JP2018141959A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2018141959A
JP2018141959A JP2018014102A JP2018014102A JP2018141959A JP 2018141959 A JP2018141959 A JP 2018141959A JP 2018014102 A JP2018014102 A JP 2018014102A JP 2018014102 A JP2018014102 A JP 2018014102A JP 2018141959 A JP2018141959 A JP 2018141959A
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植川 英治
Eiji Uekawa
英治 植川
貴康 弓納持
Takayasu Yunamochi
貴康 弓納持
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that can prevent the occurrence of an image defect and can appropriately issue a warning for the life of a fixing unit, even when a difference in heat transfer occurs due to wear of a surface layer of a fixing member, such as a fixing film and when a variation in hardness of a pressure member occurs.SOLUTION: An image forming apparatus prints an image on a recording material, and comprises: a fixing unit that fixes the image formed on the recording material to the recording material; a temperature sensor that detects the temperature of a rotating body of the fixing unit; a wear amount acquisition part that acquires the amount of wear of a surface layer of the rotating body according to a detected temperature; and a control temperature setting part that sets a control temperature for a heater according to the amount of wear.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複写機やLBP等の、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置であって、記録材上に形成担持させた未定着トナー像を記録材に加熱定着する加熱定着ユニットを備えた画像形成装置に関する。   The present invention is an image forming apparatus adopting an image forming process such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system, such as a copying machine or an LBP, and uses an unfixed toner image formed and supported on a recording material as a recording material. The present invention relates to an image forming apparatus including a heat fixing unit for heat fixing.

加熱定着ユニット(以下、定着ユニットと呼ぶ)として、たとえば、特許文献1に記載のように、スリープ状態からのヒータの立ち上がりに優れたフィルム加熱方式の定着ユニットがある。フィルム加熱方式の定着ユニットは、筒状の定着フィルムを介して加熱源としてのヒータと、加圧ローラとで定着ニップ部を形成している。この構成の定着ユニットは、低熱容量化や小径化を実現しやすので、より少ない電力で定着ユニットを定着可能状態まで立ち上げることができる。
また、特許文献2には、定着ユニットに投入するエネルギーを更に抑える構成として、加圧ローラのゴム層として、スポンジ材やバルーン材による発泡ゴム層を用いたものが提案されている。これらの構造を採用することにより、加圧ローラの厚み方向の断熱効果が高まるので、ヒータから加圧ローラに伝わる熱量を抑えることができ、ヒータの熱エネルギーをより効率的に利用することができる。
他方では、ヒータからの熱エネルギーが記録材上のトナーに伝達する経路の各構成部材の熱伝導率を高めることにより、省エネ性を更に向上させる構成も提案されている。たとえば、前述のフィルム加熱方式の定着ユニットでは、定着フィルムの基層やゴム層に、より高熱伝導性の材料を用いることによって、ヒータの制御温度を下げる効果が得られる。
As a heat fixing unit (hereinafter, referred to as a fixing unit), for example, as described in Patent Document 1, there is a film heating type fixing unit excellent in rising of a heater from a sleep state. A film heating type fixing unit forms a fixing nip portion with a heater as a heating source and a pressure roller via a cylindrical fixing film. Since the fixing unit having this configuration can easily realize a reduction in heat capacity and a reduction in diameter, the fixing unit can be started up to a fixable state with less power.
Further, Patent Document 2 proposes a configuration in which a foamed rubber layer made of a sponge material or a balloon material is used as a rubber layer of the pressure roller as a configuration that further suppresses energy input to the fixing unit. By adopting these structures, the heat insulation effect in the thickness direction of the pressure roller is enhanced, so the amount of heat transferred from the heater to the pressure roller can be suppressed, and the heat energy of the heater can be used more efficiently. .
On the other hand, a configuration has been proposed in which the energy saving property is further improved by increasing the thermal conductivity of each component member in the path through which the thermal energy from the heater is transmitted to the toner on the recording material. For example, in the above-described film heating type fixing unit, an effect of lowering the control temperature of the heater can be obtained by using a material having higher thermal conductivity for the base layer or rubber layer of the fixing film.

特開平4−204980号公報JP-A-4-204980 特開2002−148988号公報JP 2002-148988 A

上述のように定着ユニット全体の低熱容量化や部材の高熱伝導化が進むにしたがって、定着フィルムの表層の摩耗や加圧ローラの硬度変化による印字品質の劣化と耐久性低下が課題となってきた。
定着ユニットの熱的な立ち上げ時間の短縮には、熱伝導をよくする、あるいは、熱容量を小さくする必要がある。そのためには、熱伝達する部分の厚みを薄くしなければならない。しかし、熱伝達する部分が、定着フィルムのように摩擦摺動する部分である場合には、摩耗度合いで、熱の伝わり方が大きく変化して、当初の性能を発揮できない事態が発生する場合がある。
定着フィルムの表層には、トナーの付着を防止するため、離型性のよい耐熱樹脂であるPFAやPTFEが用いられている。しかし、これらの樹脂は、熱を伝えにくく、その厚みが定着ユニットの性能に大きく影響する。
定着フィルムの表層が摩耗した場合には、ヒータからの熱がトナーや記録材に、より伝わりやすくなる。この結果、ホットオフセットが発生したり、定着処理後の紙のカールが悪化するという問題が発生する。また、記録材の紙種によっては、紙しわが発生する場合もある。
このほかに、熱供給が過多になると、定着ニップ部内で、記録材に定着ニップ部の長手方向の収縮が発生する。これにより、定着ニップ部に進入する前の記録材の部分にドレープ(ひだ)状の波打ちが発生し、その部分が定着ニップ部に進入することで、紙しわにな
る場合もある。
一方、加圧ローラは、加熱と回転による繰り返し応力で、ゴム材が劣化して、硬度が下がっていく。
ホットオフセットや記録材のカール等の問題は、定着フィルムの表層が薄くなった時だけでなく、加圧ローラの硬度が低くなった時にも発生する。加圧ローラの硬度が低くなると、定着ニップ部の記録材搬送方向の幅が大きくなり、記録材を加熱する時間が長くなる。それにより、トナーや紙への熱供給が増えて、熱供給過多になるからである。
As described above, as the heat capacity of the entire fixing unit is reduced and the heat conductivity of the member is increased, the deterioration of the printing quality due to the wear of the surface layer of the fixing film and the change in the hardness of the pressure roller has become a problem. .
To shorten the thermal start-up time of the fixing unit, it is necessary to improve heat conduction or reduce the heat capacity. For this purpose, it is necessary to reduce the thickness of the heat transfer portion. However, if the heat transfer part is a frictional sliding part like a fixing film, the heat transfer method may change greatly depending on the degree of wear, and the situation where the original performance cannot be achieved may occur. is there.
For the surface layer of the fixing film, PFA or PTFE, which is a heat-resistant resin having good releasability, is used in order to prevent toner adhesion. However, these resins are difficult to conduct heat, and their thickness greatly affects the performance of the fixing unit.
When the surface layer of the fixing film is worn, the heat from the heater is more easily transmitted to the toner and the recording material. As a result, problems such as occurrence of hot offset and deterioration of paper curl after the fixing process occur. Further, depending on the paper type of the recording material, paper wrinkles may occur.
In addition, if the heat supply becomes excessive, the recording material contracts in the longitudinal direction of the fixing nip portion in the fixing nip portion. As a result, a drape (pleat) -like undulation is generated in the portion of the recording material before entering the fixing nip portion, and the portion may enter the fixing nip portion to cause paper wrinkling.
On the other hand, the pressure roller undergoes repeated stress due to heating and rotation, so that the rubber material deteriorates and the hardness decreases.
Problems such as hot offset and curling of the recording material occur not only when the surface layer of the fixing film is thin, but also when the hardness of the pressure roller is low. When the hardness of the pressure roller decreases, the width of the fixing nip portion in the recording material conveyance direction increases and the time for heating the recording material increases. This is because the heat supply to the toner and paper increases, resulting in excessive heat supply.

これらの問題に対応するために、装置の使用状況に応じて、定着の条件を変更することが考えられる。例えば、あらかじめ決められた枚数で、制御温度などの条件を変更するものである。
しかし、実際の摩耗度合いは、使用条件で異なってくる。想定よりも早く定着フィルムの摩耗や加圧ローラの硬度低下が進む場合があり、その場合には、やはり、前述の課題が発生してしまう。一方、想定よりも定着フィルムの摩耗や加圧ローラの硬度低下が進まなかった場合には、熱の供給不足による問題が発生してしまうことになる。たとえば、定着不良やそれによる定着ユニットへのトナー蓄積に起因する紙詰まりなどである。
また、使用条件による定着フィルムの摩耗度合いや加圧ローラの硬度変化度合いの差異は、印字品質の問題のほかに寿命警告を出すタイミングにも影響が出てくる。
定着ユニットの寿命は、定着フィルムの摩耗度合いや、加圧ローラの硬度低下の度合で変わってくる。印字した積算枚数、積算駆動時間、積算回転数等の情報を用いて定着ユニットの寿命を警告する方法では、警告を出す前に定着ユニットが寿命に達したり、逆に、まだまだ使える定着ユニットに対して、寿命警告を出してしまう可能性が有る。
本発明の目的は、定着フィルム等の定着部材の表層の摩耗により熱伝達に違いが生じた場合や、加圧部材の硬度変動が生じた場合にも、画像不良の発生を防止できる画像形成装置を提供することにある。
また、寿命警告を適切に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
In order to deal with these problems, it is conceivable to change the fixing conditions in accordance with the usage status of the apparatus. For example, the conditions such as the control temperature are changed by a predetermined number.
However, the actual degree of wear varies depending on the use conditions. In some cases, the wear of the fixing film or the decrease in the hardness of the pressure roller progresses earlier than expected, and in this case, the above-described problem occurs. On the other hand, when the wear of the fixing film or the decrease in the hardness of the pressure roller does not progress more than expected, a problem due to insufficient heat supply occurs. For example, there is a paper jam due to poor fixing or toner accumulation in the fixing unit.
Also, the difference in the degree of wear of the fixing film and the degree of change in the hardness of the pressure roller depending on the use conditions affects the timing of issuing a life warning in addition to the problem of print quality.
The life of the fixing unit varies depending on the degree of wear of the fixing film and the degree of hardness reduction of the pressure roller. In the method of warning the life of the fixing unit using information such as the total number of printed sheets, the total driving time, and the total number of rotations, the fixing unit reaches the end of its life before issuing a warning. May cause a life warning.
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing the occurrence of image defects even when a difference in heat transfer occurs due to wear of a surface layer of a fixing member such as a fixing film or when a hardness variation of a pressure member occurs. Is to provide.
It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of appropriately performing a life warning.

上記目的を達成するために、本発明は、
記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、表層を有する回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記回転体の温度を検知する温度センサと、
前記回転体の前記表層の摩耗量を取得する摩耗量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記摩耗量を取得する摩耗量取得部と、
前記摩耗量に応じて前記ヒータの制御温度を設定する制御温度設定部と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member having a surface layer, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and the rotating member A fixing unit having a heater for heating
A temperature sensor for detecting the temperature of the rotating body;
A wear amount acquisition unit that acquires the wear amount of the surface layer of the rotating body, and a wear amount acquisition unit that acquires the wear amount according to a temperature detected by the temperature sensor;
A control temperature setting unit for setting the control temperature of the heater according to the wear amount;
It is characterized by providing.

また、他の発明は、
記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、表層を有する回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記回転体の温度を検知する温度センサと、
前記回転体の前記表層の摩耗量を取得する摩耗量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記摩耗量を取得する摩耗量取得部と、
前記摩耗量に応じて前記回転体の寿命を算出する寿命算出部と、
を備えることを特徴とする。
また、他の発明は、
記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記加圧部材の温度を検知する温度センサと、
前記加圧部材の硬度変化量を取得する硬度変化量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記硬度変化量を取得する硬度変化量取得部と、
前記硬度変化量に応じて前記ヒータの制御温度を設定する制御温度設定部と、
を備えることを特徴とする。
また、他の発明は、
記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記加圧部材の温度を検知する温度センサと、
前記加圧部材の硬度変化量を取得する硬度変化量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記硬度変化量を取得する硬度変化量取得部と、
前記硬度変化量に応じて前記加圧部材の寿命を算出する寿命算出部と、
を備えることを特徴とする。
In addition, other inventions
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member having a surface layer, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and the rotating member A fixing unit having a heater for heating
A temperature sensor for detecting the temperature of the rotating body;
A wear amount acquisition unit that acquires the wear amount of the surface layer of the rotating body, and a wear amount acquisition unit that acquires the wear amount according to a temperature detected by the temperature sensor;
A life calculation unit for calculating the life of the rotating body according to the wear amount;
It is characterized by providing.
In addition, other inventions
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and heats the rotating member. A fixing unit having a heater;
A temperature sensor for detecting the temperature of the pressure member;
A hardness change amount acquisition unit for acquiring a hardness change amount of the pressure member, and a hardness change amount acquisition unit for acquiring the hardness change amount according to a detection temperature of the temperature sensor;
A control temperature setting unit for setting the control temperature of the heater according to the amount of change in hardness;
It is characterized by providing.
In addition, other inventions
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and heats the rotating member. A fixing unit having a heater;
A temperature sensor for detecting the temperature of the pressure member;
A hardness change amount acquisition unit for acquiring a hardness change amount of the pressure member, and a hardness change amount acquisition unit for acquiring the hardness change amount according to a detection temperature of the temperature sensor;
A life calculation unit for calculating the life of the pressure member according to the hardness change amount;
It is characterized by providing.

本発明によれば、定着部材の表層の摩耗により熱伝達に違いが生じた場合や、加圧部材の硬度変動が生じた場合にも、画像不良の発生を防止し、さらに寿命警告を適切に行うことができる。   According to the present invention, even when a difference in heat transfer occurs due to wear of the surface layer of the fixing member, or when the hardness variation of the pressure member occurs, the occurrence of image defects is prevented, and a life warning is appropriately provided. It can be carried out.

本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 加熱定着ユニットの概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a heat fixing unit. 加熱定着ユニットと温度センサを表す概略構成図。The schematic block diagram showing a heat fixing unit and a temperature sensor. 実施例1における連続通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating member temperatures in continuous paper passing according to the first exemplary embodiment. 実施例1における間欠通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating member temperature in the case of intermittent paper feeding in the first embodiment. 定着フィルムの表面温度と摩耗量の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the surface temperature of a fixing film, and the amount of wear. 定着フィルムの表層膜厚と制御温度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the surface film thickness of a fixing film, and control temperature. 加圧ローラの表面温度と硬度変化量の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the surface temperature of a pressure roller, and hardness variation | change_quantity. 加圧ローラの表面温度と硬度変化量の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the surface temperature of a pressure roller, and hardness variation | change_quantity. 加圧ローラの使用時間と硬度変化の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the usage time of a pressure roller, and hardness change. 実施例2に係る画像形成装置の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a second embodiment. 加熱定着ユニットの概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a heat fixing unit. 実施例2における通紙時の部材温度を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a member temperature when a sheet is passed in the second embodiment. 定着フィルムの表層膜厚と制御温度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the surface film thickness of a fixing film, and control temperature. 実施例1で連続通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating member temperatures in the case of continuous paper passing in the first embodiment. 実施例1で間欠通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating member temperatures in the case of intermittent paper feeding in the first embodiment. 実施例1で間隔の長い間欠通紙の部材温度の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of member temperature of intermittent paper having a long interval in the first embodiment. 実施例2の連続通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating member temperature in the case of continuous paper passing according to the second embodiment. 実施例2で間欠通紙の場合の部材温度を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining member temperatures in the case of intermittent paper feeding in the second embodiment. 実施例2で間隔の長い間欠通紙の部材温度の説明図。Explanatory drawing of the member temperature of intermittent paper with a long space | interval in Example 2. FIG.

