JP2019109493A - Image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and an electrophotographic printer.
電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着装置として、フィルム加熱方式の装置が知られている。このタイプの定着装置は、ヒータと、ヒータに内周面が接触しつつ回転する筒状のフィルムと、フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、加圧ローラを回転するモータと、を有している。フィルムは加圧ローラの回転に追従して回転する。ニップ部で未定着のトナー画像を担持する記録材は挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。 An apparatus of a film heating system is known as a fixing device mounted on an electrophotographic copying machine or printer. In this type of fixing device, a heater, a cylindrical film rotating while the inner peripheral surface is in contact with the heater, a pressure roller forming a nip with the heater via the film, and a motor rotating the pressure roller And. The film rotates following the rotation of the pressure roller. The recording material carrying an unfixed toner image at the nip portion is heated while being nipped and conveyed, whereby the toner image is fixed on the recording material.
フィルム加熱方式の定着装置において、フィルムやヒータは熱容量が小さく温まるのが速いものの、加圧ローラは熱容量が大きく温まりにくい。したがって、ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ加熱する過程で記録材から発生した水蒸気が加圧ローラの外周面（表面）に結露し、加圧ローラ表面とフィルムの外周面（表面）との間の摩擦力が低下してフィルムを回転させることが出来なくなる現象が発生する。以下、この現象を結露スリップと略記する。 In the film heating type fixing device, the heat capacity of the film and the heater is small and it is quick to warm up, but the heat capacity of the pressure roller is large and it is hard to warm up. Therefore, water vapor generated from the recording material in the process of heating while nipping and conveying the recording material in the nip condenses on the outer peripheral surface (surface) of the pressure roller, and the pressure roller surface and the outer peripheral surface (surface) of the film The phenomenon occurs that the friction force between them decreases and the film can not be rotated. Hereinafter, this phenomenon is abbreviated as condensation slip.
フィルムの回転が減速もしくは停止した状態では記録材の搬送が困難になって、定着ニップ部の手前で記録材が弛む。すると、記録材の印字面が定着装置入口側の部材に擦れて画像不良が発生したり、装置内でジャムが発生したりする可能性がある。 In the state where the rotation of the film is decelerated or stopped, the conveyance of the recording material becomes difficult, and the recording material is slackened before the fixing nip portion. Then, the printing surface of the recording material may be rubbed against the member on the fixing device inlet side to cause an image failure or a jam may occur in the apparatus.
結露スリップは、加圧ローラの表面温度が低いほど加圧ローラ表面に結露する水蒸気量が増え、画像不良やジャムが発生しやすい。画像形成装置の高速化に伴い、単位時間に通過する記録材の枚数が増加することから、連続プリント時の加圧ローラの表面温度は従来よりも温まりにくくなっている。 The condensation slip increases in the amount of water vapor condensation on the surface of the pressure roller as the surface temperature of the pressure roller decreases, and image defects and jamming tend to occur. Since the number of recording materials passing per unit time increases with the speeding up of the image forming apparatus, the surface temperature of the pressure roller during continuous printing is more difficult to warm than before.
そこで、結露スリップを回避するためには、特許文献１のように、定着装置の定着処理開始前に行なう加圧ローラとフィルムの回転時間を延長して加圧ローラ表面を温める方法が有効である。特許文献２には、記録材がニップ部を通過した直後のフィルムの走行状態を検知した上で、次の記録材の搬送タイミングを決定する方法が開示されている。具体的には、フィルムの回転が減速もしくは停止した際に、ヒータもしくはフィルムのいずれかの温度を検知する温度検知手段の検知結果を利用し、検知温度の上昇量や下降量からフィルムの走行状態を判断するものである。 Therefore, in order to avoid condensation slip, it is effective to heat the surface of the pressure roller by extending the rotation time of the pressure roller and the film, which is performed before the start of the fixing process of the fixing device, as in Patent Document 1. . Patent Document 2 discloses a method of determining the transport timing of the next recording material after detecting the traveling state of the film immediately after the recording material has passed through the nip portion. Specifically, when the rotation of the film is decelerated or stopped, the detection result of the temperature detecting means for detecting the temperature of either the heater or the film is used, and the traveling state of the film is determined from the amount of increase or decrease of the detected temperature. To determine the
上記の画像形成装置においては、ユーザに不必要な待機時間を与えることなく、効果的に定着装置のフィルムの結露スリップの発生を低減することが求められている。 In the above-described image forming apparatus, it is required to effectively reduce the occurrence of dew condensation slip of the film of the fixing device without giving the user an unnecessary waiting time.
本発明の目的は、ユーザに不必要な待機時間を与えることなく、定着部のモータで回転される回転体に追従して回転する回転体に発生するスリップを低減可能な画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing a slip generated on a rotating body that follows a rotating body rotated by a motor of a fixing unit without giving the user unnecessary standby time. It is.
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
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、前記トルク検知手段が検知した駆動トルクに基づいて、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。
A representative configuration of an image forming apparatus according to the present invention for achieving the above object is
An image forming unit that forms an image on a recording material;
A first rotating body, and a second rotating body in contact with the first rotating body, the second rotating body being rotated following the rotation of the first rotating body; A fixing unit configured to fix the image on the recording material by heating while nipping and conveying the recording material on which the image is formed in a nip portion formed between the second rotating body;
A motor for driving the first rotating body;
Torque detection means for detecting the drive torque of the motor;
Control means, and
The control means controls the temperature rise degree of the first rotating body when the recording material enters the nip portion based on the drive torque detected by the torque detection means.
本発明によれば、ユーザに不必要な待機時間を与えることなく、定着部のモータで回転される回転体に追従して回転する回転体に発生するスリップを低減可能な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of reducing a slip generated on a rotating body that follows a rotating body rotated by a motor of a fixing unit without giving an unnecessary waiting time to a user. be able to.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施形態により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の種々の構成に置き換えることは可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The preferred embodiment of the present invention is an example of the best embodiment of the present invention, but the present invention is not limited by the following embodiment, and various other configurations are within the scope of the present invention. It is possible to replace it with
［実施例１］
（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。
Example 1
(1) Image forming apparatus 100
An image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of an image forming apparatus (in the present embodiment, a monochrome laser printer) 100 using an electrophotographic recording technique.
画像形成装置１００において、記録材に画像を形成する画像形成部１０は、像担持体としての感光ドラム１と、帯電部材２と、レーザースキャナ３と、現像器４と、転写部材５と、感光ドラムの外周面をクリーニングするクリーナ６と、を有している。以上の画像形成部１０の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。 In the image forming apparatus 100, an image forming unit 10 for forming an image on a recording material includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, a charging member 2, a laser scanner 3, a developing device 4, a transfer member 5, and a photosensitive member. And a cleaner 6 for cleaning the outer peripheral surface of the drum. The operation of the above-described image forming unit 10 is well known, so a detailed description will be omitted.
装置本体１００Ａ内のカセット１１に収納された記録材Ｐはローラ１２の回転によって１枚ずつ繰り出され、ローラ１３の回転によって感光ドラム１と転写部材５とで形成された転写部に搬送される。転写部でトナー画像が転写された記録材Ｐは定着部としての定着装置２０に送られ、未定着のトナー画像は定着装置によって記録材上に加熱定着される。定着装置２０を出た記録材Ｐはローラ１４，１５の回転によってトレイ１６に排出される。 The recording material P stored in the cassette 11 in the apparatus main assembly 100A is fed one by one by the rotation of the roller 12, and is conveyed to the transfer portion formed by the photosensitive drum 1 and the transfer member 5 by the rotation of the roller 13. The recording material P to which the toner image is transferred at the transfer portion is sent to the fixing device 20 as a fixing portion, and the unfixed toner image is heated and fixed on the recording material by the fixing device. The recording material P leaving the fixing device 20 is discharged to the tray 16 by the rotation of the rollers 14 and 15.
１７はトップセンサである。トップセンサ１７で記録材搬送方向の記録材Ｐの先端を検知することにより、感光ドラム１表面のトナー画像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するようにローラ１３による記録材の転写部への搬送タイミングを合わせている。１８は排出センサである。排出センサ１８は、排出センサとトップセンサ１７との間で記録材がジャムを起こした際にそれを検知するためのセンサである。 17 is a top sensor. By detecting the leading end of the recording material P in the recording material conveyance direction by the top sensor 17, the recording material by the roller 13 is aligned such that the image forming position of the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 matches the writing position of the leading end of the recording material. The transport timing to the transfer unit is matched. 18 is a discharge sensor. The discharge sensor 18 is a sensor for detecting a jam of the recording material between the discharge sensor and the top sensor 17.
（２）定着装置（定着部）２０
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。
(2) Fixing device (fixing unit) 20
The fixing device 20 shown in this embodiment is a film heating type device. The fixing device 20 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the fixing device 20. As shown in FIG. FIG. 3 is a view when the fixing device 20 is viewed from the upstream side in the recording material conveyance direction.
定着装置２０において、２１は加熱ユニットであり、加熱体としての板状のセラミックヒータ２２と、筒状のフィルム（第２回転体）２３と、を有している。２４はフィルム２３と接触してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（第１回転体）である。２５はガイド部材、２６はガイド部材２５を補強する金属製のステーである。 In the fixing device 20, reference numeral 21 denotes a heating unit, which includes a plate-shaped ceramic heater 22 as a heating body and a cylindrical film (second rotating body) 23. Reference numeral 24 denotes a pressure roller (first rotating body) which contacts the film 23 to form the nip portion N. Reference numeral 25 denotes a guide member, and 26 denotes a metal stay for reinforcing the guide member 25.
フィルム２３の回転を案内するガイド部材２５は、ガイド部材の平坦面の中央に設けられた溝２５ａによってヒータ２３を支持している。このガイド部材２５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って形成され、記録材搬送方向の上流側及び下流側に設けられたガイド面２５ｂでフィルム２３の回転を案内している。ガイド部材２５の溝２５ａ側とは反対側の平坦面にはステー２６が設置されている。ヒータ２２を支持し、かつステー２６が設置されたガイド部材２５はフィルム２３の中空部に挿通されている。 The guide member 25 for guiding the rotation of the film 23 supports the heater 23 by a groove 25a provided at the center of the flat surface of the guide member. The guide member 25 is formed of a heat resistant resin such as liquid crystal polymer, phenol resin, PPS, PEEK, etc., and guides the rotation of the film 23 by guide surfaces 25 b provided on the upstream side and downstream side in the recording material conveyance direction. There is. A stay 26 is installed on the flat surface of the guide member 25 opposite to the groove 25a. The guide member 25 supporting the heater 22 and on which the stay 26 is installed is inserted into the hollow portion of the film 23.
