JP5304116B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式などを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system or the like.
カット紙を用いる画像形成装置においては、複数のローラ対に用紙を順次渡しながら搬送していく構成を採っているが、搬送の過程では用紙先端がフリーの状態となり、自身の剛性によって次のローラまで搬送される区間が発生する。 The image forming apparatus using cut paper employs a configuration in which the paper is conveyed while being sequentially transferred to a plurality of pairs of rollers, but the front end of the paper is free during the conveyance process, and the next roller is driven by its own rigidity. A section to be transported up to is generated.
その中で、
（１）用紙上に画像を転写する転写工程、
（２）未定着画像が転写された用紙を搬送する搬送工程、
（３）未定着画像が転写された用紙を定着する定着工程は、電界や溶融トナーの粘着などの作用によって用紙搬送の不安定、すなわち巻き付きによる紙詰まりを起こしやすい工程である。
inside that,
(1) a transfer process for transferring an image on paper;
(2) a transporting process for transporting a sheet on which an unfixed image is transferred;
(3) The fixing process for fixing the paper on which the unfixed image has been transferred is a process in which paper conveyance is unstable due to the action of an electric field or adhesion of molten toner, that is, a paper jam easily occurs due to winding.
巻き付きによる紙詰まりは詰まった用紙の除去がユーザにとっては困難であり、また、除去の際に誤って周辺の部材を変形させたりキズ付けたりして、別の故障の原因を作ってしまうことがある。 Paper jam caused by wrapping is difficult for the user to remove the jammed paper, and when removing it, the surrounding members may be accidentally deformed or scratched, creating another cause of failure. is there.
このため、各工程では巻き付きによる紙詰まり発生を回避することが要求され、分離爪を配設して強制的に剥離させたり、定着工程では離型剤（オイル）を塗布して離型性を維持させたりすることが行われている。 For this reason, it is required to avoid the occurrence of paper jams due to winding in each process, and a separation claw is provided to forcibly peel off, or in the fixing process, a release agent (oil) is applied to improve the releasability. It is done to maintain.
しかしながら分離爪を当接させることは、長期的には対象物をキズ付けてしまうことになるので、これが元になって異常画像（汚れ）や搬送不良（紙詰まり）を招いてしまうことがある。 However, when the separation claw is brought into contact, the object is scratched in the long term, and this may cause an abnormal image (dirt) or poor conveyance (paper jam). .
また、定着工程でのオフセットのように長期に渡るトナー付着は、オイル塗布量の制御など早い段階で処置すれば回復可能であるが、定着ベルト（またはローラ）表面の状態（表面エネルギや表面粗さなど）を直接検出することが実装状態では不可能であるため、そのような制御はできていない。 In addition, toner adhesion over a long period of time, such as offset in the fixing process, can be recovered if treated at an early stage, such as controlling the amount of oil applied, but the surface condition (surface energy and surface roughness) of the fixing belt (or roller) can be recovered. Such a control is not possible because it is impossible to directly detect the above in the mounted state.
また、転写工程や搬送工程では経時的な変化に伴う巻き付き現象は少ないが、画像比率や用紙の物性が巻き付きの発生要因となる。 Further, in the transfer process and the transport process, the wrapping phenomenon due to the change with the passage of time is small, but the image ratio and the physical properties of the paper cause the wrapping.
以上のような課題を解決する方法として、特許文献１において、観測した用紙の剥離挙動を示す波形を解析することによって、用紙巻き付きの危険性を把握し、然るべき回避動作をする制御システムを提示した。
しかしながら、上記の関連技術では、定着ベルト（またはローラ）や転写ベルトの表面状態を検出することはなされていなかった。 However, in the related art described above, the surface state of the fixing belt (or roller) or the transfer belt has not been detected.
本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その目的は、測距センサの光沢依存性を利用して、定着ベルト（またはローラ）の表面状態に関する情報を取得し、故障予測精度が向上する画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to acquire information on the surface state of the fixing belt (or roller) by utilizing the gloss dependency of the distance measuring sensor, and the failure prediction accuracy is improved. An object of the present invention is to provide an improved image forming apparatus.
請求項１に記載の発明は、無端ベルトまたはローラの回転によって用紙を搬送する機構において、搬送方向下流側へ通過した用紙および前記無端ベルトまたはローラからの反射光を所定の距離を隔てて検出する反射光検出手段を備え、前記反射光検出手段の用紙検出区間以外の前記無端ベルトまたはローラの観測時における出力によって、故障予測精度を向上させるため、前記用紙の巻き付き発生前の前記無端ベルトまたはローラの光沢に関する情報を取得する画像形成装置であって、前記反射光検出手段の出力または該出力を入力の一つとして、自装置の状態を表す指標値を算出する算出手段を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the mechanism for transporting the paper by the rotation of the endless belt or roller, the paper that has passed downstream in the transport direction and the reflected light from the endless belt or roller are detected at a predetermined distance. The endless belt or roller before the occurrence of winding of the paper, in order to improve failure prediction accuracy by the reflected light detection means, and the output at the time of observation of the endless belt or roller outside the paper detection section of the reflected light detection means An image forming apparatus for acquiring information on the glossiness of the apparatus, comprising: an output of the reflected light detection means or a calculation means for calculating an index value representing the state of the apparatus using the output as one of inputs. To do.
定着ベルト（またはローラ）や転写ベルトの表面状態（光沢）変化が検出可能になるので、オフセットやフィルミングを早期に予測，検出できるようになる。 Since changes in the surface state (gloss) of the fixing belt (or roller) or transfer belt can be detected, offset and filming can be predicted and detected at an early stage.
以下に、本発明に関る実施の形態を説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below.
図１は本発明を適用した定着装置の概略図である。 Figure 1 is Ru schematic der of the fixing device according to the present invention.