以下に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施形態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、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。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略構成図である。
(1)画像形成装置の説明
図において、1は感光ドラムであり、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料がアルミニウム製のシリンダ上に形成されている。感光ドラム1は矢印の方向に回転駆動し、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ2によって一様帯電される。次に感光ドラム1は、レーザースキャナ3より、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザ光Lによる走査露光が施され、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置4で現像、可視化される。
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ5に印加された電圧により、記録材P上に転写される。ここで感光ドラム1上のトナー像の画像形成位置と記録材の位置を合わせるために、トップセンサ8にて記録材の先端を検知し、記録材の搬送タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録材Pは感光ドラム1と転写ローラ5の間で挟持搬送される。トナー像が転写された記録材Pは定着ユニット6へと搬送され、トナー像は記録材に永久画像として定着される。
一方、感光ドラム1上に残存する残留トナーは、クリーニング装置7により感光ドラム1表面より除去される。定着ユニット6内に設けられた排紙センサ9は、記録材がトップセンサ8と排紙センサ9の間で紙詰まりなどを起こした際に、それを検知する為のセンサである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to them.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
(1) Description of Image Forming Apparatus In the figure, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum, and a photosensitive material such as OPC, amorphous Se, or amorphous Si is formed on an aluminum cylinder. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of the arrow. First, the surface is uniformly charged by a charging roller 2 as a charging device. Next, the photosensitive drum 1 is subjected to scanning exposure by the laser light L which is ON / OFF controlled according to image information from the laser scanner 3, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1. This electrostatic latent image is developed and visualized by the developing device 4.
The visualized toner image is transferred onto the recording material P by a voltage applied to a transfer roller 5 as a transfer device. Here, in order to match the image forming position of the toner image on the photosensitive drum 1 and the position of the recording material, the top sensor 8 detects the leading edge of the recording material, and the recording material conveyance timing is adjusted. The recording material P conveyed at a predetermined timing is nipped and conveyed between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5. The recording material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit 6 and the toner image is fixed on the recording material as a permanent image.
On the other hand, residual toner remaining on the photosensitive drum 1 is removed from the surface of the photosensitive drum 1 by the cleaning device 7. A paper discharge sensor 9 provided in the fixing unit 6 is a sensor for detecting when a recording material causes a paper jam or the like between the top sensor 8 and the paper discharge sensor 9.

(2)定着ユニット6の説明
2−1)定着ユニットの断面構成
次に、上記定着ユニット6について説明する。
図2は、本実施例を代表する定着ユニット6の長手方向中央部の断面構成を示す模式図である。
この定着ユニット6は、加熱源としてのヒータ11と、筒状の定着フィルム(定着用回転体)13と、を備えた加熱ユニット10と、加圧部材としての加圧ローラ20とを備えている。定着フィルム13を介してヒータ11と加圧ローラ20が所定の加圧力で圧接されることで定着ニップ部Nが形成されている。定着ニップ部Nに未定着トナー画像を担持した記録材Pを通紙しつつ加熱することにより、トナー画像が記録材に定着される。
加熱ユニット10は、主として、定着フィルム13、ヒータ11、ヒータ11を保持する断熱ホルダー12、および金属ステー14等から構成される。金属ステー14は、不図示のばねによって加圧力を受けて、断熱ホルダー12を加圧ローラ20に向って押圧する。
ヒータ11は低熱容量のプレート形状部材であり、定着フィルム13の内面に接触している。ヒータ11は、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミック基板を有する。基板の表面に、基板の長手方向に沿って、Ag/Pd(銀パラジウム)、RuO、TaN等の材質を使った発熱抵抗層が、スクリーン印刷等の印刷技術により形成されている。このヒータ11が定着フィルム13と接する面には、図示するように、熱効率を損なわない範囲で、発熱抵抗層を保護するガラス層などの保護層11aが設けられている。ヒータ11を保持する断熱ホルダー12は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等の耐熱性樹脂により形成され、定着フィルム13の回転を案内する役目も持つ。
(2) Description of Fixing Unit 6 2-1) Cross-sectional Configuration of Fixing Unit Next, the fixing unit 6 will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of the central portion in the longitudinal direction of the fixing unit 6 representing the present embodiment.
The fixing unit 6 includes a heating unit 10 including a heater 11 as a heating source, a cylindrical fixing film (fixing rotator) 13, and a pressure roller 20 as a pressure member. . A fixing nip portion N is formed by pressing the heater 11 and the pressure roller 20 with a predetermined pressure through the fixing film 13. By heating while passing the recording material P carrying the unfixed toner image in the fixing nip N, the toner image is fixed on the recording material.
The heating unit 10 mainly includes a fixing film 13, a heater 11, a heat insulating holder 12 that holds the heater 11, a metal stay 14, and the like. The metal stay 14 receives pressure from a spring (not shown) and presses the heat insulating holder 12 toward the pressure roller 20.
The heater 11 is a low heat capacity plate-shaped member and is in contact with the inner surface of the fixing film 13. The heater 11 has an insulating ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride. A heating resistance layer using a material such as Ag / Pd (silver palladium), RuO 2 or Ta 2 N is formed on the surface of the substrate along the longitudinal direction of the substrate by a printing technique such as screen printing. As shown in the figure, a protective layer 11a such as a glass layer that protects the heating resistance layer is provided on the surface where the heater 11 is in contact with the fixing film 13, as long as thermal efficiency is not impaired. The heat insulating holder 12 that holds the heater 11 is formed of a heat-resistant resin such as liquid crystal polymer, phenol resin, PPS, or PEEK, and also has a role of guiding the rotation of the fixing film 13.

定着フィルム13の基層は、総厚200μm以下の厚みの耐熱性フィルムである。厚みを薄くする(熱容量を小さくする)ことにより、短時間で定着可能な温度まで立ち上げることができる。定着フィルム13は、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK等の耐熱性樹脂、あるいは耐熱性、高熱伝導性を有するSUS(steel use stainless)、Al、Ni、Cu、Zn等の純金属あるいは合金が基層となっている。一方、長寿命の定着ユニットを構成するためには、充分な強度を持ち、耐久性に優れた基層に
する必要がある。このため、定着フィルム13の基層は、20μm以上の厚みが必要である。よって定着フィルム13の基層の厚みとしては20μm以上200μm以下が最適である。
さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために、定着フィルム13の表層は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、ETFE(エチレン テトラフルオロエチレン共重合体)、CTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)等のフッ素樹脂や、シリコーン樹脂、等の離型性の良好な耐熱樹脂を、混合又は単独で被覆したものである。
また、表層と基層の間には、中間ゴム層として、厚みが100μm〜300μm程度のシリコーンゴム層が形成してあってもよい。中間ゴム層を形成することにより記録材表面の凹凸やトナー画像の凹凸に定着フィルム13の表面が追従しやすくなり、良好な画質を提供することが可能となる。
The base layer of the fixing film 13 is a heat resistant film having a total thickness of 200 μm or less. By reducing the thickness (decreasing the heat capacity), it is possible to start up to a temperature at which fixing is possible in a short time. The fixing film 13 has a base layer made of a heat-resistant resin such as polyimide, polyamideimide, PEEK, or a pure metal or alloy such as SUS (steel use stainless), Al, Ni, Cu, Zn having heat resistance and high thermal conductivity. ing. On the other hand, in order to construct a long-life fixing unit, it is necessary to form a base layer having sufficient strength and excellent durability. For this reason, the base layer of the fixing film 13 needs to have a thickness of 20 μm or more. Therefore, the thickness of the base layer of the fixing film 13 is optimally 20 μm or more and 200 μm or less.
Further, in order to prevent offset and ensure separation of the recording material, the surface layer of the fixing film 13 is made of PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene hexa). Good releasability of fluororesin such as fluoropropylene copolymer), ETFE (ethylene tetrafluoroethylene copolymer), CTFE (polychlorotrifluoroethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), silicone resin, etc. A heat resistant resin is coated or mixed alone.
Further, a silicone rubber layer having a thickness of about 100 μm to 300 μm may be formed between the surface layer and the base layer as an intermediate rubber layer. By forming the intermediate rubber layer, the surface of the fixing film 13 can easily follow the unevenness of the surface of the recording material and the unevenness of the toner image, and it is possible to provide good image quality.

加圧ローラ20は、SUS、SUM(steel use machinerbility)、Al等の金属製の芯金21の外側に、弾性層22が形成された弾性ローラであり、さらにその上に、図示のような表層23を形成してあってもよい。
弾性層22は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成した弾性ソリッドゴム層、あるいはより断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成したスポンジゴム層、あるいはシリコーンゴム層内に中空のフィラー(マイクロバルーン等)を分散させ、焼成後の硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めた気泡ゴム層等である。
また、表層23には、PFA、PTFE等が用いられる。
また、加圧ローラ20は、芯金21の端部に設けられた不図示の駆動ギアを介して、図2の矢印の方向に回転する駆動力を得る。駆動力は、制御手段を統制する不図示のCPUからの指令に従い、不図示のモータより伝達される。この加圧ローラ20の回転駆動に伴って、定着フィルム13は加圧ローラ20との摩擦力により従動回転する。定着フィルム13とヒータ11との間には、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、滑らかに定着フィルム13を回転させることができる。
また、セラミック基板の背面には、温度センサとしてのサーミスタ15が設けられている。CPUは、サーミスタ15からの信号に応じて、ヒータ11が制御温度を維持するようにヒータ11へ供給する電力のデューティー比を制御する。これにより、定着ニップ部N内の温度を所望の温度に保つことができる。温度センサとしては、サーミスタに限定されるものではなく、種々のセンサを適用可能である。
定着ユニット6は、記憶手段または記憶部であるところの記憶媒体(NVRAM)を有する。この記憶媒体33はCPUと通信を行い、定着ユニットの稼働状況を記憶する。
尚、本実施例1の製品仕様は、1分間に60枚の印字を行うことが出来る、A4サイズを縦送りで印字を行う画像形成装置である。装置内での紙搬送速度は、400mm/秒である。記録材Pに接触する定着フィルム13や加圧ローラ20等も、紙搬送速度と同じ周速で回転する。また、画像形成装置に対して、定着ユニット6は交換式であり、印字を150k枚(15万枚)行ったら交換する設定となっている。
The pressure roller 20 is an elastic roller in which an elastic layer 22 is formed on the outer side of a metal core 21 made of SUS, SUM (steel use machinery), Al or the like, and a surface layer as shown in the drawing. 23 may be formed.
The elastic layer 22 is an elastic solid rubber layer formed of heat-resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber, or a sponge rubber layer formed by foaming silicone rubber to provide a more heat-insulating effect, or hollow in the silicone rubber layer. A foam rubber layer or the like in which a filler (such as a microballoon) is dispersed and a gas portion is provided in the fired cured product to enhance the heat insulation effect.
For the surface layer 23, PFA, PTFE or the like is used.
Further, the pressure roller 20 obtains a driving force that rotates in the direction of the arrow in FIG. 2 via a driving gear (not shown) provided at the end of the cored bar 21. The driving force is transmitted from a motor (not shown) according to a command from a CPU (not shown) that controls the control means. As the pressure roller 20 is driven to rotate, the fixing film 13 is driven to rotate by a frictional force with the pressure roller 20. By interposing a lubricant such as fluorine-based or silicone-based heat resistant grease between the fixing film 13 and the heater 11, the frictional resistance can be kept low and the fixing film 13 can be smoothly rotated.
A thermistor 15 as a temperature sensor is provided on the back surface of the ceramic substrate. In accordance with a signal from the thermistor 15, the CPU controls the duty ratio of the electric power supplied to the heater 11 so that the heater 11 maintains the control temperature. Thereby, the temperature in the fixing nip N can be maintained at a desired temperature. The temperature sensor is not limited to the thermistor, and various sensors can be applied.
The fixing unit 6 includes a storage medium (NVRAM) serving as a storage unit or a storage unit. This storage medium 33 communicates with the CPU and stores the operating status of the fixing unit.
The product specification of the first embodiment is an image forming apparatus capable of printing 60 sheets per minute and printing A4 size by vertical feeding. The paper conveyance speed in the apparatus is 400 mm / second. The fixing film 13 and the pressure roller 20 that are in contact with the recording material P also rotate at the same peripheral speed as the paper conveyance speed. Further, the fixing unit 6 is replaceable with respect to the image forming apparatus, and is set to be replaced after printing 150k sheets (150,000 sheets).

次に、この定着ユニット6における各構成部品の具体例を以下に示す。
定着フィルム13は、外径が30mmである。基層は厚み60μmのPI製で、熱伝導を向上するためにカーボンファーバーを分散してある。その上に弾性層として、厚み250μmのシリコーンゴム層を有する。表層は、厚さ20μmのPFA層であり、PFAを材質とするチューブをシリコーンゴム層に被覆したものである。
加圧ローラ20は、外径が30mmである。芯金21は外径23mmの鉄製で、その上に弾性層22として厚さ約3.5mmのソリッドシリコーンゴム層を形成し、さらに、表
層23として厚さ50μmのPFAチューブが被覆されている。
加圧ローラ20は、その表面(即ち表層23)にアスカーC硬度計を1kgの加重で当接させた際に測定される硬度が55°になるように成型されている。この時のシリコーンゴム層の硬度は、前述と同様の測定条件で、17°である。
また、加圧ローラ20と定着フィルム13の間に掛る圧力は、15kgfである。
Next, specific examples of each component in the fixing unit 6 are shown below.
The fixing film 13 has an outer diameter of 30 mm. The base layer is made of PI having a thickness of 60 μm, and carbon fiber is dispersed in order to improve heat conduction. On top of this, a silicone rubber layer having a thickness of 250 μm is provided as an elastic layer. The surface layer is a PFA layer having a thickness of 20 μm, and a tube made of PFA is covered with a silicone rubber layer.
The pressure roller 20 has an outer diameter of 30 mm. The core metal 21 is made of iron having an outer diameter of 23 mm, a solid silicone rubber layer having a thickness of about 3.5 mm is formed thereon as an elastic layer 22, and a PFA tube having a thickness of 50 μm is coated as the surface layer 23.
The pressure roller 20 is molded such that the hardness measured when the Asker C hardness meter is brought into contact with the surface (that is, the surface layer 23) with a load of 1 kg is 55 °. The hardness of the silicone rubber layer at this time is 17 ° under the same measurement conditions as described above.
The pressure applied between the pressure roller 20 and the fixing film 13 is 15 kgf.

2−2)定着フィルム13および加圧ローラ20の表面温度を検出する温度センサについての説明
図3は、定着ユニット6の定着フィルム13の表面温度および加圧ローラ20の表面温度を測定する温度センサの概略構成図を示す。
31は、定着フィルム13の表面温度を検出するための非接触式の温度センサである。また、32は、加圧ローラ20の表面温度を検知するための非接触式の温度センサである。31、32に好適な温度センサは、サーモパイル等の非接触式のサーミスタである。
これらの温度センサ31、32は画像形成装置内に設置されている。定着ユニット6が画像形成装置に対して着脱可能な場合、温度センサ31、32が定着ユニット6と干渉しないように退避するような機構であってもよい。また、温度センサ31、32が、着脱可能な定着ユニット6の内部に具備されていても良い。
これらの温度センサ31、32により測定した定着フィルム13表面の温度および、加圧ローラ20表面の温度は、定着ユニット6あるいは画像形成装置本体が有する、図2に示したNVRAM等の記憶媒体33に一旦格納される。そして、これらの温度情報は、制御手段としてのCPU100に読み込むことにより、定着ユニット6の温度制御に反映される。あるいは、測定された温度は都度、直接CPU100に送信した後に、定着ユニット6の寿命管理などに使用される。具体的な制御方法は以下に説明する。なお、CPU100から、温度制御回路101に温度制御信号が、表示パネル102に警告信号が出力される。
2-2) Description of Temperature Sensor for Detecting Surface Temperature of Fixing Film 13 and Pressure Roller 20 FIG. 3 is a temperature sensor for measuring the surface temperature of fixing film 13 and the surface temperature of pressure roller 20 of fixing unit 6. The schematic block diagram of is shown.
Reference numeral 31 denotes a non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of the fixing film 13. Reference numeral 32 denotes a non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of the pressure roller 20. A temperature sensor suitable for 31 and 32 is a non-contact type thermistor such as a thermopile.
These temperature sensors 31 and 32 are installed in the image forming apparatus. When the fixing unit 6 is detachable from the image forming apparatus, a mechanism may be employed in which the temperature sensors 31 and 32 are retracted so as not to interfere with the fixing unit 6. Further, the temperature sensors 31 and 32 may be provided inside the detachable fixing unit 6.
The temperature of the surface of the fixing film 13 and the temperature of the surface of the pressure roller 20 measured by the temperature sensors 31 and 32 are stored in the storage medium 33 such as NVRAM shown in FIG. Once stored. These temperature information is reflected in the temperature control of the fixing unit 6 by being read into the CPU 100 as the control means. Alternatively, the measured temperature is directly transmitted to the CPU 100 each time, and then used for life management of the fixing unit 6. A specific control method will be described below. Note that the CPU 100 outputs a temperature control signal to the temperature control circuit 101 and a warning signal to the display panel 102.

