても機能するコントローラ80が後述する予測関数によって寿命予測演算を行い、該当する定着フィルムの端部破損による寿命時期を予測する。
Next, a method for predicting the life time due to end damage of the fixing film by the life prediction means will be described. In the
このコントローラ80による寿命予測の演算には、該当するフィルムの寄り力、すなわち、フォトセンサ15によって検知される幅方向への移動速度yが用いられる。さらに、定着フィルム8の稼働時間を計測する時間計測手段により、定着フィルム8が前回交換されてからの時間(例えば、定着フィルム8の初期状態から現在までの稼働時間t)情報を計測し、その稼働時間tが寿命予測の演算に用いられる。なお、この定着フィルム8の稼働時間tは、画像形成装置本体のコントローラ80に内蔵されている時間計測手段としてのクロック機能を利用して計測するとよい。また、定着フィルム8が寿命となる直前の限界速度Lは、コントローラ80が備える限界移動速度記憶手段としてのメモリに予め記憶されている。
For the calculation of the life prediction by the
本実施例では、コントローラ80が、フォトセンサ15及びコントローラ80により検出した定着フィルム8の幅方向への移動速度yと、コントローラ80内のクロック機能により計測した定着フィルム8の稼働時間tと、コントローラ80内のメモリが記憶している限界速度L又は閾値Kとを利用し、予測関数として、1次関数と2次関数を組み合わせた予測曲線により現象を近似する(図5及び図6参照)。
In this embodiment, the
定着フィルムが、初期は寄りの進行度合いが微小だが、寿命間近になると急激に速まるような寿命特性を持つ場合、1次関数で現象を近似することは困難になる。それは、定着フィルムの個体差や外乱等の要因で、予測が実際の結果から外れ易いためである。このため、本実施例では2段階の処理によって予測曲線を決定し、最終的な定着フィルムの寿命予測を行う。 When a fixing film has a life characteristic such that the degree of advancement of the fixing film is small at an initial stage, but rapidly increases as it approaches the end of its life, it is difficult to approximate the phenomenon with a linear function. This is because the prediction is likely to deviate from the actual result due to factors such as individual differences of the fixing film and disturbance. For this reason, in this embodiment, a prediction curve is determined by a two-stage process, and the final life of the fixing film is predicted.
なお、寿命予測には、予測曲線の1次関数の部分を利用しても良いが、本実施例では2次関数の部分から定着フィルムの寿命時期を予測する手法(寿命演算アルゴリズム)について説明する。 For the life prediction, the linear function portion of the prediction curve may be used. In this embodiment, a method (life calculation algorithm) for predicting the life time of the fixing film from the quadratic function portion will be described. .
このフィルムの寿命予測の手順(寿命演算アルゴリズム)は、以下の2段階から成る。(i)既知の基準曲線を元にベースとなる予備予測曲線を決定する。(ii)精度向上のため、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成する。そして、その関数に従って寿命予測演算を行う。 This film life prediction procedure (life calculation algorithm) consists of the following two stages. (I) A preliminary prediction curve serving as a base is determined based on a known reference curve. (Ii) In order to improve accuracy, the preliminary prediction curve is corrected according to the actual phenomenon, and a final prediction curve is created. Then, a life prediction calculation is performed according to the function.
まず、定着フィルムの幅方向移動速度yが、予め設定した閾値を超えた時点で(i)の処理を行い、それから予め設定した一定期間後、再度タイミング遅延率の確認を行うことで(ii)の処理を行う。以下に、処理の具体的内容を図5及び図6を用いて説明する。 First, when the width direction moving speed y of the fixing film exceeds a preset threshold value, the process (i) is performed, and then the timing delay rate is confirmed again after a predetermined period (ii). Perform the process. The specific contents of the processing will be described below with reference to FIGS.