ヒータ２２は記録材搬送方向に直交する定着装置２０の長手方向に細長い基板２２ａを有している。アルミナや窒化アルミからなる基板２２ａの加圧ローラ２４側の表面には、ヒータ２２の長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の発熱抵抗層２３ｂが設けられている。基板２２ａの加圧ローラ２４側の表面には更に、熱効率を損なわない範囲で発熱抵抗層２２ｂを保護する保護層２２ｃとしてガラス層が設けられている。 The heater 22 has an elongated substrate 22 a in the longitudinal direction of the fixing device 20 orthogonal to the recording material conveyance direction. On the surface of the substrate 22a made of alumina or aluminum nitride on the pressure roller 24 side, a heating resistance layer 23b of Ag / Pd (silver palladium), RuO 2 , Ta 2 N, etc. is provided along the longitudinal direction of the heater 22. ing. A glass layer is further provided on the surface of the substrate 22a on the pressure roller 24 side as a protective layer 22c that protects the heating resistance layer 22b within the range that does not impair the thermal efficiency.
フィルム２３は、クイックスタートを可能にするために総厚５００μｍ以下の耐熱性フィルムである。このフィルム２３は、筒状の基層と、基層の外周面に設けられた表層と、を有している。 The film 23 is a heat-resistant film having a total thickness of 500 μm or less to enable quick start. The film 23 has a cylindrical base layer and a surface layer provided on the outer peripheral surface of the base layer.
基層の材質として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂にカーボンブラック等の導電性微粒子を添加した導電性樹脂を用いることができる。あるいは基層の材質として、耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属あるいは合金を用いた導電性金属を用いることができる。また、寿命（耐久寿命）の長い定着装置２０を構成するために、充分な強度を持ち、耐久性に優れた基層の厚みとして、２０μｍ以上２００μｍ以下が最適である。 As a material of the base layer, a conductive resin obtained by adding conductive fine particles such as carbon black to a heat resistant resin such as polyimide, polyamideimide, PEEK can be used. Alternatively, as a material of the base layer, a conductive metal using a metal or alloy having heat resistance and high thermal conductivity such as SUS, Al, Ni, Cu, Zn can be used. Further, in order to form the fixing device 20 having a long life (durability life), the thickness of the base layer having sufficient strength and excellent durability is preferably 20 μm to 200 μm.
表層の材質として、オフセット防止や記録材の分離性を確保するために、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂を用いることができる。あるいは表層として、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合、ないし単独で基層の外周面を被覆したものでもよい。 As a material of the surface layer, a fluorine resin such as PTFE, PFA, FEP, ETFE, CTFE, or PVDF can be used in order to prevent offset and secure the separation of the recording material. Alternatively, as the surface layer, a heat-resistant resin having a good releasability such as a silicone resin may be mixed or singly coated on the outer peripheral surface of the base layer.
ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンであり、ＰＦＡは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であり、ＦＥＰは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である。ＥＴＦＥはエチレン テトラフルオロエチレン共重合体であり、ＣＴＦＥはポリクロロトリフルオロエチレンであり、ＰＶＤＦはポリビニリデンフルオライドである。 Here, PTFE is polytetrafluoroethylene, PFA is a tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, and FEP is a tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer. ETFE is an ethylene tetrafluoroethylene copolymer, CTFE is polychlorotrifluoroethylene, and PVDF is polyvinylidene fluoride.
表層と基層との間には、中間ゴム層として厚みが１００μｍ〜３００μｍ程度のシリコーンゴム層を設けてもよい。中間ゴム層を設けることによって記録材Ｐ表面の凹凸やトナー画像の凹凸に対してフィルム２１表面が追従しやすくなり、良好な画質のトナー画像を得ることができる。 Between the surface layer and the base layer, a silicone rubber layer with a thickness of about 100 μm to 300 μm may be provided as an intermediate rubber layer. By providing the intermediate rubber layer, the surface of the film 21 can easily follow the unevenness of the surface of the recording material P and the unevenness of the toner image, and a toner image of good image quality can be obtained.
加圧ローラ２４は、ＳＵＳ(Steel Use Stainless)、ＳＵＭ(Steel Use Machinability)、Ａｌ等の金属製の芯金２４ａと、芯金の外周面に設けられた弾性層２４ｂと、弾性層の外周面に設けられた表層２４ｃと、を有している。 The pressure roller 24 has a metal core 24 a made of a metal such as SUS (Steel Use Stainless), SUM (Steel Use Machinability), Al or the like, an elastic layer 24 b provided on the outer peripheral surface of the core, and an outer peripheral surface of the elastic layer. And a surface layer 24c provided on the
弾性層２４ｂの材質として、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を用いることができる。あるいは弾性層２４ｂの材質として、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を用いることができる。あるいは弾性層２４ｂの材質として、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、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を用いることができる。弾性層２４ｂにはカーボンブラック等の導電性粒子を添加し、導電性を付与させている。 As a material of the elastic layer 24b, an elastic solid rubber layer formed of heat resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber can be used. Alternatively, as a material of the elastic layer 24b, a sponge rubber layer formed by foaming silicone rubber can be used in order to have a heat insulating effect. Alternatively, as a material of the elastic layer 24b, a foam rubber layer can be used in which a hollow filler (microballoon or the like) is dispersed in a silicone rubber layer and a gas portion is provided in a cured product to enhance the heat insulation effect. Conductive particles such as carbon black are added to the elastic layer 24 b to impart conductivity.
これらの弾性層は単層であってもよいし、熱伝導性や硬度調整などの目的に応じて性質の異なる複数の層を積層して形成してあってもよい。表層２３ｃの材質として、ＰＦＡ、ＰＴＦＥを用いることができる。 These elastic layers may be a single layer, or may be formed by laminating a plurality of layers having different properties according to the purpose such as thermal conductivity and hardness adjustment. PFA or PTFE can be used as the material of the surface layer 23c.
図３に示すように、定着装置２０の長手方向において、定着装置２０のフレーム３０の左右の側板３０Ｌ，３０Ｒには、加圧ローラ２４の芯金２４ａの両端部が軸受Ｂを介して回転可能に支持されている。また左右の側板３０Ｌ，３０Ｒには、ガイド部材２５、及びステー２６の両端部が支持されている。 As shown in FIG. 3, in the longitudinal direction of the fixing device 20, both end portions of the core metal 24a of the pressure roller 24 can be rotated via the bearings B on the left and right side plates 30L, 30R of the frame 30 of the fixing device 20. It is supported by The guide members 25 and both ends of the stay 26 are supported by the left and right side plates 30L, 30R.
ステー２６の両端部は加圧バネ２７によって矢印方向に加圧され、その加圧バネの加圧力によってガイド部材２５はヒータ２２を加圧する。これによって加圧ローラ２４の弾性層２４ｂが潰れて弾性変形し、加圧ローラ表面とフィルム表面の間に、ニップ部Ｎを形成している。 Both ends of the stay 26 are pressurized in the direction of the arrow by the pressure spring 27, and the guide member 25 pressurizes the heater 22 by the pressure force of the pressure spring. As a result, the elastic layer 24b of the pressure roller 24 is crushed and elastically deformed to form a nip portion N between the pressure roller surface and the film surface.
（加熱定着処理動作）
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。
(Heat fixing process operation)
When the motor M is rotated by the motor drive circuit portion 41 (see FIG. 5), the rotation of the motor is transmitted to the gear G (see FIG. 3) provided at one end of the cored bar 24a of the pressure roller 24. Causes the pressure roller to rotate in the direction of the arrow in FIG. The film 23 rotates in the direction of the arrow in FIG. 2 following the rotation of the pressure roller 24 while the inner surface of the film slides on the protective layer 22 c of the heater 22. A lubricant such as fluorine-based or silicone-based heat resistant grease is interposed between the inner surface of the film 23 and the protective layer 22 c of the heater 22. By this, the frictional resistance between the inner surface of the film 23 and the protective layer 22c can be reduced, and the film can be smoothly rotated.
電源（不図示）からヒータ２２の発熱抵抗層２２ｂに電力が供給されると、発熱抵抗層が発熱してヒータは急速に昇温する。給電制御回路（不図示）はガイド部材２５に支持されている温度検知手段としてのサーミスタ２８（図２参照）が検知するヒータ２２の検知温度を基にヒータの温度が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにヒータへ供給する電力を制御する。 When power is supplied from a power source (not shown) to the heat generating resistive layer 22 b of the heater 22, the heat generating resistive layer generates heat and the heater is rapidly heated. The feed control circuit (not shown) is a fixing temperature (target temperature) at which the temperature of the heater is determined based on the detected temperature of the heater 22 detected by the thermistor 28 (see FIG. 2) supported by the guide member 25. Control the power supplied to the heater so as to maintain
未定着のトナー画像ｔを担持する記録材Ｐはニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。 The recording material P carrying the unfixed toner image t is heated while being nipped and conveyed by the nip portion N, whereby the toner image is fixed on the recording material.
（結露スリップの発生要因）
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。
(The cause of condensation slip)
The condensation slip is generated by condensation of water vapor generated from the recording material when the recording material passes through the nip portion N on the surface of the pressure roller 24. When the number of prints is one, there is no problem even if water vapor condenses on the surface of the pressure roller 24 because the subsequent recording material is not conveyed to the nip portion N.
図４（ａ）乃至図４（ｄ）を用いて更に詳しく説明する。図４（ａ）は複数枚の記録材Ｐに画像をプリントするケースで、１枚目の記録材がニップ部Ｎを通過する際のイメージを示している。１枚目の記録材Ｐから水蒸気が放出され、加圧ローラ２２周りの雰囲気の水分量が増加している。 This will be described in more detail with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d). FIG. 4A shows a case where an image is printed on a plurality of recording materials P, and shows an image when the first recording material passes through the nip portion N. FIG. Water vapor is released from the first recording material P, and the amount of water in the atmosphere around the pressure roller 22 is increased.