定着ベルトは、基材（ポリイミドフィルム）−弾性層（シリコンゴム）−離型層（PFA）の３層によって構成された無端ベルトである。勿論、ベルトを用いないローラ方式であってもよい。 The fixing belt is an endless belt constituted by three layers of a base material (polyimide film), an elastic layer (silicon rubber), and a release layer (PFA). Of course, a roller system that does not use a belt may be used.
定着ベルトの搬送方向下流側に、定着ベルト（用紙が巻き付きやすい方）に向かって、定着ニップ部の下流側の定着ベルト面にできるだけ近いところを狙い、略法線方向に測距センサを配設する。定着ベルトの下流側出口は用紙先端がフリーな状態で搬送されるため空間を大きく取ってあり、この領域を測距センサが観測する。更に下流では、搬送路が絞られたところに出口ローラが配設されて、用紙が挟持搬送される。 A distance measuring sensor is installed on the downstream side of the fixing belt in the direction of the normal line, aiming as close as possible to the fixing belt surface on the downstream side of the fixing nip toward the fixing belt (the one on which the paper is likely to be wound). To do. The downstream outlet of the fixing belt has a large space because it is conveyed with the leading edge of the paper being free, and this area is observed by the distance measuring sensor. Further downstream, an exit roller is disposed where the conveyance path is narrowed, and the sheet is nipped and conveyed.
一般に、光学式のセンサはビームの拡がりをもち、その領域内に検出対象以外の物体があると正しい出力が得られないため、本実施の形態では加圧ローラにビームが接近し過ぎないようなレイアウトを採っている。 In general, an optical sensor has a beam divergence, and if there is an object other than the detection target in the area, a correct output cannot be obtained. Therefore, in this embodiment, the beam is not too close to the pressure roller. The layout is taken.
図２はセンサの検出素子であるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）の動作原理を示す。検出素子としては、この他に、分割型フォト・ダイオードがある。 FIG. 2 shows the principle of operation of a PSD (Position Sensitive Detector) which is a detection element of the sensor. In addition to this, there is a split-type photodiode as a detection element.
ＰＳＤの基本構造は、高抵抗半導体基板の片面、または両面に均一な抵抗層が形成され、抵抗層の両端に信号取り出し用の一対の電極が設けられたものである。受光面は抵抗層であると同時にＰＮ接合をも形成しており、光起電力効果によって光電流を生成する。 The basic structure of the PSD is such that a uniform resistance layer is formed on one or both sides of a high resistance semiconductor substrate, and a pair of electrodes for signal extraction are provided on both ends of the resistance layer. The light receiving surface is not only a resistive layer but also a PN junction, and generates a photocurrent by the photovoltaic effect.
図２はＰＳＤの断面構造図である。Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成しており、その両端に一対の出力電極が形成されている。また裏面はＮ層であり、共通電極が形成されている。基本的な構造は、Ｐ型抵抗層を除けばＰＩＮフォト・ダイオードと同様の構造をしている。 FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram of the PSD. A P-type resistance layer serving as a light-receiving surface and a resistance layer is formed on the surface of an N-type high-resistance silicon substrate, and a pair of output electrodes are formed at both ends thereof. The back surface is an N layer, and a common electrode is formed. The basic structure is the same as that of a PIN photodiode except for the P-type resistance layer.
ＰＳＤにスポット光が入射すると、入射位置には光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、それぞれの電極までの距離に逆比例して分割され、電極Ｘ１，Ｘ２より取り出される。 When spot light enters the PSD, an electric charge proportional to the amount of light is generated at the incident position. This charge reaches the resistance layer as a photocurrent, is divided in inverse proportion to the distance to each electrode, and is taken out from the electrodes X1 and X2.
その際、(１)式で示すようにＩX1，ＩX2の差や比を求めることにより、光強度およびその変化に無関係に、光の入射位置（重心位置）XAを求めることができる。 At this time, as shown by the equation (1), by calculating the difference or ratio between I X1 and I X2 , the light incident position (center of gravity position) X A can be determined regardless of the light intensity and the change thereof.
図３は測距センサの検出メカニズムを示す。 FIG. 3 shows the detection mechanism of the distance measuring sensor.
ＰＳＤ（または分割型フォト・ダイオード）を検出素子に利用して、ＬＥＤなどの発光器と組み合わせ、レンズなどの適切な光学系を用いると、ＰＳＤ上の光スポット重心位置ｄと投光器とＰＳＤの距離Ｂ，レンズの焦点距離ｆから、三角測距により(２)式で示すように距離を測定できる。 When a PSD (or a split photo diode) is used as a detection element and combined with a light emitter such as an LED and an appropriate optical system such as a lens is used, the light spot barycenter position d on the PSD and the distance between the light projector and the PSD From the focal length f of the lens B and the lens, the distance can be measured by triangulation as shown by the equation (2).
ＰＳＤは、入射光の重心位置が判明する素子なので、測定したい光以外に光が入ると、期待した出力を行わないことがある。この背景光の問題は、ＰＳＤの応答が非常に高速であることと、背景光の変化が通常はゆっくりであることを利用し、測定したい光（測距センサの場合はＬＥＤ投光器の光）を点滅させるなど、光の強さを変調して解決する方法がある。例えば、ある周波数でＬＥＤを点滅させ、その光の反射光がＰＳＤに入射すると、ＰＳＤの出力電流にもＬＥＤを点滅させた周波数で変化する成分が現れる。これを適当なフィルタ回路で抽出することで、背景光がキャンセルできる。今回使用した測距センサ（コーデンシ(株)製ＯＲＡ１Ｓ０１）も、同様の動作をし、１７ｍｓ毎に距離に対応した電圧値を出力する。 Since PSD is an element for determining the position of the center of gravity of incident light, if light enters other than the light to be measured, the expected output may not be performed. The problem with this background light is that the PSD response is very fast and the change in background light is usually slow, and the light to be measured (LED projector light in the case of a distance measuring sensor) There is a method to solve the problem by modulating the light intensity, such as blinking. For example, when an LED blinks at a certain frequency and the reflected light of that light enters the PSD, a component that changes at the frequency at which the LED blinks also appears in the PSD output current. By extracting this with an appropriate filter circuit, the background light can be canceled. The distance measuring sensor used here (ORA1S01 manufactured by KODENSHI Co., Ltd.) operates in the same manner and outputs a voltage value corresponding to the distance every 17 ms.
