JP2020126168A - 定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】定着ニップでのスティックスリップによる異音の発生を抑える。【解決手段】画像形成装置の定着装置２は、印刷用のシートに接して当該シートを加熱する第一の回転体７１と、第一の回転体７１を押圧しながら回転する第二の回転体７５と、第一の回転体７１を回転させるモータ１７５と、モータ１７５のトルク値Ｔを含む複数の条件値Ｔ，Ｈｂ，Ｎに基づいて、異音が発生する状態であるか否かを判定する判定部１０７と、前記異音が発生する状態であると判定された場合に、第一の回転体７１の回転を速めるかまたは第一の回転体７１に対する第二の回転体７５による押圧を弱める異音防止制御を行う制御部１０８と、を有する【選択図】図４

Description

画像を形成したシートを加熱する定着装置およびそれを備えた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、シートを加熱するための回転体として定着ベルトがパッドを周回するように設けられる。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ってシートが搬送され、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、定着ニップにおいて、シートは、ローラによって定着ベルトに押し付けられた加圧状態で定着ベルトによって加熱される。

シートが定着ニップを通過していないときには、定着ベルトとローラとが当接し、定着ベルトからローラにシートを介することなく熱が伝わる。このため、シートが定着ニップを通過しているときよりもローラの温度が高くなることがある。

特許文献１には、定着温度がプロセス速度に比例するように構成された画像形成装置において、定着器の温度が基準値よりも高くなったときにプロセス速度を遅くし、それによって定着器の過熱を防止することが記載されている。

特開２０１０−２５６４９２号公報

印刷ジョブの最終のシートが定着ニップを通過し終えたときに、直ちに定着器内の回転体の回転を停止させると、シートによる熱吸収が無くなったことと回転時よりも熱発散量が少なくなることから、回転体の温度が急峻に高くなる。すなわち、いわゆるオーバーシュートが生じる。このオーバーシュートは、定着器に熱的なダメージを与える。

オーバーシュートを防ぐ手法としては、シートが定着ニップを通過してから回転体がある程度冷める時間が経過するまでローラを印刷時よりも遅い速度で回転させ、その後に回転を停止させる手法が一般的である。印刷後に回転させる分だけ定着器の走行距離（累積使用量を表わす値）は増加するが、回転速度を印刷時よりも遅くすることにより、印刷時と同じ速度で回転させる場合よりも走行距離の増加分は少なくなる。つまり、定着器の寿命が尽きるのを遅らす上で、オーバーシュートを防ぐ回転についてはその速度を遅くするのが好ましい。

しかし、この印刷後の回転時に、定着ニップでのスティックスリップが原因であると考えられる異音が発生する場合があった。異音が発生する場合と同じ速度で回転させても異音が発生しない場合もあった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、定着ニップでのスティックスリップによる異音の発生を抑えることができる定着装置およびこの定着装置を用いた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定着装置は、印刷用のシートに接して当該シートを加熱する第一の回転体と、前記第一の回転体を押圧しながら回転する第二の回転体と、前記第一の回転体を回転させるモータと、前記モータのトルク値を含む複数の条件値に基づいて、異音が発生する状態であるか否かを判定する判定部と、前記異音が発生する状態であると判定された場合に、前記第一の回転体の回転を速めるかまたは前記第一の回転体に対する前記第二の回転体による押圧を弱める異音防止制御を行う制御部と、を有する。

本発明によると、定着ニップでのスティックスリップによる異音の発生を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を有す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。 定着ベルトの幅方向におけるベルト温度を検出する位置を示す図である。 定着装置の構成を示す図である。 線速度と駆動電流値と異音の発生の有無との関係を示すグラフである。 線速度の切替えに用いるテーブルの例を示す図である。 線速度と駆動電流値と異音の発生の有無との関係の経時変化の傾向を示す図である。 異音が発生する状態であるか否かの判定に用いるテーブルの例を示す図である。 定着装置における異音の発生を抑えるための処理の流れの第一例を示す図である。 定着装置における異音の発生を抑えるための処理の流れの第二例を示す図である。 定着装置における異音の発生を抑えるための処理の流れの第三例を示す図である。 定着装置における異音の発生を抑えるための処理の流れの第四例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る定着装置２を有する画像形成装置１の構成の概要を示す図である。図２は、定着器１７の構成を示す図である。図３は、定着ベルト７１の幅方向におけるベルト温度Ｈｂを検出する位置を示す図である。

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、外部のホスト装置から入力される印刷ジョブに応じて、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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および特定の処理を行う回路を有している。

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。以下においてイメージングユニット３ｙ〜３ｋを区別せずに「イメージングユニット３」と記すことがある。