予測曲線(以後、2次関数の部分を指して予測曲線と呼ぶ)は、幅方向移動速度をy、稼働時間をt、2次関数の頂点座標を(M,N)とすると、下記式(1)で定義される。なお、下記式(1)中、Bは2次関数の傾きの係数、Mは2次関数の頂点のX座標(時間
軸)、Nは2次関数の頂点のY座標(幅方向移動速度軸)である。
y=B×(t−M)2+N・・・(1)
A prediction curve (hereinafter referred to as a prediction curve by referring to a quadratic function portion) is expressed by the following equation (y) where the moving speed in the width direction is y, the operation time is t, and the vertex coordinates of the quadratic function are (M, N) Defined in 1). In the following equation (1), B is a coefficient of inclination of the quadratic function, M is the X coordinate (time axis) of the vertex of the quadratic function, and N is the Y coordinate (width direction moving speed axis of the quadratic function). ).
y = B × (t−M) 2 + N (1)
パラメータB,Mは、画像形成装置本体の使用状況によって変化する値で、曲線形状としては、使用頻度が高ければ、t=0を基準として時間軸方向に圧縮され、逆に使用頻度が低ければ、同方向に拡大されるという関係にある。つまり、ある使用頻度における幅方向移動速度推移曲線が事前に1つわかっていれば、使用状況が異なるケースについても、予測曲線を作成できる。本実施例では、1000枚/日のペースで給送動作を行った場合の幅方向移動速度推移曲線を事前にサンプリングし、基準となる予測曲線(以後、基準曲線と呼ぶ)を定義した。この時の基準曲線(図5参照)を表す関数は、下記式(2)となる。
y=B0×(t−M0)2+N0・・・(2)
The parameters B and M are values that change depending on the usage state of the image forming apparatus main body. As the curve shape, if the usage frequency is high, the parameter is compressed in the time axis direction with respect to t = 0, and conversely if the usage frequency is low. It is in the relationship of being expanded in the same direction. That is, if one width direction moving speed transition curve at a certain usage frequency is known in advance, a prediction curve can be created even in cases where the usage situation is different. In this embodiment, the width direction moving speed transition curve when the feeding operation is performed at a rate of 1000 sheets / day is sampled in advance, and a reference prediction curve (hereinafter referred to as a reference curve) is defined. A function representing the reference curve (see FIG. 5) at this time is represented by the following formula (2).
y = B0 × (t−M0) 2 + N0 (2)
また、この基準曲線が、フィルムの寿命予測を実施するトリガとなる幅方向移動速度yが閾値K1に達する時期をT0(既知)と定義する。なお、図5に示す基準曲線は、前述したように、事前に調査済みの速度推移のデータから得られた近似曲線であり、そのパラメータ値(B,M,Nの具体的な数値)はコントローラ80が備えるメモリに予め記憶されている。 In addition, the time when the width direction moving speed y that serves as a trigger for performing the film life prediction reaches the threshold value K1 is defined as T0 (known). As described above, the reference curve shown in FIG. 5 is an approximate curve obtained from the data of the speed transition that has been investigated in advance, and the parameter values (specific values of B, M, and N) are the controller values. 80 is stored in advance in a memory included in 80.
この基準曲線を元に、(i)の処理について説明する。定着フィルム8が使用され、フォトセンサ15とコントローラ80によりモニターしている実際のフィルムの寄り、すなわち幅方向移動速度yが閾値K1に到達した時点で、図5に示す予備予測曲線の決定処理を行う。コントローラ80内蔵のクロック機能により、該当する定着フィルム8が前回交換されてからその時点までの実稼働時間T1が測定できるため、基準曲線と現在の移動速度推移曲線の、時間軸方向の倍率差bが下記式(3)により求まる。
The process (i) will be described based on this reference curve. When the fixing
これにより、現在の予測曲線のパラメータB,Mは、それぞれ下記式(4),(5)によって定まり、幅方向移動速度をy、稼働時間をt、2次関数の頂点座標を(M0×b,N0)とする、図5に示す予備予測曲線の関数(式(6))が算出される。
b=T1/T0・・・(3)
B=B0/b2・・・(4)
M=M0×b・・・(5)
y=(B0/b2)×(t−M0×b)2+N0・・・(6)
As a result, the parameters B and M of the current prediction curve are determined by the following equations (4) and (5), respectively, the movement speed in the width direction is y, the operation time is t, and the vertex coordinates of the quadratic function are (M0 × b , N0), a function (formula (6)) of the preliminary prediction curve shown in FIG. 5 is calculated.
