JP2019184951A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着器の経時変化の度合いを示す従来よりも信頼性の高い情報を取得する。【解決手段】画像形成装置は、定着部材を所定の定着温度Ｈｓに昇温させかつ昇温後は当該定着温度Ｈｓに保つよう定着器の熱源を制御する温度制御部と、定着部材を回転させるモータを回転させるモータ制御部と、立上げ期間Ｙｏｎ内の第１および第２のタイミングＰ１，２のそれぞれにおけるモータの回転トルクＴを測定するトルク測定部と、第１のタイミングＰ１における回転トルクＴの測定値Ｔ１と第２のタイミングＰ２における回転トルクＴの測定値Ｔ２との差ΔＴを、定着器の経時変化の度合いを示す状態情報として算出する演算部とを有する。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真法によってシートに画像を印刷する画像形成装置は、トナー像が転写されたシートに熱と圧力とを加える定着器を有している。加熱と加圧とによって色材であるトナーが溶融してシートに定着する。

定着器の方式として、シートを挟む定着ニップをパッド（固定の押え部材）とローラとで構成するパッド方式がある。このパッド方式によると、一対のローラで定着ニップを構成するローラ方式よりも定着器の熱容量を小さくすることができ、省エネルギー化を図ることができる。

パッド方式では、パッドを周回するよう定着ベルトが設けられる。パッドとローラとの間に定着ベルトが介在し、定着ベルトとローラとの間をシートが通る。ローラの回転駆動によりシートが搬送され、シートの移動にともなって定着ベルトが回転する。このとき、パッドと定着ベルトとが摺動する。

パッドとの摺動により、定着ベルトは次第に摩耗する。したがって、摩耗により定着ベルトの寿命が尽きる以前に、定着ベルトを交換する必要がある。

定着器を限界まで使用することで画像形成装置のランニングコストを低減するための先行技術として、特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１には、プリント動作に際して、通紙終了後の後回転期間または通紙前の着状態の回転期間に、定着駆動モータのトルクを測定し、測定したトルクに基づいて交換時期であるか否かを判断する画像形成装置が開示されている。

また、定着器の寿命を延ばすための先行技術として、特許文献２に記載の技術がある。特許文献２には、パッドと定着ベルトとの摺動抵抗を低減する潤滑剤が摺動面に満遍なく拡がるよう加熱回転する慣らしの動作を、新品の使用を開始するとき、または潤滑剤を追加塗布するメンテナンスを実施したときなどに行うことが開示されている。

特開２００７−３０９９８０号公報 特開２０１１−１９１５２０号公報

定着器を回転駆動するモータの回転トルクは、シートを加熱するベルトまたはローラなどの定着部材の温度変化の影響を受ける。例えば、パッド方式の定着器では、潤滑剤の粘性が定着ベルトの温度によって変化する。潤滑剤の粘性が変わると、モータの負荷トルクが変わる。このため、所定の速度で回転させるモータ制御が行われている状態において定着ベルトの温度が変化すると、負荷トルクの変化を補う制御によって回転トルクが変化する。

したがって、モータの回転トルクの測定値に基づいて定着器の経時変化の度合いを定期的に判定する場合には、毎回の測定を同じ温度条件で行う必要がある。

ところで、一般に、定着時には定着器を所定の定着温度に保つ温調制御が行われる。しかし、厳密に温度を一定に保つのは難しく。実際には定着温度を中心として変動する。

このため、特許文献１の技術のようにシートが定着ニップを通過する期間の直後または直前の非通紙期間に回転トルクを測定する場合には、毎回の測定の温度条件が同じとは限らず、経時変化の度合いの判定の信頼性が低いという問題があった。また、時系列の複数の測定値に基づいて定着器の寿命を予測する場合に、予測に大きな誤差が生じるおそれがあった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、定着器の経時変化の度合いを示す従来よりも信頼性の高い情報を取得することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、回転する定着部材により記録媒体を加熱する定着器を有した画像形成装置であって、前記定着部材を所定の定着温度に昇温させかつ昇温後は当該定着温度に保つよう前記定着器の熱源を制御する温度制御部と、前記定着部材の昇温の開始から前記定着温度に昇温するまでの立上げ期間にわたって、前記定着部材を回転させるためのモータを定速回転させるモータ制御部と、前記立上げ期間内の第１のタイミングおよび第２のタイミングのそれぞれにおける前記モータの回転トルクを測定するトルク測定部と、前記第１のタイミングにおける前記回転トルクの測定値と前記第２のタイミングにおける前記回転トルクの測定値との差を、前記定着器の経時変化の度合いを示す状態情報として算出する演算部と、を有する。