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（潜像形成）を行うためのレーザビーム６Ｂ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６Ｂ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、各イメージングユニット３の感光体４に転写電圧を印加するための４個の一次転写ローラ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。

モノクロ印刷モードにおいては、４個のイメージングユニット３ｙ〜３ｋのうち、イメージングユニット３ｋによりＫのトナー像が作像される。他のイメージングユニット３ｙ〜３ｃはトナー像を作像しない。

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）９に二次転写される。その後、シート９は、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９に定着する。

定着装置２は、このような定着器１７、定着器１７にその動作に必要な駆動力と電力とを供給する駆動部１７０、および制御回路１００のうちの駆動部１７０を制御する部分などから構成される。

なお、画像形成装置１におけるシート９の搬送の形式は、搬送路の幅方向の中央にシート９の中央を一致させる、いわゆる「中央通紙」である。シート９として、種々のサイズのシートを使用することができる。最大サイズとして例えばＡ３サイズ（297mm×420mm）が想定され、最小サイズとして例えば官製はがきサイズ（100mm×148mm）が想定されている。

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エンドレスベルト状の回転体である。定着ベルト７１は、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に設けられている。

加熱ローラ７２は、熱源として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をその幅方向の全長にわたって内側から押さえる押え部材であり、定着ベルト７１を介して加圧ローラ７５と対向するようにステー７６に固定されている。パッド７４は、例えば剛性のベースに弾性体を重ねた本体とその表面を覆う摺動シートとから構成される。パッド７４における定着ベルト７１と接する面は、シート９の搬送方向における下流側の端部が上流側の端部よりも加圧ローラ７５の側（図の右側）へ突き出る湾曲面とされている。これにより、シート９が定着ニップ７９を抜け出るときに先端が定着ベルト７１から剥がれやすくなり、定着ベルト７１へのシート９の巻き付きが起こりにくくなる。

なお、本明細書において、定着ニップ７９とは、定着のためにシート９を挟むように構成された構造体を意味する。定着のためにシート９を挟持している状態を意味するものではない。定着ニップ７９によってシート９が挟まれているときもあれば、シート９が挟まれていないときもある。

加圧ローラ７５は、円筒状の芯金７５Ａとその周面を覆う弾性体７５Ｂとから構成される。弾性体７５Ｂの材質は、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）である。回転軸方向の寸法は、定着ベルト７１の幅よりも若干長い。直径は、例えば４０〜５０ｍｍ程度とされる。

加圧ローラ７５は、シート９の厚さなどに応じてパッド７４に対する押圧力を調整することができるように径方向に沿う数ｍｍ程度の移動が可能に支持されており、加圧調整機構１７８によってパッド７４に対して位置決めされる。加圧調整機構１７８として、加圧ローラ７５をその回転軸と平行な軸１７８Ａを中心に回動させるカム機構を用いることができる。

加圧ローラ７５は、定着モータ１７５により回転駆動される。定着モータ１７５の回転駆動力は、ギヤ群１７７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９が通過する定着時において、加圧ローラ７５は、シート９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７５Ｂがパッド７４に沿うように変形し、シート９を押圧する所定長さの定着ニップ７９が形成される。加圧ローラ７５の回転によりシート９が搬送され、シート９に引き摺られて定着ベルト７１が回転する。加熱ローラ７２は、定着ベルト７１に連れて回転する。

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の内周面に潤滑剤が塗布されている。定着器１７は、潤滑剤の枯渇を遅らせるために定着ベルト７１の内周面に潤滑剤を補給する潤滑剤貯留部７７を有している。

定着器１７は、定着ベルト７１を目標定着温度に保つフィードバック方式の温調制御を行うために、定着ベルト７１の温度（以下、これを「ベルト温度Ｈｂ」と記す）を検出する温度センサ７８を備えている。温度センサ７８は、例えば加熱ローラ７２と接しているときのベルト温度Ｈｂを検出するように配置されている。ただし、定着ベルト７１の周方向におけるベルト温度Ｈｂを検出する位置はこれに限るものではなく、加熱ローラ７２と接していないときのベルト温度Ｈｂを検出するように温度センサ７８を配置してもよい。

定着ベルト７１の幅方向におけるベルト温度Ｈｂを検出する位置については、次のように定められている。

図３に示すように、定着ベルト７１の幅Ｗ１７は、想定される最大サイズのシート９の幅（搬送方向と直交する方向の寸法）Ｗ９ｍａｘよりも例えば両端が５ｍｍ程度ずつ張り出すように選定されている。したがって、定着ベルト７１の外周面は、印刷に使用するシート９が最大サイズのシートである場合に当該シート９と接する領域７０１と、その両側の領域であってシート９のサイズにかかわらずシート９と接しない領域７０２ａ，７０２ｂとに区分することができる。