図４は測距センサの距離−出力特性を得るための装置の構成を示す。 FIG. 4 shows a configuration of an apparatus for obtaining a distance-output characteristic of a distance measuring sensor.
測距センサから距離Ｌだけ離れた検出対象面に所望の対象物を配し、センサの出力を観測する。 A desired object is placed on a detection target surface that is a distance L away from the distance measuring sensor, and the output of the sensor is observed.
ここでは、普通紙の白紙と普通紙に黒ベタ画像を印刷した物の２種類を用意した。 Here, two types of white paper and plain black paper with black solid images printed thereon were prepared.
図５は測定によって得られた距離−出力特性を示す。 FIG. 5 shows the distance-output characteristics obtained by the measurement.
(２)式において、Ｂとｆはセンサの設計値であり公表されないので、一般的には、電圧に変換したセンサ出力をVO，定数をＣとする(３)式から実験的にＣを求めて、Ｌを推定するのである。（検量線） In Eq. (2), B and f are sensor design values and are not disclosed. Generally, sensor output converted to voltage is V O , and constant is C, and C is experimentally determined from Eq. (3). Then, L is estimated. (Calibration curve)
距離−出力特性から、検出対象によって得られる出力が異なることが分かる。これは、センサが対象物の光沢の影響を受けているためである。詳細は後述する。 It can be seen from the distance-output characteristic that the output obtained varies depending on the detection target. This is because the sensor is affected by the gloss of the object. Details will be described later.
図６は、図１に示した定着装置を使って、実際に通紙したときのセンサ出力（電圧表示）を示す。時刻の基準は、レジストローラの起動信号である。 FIG. 6 shows sensor output (voltage display) when the paper is actually passed using the fixing device shown in FIG. The time reference is a registration roller activation signal.
「状態」はユニットの経時変化を意味し、詳細は下表の通りである。 “State” means a change of the unit over time, and details are as shown in the table below.
センサ波形の凸部分は、センサが用紙を検出している。そして、その前後が定着ベルトを観測している状態であり、状態変化に従って値が変化していることが分かる。紙検出区間よりも変化が大きい。 The sensor detects the paper at the convex portion of the sensor waveform. And before and after that, the fixing belt is observed, and it can be seen that the value changes according to the state change. The change is larger than the paper detection interval.
図７は図６で示したセンサ出力（電圧表示）を、図５から得られた検量線を使って距離に変換した結果を示す。 FIG. 7 shows the result of converting the sensor output (voltage display) shown in FIG. 6 into distance using the calibration curve obtained from FIG.
検量線が負の傾きを持つため、センサ出力は今度は下に凸の波形となる。そしてやはり、状態変化に従って定着ベルトの観測値が変化していることが分かる。 Since the calibration curve has a negative slope, the sensor output now has a downwardly convex waveform. It can also be seen that the observed value of the fixing belt changes according to the state change.
図８は通紙実験の過程で画像パターンと紙種の組合せ実験を行い、そこで得られた定着ベルトの観測値（０〜１ｓの平均値）を条件毎に示した。 FIG. 8 shows a combination experiment of an image pattern and a paper type in the course of the paper passing experiment, and shows the observed value (average value of 0 to 1 s) of the fixing belt obtained for each condition.
組合せ実験の条件は下表の通りである。 The conditions of the combination experiment are as shown in the table below.
当然のことながら、定着ベルトの観測値は画像パターンや紙種の影響を受けていないが、
状態１→状態２→状態３
の順に検出距離の平均は小さく且つ平均，標準偏差ともに安定に向かい、
状態３→状態４
では、逆に検出距離の平均は大きく且つ平均，標準偏差ともに不安定となることが分かる。
Naturally, the observation value of the fixing belt is not affected by the image pattern or paper type,
The average of the detection distance is small and the average and standard deviation are both stable.
In contrast, it can be seen that the average of the detection distance is large and both the average and the standard deviation become unstable.
このことから、正常状態内での定着ベルトの観測値の経時変化は、
検出距離の平均：大→小且つ不安定→安定
検出距離の標準偏差：大→小
正常→故障での定着ベルトの観測値の経時変化は、
検出距離の平均：小→大且つ安定→不安定
検出距離の標準偏差：小→大
であることが分かる。
From this, the change over time of the observed value of the fixing belt within the normal state is
Average detection distance: Large → Small and unstable → Stable Standard deviation of detection distance: Large → Small Normal → Change in fixing belt due to failure over time is
Detection distance average: small → large and stable → unstable Detection distance standard deviation: small → large.
図９はそれぞれの状態における定着ベルト表面の光沢度を、通紙枚数に対してプロットしたものである。 FIG. 9 plots the glossiness of the surface of the fixing belt in each state against the number of sheets passed.
通紙枚数に対応して、正常状態内では光沢度が単調減少し、故障したところで大きくなっている。 Corresponding to the number of sheets to be passed, the glossiness decreases monotonously within the normal state, and increases when a failure occurs.
これは次のように説明できる。 This can be explained as follows.
（１）新品状態では、離型性を確保するため、定着ベルトは平滑な表面をもち、光沢度は大きい。 (1) In a new state, in order to ensure releasability, the fixing belt has a smooth surface and high gloss.
