JP2007212844A - 電子写真式画像形成装置およびその定着器の寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真式画像形成装置の定着器が寿命に達したかどうかの判定の精度を向上させる。
【解決手段】定着器１８の加熱ローラ２４の温度を検出し、検出された温度が所定の温度閾値以上である間、一定カウント周期毎に、加熱ローラ２４の温度に応じた重み値をカウント周期の時間長に乗算した値をカウントアップして、加熱ローラ２４の温度加重高温時間を計測する。同様にして、加圧ローラ２６の温度加重高温時間も計測する。小幅紙の印刷を行なった際に加熱ローラ２４または加圧ローラ２６が過熱状態になって、それを冷やすためのクールダウン工程が行なわれた場合、そのクールダウン工程の実行回数も計測する。計測された加熱ローラ２４と加圧ローラ２６のそれぞれの温度加重高温時間、および小幅紙印刷時のクールダウン実行回数を、それぞれの判定閾値と比較することにより、定着器が寿命に達したか否かを判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真式画像形成装置内の定着器の寿命を判定するための技術に関する。

電子写真式画像形成装置の定着器は、一般に、加熱ローラおよび加圧ローラと呼ばれる２つのローラ（以下、両者を「定着ローラ」と総称する）を有し、これらの定着ローラの間に印刷用紙を挟むことで、トナー定着に適した高い温度と圧力を印刷用紙の表面に加える。定着器の寿命は、定着ローラの寿命で決まり、定着ローラの寿命は、それが高温に加熱される頻度が高いまたは時間が長いほど短くなる。画像形成装置のユーザにとり、画像形成装置またはそれに接続された他の装置が、自動的に定着器が寿命に達したか否かを判定して、適時に定着器の交換またはメンテナンスの必要性を通知してくれることが望ましい。

定着器が寿命に達したことを自動的に判定するための一つの方法が、特開２００５−１１５２２１号公報に開示されている。この従来の方法は、定着ローラの温度をセンスし、定着ローラが所定温度以上であるときの時間をカウントし、そのカウント値が所定値に達した時に、定着器が寿命に達したと判断する。

特開２００５−１１５２２１号公報

定着ローラの温度は一定ではなく、種々の要因で変わる。例えば、複数ページの文書をモノクロ印刷を行なう場合とカラー印刷を行なう場合とを比較すると、一般に、モノクロ印刷の場合には、印刷用紙が殆どインターバル無く連続的に定着器に入ってくるのに対し、カラー印刷の場合に或るインターバルを置いて印刷用紙が定着器に入ってくるので、定着ローラの熱が印刷用紙により奪われる程度が異なり、定着ローラの温度の高さや分布が違ってくる。また、印刷用紙のサイズ、特に幅寸法によっても、定着ローラの温度の高さや分布が違ってくる。幅寸法の小さい印刷用紙の場合には、幅寸法の大きい用紙に比較して、定着ローラの印刷用紙と接触する領域が狭くなるので、定着ローラの温度、特に長さ方向の端の方の温度が高くなり易い。また、定着器には、加熱ローラにだけヒータが内蔵されたタイプと、加熱ローラと加圧ローラの双方にヒータが内蔵されたタイプとがあるが、このタイプの違いによっても、定着ローラの温度の変化の様子が異なってくる。このように、定着ローラの温度は種々の要因で変わる。そして、定着ローラが所定の閾値以上の高温であっても、その温度の高さの程度が違えば、定着ローラの寿命も違ってくる。

従って、本発明の目的は、定着ローラの温度の高さの程度も加味することで、定着器が寿命に達したかどうかの判定の精度を向上させることにある。

本発明の一つの側面に従う電子写真式画像形成装置は、印刷用紙が通過するようになった定着ローラを有する定着器と、定着ローラの温度と回転駆動を制御する制御手段と、定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された定着ローラの温度が所定の温度閾値以上である間、定着ローラの温度に応じた重みが付いた経過時間長である温度加重高温時間を計測する温度加重高温時間計測手段と、温度加重高温時間計測手段により計測された温度加重高温時間に基づいて、定着器が寿命に達したか否かを判定する寿命判定手段とを備える。