さらに、領域７０１は、シート９が最小サイズのシートである場合に当該シート９と接する領域７０３と、その両側の領域であって最小サイズのシート９とは接しない領域７０４ａ，７０４ｂとに区分することができる。領域７０４ａ，７０４ｂは、最小サイズよりも大きいサイズ（最大サイズを含む）のシート９のみと接する領域である。

定着ベルト７１におけるシート９と接する領域のベルト温度Ｈｂを均一化する上では、領域７０１のベルト温度Ｈｂを検出するように温度センサ７８を配置するのが好ましい。そして、例えば部品コストを低減するために温度センサ７８の個数を１とする場合には、領域７０１のうち、領域７０４ａまたは領域７０４ｂに温度センサ７８を配置するのが好ましい。

もしも、領域７０１ではなく領域７０２ａ，７０２ｂのベルト温度Ｈｂを検出するようにした場合には、領域７０２ａ，７０２ｂではシート９による熱吸収がないことから領域７０１よりもベルト温度Ｈｂが高くなりやすい。このため、温調制御の精度を高めることが難しい。

また、もしも、領域７０３のベルト温度Ｈｂを検出するようにした場合には、例えば最小サイズのシート９を使用するジョブが続いたときに、領域７０４ａ，７０４ｂが領域７０３より高温になっていても、そのことを検出することができない。そのため、領域７０３と領域７０４ａ，７０４ｂとの間に顕著な温度差がある状態で最小サイズ以外のシート９への印刷を行って定着ムラのある印刷物を出力してしまうことが起こり得る。

これらを踏まえて、画像形成装置１においては、領域７０４ａ，７０４ｂうちの例えば領域７０４ａのベルト温度Ｈｂを検出するように、温度センサ７８が配置されている。図示の例では、領域７０４ａにおける幅方向の中央よりも外側の端縁に近い位置に温度センサ７８が配置されている。

さて、画像形成装置１は、定着ニップ７９におけるスティックスリップによる異音の発生を抑える機能を有している。以下、この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４は、定着装置２の構成を示す図である。定着装置２は、定着器１７と駆動部１７０と制御回路１００とから構成される。定着器１７の構成は、上に述べた通りである。

駆動部１７０は、定着ヒータ７３に電力を供給するヒータ電源１７３、上述の定着モータ１７５、定着モータ１７５を駆動するモータ駆動回路１７６、および上述の加圧調整機構１７８を有する。

制御回路１００は、上位制御部１０１、温度測定部１０２、温度制御部１０３、加圧制御部１０４、回転制御部１０５などを有している。加えて、制御回路１００は、異音の発生を抑える機能に深く関わる構成要素として、トルク値取得部１０６、判定部１０７、および異音防止制御部１０８を有している。これらの機能は、制御回路１００のハードウェア構成により、または制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより、またはこれらの組合わせにより実現される。

上位制御部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。上位制御部１０１は、印刷ジョブの実行に際して、温度制御部１０３、加圧制御部１０４、および回転制御部１０５に、印刷ジョブに応じた条件で定着を行うための指令を与える。指令には、シート９の搬送速度および感光体４の周速度を規定するシステム速度（印刷時の線速度Ｖ）、印刷に使用するシート９のサイズ、同じくシート９の種類、および目標定着温度（定着時の温度制御の目標値）などの情報が含まれる。シート９の種類は、厚さ、坪量、および光沢性などにより分類されるものであり、ユーザにより入力され、または所定のセンサを用いて検知される。

システム速度は、シート９の種類およびその他の印刷条件に応じて上位制御部１０１により切り替えられる。例えばシート９として普通紙を用いてモノクロ印刷を行う場合に、システム速度は、例えば最大速度（全速Ｖｆｕｌｌ）とされる。普通紙を用いてカラー印刷を行う場合に、システム速度は、例えば最大速度の９０％の速度とされる。シート９として厚紙を用いる場合には、モノクロ印刷であってもカラー印刷であっても、システム速度は、例えば最大速度の５０％の速度（半速）とされる。

目標定着温度は、シート９の種類に応じて切り替えられる。例えば、シート９として厚紙を用いる場合に、目標定着温度は、普通紙を用いる場合よりも高い温度に設定される。ただし、目標定着温度の設定にはシステム速度が関係し、システム速度の設定によっては、厚紙を用いる場合に普通紙を用いる場合よりも低い温度に目標定着温度が設定されることもある。