(3)定着フィルムの温度と表層の摩耗量に関する説明
定着フィルム13の表層は、通紙により摩耗する。その理由は、記録材Pの紙材と定着フィルム13に微小ながら周速差が生じるからである。
定着ユニット6は、加圧ローラ20の回転に従動して回転する。加圧ローラ20が記録材Pを搬送し、その記録材Pと定着フィルム13の摩擦力により、定着フィルム13が回転する。定着フィルム13の表面は、離型性が高い材料で構成されているため、摩擦係数が低い。また、定着フィルム13の内面が、ヒータ11や断熱ホルダー12と摺擦しているため、定着フィルム13の周速は、記録材Pの搬送スピードよりも遅くなる。
記録材Pの紙材は、紙を白く不透明にするために炭酸カルシウムやカオリンなどの鉱物を填料として含んでいる。これらの填料が研磨剤となって、定着フィルム13の表層を削っていくのである。
定着フィルム13の表層が摩耗する速度は、表面の温度と、温度がかかっている時間に関係がある。定着フィルム13の表層に使われるPFA、PTFEなどの樹脂は、温度が高くなると柔らかくなる。そのため、定着フィルム13と記録材Pが定着ニップ部Nで加圧された際に、紙の填料が、より深く定着フィルム13に食い込むようになる。この状態で、定着フィルム13と記録材Pに周速差が生じることで、摩耗が加速すると考えられている。
なお、これらの樹脂の硬さは、加熱された時間で変わってくる。これらの樹脂は、外部からの応力による弾性変形と前述の温度による粘性変形により硬さが変わるが、粘性変形は、加熱された時間と関係がある。このため、加熱初期には、硬く、加熱時間がある程度経過すると柔らかくなる傾向がある。
(3) Explanation regarding the temperature of the fixing film and the amount of wear on the surface layer The surface layer of the fixing film 13 is worn by passing paper. The reason is that there is a slight difference in peripheral speed between the paper material of the recording material P and the fixing film 13.
The fixing unit 6 rotates following the rotation of the pressure roller 20. The pressure roller 20 conveys the recording material P, and the fixing film 13 is rotated by the frictional force between the recording material P and the fixing film 13. Since the surface of the fixing film 13 is made of a material having high releasability, the coefficient of friction is low. Further, since the inner surface of the fixing film 13 is rubbed against the heater 11 and the heat insulating holder 12, the peripheral speed of the fixing film 13 is slower than the conveying speed of the recording material P.
The paper material of the recording material P contains minerals such as calcium carbonate and kaolin as fillers to make the paper white and opaque. These fillers act as abrasives to scrape the surface layer of the fixing film 13.
The speed at which the surface layer of the fixing film 13 is worn is related to the temperature of the surface and the time during which the temperature is applied. Resins such as PFA and PTFE used for the surface layer of the fixing film 13 become soft as the temperature rises. For this reason, when the fixing film 13 and the recording material P are pressed at the fixing nip portion N, the paper filler bites into the fixing film 13 more deeply. In this state, it is considered that wear is accelerated by a difference in peripheral speed between the fixing film 13 and the recording material P.
In addition, the hardness of these resins changes with the time heated. These resins change in hardness due to elastic deformation due to external stress and viscous deformation due to the above-mentioned temperature, and the viscous deformation is related to the heating time. For this reason, it is hard at the beginning of heating and tends to become soft after a certain amount of heating time.

定着フィルム13の表面温度と摩耗速度の関係を、図6に示す。
図6の横軸は定着フィルム13の温度、縦軸は定着フィルム13の表層の摩耗速度であ
り、1000枚当たりの摩耗量を示している。
温度が低いときには表層はあまり削れないが、温度が高くなると摩耗量は多くなる。表面温度180℃程度であれば、1000枚当たりの摩耗量は、0.07μmだが、200℃では0.13μmとなる。尚、図6は、弾性変形と粘性変形の両方を考慮した場合の摩耗量である。
本実施例では、定着フィルム13の表面温度が160℃に達すると、粘性変形による摩耗が始まる。定着ユニット6が室温程度に冷えているときに、ヒータ11への通電を開始し、定着フィルム13の表面温度が160℃に達するまでの所要時間は、4.8秒程度である。このため、4.8秒より前での摩耗量は少なく、0.05μm/1000枚でほぼ一定である。
また、粘性変形が始まる迄の時間は、部材の温度によって変わってくる。本実施例の構成では、定着フィルム13の表面温度が160〜175℃である場合6秒程度、175〜200℃である場合3.5秒程度、200℃以上である場合1秒程度で粘性変形が始まる。
ヒータ11の温調は、ヒータ11裏面に設けたサーミスタ15の信号をもとに行う。本例では、サーミスタ15の検知温度が制御温度200℃を維持するように、ヒータへ供給する電力が制御される。
定着フィルム13が新品の時に制御温度200℃で毎分60枚の印字を行った場合、定着フィルムの温度は180℃になる。
定着フィルム13の表層の膜厚が小さくなると、制御温度が同じであっても定着フィルム表面の温度は高くなってしまう。これを防止するために、本実施例では、制御温度を定着フィルム13の表層膜厚に応じて変化させる。表層膜厚と制御温度の関係を、図7に示す。
図7における横軸は表層膜厚、縦軸は毎分60枚の速度で印字した場合に定着フィルムの表面を180℃に維持するための制御温度である。表層膜厚が20μmの場合には、制御温度は200℃だが、15μmでは196℃、10μmでは192℃、5μmでは188℃である。後述するが、この制御温度を寿命報知タイミング等に活用する。
The relationship between the surface temperature of the fixing film 13 and the wear rate is shown in FIG.
In FIG. 6, the horizontal axis represents the temperature of the fixing film 13, and the vertical axis represents the wear rate of the surface layer of the fixing film 13, indicating the amount of wear per 1000 sheets.
When the temperature is low, the surface layer is not cut much, but when the temperature is high, the amount of wear increases. If the surface temperature is about 180 ° C., the wear amount per 1000 sheets is 0.07 μm, but at 200 ° C., it becomes 0.13 μm. FIG. 6 shows the amount of wear when both elastic deformation and viscous deformation are considered.
In this embodiment, when the surface temperature of the fixing film 13 reaches 160 ° C., wear due to viscous deformation starts. When the fixing unit 6 is cooled to about room temperature, energization to the heater 11 is started and the time required for the surface temperature of the fixing film 13 to reach 160 ° C. is about 4.8 seconds. For this reason, the amount of wear before 4.8 seconds is small, and is almost constant at 0.05 μm / 1000 sheets.
Further, the time until viscous deformation starts varies depending on the temperature of the member. In the structure of this embodiment, when the surface temperature of the fixing film 13 is 160 to 175 ° C., about 6 seconds, when it is 175 to 200 ° C., about 3.5 seconds, and when it is 200 ° C. or more, viscous deformation takes about 1 second. Begins.
The temperature of the heater 11 is controlled based on a signal from the thermistor 15 provided on the back surface of the heater 11. In this example, the power supplied to the heater is controlled so that the temperature detected by the thermistor 15 maintains the control temperature of 200 ° C.
When 60 sheets per minute are printed at a control temperature of 200 ° C. when the fixing film 13 is new, the temperature of the fixing film is 180 ° C.
When the film thickness of the surface layer of the fixing film 13 becomes small, the temperature of the fixing film surface becomes high even if the control temperature is the same. In order to prevent this, in this embodiment, the control temperature is changed according to the surface layer thickness of the fixing film 13. The relationship between the surface layer thickness and the control temperature is shown in FIG.
The horizontal axis in FIG. 7 is the surface layer thickness, and the vertical axis is the control temperature for maintaining the surface of the fixing film at 180 ° C. when printing is performed at a rate of 60 sheets per minute. When the surface layer thickness is 20 μm, the control temperature is 200 ° C., but 196 ° C. for 15 μm, 192 ° C. for 10 μm, and 188 ° C. for 5 μm. As will be described later, this control temperature is utilized for life notification timing and the like.

(4)加圧ローラ20の温度と硬度低下量に関する説明
加圧ローラ20の硬度は、小さい(軟らかい)方が、記録材Pが定着ニップ部Nを通過する時間が長くなり、記録材Pとトナーに伝わる熱量が多くなるので、トナーを溶融させる効果が大きくなる。
一方、硬度が大きい(硬い)と、定着ユニット6を駆動する際の負荷トルクが小さく、発生するトルクが小さい、安価で小型のモータを使用することができる。
加圧ローラ20の硬度は、使うことでだんだんと低くなる傾向があるので、上記の都合を考慮して設定される。本実施例では、加圧ローラ20の硬度は、55°とした。尚、モータとして、加圧ローラの硬度の下限が50°迄であれば、駆動できる仕様のものを選択した。
図8は、加圧ローラ20の表面温度と硬度低下速度の関係を示すグラフである。横軸は、加圧ローラ20の表面温度、縦軸は、回転時間100時間当たりの硬度低下速度である。
加圧ローラ20の温度が100℃程度の場合、回転時間100時間当たりの硬度変化は、1°程度、180℃の場合には、2.5°となる。
表1に、本実施例における加圧ローラ20の硬度と定着ニップ部の幅Ln、及び、一定の定着性を得るために必要な制御温度の関係を示す。
加圧ローラ20の硬度が2度下がるとニップ幅は、0.5mm広くなり、一定の定着性能を得るためには、制御温度を3°下げる必要がある。
(4) Description of the temperature and hardness reduction amount of the pressure roller 20 When the hardness of the pressure roller 20 is smaller (softer), the time for the recording material P to pass through the fixing nip portion N becomes longer. Since the amount of heat transmitted to the toner increases, the effect of melting the toner is increased.
On the other hand, if the hardness is high (hard), a low-priced and small motor can be used, in which the load torque when driving the fixing unit 6 is small and the generated torque is small.
Since the hardness of the pressure roller 20 tends to gradually decrease with use, it is set in consideration of the above circumstances. In this embodiment, the pressure roller 20 has a hardness of 55 °. As the motor, a motor that can be driven when the lower limit of the hardness of the pressure roller is 50 ° was selected.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the surface temperature of the pressure roller 20 and the hardness reduction rate. The horizontal axis represents the surface temperature of the pressure roller 20, and the vertical axis represents the rate of hardness reduction per 100 hours of rotation time.
When the temperature of the pressure roller 20 is about 100 ° C., the hardness change per rotation time of 100 hours is about 1 °, and when the temperature is 180 ° C., it becomes 2.5 °.
Table 1 shows the relationship between the hardness of the pressure roller 20 in this embodiment, the width Ln of the fixing nip portion, and the control temperature necessary to obtain a fixed fixing property.
When the hardness of the pressure roller 20 is lowered by 2 degrees, the nip width is increased by 0.5 mm. In order to obtain a fixed fixing performance, the control temperature needs to be lowered by 3 °.

(5)通紙モードと定着フィルム13の温度に関する説明
定着ユニット6を基準とした通紙シーケンスは、以下の四つの工程で構成される。
前回転工程:感光ドラム1の電位を安定させるとともに、レーザースキャナ3の回転を安定させる工程である準備工程と、感光ドラム1上への作像、及び、感光ドラム1上の画像が転写された記録材Pが定着ユニット6まで搬送されてくる搬送工程と、定着フィルム13と加圧ローラ20を温めるウォームアップ工程、が含まれている。ウォームアップ工程は、準備工程や搬送工程と時間的に重なっている。
通紙工程 :定着ニップ部Nに未定着トナーを載せた記録材Pを通過させて定着を行う工程。定着ニップ部Nの中に記録材Pが存在する期間である。
紙間工程 :連続通紙を行う場合の先行する記録材Pと次の記録材Pの間のタイミング。連続通紙中に定着ニップ部Nに記録材Pが存在しない期間である。
後回転工程:記録材Pを装置外に出すための回転時間である。
それぞれの所要時間は以下のように設定した。
前回転:6秒
通紙 :0.74秒(A4サイズ:297mm)
紙間 :0.25秒
後回転:1秒
通紙の条件で、定着フィルム13、加圧ローラ20の温度は変わってくるが、上記の条件でこれらの温度がどのように変化するかを、図4、図5に沿って説明する。
図4は、印字を連続して行った場合の、定着フィルム13と加圧ローラ20の温度推移を示す。横軸は時間、縦軸は温度である。実線は定着フィルム13の表面温度、破線は加圧ローラ20の表面温度を表す。時間軸のR1は前回転の期間、R2は通紙工程の期間、R3は紙間の期間を示す。
連続して通紙を行う場合には、前回転の後、指定枚数のプリントが終了するまで、通紙工程と紙間が繰り返される(途中に後回転の期間はない)。通紙の際の定着ユニットの温度制御は、ヒータ11裏のサーミスタ15の検知温度に応じて行う。ヒータ11の制御温度は200℃である。
前回転工程R1の期間では、ヒータ11裏の温度を定着に必要な温度にするために、ヒータ11に多くの電力を投入する。
R1の期間では、サーミスタ15の温度が200℃に達したところで、定着ニップ部Nに記録材Pが進入するように、タイミングを合わせて画像作成を行う。
通紙工程の期間R2と紙間の期間R3の期間中、CPU100は、サーミスタ15の検知温度が一定の温度200℃になるように、ヒータ11への通電を制御する。
連続して通紙を行うと、定着フィルム13は記録材Pに熱を奪われるため、その表面温度は、180℃程度になる。
加圧ローラ20も通紙とともに温度が下がり、80℃程度で安定する。
このように、その製品の最速のスループットで印字を行った場合には、定着フィルム13、加圧ローラ20ともに温度は、低めに推移する。
この条件で、本例の定着ユニットの寿命である150k枚のプリントを行うと、定着フィルム13の表層は、12.6μm削れる。
一方、プリント速度60ppmで150k枚プリントすると加圧ローラの回転時間は41時間程度になるが、41時間、回転した後の加圧ローラ20の硬度の低下は0.5°程度であり、問題とはならない。
(5) Explanation regarding the Paper Passing Mode and the Temperature of the Fixing Film 13 The paper passing sequence based on the fixing unit 6 includes the following four steps.
Pre-rotation step: a preparation step, which is a step of stabilizing the potential of the photosensitive drum 1 and stabilizing the rotation of the laser scanner 3, an image formation on the photosensitive drum 1, and an image on the photosensitive drum 1 are transferred A conveyance process in which the recording material P is conveyed to the fixing unit 6 and a warm-up process for warming the fixing film 13 and the pressure roller 20 are included. The warm-up process overlaps with the preparation process and the transport process in terms of time.
Paper passing process: A process in which the recording material P on which unfixed toner is placed is passed through the fixing nip portion N to perform fixing. This is a period in which the recording material P exists in the fixing nip portion N.
Inter-paper step: Timing between the preceding recording material P and the next recording material P when continuous paper feeding is performed. This is a period in which the recording material P does not exist in the fixing nip portion N during continuous paper feeding.
Post-rotation step: a rotation time for taking out the recording material P out of the apparatus.
Each required time was set as follows.
Pre-rotation: 6 seconds Paper feed: 0.74 seconds (A4 size: 297 mm)
Between paper sheets: 0.25 seconds After rotation: 1 second The temperature of the fixing film 13 and the pressure roller 20 changes depending on the condition of passing paper. How these temperatures change under the above conditions, This will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows the temperature transition of the fixing film 13 and the pressure roller 20 when printing is continuously performed. The horizontal axis is time, and the vertical axis is temperature. The solid line represents the surface temperature of the fixing film 13, and the broken line represents the surface temperature of the pressure roller 20. R1 on the time axis represents a pre-rotation period, R2 represents a paper passing process period, and R3 represents a paper interval period.
In the case of continuous sheet passing, the sheet passing process and the interval between sheets are repeated after the pre-rotation until the designated number of prints is completed (there is no post-rotation period in the middle). The temperature control of the fixing unit when the paper is passed is performed according to the temperature detected by the thermistor 15 on the back of the heater 11. The control temperature of the heater 11 is 200 ° C.
During the period of the pre-rotation step R1, a large amount of electric power is supplied to the heater 11 in order to set the temperature behind the heater 11 to a temperature necessary for fixing.
In the period of R1, when the temperature of the thermistor 15 reaches 200 ° C., an image is created in time so that the recording material P enters the fixing nip N.
During the period R2 of the sheet passing process and the period R3 between the sheets, the CPU 100 controls the energization of the heater 11 so that the temperature detected by the thermistor 15 becomes a constant temperature of 200 ° C.
When the sheet is continuously fed, the fixing film 13 is deprived of heat by the recording material P, and the surface temperature thereof is about 180 ° C.
The pressure roller 20 also decreases in temperature with the passage of paper and is stabilized at about 80 ° C.
In this way, when printing is performed at the fastest throughput of the product, the temperature of both the fixing film 13 and the pressure roller 20 is kept low.
Under this condition, when printing of 150 k sheets, which is the life of the fixing unit of this example, is performed, the surface layer of the fixing film 13 is cut by 12.6 μm.
On the other hand, when printing 150k sheets at a printing speed of 60 ppm, the rotation time of the pressure roller is about 41 hours, but the decrease in the hardness of the pressure roller 20 after rotating for 41 hours is about 0.5 °, which is a problem. Must not.

