JP7290067B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置を備えた複写機、プリンター等の画像形成装置に関し、特に、生産性を維持しつつ、定着ローラーや加圧ローラー等の定着部材のダメージを抑制する方法に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置においては、帯電装置により均一に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に露光装置からレーザー照射を行うことにより、帯電を部分的に減衰させた所定の静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像にトナーを付着させてトナー像とした後、転写手段を用いてトナー像を用紙（記録媒体）上に転写し、定着装置により未定着トナーを加熱、加圧して永久像とする画像形成プロセスが実行される。

定着装置は、定着ローラーや定着ベルト等の被加熱回転体と加圧ローラー等の加圧部材とで構成される定着部材で用紙を搬送しながらトナーを溶融する装置である。近年、省エネの基準が厳しくなり、低融点トナーの使用、定着部材の熱容量を削減するなどして、消費電力を削減している。定着部材の熱容量削減としては、ローラーの小径化や薄肉化等が行われている。熱源としては、ハロゲンヒーターがコスト等を考慮してよく使用されている。このような装置では、高速化等を考慮して、複数のヒーターが使用されることが多い。その際、連続印字時の定着ローラー中央部温度維持性を確保するメインヒーターと復帰動作時の定着ローラー端部昇温特性を確保するサブヒーターより構成される。

しかしながら、定着処理される用紙のサイズが小さい場合、定着部材の用紙が通過する通紙領域では表面から用紙に熱が奪われて低温になる一方、定着部材の用紙が通過しない非通紙領域は高温になる。特に、連続印字時において定着部材の通紙領域を定着温度（目標温度）に維持すると、定着部材の非通紙領域が過昇温し、定着部材等が耐熱限界の温度を超えて破損するといった不具合が発生する場合がある。具体的には、安全性を考慮してヒーター毎に設けているサーモスタットが動作温度以上になり、ヒーターへの通電が停止して温度が上昇しなくなることが挙げられる。また、非通紙領域が過昇温した状態で、昇温部を覆うような大サイズの用紙を通紙すると、用紙上のトナーが過溶融して定着部材に付着し、後続の用紙に再付着する高温オフセットによる画像の劣化や、加圧部材を構成するゴムの熱劣化等の不具合も考えられる。

そこで、定着装置の非通紙領域の過昇温を抑制する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、ニップの通紙部の温度を検知する第１温度検知素子と、ニップの非通紙部の温度を検知する第２温度検知素子と、通紙部の温度を維持する制御手段を有し、第１温度検知素子の出力と第２温度検知素子の出力と記録媒体のサイズに応じて加熱処理条件を設定する像加熱装置が開示されている。また、加熱処理条件の設定として、第１温度検知素子と第２温度検知素子の検知温度の差が所定値以下であり、第２温度検知素子の検知温度が一定温度を超えた場合、通紙枚数を低下させる、もしくは制御温度を変更することが記載されている。

また、特許文献２には、記録材通紙領域に関する温度情報と記録材非通紙領域に関する温度情報との差が所定温度差に達した場合、記録材の給送間隔を長くして生産性を低下させる装置において、記録材の通紙条件によって生産性を低下させる温度を変化させる像加熱装置および画像形成装置が開示されている。特許文献３には、加熱部材と、加熱部材の温度を検知する２個のセンサーを備え、温度センサーの差が閾値を一定回数超えた場合、単位時間当たりの画像形成枚数を少なくして画像形成を行う、または、記録材への画像形成を休止する制御を実行し、閾値を時間の経過に従い大きくする画像形成装置が開示されている。

