JP5504588B2 - 定着装置及びこれを搭載する画像形成装置 - Google Patents
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一般にローラ定着方式と呼ばれる定着ローラと加圧ローラが接触する構成では、これらのローラ間が一定荷重で加圧されている場合、ローラ硬度が低くなるとローラ間の食い込み量が増加し、ニップ幅が増大する。このため、定着ローラと加圧ローラの位置変化により定着パラメータを変更し定着画像品質を安定させるもの、定着ローラと加圧ローラの距離を一定に保ち、経時でローラ硬度が低下し、食い込み量が増えてニップ幅が増大することを防止するものなどが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、定着ローラに対してベルトがテンションをかけて巻き付いている、いわゆるベルト定着方式では、定着ローラと加圧ローラの距離が一定の場合、定着ローラ硬度が低下するとニップ幅が減少する。
これは、弾性体の硬度が低下することにより、ニップ入口および出口近傍の弾性体がベルトのテンションによって変形し、加圧ローラから離間するためである。
図14(a)〜(d)において、定着ローラ100にはベルト部材101が巻き回されており、加圧ローラ102はベルト部材101を介して定着ローラ100に圧接している。
図14(a)の状態は経時変化がなく定着ローラ100が初期の径(標準状態)である場合を示しており、図14(b)は定着ローラ100の径が経時によって変化して小さくなった実施の様態を示しており、図14(a)から図14(b)の状態になると、ニップ幅が小さくなる。
また、図14(c)の状態は定着ローラ100に経時変化がなく、ローラ硬度が初期の標準状態である場合を示し、これに対して図14(d)は経時変化により定着ローラ100の硬度が低下した場合を示しており、図14(c)の状態から図14(d)に示す状態になると、ニップ幅が減少する。とくに、定着ローラ100にスポンジローラを使用した定着装置の場合、経時のスポンジローラ硬度の低下によってニップ幅が大きく減少し、定着不良が発生するため、かかる硬度の低下の直前で定着装置の交換が必要となる。
また、特許文献1では、定着ニップ後にセンサを配設し、センサ位置に到達する時間を測定し、その変化により定着装置の劣化を直接検知し、定着装置寿命を判定する技術が提案されている。この技術は、初期と比べ、経時では転写紙が定着出口で定着部材に巻き付き気味に排紙するようになるとして、その巻き付き具合により寿命判定しているものである。
また、公知技術ではないが、テンションローラの位置により、定着温度や線速等を変化させる技術も研究されている。この技術によれば、寿命判定はできないが、定着装置の寿命を精度よく判定することができる。
このように、従来、ユーザーの使用条件によらず正確な寿命判定をすることは困難であり、所定の出力枚数の度に定着装置の交換を実施した場合、未だ使用可能な定着装置も寿命と判断され破棄される問題があり、また、紙詰まり、定着不良などの問題が発生してから定着装置を交換する場合は、画像形成装置のダウンタイムが大きくなる問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、定着装置を有する画像形成装置において、テンションローラの位置が、所定の位置よりも定着ベルトに食い込むと、定着ローラの硬度が低下又は外径の減少により、定着ニップが規定よりも少ないと判断することにより、ユーザーの使用条件によらずその寿命を精度よく判定する定着装置及びこの定着装置を搭載する画像形成装置を提供することにある。
また、請求項2に記載の発明は、表面に離型層を有する定着部材と、該定着部材に対向配置される加圧部材と、を備え、前記定着部材と前記加圧部材とにより形成される定着ニップにて、記録媒体上のトナー像を定着し、かつ該記録媒体を挟持搬送する定着装置において、前記加圧部材がベルト部材からなり、該ベルト部材の外側に、前記ベルト部材に張力を付与する加圧テンションローラを備え、該加圧テンションローラの位置を検知する位置検知手段を有し、該位置検知手段の検知結果により、前記加圧テンション付与ローラが所定の位置よりも前記ベルト部材に食い込む時、寿命に達したと判定する定着装置であって、前記加圧テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段と、その計算値から定着装置の残寿命を計算する残寿命計算手段と、前記残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段と、を有することを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載の定着装置において、前記変化率計算手段は、前記定着テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算することを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の定着装置において、前記変化率計算手段は、前記定着テンションローラの位置の使用時間に対する変化率を計算することを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項2記載の定着装置において、前記変化率計算手段は、前記加圧テンションローラの位置の使用時間に対する変化率を計算することを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着装置において、前記定着部材及び前記加圧部材の両方がベルト部材からなることを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着装置において、前記定着部材及び前記加圧部材のいずれか一方がベルト部材からなり、これに対向する前記定着部材及び前記加圧部材のいずれか一方が固定パッドからなることを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置として請求項1乃至8のいずれか1項記載の定着装置を搭載する画像形成装置を特徴とする。