本発明によると、定着器の経時変化の度合いを示す従来よりも信頼性の高い情報を取得することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 定着器の構成を示す図である。 定着器における摺動部分の構造およびその経時変化の様相を模式的に示す図である。 定着モータのトルクの経時変化の様相を示す図である。 定着モータのトルクの温度依存性を示す図である。 定着器の立上げ時における温度の推移およびトルクの推移を示す図である。 定着器の立上げ時におけるトルクの推移特性の経時変化を示す図である。 トルクを測定するタイミングを示す図である。 制御回路の機能的構成を示す図である。 常温から昇温する場合におけるトルクの測定の例を示す図である。 待機温度から昇温する場合におけるトルクの測定の例を模式的に示す図である。 残り走行距離の算出方法を示す図である。 モータ駆動回路の構成の例を示す図である。 画像形成装置における処理の流れを示す図である。 予測処理の流れを示す図である。

図１には本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が、図２には定着器１７の構成が、それぞれ示されている。

図１に示される画像形成装置１は、タンデム型のプリンタエンジン１０を備える電子写真方式のカラープリンタである。画像形成装置１は、ネットワークを介して外部のホスト装置から入力されるジョブに応じて、カラーまたはモノクロの画像を形成する。

画像形成装置１は、その動作を制御する制御回路１００を有している。制御回路１００は、制御プログラムを実行するプロセッサおよびその周辺デバイス（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を備えている。また、ハウジンジングの上部の前面側に操作パネル５０が配置されている。操作パネル５０は、操作入力または状態表示のための画面を表示するタッチパネルディスプレイを有している。

プリンタエンジン１０は、４個のイメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ、プリントヘッド６、および中間転写ベルト１２を有する。

イメージングユニット３ｙ〜３ｋは、それぞれ筒状の感光体４、帯電器５、現像器７、およびクリーナ８などを有している。イメージングユニット３ｙ〜３ｋの基本的な構成は同様である。

プリントヘッド６は、イメージングユニット３ｙ〜３ｋのそれぞれに対してパターン露光を行うためのレーザビームＬＢを射出する。プリントヘッド６において、感光体４の回転軸方向にレーザビームＬＢを偏向する主走査が行われる。この主走査と並行して、感光体４を定速回転させる副走査が行われる。

中間転写ベルト１２は、トナー像の一次転写における被転写部材である。中間転写ベルト１２は、一対のローラ間に巻回されて回転する。中間転写ベルト１２の内側には、イメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋごとに転写電圧を印加するための一次転写ローラ１１が配置されている。

カラー印刷モードにおいて、イメージングユニット３ｙ〜３ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は、回転中の中間転写ベルト１２に順次に一次転写される。最初にＹのトナー像が転写され、それに重なるようＭのトナー像、Ｃのトナー像、およびＫのトナー像が順次に転写される。

一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ１６と対向するとき、下方の給紙カセット１４から取り出されてタイミングローラ１５を経て搬送されてきたシート（記録媒体）２に二次転写される。そして、二次転写の後、パッド方式の定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１９へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシートＰに定着する。

図２に示す通り、定着器１７は、定着ベルト７１、加熱ローラ７２、定着ヒータ７３、パッド７４、および加圧ローラ７５などを備えている。

定着ベルト７１は、耐熱性樹脂を基材として構成される可撓性の筒状の定着部材であり、加熱ローラ７２とパッド７４とに接しながらこれらを周回するよう回転可能に設けられている。

加熱ローラ７２は、これに内蔵された定着ヒータ７３により発熱し、これの周面と接する定着ベルト７１を加熱する。定着ヒータ７３は、例えば複数のハロゲンランプにより構成される。

パッド７４は、定着ベルト７１を介して加圧ローラ７５と対向するようステー７６に固定されている。パッド７４の構成は後で述べる。

加圧ローラ７５は、筒状の芯金とその周囲を覆う弾性体とから構成される。加圧ローラ７５は、パッド７４に対する押圧力の調整が可能となるよう径方向に移動可能に支持されている。加圧ローラ７５は、定着モータ３０により回転駆動される。定着モータ３０の回転駆動力は、ギヤ群３５により加圧ローラ７５に伝達される。

定着器１７の内部をシート２が通過する定着時において、加圧ローラ７５は、シート２をパッド７４に押し当てながら回転する。このとき、加圧ローラ７５の弾性体がパッド７４に沿うよう変形し、シート２を押圧する所定長さの定着ニップが形成される。加圧ローラ７５の回転によりシート２が搬送され、シート２に引き摺られて定着ベルト７１が回転する。

なお、定着ベルト７１が待機温度に加熱される待機時において、加圧ローラ７５は、定着ベルト７１にそれを回転させる最小限の押圧力（軽圧）が加わるよう径方向に位置決めされる。

定着ベルト７１が回転するとき、定着ベルト７１は、パッド７４に対して摺動する。摺動の抵抗を低減するために、定着ベルト７１とパッド７４との間に潤滑剤の層が設けられる。定着器１７は、定着ベルト７１の内面に潤滑剤を供給する潤滑剤貯留部７７を有している。

また、定着器１７は、定着ベルト７１の温度を検出する温度センサ７８を備えている。温度センサ７８は、定着ベルト７１の回転方向におけるパッド７４の上流側に配置されている。加熱ローラ７２の内部に温度センサ７８を配置して加熱ローラ７２の周面の温度を定着ベルト７１の温度として検出してもよい。