特開２００１－２８２０３５号公報 特開２００７－２９８５５３号公報 特開２０１７－３２７７０号公報

特許文献１～３の方法は、主として定着ベルトを使用したベルト定着方式の定着装置について記載されており、通紙領域と非通紙領域に配置された２個の温度検知手段の温度差を一つのトリガーとして生産性（単位時間当たりの印字枚数、以下同じ）の変更を行っている。しかし、定着ローラーを用いる熱ローラー定着方式においては、温度差よりも温度の絶対値の影響が大きいため、通紙領域と非通紙領域の温度差に基づく生産性の変更では十分でない場合があった。また、サーモスタットの温度上昇については用紙サイズの影響が大きく、非通紙領域に配置されたサーモスタットの温度のみでは生産性を変更すべき状態を検知できない場合があった。一方、ユーザーの使用性を考慮すると、機械が故障しない範囲でなるべく生産性を高く確保する必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、定着装置の定着部材の過昇温によるダメージを抑制するとともに、一定の生産性を維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、定着装置と、温度検知装置と、駆動装置と、印字枚数カウント部と、定着電圧電源と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、記録媒体にトナー像を形成する。定着装置は、記録媒体の搬送方向に対し画像形成部の下流側に配置され、加熱装置により加熱される被加熱回転体と、被加熱回転体に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、で構成される定着部材を有し、定着ニップ部を通過する記録媒体を加熱および加圧することによりトナー像を記録媒体に定着させる。温度検知装置は、被加熱回転体の記録媒体が通過しない非通過領域の表面温度を検知する。駆動装置は、定着部材を含む記録媒体の搬送部材を駆動させる。印字枚数カウント部は、印字枚数を累積してカウントする。定着電圧電源は、加熱装置に電圧を印加する。制御部は、駆動装置および定着電圧電源を制御する。制御部は、記録媒体の大きさに応じて単位時間当たりの印字枚数である生産性を標準設定から２段階以上に変更する生産性変更モードを実行可能である。制御部は、生産性変更モードの実行時に、印字枚数カウント部によりカウントされた生産性変更モード開始時からの累積印字枚数、および温度検知装置により検知された非通過領域の表面温度に基づいて生産性を標準設定から２段階以上に変更するとともに、生産性に応じて定着部材の制御温度を変更する。

本発明の第１の構成によれば、記録媒体の大きさによって生産性を標準設定から２段階以上に変更する生産性変更モードを実行することにより、生産性の低下を極力抑制しつつ、定着部材の非通紙領域の過昇温を抑制することができる。また、印字枚数、或いは非通紙領域の温度の絶対値に基づいて生産性が変更されるため、熱ローラー定着方式の定着装置においても生産性を適正に変更することができる。さらに、生産性の変更と併せて、定着部材の制御温度も変更することにより、加熱装置による過剰な熱供給を防止して適正な熱供給量とすることができる。その結果、定着部材の耐久性が向上し、定着部材の長寿命化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の側面断面図 画像形成装置１００に搭載される定着装置１５の側面断面図 図２における定着装置１５の定着ローラー２１を上方から見た平面断面図 画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 本実施形態の画像形成装置１００における生産性変更モードの実行制御例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の側面断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００内には、帯電、露光、現像および転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、感光体ドラム５の回転方向（図１の時計回り方向）に沿って、帯電装置４、露光装置（レーザー走査ユニット等）７、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９が配設されている。

画像形成動作を行う場合、メインモーター（図４参照）により時計回り方向に回転する感光体ドラム５の表面が帯電装置４によって均一に帯電される。そして、原稿画像データに基づく露光装置７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像装置８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。この現像装置８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパソコン（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム５の回転方向に対しクリーニング装置１９の下流側には、感光体ドラム５表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）が設けられている。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙（記録媒体）が給紙カセット１０または手差し用紙トレイ１１から用紙搬送路１２およびレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４（画像転写部）により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により画像形成装置１００の上部に搬送され、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。

図２は、図１の画像形成装置１００に搭載される定着装置１５の側面断面図である。図３は、図２における定着装置１５の定着ローラー２１を上方から見た平面断面図である。定着装置１５は、定着ローラー対２０と、定着進入ガイド２３と、用紙検知センサー２４と、分離板２５と、第１温度センサー３３と、第２温度センサー３４とを備えている。なお、図２においては定着装置１５のハウジングは記載を省略している。

定着ローラー対２０は、定着駆動モーター（図４参照）により図２において時計回り方向に回転する定着ローラー２１と、定着ローラー２１に従動して反時計回り方向に回転する加圧ローラー２２とで構成される。加圧ローラー２２は図示しない付勢手段により所定の圧力で定着ローラー２１に圧接されて定着ニップ部Ｆを形成しており、定着ニップ部Ｎを通過する用紙上の未定着トナーを定着させる。