この帯電された表面に、図示してない露光装置からレーザを照射することにより、感光体ドラム1Y、1C、1M、1Bkの一部を露光、除電して形成された静電潜像に、現像装置2Y、2C、2M、2Bkの現像ローラ3Y、3C、3M、3Bk上のトナーを移動させ、トナー画像とする。
カラー画像形成装置の場合に、画像形成部(感光体ドラム1Y、1C、1M、1Bkと現像装置2Y、2C、2M、2Bkとの1組)は、ブラックトナー、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナーの4つのトナーを図1のように並べるか又は1つの感光体ドラムに4つの現像装置を配置するなどしてトナー画像を形成する。感光体ドラム上に形成されたトナー画像は、対向した転写装置4の中間転写ベルト5上に転写される。
中間転写ベルト5の内側には上述の支持ローラを兼ねる2次転写バイアスローラ6を配置しており、この2次転写バイアスローラ6に中間転写ベルト5を挟んで対向して2次転写ユニット9が配置されている。
2次転写部の上流には、転写紙搬送装置の一部であるレジストローラ対10が配置されている。このレジストローラ対10は給紙装置(図示せず)から搬送された記録媒体である転写紙をいったん止めて保持し、この転写紙を転写タイミング、すなわち、転写動作の準備が終わるまで待機させる。
レジストローラ対10は中間転写ベルト5上へのトナー画像に合わせた転写タイミングで駆動し、2次転写ユニット9と中間転写ベルト5で形成されたトナー画像は2次転写ユニット9を通過し、転写紙に転写される。
転写装置の下流には、搬送装置を兼ねた一般的な定着装置11が配置されている。この定着装置11においてトナー画像を熱及び圧力で定着された転写紙は図示してない排紙ローラを通って外部に排出される。
この定着テンションローラ16はテンションスプリング17によって定着ベルト12に対して外側から張力を付与するテンション付与部材である。定着テンションローラ16の定着ベルト12から離れた側方には、この定着テンションローラ16の変位量を検知する変位センサ19が配設されている。変位センサ19にはレーザ変位計を用いている。本画像形成装置のプロセス線速は322mm/秒である。
加圧ローラ17は内部にハロゲンヒータ18が配置され、定着ベルト12を介して定着ローラ14の下部に圧接する第2ローラ部材である。加圧ローラ17と定着ローラ14とにより定着ベルト12を介在して定着ニップNを形成している。図2には、さらに、転写紙P、ローラ線速Vr、ニップ幅Nt、転写紙P上の定着前のトナーGo、定着後のトナーGを示している。
制御部であるCPU(中央演算処理ユニット)20は装置各部の動作を制御しており、本実施の形態では変位センサ19からの検知情報を受けて演算処理し、その検知結果に応じて、ハロゲンヒータ13、18の発熱/加熱を、ヒータ駆動部材21、22を介して制御し、かつ定着ローラ14、加圧ローラ17を、ローラ駆動部23、24を介して制御する。
CPU20の機能には、前記テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段としての機能、その計算値から定着装置の残寿命を計算する残寿命計算手段としての機能、前記残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段としての機能を有している。
図3は定着テンションローラの初期状態からの変位量とニップ幅の関係と、定着装置において定着品質を確保できる下限ニップ幅(10.3mm)とをグラフで示す図である。図中、定着テンションローラ16の変位量は、数値が大きくなると定着ニップ幅が減少することを表している。
次いで、給紙を開始し(S4)、作像動作を行い(S5)、ジョブエンドかどうかを判断し(S6)、次に、定着テンションローラ16の変位量が8mm以上かどうかを判断し(S7)、定着テンションローラ16の変位量が8mm以上を検知した時、定着装置が寿命に達したと判定し、図示してない画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示し(S8)、定着モータをオフする(S9)。
本発明においては、上記定着テンションローラ16の位置が、所定の位置よりも定着ベルト11に食い込むと、定着ローラ14の硬度が低下又は外径の減少により、定着ニップが規定よりも少ないと判断することにより、ユーザーの使用条件によらず定着装置の寿命を精度よく判定することができる。
次に、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S14)、変位量Xが7mm以上ならば寿命予測枚数カウンタをオフし(S15)、残寿命(残寿命=寿命予測枚数カウンタ値)を計算する(S16)。ステップ(S14)で変位量Xが7mm以上でないならば、変位量Xが6mm以上かどうかを判断し(S17)、変位量Xが6mm以上ならば寿命予測枚数カウンタをオンする(S18)。