図３には定着器１７における摺動部分の構造およびその経時変化の様相が模式的に示され、図４には定着モータ３０のトルクＴの経時変化の様相が示されている。

図３（Ａ）の通り、パッド７４は、本体７４０とその表面を覆う摺動シート７４１とから構成される。本体７４０は、例えば剛性のベースに弾性体を重ねて構成され、最大サイズのシート２の幅以上の長さを有する。摺動シート７４１は、基材７４２と、基材７４２の表面を保護するコーティング層７４３とから構成される。基材７４２は、例えばガラス繊維素材からなり、コーティング層７４３は、例えばフッ素樹脂からなる。

パッド７４と定着ベルト７１との間に介在させる潤滑剤８０として、シリコーングリスまたはフッ素グリスなどの合成潤滑油グリスが用いられる。オイルと比べて粘性の高いグリスを用いることにより、定着ベルト７１の幅方向の両側に潤滑剤８０がはみ出しにくくなる。

図３（Ｂ）に示すように、定着器１７においては、パッド７４と定着ベルト７１との間に介在する潤滑剤８０が次第に減少する。この経時変化は、定着ベルト７１の摺動にともなって潤滑剤８０が定着ベルト７１の幅方向の両側に徐々にはみ出ていくことにより起こる。

画像形成装置１が使用され始めた初期の状態Ｃ１では、摺動部分に潤滑剤８０が十分に存在する。経時変化が進んだ状態Ｃ２では、潤滑剤８０は、コーティング層７４３と定着ベルト７１とが接触し始める許容限界まで減少している。さらに経時変化が進んだ状態Ｃ３では、潤滑剤８０は、ほとんど無くなっており、コーティング層７４３および定着ベルト７１の摩耗が進んでいる。

図４において、横軸の走行距離Ｌは、パッド７４と定着ベルト７１との相対移動距離であり、経時変化に関わる積算使用量に相当する。縦軸のトルクＴは、定速回転状態の定着モータ３０の回転トルクである。

定着器１７および定着モータ３０の個体差および使用環境により経時変化に差異が生じるが、トルクＴの変化には図示のように変化の進行がある段階から速くなるという傾向がある。

すなわち、定速回転時のトルクＴは、初期値のＴａから潤滑剤８０が減少するにつれてＴｂを経てＴｃまで徐々に増大する。この緩やかな経時変化の要因としては、潤滑剤８０の減少による潤滑性の低下、定着ベルト７１の歪、加圧ローラ７５の歪、およびギヤ群３５の歪などが挙げられる。緩やかな経時変化は、上述の状態Ｃ２になるまで続く。そして、状態Ｃ２になった後は、定着ベルト７１とパッド７４との摩擦が負荷トルクとなることから、トルクＴは、以前よりも急峻に増大する。

トルクＴが上限値Ｔｍａｘまで増大する頃には、定着ベルト７１の摩耗がかなり進んでいる。定着ベルト７１が破断するおそれがあるとともに、定着モータ３０の駆動電流が大きくなり過ぎるおそれもある。つまり、トルクＴが上限値Ｔｍａｘになるまで経時変化が進行すると、定着ベルト７１を新品に交換する必要がある。

ところで、画像形成装置１のランニングコストを低減する観点では、定着ベルト７１を長持ちさせて交換するべき時期を遅らせるのが好ましい。交換するべき時期を遅らせる手法として、状態Ｃ２になる前に潤滑剤８０を補給するメンテナンス作業を実施する手法がある。

そこで、画像形成装置１には、潤滑剤８０の減少の度合いを示す従来よりも信頼性の高い状態情報を取得する状態検知機能が設けられている。状態情報は、潤滑剤８０の補給の要否判断、および補給を行うべき時期の予測に用いることができる。

以下、この状態検知機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図５には定着モータ３０のトルクＴの温度依存性が、図６には定着器１７の立上げ時における温度Ｈの推移およびトルクＴの推移が、図７には定着器１７の立上げ時におけるトルクＴの推移特性の経時変化が、それぞれ示されている。

図５においては、定着モータ３０を高速モードの画像形成時の回転速度である高速度で定速回転させる場合、および低速モードの画像形成時の回転速度である低速度で定速回転させる場合におけるトルクＴと定着ベルト７１の温度Ｈとの関係が示されている。

温度Ｈが同じであれば、高速度の場合のトルクＴが低速度の場合のトルクＴよりも大きい。また、高速度の場合には、図示した１０５〜１６５℃の温度範囲において、温度Ｈが低いほどトルクＴは大きい。低速度の場合もトルクＴは一定ではなく、温度Ｈによって変化する。

図６において、横軸に定着ヒータ７３のオンによる定着ベルト７１の昇温の開始からの経過時間Ｙが、左縦軸にトルクＴが、右縦軸に定着ベルト７１の温度Ｈが、それぞれ示されている。