本実施形態に用いる定着ローラー２１の構成としては、例えば、直径３０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ、クラウン量（軸方向中央部と両端部の直径差）０．１ｍｍの円筒状のアルミニウム製の芯金の外周面にＰＦＡ樹脂（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）のコート層（離型層）を積層したものが挙げられる。また、加圧ローラー２２の構成としては、アルミニウム製の芯金にシリコーンゴム層（弾性層）を積層し、ＰＦＡチューブ（離型層）で被覆したものが挙げられる。

定着ローラー２１内にはヒーター２６が内蔵されている。ヒーター２６は、定着ローラー２１の軸方向（図２の紙面と垂直な方向）の中央部に配熱ピークを有する６００Ｗのメインヒーター２６ａと、軸方向の両端部に配熱ピークを有する４００Ｗのサブヒーター２６ｂとで構成される。なお、本実施形態ではヒーター２６としてハロゲンヒーターを用いているが、ハロゲンヒーターに代えて、励磁コイルとコアとを有する誘導加熱部を備えたＩＨヒーターを用いて定着ローラー２１の外部から加熱する構成としても良い。

用紙搬送方向（図２の右から左方向）に対し定着ニップ部Ｆの上流側には、用紙を定着ニップ部Ｆへ案内するための定着進入ガイド２３が設けられている。また、定着ニップ部Ｆの下流側には、用紙の通過を検知する用紙検知センサー２４が配置されている。用紙検知センサー２４は、例えば、用紙搬送路上に突出して用紙の通過により揺動する定着アクチュエーターと、定着アクチュエーターの揺動によりＯＮまたはＯＦＦされるＰＩ（フォトインタラプター）センサーとで構成される。

定着ローラー２１の回転方向（時計回り方向）に対し定着ニップ部Ｆの下流側には、定着ローラー２１から用紙を分離する分離板２５が配置されている。分離板２５は、定着ローラー２１の軸方向に延びる板状部材であり、定着処理後の用紙を定着ローラー２１の表面から分離する。

用紙搬送方向に対し分離板２５の上流側端部（図２では右下端部）であって幅方向（図２の紙面と垂直な方向）の両端縁には、一対の間隔規制部材２７が固定されている。間隔規制部材２７が定着ローラー２１の外周面の軸方向両端部に当接することにより、分離板２５の上流側端部と定着ローラー２１の表面との間隔が所定間隔に設定される。

転写ローラー１４（図１参照）によりトナー像が転写された用紙は図２の左方向に進み、ハウジングの上流側開口部より定着装置１５内に搬入され、定着進入ガイド２３に沿って定着ローラー対２０の定着ニップ部Ｆに案内される。用紙が定着ニップ部Ｆを通過するとき、所定の温度および圧力により加熱、加圧され、用紙上のトナー像が永久像とされる。その後、用紙は分離板２５により定着ローラー２１から分離されてハウジングの下流側開口部より定着装置１５の外部に搬送され、排出ローラー対１７（図１参照）から画像形成装置１００の外部に排出される。

定着ローラー２１の回転方向に対し定着ニップ部Ｆの上流側には、サーミスター等から成る第１温度センサー３３、第２温度センサー３４が配置されている。第１温度センサー３３は、定着ローラー２１の軸方向中央部に対向配置され、定着ローラー２１の表面温度を非接触状態で検知する。第２温度センサー３４は、定着ローラー２１の軸方向両端部に接触するように配置され、定着ローラー２１の表面温度を接触状態で検知する。

定着ローラー２１の回転方向に対し定着ニップ部Ｆの下流側にはサーモスタット３５が配置されている。サーモスタット３５は、第１サーモスタット３５ａと、第２サーモスタット３５ｂで構成される。第１サーモスタット３５ａは定着ローラー２１の軸方向中央部に対向配置され、所定温度以上になった場合にメインヒーター２６ａへの通電を遮断する。第２サーモスタット３５ｂは定着ローラー２１の軸方向の端部寄りに対向配置され、所定温度以上になった場合にサブヒーター２６ｂへの通電を遮断する。