図４（ｂ）は１枚目の記録材Ｐと２枚目の記録材Ｐとの間において、加圧ローラ２４周りの雰囲気の水分が加圧ローラ表面に結露している様子を示している。ここで、ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ２４表面とフィルム２３表面との摩擦力によって加圧ローラ２４がフィルムを搬送しようとする力（搬送力）をＦｒとし、ヒータ２２の保護層２２ｃとフィルム内面に働く摺動抵抗力をＦｈとする。加圧ローラ２４表面に結露が発生せず上記の摩擦力が十分に働いているときはＦｒ＞Ｆｈの関係にある。 FIG. 4B shows that moisture in the atmosphere around the pressure roller 24 is condensed on the surface of the pressure roller between the first recording material P and the second recording material P. . Here, in the nip portion N, the force (conveying force) by which the pressure roller 24 tries to convey the film by the frictional force between the surface of the pressure roller 24 and the surface of the film 23 is Fr, and the protective layer 22c of the heater 22 and the film The sliding resistance acting on the inner surface is Fh. When condensation does not occur on the surface of the pressure roller 24 and the above-mentioned frictional force works sufficiently, the relationship of Fr> Fh is established.
ところが、加圧ローラ２４表面に発生する結露量が増加するにつれＦｒが減少し、やがてフィルム２３の回転スピードが低下したり、フィルムの回転が停止したりして、フィルムにスリップが発生する。 However, as the amount of condensation generated on the surface of the pressure roller 24 increases, Fr decreases, and the rotational speed of the film 23 eventually decreases, or the rotation of the film stops, and a slip occurs in the film.
図４（ｃ）はフィルム２３にスリップが発生した場合に、２枚目の記録材Ｐの先端がニップ部Ｎに入らずに、弛みが発生している様子を示している。スリップ発生から時間が経過するに従い、加圧ローラ２４表面の温度上昇や、加圧ローラ周りの雰囲気の湿度低下により、加圧ローラ表面の結露が徐々に消失すると、Ｆｒが回復してフィルム２３の回転が正常に戻る。これによって２枚目の記録材Ｐは図４（ｄ）に示すようにニップ部Ｎで挟持搬送される。 FIG. 4C shows a state in which slack occurs when the leading edge of the second recording material P does not enter the nip portion N when the film 23 is slipped. As condensation on the surface of the pressure roller gradually disappears due to temperature rise on the surface of the pressure roller 24 or decrease in humidity of the atmosphere around the pressure roller as time elapses from the occurrence of slip, Fr recovers and the film 23 The rotation returns to normal. As a result, the second sheet of recording material P is nipped and conveyed by the nip portion N as shown in FIG.
しかしながら、図４（ｂ）における結露量が多くなると、長時間に渡ってフィルム２３の回転が停止するため、記録材Ｐに弛みが増えてフレーム３０の記録材入口側に記録材の印字面が擦れることにより、画像不良が発生する。あるいはニップ部Ｎの記録材搬送方向上流端でジャムが発生し、排出センサ１８（図１参照）で後続の記録材が搬送されていないと検知される。 However, when the amount of condensation in FIG. 4B increases, the rotation of the film 23 stops for a long time, so that the slack of the recording material P increases and the printing surface of the recording material on the recording material inlet side of the frame 30 The rubbing causes an image defect. Alternatively, a jam occurs at the upstream end of the nip portion N in the recording material conveyance direction, and the discharge sensor 18 (see FIG. 1) detects that the subsequent recording material is not conveyed.
結露スリップの発生要因としては、上記に述べた通りであるが、結露スリップを含むスリップの発生の有無に影響を与える条件として次に述べるようなものがある。 The cause of condensation slip is as described above, but there are the following conditions which affect the presence or absence of slip including condensation slip.
まず、記録材Ｐに含まれる水分量が多い場合は、記録材のニップ部Ｎ通過時に発生する水蒸気量が多くなるので加圧ローラ２４表面が結露しやすい。画像形成装置１００が加圧ローラ２４周りの雰囲気の湿度を検知できる湿度センサを有する場合、湿度センサの検知結果より加圧ローラ２４表面の結露を予想することができる。 First, when the amount of water contained in the recording material P is large, the amount of water vapor generated when the recording material passes through the nip portion N increases, so the surface of the pressure roller 24 is likely to dew condensation. When the image forming apparatus 100 has a humidity sensor capable of detecting the humidity of the atmosphere around the pressure roller 24, dew condensation on the surface of the pressure roller 24 can be predicted from the detection result of the humidity sensor.
次に、記録材Ｐの種類に関して、薄紙等の剛度やコシが弱い記録材はニップ部Ｎに突入する瞬間に弛みやすい為、上記のような画像不良やジャムが発生しやすい。一方で剛度の高い厚紙等は加圧ローラ２４から受ける搬送力と記録材自身のコシの作用によりスリップが発生しにくい。 Next, regarding the type of the recording material P, since the recording material such as thin paper and the like having weak stiffness and stiffness is easily slackened at the moment when it enters the nip portion N, the above-mentioned image defects and jamming easily occur. On the other hand, a thick paper or the like having high rigidity is less likely to slip due to the action of the conveyance force received from the pressure roller 24 and the stiffness of the recording material itself.
また、記録材Ｐに形成される未定着のトナー画像ｔの画像パターンに関して、ベタ画像やハーフトーン画像など印字率の高い画像の方がスリップが発生しやすい。片面プリントの場合、記録材Ｐのフィルム２３と接触する面にはトナー画像ｔがあるため、トナー画像ｔで水蒸気がブロックされ易い。一方、記録材Ｐの加圧ローラ２４と接触する面には、水蒸気の放出をブロックするトナー画像ｔがない。 Further, regarding the image pattern of the unfixed toner image t formed on the recording material P, slippage is more likely to occur in an image having a high printing ratio, such as a solid image or a halftone image. In the case of single-sided printing, since the toner image t is on the surface of the recording material P in contact with the film 23, water vapor is easily blocked by the toner image t. On the other hand, on the surface of the recording material P in contact with the pressure roller 24, there is no toner image t that blocks the release of water vapor.
このため、水蒸気は記録材Ｐのフィルム２３と接触する面よりも加圧ローラ２４と接触する面から放出され易い傾向がある。画像の印字率が高いとこの傾向がより強くなり、水蒸気は加圧ローラ２４側に放出されやすく、加圧ローラ周囲の雰囲気湿度をより高める為である。 For this reason, the water vapor tends to be released from the surface in contact with the pressure roller 24 more easily than the surface in contact with the film 23 of the recording material P. When the printing rate of the image is high, this tendency becomes stronger, and the water vapor is easily released to the pressure roller 24 side, and the atmosphere humidity around the pressure roller is further raised.
さらに、定着装置２０の累積使用量によってもスリップの発生率が変わる。新品状態の装置２０ではスリップは発生し難い。装置２０の使用が進むにつれて加圧ローラ２４表面あるいはフィルム２３表面が摩耗により劣化し、加圧ローラ表面とフィルム表面との摩擦力が低下してＦｒが小さくなり、スリップが発生しやすくなる。 Furthermore, the occurrence rate of the slip also changes depending on the cumulative use amount of the fixing device 20. Slippage is unlikely to occur in the device 20 in the new state. As the use of the apparatus 20 progresses, the surface of the pressure roller 24 or the surface of the film 23 is deteriorated due to wear, the frictional force between the surface of the pressure roller and the film surface is reduced, Fr becomes small, and slip easily occurs.
また、フィルム２３内面とヒータ２２の保護層２２ｃとの間に摺動性向上の目的で設けられたグリース等の潤滑剤が劣化することによってもＦｈが大きくなり、スリップが発生しやすくなる。 Further, deterioration of the lubricant such as grease provided for the purpose of improving the slidability between the inner surface of the film 23 and the protective layer 22c of the heater 22 also increases Fh, and slip easily occurs.
結露スリップは上述の様々な条件が重なり合って発生するので、ユーザの画像形成装置１００の使用形態によって、結露スリップの発生の有無や発生の仕方はさまざまである。よって、その結露スリップの発生の予兆を検知できれば、適切にスリップ発生を回避する対策を講じやすい。以下にその方法について説明する。 Since the condensation slip occurs due to the overlapping of the various conditions described above, the presence or absence of the occurrence of the condensation slip varies depending on the use mode of the image forming apparatus 100 of the user. Therefore, if it is possible to detect the sign of the occurrence of condensation slip, it is easy to take measures to appropriately prevent the occurrence of slip. The method will be described below.
（結露スリップの予兆検知）
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。
(Predictive detection of condensation slip)
With respect to the phenomenon that the traveling state (rotational state) of the film 23 becomes unstable due to condensation generated on the surface of the pressure roller 24, the present inventors have discovered that a sign of condensation slip can be detected. That is, the detection of the dew condensation slip can be performed by detecting the current supplied to the motor M and using the q-axis current which is the torque component current after performing the following two processes. Here, the two processes are UVW / αβ coordinate conversion processing and αβ / dq coordinate conversion processing.
まずｑ軸電流の取得方法について、図５を参照しながら説明する。図５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、ＣＰＵ（制御手段）４０の関係を示すブロック図である。 First, the method of acquiring the q-axis current will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the relationship among the motor M, the motor drive circuit unit 41, the UVW / αβ coordinate conversion unit 66, the αβ / dq coordinate conversion unit 67, the amplifier 62, and the CPU (control means) 40. is there.
本実施例では、モータＭとしてＤＣブラシレスモータを用いている。このモータＭは、Ｙ結線された複数相のコイル５５，５６，５７と、回転子（以降、ロータと記す）５８と、を有している。モータＭは更に、ロータ５８の位置検出手段としてホール素子５９，６０，６１を備えている。 In the present embodiment, a DC brushless motor is used as the motor M. The motor M has Y-connected multi-phase coils 55, 56, 57, and a rotor (hereinafter referred to as a rotor) 58. The motor M further includes Hall elements 59, 60, 61 as position detection means of the rotor 58.