定着ヒータ７３が点灯すると、温度Ｈが単調に上昇し、それに伴ってトルクＴは実質的に単調に減少する。温度Ｈが、定着条件として設定された目標温度（定着温度）Ｈｓまで上昇すると、温度Ｈを目標温度Ｈｓに保つよう定着ヒータ７３をオンオフする温調（温度調整）制御が開始される。定着ヒータ７３のオンから温調制御の開始までの動作が、定着器１７の立上げ時の動作である。

温調制御が行われている期間中は、制御に対する応答遅れにより温度Ｈは所定の変動幅で変動し、これに伴ってトルクＴも変動する。

トルクＴの変化は、潤滑剤８０の粘性（粘度）が温度Ｈに依存することから生じる。潤滑剤８０は、温度Ｈが上昇すると粘性が低下し、温度Ｈが降下すると粘性が高まる特性を有している。

なお、回転速度によりトルクＴの値に差があるが、立上げ時における同じ期間中のトルクＴの変化量は、回転速度が違ってもほぼ同量である。

図７においては、潤滑剤８０が摺動部分に十分に存在する「グリス適量状態」の温度ＨおよびトルクＴそれぞれの推移、および潤滑剤８０がある程度まで減少した「グリス不足状態」の温度ＨおよびトルクＴそれぞれの推移が示されている。横軸、左縦軸、および右縦軸に、図６と同様に経過時間Ｙ、トルクＴ、および温度Ｈが、それぞれ示されている。

潤滑剤８０が減少すると、立上げ時のトルクＴの低下が鈍くなる。すなわち、立上げ動作期間中の単位時間当たりのトルクＴの変化量が少なくなる。画像形成装置１は、この特質を利用して潤滑剤８０の減少の度合いを判定する。

図８にはトルクＴを測定するタイミングＰ１，Ｐ２が示されている。

定着ベルト７１の昇温の開始（定着ヒータ７３のオン）から温調制御が始まるまでの立上げ期間Ｙｏｎ内の第１のタイミングＰ１および第２のタイミングＰ２のそれぞれにおけるトルクＴを測定する。そして、第１のタイミングＰ１におけるトルクＴの測定値Ｔ１と第２のタイミングＰ２におけるトルクＴの測定値Ｔ２との差｜Ｔ２−Ｔ１｜である立上げ時のトルク変化量ΔＴを潤滑剤８０の量の経時変化の度合いを示す状態情報として取得する。

上に述べた通り立上げ動作中のトルクＴの変化量は回転速度に依存しないので、トルクＴ変化量ΔＴに基づいて潤滑剤８０の減少の度合いを判定する際に、回転速度の切替えまたは変動の影響を考慮する必要がない。

また、トルクＴの変動要因のうち、潤滑剤８０の量以外の要因（定着ベルト７１などの歪）は温度Ｈの変化に影響されない。しかし、仮に、単一のタイミングで測定したトルクＴの測定値に基づいて潤滑剤８０の減少の度合いを判定すると、潤滑剤８０の量以外の要因による変化分がこの測定値に含まれることから、度合いを正しく判定することができないおそれがある。

これらの理由から、トルク変化量ΔＴに基づいて潤滑剤８０の減少の度合いを判定するのが好ましい。

図９には制御回路１００の機能的構成が、図１０には常温から昇温する場合におけるトルクＴの測定の例が、それぞれ示されている。また、図１１には待機温度から昇温する場合におけるトルクＴの測定の例が模式的に示され、図１２には残り走行距離ＬＢの算出方法が示されている。

図９において、制御回路１００は、メイン制御部１０１、温度制御部１７１、回転指令部１７２、トルク測定部１７３、演算部１７４、判定部１７５、記憶部１７６、予測部１７７、および報知処理部１７８などを有している。これらの機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) を含む制御回路１００のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

メイン制御部１０１は、画像形成装置１の全体の制御を受け持つコントローラである。メイン制御部１０１は、通信インタフェース５２を介して外部のホスト装置からジョブが入力されると、そのジョブにより指定された枚数の印刷を行うようプリンタエンジン１０および搬送機構４０などを制御する。搬送機構４０には、定着器１７の加圧ローラ７５を径方向に移動させる圧接力可変機構が含まれる。

温度制御部１７１は、定着ヒータ７３を制御する。メイン制御部１０１から通知される画像形成モードに応じて定着時の目標温度Ｈｓを設定し、定着ヒータ７３を点灯させて定着ベルト７１を昇温させる。温度センサ７８の出力を監視して目標温度Ｈｓまで昇温させる。そして、目標温度Ｈｓに昇温した後は、定着ベルト７１を目標温度Ｈｓにに保つよう定着ヒータ７３をオンオフする温調制御を行う。

回転指令部１７２は、定着モータ３０の回転を制御するベクトル制御部２３に対して速度指令ω＊を与える。速度指令ω＊は、画像形成モードに応じた定着速度でシート２を搬送するよう加圧ローラ７５を回転させるための指令である。

回転指令部１７２とベクトル制御部２３とから構成されるモータ制御部１０３は、温度制御部１７１による定着ベルト７１の昇温の開始から目標温度Ｈｓに昇温するまでの立上げ期間Ｙｏｎにわたって、定着モータ７３を定速回転させる。ベクトル制御部２３の構成の例を後に挙げる。