第１温度センサー３３、第２温度センサー３４による検知結果は制御部９０（図４参照）に送信され、メインヒーター２６ａ、サブヒーター２６ｂに流れる電流をＯＮ／ＯＦＦすることにより定着温度の制御を行う。また、第２温度センサー３４の検知結果に基づいて、後述するように画像形成装置１００の生産性を変更する。

図４は、画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、既に説明した部分については説明を省略する。

画像入力部４０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。メインモーター４１は、感光体ドラム５を回転駆動する。定着駆動モーター４３は、定着装置１５の定着ローラー２１を回転駆動する。

電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、転写電圧電源５４、定着電圧電源５５と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路５１からの制御信号によって、帯電電圧電源５２は帯電装置２ａ～２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源５３は現像装置３ａ～３ｄ内の現像ローラー３０およびトナー供給ローラー３１に、転写電圧電源５４は一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび二次転写ローラー９に、定着電圧電源５５は定着ローラー２１内のヒーター２６に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部７０には、液晶表示部７１、各種の状態を示すＬＥＤ７２が設けられており、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部７０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。

一時記憶部９４は、画像入力部４０より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター９５は、印字枚数を累積してカウントする。

上述したように、定着ローラー対２０の通紙可能領域よりも小サイズの用紙を連続的に通紙する場合、定着ローラー対２０の軸方向中央部の通紙領域を定着処理温度に維持すると、定着ローラー対２０の軸方向両端部の非通紙領域が過昇温する。その結果、定着ローラー２１や加圧ローラー２２が耐熱限界温度を超えて破損するおそれがある。また、小サイズの用紙を連続して通紙した直後に大サイズの用紙を通紙したとき、定着ローラー対２０の軸方向両端部に接触したトナーが定着ローラー対２０に付着し、後続の用紙へ再付着する高温オフセットが発生する場合がある。

そこで、本実施形態の画像形成装置１００では、小サイズの用紙が通紙されたときに、生産性を段階的に低下させて定着ローラー対２０の非通紙領域の過昇温を抑制する生産性変更モードを実行可能としている。

図５は、本実施形態の画像形成装置１００における生産性変更モードの実行制御例を示すフローチャートである。図１～図４を参照しながら、図５のステップに沿って生産性変更モードの実行手順について説明する。

パソコン等の上位機器から印字開始命令が入力されると（ステップＳ１）、制御部９０は、入力された印字枚数が所定枚数（例えば２０枚）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。印字枚数が所定枚数よりも多い場合（ステップＳ２でＮｏ）、制御部９０は、用紙サイズによって生産性変更モードの実行の要否を判定する（ステップＳ３）。用紙サイズは画像形成装置１００に設けられた用紙サイズ検知センサー（図示せず）によって検知されるか、或いは操作部７０やパソコンから入力される。なお、ステップＳ２は必ずしも必要ではない。

具体的には、幅方向サイズが所定値以下であり、且つ搬送方向サイズが所定値以上である用紙を通紙する場合に生産性変更モードを実行する。この理由は、幅方向サイズが所定値以下であっても、搬送方向サイズが短い用紙では連続通紙によって通紙領域の熱が奪われ難いため、ヒーター２６による加熱を過度に行う必要がなく、非通紙領域の温度上昇が発生し難いためである。例えば、幅方向サイズが１７５ｍｍ以下、且つ搬送方向サイズが２１７ｍｍ以上の用紙を通紙する場合に生産性変更モードを実行する。

さらに、用紙のサイズのみでなく、用紙の坪量（目付量）を考慮して生産性変更モードを実行するか否かを判定してもよい。この理由は、幅方向サイズが所定値以下、搬送方向サイズが所定値以上である用紙であっても、坪量が一定値以下の用紙では熱容量が小さく連続通紙によって通紙領域の熱が奪われ難いためである。例えば、坪量が９０ｇ／ｍ²以上の用紙を通紙する場合に生産性変更モードを実行する。

生産性変更モードを実行する場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部９０はカウンター９５によりカウントされた印字枚数Ｎをリセットし（ステップＳ４）、新たに印字枚数Ｎのカウントを開始する。