この電子写真式画像形成装置によれば、定着ローラの温度は種々の要因で変化するが、計測される温度加重高温時間には、定着ローラの温度が閾値温度を超えている間に時間長だけでなく、その間における定着ローラの温度の高さの程度も反映される。この温度加重高温時間に基づいて判定が行なわれるので、定着器が寿命に達したかどうかの判定の精度が向上する。

好適な実施形態では、定着ローラの温度が所定の参照温度を超えた場合には印刷用紙が定着ローラを通過し終わった後に定着ローラの温度を低下させるクールダウン工程が行なわれるようになっている。そして、定着ローラの長さより所定程度以下に短い幅寸法をもつ小幅紙の印刷が行なわれた際に上記クールダウン工程が行なわれた場合、そのクールダウン工程の今までの実行回数または時間長が計測される。そして、上記温度加重高温時間だけでなく、小幅紙印刷の時のクールダウン実行回数またはその時間長に基づいても、定着器が寿命に達したか否かの判定が行われる。小幅紙の印刷の時には、定着ローラの端部の温度が上昇し易いので、定着ローラのクールダウン量を計測することで、定着ローラの端部の温度の上昇の程度や頻度などが分かり、これも判定材料として利用することで、定着器が寿命に達したかどうかの判定の精度が一層向上する。

好適な実施形態では、定着ローラを構成する加熱ローラと加圧ローラの温度をそれぞれ検出し、それぞれのローラの温度について上述した温度加重高温時間を計測し、計測された２つのローラの温度加重高温時間に基づいて、定着器が寿命に達したか否かを判定する。とりわけ加熱ローラと加圧ローラの双方が加熱されるようになっている場合、それぞれのローラの温度加重高温時間を判定材料として利用することにより、判定の精度が一層向上する。

好適な実施形態では、温度加重高温時間として計測するときの重み付け方法として、検出された定着ローラの温度の温度閾値を超えた分である超過温度を求め、この超過温度に応じた重みを時間長に付けるという方法を採用する。超過温度に応じた重みを付けることで、計測する、定着ローラに劣化への影響の大きい高温領域での熱の大きさが、温度加重高温時間により良く反映されるので、判定の精度が一層向上する。

本発明の別の側面に従う、定着器が寿命に達したか否かを判定する方法は、定着器の定着ローラの温度を検出するステップと、検出された定着ローラの温度が所定の温度閾値以上である間、定着ローラの温度に応じた重みが付いた経過時間長である温度加重高温時間を計測するステップと、計測された温度加重高温時間に基づいて、定着器が寿命に達したか否かを判定するステップとを有する。

本発明によれば、定着器の寿命に関する判定の精度がより高くなる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる電子写真式画像形成装置の全体的な概略構成を示す。

図１に示すように画像形成装置１０は、印刷用紙１２を用紙搬送路１４に沿って搬送するための用紙搬送装置（その全体の図示は省略）と、トナー像を生成し、用紙搬送路１４上の転写位置１７にてそのトナー像を印刷用紙１２に転写するためのトナー像形成・転写装置１６と、転写位置１７より用紙搬送路１４に沿って下流の位置に配置され、トナー像が転写された印刷用紙１２を取り込んで、そのトナー像を印刷用紙１２上に定着させるための定着器１８とを備える。上述した用紙搬送装置の一部として、用紙搬送路１４上の転写位置１７の直前位置に、印刷用紙１２を最適タイミングで転写位置１７に供給するためのゲートローラ２０が配置されており、そのゲートローラ２０の直前位置には、印刷用紙１２を検出するための用紙センサ（以下、「ゲート前紙センサ」という）２２が配置されている。ゲートローラ２０は、ゲートクラッチ２１（図４参照）に結合され、ゲートクラッチ２１がオン／オフする（繋がる／切れる）ことにより、回転したり停止したりするようになっている。ところで、トナー像形成・転写装置１６は、転写方式として二次転写方式を採用した構成であるように図１に示されているが、これは単なる例示にすぎず、他の転写方式を採用した構成であってもよい。