トルク測定部１７３は、立上げ期間Ｙｏｎ内の第１のタイミングＰ１および第２のタイミングＰ２のそれぞれにおける定着モータ７３のトルク（回転トルク）Ｔを測定する。本実施形態においては、トルクＴをベクトル制御部２３からのｑ軸電流値Ｉｑに基づいて定量化する。ｑ軸電流値Ｉｑをトルク値に換算して測定値Ｔ１，Ｔ２としてもよいし、ｑ軸電流値Ｉｑをトルク値に換算することなく測定値Ｔ１，Ｔ２としてもよい。

トルク測定部１７３は、トルクＴの測定を定期的に行う。例えば、走行距離Ｌの積算値が設定値だけ増えるごとに、最初にジョブを実行するときにトルクＴを測定する。

図１０（Ａ）の例および図１１（Ａ）の例においては、第１のタイミングＰ１および第２のタイミングＰ２は、定着ベルト７１の温度Ｈによって特定される。

すなわち、図１０（Ａ）において、第１のタイミングＰ１は、定着ベルト７１が常温から目標温度（Ｈｓ）よりも低い第１の温度Ｈ１まで昇温したタイミングであり、第２のタイミングＰ２は、目標温度（Ｈｓ）よりも低くかつ第１の温度Ｈ１よりも高い第２の温度Ｈ２まで昇温したタイミングである。

また、図１１（Ａ）において、第１のタイミングＰ１は、第１の温度Ｈ１ｂまで昇温したタイミングであり、第２のタイミングＰ２は、第２の温度Ｈ２ｂまで昇温したタイミングである。第１の温度Ｈ１ｂは、第１の温度Ｈ１と同一でもよいし異なっていてもよい。同様に、第２の温度Ｈ２ｂは、第２の温度Ｈ２と同一でもよいし異なっていてもよい。

他方、図１０（Ｂ）の例および図１１（Ｂ）の例においては、第１のタイミングＰ１および第２のタイミングＰ２は、待機温度から定着時の目標温度（Ｈｓ）に向かう昇温の開始からの経過時間Ｙによって特定される。

すなわち、図１０（Ｂ）において、第１のタイミングＰ１は、定着ヒータ７３のオン（全灯）から第１の時間Ｙ１が経過したタイミングであり、第２のタイミングＰ２は、同じく第１の時間Ｙ１よりも長い第２の時間Ｙ２が経過したタイミングである。

また、図１１（Ｂ）において、第１のタイミングＰ１は、第１の時間Ｙ１ｂが経過したタイミングであり、第２のタイミングＰ２は、第１の時間Ｙ２ｂが経過したタイミングである。第１の時間Ｙ１ｂは、第１の時間Ｙ１と同一でもよいし異なっていてもよい。同様に、第２の温度Ｙ２ｂは、第２のＹ２と同一でもよいし異なっていてもよい。

なお、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）において、定着ヒータ７３をオンするタイミングは、加圧ローラ７５の径方向の移動によりパッド７４に対する押圧が、待機時の軽圧から定着時の全圧へ切り替わったタイミングとされている。

図９に戻って、演算部１７４は、トルク測定部１７３によりトルクＴが測定されるごとに、測定値Ｔ１，Ｔ２の差｜Ｔ２−Ｔ１｜である立上げ時のトルク変化量ΔＴを定着器１７における潤滑剤８０の量の経時変化の度合いを示す状態情報として算出する。

判定部１７５は、トルク変化量ΔＴに基づいて、潤滑剤８０が不足しているか否かを判定する。トルク変化量ΔＴがしきい値ΔＴｔｈよりも小さい場合には（図１０参照）、潤滑剤８０が不足していると判定し、グリス不足状態であるとの判定結果Ｄｊを出力する。トルク変化量ΔＴがしきい値ΔＴｔｈよりも大きい場合には、潤滑剤８０が不足していないと判定し、グリス適量状態であるとの判定結果Ｄｊを出力する。

記憶部１７６は、演算部１７４により算出されたトルク変化量ΔＴを、そのときの走行距離Ｌ（それまでの積算値）と対応づけて記憶する。記憶には不揮発性のメモリを用いる。

予測部１７７は、最新のトルク変化量ΔＴを含む複数のトルク変化量ΔＴを記憶部１７６から取得し、これらのトルク変化量ΔＴに基づいて、トルク変化量ΔＴが限界しきい値ΔＴｍｉｎになるまでの期間の長さ、すなわち残り走行距離ＬＢを次のように予測する。

図１２を参照して、図１２においては、経時変化の進行の度合いが異なる２つの場合Ｑ１、Ｑ２が想定されている。場合Ｑ１のトルク変化量ΔＴは丸印で示され、場合Ｑ２のトルク変化量ΔＴは四角印で示されている。