ホール素子５９，６０，６１は磁束を検知することによって半導体片の両端に電圧が表れる素子であり、ロータ５８による磁束変化を検出することによってロータの位置を検出することが可能となる。ホール素子５９，６０，６１の出力はアンプ６２で増幅され、モータ駆動回路部４１のモータ駆動制御回路４２に位置情報として入力される。 The Hall elements 59, 60, 61 are elements in which a voltage appears at both ends of the semiconductor piece by detecting the magnetic flux, and it becomes possible to detect the position of the rotor by detecting the magnetic flux change by the rotor 58. The outputs of the hall elements 59, 60, 61 are amplified by the amplifier 62, and are input to the motor drive control circuit 42 of the motor drive circuit unit 41 as position information.
ここでは、ホール素子５９，６０，６１を用いて、ロータ５８の位置を検出しているが、コイル５５，５６，５７に流れる電流から演算して求めた位置情報を用いても良い。このように簡略化することにより、コストダウンや装置の小型化に優位な構成とすることができる。 Here, the position of the rotor 58 is detected using the Hall elements 59, 60, 61. However, position information calculated and obtained from the current flowing through the coils 55, 56, 57 may be used. By simplifying in this way, an advantageous configuration can be obtained for cost reduction and downsizing of the device.
複数相のコイル５５，５６，５７に電流を流して回転子５８を回転駆動するモータ駆動回路部４１は、モータ駆動制御回路４２と、ハイ側トランジスタ４３，４４，４５と、ロー側トランジスタ４６，４７，４８と、を備えている。各トランジスタ４３〜４８はそれぞれがコイル５５，５６，５７の両端であるＵ，Ｖ，Ｗに接続されている。そして各トランジスタ４３〜４８は駆動制御回路４２から出力される相切り替え信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御され順次励磁する相を切り替えてロータ５８を回転させる。 The motor drive circuit unit 41 that rotates the rotor 58 by supplying current to the coils 55, 56, 57 of multiple phases includes the motor drive control circuit 42, the high side transistors 43, 44, 45, and the low side transistor 46, 47, 48, and are provided. Each of the transistors 43 to 48 is connected to U, V and W which are both ends of the coils 55, 56 and 57, respectively. The respective transistors 43 to 48 are ON / OFF controlled according to the phase switching signal output from the drive control circuit 42 to switch the sequentially excited phase and rotate the rotor 58.
電流検知手段としての電流検出器６３，６４，６５は、駆動回路部４１からモータＭに供給される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを各々計測する。電流検出器６３，６４，６５によって検出された出力電流は、ベクトル演算手段としてのＵＶＷ／αβ座標変換部６６およびαβ／ｄｑ座標変換部６７で回転座標系上の二相電流（ベクトルとして表される）に変換される。 The current detectors 63, 64 and 65 as current detection means respectively measure the currents Iu, Iv and Iw supplied from the drive circuit unit 41 to the motor M. The output current detected by the current detectors 63, 64, 65 is expressed as a two-phase current (expressed as a vector) on the rotational coordinate system by the UVW / .alpha..beta. Coordinate conversion unit 66 and the .alpha..beta. / Dq coordinate conversion unit 67 as vector calculation means. Converted to
ＵＶＷ／αβ座標変換とは、電流検出器６３，６４，６５によって検出されたＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗの３軸であらわされた座標をα，βの２軸に変換する処理である。αβ／ｄｑ座標変換とは、ロータ５８が作る磁束の方向であるｄ軸、およびこのｄ軸に直交するｑ軸によって定義される仮想回転座標であるｄ、ｑ座標系に座標変換する処理である。このような座標変換をすることによって、磁束を示す電流（励磁成分電流）であるｄ軸電流（以下、Ｉｄと記す）と、駆動トルクを示す電流（トルク成分電流）であるｑ軸電流（以下、Ｉｑと記す）を取得することができる。 The UVW / .alpha..beta. Coordinate conversion is a process of converting the coordinates represented by the three axes of Iu, Iv, Iw detected by the current detectors 63, 64, 65 into two axes of .alpha. The αβ / dq coordinate conversion is processing for coordinate conversion to d, q coordinate system, which is an imaginary rotational coordinate defined by the d axis which is the direction of the magnetic flux generated by the rotor 58 and the q axis orthogonal to this d axis. . By performing such coordinate conversion, a d-axis current (hereinafter referred to as Id) indicating a magnetic flux (hereinafter referred to as Id) and a q-axis current (hereinafter referred to as a current indicating a torque component) , Iq) can be obtained.
取得されたＩｄおよびＩｑは駆動制御回路４２に電流値情報として出力される。駆動制御回路４２は、Ｉｄを基にモータＭの磁束の方向Ｄを検出すると共に、Ｉｑを基にモータの駆動トルクＴを検出する。そして駆動制御回路４２は、検出した駆動トルクＴと磁束の方向Ｄを位置情報とともにＣＰＵ４０に出力する。そしてそれらの情報をもとにＣＰＵ４０から駆動制御回路４２に駆動信号が出力されることによってモータＭは回転される。 The acquired Id and Iq are output to the drive control circuit 42 as current value information. The drive control circuit 42 detects the direction D of the magnetic flux of the motor M based on Id, and detects the drive torque T of the motor based on Iq. Then, the drive control circuit 42 outputs the detected drive torque T and the detected magnetic flux direction D to the CPU 40 together with position information. The motor M is rotated by outputting a drive signal from the CPU 40 to the drive control circuit 42 based on the information.
上記の駆動制御回路４２を用いて取得したモータＭの駆動トルクＴは、結露スリップが発生するようなトルク変動に対しても、十分な検知精度を有している。複数枚の記録材Ｐをプリントする際に先行の記録材と後続の記録材との間（前後の記録材の間）で発生するようなフィルム２３のスリップには、後述するように十ｍｓオーダーの高速なＩｑ変化を捉える必要がある。このような十ｍｓオーダーの瞬間的な負荷変動を捉えることができる応答性の観点から、駆動制御回路４２はモータＭの駆動トルクＴを検知するトルク検知手段に適している。 The drive torque T of the motor M acquired using the drive control circuit 42 described above has sufficient detection accuracy even with respect to torque fluctuations that cause condensation slip. The slip of the film 23 which occurs between the preceding recording material and the following recording material (between the preceding and succeeding recording materials) when printing a plurality of recording materials P is on the order of 10 ms as described later It is necessary to capture the fast Iq change of The drive control circuit 42 is suitable for torque detection means for detecting the drive torque T of the motor M from the viewpoint of responsiveness that can capture such instantaneous load fluctuations on the order of 10 ms.
また、駆動制御回路４２によって制御されるモータＭの回転精度は従来の駆動方式に比べて回転ムラが小さいことも特徴である。回転精度が高いモータＭを使用すれば、電流検出器６３，６４，６５に加わる信号のムラやノイズも減少する。よって、駆動制御回路４２によって制御されるモータＭは、モータのトルク変動の検知に適しており、フィルム２３の結露スリップの検知に適している。 The rotation accuracy of the motor M controlled by the drive control circuit 42 is also characterized in that the unevenness in rotation is smaller than that of the conventional drive method. If a motor M with high rotational accuracy is used, unevenness and noise in the signals applied to the current detectors 63, 64 and 65 are also reduced. Therefore, the motor M controlled by the drive control circuit 42 is suitable for detecting the torque fluctuation of the motor, and is suitable for detecting the condensation slip of the film 23.
次に、画像形成装置１００における印字動作中のモータＭのＩｑの挙動について、図６（ａ）乃至図６（ｃ）を参照しながら説明する。 Next, the behavior of Iq of the motor M during the printing operation of the image forming apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.
図６（ａ）乃至図６（ｃ）は、Ａ４サイズの記録材３ページを連続してプリントした時の、Ｉｑの推移を示している。Ｉｑは、ＣＰＵ４０からＤＡコンバータを介して電圧値として読み出した値である。 FIGS. 6A to 6C show the transition of Iq when three pages of recording material of A4 size are continuously printed. I q is a value read as a voltage value from the CPU 40 via the DA converter.
画像形成装置１００のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓｅｃであり、先行の記録材と後続の記録材との間の距離は３０ｍｍとしている。したがってＡ４サイズの記録材を縦置きにして搬送する際に記録材がニップ部Ｎを通過する時間は約１秒であり、先行の記録材のニップ部Ｎ通過後に後続の記録材がニップ部に突入する時間（以降、用紙間時間と記す）は約０．１秒である。 The process speed of the image forming apparatus 100 is 300 mm / sec, and the distance between the preceding recording material and the following recording material is 30 mm. Therefore, when conveying the recording material of A4 size in the vertical position, the time for the recording material to pass through the nip N is about 1 second, and the subsequent recording material is in the nip after passing the nip N of the preceding recording material. The rushing time (hereinafter referred to as inter-paper time) is about 0.1 second.
プリントを行った環境及びその他の条件は以下の通りである。室温は常温（２５℃）、湿度８０％、使用した紙は含水率が９．０％の剛度の小さい薄紙（坪量７０ｇ／ｍ２）である。また、前回のプリントから１時間以上経過し、加圧ローラ２４の表面温度が室温（２５℃）まで低下した状態から印字を開始した。印字パターンはハーフトーン画像（印字率＝８０％）であり、定着装置２０の累積使用量以外の条件は、結露スリップが発生しやすい条件としている。 The environment under which printing was performed and other conditions are as follows. The room temperature is a normal temperature (25 ° C.), the humidity is 80%, and the paper used is a thin paper having a moisture content of 9.0% and a stiffness of 70 g / m 2 . In addition, printing was started from the state in which the surface temperature of the pressure roller 24 was lowered to room temperature (25 ° C.) after 1 hour or more since the previous printing. The print pattern is a halftone image (print rate = 80%), and conditions other than the cumulative use amount of the fixing device 20 are conditions under which condensation slip is likely to occur.
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、それぞれ、装置２０の累積使用量が寿命に対して５０％、６０％、８０％に達したときのモータＭのＩｑ波形である。 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show the Iq waveforms of the motor M when the cumulative usage of the device 20 reaches 50%, 60% and 80% of the life, respectively. It is.