定着器１８は、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６とを有し、この明細書では、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６とのセットを「定着ローラ２８」という。加熱ローラ２４と加圧ローラ２６は、互いに当接して、そこに印刷用紙.１２が挟み込まれることになる定着ニップ２９を形成する。加熱ローラ２４は、定着ニップ２９にて、印刷用紙１２のトナー像が転写された側の面に接触して、これを定着に適した高温度に加熱するためのものである。加圧ローラ２６は、定着ニップ２９にて、印刷用紙１２を反対側の面から加熱ローラ２４へ向かって押すことにより、印刷用紙１２のトナー像が転写された側の面を加熱ローラ２４に密着させるためのものである。定着器１８には定着器駆動モータ３０が連結されており、定着器駆動モータ３０は、定着ローラ２８を回転駆動する。

この画像形成装置１０はさらに、コントローラ３２を備える。コントローラ３２は、例えば、コンピュータとそれに接続された各種周辺回路から構成され、画像形成装置１０内の上述した各種機構の動作を制御する。コントローラ３２はさらに、本発明の原理に従い定着器１８が寿命に達したか否かを判定する機能も有する。

図２は、この画像形成装置１０内の定着ローラ２８（加熱ローラ２４と加圧ローラ２６）の内部構成を示す。

図２に示すように、加熱ローラ２４には、これを加熱するためのヒータ（以下、HRヒータという）３４が内蔵されている。加圧ローラ２６にも、これを加熱するためのヒータ（以下、「PRヒータ」という）３６が内蔵されている。また、加熱ローラ２４には、その温度を検出するために、その長さ方向の中央部と端部の２箇所にそれぞれ、温度センサ（例えばサーミスタ）３８，４０が内蔵されている（以下、中央部の温度センサを３８を「HR中央温度センサ」といい、端の温度センサ４０を「HR端温度センサ」という）。加圧ローラ２６にも、その長さ方向の中央部に、温度センサ（例えばサーミスタ）（以下、「PR中央温度センサ」という）が内蔵されている。

図３は、定着工程を行なったときの加熱ローラ２４の典型的な温度分布例を示す。

図３に示すように、定着工程を行なうと、加熱ローラ２４の熱が印刷用紙によって奪われ、特に長さ方向の中央部が最も多くの熱を奪われる。そのため、図３の温度分布曲線４４に示すように、加熱ローラ２４の温度は中央部で低く、両端部で高くなる。複数枚の印刷用紙の定着工程を繰り返すと、この温度分布がより顕著になる。モノクロ印刷のン江戸分布が舞の幅寸法の大きい印刷用紙より、幅寸法の小さい印刷用紙の印刷を繰り返した場合の方が、両端部の温度がより高くなり易い。

加圧ローラ２６も同様な温度分布となる。しかし、加圧ローラ２６より加熱ローラ２４の方が高温になり易いので、加熱ローラ２４の温度をより正確に検出することが、定着器１８の寿命に判断するために重要である。そのため、図２に示すように、加熱ローラ２４には、その中央部と端部の２箇所に温度センサ３８，４０が配置される。ただし、これは例示にすぎず、温度センサの配置場所や個数はこれとは異ならせてもよい。また、加圧ローラ２６にヒータが内蔵されていないタイプの定着器の場合には、加熱ローラ２４に温度センサを設けなくてもよい。