一方の場合Ｑ１では、走行距離ＬがＬ１であるときに算出されたトルク変化量ΔＴ（Ｌ１）が最新の情報である。このトルク変化量ΔＴ（Ｌ１）はしきい値ΔＴｔｈよりも小さいので、残り走行距離ＬＢを予測する。

まず、トルク変化量ΔＴ（Ｌ１）と走行距離Ｌが０であったときのトルク変化量ΔＴ（０）とを用いて、トルク変化量ΔＴの経時変化率Ｄａを算出する。経時変化率Ｄａは、次の式（１）で表される。

Ｄａ＝〔ΔＴ（Ｌ）−ΔＴ（０）〕／Ｌ …（１）
ただし、式中のΔＴ（Ｌ）は、最新のトルク変化量ΔＴであり、Ｌは、最新のトルク変化量ΔＴを得たときの走行距離Ｌである。つまり、場合Ｑ１における経時変化率Ｄａ１は、式（１ａ）で表される。

Ｄａ１＝〔ΔＴ（Ｌ１）−ΔＴ（０）〕／Ｌ１ …（１ａ）
次に、トルク変化量ΔＴが経時変化率Ｄａで引き続き変化すると仮定した場合におけるトルク変化量ΔＴが限界しきい値ΔＴｍｉｎになるときの走行距離ＬＡ１を求める。走行距離ＬＡ１は、次の式（２ａ）で表される。

ＬＡ１＝〔ΔＴｍｉｎ−ΔＴ（０）〕／Ｄａ …（２ａ）
そして、走行距離ＬＡ１から現在の走行距離Ｌ１を差し引く演算を行って残り走行距離ＬＢ１を算出する。残り走行距離ＬＢ１は、式（３ａ）で表わされる。

ＬＢ１＝ＬＡ１−Ｌ１ …（３ａ）
他方の場合Ｑ２では、走行距離ＬがＬ２であるときに算出されたトルク変化量ΔＴ（Ｌ２）が最新の情報である。このトルク変化量ΔＴ（Ｌ２）はしきい値ΔＴｔｈよりも小さいので、残り走行距離ＬＢ２を予測する。すなわち、場合Ｑ１と同様に、式（１ｂ）により変化率Ｄａ２を算出し、式（２ｂ）により走行距離ＬＡ２を算出し、式（３ｂ）により残り走行距離ＬＢ２を算出する。

Ｄａ２＝〔ΔＴ（Ｌ２）−ΔＴ（０）〕／Ｌ２ …（１ｂ）
ＬＡ２＝〔ΔＴｍｉｎ−ΔＴ（０）〕／Ｄａ …（２ｂ）
ＬＢ２＝ＬＡ２−Ｌ２ …（３ｂ）
予測部１７７は、このような予測を、潤滑剤８０が不足していると判定部１７５により最初に判定されたとき以後にのみ行う。つまり、摺動部分における潤滑剤８０の量が適量範囲内である間は、予測を省略する。

報知処理部１７８は、潤滑剤８０が不足していると判定部１７５により判定された場合に、その旨および予測部１７７により予測された残り走行距離ＬＢを操作パネル５０のタッチパネルディスプレイに表示させることでユーザに報知する。この報知に際して、サービスコールをユーザに薦めるメッセージを表示させてもよい。また、ユーザへの報知に加えてまたはそれに代えて、サービスセンターに画像形成装置１の経年変化状態を通知するデータ送信処理を行ってもよい。

図１３にはモータ駆動回路２１の構成の例が示されている。

定着モータ３０として、ＤＣブラシレスモータ、例えばセンサレス型の永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ:Permanent Magnet Synchronous Motor)を用いることができる。

定着モータ３０は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子と、永久磁石を用いた回転子３２とを備えている。固定子３１は、１２０度間隔で配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコア、およびＹ結線された３つの捲線（コイル）３３，３４，３５を有している。

モータ駆動回路２１は、定着モータ３０に対して、ｄ−ｑ座標系を基本とした制御モデルを用いて回転磁界の磁束の方向および大きさを決めるベクトル制御を行う。ベクトル制御では、捲線３３〜３５に流れる３相の交流電流を、回転子である永久磁石と同期して回転している２相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。

制御モデルは、永久磁石の磁束方向をｄ軸とし、ｄ軸から電気角でπ／２［ｒａｄ］（９０°）進んだ方向をｑ軸とするものである。ｄ軸およびｑ軸はモデル軸である。Ｕ相の捲線３３を基準とすると、ｄ軸の進み角θは、Ｕ相の捲線３３に対する磁極の角度位置（磁極位置）を示す。ｄ−ｑ座標系は、Ｕ相の捲線３３を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。

捲線３３〜３５に流す電流のうち、ｑ軸の方向に流れるｑ軸成分は、誘起電圧定数に応じて定着モータ３０を正転または逆転させる方向のトルク（回転トルク）に変換される。ｄ軸の方向に流れるｄ軸成分（ｄ軸電流）は、トルクには変換されず、捲線３３〜３５において熱として消費される。