次に、制御部９０は生産性変更モードの開始からの印字枚数Ｎが所定枚数Ｎ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。Ｎ≦Ｎ１である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部９０は第２温度センサー３４により検知された非通紙領域の表面温度ＴがＴ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。Ｔ≦Ｔ１である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部９０は感光体ドラム５、定着ローラー対２０、レジストローラー対１３、排出ローラー対１７を含む搬送ローラーの線速（以下、プロセス線速という）を標準速度とする標準設定により印字を行う（ステップＳ６）。なお、プロセス線速は、搬送ローラーの回転速度と連続通紙時の紙間の何れか又は両方の要素を含む。

具体的には、制御部９０は、定着駆動モーター４３に制御信号を送信して定着ローラー２１および加圧ローラー２２から成る定着ローラー対２０の回転駆動を開始する。同時に電圧制御回路５１、定着電圧電源５５によりヒーター２６への通電が開始され、第１温度センサー３３、第２温度センサー３４による定着ローラー２１の表面温度の検知も開始される。

第１温度センサー３３の検知温度が目標温度（定着温度）に到達すると、画像形成部Ｐにおいてトナー像が形成された用紙が定着ニップ部Ｆを通過する。用紙は所定の温度および圧力により加熱、加圧され、用紙上のトナー像が永久像とされる。

その後、制御部９０は、印字条件が変更されたか否か、或いは印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。印字条件が変更されておらず、且つ印字が継続している場合は（ステップＳ７でＮｏ）ステップＳ６に戻り、標準設定での印字を継続する。印字条件が変更されているか、或いは印字が終了している場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態を継続する。なお、本制御例では生産性変更モードの開始時にステップＳ３で印字枚数Ｎをリセットしたが、印字条件が変更されたとき、或いは印字が終了したときにリセットしてもよい。

一方、ステップＳ４においてＮ＞Ｎ１である場合、或いはステップＳ５においてＴ＞Ｔ１である場合は（ステップＳ４でＮｏ）、制御部９０はＴ１＜Ｔ≦Ｔ２であるか否かを判定する（ステップＳ８）。Ｔ１＜Ｔ≦Ｔ２である場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、制御部９０はメインモーター４１、定着駆動モーター４３に制御信号を送信し、プロセス線速を標準速度以下とする第１設定（生産性低下１段階目）に変更して印字を行う（ステップＳ９）。

その後、制御部９０は、印字条件が変更されたか否か、或いは印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。印字条件が変更されておらず、且つ印字が継続している場合は（ステップＳ１０でＮｏ）ステップＳ９に戻り、第１設定での印字を継続する。印字条件が変更されているか、或いは印字が終了している場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態を継続する。

ステップＳ８においてＴ＞Ｔ２である場合は（ステップＳ８でＮｏ）、制御部９０はメインモーター４１、定着駆動モーター４３に制御信号を送信し、プロセス線速が第１設定よりも遅い第２設定（生産性低下２段階目）に変更して印字を行う（ステップＳ１１）。そして、第２設定で印字を行う場合は、生産性を極度に低下させているので、定着ローラー２１は過剰な熱供給状態になっている。そこで、定着ローラー２１に対する熱供給量が適正となるように、定着ローラー２１の制御温度（目標温度）を基準値とする（ステップＳ１２）。ここでいう基準値とは、環境補正や連続印字に伴う制御温度の上昇を行わない基本の制御値である。

その後、制御部９０は、印字条件が変更されたか否か、或いは印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。印字条件が変更されておらず、且つ印字が継続している場合は（ステップＳ１３でＮｏ）ステップＳ１１に戻り、生産性を第２設定とし、定着ローラー２１の制御温度を基準値として印字を継続する。印字条件が変更されているか、或いは印字が終了している場合は（ステップＳ１３でＹｅｓ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態を継続する。