図６（ａ）の波形は、１枚目の用紙と２枚目の用紙の間（用紙間）において、加圧ローラ２４表面の結露によってフィルム２３の回転速度が５０％減速している状態を示している。フィルム２３の回転速度が減速することによって加圧ローラ２４表面とフィルム２３表面がスリップし始めるため、加圧ローラの芯金２４ａにかかる駆動トルクは減少する。よって、Ｉｑの出力値としては用紙搬送中よりも下がる。 The waveform in FIG. 6A indicates that the rotational speed of the film 23 is reduced by 50% due to condensation on the surface of the pressure roller 24 between the first sheet and the second sheet (between sheets). It shows. Since the surface of the pressure roller 24 and the surface of the film 23 start to slip as the rotational speed of the film 23 decreases, the driving torque applied to the cored bar 24 a of the pressure roller decreases. Therefore, the output value of Iq is lower than during sheet conveyance.
しかしながら、フィルム２３の回転速度が５０％減速している状態では、２枚目の用紙がニップ部Ｎに突入した瞬間にフィルムの回転速度が元に復帰するため、問題なく加熱定着処理動作が行われる。 However, in the state where the rotational speed of the film 23 is reduced by 50%, the rotational speed of the film returns to the original at the moment when the second sheet of paper enters the nip N, so the heating and fixing processing operation is performed without problems. It will be.
３枚目の用紙についても２枚目の用紙と同様な傾向を示す。 The third sheet also shows the same tendency as the second sheet.
本実施例では、上記のようにフィルム２３の回転速度が５０％減速している状態を結露スリップの予兆として判断する。この状態では、結露の発生によってフィルム２３には回転速度の減速が発生しているが、画像不良やジャムが発生することは無く、連続プリントはそのまま続行される。 In this embodiment, the state in which the rotational speed of the film 23 is reduced by 50% as described above is determined as a sign of condensation slip. In this state, the rotational speed of the film 23 is reduced due to the occurrence of condensation, but no image failure or jamming occurs, and continuous printing is continued.
図６（ｂ）の波形は、１枚目と２枚目の用紙間において、加圧ローラ２４表面の結露によってフィルム２３の回転が短時間（約０．０３秒）停止し、時間経過とともにフィルムが再度回り始める状態を示している。これは装置２０の累積使用量が図６（ａ）よりも更に多くなったことによって、フィルム２３とヒータ２２の摺動摩擦力Ｆｈが増加したことによる。フィルム２３の回転が停止すると、図６（ａ）の場合よりもフィルム表面と加圧ローラ２４表面がスリップするため、加圧ローラの芯金２４ａにかかる駆動トルクはさらに下がり、Ｉｑの出力値がさらに低下する。 In the waveform of FIG. 6 (b), the rotation of the film 23 is stopped for a short time (about 0.03 seconds) due to condensation on the surface of the pressure roller 24 between the first and second sheets of paper. Shows the situation where it starts to turn again. This is because the sliding friction force Fh of the film 23 and the heater 22 is increased by the fact that the cumulative use amount of the device 20 is larger than that of FIG. 6 (a). When the rotation of the film 23 stops, the surface of the film and the surface of the pressure roller 24 slip more than in the case of FIG. 6A, so the driving torque applied to the cored bar 24a of the pressure roller further decreases and the output value of Iq becomes It decreases further.
上記のようにフィルム２３の回転が短時間（約０．０３秒）停止し、時間経過とともにフィルムが回り始める状態でも、画像不良やジャムが発生することは無く、後続の用紙がニップ部Ｎに突入すれば、通常のプリント動作が継続される。したがって、この状態も結露スリップの予兆として判断する。 As described above, even if the film 23 stops rotating for a short time (about 0.03 seconds) and the film starts to rotate with the passage of time, image defects and jamming do not occur, and the subsequent sheet is in the nip N. If it does, normal printing operation is continued. Therefore, this state is also judged as a sign of dew condensation slip.
図６（ｃ）の波形は、１枚目と２枚目の用紙間において、加圧ローラ２４表面の結露によってフィルム２３の回転が長時間（約０．１秒）停止する。そして２枚目の用紙がニップ部Ｎに突入しても、用紙が搬送されず、用紙に弛みが発生して画像不良が発生する状態を示している。同図に示す状態では、画像不良が発生しつつも用紙の連続搬送が完了しているが、ジャムが発生する場合もある。 In the waveform of FIG. 6C, the rotation of the film 23 is stopped for a long time (about 0.1 second) due to condensation on the surface of the pressure roller 24 between the first sheet and the second sheet. Then, even if the second sheet of paper enters into the nip portion N, the sheet is not conveyed, and the sheet is slackened to cause an image defect. In the state shown in the figure, the continuous conveyance of the sheet is completed while the image defect occurs, but a jam may occur.
よって、本実施例では、６（ａ）、図６（ｂ）のようにＩｑの出力低下を結露スリップの予兆として検知し、図６（ｃ）のような状態が発生しないように結露スリップを回避する。ＣＰＵ４０は、上記の用紙間の駆動トルクＴの変動量（低下量）としてＩｑの低下量と低下時間を用い、低下量と低下時間が予め実験的に求めた閾値以上であれば、以後のプリント動作において、結露スリップの回避処理が必要と判断する。 Therefore, in the present embodiment, the drop in the output of Iq is detected as a sign of condensation slip as shown in 6 (a) and 6 (b), and the condensation slip is prevented so that the state as shown in FIG. 6 (c) does not occur. To avoid. The CPU 40 uses the reduction amount and the reduction time of Iq as the fluctuation amount (reduction amount) of the driving torque T between the sheets, and if the reduction amount and the reduction time are equal to or more than the threshold experimentally obtained in advance In operation, it is determined that condensation slip avoidance processing is necessary.
つまりＣＰＵ４０は、駆動トルクＴの低下量を基にフィルム２３の回転速度低下量を求め、駆動トルクの低下時間を基にフィルムの回転速度低下時間を求める。そして回転速度低下量が用紙搬送時の５０％以上（Ｉｑ：１５０ｍＶ以上）で、且つ回転速度低下時間が用紙間時間の４０％以上（時間：０．０４秒以上）の場合に結露スリップの回避処理が必要と判断している。ここで、用紙搬送時の５０％が回転速度低下量の閾値であり、用紙間時間の４０％が回転速度低下時間の閾値である。 That is, the CPU 40 obtains the amount of decrease in rotational speed of the film 23 based on the amount of decrease in the drive torque T, and obtains the decrease in rotational speed of the film based on the time for decrease in drive torque. And, when the rotation speed reduction amount is 50% or more (Iq: 150 mV or more) during sheet conveyance, and the rotation speed reduction time is 40% or more of the inter-paper time (time: 0.04 seconds or more), condensation slip is avoided It is determined that processing is necessary. Here, 50% at the time of sheet conveyance is the threshold of the rotational speed reduction amount, and 40% of the inter-paper time is the threshold of the rotational speed reduction time.
本実施例では、駆動トルクＴの低下量と低下時間の両方を用いて結露スリップの回避処理が必要と判断しているが、装置２０の構成によっては駆動トルクの低下量と低下時間のいずれか一方を用いて判断してもよい。またスリップの予兆と発生を区別するために用いる閾値に関しても、装置２０の構成や、画像形成装置１００の構成に応じて実験的に決定されるものである。 In this embodiment, it is determined that the condensation slip avoidance process is necessary using both the decrease amount and the decrease time of the drive torque T, but depending on the configuration of the device 20, either the decrease amount or the decrease time of the drive torque You may judge using one side. In addition, the threshold value used to distinguish the sign and the occurrence of the slip is also determined experimentally according to the configuration of the apparatus 20 and the configuration of the image forming apparatus 100.
さらに上記の説明では、図６（ｃ）のように用紙間でフィルム２３の回転が停止している状態を検知しているが、加圧ローラ２４表面に発生する結露量がさらに多くなると用紙間のみならず記録材Ｐがニップ部Ｎに搬送された後もスリップ状態が続く場合がある。したがって、結露スリップ発生の検知状態としては、用紙間だけでなく記録材Ｐのニップ部Ｎ搬送中も含めてもよい。その場合の例を以下に説明する。 Further, in the above description, as shown in FIG. 6C, the state in which the rotation of the film 23 is stopped between the sheets is detected, but when the amount of condensation generated on the surface of the pressure roller 24 further increases Not only after the recording material P is conveyed to the nip portion N, the slip state may continue. Therefore, the detection state of the occurrence of condensation slip may include not only between the sheets but also during conveyance of the nip portion N of the recording material P. An example in that case will be described below.
画像形成装置１００が結露の発生しない湿度条件で継続して使用され、その間に装置２０の使用も進行し、その後、それまでと設置環境が大きく異なる場所に画像形成装置を移設した。その場合、環境の湿度が以前より高くなれば装置２０に結露スリップが生じる可能性がある。 The image forming apparatus 100 was continuously used under the humidity condition in which condensation does not occur, while the use of the apparatus 20 progressed, and thereafter, the image forming apparatus was transferred to a place where the installation environment was largely different from that. In that case, condensation slip may occur in the device 20 if the environmental humidity is higher than before.
すなわち、定着装置２０の残りの寿命が短くなってから定着装置２０が結露スリップの発生しやすい環境に設置された場合、用紙間のみならず記録材Ｐがニップ部Ｎに搬送された後もスリップ状態が続く。この場合、結露スリップによってジャムが発生すると考えられるが、ＣＰＵ４０は次回のプリントから以下に述べる結露スリップ回避処理に移行すればよい。 That is, when the fixing device 20 is installed in an environment in which condensation slip is likely to occur after the remaining life of the fixing device 20 is shortened, the slip is caused not only between the sheets but also after the recording material P is conveyed to the nip N. The condition continues. In this case, although it is considered that jamming may occur due to condensation slip, the CPU 40 may shift to condensation slip avoidance processing described below from the next print.
（結露スリップ回避処理）
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。
(Condensation slip avoidance processing)
Here, the condensation slip avoidance process executed after the CPU 40 determines that the condensation slip avoidance process is necessary will be described.