次に、定着ユニット6の温度が高くなる間欠的通紙の場合を、図5に示す。図5の横軸、縦軸、実線、破線の表記は、図4と同様である。
図5は、8秒おきに1枚ずつプリントした場合の定着フィルム13と加圧ローラ20の温度推移である。
本実施例の構成で、8秒おきにプリントを行うと、1枚目のプリントの後回転終了後すぐに前回転が始まる。この場合、定着ユニット6は温まっているので、ヒータ11は、ウォームアップを開始した後すぐに制御温度200度に達する。しかし、作像と紙搬送に6秒かかるので、ヒータ11が200℃の温度を保ったまま待機する。待機の間、定着フィルム13や加圧ローラ20は回転している。ヒータ11が高温のまま、定着フィルム13や加圧ローラ20が停止して待機していると、定着フィルム13や加圧ローラ20に局部的な熱履歴(変形)が残り、この変形が画像に影響するからである。
前回転の期間R1の中で、ヒータ11が200℃を保つ時間が長いので、定着フィルム13の温度は、制御温度とほぼ等しい200℃に達する。加圧ローラ20は、温度が高い定着フィルム13と当接した状態で回転するため、加圧ローラ20の温度も上昇し、160℃程度となる。このような、定着フィルム13や加圧ローラ20の温度が高くなる状態では、定着フィルム13の摩耗が加速し、また、加圧ローラ20の硬度低下が促進して、定着ユニット6の寿命(150k枚)前にホットオフセットやカール、紙しわといった問題が発生する可能性が有る。
また、図5に示した間欠通紙の場合、記録材Pの先端が定着ニップ部に進入するタイミングで、定着フィルム13が温度200℃に達してることもある。このときの1000(1k)枚当たりの摩耗量は、図6から0.13μmである。150k枚プリントすると、摩耗量は、19.5μmとなり、表層がほとんどなくなってしまう。
一方、加圧ローラ20は、温度160℃で回転しているので、100k枚プリントするまでは、100時間当たり、1.7°硬度が低下し、それ以降は、100時間当たり、0.9°硬度が低下する。150k枚を間欠印字する場合、加圧ローラ20や定着フィルム13の回転時間は、333時間なので、後半の233時間は、硬度低下率(0.9°/100時間)で硬度が低下する。
その結果、150k枚の時点での、加圧ローラ20の硬度は、51°程度となり、駆動できる下限硬度である50°付近まで低下してしまい、モータが耐久性の点で余裕がない。
プリントした記録材の枚数のカウントで、定着ユニット6の寿命警告を製品本体の操作パネルや、PCのモニタ上に表示する方法では、定着ユニット6の寿命に達するタイミングに対して寿命警告を行うタイミングにずれが生じる。そのため、ユーザへの警告を適切に行えず。紙面汚れや駆動不良による紙詰まりを発生させてしまうリスクがあった。
Next, FIG. 5 shows a case of intermittent paper feeding in which the temperature of the fixing unit 6 becomes high. The notations of the horizontal axis, the vertical axis, the solid line, and the broken line in FIG. 5 are the same as those in FIG.
FIG. 5 shows the temperature transition of the fixing film 13 and the pressure roller 20 when one sheet is printed every 8 seconds.
With the configuration of this embodiment, if printing is performed every 8 seconds, pre-rotation starts immediately after the completion of post-rotation of the first print. In this case, since the fixing unit 6 is warm, the heater 11 reaches the control temperature of 200 degrees immediately after the warm-up is started. However, since image formation and paper conveyance take 6 seconds, the heater 11 stands by while maintaining a temperature of 200 ° C. During the standby, the fixing film 13 and the pressure roller 20 are rotating. If the fixing film 13 and the pressure roller 20 are stopped and stand by while the heater 11 is at a high temperature, a local thermal history (deformation) remains in the fixing film 13 and the pressure roller 20, and this deformation is applied to the image. Because it affects.
During the pre-rotation period R1, since the time during which the heater 11 maintains 200 ° C. is long, the temperature of the fixing film 13 reaches 200 ° C., which is substantially equal to the control temperature. Since the pressure roller 20 rotates in contact with the fixing film 13 having a high temperature, the temperature of the pressure roller 20 also rises to about 160 ° C. In such a state that the temperature of the fixing film 13 and the pressure roller 20 is high, the wear of the fixing film 13 is accelerated, and the hardness of the pressure roller 20 is accelerated to decrease, so that the life of the fixing unit 6 (150 k) is increased. There is a possibility that problems such as hot offset, curl, and paper wrinkle may occur.
In the case of intermittent paper feeding shown in FIG. 5, the fixing film 13 may reach a temperature of 200 ° C. at the timing when the leading edge of the recording material P enters the fixing nip portion. The wear amount per 1000 (1k) sheets at this time is 0.13 μm from FIG. When 150k sheets are printed, the wear amount is 19.5 μm, and the surface layer is almost lost.
On the other hand, since the pressure roller 20 rotates at a temperature of 160 ° C., the hardness decreases by 1.7 ° per 100 hours until 100 k sheets are printed, and thereafter, the hardness decreases by 0.9 ° per 100 hours. Hardness decreases. When intermittently printing 150 k sheets, the rotation time of the pressure roller 20 and the fixing film 13 is 333 hours, so the hardness decreases at a hardness reduction rate (0.9 ° / 100 hours) in the latter 233 hours.
As a result, the hardness of the pressure roller 20 at the time of 150k sheets is about 51 °, and decreases to around 50 ° which is the lower limit hardness that can be driven, and the motor has no margin in terms of durability.
In the method of displaying the life warning of the fixing unit 6 on the operation panel of the product main body or the monitor of the PC by counting the number of printed recording materials, the timing for issuing the life warning with respect to the timing when the life of the fixing unit 6 is reached. Deviation occurs. As a result, the user cannot be warned properly. There was a risk of paper jams due to paper contamination and drive failure.

(6)本実施例の制御
そこで、本実施例では、CPU11が、定着フィルム13、加圧ローラ20の表面温度を第1の温度センサ31,第2の温度センサ32でモニターし、表面温度に応じたプリント一枚毎の定着フィルム13の表層の摩耗量、加圧ローラ20の硬度変化を計算して、温度測定時点の定着フィルム13の表層の膜厚、加圧ローラ20の硬度を予測する。CPU11は、定着フィルム13の表層の摩耗量を取得する摩耗量取得部の役割、加圧ローラ20の単位時間当たりの硬度変化量を取得する硬度変化量取得部の役割を有する。更にCPU11は、定着フィルムの表層の摩耗量や加圧ローラの硬度変化量に応じてヒータの制御温度を設定する制御温度設定部の役割、定着フィルムの表層の摩耗量や加圧ローラの硬度
変化量に応じて定着フィルムや加圧ローラの寿命を算出する寿命算出部の役割を有する。そして、定着フィルムの表層の膜厚及び加圧ローラの硬度の予測情報から制御温度を設定することで、画像不良の発生を防止するとともに、適切なタイミングで寿命警告を出せるようにする。
(6) Control of this embodiment Therefore, in this embodiment, the CPU 11 monitors the surface temperature of the fixing film 13 and the pressure roller 20 with the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 to obtain the surface temperature. The amount of wear on the surface layer of the fixing film 13 and the change in the hardness of the pressure roller 20 for each print are calculated to predict the film thickness of the surface layer of the fixing film 13 and the hardness of the pressure roller 20 at the time of temperature measurement. . The CPU 11 has a role of a wear amount acquisition unit that acquires the wear amount of the surface layer of the fixing film 13 and a role of a hardness change amount acquisition unit that acquires a hardness change amount per unit time of the pressure roller 20. Further, the CPU 11 functions as a control temperature setting unit for setting the heater control temperature in accordance with the amount of wear on the surface layer of the fixing film and the amount of change in hardness of the pressure roller, the amount of wear on the surface layer of the fixing film, and the change in hardness of the pressure roller. It has a role of a lifetime calculation unit that calculates the lifetime of the fixing film and the pressure roller according to the amount. Then, by setting the control temperature from the prediction information of the surface layer thickness of the fixing film and the hardness of the pressure roller, it is possible to prevent the occurrence of image defects and to issue a life warning at an appropriate timing.

具体的には、定着フィルム13の表層膜厚については、通紙一枚ごとに、定着フィルム13の表面温度に応じた表面摩耗量に対応する係数を初期値から減算していき、その演算結果をもとに制御温度の変更と寿命表示を行う。
加圧ローラ20については、単位時間毎に、加圧ローラ20の表面温度に応じた硬度変化量に対応する係数を初期値から減算していき、その演算結果をもとに制御温度の変更と寿命表示を行う。
演算結果は、定着ユニット6に取り付けた記憶媒体33に記憶する。
寿命表示は、定着フィルム13、加圧ローラ20のうち、より寿命に近いほうを選択して行う。また、表示は、寿命に達した時点で出してもよいし、寿命の長さに対する使用した割合を表示する形式で出してもよい。
Specifically, for the surface layer thickness of the fixing film 13, the coefficient corresponding to the surface wear amount corresponding to the surface temperature of the fixing film 13 is subtracted from the initial value for each sheet passing, and the calculation result Based on the above, change the control temperature and display the life.
For the pressure roller 20, the coefficient corresponding to the amount of change in hardness according to the surface temperature of the pressure roller 20 is subtracted from the initial value every unit time, and the control temperature is changed based on the calculation result. Displays the life.
The calculation result is stored in the storage medium 33 attached to the fixing unit 6.
The life display is performed by selecting one of the fixing film 13 and the pressure roller 20 that is closer to the life. Further, the display may be made when the life is reached, or may be made in the form of displaying the ratio used with respect to the length of the life.

[定着フィルム13の表層膜厚を推測(予測)する具体的手順]
次に、定着フィルム13の表層の膜厚を算出する手順を説明する。まず、定着フィルム13の表層膜厚に相当する膜厚係数Tを算出する。膜厚係数Tの初期値は2,000,000とする。この初期値は、定着フィルムの表層の初期厚みに応じて変更してもよい。その場合は、厚み1μm当たり100,000の割合で増減させる。この初期値は、定着ユニット6の記憶媒体33に記憶する。プリントを行うごとに、膜厚係数Tから係数を減算して膜厚係数Tを更新する。減算係数は、本実施例では表2に示す値を使用する。減算係数は、定着フィルム13の表面温度に応じた表層磨耗量である。
1枚印字するごとに表2の減算係数を、膜厚係数Tの初期値から減じていき、その値を定着ユニット6の記憶媒体33に記憶する。
なお、摩耗量は、定着フィルム13の表層の熱履歴の受け方で異なり、弾性変形のみの場合と、粘性変形も考慮した場合と、を想定する必要がある。表2に示す減算係数は、弾性変形と粘性変形の両方を含む場合である。弾性変形のみのタイミングでの減算係数は、本実施例の場合「5」とする。この弾性変形のみの減算係数を使う期間は、定着フィルムの表面温度に応じて変わってくる。表3は、表面温度と減算係数として「5」を使う時間との関係を示す。
表面温度が40℃以下の室温からのプリントの場合、最初の2枚目までは表3の時間に応じて減算係数「5」を用いる。
このため、3枚の印字を行って、定着ユニット6が冷えるまで放置し、その後また、印字を行う場合には、減算係数「5」を使うことになる。
連続して印字を行うときのように、定着ユニット6が暖かい状態で継続して印字を行う場合には、枚数にもよるが、表2の減算係数の影響が大きく表3の減算条件の影響はほとんど表れてこない。
[Specific Procedure for Estimating (Predicting) the Surface Layer Thickness of the Fixing Film 13]
Next, a procedure for calculating the film thickness of the surface layer of the fixing film 13 will be described. First, a film thickness coefficient T corresponding to the surface layer thickness of the fixing film 13 is calculated. The initial value of the film thickness coefficient T is 2,000,000. This initial value may be changed according to the initial thickness of the surface layer of the fixing film. In that case, it is increased or decreased at a rate of 100,000 per 1 μm thickness. This initial value is stored in the storage medium 33 of the fixing unit 6. Each time printing is performed, the film thickness coefficient T is updated by subtracting the coefficient from the film thickness coefficient T. As the subtraction coefficient, values shown in Table 2 are used in this embodiment. The subtraction coefficient is a surface layer wear amount corresponding to the surface temperature of the fixing film 13.
Every time one sheet is printed, the subtraction coefficient in Table 2 is subtracted from the initial value of the film thickness coefficient T, and the value is stored in the storage medium 33 of the fixing unit 6.
The amount of wear differs depending on how the heat history of the surface layer of the fixing film 13 is received, and it is necessary to assume the case of only elastic deformation and the case of considering viscous deformation. The subtraction coefficient shown in Table 2 is a case including both elastic deformation and viscous deformation. The subtraction coefficient at the timing of only elastic deformation is “5” in this embodiment. The period during which this elastic deformation-only subtraction coefficient is used varies depending on the surface temperature of the fixing film. Table 3 shows the relationship between the surface temperature and the time using “5” as the subtraction coefficient.
In the case of printing from room temperature with a surface temperature of 40 ° C. or lower, the subtraction coefficient “5” is used according to the time shown in Table 3 until the first second sheet.
For this reason, when printing is performed for three sheets, the fixing unit 6 is left until it is cooled, and then when the printing is performed again, the subtraction coefficient “5” is used.
When printing is performed continuously in the warm state of the fixing unit 6 as in the case of continuous printing, the influence of the subtraction coefficient in Table 2 is large and the influence of the subtraction condition in Table 3 is dependent on the number of sheets. Hardly appears.