b = T1 / T0 (3)
B = B0 / b 2 (4)
M = M0 × b (5)
y = (B0 / b 2 ) × (t−M0 × b) 2 + N0 (6)
なお、この時点において、基準曲線が限界速度Lに達する時期、すなわち寿命時期をTe0とすると、倍率差bにより、予備予測曲線の寿命時期Te1は、下記式(7)により算出できる。この時点で予測を行っても良いが、より精度をあげるために、まだ予測演算は行わない。
Te1=b×Te0=(T1×Te0)/T0・・・(7)
At this time, when the time when the reference curve reaches the limit speed L, that is, the life time is Te0, the life time Te1 of the preliminary prediction curve can be calculated by the following equation (7) from the magnification difference b. Prediction may be performed at this point, but prediction calculation is not yet performed for higher accuracy.
Te1 = b × Te0 = (T1 × Te0) / T0 (7)
次に、予測曲線を再設定して精度を向上させた上で寿命予測演算を行う(ii)の処理について説明する。まず、(i)の処理から予め設定した一定時間後のT2において、定着フィルムの幅方向移動速度yを再度測定する。この時の速度yをK2とする。予測曲線を決定する2次関数のパラメータのうち、頂点の時間軸座標Mを予備予測曲線のM0×bに固定すると、(T1,K1)と(T2,K2)の2点を通り、かつ頂点がt=M0×b上にある曲線(図6に示す最終予測曲線)が定まる。
K1=B×(T1−M0×b)2+N・・・(8)
K2=B×(T2−M0×b)2+N・・・(9)
Next, the process (ii) for performing the life prediction calculation after resetting the prediction curve to improve the accuracy will be described. First, at T2 after a predetermined time set in advance from the process (i), the moving speed y in the width direction of the fixing film is measured again. The speed y at this time is K2. Of the parameters of the quadratic function that determines the prediction curve, when the time axis coordinate M of the vertex is fixed to M0 × b of the preliminary prediction curve, it passes through two points (T1, K1) and (T2, K2), and the vertex Is a curve (final prediction curve shown in FIG. 6) on t = M0 × b.
K1 = B × (T1-M0 × b) 2 + N (8)
K2 = B × (T2−M0 × b) 2 + N (9)
すなわち、上記連立方程式、式(8),(9)の解として得られるB,Nを、簡略化の
ため、それぞれB2,N2とすると、図6に示す最終予測曲線の関数は、下記式(10)となる。
y=B2×(t−M0×b)2+N2・・・(10)
That is, assuming that B and N obtained as solutions of the above simultaneous equations and equations (8) and (9) are B2 and N2 for simplification, the function of the final prediction curve shown in FIG. 10).
y = B2 × (t−M0 × b) 2 + N2 (10)
この最終予測曲線を表す関数を元に、コントローラ80は寿命予測演算を行い、定着フィルムの幅方向移動速度yが限界速度Lに達する時期Teを下記式(11)(2次関数)によって算出する。
Te=((L−N2)/B2)1/2+M0×b・・・(11)
Based on the function representing this final prediction curve, the
Te = ((L−N2) / B2) 1/2 + M0 × b (11)
前記フィルムの寿命予測の手順により、(i)既知の基準曲線を元に、ベースとなる予備予測曲線を決定し、(ii)精度向上のため、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成する。そして、その関数に従って寿命予測演算が為されると、コントローラ80はネットワーク回線を通じてサービスセンターへ演算結果を自動送信する。これにより、サービスセンターのサービスマンは、いつ頃までにフィルム交換に行けば良いかを把握することができる。
According to the film life prediction procedure, (i) a preliminary prediction curve as a base is determined based on a known reference curve, and (ii) the preliminary prediction curve is corrected in accordance with an actual phenomenon to improve accuracy. Create a final prediction curve. When the life prediction calculation is performed according to the function, the
なお、本実施例では最終予測曲線を決定した後は、寿命の再予測を行わないが、寿命を迎えるまでの間に何度か予測曲線の修正と寿命の再予測を行っても構わない。 In this embodiment, after the final prediction curve is determined, the lifetime is not re-predicted. However, the prediction curve may be corrected several times and the lifetime may be re-predicted until the end of the lifetime.