ステップ(S16)、ステップ(S18)の次に、かつ変位量Xが6mm以上でないならば、給紙を開始し(S19)、作像動作を行い(S20)、ジョブエンドかどうかを判断し(S21)、次に、定着テンションローラ16の変位量Xが8mm以上かどうかを判断する(S22)。
定着テンションローラ16の変位量Xが8mm以上を検知した時、定着装置が寿命に達したと判定し、図示してない画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示する(S23)。ステップ(S22)で変位量Xが8mm以上でないならば、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S24)、変位量Xが7mm以上ならば、操作パネルに“残寿命○○枚”を表示し(S25)、ステップ(S23)に続いてと同様に定着モータをオフする(S26)。
定着テンションローラ16の変位量が7mmから、定着装置11の寿命である8mmに到達するまでの枚数は、定着テンションローラ16の変位量が6mmから7mmに到達するのに要した枚数と同等であるため、定着テンションローラ16の変位量が7mmに到達した時の残寿命は、6mmから7mmまでの枚数カウンタの値となり、その値を操作部表示パネル(図示せず)に枚数で表示する。
また、定着テンションローラ16の変位量が8mm以上を検知した時、定着装置11が寿命に達したと判定し、画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示する(図5のステップS23)。
このように定着テンションローラ16の位置の通紙枚数に対する変化率を計算する計算手段により、定着装置11の残寿命を計算し、この定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示することにより、ユーザーに対し残り使用可能な通紙枚数を報知し、定着装置交換の準備を促すことにより、画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。
次に、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S34)、変位量Xが7mm以上ならば寿命予測タイマをオフし(S35)、残寿命(残寿命=寿命予測枚数カウンタ値)を計算する(S36)。ステップ(S34)で変位量Xが7mm以上でないならば、変位量Xが6mm以上かどうかを判断し(S37)、変位量Xが6mm以上ならば寿命予測タイマをオンする(S38)。
ステップ(S36)、ステップ(S38)の次に、かつ変位量Xが6mm以上でないならば、給紙を開始し(S39)、作像動作を行い(S40)、ジョブエンドかどうかを判断し(S41)、次に、定着テンションローラ16(図2)の変位量Xが8mm以上かどうかを判断する(S42)。
定着テンションローラ16の変位量Xが8mm以上を検知した時、定着装置が寿命に達したと判定し、図示してない画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示する(S43)。ステップ(S42)で変位量Xが8mm以上でないならば、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S44)、変位量Xが7mm以上ならば、操作パネルに“残寿命○○枚”を表示し(S45)、ステップ(S43)に続いてと同様に定着モータをオフする(S46)。
定着テンションローラ16の変位量が7mmから、定着装置11の寿命である8mmに到達するまでの枚数は、定着テンションローラ16の変位量が6mmから7mmに到達するのに要した時間と同等であるため、定着テンションローラ16の変位量が7mmに到達した時の残寿命は、6mmから7mmまでのタイマの値となり、その値を図示してない操作部表示パネルに時間で表示する。また、定着テンションローラ16の変位量が8mm以上を検知した時、定着装置11が寿命に達したと判定し、画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示する。
定着テンションローラ16の位置の使用時間に対する変化率を計算する計算手段により、定着装置11の残寿命を計算し、この定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示することにより、ユーザーに対し残り使用可能な時間を報知し、定着装置交換の準備を促すことにより、画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。
加圧ベルト25外部には、表層をPFAチューブで覆われたφ12の加圧テンションローラ16がある。この加圧テンションローラ16は第1の実施の形態と同じ符号を付しているが、加圧ベルト25に対して設けられているので、この第2の実施の形態の説明では加圧テンションローラ16として説明する。
加圧テンションローラ16はテンションスプリング17によって加圧ベルト25に対して張力を与えている。加圧テンションローラ16の加圧ベルト25から離れた側方には、この加圧テンションローラ16の変位量を検知する変位センサ19が配設されている。変位センサ19にはレーザ変位計を用いている。
