JP7313809B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
第1回転体と、前記第1回転体と接触する第2回転体であって前記第1回転体の回転に従動して回転する第2回転体と、を有し、前記第1回転体と前記第2回転体の間に形成されるニップ部で、画像が形成された記録材を挟持搬送しつつ加熱して、画像を記録材に定着する定着部と、
前記第1回転体を駆動するモータと、
前記モータの駆動トルクを検知するトルク検知手段と、
制御手段と、を有し、
前記制御手段は、複数枚の記録材に連続して画像を形成するときに、記録材が前記ニップ部で搬送されている時の前記トルク検知手段が検知した駆動トルクと、この記録材が前記ニップ部を抜けてから後続の記録材が前記ニップ部に到達するまでの期間中の前記トルク検知手段が検知した駆動トルクと、の差分に基づいて、前記ニップ部に記録材が進入する時の前記第1回転体の昇温度合を制御することを特徴とする。
(1)画像形成装置100
図1を参照して、本実施形態に係る画像形成装置を説明する。図1は電子写真記録技術を用いた画像形成装置(本実施例においてはモノクロレーザープリンタ)100の一例の概略構成を示す断面図である。
本実施例に示す定着装置20はフィルム加熱方式の装置である。定着装置20について、図2、図3を参照しながら説明する。図2は定着装置20の概略構成を示す断面図である。図3は定着装置20を記録材搬送方向上流側から見たときの図である。
モータ駆動回路部41(図5参照)によってモータMが回転されると、モータの回転が加圧ローラ24の芯金24aの一端部に設けられたギアG(図3参照)に伝達され、これによって加圧ローラは図2の矢印方向へ回転する。フィルム23はフィルム内面がヒータ22の保護層22cに摺動しながら加圧ローラ24の回転に追従(従動)して図2の矢印方向へ回転する。フィルム23内面とヒータ22の保護層22c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ている。これによってフィルム23内面と保護層22cとの摩擦抵抗を低減でき、フィルムは滑らかに回転可能となる。
結露スリップは、記録材がニップ部Nを通過する際に記録材から発生する水蒸気が加圧ローラ24表面に結露することによって発生する。プリント枚数が1枚の場合は、水蒸気が加圧ローラ24表面に結露したとしても後続の記録材がニップ部Nに搬送されないので問題は無い。
加圧ローラ24表面に発生する結露によってフィルム23の走行状態(回転状態)が不安定になる現象に対し、本発明者等は、結露スリップの予兆検知ができることを発見した。つまり、モータMに供給される電流を検出し、以下の2つの処理を行った後の、トルク成分電流であるq軸電流を用いることによって結露スリップの予兆検知ができる。ここで、2つの処理とは、UVW/αβ座標変換処理、及びαβ/dq座標変換処理である。
ここで、CPU40が結露スリップの回避処理が必要と判断した後に実行する結露スリップ回避処理について説明する。
以下、本実施例の結露スリップ回避処理を適用した場合の効果について説明する。表1は、本実施例と比較例の前回転延長時間の違いを示した表である。使用条件(1ジョブの印刷枚数、画像形成装置100の使用環境、定着装置20の累積使用量)を変えて、前回転延長時間(sec)がどのように変化したかを示したものである。
定着装置20の駆動トルクTは、装置20を構成する部品公差等が要因で個体差がある。例えば図3に示す加圧バネ27のバネ定数が公差の範囲で振れると、加圧力が変化し定着ニップ部Nの幅や面圧が変化する。その結果、モータMの駆動トルクTは変化する。加圧力が高い場合、駆動トルクTはより大きくなる。また、加圧ローラ24の弾性層24bの硬度がゴム硬度の公差が要因で異なる場合、定着ニップ部Nの幅や面圧も異なる。その結果、駆動トルクTは異なった値となる。
(ケース1)
通紙時の駆動トルクT0の大きさに拘らず、結露スリップが発生し始める際の紙間の駆動トルクTxが一定で変化しない場合、実験的に求まる一意的な値を結露スリップが発生する予兆の判断閾値として決定すればよい。
通紙時の駆動トルクT0の大きさに拘らず、結露スリップが発生し始める際の駆動トルク差分量ΔT=T0-Txが一定で変化しない場合、その差分量ΔTをスリップ予兆の判断閾値とすればよい。また、結露スリップが発生し始める際の駆動トルクの低下割合r=Tx/T0が一定である場合は、その低下割合rをスリップ予兆の判断閾値とすればよい。
装置20の駆動トルクTの初期特性に応じて、結露スリップが発生し始める際のトルクTx、又は上述の差分量ΔT、又は低下割合rが変化する場合、それぞれの場合に応じて、スリップ予兆の判断閾値を変更する必要がある。この場合、使用する装置20の駆動トルクTの初期特性を別途判別する必要がある。すなわち、装置20の個体毎に駆動トルクTが大きいか小さいかを判別し、それらに応じて閾値を決定する必要がある。装置20の駆動トルクの初期特性を判別する具体的な方法については後述する。
通紙時の駆動トルクT0が変わっても、駆動トルク低下時間txが一定で変化しない場合は、実験的に求まる一意的な低下時間を結露スリップが発生する際の閾値とすればよい。
装置20の駆動トルクTの初期特性に対し、駆動トルク低下時間txが変化する場合は、それぞれの特性に応じて閾値を変更する必要がある。閾値の変更は、駆動トルクの初期特性に対して、線形、あるいは非線形の関係式として決定してもよい。あるいは予め実験的に決定した個別の値をテーブルとして参照するような方法でも問題はない。
また、画像形成装置100の設置環境により、定着装置20の駆動トルクTは変化する。これは、ヒータ22とフィルム23の間に介在させた耐熱性グリース等の潤滑剤の粘性が変わるからである。低温環境ほど駆動トルクが高くなる傾向にある。また、駆動トルクTは、加圧ローラ24の温度や雰囲気温度が要因の結露のし易さによっても変化する。