上述したように、本実施例によれば、特に、初期状態では寄りの進行が遅いが、寿命間近になると加速的に幅方向に移動する特性を持つフィルムの寿命予測に有効である。また、フィルムの個体差や外乱等の要因などによって変化するフィルムの寿命時期を、より柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、ダウンタイム発生等のトラブルを確実に未然に防止することができる。 As described above, according to the present example, the progress of the shift is particularly slow in the initial state, but it is effective in predicting the lifetime of a film having a characteristic of moving in the width direction at an accelerated rate when the lifetime is approaching. In addition, it becomes possible to predict the life time of the film, which varies depending on factors such as individual differences of the film and disturbances, more flexibly and with very high accuracy. As a result, troubles such as the occurrence of downtime can be reliably prevented.
また、寿命予測手段が定着フィルムの寿命を予測した時、その寿命時期情報を、ネットワークを通じて画像形成装置外部の情報端末(サービスステーション)へ伝達することにより、サービスステーション側でユーザ先の装置に組み込まれたフィルムの交換時期を精度良く把握することができる。そのため、ユーザ先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にフィルム交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるダウンタイム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。 In addition, when the life prediction means predicts the life of the fixing film, the life time information is transmitted to an information terminal (service station) outside the image forming apparatus through the network, so that the service station side incorporates it in the user's device. It is possible to accurately grasp the replacement time of the film. For this reason, it is possible to optimize which of the many devices at the user's site should be preferentially used for film replacement. As a result, there is no downtime due to replacement delay, service quality can be dramatically improved, and service operations can be made much more efficient.
また、まだ寿命時期まで余裕のあるフィルムを早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。 In addition, it is not possible to replace a film that still has a margin until the end of its life, but it is possible to replace it after it has been fully used up, so that an effect of reducing running costs can be obtained.
前述した実施例では、定着フィルムの幅方向への移動速度が閾値を超えた時点で寿命予測演算を実施するようにしたが、本発明はこのような方法に限定されるものではない。例えば、定期的に演算を実施しても良いし、閾値を超えた後、こまめに演算を実施するようなシーケンスにしても良い。あるいは、サービスステーション側などの外部から寿命予測演算を行うように実施信号を与えられるようにしても良い。 In the above-described embodiments, the life prediction calculation is performed when the moving speed of the fixing film in the width direction exceeds the threshold value, but the present invention is not limited to such a method. For example, the calculation may be performed periodically, or a sequence in which the calculation is frequently performed after the threshold value is exceeded may be used. Alternatively, the execution signal may be given so as to perform the life prediction calculation from the outside such as the service station side.
また、前述した実施例では、前回フィルムを交換してからの経過時間をそのまま寿命予測に利用したが、例えば、稼働時間から長期間電源を入れていなかった期間は除外するようにしても良いし、時間情報の他にも通紙カウンタ情報なども併用し(例えば、通紙枚数が少ないにもかかわらず寄りが激しい場合とそうでない場合で演算式を変えたり、使用頻度の急激な変化を察知して演算式を変えたり等)、より精度の高い予測を行うこともできる。 In the above-described embodiment, the elapsed time since the last film replacement was used for life prediction as it is. However, for example, the period during which the power was not turned on for a long time may be excluded from the operation time. In addition to time information, paper counter information is also used in combination (for example, the calculation formula is changed depending on whether the deviation is severe or not even though the number of sheets is small, or a sudden change in usage frequency is detected. Thus, prediction can be performed with higher accuracy.