（２）通紙を繰り返すに従い、定着ニップ部では、定着ベルトと用紙との間の微小なスリップによって用紙の研磨作用がはたらき、定着ベルト表面が荒らされる。そして光沢度が小さくなる。 (2) As the sheet passing is repeated, the fixing nip portion causes a paper polishing action due to a minute slip between the fixing belt and the paper, thereby roughening the surface of the fixing belt. And glossiness becomes small.
（３）オフセットが発生すると、定着ベルト表面にトナーがまばらに固着し始め、固着したトナーが定着の熱によって溶融し、光沢を発するようになる。この結果、検出される光沢度は再び大きくなる。トナーは、先ず、まばらに固着するため、標準偏差も大きくなる。 (3) When the offset occurs, the toner starts to be sparsely fixed on the surface of the fixing belt, and the fixed toner is melted by the heat of fixing to give gloss. As a result, the detected glossiness is increased again. First, since the toner is sparsely fixed, the standard deviation is also increased.
図１０は図８で得られた状態毎のセンサ観測値の平均と標準偏差を、図９で得られた光沢度を対応させたものである。 FIG. 10 corresponds to the average and standard deviation of the sensor observation values for each state obtained in FIG. 8 and the glossiness obtained in FIG.
上記（１）〜（３）で示した光沢度の変化が示されており、特に正常→故障における標準偏差の変化が大きい（検出感度が高い）ことが分かる。 The change in glossiness shown in the above (1) to (3) is shown, and it can be seen that the change in standard deviation from normal to failure is particularly large (detection sensitivity is high).
図１１は以上の結果をまとめた図である。故障発生部近傍を拡大している。 FIG. 11 summarizes the above results. The vicinity of the failure occurrence part is enlarged.
平均出力や標準偏差は下に凸の曲線となり、オフセットを生じると再び増加に転じる。このままでは、故障状態だけを検出することができないので、時間微分を使うのである。そうすれば、平均出力，標準偏差ともに単調増加となるから、負から正に変化する時点を検出すればよい。また、標準偏差の変化が大きいので、特に高感度な検出が行えることになる。 The average output and standard deviation become a downwardly convex curve, and when the offset occurs, it starts increasing again. As it is, only the failure state cannot be detected, so the time differentiation is used. Then, since both the average output and the standard deviation increase monotonously, it is only necessary to detect the time point when the negative output changes to positive. In addition, since the change in standard deviation is large, particularly sensitive detection can be performed.
図１２は光沢度の検出メカニズムを示す。 FIG. 12 shows a glossiness detection mechanism.
この場合も、検出器には、図３と同じくＰＳＤや分割型フォト・ダイオードが用いられる。 In this case as well, a PSD or a split photodiode is used for the detector as in FIG.
但し、図３では拡散光を検出していたのに対し、図１２では正反射光を検出している点が異なる。そして、センサと検出対象面の距離は、測距センサに比べて小さく、その結果、レンズや検出器の向きに違いが生じる。その代わり、距離変動に弱い。 However, the difference is that the diffused light is detected in FIG. 3, but the specularly reflected light is detected in FIG. The distance between the sensor and the detection target surface is smaller than that of the distance measuring sensor, and as a result, the direction of the lens or detector is different. Instead, it is vulnerable to distance variations.
図１３は光沢度によって測距センサの検出値が変化する理由を示す。 FIG. 13 shows the reason why the detection value of the distance measuring sensor changes depending on the glossiness.
本来の測距センサの検出メカニズムは、検出対象面の拡散光を検出することによってLを求めることである（三角測距）。 The detection mechanism of the original distance measuring sensor is to obtain L by detecting diffused light on the detection target surface (triangular distance measuring).
しかし、検出対象面の光沢度が大きい場合、拡散光に比べて正反射光の強度が大きくなり、検出器（ＰＳＤ）上では、ｄに重心をもつ入射光と、ｋに重心をもつ入射光が検出される。図１２の場合に比べてLが大きいため、検出器を傾けなくても正反射光が入射可能になっている。 However, when the glossiness of the detection target surface is large, the intensity of the specular reflection light is larger than that of the diffused light. On the detector (PSD), incident light having a center of gravity at d and incident light having a center of gravity at k. Is detected. Since L is larger than that in the case of FIG. 12, specularly reflected light can be incident without tilting the detector.
その結果、二つの入射光の強度バランスによって、検出対象面の光沢度が大きい場合はｋに近い値が、検出対象面の光沢度が小さい場合はｄに近い値が出力されることになる。 As a result, depending on the intensity balance of the two incident lights, a value close to k is output when the glossiness of the detection target surface is large, and a value close to d is output when the glossiness of the detection target surface is small.
尚、偏光光を使用すれば正反射光と拡散光とは偏光方向に違いを生じるから、検出器の前に偏光フィルタを配置すれば、正反射光をカットすることが可能ではある。しかし、ここでは敢えて両者を検出することを狙っているので、偏光フィルタは設けない。逆に、光源部と受光部に偏光フィルタを設け、それぞれの偏光方向を合わせれば、拡散光と正反射光とを分離できるので、光沢検出に特化することもできる。 If polarized light is used, specularly reflected light and diffused light differ in polarization direction. Therefore, if a polarizing filter is disposed in front of the detector, it is possible to cut the specularly reflected light. However, since the purpose here is to detect both, no polarizing filter is provided. On the contrary, if a polarizing filter is provided in the light source unit and the light receiving unit and the respective polarization directions are matched, the diffused light and the specularly reflected light can be separated, so that it can be specialized in gloss detection.