次に、定着フィルム13の表層膜厚に対応する膜厚係数Tの値(表層膜厚の予測情報)から、ヒータ11の制御温度を決定する。制御温度は、連続通紙時にフィルム表面の温度が、180℃になる温度で行う。
図7から、本実施例での、定着フィルム13の表層膜厚と、フィルム表面を180℃にする制御温度と、の関係を近似で求めると、以下の式1になる
制御温度[℃]=0.8×フィルムの表層膜厚[μm]+184[℃]−−−(式1)
これを係数の式にすると以下の式2のようになる。
制御温度[℃]=0.8×膜厚係数T×100,000+184[℃]−−−(式2)
制御上は、この演算を行ってもよいし、以下に示す表4のような対応表で制御をおこなってもよい。
Next, the control temperature of the heater 11 is determined from the value of the film thickness coefficient T corresponding to the surface layer thickness of the fixing film 13 (predicted information of the surface layer thickness). The control temperature is such that the film surface temperature is 180 ° C. during continuous paper feeding.
From FIG. 7, when the relationship between the surface layer thickness of the fixing film 13 and the control temperature at which the film surface is 180 ° C. is approximated in this example, the following equation 1 is obtained: Control temperature [° C.] = 0.8 × film surface layer thickness [μm] +184 [° C.] --- (Formula 1)
When this is used as a coefficient equation, the following equation 2 is obtained.
Control temperature [° C.] = 0.8 × film thickness coefficient T × 100,000 + 184 [° C.] (Equation 2)
In terms of control, this calculation may be performed, or control may be performed using a correspondence table as shown in Table 4 below.

次に、定着フィルム13の寿命表示について説明する。寿命表示を行うに当たっては、いくらかの余裕を見込んで、設定を行う。理由は、定着フィルム13の表層が少しでもなくなると画像汚れなどの画像不良が発生するからである。
本実施例では、定着フィルム13の表層の残りが4μmとなった時点で寿命と判断する。即ち、残し膜厚を4μmと設定する。この値は、膜厚係数で、400000に相当する。
寿命表示を割合で行う場合には、膜厚係数Tの初期値を寿命100%とし、残し膜厚分の係数400000を0%とする。例えば、初期の膜厚係数Tが2,000,000だった場合には、膜厚係数Tが16000減るごとに寿命表示を1%ずつ減らしていけばよい。
割合表示を行わない場合は、膜厚係数が400,000に達したところで、定着ユニットの寿命表示を出すようにしてもよい。
Next, the life display of the fixing film 13 will be described. When performing the life display, set with some allowance. The reason is that image defects such as image contamination occur when the surface layer of the fixing film 13 disappears even a little.
In this embodiment, the lifetime is determined when the remaining surface layer of the fixing film 13 reaches 4 μm. That is, the remaining film thickness is set to 4 μm. This value is a film thickness coefficient and corresponds to 400,000.
When the life display is performed in a ratio, the initial value of the film thickness coefficient T is set to 100%, and the remaining film thickness coefficient 400000 is set to 0%. For example, when the initial film thickness coefficient T is 2,000,000, the life display may be decreased by 1% each time the film thickness coefficient T decreases by 16000.
When the ratio display is not performed, the life display of the fixing unit may be displayed when the film thickness coefficient reaches 400,000.

次に、加圧ローラ20について説明する。まず、加圧ローラ20の硬度に相当する硬度係数Dを算出する。本実施例では、新品時の加圧ローラ硬度が55°である。また、硬度1°当たりの硬度の減算係数を10,000,000として扱う。このため、加圧ローラ20の硬度係数Dの初期値は、550,000,000である。この値は、加圧ローラ20の初期硬度で変更してもよい。その場合は、加圧ローラ硬度1°に対して、10,000,000の割合で初期の係数を増減して定着ユニット6の記憶媒体33に記憶する。
演算は、プリントを行うごとに係数を減算することで行う。加圧ローラ20の硬度係数Dの減算は、加圧ローラ20の回転時間1秒ごとに行い、その係数は、温度に応じて表5のように変更する。表5は、加圧ローラ20の表面温度に対応する回転時間当たりの硬度変化量を予め定めたものである。
なお、図10に示すように、加圧ローラ20の硬度変化は、回転時間の初期の100時間までは大きく、その後、変化量は少なくなる。
これは初期の期間、ローラ表面を被覆しているPFAチューブが伸びるため、表面の張力が下がって、硬度が低下する。このため初期の期間の硬度変化量が大きくなると推測される。
一方、初期の期間以降は、ゴムに起因する硬度低下のみとなるため、硬度変化量は比較的小さくなると推測される。
Next, the pressure roller 20 will be described. First, a hardness coefficient D corresponding to the hardness of the pressure roller 20 is calculated. In this embodiment, the pressure roller hardness when new is 55 °. Further, the hardness subtraction coefficient per hardness of 1 ° is treated as 10,000,000. For this reason, the initial value of the hardness coefficient D of the pressure roller 20 is 550,000,000. This value may be changed by the initial hardness of the pressure roller 20. In that case, the initial coefficient is increased or decreased at a rate of 10,000,000 with respect to the pressure roller hardness of 1 ° and stored in the storage medium 33 of the fixing unit 6.
The calculation is performed by subtracting the coefficient every time printing is performed. The subtraction of the hardness coefficient D of the pressure roller 20 is performed every 1 second of the rotation time of the pressure roller 20, and the coefficient is changed as shown in Table 5 according to the temperature. Table 5 shows a predetermined amount of change in hardness per rotation time corresponding to the surface temperature of the pressure roller 20.
As shown in FIG. 10, the change in hardness of the pressure roller 20 is large until the initial 100 hours of the rotation time, and thereafter, the amount of change decreases.
This is because the PFA tube covering the roller surface is stretched during the initial period, so that the surface tension is lowered and the hardness is lowered. For this reason, it is presumed that the amount of change in hardness in the initial period increases.
On the other hand, after the initial period, only a decrease in hardness due to rubber is caused, so that the amount of change in hardness is estimated to be relatively small.

次に、加圧ローラ20の硬度係数D(硬度の予測情報)の値から、制御温度の補正を行う。
補正には、表6の対応表を使用する。例えば、定着フィルム13の膜厚係数Tが1,000,000の場合には、制御温度は193℃であるが、加圧ローラ20の硬度係数Dが535,000,000であった場合には、その温度から2℃下げた191℃で温調する。
Next, the control temperature is corrected from the value of the hardness coefficient D (hardness prediction information) of the pressure roller 20.
For the correction, the correspondence table of Table 6 is used. For example, when the film thickness coefficient T of the fixing film 13 is 1,000,000, the control temperature is 193 ° C., but when the hardness coefficient D of the pressure roller 20 is 535,000,000. The temperature is adjusted at 191 ° C., which is 2 ° C. lower than that temperature.

次に、加圧ローラ20の寿命表示について説明する。本実施例の装置で採用した駆動用のモータは、加圧ローラ20の硬度が50°を下回ると、回転負荷トルクが大きくなることが要因の回転不良が発生する。その前に、寿命警告を出す必要がある。本例の装置で採用したモータが正常に動くための加圧ローラ20の使用下限の硬度は51°とする。この硬度は、硬度係数Dで、510,000,000に相当する。
寿命表示を、割合で行う場合には、硬度係数Dの初期値を寿命100%とし、使用下限の硬度係数510000000を0%とする。例えば、初期の硬度係数Dが550,000,000だった場合には、硬度係数Dが400000減るごとに寿命表示を1%ずつ減らしていけばよい。
割合表示を行わない場合は、膜厚係数が510,000,000に達したところで、定着ユニットの寿命表示を出すようにしてもよい。
Next, the life display of the pressure roller 20 will be described. In the driving motor employed in the apparatus of this embodiment, when the hardness of the pressure roller 20 is less than 50 °, rotation failure occurs due to an increase in rotational load torque. Before that, it is necessary to issue a life warning. The lower limit hardness of the pressure roller 20 for the normal operation of the motor employed in the apparatus of this example is 51 °. This hardness is a hardness coefficient D and corresponds to 510,000,000.
When the life display is performed in a ratio, the initial value of the hardness coefficient D is set to 100%, and the lower limit hardness coefficient 510000000 is set to 0%. For example, when the initial hardness coefficient D is 550,000,000, the life display may be decreased by 1% every time the hardness coefficient D decreases by 400,000.
When the ratio display is not performed, the life display of the fixing unit may be displayed when the film thickness coefficient reaches 510,000,000.

(7)本実施例の効果
上記に説明したような手順に従うことで、使用条件により、定着フィルム13の表層の摩耗速度が変化する場合や、加圧ローラ20の硬度変化の速度が変化する場合でも制御温度を適切な温度に設定できる。これにより、定着ニップ部の温度を適正に保つことができ、ホットオフセットやカールといった問題を発生させずに良好な印字を行うことができる。
また、定着ユニット6の寿命の点では、定着フィルム13の表層膜厚、加圧ローラ20の硬度に沿った寿命管理が出来るので、使用枚数のみに応じて寿命を推測する方法と異なり、まだまだ使える定着ユニットを廃却することなく、継続して使うことが出来る。また、定着フィルム13の摩耗や加圧ローラ20の硬度変化に厳しい条件で使用した場合には、これらの部品の状況に合わせて、適切に寿命警告を行うことが出来る。
(7) Effects of the present embodiment By following the procedure described above, the wear rate of the surface layer of the fixing film 13 or the hardness change rate of the pressure roller 20 changes depending on the use conditions. However, the control temperature can be set to an appropriate temperature. As a result, the temperature of the fixing nip portion can be maintained appropriately, and good printing can be performed without causing problems such as hot offset and curl.
Further, in terms of the life of the fixing unit 6, the life management can be performed according to the surface layer thickness of the fixing film 13 and the hardness of the pressure roller 20. The fixing unit can be used continuously without being discarded. Further, when used under severe conditions for the wear of the fixing film 13 and the hardness change of the pressure roller 20, a life warning can be appropriately given in accordance with the situation of these parts.

以下に、使用条件が異なる場合において、適切な制御温度を決定する為の具体的な計算と、適切な寿命管理を行う為の具体的な計算について説明する。また、それぞれの使用条件に対する効果についても説明する。
はじめに、図4に示すような毎分60枚の印字を継続して行った場合(連続通紙の場合)の、定着フィルム13と加圧ローラ20の温度推移を図15に示す。
図15の横軸は時間、縦軸は温度であり、実線は定着フィルムの温度、破線は加圧ローラの温度を示し、Kは、給紙のため装置が一時的に停止したタイミングを示す。グラフには、5秒間隔の平均温度を表示している。
このように連続した印字を継続すると、加圧ローラ20の温度は、50頁目くらいまでは、緩やかに低下していくが、その後、緩やかに上昇していく。紙間でヒータ11から加圧ローラ20に供給される熱で徐々に加圧ローラ20の温度が上昇し、加圧ローラ20が芯まで温まるためと推測する。
定着フィルム13の表層膜厚の減少に対応した適切な制御温度の計算は次の通りである。この通紙条件では、定着フィルム13の温度は、180℃で推移する。この温度での1枚当たりの減算係数は、表2に基づくと9である。
仮に、10k枚時点の膜厚係数Tを計算すると以下のようになる。
2,000,000−9×10,000=1,910,000
膜厚係数Tが1,910,000の時の制御温度は、表4から200℃である。
また、加圧ローラ20の硬度低下に対応した適切な制御温度の計算は次の通りである。
この通紙条件では、加圧ローラ20の温度は、150℃に達しない。この温度での減算係数は、表5に基づくと42である。10k枚を連続して通紙した場合の時間は、10,000秒である。このときの加圧ローラ20の硬度係数Dは、以下のようになる。
550,000,000−42×10,000=549,580,000
この場合、加圧ローラ20の硬度に起因する制御温度の変更はない。よって、10k時点での制御温度は、200℃である。
上記に説明した、定着フィルム13の表層膜厚の減少の観点で計算した制御温度は200℃であり、また加圧ローラ20の硬度低下の観点で計算した制御温度も200℃である。したがって10k枚通紙後の段階で適した制御温度は200℃と判断する。
Hereinafter, specific calculations for determining an appropriate control temperature and specific calculations for performing appropriate life management will be described in the case where the use conditions are different. Moreover, the effect with respect to each use condition is also demonstrated.
First, FIG. 15 shows the temperature transition of the fixing film 13 and the pressure roller 20 when 60 sheets of printing per minute as shown in FIG. 4 are continuously performed (in the case of continuous paper feeding).
In FIG. 15, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates temperature, the solid line indicates the temperature of the fixing film, the broken line indicates the temperature of the pressure roller, and K indicates the timing at which the apparatus is temporarily stopped for paper feeding. The graph shows the average temperature at 5 second intervals.
If continuous printing is continued in this way, the temperature of the pressure roller 20 gradually decreases until about the 50th page, but then gradually increases. It is assumed that the temperature of the pressure roller 20 gradually rises due to the heat supplied from the heater 11 to the pressure roller 20 between the sheets, and the pressure roller 20 warms up to the core.
Calculation of an appropriate control temperature corresponding to the decrease in the surface layer thickness of the fixing film 13 is as follows. Under this sheet passing condition, the temperature of the fixing film 13 changes at 180 ° C. The subtraction coefficient per sheet at this temperature is 9 based on Table 2.
If the film thickness coefficient T at the time of 10k sheets is calculated, it is as follows.
2,000,000-9 × 10,000 = 1,910,000
The control temperature when the film thickness coefficient T is 1,9110,000 is 200 ° C. from Table 4.
Further, calculation of an appropriate control temperature corresponding to the decrease in the hardness of the pressure roller 20 is as follows.
Under this sheet passing condition, the temperature of the pressure roller 20 does not reach 150 ° C. The subtraction coefficient at this temperature is 42 based on Table 5. The time when 10k sheets are continuously fed is 10,000 seconds. The hardness coefficient D of the pressure roller 20 at this time is as follows.
550,000,000-42 × 10,000 = 549,580,000
In this case, the control temperature is not changed due to the hardness of the pressure roller 20. Therefore, the control temperature at the time of 10k is 200 ° C.
The control temperature calculated from the viewpoint of reducing the surface layer thickness of the fixing film 13 described above is 200 ° C., and the control temperature calculated from the viewpoint of reducing the hardness of the pressure roller 20 is also 200 ° C. Therefore, it is determined that the control temperature suitable for the stage after passing 10k sheets is 200 ° C.

次に、定着ユニットの寿命について説明する。定着フィルム13の膜厚係数Tが2,000,000から400,000になるまで、減算係数9で計算した場合、以下に示すように、10k枚印刷した時点で定着フィルム13は178k枚の印字が可能である。
(2,000,000−400,000)÷9≒178,000
加圧ローラ20については、硬度係数Dが550,000,000から510,000,000になるまでの所要時間及び10k枚印刷した時点での印字可能枚数を計算すると以下のようになる。
加圧ローラ回転時間:(550,000,000−510,000,000)÷42=952380[秒]=264時間
本実施例では、1分間当たりのプリント速度が60枚で、1秒に1枚印字が行われる。
つまり、加圧ローラ20の寿命から算出した10k枚印刷した時点での印刷可能枚数は、952k枚である。
記録材の使用枚数(印刷枚数)に換算した値である使用可能枚数(印刷可能枚数)に基づいて定着フィルム13と加圧ローラ20の寿命を比較した場合、本例では定着フィルム13の使用可能枚数が加圧ローラ20 の使用可能枚数より少ないので、定着フィルム13の寿命をこの定着ユニット6の寿命とする。
よって、この通紙条件における制御温度と寿命は以下のようになる。
10k枚印刷した時点での制御温度は、200℃
10k枚印刷した時点での定着ユニットの寿命までの使用可能枚数(印刷可能枚数)は、178k枚
このように連続通紙の場合には、定着フィルム13の摩耗は少なく、加圧ローラ20の硬度変化も小さい。このため、制御温度の変化量は小さく、定着ユニット6の使用可能枚数も、想定の150k枚よりも長い178k枚となる。
Next, the life of the fixing unit will be described. When the subtraction coefficient 9 is calculated until the film thickness coefficient T of the fixing film 13 is changed from 2,000,000 to 400,000, as shown below, the fixing film 13 prints 178 k sheets when 10 k sheets are printed. Is possible.
(2,000,000-400,000) ÷ 9≈178,000
For the pressure roller 20, the time required for the hardness coefficient D to reach 550,000,000 to 510,000,000 and the number of printable sheets after printing 10k sheets are as follows.
Pressure roller rotation time: (550,000,000-510,000,000) / 42 = 95380 [seconds] = 264 hours In this embodiment, the printing speed per minute is 60 sheets, and one sheet per second. Printing is performed.
That is, the number of printable sheets at the time of printing 10k sheets calculated from the lifetime of the pressure roller 20 is 952k sheets.
When the lifetimes of the fixing film 13 and the pressure roller 20 are compared based on the usable number (printable number) that is a value converted into the number of recording materials used (number of printed sheets), in this example, the fixing film 13 can be used. Since the number of sheets is less than the usable number of the pressure rollers 20, the life of the fixing film 13 is defined as the life of the fixing unit 6.
Therefore, the control temperature and life under this paper passing condition are as follows.
Control temperature when printing 10k sheets is 200 ° C
The usable number of sheets (printable number of sheets) until the life of the fixing unit at the time of printing 10k sheets is 178k sheets. Thus, in the case of continuous sheet passing, there is little wear of the fixing film 13 and the hardness of the pressure roller 20 The change is small. For this reason, the change amount of the control temperature is small, and the usable number of the fixing units 6 is 178k sheets longer than the assumed 150k sheets.