この定着装置11は、定着部材である定着ローラ29と加圧部材である加圧ベルト25の距離を一定に保つ保持部材(例えば、定着ローラ29の軸と加圧ローラの軸を固定の間隔で軸承する枠体が上げられるが、図示せず)を有し、かつ定着ローラ29と加圧ローラ28により形成される定着ニップNにて、記録媒体上のトナー像を定着し、かつ記録媒体を挟持搬送する。
加圧テンションローラ16の位置を検知する位置検知手段19を有し、加圧テンションローラ16が所定の位置よりも加圧ベルト25に食い込むと、加圧ローラ28の硬度が低下又は外径の減少により、定着ニップNが規定よりも少ないと判断することにより、ユーザーの使用条件によらず定着装置11の寿命を精度よく判定することができる。
制御部であるCPU(中央演算処理ユニット)20は装置各部の動作を制御しており、本実施の形態では変位センサ19からの検知情報を受けて演算処理し、その検知結果に応じて、ハロゲンヒータ13、18の発熱/加熱を、ヒータ駆動部材21、22を介して制御し、かつ定着ローラ14、加圧ローラ17を、ローラ駆動部23 、24を介して制御する。
CPU20の機能には、前記加圧テンションローラ16の位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段としての機能、その計算値から定着装置の残寿命を計算する残寿命計算手段としての機能、前記残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段としての機能を有している。
次いで、給紙を開始し(S54)、作像動作を行い(S55)、ジョブエンドかどうかを判断し(S56)、次に、加圧テンションローラ16の変位量が8mm以上かどうかを判断し(S57)、加圧テンションローラ16の変位量が8mm以上を検知した時、定着装置が寿命に達したと判定し、図示してない画像形成装置の操作部の表示パネルに“定着UNIT交換”を表示し(S58)、定着モータをオフする(S59)。
加圧テンションローラ16の位置を検知する検知手段19を有し、加圧テンションローラ16が所定の位置よりも加圧ベルト25に食い込むと、加圧ローラ28の硬度が低下又は外径の減少により、定着ニップNが規定よりも少ないと判断することにより、ユーザーの使用条件によらず定着装置の寿命を精度よく判定することができる。
次に、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S64)、変位量Xが7mm以上ならば寿命予測枚数カウンタをオフし(S65)、残寿命(残寿命=寿命予測枚数カウンタ値)を計算する(S66)。ステップ(S64)で変位量Xが7mm以上でないならば、変位量Xが6mm以上かどうかを判断し(S67)、変位量Xが6mm以上ならば寿命予測枚数カウンタ(CPU20)をオンする(S68)。
ステップ(S66)、ステップ(S68)の次に、かつ変位量Xが6mm以上でないならば、給紙を開始し(S69)、作像動作を行い(S70)、ジョブエンドかどうかを判断し(S71)、次に、加圧テンションローラ16の変位量Xが8mm以上かどうかを判断する(S72)。
すなわち、加圧テンションローラ16の変位量が6mm以上を検知した時に“寿命予測枚数カウンタ”を始動させる。加圧テンションローラ16の変位量が7mm以上を検知した時に“寿命予測枚数カウンタ”を停止させる。
加圧テンションローラ16の変位量が7mmから、定着装置の寿命である8mmに到達するまでの枚数は、加圧テンションローラ16の変位量が6mmから7mmに到達するのに要した枚数と同等であるため、加圧テンションローラ16の変位量が7mmに到達した時の残寿命は、6mmから7mmまでの枚数カウンタの値となり、その値を操作部表示パネルに枚数で表示する。
このように、本実施の形態の形態では、加圧テンションローラ16の位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段(CPU20)と、その計算値から定着装置11の残寿命を計算する残寿命計算手段(CPU20)と、定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段(CPU20)とを有している。
従って、加圧テンションローラ16の位置の通紙枚数に対する変化率を計算する手変化率計算段(CPU20)により、定着装置11の残寿命を計算し、この定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示することにより、ユーザーに対し残り使用可能な通紙枚数を報知し、定着装置交換の準備を促すことにより、画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。
次に、変位量Xが7mm以上かどうかを判断し(S84)、変位量Xが7mm以上ならば寿命予測タイマ(CPU20)をオフし(S85)、残寿命(残寿命=寿命予測枚数カウンタ値)を計算する(S86)。ステップ(S84)で変位量Xが7mm以上でないならば、変位量Xが6mm以上かどうかを判断し(S87)、変位量Xが6mm以上ならば寿命予測タイマをオンする(S88)。
ステップ(S86)、ステップ(S88)の次に、かつ変位量Xが6mm以上でないならば、給紙を開始し(S89)、作像動作を行い(S90)、ジョブエンドかどうかを判断し(S91)、次に、加圧テンションローラ16の変位量Xが8mm以上かどうかを判断する(S92)。
すなわち、加圧テンションローラ16の変位量が6mm以上を検知した時に“寿命予測タイマ”を始動させる。加圧テンションローラ16の変位量が7mm以上を検知した時に“寿命予測タイマ”を停止させる。