図４は、定着器１８とコントローラ３２の内部構成と機能を示す。

図４に示すように、定着器１８は、加熱ローラ２４内のHRヒータ３４に流す電流（HRヒータ３４の発熱量）を制御するためのスイッチング制御素子（例えばトライアック）５０と、加圧ローラ２６内のPRヒータ３６に流す電流（PRヒータ３６の発熱量）を制御するためのスイッチング制御素子（例えばトライアック）５２と、加熱ローラ２４内のHR中央温度センサ３８の出力に基づいてHRヒータ３４用のスイッチング制御素子５０のオンデューティを制御するデューティ制御回路５４と、加圧ローラ２６内のPR中央温度センサ４２の出力に基づいてPRヒータ３６用のスイッチング制御素子５２のオンデューティを制御するデューティ制御回路５６とを有する。図示省略されているが、HRヒータ３４とPRヒータ３６とスイッチング制御素子５０とスイッチング制御素子５２とは、HRヒータ３４とPRヒータ３６とを直列に接続して両者を同時に発熱させたり、HRヒータ３４とPRヒータ３６を個別に独立して発熱させたりすることが自在にできるような回路（詳細は図示省略）を構成している。

コントローラ３２は、画像処理コントローラ６０と、機構コントローラ６２と、寿命カウンタ６４と、寿命判定部８４とを有する。画像処理コントローラ６０と機構コントローラ６２と寿命カウンタ６４と寿命判定部８４は、いずれも、コントローラ３２のコンピュータがプログラムを実行することで実現される機能であってもよいし、専用ハードウェアであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。

画像処理コントローラ６０は、印刷されるべき画像の画像データを作成し、そして、その画像を印刷するための印刷命令を機構コントローラ６２に出力する。印刷命令には、カラー印刷かモノクロ印刷かなどの印刷色の指定、片面印刷か両面印刷かの印刷面の指定、印刷用紙１２のサイズの指定などが含まれる。画像処理コントローラ６０からの印刷命令のうち、特に印刷用紙１２のサイズの指定は、寿命カウンタ６４にも与えられる。機構コントローラ６２は、画像処理コントローラ６０からの印刷命令を受けて、その印刷命令により要求された印刷動作を実行するために、図１を参照して説明した画像形成装置１０内の用紙搬送装置やトナー像形成・転写装置１６や定着器１８などの各種機構の動作を制御する。

機構コントローラ６２が行なう各種機構に対する種々の制御動作のうち、図４には、定着器１８の寿命についての判定処理に関連性のある制御動作だけが図示されている。すなわち、図４に示すように、機構コントローラ６２は、定着器駆動モータ３０を制御して、定着ローラ２８の回転を制御する。また、機構コントローラ６２は、定着器１８内のデューティ制御回路５４制御して、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の温度を制御する。また、機構コントローラ６２は、印刷用紙１２が適時に転写位置１７へ送り込まれるように、ゲート前紙センサ２２の出力を参照しつつゲートクラッチ２１を操作して、ゲートローラ２０の回転を制御する。

寿命カウンタ６４は、定着器１８が寿命に達したか否かを判定するための判断材料として使われる所定の複数種類の指標値をそれぞれカウントするものであり、定着器紙通過時間カウンタ７０、定着器駆動時間カウンタ７２、HR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６、PR温度加重高温時間カウンタ７８、および小幅紙クールダウンカウンタ８２を有する。また、寿命カウンタ６４は、記憶部８０を有し、この記憶部８０は、HR端温度加重高温時間カウンタ７４、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６およびPR温度加重高温時間カウンタ７８がそれぞれのカウント値を一時的に記憶するために使用される。

定着器紙通過時間カウンタ７０は、一つの指標値としての、印刷用紙１２が定着ローラ２８（定着ニップ２９）を通過するのに要した時間長(以下、「定着器紙通過時間」という）をカウントするものである。この実施形態では、上記定着器紙通過時間に相当するものとして、ゲートクラッチ２１がターンオンした時点（すなわち、ゲートローラ２０が回転を開始して印刷用紙１２の送りを始めた時点）から、ゲート前紙センサ２２の出力信号がターンオフした時点（つまり、その印刷用紙１２の後端がゲート前紙センサ２２を通過した時点）までの時間長が、定着器紙通過時間カウンタ７０によってカウントされる。定着器紙通過時間カウンタ７０によりカウントされた定着器紙通過時間の値は、寿命判定部８４に入力される。