次に、図5に示すような定着ユニット6が冷えた状態から、8秒おきに2枚のプリントを繰り返し継続して行った場合(間欠プリントの場合)の、定着フィルム13と加圧ローラ20の温度推移を、図16に示す。加圧ローラ20の温度上昇は、図15に示した連続通紙の場合よりも大きい。   Next, when the fixing unit 6 as shown in FIG. 5 is cooled and two prints are continuously repeated every 8 seconds (in the case of intermittent printing), the fixing film 13 and the pressure roller 20 are used. The temperature transition of is shown in FIG. The temperature rise of the pressure roller 20 is larger than that in the case of continuous paper feeding shown in FIG.

この通紙条件では、定着フィルムの温度は、200℃で推移する。この温度での1枚当たりの減算係数は、表2に基づくと18である。
仮に、10k枚時点の膜厚係数Tを計算すると以下のようになる。
2,000,000−18×10,000=1,820,000
膜厚係数Tが1,820,000の時の制御温度は、表4から200℃と判断される。
また、この通紙条件での加圧ローラ20の温度は、175℃で、この温度での減算係数は、表5から70である。10k枚を通紙した場合の時間は、間欠プリントの場合は、1枚当たり8秒かかるので、80,000秒となる。このときの加圧ローラ20の硬度係数Dは、以下のようになる。
550,000,000−70×80,000=544,400,000
この場合、表6に従えば加圧ローラ30の硬度低下に起因する制御温度の補正量は0℃である。
よって、10k枚印刷した時点での制御温度は、200℃である。
したがって、このような間欠プリントの通紙条件でも、上記に説明したように、定着フィルム13の表層膜厚の減少の観点で計算した制御温度は200℃であり、また加圧ローラ20の硬度低下の観点で計算した制御温度も200℃である。したがって10k枚通紙後の制御温度は200℃と判断する。
同様の計算を、20k枚通紙の時点で行うと、定着フィルム13の表層膜厚の減少に基づいて判断した制御温度は200℃、加圧ローラ20の硬度低下に基づいて判断した制御温度は198℃となる。この場合、加圧ローラ20の硬度低下により決定される制御温度が選択され、198℃で制御されることとなる。
Under this paper passing condition, the temperature of the fixing film changes at 200 ° C. Based on Table 2, the subtraction coefficient per sheet at this temperature is 18.
If the film thickness coefficient T at the time of 10k sheets is calculated, it is as follows.
2,000,000-18 × 10,000 = 1,820,000
The control temperature when the film thickness coefficient T is 1,820,000 is determined to be 200 ° C. from Table 4.
Further, the temperature of the pressure roller 20 under this sheet passing condition is 175 ° C., and the subtraction coefficients at this temperature are 70 to 70 in Table 5. The time for passing 10k sheets is 80,000 seconds because it takes 8 seconds per sheet for intermittent printing. The hardness coefficient D of the pressure roller 20 at this time is as follows.
550,000,000-70 × 80,000 = 544,400,000
In this case, according to Table 6, the correction amount of the control temperature caused by the hardness reduction of the pressure roller 30 is 0 ° C.
Therefore, the control temperature at the time when 10k sheets are printed is 200 ° C.
Therefore, as described above, the control temperature calculated from the viewpoint of reducing the surface layer thickness of the fixing film 13 is 200 ° C. and the hardness of the pressure roller 20 is decreased even under such intermittent printing conditions. The control temperature calculated from this point of view is also 200 ° C. Therefore, the control temperature after passing 10k sheets is determined to be 200 ° C.
When the same calculation is performed at the time of passing 20k sheets, the control temperature determined based on the decrease in the surface layer thickness of the fixing film 13 is 200 ° C., and the control temperature determined based on the decrease in the hardness of the pressure roller 20 is 198 ° C. In this case, the control temperature determined by the decrease in the hardness of the pressure roller 20 is selected and controlled at 198 ° C.

また、間欠プリントの場合の定着ユニットの寿命の計算方法について説明する。まず、10k枚印刷した時点での定着フィルム13の使用可能枚数は、定着フィルムの膜厚係数Tが2,000,000から400,000になるまで減算係数18で計算した場合、以下に示すように89k枚となる。
(2,000,000−400,000)÷18≒89,000
次に、10k枚印刷した時点での加圧ローラ20の使用可能枚数について説明する。加圧ローラの硬度係数Dが550,000,000から510,000,000になるまでの所要時間及び10k枚印刷した時点での印字可能枚数を計算すると、以下のようになる。
表5に基づき、最初の100時間は、減算係数70で計算する。
それ以降は、減算係数35で計算するので以下のような計算になる。
100×60×60+(550,000,000−510,000,000−70×100×60×60)÷35
=360000+422857
=782857[秒]=217時間
ここから印字可能枚数を計算すると、1枚当たり8秒かかるので、以下のようになる。
782857[秒]÷8[秒/枚]=97857[枚]
10k枚印刷した時点での印字可能枚数は、98k枚である。
定着フィルム13と加圧ローラ20の印字可能枚数を考慮した場合、定着フィルム13の印字可能枚数の方が少ないので、定着フィルム13の寿命をこの定着ユニット6の寿命とする。
よって、この通紙条件における、制御温度と定着ユニットの寿命は以下のようになる。
10k枚印刷した時点での制御温度は、200℃
20k枚印刷した時点での制御温度は、198℃
10k枚印刷した時点での定着ユニットの寿命は、89k枚
A method for calculating the lifetime of the fixing unit in the case of intermittent printing will be described. First, the number of usable fixing films 13 at the time when 10k sheets are printed is as follows when the film thickness coefficient T of the fixing film is calculated with the subtraction coefficient 18 from 2,000,000 to 400,000. 89k.
(2,000,000-400,000) ÷ 18≈89,000
Next, the usable number of the pressure rollers 20 when 10k sheets are printed will be described. Calculation of the time required until the hardness coefficient D of the pressure roller reaches 550,000,000 to 510,000,000 and the number of printable sheets after printing 10k sheets are as follows.
Based on Table 5, the first 100 hours are calculated with a subtraction factor of 70.
After that, since the calculation is performed with the subtraction coefficient 35, the following calculation is performed.
100 × 60 × 60 + (550,000,000-510,000,000-70 × 100 × 60 × 60) ÷ 35
= 360000 + 422857
= 728857 [seconds] = 217 hours If the number of printable sheets is calculated from this, it takes 8 seconds per sheet, so the following is obtained.
782857 [seconds] ÷ 8 [seconds / sheet] = 97857 [sheets]
The number of printable sheets after printing 10k sheets is 98k sheets.
Considering the number of printable sheets of the fixing film 13 and the pressure roller 20, the number of printable sheets of the fixing film 13 is smaller, so the life of the fixing film 13 is defined as the life of the fixing unit 6.
Therefore, the control temperature and the life of the fixing unit under this paper passing condition are as follows.
Control temperature when printing 10k sheets is 200 ° C
The control temperature when printing 20k sheets is 198 ° C
The life of the fixing unit after printing 10k sheets is 89k sheets

図16のように加圧ローラ温度の上昇が大きい厳しい使用条件では、定着ユニットの寿命を報知するタイミングが本実施例を採用しない場合に比べて早くなるものの、定着フィルムの表層摩耗や加圧ローラの硬度低下に起因する画像不良を防止できる。
また、定着フィルム13の摩耗による画像汚れや紙詰まり、加圧ローラ20の硬度ダウンに起因する装置の停止に至る前に警告を出すことができる。このように、ユーザやネットワークプリンターの管理者に正確なタイミングで寿命を報知し、定着ユニットの交換を促すことが出来る。
As shown in FIG. 16, under severe use conditions in which the pressure roller temperature rises greatly, the timing for informing the life of the fixing unit is earlier than in the case where the present embodiment is not adopted. It is possible to prevent image defects due to a decrease in hardness of the image.
In addition, a warning can be issued before the apparatus is stopped due to image smear or paper jam due to wear of the fixing film 13 or a decrease in the hardness of the pressure roller 20. In this way, it is possible to notify the user or the administrator of the network printer of the life at an accurate timing and prompt the replacement of the fixing unit.

上述の説明では、図15に示すような常に連続プリントが続く使用形態と、図16に示すような常に間欠プリントが続く使用形態を例に、制御温度の決定方法と寿命報知の計算方法およびそれらの効果について説明した。但し、ユーザの実際の使用形態は、連続プリントと間欠プリントが交互に入れ混ざった複雑な形態である。したがって、個々の使用形態に応じた計算は、プリントジョブ毎、あるいは一定時間毎や一定通紙枚数毎に区切って計算すればよい。そして、定着ユニット6が有する記憶媒体33に逐次結果を蓄積し更新することで、最適な制御と正確な寿命カウントが可能となる   In the above description, the control temperature determination method and the life notification calculation method, and the usage mode in which continuous printing is always continued as shown in FIG. 15 and the usage mode in which intermittent printing is always continued as shown in FIG. The effect of was explained. However, the actual usage form of the user is a complicated form in which continuous printing and intermittent printing are alternately mixed. Therefore, the calculation according to each usage pattern may be calculated for each print job, every predetermined time, or every predetermined number of sheets. Then, by accumulating and updating the results sequentially in the storage medium 33 included in the fixing unit 6, optimal control and accurate life count can be performed.

更に、1枚ずつのプリントを10分間隔で行った場合の温度推移を図17に示す。このように、装置の稼働と稼働の間に長い停止が入る場合には、定着ユニット6は自然冷却する。この状態でプリントを続けても、前の通紙の熱の影響を受けないので、印刷開始時には、常に、定着フィルム13と加圧ローラ20の温度は、共に低くなる。
毎回のプリントごとに前回転動作を行うが、ヒータ11の温度が170℃になるまで、定着ユニット6を回転駆動しないので、定着ユニット6の回転数は少ない。このような使い方の場合に、本実施例を適用した場合には、加圧ローラ20の回転時間は短くなるので、加圧ローラ20の硬度ダウンは連続通紙の場合よりも小さく制御温度には、影響しない。
また、定着フィルム13についても、印字にかかる時間が8秒であり、印刷工程の中では、表層のPFAが粘性変形をおこす前に印字が終わってしまうので、摩耗量が連続印字を行った場合よりも少なくなる。
10k枚印刷した時点における定着フィルム13の寿命(印刷可能枚数)は、320k枚程度になる。
これらの事情から、このような使い方では、連続して装置を稼働させた場合よりも制御温度の変化は少なく、また、耐久性も長くなる。
Further, FIG. 17 shows the temperature transition when printing one sheet at a time at intervals of 10 minutes. As described above, when a long stoppage occurs between operation of the apparatus, the fixing unit 6 is naturally cooled. Even if the printing is continued in this state, the temperature of the fixing film 13 and the pressure roller 20 is always lowered at the start of printing because it is not affected by the heat of the previous paper passing.
Although the pre-rotation operation is performed for each print, since the fixing unit 6 is not rotationally driven until the temperature of the heater 11 reaches 170 ° C., the number of rotations of the fixing unit 6 is small. In the case of such usage, when the present embodiment is applied, the rotation time of the pressure roller 20 is shortened. Therefore, the hardness reduction of the pressure roller 20 is smaller than that in the case of continuous paper feeding, and the control temperature is reduced. ,It does not affect.
Also, the fixing film 13 has a printing time of 8 seconds. In the printing process, the printing is finished before the surface PFA undergoes viscous deformation. Less than.
The lifetime (number of printable sheets) of the fixing film 13 when printing 10k sheets is about 320k.
From these circumstances, in such usage, the change in the control temperature is smaller and the durability is longer than when the apparatus is continuously operated.

(8)本実施例のその他の応用例
本実施例では、定着フィルム13、加圧ローラ20の温度は、サーモパイルによる実測で行ったが、通紙履歴などをもとにした予測で行ってもよい。
例えば、本実施例の構成であれば、図4のような連続通紙を行った場合の定着フィルム13の表面温度は、1枚目は190℃、その後は180℃とし、図5のような間欠的な印字を行った場合には、制御温度と同じ温度とする。
また、加圧ローラ20の温度については、一回の印字工程を、前回転期間、通紙期間、紙間期間、後回転期間、のように時間的なセグメントに分割する。そして、各期間での定着フィルム13から加圧ローラ20への供給熱量、空気中への放熱、などを加味して、その積算値から加圧ローラ20の温度を推測してもよい。例えば、加圧ローラ20の温度の推測は以下のようにする。
i)本体動作を、前回転、紙間、通紙、スタンバイのセグメントに時間的に分割する
ii)表7のように、セグメント毎に、係数を定める
iii)各セグメントが100msec経過するごとに係数を加算していく
iv)加算された係数は積算カウントとして記憶する
v)その積算カウントを各部材の温度として扱う
初期値は、ヒータ11裏のサーミスタ15の温度から決定する。
(8) Other application examples of the present embodiment In the present embodiment, the temperatures of the fixing film 13 and the pressure roller 20 are measured by thermopile, but may be predicted based on the paper passing history. Good.
For example, in the configuration of this embodiment, the surface temperature of the fixing film 13 when continuous paper feeding is performed as shown in FIG. 4 is 190 ° C. for the first sheet, and then 180 ° C., as shown in FIG. When intermittent printing is performed, the temperature is the same as the control temperature.
As for the temperature of the pressure roller 20, a single printing process is divided into temporal segments such as a pre-rotation period, a paper passing period, an inter-paper period, and a post-rotation period. Then, the temperature of the pressure roller 20 may be estimated from the integrated value in consideration of the amount of heat supplied from the fixing film 13 to the pressure roller 20 in each period, heat radiation to the air, and the like. For example, the temperature of the pressure roller 20 is estimated as follows.
i) Divide the main body operation into segments for pre-rotation, paper-to-sheet, paper-passing, and standby. ii) Define the coefficient for each segment as shown in Table 7. iii) Coefficient every 100 msec for each segment Iv) The added coefficient is stored as an integrated count. V) The integrated count is treated as the temperature of each member. The initial value is determined from the temperature of the thermistor 15 on the back of the heater 11.

このような係数の設定と積算を行うことで、加圧ローラ20の温度を推測することが出来る。
定着フィルム13の温度についても、専用の係数を設けることで、温度の推測が可能となる。
更に、本実施例では、定着フィルム13の膜厚係数Tと加圧ローラ20の硬度係数Dを定着ユニット6に取り付けた記憶媒体33に記憶したが、画像形成装置の装置本体側の記憶媒体に記憶してもよい。例えば、定着ユニットが交換式でない画像形成装置の場合、画像形成装置本体のメモリーを活用してもよい。また、定着ユニットが交換式の場合であって、定着ユニットが複数の電極を有し、複数の電極間のオープン/ショートに応じて定着ユニットの個体を識別するような個別識別手段を設けている場合は、画像形成装置本体のメモリーを活用してもよい。
本実施例では、定着フィルム13、加圧ローラ20双方の温度をモニターして、制御温度と、寿命検知に活用したが、装置構成によっては、どちらか一方でもよい。定着フィルム13、や加圧ローラ20の耐久性を考慮して、制御温度と寿命検知の両方に活用するか、どちらか一方に活用するかを選択すればよい。
By performing such coefficient setting and integration, the temperature of the pressure roller 20 can be estimated.
The temperature of the fixing film 13 can also be estimated by providing a dedicated coefficient.
Further, in this embodiment, the film thickness coefficient T of the fixing film 13 and the hardness coefficient D of the pressure roller 20 are stored in the storage medium 33 attached to the fixing unit 6, but are stored in the storage medium on the apparatus main body side of the image forming apparatus. You may remember. For example, in the case of an image forming apparatus in which the fixing unit is not replaceable, the memory of the image forming apparatus main body may be used. Further, when the fixing unit is replaceable, the fixing unit has a plurality of electrodes, and an individual identification unit is provided for identifying the individual fixing unit according to open / short between the plurality of electrodes. In this case, the memory of the image forming apparatus main body may be used.
In this embodiment, the temperatures of both the fixing film 13 and the pressure roller 20 are monitored and utilized for the control temperature and the life detection, but either one may be used depending on the apparatus configuration. In consideration of the durability of the fixing film 13 and the pressure roller 20, it may be selected whether to use it for both control temperature and life detection or for either one of them.