上位制御部１０１は、実行するべき全ての印刷ジョブの実行が終了すると、回転制御部１０５に回転の停止を指令する。省電力モードに移行するときには、温度制御部１０３に加熱の停止または保温する温度の降下を指令する。

また、上位制御部１０１は、画像形成装置１の管理情報として、例えば画像形成装置１の使用が開始されてからの印刷枚数または実行した印刷ジョブの個数を印刷ジョブを実行するごとに積算し、最新の積算値を記憶する。この積算値は、判定部１０７に定着器１７の積算使用量Ｎとして通知される。

温度測定部１０２は、温度センサ７８からの検出信号Ｓ７８に基づいて、ベルト温度Ｈｂを測定する。

温度制御部１０３は、定着ベルト７１のうちのシート９と接する領域を目標定着温度まで昇温させて目標定着温度に保つように、ベルト温度Ｈｂを監視しながらヒータ電源１７３の出力を制御する。

加圧制御部１０４は、印刷ジョブにおいて、シート９の坪量に応じた適度の圧力がシート９に加わるように加圧調整機構１７８を制御する。

回転制御部１０５は、システム速度に応じた回転速度で定着モータ１７５が回転するように、モータ駆動回路１７６を制御する。

また、回転制御部１０５は、上位制御部１０１から回転の停止が指令されると、ベルト温度Ｈｂのオーバーシュートを防ぐために、加圧ローラ７５を例えば最大６０秒程度の時間にわたって低速回転させた後に停止させるようにモータ駆動回路１７６を制御する。低速回転時において、加圧ローラ７５は、定着ベルト７１に当接している。

低速回転時の回転速度としては、システム速度に換算して全速Ｖｆｕｌｌの例えば２０〜３０％程度の速度が好ましい。加圧ローラ７５および定着ベルト７１の寿命に関わる走行距離の増加を抑える上では、より遅い速度で回転させるのが好ましいが、遅くし過ぎると、オーバーシュートを防ぐことができない。

トルク値取得部１０６は、モータ駆動回路１７６から、定着モータ１７５の捲線（コイル）を流れるモータ電流の測定値である駆動電流値Ｉを、定着モータ１７５のトルクの大きさを示すトルク値Ｔとして取得する。

なお、駆動電流値Ｉをトルク値Ｔとするのに代えて、駆動電流値Ｉに定着モータ１７５に固有のモータ定数を乗じるトルク換算を行い、その結果をトルク値Ｔとすることができる。トルク換算に際して、必要に応じて、定着モータ１７５の温度および回転速度などに応じた補正を行ってもよい。

判定部１０７は、トルク値Ｔを含む複数の条件値に基づいて、定着ニップ７９の状態が異音の発生する状態であるか否かを判定する。判定部１０７は、この判定を、シート９を加熱する定着時（印刷動作時）の速度よりも遅い速度で定着ベルト７１を定速回転させる制御が行われているとき、すなわち上に述べたオーバーシュートを防ぐための低速回転時などに行う。

複数の条件値は、トルク値Ｔとしての駆動電流値Ｉ、およびベルト温度Ｈｂである。または、駆動電流値Ｉおよび累積使用量Ｎである。または、駆動電流値Ｉ、ベルト温度Ｈｂ、および累積使用量Ｎである。

判定部１０７による判定の詳細を後に述べる。

異音防止制御部１０８は、異音が発生する状態であるとの判定結果ＤＪが判定部１０７により通知された場合に、異音防止制御を行う。異音防止制御は、加圧ローラ７５および定着ベルト７１の回転を速める指令を回転制御部１０５に与えるか、または定着ベルト７１に対する加圧ローラ７５による押圧を弱める指令を加圧制御部１０４に与える制御である。

図５は、線速度Ｖと駆動電流値Ｉと異音の発生の有無との関係を示すグラフである。図６は、線速度Ｖの切替えに用いるテーブル８１の例を示す図である。

図５において、横軸の線速度Ｖは、定着ニップ７９における定着ベルト７１および加圧ローラ７５の周速度である。

白抜きの丸印（○）は、「低温状態」における異音が発生しない条件（線速度Ｖと駆動電流値Ｉとの組合せ）を表わし、黒塗りの丸印（●）は、同じく「低温状態」における異音が発生する条件を表わす。

白抜きの四角印（□）は、「高温状態」における異音が発生しない条件を表わし、黒塗りの四角印（■）は、同じく「高温状態」における異音が発生する条件を表わす。

白抜きの三角印（△）は、「中温状態」における異音が発生しない条件を表わし、黒塗りの三角印（▲）は、同じく「中温状態」における異音が発生する条件を表わす。

低温状態とは、定着ベルト７１および加圧ローラ７５が共に、印刷ジョブに応じて選択される目標定着温度の選択肢のうちの最も低い温度Ｈ１に昇温している状態である。高温状態とは、同じく目標定着温度の選択肢のうちの最も高い温度Ｈ３に昇温している状態であり、中温状態とは、温度Ｈ１と温度Ｈ３とのほぼ中間の温度Ｈ２に昇温している状態である。