定着器駆動時間カウンタ７２は、別の指標値としての、定着器駆動モータ３０が駆動している時間長、すなわち、定着ローラ２８が駆動している時間長（以下、「定着器駆動時間」という）をカウントする。定着器駆動時間カウンタ７２によりカウントされた定着器駆動時間の値は、寿命判定部８４に入力される。

HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、HR端温度センサ４０により検出される加熱ローラ２４の端部の温度(以下、「HR端温度」という）が、予め設定されているHR端温度閾値以上の高温である間、定着器駆動モータ３０が駆動している時間長（つまり、定着ローラ２８が回転している時間長）をカウントするものである。ただし、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、一定のカウント周期毎にその周期の時間長値をカウントアップするという単純な時間カウントを行うのではなく、一定のカウント周期毎に、そのカウント周期の時間長にその時のHR端温度の高さに応じた重みを付け、その重み付けされた時間長値をカウントアップするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、HR端温度がHR端温度閾値以上であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間に、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度、その時点でのHR端温度のHR端温度閾値を超えた分である超過温度（HR端温度とHR端温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、HR端温度加重高温時間カウンタ７４は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「HR端温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたHR端温度加重高温時間のカウント値は、所定値に達すると、寿命判定部８４に与えられる。

HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、HR中央温度センサ３８により検出される加熱ローラ２４の中央部の温度(以下、「HR中央温度」という）に関して、上述したHR端温度加重高温時間カウンタ７４と同様に、各カウント周期でのHR中央温度の高さに応じた重みを付けた時間長をカウントするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、HR中央温度が予め設定されたHR中央温度閾値以上の高温であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度に、その時点でのHR中央温度のHR中央温度閾値を超た分である超過温度（HR中央温度とHR中央温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、HR中央温度加重高温時間カウンタ７６は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「HR中央温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたHR中央温度加重高温時間のカウント値は、所定値に達すると、寿命判定部８４に与えられる。

PR温度加重高温時間カウンタ７８は、PR中央温度センサ４２により検出される加圧ローラ２６の中央部の温度(以下、「PR温度」という）に関して、上述したHR端温度加重高温時間カウンタ７４およびHR中央温度加重高温時間カウンタ７６と同様に、各カウント周期におけるPR温度の高さに応じた重みを付けた時間長をカウントするという温度加重カウント動作を行う。すなわち、PR温度加重高温時間カウンタ７８は、PR温度が予め設定されたPR温度閾値以上の高温であって、かつ、定着器駆動モータ３０が駆動している間、一定のカウント周期（例えば、１０msec）が経過する都度に、その時点でのPR温度のPR温度閾値を超えた分である超過温度（PR温度とPR温度閾値との差分）を求め、その超過温度値を上記カウント周期の時間長値に乗算し、その乗算値分だけカウント値をカウントアップする。その際、PR温度加重高温時間カウンタ７８は、そのカウント値を記憶部８０に一時的に格納し、その記憶部８０内に保持されているカウント値に、計算された上記乗算値を加算するという動作を、上記カウント周期毎に繰り返すことにより、上述した温度加重カウント動作を実現する。このようにしてカウントされた指標値を以下、「PR温度加重高温時間」という。記憶部８０内に保持されたPR温度加重高温時間のカウント値は、所定値に達すると、寿命判定部８４に与えられる。