[実施例2]
次に本発明の実施例2について説明する。小型の画像形成装置の場合には、本体制御用
の電気部品を小型化するために、処理能力の高いエンジンコントローラを使うことが出来ない場合が多い。また、定着ユニットは、画像形成装置の本体に固定されており、交換部品として設定されていないことが多い。このような画像形成装置において、本提案の構成を実施する例を述べる。
図11は、本実施例2に係る画像形成装置を示している。実施例1と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例の画像形成装置は、1分間にA4サイズ紙を縦送りで、15枚の印刷を行う画像形成装置である。画像形成における紙搬送スピードは、100mm/秒である。定着ユニット44の構成が実施例1と異なっている。
[Example 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the case of a small-sized image forming apparatus, it is often impossible to use an engine controller having a high processing capability in order to reduce the size of electric parts for main body control. Further, the fixing unit is fixed to the main body of the image forming apparatus, and is often not set as a replacement part. An example of implementing the proposed configuration in such an image forming apparatus will be described.
FIG. 11 shows an image forming apparatus according to the second embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment is an image forming apparatus that prints 15 sheets by vertically feeding A4 size paper per minute. The paper conveyance speed in image formation is 100 mm / second. The configuration of the fixing unit 44 is different from that of the first embodiment.

図12は、定着ユニット44の断面図を示している。定着ユニット44は、加熱源としてのヒータ35と、筒状の定着フィルム(定着用回転体)38と、を備えた加熱ユニット34と、加圧部材としての加圧ローラ40とを備えている。定着フィルム38を介してヒータ35と加圧ローラ40が所定の加圧力で圧接されることで定着ニップ部Nが形成されている。
加熱ユニット34は、主として、定着フィルム38、ヒータ35、ヒータ35を保持する断熱ホルダー36、および金属ステー37等から構成される。金属ステー37は、不図示のばねによって加圧力を受けて、断熱ホルダー36を加圧ローラ40に向って押圧する。なお、39はヒータ35の裏に貼り付けられたサーミスタで、ヒータ35の温度を検知する。
ヒータ35はセラミックヒータで、厚みは1mm、幅は5mmである。ヒータ35はアルミナ基板上に発熱層を形成したものである。
定着フィルム38の外径は18mmで、基層は厚み70μm、材料は熱伝導フィラーとしてカーボン繊維を分散したPI(ポリイミド)である。その上にPFAを13μmの厚みでコーティングしてある。
加圧ローラ40の直径は、15mmである。加圧ローラ40は、アルミニウム製の芯金41上に、弾性層42と、厚み30μmのPFAチューブ層を設けて構成する。弾性層42は発泡ゴム層である。加熱ユニット34と加圧ローラ40の間には、加圧力13kgfの荷重が掛っているで。なお、印刷時(定着処理時)のヒータ35の制御温度は、200℃である。
定着ユニット44は、画像形成装置の本体に固定されており、交換はできない構成になっており、画像形成装置の本体、及び定着ユニット44の寿命は、いずれも3万枚である。
また、定着ユニット44は、小型化が図られ、ヒータ35の通電に対して、迅速に温度が反応する。
定着フィルム38は、表層をコーティングで構成している。コーティングは、樹脂チューブよりも安価で、しかも、材料選択の幅が広がる反面、耐久性が短くなる傾向がある。このため、寿命の短い小型機で使われることが多い。
加圧ローラ40の弾性層42は、発泡、もしくは、樹脂バルーンを添加して、その内部に気泡を形成した断熱構造である。また、発泡ゴムを使うことで、ローラの表面での硬度を40°程度の大きさにできる。本構成の加圧ローラ40を使うことで、断熱性が高く、定着ニップ部Nのニップ幅も広くすることができる。本構成でのニップ幅は、6mmである。
FIG. 12 shows a cross-sectional view of the fixing unit 44. The fixing unit 44 includes a heating unit 34 including a heater 35 as a heating source, a cylindrical fixing film (fixing rotator) 38, and a pressure roller 40 as a pressure member. The fixing nip N is formed by pressing the heater 35 and the pressure roller 40 with a predetermined pressure through the fixing film 38.
The heating unit 34 mainly includes a fixing film 38, a heater 35, a heat insulating holder 36 that holds the heater 35, a metal stay 37, and the like. The metal stay 37 receives pressure from a spring (not shown) and presses the heat insulating holder 36 toward the pressure roller 40. A thermistor 39 is attached to the back of the heater 35 and detects the temperature of the heater 35.
The heater 35 is a ceramic heater having a thickness of 1 mm and a width of 5 mm. The heater 35 has a heat generating layer formed on an alumina substrate.
The outer diameter of the fixing film 38 is 18 mm, the base layer is 70 μm thick, and the material is PI (polyimide) in which carbon fibers are dispersed as a heat conductive filler. On top of that, PFA is coated with a thickness of 13 μm.
The diameter of the pressure roller 40 is 15 mm. The pressure roller 40 is configured by providing an elastic layer 42 and a 30 μm thick PFA tube layer on an aluminum cored bar 41. The elastic layer 42 is a foamed rubber layer. A load of 13 kgf is applied between the heating unit 34 and the pressure roller 40. The control temperature of the heater 35 during printing (during fixing processing) is 200 ° C.
The fixing unit 44 is fixed to the main body of the image forming apparatus and cannot be replaced. The lifetimes of the main body of the image forming apparatus and the fixing unit 44 are both 30,000 sheets.
In addition, the fixing unit 44 is reduced in size, and the temperature reacts quickly to energization of the heater 35.
The fixing film 38 has a surface layer formed of a coating. The coating is cheaper than the resin tube, and the range of material selection is widened, but the durability tends to be short. For this reason, it is often used in small machines with a short life.
The elastic layer 42 of the pressure roller 40 has a heat insulating structure in which bubbles are formed or bubbles are formed inside by adding a resin balloon. Further, by using foamed rubber, the hardness on the surface of the roller can be made about 40 °. By using the pressure roller 40 of this configuration, the heat insulation is high and the nip width of the fixing nip portion N can be widened. The nip width in this configuration is 6 mm.

次に、本構成で通紙した場合の定着フィルムと加圧ローラの温度推移を、図13に示す。図13の(a)は連続通紙の場合、(b)は間欠通紙の場合である。図13に示すところの横軸は時間、縦軸は温度である。実線は、定着フィルムの温度、破線は加圧ローラの温度である。まず、図13(a)の連続通紙の場合について説明する。横軸は時間、縦軸は温度を表す。また、実線は定着フィルム38の温度、破線は加圧ローラ40の温度である。
同図の期間R5は前回転期間であり、期間R5の長さは3秒、期間R6は通紙期間であり、A4サイズ紙297mmを通紙した場合の期間R6の長さは3秒、期間R7は紙間期間であり、期間R7の長さは1秒である。制御温度は、200℃である。
通紙中、定着フィルム38の表面温度は、最初の1枚は195℃であるが。その後低下し、3枚目では、180℃になる。その後、連続して通紙をした場合、フィルム温度は、180℃を保つ。制御温度200℃に対して、定着フィルム38の温度が低いのは、定着フィルム38の表面層である離型層は熱伝導が悪いため、表層の表裏で温度勾配が出来るためである。
印刷一枚目で定着フィルム38の温度が高いのは、前回転で、定着フィルム38が暖められた蓄熱効果による。
加圧ローラ40は、熱容量が小さく蓄える熱量が少ないため、非通紙中は、高い温度に維持されるが、通紙されると記録材Pに熱が奪われ、その温度はすぐに下がる。
Next, FIG. 13 shows the temperature transition of the fixing film and the pressure roller when the paper is passed in this configuration. FIG. 13A shows the case of continuous paper feeding, and FIG. 13B shows the case of intermittent paper feeding. The horizontal axis shown in FIG. 13 is time, and the vertical axis is temperature. The solid line is the temperature of the fixing film, and the broken line is the temperature of the pressure roller. First, the case of continuous paper feeding in FIG. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents temperature. The solid line indicates the temperature of the fixing film 38, and the broken line indicates the temperature of the pressure roller 40.
The period R5 in the figure is a pre-rotation period, the length of the period R5 is 3 seconds, the period R6 is a paper passing period, and the length of the period R6 when passing A4 size paper 297 mm is 3 seconds, the period R7 is a paper interval, and the length of the period R7 is 1 second. The control temperature is 200 ° C.
During the sheet passing, the surface temperature of the fixing film 38 is 195 ° C. for the first sheet. After that, the temperature decreases and the third sheet reaches 180 ° C. Thereafter, when the paper is continuously fed, the film temperature is maintained at 180 ° C. The reason why the temperature of the fixing film 38 is lower than the control temperature of 200 ° C. is that the release layer, which is the surface layer of the fixing film 38, has poor heat conduction, and therefore a temperature gradient can be formed on the front and back surfaces.
The reason why the temperature of the fixing film 38 is high in the first printed sheet is due to the heat storage effect that the fixing film 38 is warmed by the previous rotation.
Since the pressure roller 40 has a small heat capacity and stores a small amount of heat, the pressure roller 40 is maintained at a high temperature during non-sheet passing. However, when the sheet is passed, the recording material P is deprived of heat, and the temperature immediately decreases.

図13(b)は、間欠プリントにおける定着フィルムと加圧ローラの温度を示している。図中、期間R8は後回転であり、一枚通紙のジョブが終了したら、すぐに次のジョブを行う間欠プリントの例を示している。間欠プリントの場合も、定着フィルム38、加圧ローラ40の温度推移は、連続プリントの場合と同様である。但し、後回転の期間R8、前回転の期間R5で定着フィルムに蓄熱されるため、毎回フィルムの温度は高く195℃となる。
本例のように、加圧ローラ40が断熱系の場合には、加圧ローラ40の蓄熱による熱供給がないため、定着ニップ部Nに記録材Pが侵入した場合には、ヒータ35からの熱供給のみで、温度が決定される。また、加圧ローラ40についても、熱容量が小さいことから、定着ニップ部Nに記録材Pが侵入すると、温度が下がる。熱容量が小さいので、続けてプリントをした場合の温度上昇は、ゆっくりである。
FIG. 13B shows the temperatures of the fixing film and the pressure roller in intermittent printing. In the figure, the period R8 is post-rotation, and shows an example of intermittent printing in which the next job is performed immediately after the completion of a single-sheet passing job. Also in the case of intermittent printing, the temperature transition of the fixing film 38 and the pressure roller 40 is the same as in the case of continuous printing. However, since heat is stored in the fixing film in the post-rotation period R8 and the pre-rotation period R5, the temperature of the film is high and becomes 195 ° C. every time.
As in this example, when the pressure roller 40 is an adiabatic system, there is no heat supply due to heat storage of the pressure roller 40, so when the recording material P enters the fixing nip portion N, Only the heat supply determines the temperature. Further, the pressure roller 40 also has a small heat capacity, so that when the recording material P enters the fixing nip portion N, the temperature decreases. Since the heat capacity is small, the temperature rise when printing is continued is slow.

次に、図18〜図20を参照して、このような印字を繰り返し行った場合の温度推移について説明する。図18は、図13(a)のような連続通紙で、400枚印字した場合を示す。図19は、図13(b)のような間欠プリントを行った場合を示し、図20は、10分おきに1枚ずつプリントを行った場合を示している。
図18のように、連続した印字を継続して行った場合には、定着フィルム38の温度は、180℃で安定する。加圧ローラ40の温度は、徐々に上昇するが、100℃は超えない。
図19のように、間欠の印字を繰り返し行った場合には、徐々に加圧ローラ40が温まってくるので、これを見越して、制御温度を変える。初期の温調は200℃、このときのフィルム温度は195℃である。印字時間が15分を超えたら、制御温度は195℃、このときのフィルム温度は、190℃である。また、加圧ローラの温度は、5分で100℃を超える。
図20のように、時々1枚印字する場合には、印字する際には定着フィルム38、加圧ローラ40ともに温度は上昇するが、継続して昇温していくことはない。
定着フィルム38の摩耗量は、フィルム径が小さいほど不利になる。また、チューブを基層に被覆したフィルムのように樹脂をチューブ状に成型した後に基層に被覆したフィルムよりも、コーティングのように、基層に塗工した後焼成して、樹脂膜を作ったフィルムの方が摩耗は早く進行する傾向がある。
Next, with reference to FIG. 18 to FIG. 20, a temperature transition when such printing is repeatedly performed will be described. FIG. 18 shows a case where 400 sheets are printed by continuous paper passing as shown in FIG. FIG. 19 shows a case where intermittent printing as shown in FIG. 13B is performed, and FIG. 20 shows a case where printing is performed one by one every 10 minutes.
As shown in FIG. 18, when continuous printing is continuously performed, the temperature of the fixing film 38 is stabilized at 180 ° C. The temperature of the pressure roller 40 gradually increases, but does not exceed 100 ° C.
As shown in FIG. 19, when intermittent printing is repeated, the pressure roller 40 gradually warms up, so that the control temperature is changed in anticipation of this. The initial temperature control is 200 ° C., and the film temperature at this time is 195 ° C. When the printing time exceeds 15 minutes, the control temperature is 195 ° C., and the film temperature at this time is 190 ° C. The temperature of the pressure roller exceeds 100 ° C. in 5 minutes.
As shown in FIG. 20, when printing one sheet from time to time, the temperature of both the fixing film 38 and the pressure roller 40 rises when printing, but the temperature does not continue to rise.
The amount of wear of the fixing film 38 becomes disadvantageous as the film diameter decreases. In addition, a film of a resin film formed by applying a resin to a base layer and then baking it, like a coating, rather than a film coated with a base layer after the resin is molded into a tube like a film with a tube coated on the base layer However, wear tends to progress faster.

表8は、本実施例2での、温度と摩耗量の関係を示している。この表は、加熱時間が7秒以上の場合で、弾性変形による摩耗と粘性変形による摩耗を合わせた時の摩耗量である。
尚、粘性変形を考慮する時間は、表3の場合と同様である。弾性変形による摩耗量は0.07μm/1000枚(0.7×10−4μm/枚)である。
Table 8 shows the relationship between the temperature and the amount of wear in Example 2. This table shows the amount of wear when the heating time is 7 seconds or more and the wear due to elastic deformation and the wear due to viscous deformation are combined.
Note that the time for considering viscous deformation is the same as in Table 3. The amount of wear due to elastic deformation is 0.07 μm / 1000 sheets (0.7 × 10 −4 μm / sheet).

加圧ローラ40の硬度は、室温から100℃の間で使っている場合にはほとんど変化しない。一方、100℃以上では、20時間で1°程度低下する。
図14は、定着フィルム38の膜厚と適正な制御温度の関係を示している。両者の関係は、以下の式で表すことが出来る。
制御温度[℃]=0.9×フィルムの表層膜厚[μm]+188[℃]−−(式3)
加圧ローラ40の硬度とニップ幅と制御温度の補正量は表9のようになる。
The hardness of the pressure roller 40 hardly changes when it is used between room temperature and 100 ° C. On the other hand, at 100 ° C. or higher, it decreases by about 1 ° in 20 hours.
FIG. 14 shows the relationship between the film thickness of the fixing film 38 and an appropriate control temperature. The relationship between the two can be expressed by the following equation.
Control temperature [° C.] = 0.9 × film surface layer thickness [μm] +188 [° C.]-(Formula 3)
Table 9 shows the correction amounts of the hardness, nip width, and control temperature of the pressure roller 40.