本実施例の画像形成装置100について、図7を参照しつつ説明する。本実施例の画像形成装置100は、スリップ予兆データを蓄積するための記憶手段としてメモリ(RAM)70を有している。図7は、モータMと、モータ駆動回路部41と、UVW/αβ座標変換部66と、αβ/dq座標変換部67と、アンプ62と、CPU40と、メモリ70の関係を示すブロック図である。
上記に説明したように、様々なパラメータに基づいてスリップ予兆データを蓄積することにより、画像形成装置100の使用条件に応じたスリップの発生傾向を管理できる。この傾向に基づいて結露スリップが発生すると考えられる条件を絞り込むことで、「前回転延長による対策」や「紙間延長による対策」の頻度を格段に減らすことができるので、プリントの待機時間を必要最小限に低減することが可能となる。
本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像を形成する画像形成装置に限られず、フルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
Claims (16)
- 記録材に画像を形成する画像形成部と、
第1回転体と、前記第1回転体と接触する第2回転体であって前記第1回転体の回転に従動して回転する第2回転体と、を有し、前記第1回転体と前記第2回転体の間に形成されるニップ部で、画像が形成された記録材を挟持搬送しつつ加熱して、画像を記録材に定着する定着部と、
前記第1回転体を駆動するモータと、
前記モータの駆動トルクを検知するトルク検知手段と、
制御手段と、を有し、
前記制御手段は、複数枚の記録材に連続して画像を形成するときに、記録材が前記ニップ部で搬送されている時の前記トルク検知手段が検知した駆動トルクと、この記録材が前記ニップ部を抜けてから後続の記録材が前記ニップ部に到達するまでの期間中の前記トルク検知手段が検知した駆動トルクと、の差分に基づいて、前記ニップ部に記録材が進入する時の前記第1回転体の昇温度合を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記差分に基づいて、前記第1回転体のウォームアップ時の回転時間を設定することにより、前記第1回転体の昇温度合を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記差分と閾値とを比較し、前記ウォームアップ時の回転時間を設定することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記差分が閾値より大きい場合、前記制御手段は、次のプリントジョブのための前記ウォームアップ時の回転時間を延長し、前記第1回転体の温度を前記回転時間を延長しない場合よりも上昇させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記駆動トルクの初期特性に応じて、前記閾値が異なっていることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記差分に基づいて、複数枚の記録材に連続して画像を形成するときの用紙間隔を設定することにより、前記第1回転体の昇温度合を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記差分と閾値とを比較し、前記用紙間隔を設定することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記差分が閾値より大きい場合、前記制御手段は、前記用紙間隔を延長し、前記第1回転体の温度を前記用紙間隔を延長しない場合よりも上昇させることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記駆動トルクの初期特性に応じて、前記閾値が異なっていることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成装置。
- 前記駆動トルクの初期特性は、前記画像形成装置の製造時に、個別に測定したトルクデータ、あるいは製造時に前記定着部に組み込まれる個別部品の部品データから予測されるトルクデータの少なくとも一方であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記駆動トルクの初期特性は、画像形成装置が動作している間の所定のタイミングにおいて前記トルク検知手段により検知されるトルク検知結果であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置を設置した環境の温度と湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段、あるいは前記環境を予測する環境予測手段を有し、前記環境検知手段あるいは前記環境予測手段の検知結果や予測結果に応じて、前記閾値が異なっていることを特徴とする請求項9乃至11の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記装置は、前記トルクデータを記憶する記憶手段を備え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。
- 前記第2回転体は筒状のフィルムであることを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記定着部は、前記フィルムを加熱するヒータを有することを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータは前記フィルムの内面に接触しており、前記フィルムを介して前記第1回転体と共に前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。
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