ところで、上述したHR端温度閾値、HR中央温度閾値およびPR温度閾値は、それぞれ異なる値でもよいし、同じ値でもよい。

小幅紙クールダウンカウンタ８２は、定着ローラ２８の長さに比べて所定或程度以下に短い幅寸法（定着ローラ２８の長さ方向の寸法）を有する印刷用紙１２（例えば、この画像形成装置１０が印刷可能な印刷用紙１２の最大サイズがA４サイズである場合、それより小さい幅を持つB5、A5、葉書等のサイズの印刷用紙１２であり、以下、これを「小幅紙」という）を印刷した際に、クールダウン工程（定着可能上限温度を超えた定着ローラ２８の温度を低下させる工程）が行われた場合、そのクールダウン工程の実行回数またはそのクールダウン工程に要した時間長（以下、「小幅紙クールダウン量」という）をカウントするものである。すなわち、小幅紙クールダウンカウンタ８２は、画像処理コントローラ６０からの印刷命令に基づき、使用される印刷用紙１２が小幅紙であるか否かをチェックし、その結果、小幅紙であると判断された場合に、機構コントローラ６２が出力する定着器１８に対する制御指令に基づき、クールダウン工程が行なわれた否かを判断して、行われた場合には、その実行回数またはその開始から終了までの時間長（小幅紙クールダウン量）をカウントする。小幅紙クールダウン量のカウント値は、寿命判定部８４に与えられる。

寿命判定部８４は、書換え可能な不揮発性のメモリデバイス（例えばFRAM）８６を有し、寿命カウンタ６４によりカウントされた上述の複数種類の指標値を受け取り、定着器１８の最初の使用開始時から現在までに受け取ったそれぞれの指標値を通算して、それぞれの指標値の通算値をメモリデバイス８６に保存する。そして、寿命判定部８４は、上記複数種類の指標値のそれぞれについて予め設定された判断閾値を有しており、メモリデバイス８６内のそれぞれの指標値の現在の通算値を、それぞれの判断閾値と比較し、その比較結果に基づいて、定着器１８が寿命に達したか否かを判定する。例えば、いずれかの指標値の通算値がその判断閾値を超えたなら、定着器１８が寿命に達したと判定される。寿命判定部８４による判定結果、特に、定着器１８が寿命に達したという判定結果は、図４には図示してないが、この画像形成装置１０がもつユーザインタフェースを通じて、あるいは、この画像形成装置１０と通信可能に接続されたホスト装置などの外部装置を通じて、ユーザに通知されたり、あるいは、エラー発生情報の一つとして、画像処理コントローラ６０に通知され印刷動作を停止するなどの印刷制御に利用されたりする。

次に、上述した構成を持つ本実施形態にかかる画像形成装置１０における、定着器１８を制御する動作とその寿命についての判定を行う動作について、説明する。

図５は、機構コントローラ６２によって行なわれる定着器１８の制御工程（または制御状態）の遷移を示す。

図５に示すように、「停止」、「HRウォームアップ」、「PRウォームアップ」、「定着前」、「定着中」、「定着後」および「クールダウン」の工程（状態）がある。画像形成装置１０の電源がオフの時、または、節電休止状態の時、定着器１８は停止状態にある。画像形成装置１０の電源がターンオンされた時、または節電休止状態から通常状態に復帰した時、機構コントローラ６２による定着器１８の制御は、HRウォームアップ工程から開始してスタンバイ工程まで進む。スタンバイ工程にて画像処理コントローラ６０から印刷命令が入ると、定着前工程が開始され、印刷用紙１２毎に（または、途切れず連続して入ってくる複数の印刷用紙１２の流れ毎に）定着前工程から定着後工程までが実行される。通常、図５に実線矢印で示すように、定着後工程の後に、制御はスタンバイ工程に戻る。ただし、定着ローラ回転開始時（停止状態からHRウォームアップ工程を行う場合）、または、印字中（定着前工程、定着工程、定着後工程）に、定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能上限温度を超えた場合には、点線矢印で示すように、定着後工程に続いてクールダウン工程が実行され、その後に制御はスタンバイ工程に戻る。他方、印字中に定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能下限温度を下回った場合、破線矢印で示すように、定着後工程に続いてHRウォームアップ工程が行なわれる。