以上の事実から、光沢センサと測距センサを比較してみると、光沢一定を条件として光学系を設計したセンサが測距センサ、距離一定を条件として光学系を設計したセンサが光沢センサであると考えることができる。そして、ＰＳＤや分割型フォト・ダイオードは、どちらのセンサの受光部にも使用される。 Based on the above facts, when comparing the gloss sensor and the distance sensor, the sensor that designed the optical system under the condition of constant gloss is the distance sensor, and the sensor that designed the optical system under the condition of the distance is the gloss sensor. Can be considered. A PSD or a split photodiode is used for the light receiving part of either sensor.
要約すると下表のようになる。 To summarize, the following table is shown.
図１４は測距センサ信号を観測して条件変更を含む回避動作を行うブロック図を示す。 FIG. 14 shows a block diagram of performing an avoidance operation including changing conditions by observing the distance measuring sensor signal.
測距センサ信号は、時刻に対して分割された多次元情報として扱い、波形パターンを表す一つの指標値を算出する。指標値としては、例えばＭＴＳによってマハラノビス距離を算出する方法が知られている。代表的な用紙と画像比率との組合せの波形に関するデータは予めデータベース化されている。 The ranging sensor signal is handled as multidimensional information divided with respect to time, and calculates one index value representing a waveform pattern. As the index value, for example, a method of calculating the Mahalanobis distance by MTS is known. Data relating to the waveform of a combination of typical paper and image ratio is stored in a database in advance.
装置の故障発生を予測する算法（アルゴリズム）の一例として、ＭＴＳに基づく方法を以下に述べる。（参考文献：日本規格協会発行「ＭＴシステムにおける技術開発」）尚、故障予測アルゴリズムは、ＭＴＳに限るものではないことを明記しておく。 As an example of an algorithm (algorithm) for predicting the occurrence of a device failure, a method based on MTS will be described below. (Reference document: “Technological development in MT system” published by the Japanese Standards Association) Note that the failure prediction algorithm is not limited to MTS.
「指標値の算出」
指標値（ここではＤで表す）の算出は、本出願人による特願２００３−１８４９２９号に記載の方法を用いて行われる。すなわち、データベースに格納された画像形成装置の状態を表す各種センサの情報、稼動情報などの多次元データを用い、入力する複数の情報それぞれに対して互いに異なる座標軸を設定した多次元空間を定義し、その多次元空間での距離を算出する。この距離が指標値Ｄとなる。Ｄを指標値に使うことにより、所定時間後の装置の故障有無や画像ランクが判定できる。そして、実際に異常が発生する（危険性が高くなる）までの期間が時間的猶予となる。
"Calculation of index value"
The calculation of the index value (represented by D here) is performed using the method described in Japanese Patent Application No. 2003-184929 by the present applicant. That is, a multidimensional space in which different coordinate axes are set for each of a plurality of pieces of input information is defined using multidimensional data such as various sensor information and operation information representing the state of the image forming apparatus stored in the database. The distance in the multidimensional space is calculated. This distance becomes the index value D. By using D as an index value, it is possible to determine the presence or absence of a device failure and the image rank after a predetermined time. A period until an abnormality actually occurs (risk increases) becomes a time delay.
「処置方法の決定」
処置方法の決定は以下（１）〜（３）により行われる。
（１）データベースに格納された指標値算出用項目の全項目を使って指標値を算出する。
（２）項目を１つずつ除きそれぞれについて指標値Ｄ'を算出する。
（３）「（２）」で算出したそれぞれの指標値を比較し、指標値を増大させる項目を抽出する（すなわち、指標値の増大に対して寄与率の大きい項目を選び出す）。
"Deciding how to proceed"
The treatment method is determined by the following (1) to (3).
(1) The index value is calculated using all the index value calculation items stored in the database.
(2) The index value D ′ is calculated for each item except for one item.
(3) The respective index values calculated in “(2)” are compared, and an item for increasing the index value is extracted (that is, an item having a large contribution rate to the increase in the index value is selected).
（４）「（３）」によって修復すべき特性（＝部品）が判明するので予め設定した処置方法（交換／調整／清掃など）を参照することによって処置方法を決定できる。 (4) Since the characteristic (= part) to be repaired is determined by “(3)”, the treatment method can be determined by referring to a preset treatment method (such as replacement / adjustment / cleaning).
上述の方法はあくまでも一例であって、これ以外にも、２水準系の直交表を利用して組み合わせた項目で指標値Ｄ'を算出してもよい。直交表とは、実験計画法などで利用される「条件の組合せ表」で、実験回数を節約し且つノイズに対して安定な結果を得るためのツールである。例えば、パラメータが５種類あって、それぞれに水準が３つある場合、実験で最適条件を求めようとすれば、まともにやると３5=２４３通りの実験をしなければならないが、直交表を使えば実験回数を減らすことができる。また、ノイズ情報も各実験に均等に含まれるため、安定な（再現性が高い）結果が得られる。この場合は、実地運用段階で、状態の変化に伴って指標値が変化したときにその変化をもたらしたパラメータ（原因項目）を抽出する、あるいは逆に、開発実験段階で、指標値の変化に影響を与えない不要なパラメータを抽出して除くのが目的で、そのツールとして使用する。この直交表を用いることにより、総当たり式に計算する方法に比べて計算回数を節約しつつ安定な結果を得ることができるという利点がある。 The above-described method is merely an example, and the index value D ′ may be calculated using items combined using a two-level orthogonal table. The orthogonal table is a “combination table of conditions” used in the design of experiments and the like, and is a tool for saving the number of experiments and obtaining a stable result against noise. For example, if there are 5 types of parameters and each has 3 levels, if you try to find the optimal condition by experiment, you must do 3 5 = 243 experiments if you do it properly, If used, the number of experiments can be reduced. Further, since noise information is equally included in each experiment, a stable (high reproducibility) result can be obtained. In this case, the parameter (cause item) that caused the change when the index value changed with the state change is extracted at the actual operation stage, or conversely, the index value changes at the development experiment stage. It is used as a tool for the purpose of extracting and removing unnecessary parameters that have no effect. By using this orthogonal table, there is an advantage that a stable result can be obtained while saving the number of calculations as compared with the method of calculating the brute force formula.