モータ駆動回路２１は、ベクトル制御部２３、速度推定部２４、磁極位置推定部２５、３相インバータ２６、電流検出部２７、および座標変換部２８などを有している。

３相インバータ２６は、ベクトル制御部２３から入力される制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に従って、捲線３３，３４，３５に電流を流して定着モータ３０を回転させる。

電流検出部２７は、捲線３３，３４に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるので、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖの値から計算によって電流Ｉｗを求めることができる。なお、Ｗ相電流検出部を有してもよい。

ベクトル制御部２３は、速度推定部２４から入力される推定速度ωｍおよび磁極位置推定部２５から入力される推定角度θｍに基づいて、目標速度ω＊で回転する回転磁界が生成されるよう３相インバータ２６を制御する。ベクトル制御部２３は、速度制御部２３１、電流制御部２３２、および電圧パターン生成部２３３を有する。

速度制御部４１は、上述の回転指令部１７２からの速度指令値（目標速度）ω＊と速度推定部２４からの推定速度ωｍとの差を零に近づける比例積分制御（ＰＩ制御）のための演算を行い、ｄ−ｑ座標系の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。

電流制御部２３２は、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と座標変換部２８から入力される推定電流値Ｉｄ，Ｉｑとの差を零に近づける比例積分制御のための演算を行い、ｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。

電圧パターン生成部２３３は、磁極位置推定部２５から入力される推定角度θｍに基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。そして、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンを生成し、３相インバータ２６へ出力する。

速度推定部２４は、第１演算部２４１および第２演算部２４２などを有し、回転子３２の捲線３３〜３５に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて回転子３２の回転速度を推定する。

第１演算部２４１は、電圧パターン生成部４３により決定された電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、ｄ−ｑ座標系の電流値Ｉｄｂ，Ｉｑｂを算出する。

第２演算部２４２は、座標変換部２８からの推定電流値Ｉｄ，Ｉｑと第１演算部２４１による電流値Ｉｄｂ，Ｉｄｂとの差に基づいて、いわゆる電圧電流方程式に従って推定速度（速度推定値）ωｍを求める。推定速度ωｍは、速度制御部２３１および磁極位置推定部２５に入力される。

磁極位置推定部２５は、推定速度ωｍに基づいて定着モータ３０の回転子の磁極位置を推定する。すなわち、推定速度ωｍを積分することにより推定角度θｍを算出する。

座標変換部２８は、電流検出部２７により検出されたＵ相の電流ＩｕおよびＶ相の電流Ｉｖの各値からＷ相の電流Ｉｗの値を算出する。そして、推定角度θｍと３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値とに基づいて、ｄ−ｑ座標系の推定電流値（ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑ）を算出する。

上に述べた通り、ｑ軸電流値Ｉｑは、トルクＴの大きさを示す検出情報としてトルク測定部１７３により取得される。

図１４には画像形成装置１における処理の流れが、図１５には予測処理の流れが、それぞれ示されている。

図１４において、定着ヒータ７３をオンにして定着ベルト７１を昇温させて（＃５０１）、第１のタイミングＰ１の到来を待つ（＃５０２）。

第１のタイミングＰ１が到来すると（＃５０２でＹＥＳ）、トルクＴを測定して第１の測定値Ｔ１を得る（＃５０３）。その後、第２のタイミングＰ２の到来を待つ（＃５０４）。

第２のタイミングＰ２が到来すると（＃５０４でＹＥＳ）、トルクＴを測定して第２の測定値Ｔ２を得る（＃５０５）。

続いて、測定値Ｔ１と測定値Ｔ２とに基づいて立上げ時のトルク変化量ΔＴを算出し（＃５０６）、しきい値Δｔｈと比較する（＃５０７）。

トルク変化量ΔＴΔＴがしきい値Δｔｈ未満である場合は（＃５０７でＹＥＳ）、グリス不足状態と判定する（＃５０８）。制御回路１００により更新される画像形成装置１の使用履歴から現在の走行距離Ｌを取得し（＃５０９）、走行距離Ｌと対応づけてトルク変化量ΔＴを記憶する（＃５１０）。

そして、グリス不足状態である旨を報知し（＃５１１）、予測処理ルーチンを実行する（＃５１２）。

他方、トルク変化量ΔＴがしきい値Δｔｈ未満ではない場合は（＃５０７でＮＯ）、グリス適量状態と判定する（＃５１３）。そして、現在の走行距離Ｌを取得し（＃５１４）、走行距離Ｌと対応づけてトルク変化量ΔＴを記憶する（＃５１５）。

図１５に示すように、予測処理においては、立上げ時のトルク変化量ΔＴの経時変化率Ｄａを算出し（＃６０１）、トルク変化量ΔＴが限界しきい値ΔＴｍｉｎになるときの走行距離ＬＡを予測する（＃６０２）。

そして、予測した走行距離ＬＡになるまでの残り走行距離ＬＢを算出して報知する（＃６０３、＃６０４）。

以上の実施形態によると、温度Ｈは単調に上昇する立上げ期間Ｙｏｎ内の複数のタイミングでトルクＴを測定することにより、トルク変化量ΔＴという定着器１７の経時変化の度合いを示す従来よりも信頼性の高い情報を取得することができる。