結露が発生し難い状態にするには、加熱定着処理動作前に行う加圧ローラ２４とフィルム２３の前回転時間（空回転時間）、所謂ウォームアップ時間を延長し、記録材Ｐがニップ部Ｎに突入するまでに十分に加圧ローラ表面を温める方法がある。これを「前回転延長による対策」と呼ぶ。この方法では、通常のプリント動作よりも前回転延長時間分だけプリントに要する時間が長くなる。 In order to make condensation less likely to occur, the pre-rotation time (idle rotation time) of the pressure roller 24 and the film 23 performed before the heating and fixing processing operation, so-called warm-up time, is extended. There is a method of heating the pressure roller surface sufficiently before it This is called "pre-rotation extension measures". In this method, the time required for printing becomes longer by the pre-rotation extension time than in the normal printing operation.
加圧ローラ２４表面を温めて結露が発生し難い状態にする別の方法として、上記の用紙間時間を延長し、加圧ローラ２４表面を温める方法がある。例えば、用紙間時間を加圧ローラ１周分の回転時間に設定することによって加圧ローラ２４表面の結露を消失させ、結露スリップを抑制する方法がある。これを「用紙間隔延長による対策」と呼ぶ。この方法においても、通常の用紙間でプリント動作を行う場合よりも用紙間隔延長分だけプリントに要する時間が長くなる。 As another method of warming the surface of the pressure roller 24 to make condensation less likely to occur, there is a method of extending the above-described inter-sheet time to warm the surface of the pressure roller 24. For example, there is a method of suppressing dew condensation slip by eliminating condensation on the surface of the pressure roller 24 by setting the inter-sheet time to the rotation time of one rotation of the pressure roller. This is called "measure by extension of paper interval". Also in this method, the time required for printing becomes longer by the extension of the sheet interval than when printing is performed between normal sheets.
これらの「前回転延長による対策」と「用紙間隔延長による対策」は単独で行ってもよいし、組合せて行うことも可能である。 These "precautions by extension of pre-rotation" and "countermeasures by extension of paper interval" may be performed alone or in combination.
上述のように、「前回転延長による対策」、あるいは「用紙間隔延長による対策」のいずれにおいても、ユーザに対してプリント終了までの待ち時間が増えることになる。 As described above, the waiting time until the end of printing for the user is increased in any of the "measure by the pre-rotation extension" or the "measure by the sheet interval extension".
そこで、延長時間を必要最小限に減らす方法について以下に説明する。ここでは「前回転延長による対策」に適用した場合について述べる。 Therefore, a method for reducing the extension time to the necessary minimum will be described below. Here, we will describe the case where it is applied to "measures by extension of pre-rotation".
ＣＰＵ４０は、先ず駆動トルクＴの低下量と低下時間が閾値以上になった時点で、結露スリップの回避処理が必要と判断する。次に結露スリップを回避するために必要な最短時間（本実施例では０．２秒）を前回転時間に加え、次回のプリント（図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した連続プリントジョブ中ではなく、その次のジョブ）から前回転延長を行う。即ち、ＣＰＵ４０は、次のジョブの用紙がニップ部Ｎに到達する前に加圧ローラ２４をモータＭで回転しながら暖める前回転延長を延長する。 The CPU 40 first determines that the condensation slip avoidance process is necessary when the decrease amount and the decrease time of the drive torque T become equal to or greater than the threshold. Next, the shortest time (0.2 seconds in the present embodiment) necessary to avoid condensation slip is added to the pre-rotation time, and the next print (continuous print shown in FIG. 6A to FIG. 6C) The pre-rotation extension is performed from the next job (not during the job). That is, the CPU 40 extends the pre-rotation extension that warms the pressure roller 24 while rotating with the motor M before the sheet of the next job reaches the nip portion N.
なお、結露スリップの回避処理が必要と判断されたジョブ中は、スリップが発生しないように、結露スリップの予兆を判断するための、Ｉｑの低下量と低下時間の閾値を設定してある。 During a job for which it is determined that the condensation slip avoidance process is necessary, the amount of decrease in Iq and the threshold of the decrease time are set to determine the sign of the condensation slip so that the slip does not occur.
前回転延長を行うことにより、フィルム２３の表面温度が上がりフィルムのスリップ量が低下する。これによって加圧ローラ２４表面に結露が発生し難くなるので、駆動トルクＴの低下量と低下時間の値も再び閾値よりも低くなる。 By performing the pre-rotation extension, the surface temperature of the film 23 rises and the slip amount of the film decreases. As a result, condensation is less likely to occur on the surface of the pressure roller 24, and the values of the reduction amount and the reduction time of the driving torque T also become lower than the threshold value again.
次回のプリントにおいてもＣＰＵ４０は継続して駆動トルクＴの低下量と低下時間をモニターし、低下量と低下時間が閾値よりも小さい間は前回転時間をそれ以上延長しない。 The CPU 40 continuously monitors the reduction amount and the reduction time of the driving torque T in the next printing, and while the reduction amount and the reduction time are smaller than the threshold, the pre-rotation time is not further extended.
やがて装置２０の残りの寿命が短くなり、再度駆動トルクＴの低下量と低下時間が閾値以上になれば、更に回避処理を強化する必要があると判断し、さらに０．２秒前回転時間を延長（合計０．４秒）する。以下、同様に駆動トルクＴの低下量と低下時間のモニターを継続し、低下量と低下時間が閾値以上になる度に、加圧ローラ２４の表面温度を段階的に高くなるように前回転時間を延長する。 If the remaining life of the device 20 soon becomes shorter and the reduction amount and reduction time of the driving torque T become more than the threshold again, it is determined that the avoidance process needs to be further strengthened, and the rotation time before 0.2 seconds is further reduced. Extend (total 0.4 seconds). Subsequently, monitoring of the decrease amount and decrease time of the drive torque T is continued similarly, and the surface temperature of the pressure roller 24 is gradually increased each time the decrease amount and decrease time become equal to or more than the threshold. To extend
上記のような結露スリップ回避処理を行うことで不必要な前回転延長時間を加える必要がなくなり、ユーザに対する待機時間を最小限にすることが可能となる。なお、「紙間延長による対策」でも同じ方法を適用することが可能である。 By performing the condensation slip avoiding process as described above, it is not necessary to add unnecessary prerotation extension time, and it is possible to minimize the waiting time for the user. In addition, it is possible to apply the same method also in "the countermeasure by paper interval extension."
（本実施例の効果）
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。
(Effect of this embodiment)
Hereinafter, the effect at the time of applying the condensation slip avoidance processing of a present Example is demonstrated. Table 1 is a table showing the difference between the pre-rotation extension time of this example and the comparative example. It shows how the pre-rotation extension time (sec) has changed by changing the use conditions (the number of prints per job, the use environment of the image forming apparatus 100, and the cumulative use amount of the fixing device 20).
実施例１は駆動トルクＴの低下量と低下時間をモニターし、低下量と低下時間が閾値以上になればその都度、加熱定着処理動作前の前回転時間を０．２秒分だけ追加する。 In the first embodiment, the decrease amount and decrease time of the driving torque T are monitored, and each time the decrease amount and decrease time become equal to or more than the threshold, the pre-rotation time before the heat fixing process is added by 0.2 seconds.
比較例は、累積使用量（プリント枚数やモータＭの回転時間）に応じて、０．５秒ずつ前回転時間を延長したケースである。ここで延長時間を０．５秒としたのは、様々な使用条件の中で、最も結露スリップが早く発生するケースに対応した場合に必要な延長時間である。 The comparative example is a case where the pre-rotation time is extended by 0.5 seconds in accordance with the cumulative use amount (the number of prints and the rotation time of the motor M). Here, the extension time of 0.5 seconds is the extension time necessary for the case where the dew condensation slip occurs earliest among various usage conditions.
表１より明らかなように、実施例１では駆動トルクＴの低下量と低下時間が閾値以上になった場合に前回転時間を延長している為、必要最小限の待機時間の延長となる。これに対して、比較例の場合は、最も結露スリップが早期に発生する可能性を考慮して延長時間を加算するため、不必要に待機時間の延長を強いることになる。 As apparent from Table 1, in the first embodiment, when the decrease amount and the decrease time of the driving torque T become equal to or more than the threshold value, the pre-rotation time is extended, so the minimum necessary waiting time is extended. On the other hand, in the case of the comparative example, since the extension time is added in consideration of the possibility of the dew condensation slip occurring at the earliest stage, the standby time is forced to extend unnecessarily.
以上のように、本実施例の画像形成装置は、モータＭの駆動トルクを検知するトルク検知手段４２を有し、制御手段４０は、トルク検知手段４２が検知した駆動トルクに基づいて、ニップ部Ｎに記録材Ｐが進入する時の第１回転体２４の昇温度合を制御する。 As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment includes the torque detection unit 42 that detects the drive torque of the motor M, and the control unit 40 controls the nip portion based on the drive torque detected by the torque detection unit 42. The temperature rise degree of the first rotating body 24 when the recording material P enters N is controlled.
（定着装置２０の個体差を考慮する場合）
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。
(When considering individual differences of the fixing device 20)
The driving torque T of the fixing device 20 has individual differences due to, for example, tolerances of parts constituting the device 20. For example, when the spring constant of the pressure spring 27 shown in FIG. 3 swings within the tolerance range, the pressure changes and the width and the surface pressure of the fixing nip N change. As a result, the drive torque T of the motor M changes. When the pressure is high, the drive torque T becomes larger. Further, when the hardness of the elastic layer 24b of the pressure roller 24 is different due to the tolerance of the rubber hardness, the width and the surface pressure of the fixing nip portion N are also different. As a result, the drive torque T takes different values.
このような定着装置２０の製造時の部品公差が要因で駆動トルクＴがばらつく場合においても、適切に結露スリップの発生タイミングを検知する方法を以下に説明する。 A method of appropriately detecting the occurrence timing of the condensation slip even when the driving torque T varies due to the component tolerance at the time of manufacturing the fixing device 20 as described above will be described below.