加圧テンションローラ16の変位量が7mmから、定着装置11の寿命である8mmに到達するまでの枚数は、加圧テンションローラ16の変位量が6mmから7mmに到達するのに要した時間と同等であるため、加圧テンションローラ16の変位量が7mmに到達した時の残寿命は、6mmから7mmまでのタイマの値となり、その値を操作部表示パネルに時間で表示する。
このように、この実施の形態においては、加圧テンションローラ16の位置の使用時間に対する変化率を計算する変化率計算手段(CPU20)と、その計算値から定着装置11の残寿命を計算する残寿命計算手段(CPU20)と、定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段(CPU20)とを有している。
従って、加圧テンションローラ16の位置の使用時間に対する変化率を計算する変化率計算手段により、定着装置11の残寿命を計算し、この定着装置11の残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示することにより、ユーザーに対し残り使用可能な時間を報知し、定着装置交換の準備を促すことにより、画像形成装置のダウンタイムを短縮することができる。
また、図示はしてないが、定着部材及び加圧部材のいずれか一方がベルト部材からなり、これに対向する定着部材及び加圧部材のいずれか一方が固定パッドからなる構成としても本発明を適用して好適な定着装置を得ることができる。
Claims (9)
- 表面に離型層を有する定着部材と、該定着部材に対向配置される加圧部材と、を備え、前記定着部材と前記加圧部材とにより形成される定着ニップにて、記録媒体上のトナー像を定着し、かつ該記録媒体を挟持搬送する定着装置において、前記定着部材がベルト部材からなり、該ベルト部材の外側に、前記ベルト部材に張力を付与する定着テンションローラを備え、該定着テンションローラの位置を検知する位置検知手段を有し、該位置検知手段の検知結果により、前記定着テンションローラが所定の位置よりも前記ベルト部材に食い込む時、寿命に達したと判定する定着装置であって、
前記定着テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段と、その計算値から定着装置の残寿命を計算する残寿命計算手段と、前記残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段と、を有することを特徴とする定着装置。 - 表面に離型層を有する定着部材と、該定着部材に対向配置される加圧部材と、を備え、前記定着部材と前記加圧部材とにより形成される定着ニップにて、記録媒体上のトナー像を定着し、かつ該記録媒体を挟持搬送する定着装置において、前記加圧部材がベルト部材からなり、該ベルト部材の外側に、前記ベルト部材に張力を付与する加圧テンションローラを備え、該加圧テンションローラの位置を検知する位置検知手段を有し、該位置検知手段の検知結果により、前記加圧テンションローラが所定の位置よりも前記ベルト部材に食い込む時、寿命に達したと判定する定着装置であって、
前記加圧テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算する変化率計算手段と、その計算値から定着装置の残寿命を計算する残寿命計算手段と、前記残寿命を表示もしくは画像形成装置外へと開示する開示手段と、を有することを特徴とする定着装置。 - 前記変化率計算手段は、前記定着テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記変化率計算手段は、前記定着テンションローラの位置の使用時間に対する変化率を計算することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記変化率計算手段は、前記加圧テンションローラの位置の通紙枚数に対する変化率を計算することを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 前記変化率計算手段は、前記加圧テンションローラの位置の使用時間に対する変化率を計算することを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 前記定着部材及び前記加圧部材の両方がベルト部材からなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着装置。
- 前記定着部材及び前記加圧部材のいずれか一方がベルト部材からなり、これに対向する前記定着部材及び前記加圧部材のいずれか一方が固定パッドからなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着装置。
- 潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置として請求項1乃至8のいずれか1項記載の定着装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
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JP2010026435A (ja) | 2010-02-04 |
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