以上のような手順によって、故障予測から処置方法の決定までが実行される。 From the procedure described above, the process from failure prediction to determination of the treatment method is executed.
定着ベルト検出区間の測距センサ信号は、指標値の有力な入力となり、指標値の精度向上に繋がる。 The distance measuring sensor signal in the fixing belt detection section is a powerful input of the index value, leading to an improvement in the accuracy of the index value.
紙検出区間の測距センサ信号は、破線で示すように用紙の条件や画像比率（特に先端部）、画像形成条件，定着条件の影響を受けた結果として表れ、必ずしも定着ローラの表面状態を表しているわけではない。従ってこれらの条件と算出した指標値の関係からこれらの影響を除いて、補正された指標値を求める。その上で、画像形成条件，定着条件、あるいは分離爪の接離やウェブの送り速度変更といった回避動作を行う。補正された指標値は、標準的な条件に対する値であるが、前述したように、用紙の種類や画像比率によって実際の巻き付きに対する余裕度が異なるので、回避動作を行うための条件（閾値）は再度用紙情報や画像情報を基に決定される。 The distance measurement sensor signal in the paper detection section appears as a result of the influence of the paper conditions, image ratio (particularly the leading edge), image formation conditions, and fixing conditions as indicated by broken lines, and does not necessarily represent the surface condition of the fixing roller. I don't mean. Accordingly, a corrected index value is obtained by removing these effects from the relationship between these conditions and the calculated index value. Then, avoidance operations such as image formation conditions, fixing conditions, or separation claw contact / separation and web feed speed change are performed. The corrected index value is a value with respect to a standard condition, but as described above, since the margin for the actual wrapping differs depending on the paper type and the image ratio, the condition (threshold value) for performing the avoiding operation is It is determined again based on paper information and image information.
尚、画像比率を既知の評価パターンとして、定期的に出力することで画像情報の取得精度を向上でき、結果として指標値の精度向上につなげることができる。 Note that the image information acquisition accuracy can be improved by periodically outputting the image ratio as a known evaluation pattern, and as a result, the accuracy of the index value can be improved.
図１５は指標値の時系列変化を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a time-series change of the index value.
補正された指標値は通紙枚数の増加と共に増大する。そこで定着ローラの状態を復旧可能なレベルの指標値（１）を越えたことが検出されたところで後述する回避動作を行う。これによって定着ローラの状態が回復するので、指標値は図中の破線で示すような時系列変化となり、定着ローラの長寿命化が図られる。更に通紙枚数が増加していくと回避動作の頻度はやがて常時動作になり、指標値は閾値（１）を越える。そこで、次の閾値（２）で示すような複数の閾値を設け、ウェブの送り速度を複数段に変えたり、最終的に分離爪を当接させたりするなど、制御対象や制御量を増やすことができる。 The corrected index value increases as the number of sheets passed increases. Therefore, when it is detected that the index value (1) at which the state of the fixing roller can be restored is exceeded, an avoidance operation described later is performed. As a result, the state of the fixing roller is restored, so that the index value changes in a time series as indicated by the broken line in the figure, thereby extending the life of the fixing roller. If the number of sheets to be passed further increases, the frequency of the avoidance operation eventually becomes a constant operation, and the index value exceeds the threshold value (1). Therefore, a plurality of threshold values as shown by the next threshold value (2) are provided, and the control target and the control amount are increased by changing the web feed speed to a plurality of stages or finally bringing the separation claw into contact. Can do.
最終的に、巻き付きによる紙詰まりが起こる前の状態に閾値（３）を設け、閾値（２）と閾値（３）の間で定着ローラの交換が近いことを、閾値（３）を越えたところで定着ローラの交換要求を通知する。尚、これらの閾値はユーザの使用する用紙条件や画像比率によって決定される。 Finally, a threshold value (3) is provided in the state before the paper jam due to winding, and the replacement of the fixing roller is close between the threshold value (2) and the threshold value (3). Notify the fixing roller replacement request. These threshold values are determined by the paper conditions and image ratio used by the user.
図１６は測距センサを転写工程に適用した例である。 FIG. 16 shows an example in which the distance measuring sensor is applied to the transfer process.
この場合も、用紙先端が剥離する領域を観測するように測距センサを配置する。光学式センサの場合は、レイアウト上の制約に応じて反射ミラーを配設することができる。 In this case as well, the distance measuring sensor is arranged so as to observe the area where the leading edge of the paper peels off. In the case of an optical sensor, a reflection mirror can be provided according to layout restrictions.
測距センサの信号を基に図１５に示す指標値が算出され、用紙と画像比率に対応した転写条件（転写電流など）が設定される。設計上の転写条件を越える場合は、図示しない分離爪を当接させて機械的に用紙を剥離させる。 An index value shown in FIG. 15 is calculated based on a signal from the distance measuring sensor, and a transfer condition (transfer current or the like) corresponding to the sheet and image ratio is set. When the design transfer conditions are exceeded, a separation claw (not shown) is brought into contact with the sheet to mechanically peel the sheet.
図１７は定着工程よりも上流側で用紙の光沢を検出し、測距センサ信号を補正する構成の例を示す。 FIG. 17 shows an example of a configuration for detecting the gloss of the paper upstream of the fixing process and correcting the distance measuring sensor signal.