また、図中の曲線Ｌ１、曲線Ｌ２、および曲線Ｌ３は、この順に低温状態、中温状態、および高温状態のそれぞれにおける線速度Ｖと駆動電流値Ｉとの関係を示す近似曲線である。

図５は、画像形成装置１を次のように動作させる実験の結果に基づいて作成されている。

２〜４枚程度のシート９の片面に画像を印刷するジョブを断続的に繰り返すインターバル動作を数時間にわたって画像形成装置１に行わせる。ジョブと次のジョブとの合間をジョブの所要時間よりも長くし、合間においてもジョブから引き続いて定着ベルト７１を目標定着温度に保つように温調制御を行わせる。つまり、定着ベルト７１と加圧ローラ７５とが直接に当接する合間において、加圧ローラ７５を積極的に昇温させる。また、合間においてもジョブの実行中と同じ速度で加圧ローラ７５および定着ベルト７１を回転させる。

インターバル動作の開始から数時間が経過すると、加圧ローラ７５の弾性体７５Ｂは、ほぼ目標定着温度まで昇温し、芯金７５Ａも目標定着温度に近い温度まで昇温する。したがって、目標定着温度を温度Ｈ１、温度Ｈ２、または温度Ｈ３に設定してインターバル動作を行わせるとすることにより、定着ニップ７９の状態を、低温状態、中温状態、または高温状態とすることができる。目標定着温度を温度Ｈ１と温度Ｈ２との間の温度、または温度Ｈ２と温度Ｈ３との間の温度に設定すれば、その目標定着温度に加圧ローラ７５が昇温した状態が得られる。

このようにして加圧ローラ７５を目標定着温度まで昇温させた状態で、線速度Ｖを印刷時の速度（例えば全速Ｖｆｕｌｌ）からそれよりも遅い速度（例えば全速Ｖｆｕｌｌの３０％である標準低速回転速度Ｖ１）に切り替える。この遅い速度を保つように定着モータ１７５に対して定速回転制御を行っている状態で駆動電流値Ｉを測定するともに、加圧ローラ７５の振動の大きさおよび周波数を測定する。

印刷時の速度よりも遅い範囲内で線速度Ｖを段階的に切り替え、切り替えるごとに同様の測定を行う。

そして、各線速度Ｖについて、振動の測定値に基づいて異音の発生の有無（異音あり／異音なし）を判定する。詳しくは、人間の可聴周波数（２０〜２００００Ｈｚ）でかつ可聴レベルの大きさの振動が発生している場合に「異音あり」と判定し、そのような振動が発生していない場合に「異音なし」と判定する。

このような測定および判定を低温状態、中温状態、および高温状態のそれぞれについて行った結果が、図５により示されている。

図５によると、異音は、線速度Ｖが速度Ｖ３以下である場合に発生しており、線速度Ｖが速度Ｖ４以上である場合には異音は発生していない。速度Ｖ３および速度Ｖ４は、全速Ｖｆｕｌｌの約４３％および約５２％の速度であり、標準低速回転速度Ｖ１（全速Ｖｆｕｌｌの３０％）よりも速い。

異音が発生する場合と発生しない場合とに分かれる駆動電流値Ｉの境目（しきい値Ｉｔｈ）のあることが読み取れる。すなわち、異音が発生する場合は駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈ（図の例では約０．１０ｍＡ）を超える場合に限られており、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈ以下である場合には異音は発生していない。

また、曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３により示されるように、加圧ローラ７５の温度が高い状態であるほど（つまり低温状態、中温状態、高温状態の順に）、駆動電流値Ｉが大きいという傾向がある。これは、熱膨張により加圧ローラ７５の径が大きくなり、定着ベルト７１に対する押圧力が大きくなるからであると考えられる。

特に、パッド７４の摺動面を上述したように湾曲面とした構成では、加圧ローラ７５が熱膨張によってパッド７４の端部に食い込む形となって摺動抵抗が増大することから、昇温によって駆動電流値Ｉ（すなわちトルク値Ｔ）が増大しやすいと考えられる。

図５の結果から、低速回転時の異音対策として、必要に応じて線速度Ｖを標準低速回転速度Ｖ１からそれよりも速い範囲内の異音が発生しない速度に変更すればよいことがわかる。または、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈ以下となるように、定着ベルト７１に対する加圧ローラ７５の押圧を弱めてもよい。または、これらの対策の両方を行ってもよい。