また、ステップＳ２において生産性変更モードを実行しない場合は（ステップＳ２でＮｏ）生産性を標準設定として印字を行う（ステップＳ１４）。その後、制御部９０は、印字条件が変更されたか否か、或いは印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。印字条件が変更されておらず、且つ印字が継続している場合は（ステップＳ１５でＮｏ）ステップＳ１４に戻り、生産性を標準設定として印字を継続する。印字条件が変更されているか、或いは印字が終了している場合は（ステップＳ１５でＹｅｓ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態を継続する。

上記の制御例によれば、用紙サイズによって生産性変更モードを実行するか否かを判定し、所定サイズの用紙が通紙される場合は生産性を変更する生産性変更モードが実行されるため、定着ローラー２１の非通紙領域の過昇温を抑制することができる。また、印字枚数、或いは非通紙領域の温度の絶対値に基づいて生産性が変更されるため、図２に示したような熱ローラー定着方式の定着装置１５においても生産性を適正に変更することができる。

また、生産性を標準設定、第１設定、第２設定の３段階に変更させるため、非通紙領域の過昇温を抑制しつつ、生産性を極力維持することができる。なお、ここでは標準設定を含めた３段階に生産性を変更したが、生産性を更に向上させるために４段階以上に変更してもよい。

さらに、生産性を第２設定まで低下させたときは、定着ローラー２１の制御温度（目標温度）も低下させることにより、ヒーター２６による過剰な熱供給を防止して適正な熱供給量とすることができる。その結果、定着ローラー２１、加圧ローラー２２の耐久性が向上し、定着ローラー２１、加圧ローラー２２の長寿命化を図ることができる。なお、上記の制御例では、生産性を第２設定まで低下させたとき定着ローラー２１の制御温度を低下させているが、第１設定に低下させたときも定着ローラー２１の制御温度を低下させてもよい。

上記の制御例では、生産性を変更するための印字枚数Ｎ１が設定されているのは標準設定で印字しているときのみであり、第１設定または第２設定で印字しているとき（生産性低下時）は、その生産性で印字可能な枚数を設定していない。この理由は、用紙サイズによっては第２サーモスタット３５ｂ（図３参照）が動作温度以上に過熱されていても第２温度センサー３４が配置された非通紙領域（図３の右端部）の温度上昇が緩やかな場合があり、生産性を低下すべき状態になっているか否かを第２温度センサー３４の検知温度のみでは判定できない場合を考慮しているためである。なお、生産性低下時は、非通紙領域の温度上昇により発生する問題を抑制するため、非通紙領域の表面温度のみで生産性を変更することとしている。

生産性を標準設定から第１設定、第２設定に変更する際のトリガーとなる印字枚数Ｎ、非通紙領域の表面温度Ｔの一例を表１に示す。

表１では、生産性低下時に印字可能な枚数を設定していないが、例えば第１設定で印字しているときに印字可能な枚数を設定し、非通紙領域の表面温度ＴがＴ１以下であっても次の生産性低下モード（第２設定）に移行してもよい。

また、上記の制御例で用いる標準設定、第１設定、第２設定は、印字条件（片面印字、両面印字、全速モード、半速モード）によって、それぞれ変更可能となっている。従って、生産性としては、３種類の生産性（標準設定、第１設定、第２設定）×４種類の印字条件（片面印字、両面印字、全速モード、半速モード）で計１２種類のモードを有する。生産性の設定例を表２に示す。

表２において、標準設定は用紙サイズ毎に、且つ印字条件毎に設定される。例えば、全速モード、片面印字の標準設定を３２枚／分（３２ｐｐｍ）、全速モード、両面印字の標準設定を２３枚／分（２３ｐｐｍ）、半速モード、片面印字の標準設定を１６枚／分（１６ｐｐｍ）、半速モード、両面印字の標準設定を１２枚／分（１２ｐｐｍ）とする。

そして、全速モードであるか半速モードであるか、片面印字であるか両面印字であるかによって生産性低下の設定を変更する。ここで、片面印字と両面印字の生産性情報に応じて片面印字と両面印字の生産性設定を変更することができる。例えば、上記の設定では全速モード、両面印字の標準設定における生産性（２３ｐｐｍ）が片面印字の第１設定（標準設定×０．７＝３２×０．７≒２３ｐｐｍ）と同じであるため、両面印字の生産性を重視して両面印字の第１設定（生産性低下１段階目）を標準設定としている。半速モード、両面印字の第１設定についても同様である。