図１０は、モータＭのＩｑの波形（駆動トルクＴの推移）である。定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを搬送している期間（通紙時）における駆動トルクＴはＴ０（大よそ３００ｍＶ）、定着ニップ部Ｎを記録材Ｐが通過した後（紙間）のトルクＴはＴｘ（大よそ１１０ｍＶ）である。ｔｘは駆動トルクＴがＴｘである期間を示す。 FIG. 10 shows the waveform of Iq of the motor M (transition of the driving torque T). When the recording material P is conveyed at the fixing nip N (during sheet feeding), the driving torque T is T0 (approximately 300 mV), and the torque T after the recording material P passes through the fixing nip N (between sheets) Is Tx (approximately 110 mV). tx indicates a period in which the driving torque T is Tx.
製造時の部品公差によって装置２０の駆動トルクＴに個体差がある場合、図１０に示す通紙時のトルクＴ０が装置２０毎に異なる。また、通紙時の駆動トルクＴ０が異なる場合、結露スリップが発生する時の駆動トルクＴが異なるケースもある。従って、結露スリップの予兆のための閾値も、装置２０の個体差を考慮して決めるのが好ましい。閾値は、以下に示すケースに場合分けして決めればよい。
（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。
When there is an individual difference in the drive torque T of the device 20 due to the component tolerance at the time of manufacture, the torque T0 at the time of sheet passing shown in FIG. In addition, when the driving torque T0 at the time of sheet feeding is different, there are also cases where the driving torque T at the time when the condensation slip occurs is different. Therefore, it is preferable to determine the threshold for the sign of condensation slip in consideration of the individual differences of the apparatus 20. The threshold may be determined separately in the following cases.
(Case 1)
Regardless of the magnitude of the drive torque T0 at the time of sheet passing, when the drive torque Tx between sheets when condensation slip starts to occur is constant and does not change, a predictive value of the experimentally determined unique value is a sign of generation of condensation slip It may be determined as the judgment threshold of
（ケース２）
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。
(Case 2)
Regardless of the magnitude of the drive torque T0 at the time of sheet feeding, when the drive torque difference amount ΔT = T0−Tx when the condensation slip starts to occur does not change constantly, the difference amount ΔT is used as the judgment threshold of the slip sign. Just do it. Further, in the case where the reduction ratio r = Tx / T0 of the drive torque when the condensation slip starts to occur is constant, the reduction ratio r may be set as the judgment threshold of the slip precursor.
（ケース３）
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。
(Case 3)
Depending on the initial characteristics of the drive torque T of the device 20, when the torque Tx at the time when condensation slip starts to occur, or the above-mentioned difference amount ΔT, or the reduction ratio r changes, depending on the respective cases, It is necessary to change the judgment threshold. In this case, it is necessary to separately determine the initial characteristics of the drive torque T of the apparatus 20 to be used. That is, it is necessary to determine whether the drive torque T is large or small for each individual device 20, and to determine the threshold according to them. A specific method of determining the initial characteristic of the drive torque of the device 20 will be described later.
閾値は、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されてもよい。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よい。また、結露スリップの予兆の判断に用いる値としては、上述したトルクＴｘ、差分量ΔＴ、低下割合ｒに限られるものではない。 The threshold may be determined as a linear or non-linear relation to the initial characteristic of the drive torque. Alternatively, individual values experimentally determined in advance may be referred to as a table. Further, the values used to determine the sign of the condensation slip are not limited to the above-described torque Tx, the difference amount ΔT, and the reduction rate r.
また、結露スリップの発生有無を判断する際に、上述したように紙間の駆動トルクＴｘの変化量だけでなく、低下時間ｔｘが関係する場合、次のような場合分けを行って閾値を決めればよい。 In addition, when determining whether the condensation slip has occurred, if the fall time tx is involved as well as the change amount of the inter-sheet drive torque Tx as described above, the threshold is determined by the following cases. Just do it.
（ケース４）
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。
(Case 4)
If the drive torque reduction time tx is constant and does not change even if the drive torque T0 at the time of sheet passing changes, the experimentally determined unique reduction time may be set as the threshold value when the condensation slip occurs.
（ケース５）
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。
(Case 5)
When the drive torque decrease time tx changes with respect to the initial characteristic of the drive torque T of the device 20, it is necessary to change the threshold according to the respective characteristics. The change of the threshold may be determined as a linear or non-linear relation to the initial characteristic of the drive torque. Alternatively, there is no problem even in a method of referring to individual values experimentally determined in advance as a table.
以下に、定着装置２０の駆動トルクの初期特性を判別する方法について説明する。まず一つ目の方法としては、画像形成装置１００や定着装置２０の製造時において、個体毎に、トルクの初期特性を工具や測定器を用いて測定し、各定着装置２０に固有の初期特性情報（トルクデータ）を紐付ける方法である。 The method of determining the initial characteristic of the drive torque of the fixing device 20 will be described below. First, as the first method, at the time of manufacturing the image forming apparatus 100 and the fixing device 20, the initial characteristics of torque are measured using a tool or a measuring device for each individual, and the initial characteristics specific to each fixing device 20 This is a method of linking information (torque data).
また、各装置固有のトルクの初期特性は、上述のように実測によって得る値の他、定着装置２０に備わる部品の情報（定着部に組み込まれる個別部品の部品データ：例えば加圧ローラ２４の硬度や加圧バネ２７による加圧力、ニップ部Ｎの幅情報など）から予測してもよい。 In addition to the values obtained by actual measurement as described above, the initial characteristics of the torque unique to each device are information of parts provided in the fixing device 20 (part data of individual parts incorporated in the fixing unit: hardness of the pressure roller 24, for example) Alternatively, it may be predicted from the pressure applied by the pressure spring 27, the width information of the nip portion N, and the like.
これらの実測或いは予測したトルクの初期特性情報は、定着装置２０あるいは定着装置２０を備える画像形成装置１００に設けた記憶手段に記憶させて利用することができる。記憶手段としては、ＮＶＲＡＭ等のメモリ、ＩＣタグやバーコード等が利用できる。 The initial characteristic information of the actually measured or predicted torque can be stored and used in the fixing device 20 or storage means provided in the image forming apparatus 100 provided with the fixing device 20. As the storage means, a memory such as NVRAM, an IC tag, a bar code or the like can be used.
二つ目の方法は、画像形成装置１００の動作時に測定したモータＭの駆動トルクＴ（トルク検知結果）から、トルクの初期特性を判別する方法である。画像形成装置１００を利用して駆動トルクＴを測定する場合、次に述べるような幾つかのタイミングにおいて測定を行えば、信頼性が高いトルク特性を得ることができる。 The second method is a method of determining the initial characteristics of torque from the driving torque T (torque detection result) of the motor M measured at the time of operation of the image forming apparatus 100. When the drive torque T is measured using the image forming apparatus 100, highly reliable torque characteristics can be obtained by performing measurement at several timings as described below.
画像形成装置１００を設置後、ユーザが初めて装置の電源をオンし、装置の初期化を行うタイミング（定着装置２０のヒータ２２の立上げ動作中）に測定できる。また、より安定した測定を行う為には、所定時間ヒータ２２をオンし続け、駆動トルクＴが安定するのを待って測定を行ってもよい。また、電源オンのタイミングの他、プリント動作を行った後の定着装置２０が十分温まっている期間（記録材通過後の後回転や後回転を延長している間）に測定を行うことが可能である。 After the image forming apparatus 100 is installed, the user can turn on the apparatus for the first time and measure the timing at which the apparatus is initialized (during start-up operation of the heater 22 of the fixing device 20). In order to perform more stable measurement, the heater 22 may be kept on for a predetermined time, and the measurement may be performed after the drive torque T is stabilized. In addition to the power-on timing, measurement can be performed during a period in which the fixing device 20 is sufficiently heated after printing (during post-rotation and post-rotation after passing the recording material). It is.
さらに、これらのトルク特性は、１回の測定値によって決定してもよいし、複数の測定データを蓄積した後に平均化して決定してもよい。なお、トルクの初期特性を測定するタイミングは上述のタイミングに限られるものではなく、定着装置２０の個々のトルク特性が判別できれば、記録材通紙中のタイミング等であってもよい。 Furthermore, these torque characteristics may be determined by one measurement value, or may be determined by accumulating a plurality of measurement data and then averaging them. The timing of measuring the initial characteristic of the torque is not limited to the above-described timing, but may be timing during recording material passing as long as individual torque characteristics of the fixing device 20 can be determined.
（環境温度に関して）
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２０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。
(With regard to environmental temperature)
Further, the driving torque T of the fixing device 20 changes according to the installation environment of the image forming apparatus 100. This is because the viscosity of the lubricant such as heat resistant grease interposed between the heater 22 and the film 23 changes. The driving torque tends to be higher as the temperature is lower. In addition, the driving torque T also changes depending on the temperature of the pressure roller 20 and the atmospheric temperature, which are factors that cause condensation.
したがって、前述の結露スリップの発生を予測する為のトルク変動量の閾値については、画像形成装置１００の設置環境に応じて変更するのが好ましい。画像形成装置１００が環境温度や湿度を検知可能な環境センサ（環境検知手段）を備える場合、その検知結果に応じて、駆動トルク変動量の閾値を変化させることができる。あるいは、環境予測手段として例えば、転写部材５に電圧を印可した際の電流値から転写部材５の抵抗値を予測し、その抵抗値から環境の温度や湿度を予測できる場合は、それらの情報（検知結果、予測結果）に基づいて、駆動トルク変動量の閾値を変化させてもよい。 Therefore, it is preferable to change the threshold value of the torque fluctuation amount for predicting the occurrence of the condensation slip described above in accordance with the installation environment of the image forming apparatus 100. When the image forming apparatus 100 includes an environment sensor (environment detection unit) capable of detecting an environmental temperature and humidity, the threshold value of the driving torque fluctuation amount can be changed according to the detection result. Alternatively, as the environment prediction means, for example, when the resistance value of the transfer member 5 can be predicted from the current value when the voltage is applied to the transfer member 5 and the temperature and humidity of the environment can be predicted from the resistance value The threshold value of the drive torque fluctuation amount may be changed based on the detection result, the prediction result).
［実施例２］
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。
Example 2
The image forming apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. The image forming apparatus 100 of the present embodiment has a memory (RAM) 70 as storage means for storing slip sign data. FIG. 7 is a block diagram showing the relationship among the motor M, the motor drive circuit unit 41, the UVW / αβ coordinate conversion unit 66, the αβ / dq coordinate conversion unit 67, the amplifier 62, the CPU 40, and the memory 70. .