上に述べた実施形態においては、潤滑剤８０を補給するメンテナンスの実施時期の目安となる残り走行距離ＬＢを予測するものとしたが、潤滑剤８０を補給しない使用形態を相対した次の変形がある。すなわち、トルク変化量ΔＴが限界しきい値ΔＴｍｉｎとなる走行距離ＬＡにさらにトルクＴが上限値Ｔｍａｘになるまでの走行距離Ｌｄを加えた上限走行距離（寿命）ＬＣを求めて報知してもよい（図４参照）。その場合、走行距離ＬｄをトルクＴの経時変化率を求めて予測することができる。走行距離Ｌｄが使用条件によらずほぼ一定である場合は、走行距離ＬＡにその一定値を加えて上限走行距離ＬＣとすることができる。

ｑ軸電流値Ｉｄに基づいてトルクＴを測定する例を挙げたが、定着モータ３０にトルクセンサを設け、その検出信号に基づいてトルクＴを測定してもよい。

定着器１７の積算使用量を表わすデータとして、走行距離Ｌに代えて印刷枚数をもちいてもよい。

その他、画像形成装置１のの全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、定着ベルト７１の加熱の方式、定着モータ３０の種類、モータ制御回路２１の構成などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
２ シート（記録媒体）
１７ 定着器
３０ 定着モータ（モータ）
７１ 定着ベルト（定着部材）
７３ 定着ヒータ（熱源）
７４ パッド
７５ 加圧ローラ（ローラ）
８０ 潤滑剤
１０３ モータ制御部
１７１ 温度制御部
１７３ トルク測定部
１７４ 演算部
１７５ 判定部
１７６ 記憶部
１７７ 予測部
１７８ 報知処理部
Ｈ１，Ｈ１ｂ 第１の温度
Ｈ２，Ｈ２ｂ 第２の温度
Ｈｓ 目標温度（定着温度）
Ｉｑ ｑ軸電流値
ＬＢ，ＬＢ１，ＬＢ２ 残り走行距離（期間の長さ）
Ｐ１ 第１のタイミング
Ｐ２ 第２のタイミング
Ｔ トルク（回転トルク）
Ｙ１，Ｙ１ｂ 第１の時間
Ｙ２，Ｙ２ｂ 第２の時間
Ｙｏｎ 立上げ期間
ΔＴ トルク変化量（差、状態情報）

Claims (8)

1. 回転する定着部材により記録媒体を加熱する定着器を有した画像形成装置であって、
   前記定着部材を所定の定着温度に昇温させかつ昇温後は当該定着温度に保つよう前記定着器の熱源を制御する温度制御部と、
   前記定着部材の昇温の開始から前記定着温度に昇温するまでの立上げ期間にわたって、前記定着部材を回転させるためのモータを回転させるモータ制御部と、
   前記立上げ期間内の第１のタイミングおよび第２のタイミングのそれぞれにおける前記モータの回転トルクを測定するトルク測定部と、
   前記第１のタイミングにおける前記回転トルクの測定値と前記第２のタイミングにおける前記回転トルクの測定値との差を、前記定着器の経時変化の度合いを示す状態情報として算出する演算部と、を有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トルク測定部は、定期的に前記回転トルクを測定し、
   前記演算部は、前記回転トルクが測定されるごとに前記状態情報を算出するものであって、さらに、
   算出された前記状態情報を記憶する記憶部と、
   最新の前記状態情報を含む複数の前記状態情報に基づいて、当該状態情報がしきい値になるまでの期間の長さを予測する予測部と、
   予測された前記期間の長さを報知する報知処理部と、を有する、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着器は、
   回転するローラと固定配置されたパッドとで前記記録媒体を挟むよう構成され、前記パッドを周回する筒状の定着ベルトを前記定着部材として有し、前記パッドと前記定着ベルトとの間に潤滑剤が介在するパッド方式の定着器である、
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記状態情報に基づいて、前記潤滑剤が不足しているか否かを判定する判定部を有し、
   報知処理部は、前記潤滑剤が不足していると判定された場合に、その旨を報知する、
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記予測部は、前記潤滑剤が不足していると最初に判定されたとき以後のみにおいて前記期間の長さを予測する、
   請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記第１のタイミングは、前記定着部材の温度が前記定着温度よりも低い第１の温度まで昇温したタイミングであり、
   前記第２のタイミングは、前記定着部材の温度が前記定着温度よりも低くかつ前記第１の温度よりも高い第２の温度まで昇温したタイミングである、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記第１のタイミングは、前記定着部材の昇温の開始から第１の時間が経過したタイミングであり、
   前記第２のタイミングは、前記定着部材の昇温の開始から第１の時間よりも長い第２の時間が経過したタイミングである、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、
   前記モータ制御部は、目標速度で回転するよう前記モータをベクトル制御し、
   前記トルク測定部は、ベクトル制御における前記モータに前記回転トルクを生じさせる電流成分であるｑ軸電流値に基づいて前記回転トルクを測定する、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。

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