例えば、線速度Ｖを変更する場合、詳しくは次のように変更する。

ユーザによる画像形成装置１の通常の使用において、加圧ローラ７５がベルト温度Ｈｂまで昇温することはほとんどない。しかし、異音対策としては、加圧ローラ７５がベルト温度Ｈｂまで昇温しているものとして、線速度Ｖを変更する必要があるか否かを判定すればよい。ベルト温度Ｈｂまで昇温した状態で異音が発生していなければ加圧ローラ７５の実際の温度がベルト温度Ｈｂ未満であるときに異音は発生しないので、誤判定になることがない。

図５によると、線速度Ｖが標準低速回転速度Ｖ１であるとき、低温状態であれば、異音は発生しないが、中温状態であれば、異音が発生する。

したがって、温度センサ７８を用いて測定したベルト温度Ｈｂが低温状態の温度Ｈ１以下であれば、線速度Ｖを速める必要はなく標準低速回転速度Ｖ１のままでよい。

ベルト温度Ｈｂが例えば中温状態の温度Ｈ２であったとすると、線速度Ｖを異音が発生しない速度Ｖ２以上に速める必要がある。図５における速度Ｖ２は、全速Ｖｆｕｌｌの約３５％の速度である。線速度Ｖを例えば速度Ｖ２に速めると、その後の異音の発生を抑えることができる。

ベルト温度Ｈｂが高温状態の温度Ｈ３であったとすると、線速度Ｖを速度Ｖ４以上に速める必要がある。線速度Ｖを例えば速度Ｖ４に速めると、その後の異音の発生を抑えることができる。

図５では温度が低、中、および高の３つの状態について異音の発生の有無を示したが、好ましくは、温度を４段階以上にきめ細かく切り替えて異音の発生の有無を調べる実験を行う。それによって標準低速回転速度Ｖ１での異音が発生する最も低い温度Ｈ１ｂをより厳密に特定し、図６に示すようにベルト温度Ｈｂの温度範囲と異音が発生しない好ましい線速度Ｖとを対応づけるテーブル８１を作成して制御回路１００に記憶させておく。

判定部１０７は、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超え、かつベルト温度Ｈｂがこの温度Ｈ１ｂ以上である場合に異音が発生する状態であると判定する。異音防止制御部１０８は、このテーブル８１からベルト温度Ｈｂを含む温度範囲に対応づけられている好ましい線速度Ｖを読み出し、読み出した好ましい線速度Ｖへの切り替えを回転制御部１０５に指令する。

図７は、線速度Ｖと駆動電流値Ｉと異音の発生の有無との関係の経時変化の傾向を示す図である。図７（Ａ）には、定着ベルト７１の使用の初期（寿命の２５％以下の段階）における関係が、図７（Ｂ）には、同じく末期（寿命の７５％以上の段階）における関係が、それぞれ示されている。また、図８は、異音が発生する状態であるか否かの判定に用いるテーブル８２の例を示す図である。

図７（Ａ）と図７（Ｂ）とを見比べてわかるように、異音が発生する場合と発生しない場合とに分かれる駆動電流値Ｉのしきい値Ｉｔｈが定着ベルト７１の使用によって大きくなるという経時変化がある。これは、定着ベルト７１および加圧ローラ７５の周面の摩耗によりこれらの間の摺動抵抗が次第に大きくなるからであると、考えられる。

そこで、図８に示すように、積算使用量Ｎにより区分した経時変化の段階ごとのしきい値Ｉｔｈを示すテーブル８２を作成して制御回路１００に記憶させておく。判定部１０７は、異音が発生する状態であるか否かを判定する際に、上位制御部１０１から取得した積算使用量Ｎに対応するしきい値Ｉｔｈをテーブル８１から読み出して駆動電流値Ｉと比較する。

図９は、定着装置２における異音の発生を抑えるための処理の流れの第一例を示す図である。

低速回転中において（＃３０１でＹＥＳ）、ベルト温度Ｈｂおよびトルク値Ｔとしての駆動電流値Ｉを取得する（＃３０２）。

異音が発生する状態であるか否かの判定として、例えば、まず、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えているか否かをチェックする（＃３０３）。駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えていない場合は（＃３０３でＮＯ）、異音が発生する状態ではないと判定して図９の処理を終える。

駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えている場合は（＃３０３でＹＥＳ）、次に、ベルト温度Ｈｂが異音の発生する最も低い温度Ｈ１ｂ以上であるか否かをチェックする（＃３０４）。ベルト温度Ｈｂが温度Ｈ１ｂ以上ではない場合も（＃３０４でＮＯ）、異音が発生する状態ではないと判定して図９の処理を終える。