また、前述した実施形態では、フィルムの寿命時期を予測した時、その寿命時期情報を、ネットワークを通じて画像形成装置外部の情報端末(サービスステーションなど)へ送るようにした場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記寿命予測手段が定着フィルムの寿命を予測した時、画像形成装置の操作部の表示手段(不図示)に表示するようにしても良いし、あるいは、記録材に記録して出力するようにしても良い。 In the above-described embodiment, when the film life time is predicted, the life time information is transmitted to an information terminal (service station or the like) outside the image forming apparatus through the network. Is not limited to this. For example, when the life prediction means predicts the life of the fixing film, it may be displayed on a display means (not shown) of the operation unit of the image forming apparatus, or may be recorded on a recording material and output. Anyway.
1 画像形成装置
2 自動原稿供給装置
3 画像読み取り部
4 画像形成部
5 排出処理装置
8 定着フィルム
8a 端部
8b 無付与部
9 加圧ローラ
10 フィルムガイド部材
11a,11b 加圧バネ
13a,13b フランジ
14 ヒータ
15 透過型フォトセンサ
41 レーザーユニット
43 感光体ドラム
44 帯電器
45 現像器
46 転写器
47 分離器
48 クリーニング装置
49 定着装置
80 コントローラ
K 閾値
L 限界速度
N 定着ニップ部
P 記録材
t 稼働時間
y 移動速度
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回転体の幅方向の位置を規制する規制手段と、
前記加熱手段に前記回転体を介して圧接され記録材の未定着画像を担持している面の逆側の面と接する加圧手段とを有し、
前記加熱手段と前記加圧手段との圧接部で、未定着画像を担持した記録材を挟持搬送し加熱加圧定着を行う定着装置であって、
前記回転体が前記規制手段に向かって移動する速度に基づいて前記回転体の寿命を予測する寿命予測手段を有することを特徴とする定着装置。 A fixing means comprising a heating means and a film-like rotating body;
Regulating means for regulating the position of the rotating body in the width direction;
Pressurizing means that is in pressure contact with the heating means via the rotating body and is in contact with the surface opposite to the surface carrying the unfixed image of the recording material;
A fixing device that sandwiches and conveys a recording material carrying an unfixed image at a press-contact portion between the heating unit and the pressing unit, and performs heating and pressure fixing;
A fixing device comprising: a life predicting unit that predicts a life of the rotating body based on a speed at which the rotating body moves toward the regulating unit.
前記移動速度と比較し、前記回転体の寿命を予測する演算を開始するか否かの判断の基準となる所定の速度を記憶する基準速度記憶手段と、
前記回転体の稼働時間を計測する時間計測手段と、を有し
前記寿命予測手段は、前記速度検出手段により検出した前記回転体の移動速度と、前記時間計測手段により計測した前記回転体の稼働時間と、前記基準速度記憶手段が記憶している所定の速度とに基づいて、前記回転体の寿命を予測することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 Furthermore, speed detecting means for detecting a moving speed at which the rotating body moves toward the regulating means,
Reference speed storage means for storing a predetermined speed as a reference for determining whether to start calculation for predicting the life of the rotating body compared to the moving speed;
A time measuring means for measuring the operating time of the rotating body, wherein the life predicting means is a moving speed of the rotating body detected by the speed detecting means and an operation of the rotating body measured by the time measuring means. The fixing device according to claim 1, wherein the life of the rotating body is predicted based on time and a predetermined speed stored in the reference speed storage unit.
請求項1乃至3のいずれかに記載の定着装置と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming an image on a recording material;
A fixing device according to any one of claims 1 to 3,
An image forming apparatus comprising:
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