本実施例の画像形成装置１００は、スリップ予兆とプリントの際の予め設定してある複数の条件を関連付けてスリップ予兆データとしてメモリ７０に蓄積して記憶する。そしてそのスリップ予兆データに基づきスリップの発生傾向を管理（分析）し、その傾向に基づいてモータＭの回転を延長する結露スリップ回避処理を行う。 The image forming apparatus 100 according to the present exemplary embodiment associates slip signs with a plurality of preset conditions for printing, and stores them in the memory 70 as slip sign data. Then, the tendency of occurrence of slip is managed (analyzed) based on the slip sign data, and the condensation slip avoidance process of extending the rotation of the motor M is performed based on the tendency.
本実施例の画像形成装置１００では、結露スリップ回避処理を行うケースをより限定的に絞ることが可能となり、プリント動作時に加わる延長時間を更に低減させることできる。特に結露スリップの発生率は記録材に含まれる水分量に対して相関が高い。画像形成装置１００が湿度センサを備えている場合は、記録材の水分量を推定し易いため、湿度に応じて条件を限定しやすい。しかしながら、湿度センサを備えていない画像形成装置に対しては、本実施例の結露スリップ回避処理を適用することによって結露スリップの発生条件の限定が容易となる。 In the image forming apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to narrow down the case in which condensation slip avoidance processing is performed more specifically, and it is possible to further reduce the extension time added at the time of printing operation. In particular, the incidence of condensation slip has a high correlation with the amount of water contained in the recording material. When the image forming apparatus 100 includes the humidity sensor, it is easy to estimate the water content of the recording material, so the conditions can be easily limited according to the humidity. However, by applying the condensation slip avoiding process of the present embodiment to an image forming apparatus which does not have a humidity sensor, it becomes easy to limit the generation condition of the condensation slip.
図８（ａ）乃至図８（ｄ）は、曜日、時間、複数のカセット、印字率等の複数の条件別にスリップ予兆データを蓄積した場合の図である。図８（ａ）乃至図８（ｄ）のいずれも、装置２０の累積使用量が寿命に対して０％〜５０％の期間データであり、駆動トルクの変動量が閾値よりも小さい範囲でスリップ予兆データを蓄積した図である。 FIGS. 8 (a) to 8 (d) are diagrams in the case where slip predictive data is accumulated under a plurality of conditions such as day of the week, time, a plurality of cassettes, and a printing rate. In each of FIGS. 8A to 8D, the cumulative use amount of the device 20 is data having a period of 0% to 50% with respect to the life, and the slippage occurs in a range where the variation amount of the drive torque is smaller than the threshold. It is the figure which accumulated precursor data.
図８（ａ）について、スリップ予兆の発生頻度を曜日と関連付けて、スリップ予兆データとして蓄積した場合を説明する。月曜日と火曜日にのみスリップ予兆が発生する場合、そのスリップ予兆が所定の閾値以上になっても、月曜日と火曜日にのみ結露スリップ回避処理を行えばよい。ウィークエンドは空調がオフされているため室内の湿気により記録材が吸湿しやすい。ウィークデイの１〜２日目に空調が十分に効きはじめるまでは、記録材の水分量が高い。その為、月曜と火曜にスリップ予兆が発生し易かったと考えられる。 Referring to FIG. 8A, the case where the occurrence frequency of the slip sign is associated with the day of the week and accumulated as slip sign data will be described. If slip prediction occurs only on Monday and Tuesday, the condensation slip avoidance process may be performed only on Monday and Tuesday even if the slip prediction exceeds a predetermined threshold. Since the air conditioning is turned off at the weekend, moisture in the room tends to cause the recording material to absorb moisture. The moisture content of the recording material is high until the air conditioning starts to work sufficiently on the first and second days of the week day. Therefore, it is thought that slip sign was easy to occur on Monday and Tuesday.
図８（ｂ）について、スリップ予兆の発生頻度を時刻と関連付けて、スリップ予兆データとして蓄積した場合を説明する。１０：００〜１６：００の間にのみスリップ予兆が現れている。このようなケースでは、その時間帯に限定して結露スリップ回避処理を行えばよい。 Referring to FIG. 8B, the case where the occurrence frequency of the slip sign is associated with the time and accumulated as slip sign data will be described. A slip sign appears only between 10:00 and 16:00. In such a case, the condensation slip avoidance process may be performed only for the time zone.
上記の図８（ａ）、図８（ｂ）の例は曜日や時刻等の時間軸に関して、スリップの発生傾向を分析した結果である。しかしながら、一か月や一年単位でスリップ予兆データを蓄積し、その傾向を利用してもよい。また、単独の傾向で判断するにとどまらず、例えば、「２月、３月の金曜日の午前中のみ」というように、複数の条件からスリップの発生傾向を導き出してもよい。 The examples shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) are results of analyzing the tendency of the occurrence of slips with respect to time axes such as days of the week and time. However, slip prediction data may be accumulated on a monthly or yearly basis, and the tendency may be used. Further, the slip tendency may be derived from a plurality of conditions, for example, "only in the morning of February and March on Friday", instead of judging by a single tendency.
その他の例として、図８（ｃ）に示すように、画像形成装置１００が複数のカセットを有し、各カセットに異なる種類の記録材を格納しているような場合、スリップ予兆の発生頻度をカセットと関連付けて、スリップ予兆データとして蓄積すればよい。これによって特定のカセット、すなわち特定のメディアにのみ結露スリップ回避処理を行えばよい。 As another example, as shown in FIG. 8C, when the image forming apparatus 100 has a plurality of cassettes and different types of recording materials are stored in each cassette, the occurrence frequency of slip signs is It may be stored as slip prediction data in association with the cassette. Thus, the condensation slip avoidance process may be performed only on a specific cassette, that is, a specific medium.
図８（ｄ）に、スリップ予兆の発生頻度を画像の印字率情報に関連付けて、スリップ予兆データとして蓄積した結果を示す。通常であれば、印字率の高い画像の方が加圧ローラ２４側への水蒸気の放出量が増えるため、結露発生には不利であるが、このユーザの場合、印字率が中程度（４０から５０％）の画像において最もスリップ予兆が多い。例えばユーザの使用する記録材がプレプリント紙のような種類で、画像パターンとの組合せから、中程度の印字率で結露が発生しやすい傾向があれば、これらの傾向に従って結露スリップ回避処理を行えばよい。 FIG. 8D shows the result of accumulating the occurrence frequency of the slip sign as the slip sign data in association with the printing rate information of the image. Normally, an image with a high printing rate is disadvantageous to the occurrence of dew condensation because the amount of released water vapor to the pressure roller 24 increases, but in the case of this user, the printing rate is medium (from 40 to 40). There is a lot of slip signs in the image of 50%). For example, if the recording material used by the user is a type such as preprinted paper and condensation tends to occur at a moderate printing rate due to the combination with the image pattern, condensation slip avoidance processing is performed according to these tendencies. It is good.
スリップ予兆の発生頻度と関連付けるパラメータは、上記のプリントの曜日、時刻、複数のカセット、印字率に限られず、月日、環境温度、環境湿度、記録材の種類、プリントモードであってもよい。 The parameters associated with the frequency of occurrence of slip signs are not limited to the print day, time, plural cassettes, and printing rate, but may be date, environmental temperature, environmental humidity, recording material type, and print mode.
（本実施例の効果）
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。
(Effect of this embodiment)
As described above, by accumulating slip prediction data based on various parameters, it is possible to manage a slip generation tendency according to the use condition of the image forming apparatus 100. By narrowing down the conditions under which condensation slip is considered to occur based on this trend, the frequency of "measures by extending pre-rotation" and "measures by extending paper interval" can be significantly reduced, so print standby time is required. It is possible to reduce to the minimum.
［他の実施例］
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。
[Other embodiments]
The image forming apparatus according to the present invention is not limited to the image forming apparatus for forming a monochrome image, and may be an image forming apparatus for forming a full color image.
定着装置２０は、図９に示すようなフィルム加熱方式の装置であってもよい。図９に示す定着装置２０は、図２のヒータ２２に代えてハロゲンヒータ２９を用いた点を除いて図２の装置と同じ構成である。 The fixing device 20 may be a film heating type device as shown in FIG. The fixing device 20 shown in FIG. 9 has the same configuration as the device of FIG. 2 except that a halogen heater 29 is used instead of the heater 22 of FIG.
定着装置２０は更に、フィルム２３の基層が通電により直接発熱する方式の装置や、電磁誘導発熱方式の装置であってもよい。 Furthermore, the fixing device 20 may be an apparatus of a system in which the base layer of the film 23 generates heat directly by energization, or an apparatus of an electromagnetic induction heating system.
１０：画像形成部、２０：定着装置（定着部）、２１：加熱ユニット、２２：加熱体、２３：筒状のフィルム（第２回転体）、２４：加圧ローラ（第１回転体、加圧回転体）、４２：モータ駆動制御回路（トルク検知手段）、４０：ＣＰＵ、Ｎ：ニップ部、Ｍ：モータ、Ｐ：記録材、ｔ：未定着のトナー画像 10: image forming unit, 20: fixing device (fixing unit), 21: heating unit, 22: heating member, 23: tubular film (second rotating member), 24: pressure roller (first rotating member, heating member) Pressure rotating body), 42: motor drive control circuit (torque detection means), 40: CPU, N: nip portion, M: motor, P: recording material, t: unfixed toner image
Claims (18)
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、前記トルク検知手段が検知した駆動トルクに基づいて、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。 An image forming unit that forms an image on a recording material;
A first rotating body, and a second rotating body in contact with the first rotating body, the second rotating body being rotated following the rotation of the first rotating body; A fixing unit configured to fix the image on the recording material by heating while nipping and conveying the recording material on which the image is formed in a nip portion formed between the second rotating body;
A motor for driving the first rotating body;
Torque detection means for detecting the drive torque of the motor;
Control means, and
The image forming apparatus, wherein the control unit controls the temperature rising degree of the first rotating member when the recording material enters the nip portion based on the driving torque detected by the torque detecting unit.
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