これに対して、ベルト温度Ｈｂが温度Ｈ１ｂ以上である場合は（＃３０４でＹＥＳ）、異音が発生する状態であると判定してステップ＃３０５へ進む。

ステップ＃３０５において、加圧ローラの回転について、ベルト温度Ｈｂに応じた好ましい線速度Ｖをテーブル８１から取得する。

そして、加圧ローラ７５の線速度Ｖを標準低速回転速度Ｖ１から好ましい線速度Ｖに切り替える異音防止制御を行う（＃３０６）。

図１０は、定着装置２における異音の発生を抑えるための処理の流れの第二例を示す図である。

低速回転中において（＃３０１でＹＥＳ）、ベルト温度Ｈｂ、トルク値Ｔとしての駆動電流値Ｉ、および累積使用量Ｎを取得する（＃３０２ｂ）。続いて、累積使用量Ｎに応じた駆動電流値Ｉのしきい値Ｉｔｈをテーブル８２から取得する（＃３０２Ｂ）。

その後は、図９の例と同様の処理（＃３０３〜＃３０６）を実行する。

図１１は、定着装置２における異音の発生を抑えるための処理の流れの第三例を示す図である。

低速回転中において（＃３０１でＹＥＳ）、トルク値Ｔとしての駆動電流値Ｉ、および累積使用量Ｎを取得する（＃３０２ｃ）。続いて、累積使用量Ｎに応じた駆動電流値Ｉのしきい値Ｉｔｈをテーブル８２から取得する（＃３０２ｃ２）。

異音が発生する状態であるか否かの判定として、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えているか否かをチェックする（＃３０３）。駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えていない場合は（＃３０３でＮＯ）、異音が発生する状態ではないと判定して図１１の処理を終える。

駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えている場合は（＃３０３でＹＥＳ）、異音が発生する状態であると判定してステップ＃３０４ｃへ進む。

ステップ＃３０４ｃにおいて、加圧ローラ７５の線速度Ｖを標準低速回転速度Ｖ１から好ましい線速度Ｖに切り替える異音防止制御を行う。

図１２は、定着装置２における異音の発生を抑えるための処理の流れの第四例を示す図である。

図１１の例と同様に、低速回転中において（＃３０１でＹＥＳ）、トルク値Ｔとしての駆動電流値Ｉ、および累積使用量Ｎを取得し（＃３０２ｃ）、累積使用量Ｎに応じた駆動電流値Ｉのしきい値Ｉｔｈをテーブル８２から取得する（＃３０２ｃ２）。

異音が発生する状態であるか否かの判定として、駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えているか否かをチェックする（＃３０３）。駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えていない場合は（＃３０３でＮＯ）、異音が発生する状態ではないと判定して図１２の処理を終える。

駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えている場合は（＃３０３でＹＥＳ）、異音が発生する状態であると判定してステップ＃３０４ｄへ進む。

ステップ＃３０４ｄにおいて、異音防止制御として、定着ベルト７１に対する加圧ローラ７５による押圧を１レベル弱めるように加圧調整機構１７８を動作させる。そして、押圧が最も弱いレベルであるか否かチェックする（＃３０５ｄ）。

押圧が最も弱いレベルではない場合は（＃３０５ｄでＮＯ）、ステップ＃３０３へ戻って再び駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えているか否かをチェックする。押圧を１レベル弱めても駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えている場合は（＃３０３でＹＥＳ）、押圧をさらに１レベル弱める（＃３０４ｄ）。

最も弱いレベルまで押圧を弱めても駆動電流値Ｉがしきい値Ｉｔｈを超えている場合に（＃３０３でＹＥＳ、＃３０４ｄ、＃３０５ｄでＹＥＳ）、加圧ローラ７５の回転を速める（＃３０６ｄ）。この場合には、例えばベルト温度Ｈｂがたとえ最も高い温度Ｈ３であっても異音が発生しない速度Ｖ４に加圧ローラ７５の線速度Ｖを切り替える。

以上の実施形態によると、定着ニップ７９でのスティックスリップによる異音の発生を抑えることができる。線速度Ｖを速めて異音の発生を抑える場合に、異音が発生しない範囲内でより遅い線速度Ｖに切り替えるので、線速度Ｖを速めることによる走行距離の増大が少なくなり、定着器１７の寿命の短縮が抑えられる。

上に述べた実施形態によると、例えば駆動電流値Ｉおよびベルト温度Ｈｂといった複数の条件値に基づいて線速度Ｖを速める必要があるか否かを判定するので、単一の条件値のみに基づいて判定する場合よりも、線速度Ｖを速める場合が絞り込まれやすくなる。これにより、線速度Ｖを不用に速めて走行距離を増加させることが少なくなる。