これは、図７における紙検出区間の波形データ補正に関するものである。図５に示すように、測距センサ出力は検出対象の光沢の影響を受ける。つまり、センサ出力は距離と光沢度の関数になっているということである。そこで、事前に検出対象の光沢度情報を取得することによって、光沢度による変化分をキャンセルするのである。光沢度を検出する面は測距センサが検出する面と同一であることが望ましいので、装置のレイアウトによって、いずれか一方に光沢センサを配設する。ここで得られた情報が補正データになる。 This relates to the correction of waveform data in the paper detection section in FIG. As shown in FIG. 5, the distance measuring sensor output is affected by the gloss of the detection target. That is, the sensor output is a function of distance and glossiness. Therefore, the change due to the glossiness is canceled by acquiring the glossiness information to be detected in advance. Since it is desirable that the surface for detecting the glossiness is the same as the surface detected by the distance measuring sensor, the gloss sensor is provided on either side depending on the layout of the apparatus. The information obtained here becomes correction data.
また、画像が印刷された面を測距センサが観測する場合、移動するレジストローラよりも下流側で光沢度の時間変化を検出し、その値を使って測距センサ信号を補正することも可能である。この場合、変動する画像分を補正できるので、状態検出の適用範囲が拡がることになる。 In addition, when the distance measurement sensor observes the surface on which the image is printed, it is also possible to detect the time change in glossiness downstream of the moving registration roller and correct the distance measurement sensor signal using that value. It is. In this case, since the fluctuating image can be corrected, the applicable range of state detection is expanded.
図１８は接離可能なクリーニングローラを配設し、定着ベルト上の付着物を除去するようにした例を示す。 FIG. 18 shows an example in which a contactable / separable cleaning roller is provided to remove deposits on the fixing belt.
クリーニングローラに用いられる材料としては、熱硬化性樹脂を発泡させたメラミンフォームがある。メラミンフォームはオープンセルで骨格によって付着物を掻き取る作用が大きいので好適である。そして、クリーニングローラの接離回転動作を、センサ出力や、センサ出力を入力の一つとして算出した指標値によって制御する。 As a material used for the cleaning roller, there is a melamine foam obtained by foaming a thermosetting resin. Melamine foam is suitable because it is an open cell and has a large effect of scraping off deposits by the skeleton. Then, the contact / separation rotation operation of the cleaning roller is controlled by the sensor output and the index value calculated using the sensor output as one of the inputs.
図１９は送り速度可変のオイル塗布手段（ウェブ）を配設し、離型性を長期にわたって安定化するようにした例を示す。 FIG. 19 shows an example in which an oil application means (web) with a variable feed rate is provided to stabilize the releasability over a long period of time.
定着ローラのクリーニングと離型剤（オイル）塗布のため、ローラを逆方向に移動するウェブが当接している。これら分離爪の当接やウェブの送り速度Ｖを、センサ出力や、センサ出力を入力の一つとして算出した指標値によって制御する。 For cleaning the fixing roller and applying a release agent (oil), a web moving in the reverse direction of the roller is in contact. The contact between the separating claws and the web feed speed V are controlled by the sensor output and the index value calculated using the sensor output as one of the inputs.
また、定着ベルトには用紙の巻き付きを防止するための分離爪が当接しており、カムなどの手段によって接離可能とし、同様に接離の制御をセンサ出力や、センサ出力を入力の一つとして算出した指標値によって行うことも可能である。 Also, the fixing belt is in contact with a separation claw for preventing the paper from being wrapped, and can be contacted and separated by means such as a cam. Similarly, the contact output is controlled by one of the sensor output and sensor output. It is also possible to use the index value calculated as follows.
図２０は本発明が適用される画像形成装置の例である。画像形成装置は、着脱可能なプロセスカートリッジ、感光体６２、帯電ローラ、クリーニング手段、廃トナー回収部、現像手段およびトナー収納部等から構成される。また、光学系は、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオードおよびミラー等から構成される。
FIG. 20 shows an example of an image forming apparatus to which the present invention is applied. The image forming apparatus includes a detachable process cartridge, a
給紙コロにより給紙カセットに収納された記録紙は、感光体６２へ搬送される。感光体６２は、時計方向に回転駆動され、帯電ローラにより表面を帯電される。制御部から出力される印字データに基づいて光学系からレーザ光を照射されて感光体６２上に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像手段およびトナー収納部を通る際にトナーにより可視像化される。可視像は転写ローラにより、感光体６２へ搬送された記録紙に転写され、その後定着ローラに搬送され記録紙上の可視像は定着され、画像形成装置の外部へ排紙される。
The recording paper stored in the paper feeding cassette by the paper feeding roller is conveyed to the
本画像形成装置においては、定着ベルト（またはローラ）や転写ベルトの表面状態（光沢）変化が検出可能になるので、オフセットやフィルミングを早期に予測，検出できるようになる。 In this image forming apparatus, since it is possible to detect changes in the surface state (gloss) of the fixing belt (or roller) or the transfer belt, it becomes possible to predict and detect offset and filming at an early stage.
上記の本実施の形態によれば、定着部のような高温環境や転写部のような粉塵環境で、離れた場所にセンサを配置できるので、温度や粉塵の影響を回避できる。 According to the present embodiment, since the sensor can be arranged at a remote place in a high temperature environment such as a fixing unit or a dust environment such as a transfer unit, the influence of temperature and dust can be avoided.
以下に、本実施形態の課題・効果を記載する。
（課題）測距センサの光沢依存性を逆に利用することによって、有効な情報を得ること。（効果）用紙挙動を観測する測距機能と、定着ベルト（ローラ）や転写ベルトの表面状態を検出する機能を一つのセンサで実現できるので、スペース，コスト，信頼性の点で有利である。また、正反射光と拡散光のどちらかをカットする偏光フィルタを持たないので、コスト上昇を抑えられる。
Below, the subject and effect of this embodiment are described.