HRウォームアップ工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、HRヒータ３４とPRヒータ３６の双方がフィードバック（FB）制御により駆動されて、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度が上げられる。加熱ローラ２４の温度が、スタンバイ用の所定の目標温度に達すると、HRウォームアップ工程が終わり、PRウォームアップ工程が開始する。

PRウォームアップ工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４の温度はフィードバック制御によりスタンバイ用目標温度の付近に維持されつつ、加圧ローラ２６の温度がフィードバック制御により更に上げられる。加圧ローラ２６の温度が、スタンバイ用の所定の目標温度に達すると、PRウォームアップ工程が終わり、スタンバイ工程が開始する。

スタンバイ工程では、定着ローラ２８が停止され、そして、印刷命令の入力を待ちつつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の温度がフィードバック制御によりそれぞれのスタンバイ用目標温度付近に維持される。

印刷命令が入力されると、定着前工程が開始される。定着前工程は、印刷命令の入力時から印刷用紙１２が定着ニップ２９に入る直前（例えば、４秒前）まで行なわれる。定着前工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度がフィードバック制御により、それぞれのスタンバイ用目標温度より高いそれぞれの定着用目標温度へ向けて上げられる。

その後、印刷用紙１２が定着ニップ２９に入る直前（例えば、３秒前）から定着ニップ２９を通過し終わる時まで、定着中工程が行なわれる。定着中工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方の温度がフィードバック制御により、それぞれの定着用目標温度の付近に維持される。

その後、印刷用紙１２が定着ニップ２９を通過し終わった時から、画像形成装置１０の外へ排出されるまでの間、定着後工程が行なわれる。定着後工程では、定着ローラ２８が回転駆動され、かつ、HRヒータ３４とPRヒータ３６に流れる電流値が固定される。

上述したように、定着ローラ回転開始時（停止状態からHRウォームアップ工程を行う場合）、または、印字中（定着前工程、定着工程、定着後工程）に、定着ローラ２８の温度が予め定めた定着可能上限温度を超えた場合には、印刷用紙１２が画像形成装置１０の外へ排出された後にクールダウン工程が行なわれる。クールダウン工程では、定着ローラ２８が停止され、かつ、加熱ローラ２４と加圧ローラ２６の双方のヒータ温度がフィードバック制御により、それぞれのスタンバイ用目標温度の付近まで低下させられる。

以上が、機構コントローラ６２によって行なわれる定着器１８の制御である。定着器１８で上述した制御工程が実行されている間、図４に示した寿命カウンタ６４は、上述した複数種類の指標値、すなわち、定着器紙通過時間、定着器駆動時間、HR端加重高温時間、HR中央加重高温時間、PR温度加重高温時間、および小幅紙クールダウン量をカウントする。カウントされたそれぞれの指標値は、寿命判定部８４に送られて、そこで、定着器１８の最初の使用開始から現在までの間に得られたそれぞれの指標値が通算されて、メモリデバイス８６に保存される。従って、メモリデバイス８６には、定着器紙通過時間、定着器駆動時間、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間、PR温度加重高温時間、および小幅紙クールダウン量のそれぞれの通算値が保持される。そして、これらの指標値の通算値が、それぞれの判定閾値と比較され、その比較結果に基づいて、定着器１８が寿命に達したか否かが判断される。例えば、いずれかの指標値の通算値がその判定閾値を超えれば、定着器１８が寿命に達したと判断される。

ここで、定着器紙通過時間の通算値は、定着ローラ２８を今までに通過した全ての印刷用紙１２の通過時間の合計値に相当する。また、定着器駆動時間の通算値は、定着ローラ２８の今までの全ての回転時間の合計値に相当する。