以上の条件を踏まえ、本実施例2では、制御温度と寿命の設定を以下のように設定した。
すなわち、一回の通紙毎に、前回の通紙時から今回の通紙時までのインターバル時間情報である紙間時間と、回転駆動情報、及び記録材通紙枚数情報のうち少なくとも何れか一つの情報と、を同時に取得する。定着フィルム38については、記録材通紙枚数情報であり、加圧ローラ40については回転時間の情報を同時に取得し、画像形成装置の制御部に設けられる不図示の記憶媒体に熱履歴情報として蓄積する。
そして、記憶媒体33に記憶した熱履歴情報に応じて、制御手段である不図示の本体制御部で、定着ユニット6の制御値として、ヒータ11の制御温度、使用可能枚数情報もしくは寿命警告情報を変更するようになっている。
これらの計算は、定着フィルム38の膜厚の変化や、加圧ローラ40の硬度変化に基づいて行うが、これらのパラメータは、それぞれ以下のように推測する。
Based on the above conditions, in the second embodiment, the control temperature and the life are set as follows.
That is, for each paper passing, at least one of the paper interval time, which is interval time information from the previous paper passing time to the current paper passing time, rotation drive information, and recording material paper passing number information. Information is acquired at the same time. For the fixing film 38, the recording material passing sheet number information is obtained. For the pressure roller 40, the rotation time information is simultaneously obtained and stored as heat history information in a storage medium (not shown) provided in the control unit of the image forming apparatus. To do.
Then, according to the heat history information stored in the storage medium 33, the control temperature of the heater 11, the usable number information or the life warning information is used as a control value of the fixing unit 6 by a main body control unit (not shown) as a control means. It is supposed to change.
These calculations are performed based on the change in the thickness of the fixing film 38 and the change in the hardness of the pressure roller 40. These parameters are estimated as follows.

ケース1:記録材1枚ずつのプリントが10分以上間隔をあけて行われる場合
フィルムの摩耗量は記録材1枚当たり:0.7×10−4μm/枚
(弾性変形のみによる摩耗を想定)
加圧ローラ硬度変化は、回転時間20時間当たり:0.1°/20時間
ケース2:記録材20枚以上の連続プリントを行う場合
フィルムの摩耗量は、記録材1枚当たり2×10−4
加圧ローラ硬度変化は、回転時間20時間当たり:0.1°/20時間
ケース3:上記以外の場合
フィルムの摩耗量は1枚当たり:3×10−4μm/枚
加圧ローラ硬度変化は、回転時間20時間当たり
装置稼働開始から5分未満:0.1°/20時間
装置稼働開始から5分以上: 1°/20時間
印刷ジョブごとに、これらのケースのどれに該当するかを判断し、定着フィルム38の表層膜厚、加圧ローラ40の硬度を推測する。
定着フィルム38の膜厚については、ジョブごとの摩耗量を推測し、初期膜厚から減算していく。加圧ローラ40の硬度については、ジョブごとの回転時間に応じて加圧ローラ40の硬度を推測する。
Case 1: When one sheet of recording material is printed at intervals of 10 minutes or more
The amount of film wear is 0.7 × 10 −4 μm / sheet per recording material.
(Assuming wear due to elastic deformation only)
Pressure roller hardness change per rotation time 20 hours: 0.1 ° / 20 hours Case 2: Continuous printing of 20 or more recording materials
The film wear amount is 2 × 10 −4 per recording material.
Change in pressure roller hardness per rotation time 20 hours: 0.1 ° / 20 hours Case 3: Cases other than above
Abrasion amount of film is 3 × 10 −4 μm / sheet
Pressure roller hardness change is less than 5 minutes from the start of operation of the apparatus per 20 hours of rotation time: 0.1 ° / 20 hours
5 minutes or more from the start of operation of the apparatus: 1 ° / 20 hours For each print job, it is determined which of these cases corresponds, and the surface layer thickness of the fixing film 38 and the hardness of the pressure roller 40 are estimated.
As for the film thickness of the fixing film 38, the wear amount for each job is estimated and subtracted from the initial film thickness. About the hardness of the pressure roller 40, the hardness of the pressure roller 40 is estimated according to the rotation time for every job.

これらの情報をもとにした制御温度の変更と、残りの寿命(印刷可能枚数)への反映は以下のように行う。
定着フィルム38については、求めた膜厚から式(3)を使って制御温度を計算し、制御温度を変更する。また、定着フィルム38を基準とした寿命警告は、残り膜厚が4μmになった時点で行う。
次に、加圧ローラ40の硬度の推測については、ジョブごとの回転時間に応じて各ケース毎の硬度低下率を推測する。本例の装置は、加圧ローラの硬度が初期値から6度低くなったところで加圧ローラの寿命である旨の警告を出す。なお、発泡タイプの弾性層は、硬度が変化しても負荷トルクの変化が起きにくい。また、本実施例のように画像形成装置の本体に定着ユニットが固定されていて、感光ドラム1を含む画像形成部と定着ユニットで使用する駆動用モータが共通の場合には、駆動トルクに余裕がある場合が多く、駆動不良の問題は起きにくい。これらの要因があるため、弾性層がソリッドゴム層である実施例1の加圧ローラを使用する場合よりも、本例の加圧ローラを使用する場合は、加圧ローラの硬度変化が大きくなった時点で寿命警告を出しても問題ない。
The change of the control temperature based on these pieces of information and the reflection on the remaining life (number of printable sheets) are performed as follows.
For the fixing film 38, the control temperature is calculated from the obtained film thickness using Equation (3), and the control temperature is changed. The life warning based on the fixing film 38 is made when the remaining film thickness reaches 4 μm.
Next, regarding the estimation of the hardness of the pressure roller 40, the hardness reduction rate for each case is estimated according to the rotation time for each job. The apparatus of this example issues a warning that the pressure roller has reached its end of life when the hardness of the pressure roller is reduced by 6 degrees from the initial value. Note that the foam type elastic layer hardly changes the load torque even if the hardness changes. Further, when the fixing unit is fixed to the main body of the image forming apparatus and the driving motor used in the fixing unit and the image forming unit including the photosensitive drum 1 is common as in this embodiment, there is a margin in driving torque. In many cases, the problem of drive failure is unlikely to occur. Because of these factors, the hardness change of the pressure roller is larger when the pressure roller of this example is used than when the pressure roller of Example 1 in which the elastic layer is a solid rubber layer is used. There is no problem even if a life warning is issued at that time.

以下に、具体例を示す。図13(a)に示すような連続通紙を行うジョブは、ケース2に相当する。通紙時の定着フィルム温度は180℃、加圧ローラの温度は100℃を超えない。
1万枚印刷した時点での制御温度と定着ユニット寿命(本体寿命)は、以下のようになる。
1万枚印刷した時点の制御温度:198℃
1万枚印刷した時点の定着ユニット寿命:4.5万枚
図13(b)に示すような間欠通紙を行うジョブは、ケース3に相当する。通紙時のフィルム温度は195℃から190℃、加圧ローラの温度は5分以降100℃超える。
1万枚印刷した時点での制御温度と定着ユニット寿命(本体寿命)は、以下のようになる。
1万枚印刷した時点の制御温度:195℃
1万枚印刷した時点の定着ユニット寿命:3万枚
ケース2の場合、加圧ローラの硬度は変化するものの、定着フィルムの表層膜厚起因で定着ユニットの寿命に達するため、加圧ローラは定着ユニットの寿命に影響しない。

図20に示すような10分間に1回プリントを行うジョブは、ケース1に相当する。
通紙時のフィルム温度は195℃だが、定着フィルムの表層が粘性変形に至る前に印刷が終了する。よって、1枚当たりの摩耗量は、0.7×10−4μmである。加圧ローラの温度は100℃を超えない。
1万枚印刷した時点での制御温度と定着ユニット寿命(本体寿命)は、以下のようになる。
1万枚印刷した時点の制御温度:199℃
1万枚印刷した時点の定着ユニット寿命:12.8万枚
以上、いずれの適用例の場合も制御温度の設定が不適切なことが要因の画像不良はなく、寿命警告も適切に行うことが出来た。
A specific example is shown below. A job that continuously feeds paper as shown in FIG. The fixing film temperature at the time of paper passing does not exceed 180 ° C., and the temperature of the pressure roller does not exceed 100 ° C.
The control temperature and the life of the fixing unit (main body life) when 10,000 sheets are printed are as follows.
Control temperature when printing 10,000 sheets: 198 ° C
Fixing unit life at the time of printing 10,000 sheets: 45,000 sheets A job for performing intermittent paper feeding as shown in FIG. The film temperature during paper feeding is 195 ° C. to 190 ° C., and the temperature of the pressure roller exceeds 100 ° C. after 5 minutes.
The control temperature and the life of the fixing unit (main body life) when 10,000 sheets are printed are as follows.
Control temperature when printing 10,000 sheets: 195 ° C
Fixing unit life at the time of printing 10,000 sheets: 30,000 sheets In case 2, although the hardness of the pressure roller changes, it reaches the life of the fixing unit due to the film thickness of the fixing film, so the pressure roller is fixed. Does not affect the life of the unit.

A job that prints once every 10 minutes as shown in FIG.
The film temperature at the time of paper passing is 195 ° C., but the printing is finished before the surface layer of the fixing film reaches viscous deformation. Therefore, the wear amount per sheet is 0.7 × 10 −4 μm. The temperature of the pressure roller does not exceed 100 ° C.
The control temperature and the life of the fixing unit (main body life) when 10,000 sheets are printed are as follows.
Control temperature when printing 10,000 sheets: 199 ° C
Fixing unit life at the time of printing 10,000 sheets: 12.8 thousand sheets or more In any application example, there is no image defect due to improper control temperature setting, and the life warning can be performed appropriately done.

実際の使用状況では、ケース1、2、3が混在すると思われるが、ジョブごとに、膜厚、加圧ローラ硬度の予測値に修正を行うことで、制御温度の設定と寿命警告を適切に行うことが出来る。   In actual usage, cases 1, 2, and 3 are likely to be mixed, but by adjusting the predicted values of film thickness and pressure roller hardness for each job, the control temperature setting and life warning can be set appropriately. Can be done.

1 感光ドラム
6 定着器(加熱定着装置)
10 定着部材
11 加熱ヒータ
13 定着フィルム、15 サーミスタ
20 加圧ローラ
31、32 温度検知センサ
100 CPU(制御部)
1 Photosensitive drum 6 Fixing device (heat fixing device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fixing member 11 Heating heater 13 Fixing film, 15 Thermistor 20 Pressure roller 31, 32 Temperature detection sensor 100 CPU (control part)

Claims (11)

記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、表層を有する回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記回転体の温度を検知する温度センサと、
前記回転体の前記表層の摩耗量を取得する摩耗量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記摩耗量を取得する摩耗量取得部と、
前記摩耗量に応じて前記ヒータの制御温度を設定する制御温度設定部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member having a surface layer, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and the rotating member A fixing unit having a heater for heating
A temperature sensor for detecting the temperature of the rotating body;
A wear amount acquisition unit that acquires the wear amount of the surface layer of the rotating body, and a wear amount acquisition unit that acquires the wear amount according to a temperature detected by the temperature sensor;
A control temperature setting unit for setting the control temperature of the heater according to the wear amount;
An image forming apparatus comprising:
前記回転体の温度を検知する温度センサを第1の温度センサとすると、前記装置は更に、前記加圧部材の温度を検知する第2の温度センサと、前記第2の温度センサの検知温度に応じた前記加圧部材の硬度変化量を取得する硬度変化量取得部と、を有し、
前記制御温度設定部は、前記摩耗量と前記硬度変化量に応じて前記ヒータの制御温度を設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。
If the temperature sensor that detects the temperature of the rotating body is a first temperature sensor, the apparatus further includes a second temperature sensor that detects the temperature of the pressure member, and a detection temperature of the second temperature sensor. A hardness change amount acquisition unit that acquires the hardness change amount of the pressure member according to
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control temperature setting unit sets a control temperature of the heater according to the wear amount and the hardness change amount.
記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、表層を有する回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記回転体の温度を検知する温度センサと、
前記回転体の前記表層の摩耗量を取得する摩耗量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記摩耗量を取得する摩耗量取得部と、
前記摩耗量に応じて前記回転体の寿命を算出する寿命算出部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member having a surface layer, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and the rotating member A fixing unit having a heater for heating
A temperature sensor for detecting the temperature of the rotating body;
A wear amount acquisition unit that acquires the wear amount of the surface layer of the rotating body, and a wear amount acquisition unit that acquires the wear amount according to a temperature detected by the temperature sensor;
A life calculation unit for calculating the life of the rotating body according to the wear amount;
An image forming apparatus comprising:
前記摩耗量取得部は、記録材1枚当たりの前記摩耗量を取得し、記録材1枚当たりの前記摩耗量は、前記温度センサの検知温度に応じて異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The wear amount acquisition unit acquires the wear amount per recording material, and the wear amount per recording material differs according to a temperature detected by the temperature sensor. The image forming apparatus according to any one of 1 to 3. 記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記加圧部材の温度を検知する温度センサと、
前記加圧部材の硬度変化量を取得する硬度変化量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記硬度変化量を取得する硬度変化量取得部と、
前記硬度変化量に応じて前記ヒータの制御温度を設定する制御温度設定部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and heats the rotating member. A fixing unit having a heater;
A temperature sensor for detecting the temperature of the pressure member;
A hardness change amount acquisition unit for acquiring a hardness change amount of the pressure member, and a hardness change amount acquisition unit for acquiring the hardness change amount according to a detection temperature of the temperature sensor;
A control temperature setting unit for setting the control temperature of the heater according to the amount of change in hardness;
An image forming apparatus comprising:
前記装置は更に、前記制御温度を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項1、2、5のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit that stores the control temperature. 記録材に画像をプリントする画像形成装置において、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着ユニットであって、回転体と、前記回転体と共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記回転体を加熱するヒータと、を有する定着ユニットと、
前記加圧部材の温度を検知する温度センサと、
前記加圧部材の硬度変化量を取得する硬度変化量取得部であって、前記温度センサの検知温度に応じた前記硬度変化量を取得する硬度変化量取得部と、
前記硬度変化量に応じて前記加圧部材の寿命を算出する寿命算出部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that prints an image on a recording material,
A fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material, the rotating member, a pressure member that forms a fixing nip portion that sandwiches and conveys the recording material together with the rotating member, and heats the rotating member. A fixing unit having a heater;
A temperature sensor for detecting the temperature of the pressure member;
A hardness change amount acquisition unit for acquiring a hardness change amount of the pressure member, and a hardness change amount acquisition unit for acquiring the hardness change amount according to a detection temperature of the temperature sensor;
A life calculation unit for calculating the life of the pressure member according to the hardness change amount;
An image forming apparatus comprising:
前記硬度変化量取得部は、単位時間当たりの前記硬度変化量を取得し、単位時間当たりの前記硬度変化量は、前記温度センサの検知温度に応じて異なっていることを特徴とする請求項2、5、7のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The hardness change amount acquisition unit acquires the hardness change amount per unit time, and the hardness change amount per unit time differs according to a temperature detected by the temperature sensor. The image forming apparatus according to any one of 5 and 7. 前記回転体はフィルムであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the rotating body is a film. 前記ヒータは前記フィルムの内面に接触していることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 9, wherein the heater is in contact with an inner surface of the film. 前記加圧部材は、前記フィルムを介して前記ヒータと共に前記定着ニップ部を形成していることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 10, wherein the pressing member forms the fixing nip portion together with the heater via the film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019148731A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Image forming device
JP2019184907A (en) * 2018-04-13 2019-10-24 コニカミノルタ株式会社 Image forming apparatus
JP7431522B2 (en) 2019-07-19 2024-02-15 キヤノン株式会社 Image forming device and image forming system

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