また、片面印字の第１設定においては、標準設定×０．７または１５ｐｐｍの速い方に設定される。このように、用紙サイズによって変化しない固定値（１５ｐｐｍ）、若しくは用紙サイズ毎に設定される印字速度（標準設定）に係数（０，７）を乗じた値の速い方の設定値とする。これにより、標準設定が遅めの用紙サイズであっても、少なくとも固定値（１５ｐｐｍ）に生産性を維持することができ、第１設定における過度の生産性低下を防止することができる。

そして、第２設定（生産性低下２段階目）で、定着ローラー２１の表面温度およびヒーター２６のサーモスタット動作温度に対してマージンが確保できる設定（標準設定×０．５または１０ｐｐｍ（８ｐｐｍ）の遅い方）にする。このように、第２設定については、用紙サイズによって変化しない固定値、若しくは用紙サイズ毎に設定される印字速度（標準設定）に係数を乗じた値の遅い方の設定値とする。これにより、標準設定が速めの用紙サイズであっても、少なくとも固定値（１０ｐｐｍまたは８ｐｐｍ）まで生産性を低下させることができ、最も生産性が低い第２設定における定着性能および安全性を確保することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、定着ローラー２１と加圧ローラー２２とで形成される定着ニップ部Ｆに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによってトナーを定着する熱ローラー定着方式の定着装置１５を例に挙げて説明したが、定着ローラー２１に代えて無端状の定着ベルトを備え、定着ベルトとこれに圧接される加圧部材とで形成される定着ニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによってトナーを定着するベルト定着方式の定着装置にも適用可能である。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、カラープリンター、モノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、或いはファクシミリ等、定着装置を備えた他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、定着ローラーや加圧ローラー等の定着部材を備えた定着装置に利用可能である。本発明の利用により、定着部材の軸方向における摩耗状態を簡易な方法で精度よく予測可能な定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

１５ 定着装置
２０ 定着ローラー対（定着部材）
２１ 定着ローラー（被加熱回転体）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２６ ヒーター（加熱装置）
３３ 第１温度センサー
３４ 第２温度センサー（温度検知装置）
４１ メインモーター（駆動装置）
４３ 定着駆動モーター（駆動装置）
５５ 定着電圧電源
７１ 液晶表示部
９０ 制御部
９５ カウンター（印字枚数カウント部）
１００ 画像形成装置
Ｐ 画像形成部

Claims (7)

1. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の下流側に配置され、加熱装置により加熱される被加熱回転体と、前記被加熱回転体に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、で構成される定着部材を有し、前記定着ニップ部を通過する前記記録媒体を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
   前記被加熱回転体の前記記録媒体が通過しない非通過領域の表面温度を検知する温度検知装置と、
   前記定着部材を含む前記記録媒体の搬送部材を駆動させる駆動装置と、
   印字枚数を累積してカウントする印字枚数カウント部と、
   前記加熱装置に電圧を印加する定着電圧電源と、
   前記駆動装置および前記定着電圧電源を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、前記記録媒体の大きさに応じて単位時間当たりの印字枚数である生産性を標準設定から２段階以上に変更する生産性変更モードを実行可能であり、
   前記生産性変更モードの実行時に、前記印字枚数カウント部によりカウントされた前記生産性変更モード開始時からの累積印字枚数、および前記温度検知装置により検知された前記非通過領域の表面温度に基づいて前記生産性を前記標準設定から２段階以上に変更するとともに、前記生産性に応じて前記定着部材の制御温度を変更し、
   前記制御部は、前記生産性を前記標準設定と、前記生産性が前記標準設定以下である第１設定と、前記生産性が前記第１設定よりも低い第２設定と、に変更可能であり、
   前記累積印字枚数または前記非通過領域の表面温度に基づいて前記標準設定から前記第１設定への変更の要否を判定するとともに、前記非通過領域の表面温度に基づいて前記第１設定から前記第２設定への変更の要否を判定し、
   前記第１設定は、前記標準設定に係数を乗じた値、若しくは前記記録媒体のサイズによって変化しない固定値のいずれか速い方とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の下流側に配置され、加熱装置により加熱される被加熱回転体と、前記被加熱回転体に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、で構成される定着部材を有し、前記定着ニップ部を通過する前記記録媒体を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
   前記被加熱回転体の前記記録媒体が通過しない非通過領域の表面温度を検知する温度検知装置と、
   前記定着部材を含む前記記録媒体の搬送部材を駆動させる駆動装置と、
   印字枚数を累積してカウントする印字枚数カウント部と、
   前記加熱装置に電圧を印加する定着電圧電源と、
   前記駆動装置および前記定着電圧電源を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、前記記録媒体の大きさに応じて単位時間当たりの印字枚数である生産性を標準設定から２段階以上に変更する生産性変更モードを実行可能であり、
   前記生産性変更モードの実行時に、前記印字枚数カウント部によりカウントされた前記生産性変更モード開始時からの累積印字枚数、および前記温度検知装置により検知された前記非通過領域の表面温度に基づいて前記生産性を前記標準設定から２段階以上に変更するとともに、前記生産性に応じて前記定着部材の制御温度を変更し、
   前記制御部は、前記生産性を前記標準設定と、前記生産性が前記標準設定以下である第１設定と、前記生産性が前記第１設定よりも低い第２設定と、に変更可能であり、
   前記累積印字枚数または前記非通過領域の表面温度に基づいて前記標準設定から前記第１設定への変更の要否を判定するとともに、前記非通過領域の表面温度に基づいて前記第１設定から前記第２設定への変更の要否を判定し、
   前記第２設定は、前記標準設定に係数を乗じた値、若しくは前記記録媒体のサイズによって変化しない固定値のいずれか遅い方とすることを特徴とする画像形成装置。
3. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記記録媒体の搬送方向に対し前記画像形成部の下流側に配置され、加熱装置により加熱される被加熱回転体と、前記被加熱回転体に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、で構成される定着部材を有し、前記定着ニップ部を通過する前記記録媒体を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
   前記被加熱回転体の前記記録媒体が通過しない非通過領域の表面温度を検知する温度検知装置と、
   前記定着部材を含む前記記録媒体の搬送部材を駆動させる駆動装置と、
   印字枚数を累積してカウントする印字枚数カウント部と、
   前記加熱装置に電圧を印加する定着電圧電源と、
   前記駆動装置および前記定着電圧電源を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、前記記録媒体の大きさに応じて単位時間当たりの印字枚数である生産性を標準設定から２段階以上に変更する生産性変更モードを実行可能であり、
   前記生産性変更モードの実行時に、前記印字枚数カウント部によりカウントされた前記生産性変更モード開始時からの累積印字枚数、および前記温度検知装置により検知された前記非通過領域の表面温度に基づいて前記生産性を前記標準設定から２段階以上に変更するとともに、前記生産性に応じて前記定着部材の制御温度を変更し、
   前記制御部は、前記生産性を前記標準設定と、前記生産性が前記標準設定以下である第１設定と、前記生産性が前記第１設定よりも低い第２設定と、に変更可能であり、
   前記累積印字枚数または前記非通過領域の表面温度に基づいて前記標準設定から前記第１設定への変更の要否を判定するとともに、前記非通過領域の表面温度に基づいて前記第１設定から前記第２設定への変更の要否を判定し、
   前記制御部は、前記生産性が前記第２設定へ変更された場合のみ前記定着部材の制御温度を変更することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記記録媒体の搬送方向と直交する幅方向サイズが所定値以下であり、且つ前記記録媒体の搬送方向サイズが所定値以上である場合に前記生産性変更モードを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記記録媒体の坪量が所定値以上である場合に前記生産性変更モードを実行することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記標準設定は、前記記録媒体のサイズ毎に異なる値に設定され、且つ、前記記録媒体の片面にのみ印字を行う片面印字であるか、前記記録媒体の両面に印字を行う両面印字であるかによって異なる値に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記記録媒体の両面に印字を行う両面印字の場合、前記第１設定を前記標準設定と同一とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

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