上に述べた実施形態によると、定着ベルト７１における最小サイズよりも大きいサイズのシート９のみと接する領域７０４ａ（または７０４ｂ）のベルト温度Ｈｂを測定するので、他の領域のベルト温度Ｈｂを測定する場合よりも異音の発生の検知の精度を高めることができる。

上に述べた実施形態において、加圧ローラ７５の線速度Ｖを切り替える場合に、システム速度の選択肢のうちの異音が発生しない範囲内で最も遅い線速度Ｖに切り替えるようにしてもよい。

画像形成装置１および定着装置２のそれぞれ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、テーブル８１，８２の内容などは、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 定着装置
９ シート
７１ 定着ベルト（第一の回転体）
７３ 定着ヒータ（熱源）
７４ パッド
７５ 加圧ローラ（第二の回転体）
７９ 定着ニップ
１０６ トルク値取得部
１０７ 判定部
１０８ 異音防止制御部（制御部）
１７５ 定着モータ（モータ）
７０４ａ 領域（部分）
Ｈｂ ベルト温度（条件値）
Ｉ 駆動電流値（条件値、モータ電流の測定値）
Ｎ 積算使用量（条件値）
Ｔ トルク値（条件値）

Claims (11)

1. 印刷用のシートに接して当該シートを加熱する第一の回転体と、
   前記第一の回転体を押圧しながら回転する第二の回転体と、
   前記第一の回転体を回転させるモータと、
   前記モータのトルク値を含む複数の条件値に基づいて、異音が発生する状態であるか否かを判定する判定部と、
   前記異音が発生する状態であると判定された場合に、前記第一の回転体の回転を速めるかまたは前記第一の回転体に対する前記第二の回転体による押圧を弱める異音防止制御を行う制御部と、を有する、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記モータを駆動するモータ電流の測定値を取得することによって前記トルク値を取得するトルク値取得部を有し、
   前記判定部は、前記トルク値取得部によって取得された前記トルク値を含む前記複数の条件値に基づいて、前記異音が発生する状態であるか否かを判定する、
   請求項１記載の定着装置。
3. 複数の条件値は、前記トルク値および前記第一の回転体の温度である、
   請求項１または２記載の定着装置。
4. 複数の条件値は、前記トルク値および前記第一の回転体の累積使用量である、
   請求項１または２記載の定着装置。
5. 複数の条件値は、前記トルク値、前記第一の回転体の温度、および前記第一の回転体の累積使用量である、
   請求項１または２記載の定着装置。
6. 前記温度は、前記第一の回転体のうちの、前記シートが想定された最大サイズのシートである場合に当該シートと接しかつ前記シートが想定された最小サイズのシートである場合に当該シートと接しない部分の温度である、
   請求項３または５記載の定着装置。
7. 前記判定部は、前記シートを加熱する定着動作時の速度よりも遅い速度で前記第一の回転体が定速回転しているときに、そのときの前記複数の条件値に基づいて前記状態であるか否かを判定する、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記シートを加熱するための熱源と、
   定着ニップを形成するためのパッドと、を有し、
   前記第一の回転体は、前記パッドを周回しながら前記熱源により加熱されるエンドレスベルトであり、
   前記第二の回転体は、前記第一の回転体を前記パッドに押し付けるローラである、
   請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の定着装置を備え、当該定着装置を用いて前記シートに画像を定着させて出力する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 印刷用のシートに接して当該シートを加熱する第一の回転体と、前記第一の回転体を押圧しながら回転する第二の回転体と、前記第一の回転体を回転させるモータと、を有する定着装置の制御方法であって、
    前記モータのトルク値を含む複数の条件値に基づいて、異音が発生する状態であるか否かを判定し、
    前記異音が発生する状態であると判定した場合に、前記第一の回転体の回転を速めるかまたは前記第一の回転体に対する前記第二の回転体による押圧を弱める異音防止制御を行う、
    ことを特徴とする定着装置の制御方法。
11. 印刷用のシートに接して当該シートを加熱する第一の回転体と、前記第一の回転体を押圧しながら回転する第二の回転体と、前記第一の回転体を回転させるモータと、を有する定着装置を制御するコンピュータに用いられるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記モータのトルク値を含む複数の条件値に基づいて、異音が発生する状態であるか否かを判定する判定処理を実行させ、
    前記判定処理により前記異音が発生する状態であると判定された場合に、前記第一の回転体の回転を速めるかまたは前記第一の回転体に対する前記第二の回転体による押圧を弱める異音防止処理を実行させる、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。

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