(Challenge) by utilizing the gloss dependence of the distance measuring sensor Conversely, to obtain useful information. (Effect) The distance measuring function for observing the paper behavior and the function for detecting the surface state of the fixing belt (roller) and the transfer belt can be realized by one sensor, which is advantageous in terms of space, cost, and reliability. In addition, since there is no polarizing filter that cuts either specularly reflected light or diffused light, an increase in cost can be suppressed.
（課題）検出距離精度を向上すること。紙種対応力を向上すること。（用紙挙動検出時の補正）（効果）測距センサの出力から光沢依存分を除去することによって、純粋に用紙挙動情報を取り出すことができるので、用紙搬送状態の検出精度が向上する。また、センサ出力のズレが大きい光沢紙であっても補正によって用紙挙動情報を取り出すことができるので、紙種対応力向上する。また、観測面に画像がある場合でも事前情報によって補正が可能になるので、例えば両面搬送時の用紙搬送状態の検出精度が向上する。 (Challenge) to improve the detection range accuracy. Improve paper type handling ability. (Correction when detecting paper behavior) (Effect) Since the paper behavior information can be extracted purely by removing the gloss dependency from the output of the distance measuring sensor, the detection accuracy of the paper conveyance state is improved. Further, even if the glossy paper has a large sensor output deviation, the paper behavior information can be extracted by correction, so that the paper type compatibility is improved. In addition, even if there is an image on the observation surface, correction can be made by prior information, so that the detection accuracy of the paper conveyance state during double-sided conveyance is improved, for example.
（課題）状態観測に対する有用な入力情報を得ること。（効果）定着ベルト（ローラ）や転写ベルトの表面状態（光沢）変化は、オフセットやフィルミングなどの大きな要因であるので、有効な装置の状態情報が得られ、制御や故障検出に役立てることができる。 (Challenge) to obtain a useful input information to the state observed. (Effects) Changes in the surface condition (gloss) of the fixing belt (roller) and transfer belt are major factors such as offset and filming, so that effective apparatus status information can be obtained and used for control and failure detection. it can.
（課題）用紙の巻き付き発生を遅らせ、ベルト（ローラ）の延命を図ること。（効果）定着ベルト（ローラ）の離型性を維持できるので、安定動作期間が延長されて巻き付き発生を遅らせることができ、ベルト（ローラ）の長寿命化に繋がる。また、その時点で最適なオイル塗布量を設定できるので、過剰塗布による用紙汚れを防ぎ、オイルの消耗期間を延ばすことができる。 (Challenge) delay the winding occurrence of paper, possible to prolong life of the belt (roller). (Effect) Since the releasability of the fixing belt (roller) can be maintained, the stable operation period can be extended and the occurrence of winding can be delayed, leading to a longer life of the belt (roller). In addition, since the optimum oil application amount can be set at that time, it is possible to prevent the paper from being smeared due to excessive application and to extend the oil consumption period.
（課題）用紙の巻き付き発生を遅らせ、ベルト（ローラ）の延命を図ること。（効果）ベルト（ローラ）のオフセットトナーやフィルミング物質を除去できるので、安定動作期間が延長されて巻き付き発生を遅らせることができ、ベルト（ローラ）の長寿命化に繋がる。 (Challenge) delay the winding occurrence of paper, possible to prolong life of the belt (roller). (Effect) Since the offset toner and filming substance on the belt (roller) can be removed, the stable operation period can be extended and the occurrence of winding can be delayed, leading to a longer life of the belt (roller).
（課題）用紙の巻き付き発生を遅らせベルト（ローラ）の延命を図ること。（効果）機械的な用紙剥離手段である分離爪の当接時期を制御できるので、分離爪の当接によるベルト（ローラ）のキズ発生や局所摩耗を防止し、ベルト（ローラ）の長寿命化に繋がる。 (Challenge) to promote survival of the winding delayed occurrence belt of the paper (the roller). (Effect) Since the contact timing of the separation claw, which is a mechanical paper peeling means, can be controlled, the belt (roller) is prevented from being scratched or locally worn by the separation claw contact, and the life of the belt (roller) is extended. It leads to.
（課題）用紙の巻き付き発生を遅らせ、部品の延命を図ること。（効果）光沢変化によって転写条件（転写電流）を細かく変えることができるので、転写部における用紙挙動を安定化し、また、部品の長寿命化に繋がる。 (Challenge) delay the winding occurrence of paper, possible to prolong life of the parts. (Effect) Since the transfer condition (transfer current) can be finely changed by the gloss change, the paper behavior in the transfer portion is stabilized, and the life of the component is extended.
（課題）故障予測精度を向上すること。（効果）ベルト（ローラ）の表面状態変化に対応して、適切な時期での部品交換を促すことが可能になるので、故障予測精度が向上する。 (Challenge) to improve the failure prediction accuracy. (Effect) Since it becomes possible to prompt parts replacement at an appropriate time in response to a change in the surface state of the belt (roller), the failure prediction accuracy is improved.
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。 Each embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
Claims (8)
前記反射光検出手段の用紙検出区間以外の前記無端ベルトまたはローラの観測時における出力によって、故障予測精度を向上させるため、前記用紙の巻き付き発生前の前記無端ベルトまたはローラの光沢に関する情報を取得する画像形成装置であって、
前記反射光検出手段の出力または該出力を入力の一つとして、自装置の状態を表す指標値を算出する算出手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 In the mechanism for transporting the paper by rotation of the endless belt or roller, the paper includes a reflected light detecting means for detecting the paper that has passed downstream in the transport direction and the reflected light from the endless belt or roller at a predetermined distance,
Information on the gloss of the endless belt or roller before the occurrence of the wrapping of the paper is acquired in order to improve the failure prediction accuracy based on the output of the reflected light detection means during observation of the endless belt or roller outside the paper detection section. An image forming apparatus,
An image forming apparatus, comprising: an output of the reflected light detection means or a calculation means for calculating an index value representing the state of the apparatus using the output as one of inputs .
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