また、HR端温度加重高温時間の通算値は、HR端温度がHR端温度閾値以上であるという高温状態で加熱ローラ２４が今までに回転していた全ての期間における、HR端温度のHR端温度閾値に対する超過温度を時間で積分した値に実質的に相当する。また、HR中央温度加重高温時間の通算値は、HR中央温度がHR中央温度閾値以上であるという高温状態で加熱ローラ２４が今までに回転していた全ての期間における、HR中央温度のHR中央温度閾値に対する超過温度を時間で積分した値に実質的に相当する。また、PR温度加重高温時間の通算値は、PR温度がPR温度以上であるという高温状態で加圧ローラ２６が今までに回転していた全ての期間における、PR温度のPR温度閾値に対する超過温度を時間で積分した値に実質的に相当する。

上記のHR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間およびPR温度加重高温時間のそれぞれの通算値について、図６を参照して具合的に説明すると次のとおりである。例えば、図６において、温度変化曲線９０がHR端温度の変化曲線であり、温度TthがHR端温度閾値であると想定する。すると、斜線ハッチングで示した領域の面積（すなわち、上記超過温度を時間で積分した値）が、HR端温度加重高温時間の通算値に実質的に相当する。また、温度変化曲線９０がHR中央温度の変化曲線であり、温度TthがHR中央温度閾値であると想定すると、斜線ハッチング領域の面積がHR中央温度加重高温時間の通算値に実質的に相当する。また、温度変化曲線９０がPR温度の変化曲線であり、温度TthがPR温度閾値であると想定すると、斜線ハッチング領域の面積がPR温度加重高温時間の通算値に実質的に相当する。

従って、HR端温度加重高温時間、HR中央温度加重高温時間およびPR温度加重高温時間のそれぞれの通算値は、HR端温度、HR中央温度およびPR温度がそれぞれの温度閾値より高温であるときの時間の長さだけでなく、高温の度合いがどの程度であったかという温度の高さも加味した指標値である。換言すれば、これらの通算値は、加熱ローラ２４および加圧ローラ２６が高温状態であったときにおける加熱ローラ２４および加圧ローラ２６にそれぞれ溜まった熱量の大きさの度合いを反映している。よって、これらの通算値は、従来技術に従う加熱ローラ２４および加圧ローラ２６の高温状態の時の単なる時間長に比較して、加熱ローラ２４および加圧ローラ２６の劣化の度合いを、より良く反映している。

また、小幅紙クールダウン量の通算値は、定着ローラ２８が今までに行なった小幅紙の印刷に伴うクールダウン工程の実行回数または時間長の合計値に相当する。小幅紙が通過した場合、定着ローラ２８の両端部分は小幅紙と接触しないため、その両端部分に熱が溜まってその温度だけが高くなり易く、それにより、その両端部分の劣化が早くなる。従って、小幅紙クールダウン量の通算値がより大きいほど、今までに、その両端部分の高温になった頻度がより多かった、または、その温度がより高くなっていた、または、そこに溜まった熱がより大きかったため、その両端部分の劣化がより進んでいることを意味する。

以上のような複数種類の指標値の通算値を、それぞれの判定閾値と比較することで、定着器１８が寿命に達したか否かを、より精度良く判定することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。

例えば、上述した実施形態では、HR端、HR中央およびPRの温度加重高温時間をカウントする動作は、それぞれの温度がそれぞれの温度閾値以上であり、且つ、定着ローラが回転している時に行われるが、変形例として、定着ローラが回転しているか否かに関わらず、それぞれの温度がそれぞれの温度閾値以上であれば、そのカウント動作を行うように下もよい。

また、時間カウントの温度加重の方法として、上記実施形態は、検出温度の設定温度閾値に対する超過温度を時間に乗算するという方法を採用するが、それ以外の方法、例えば、検出温度それ自体またはその設定閾値に対する超過温度から、所定の関数により加重係数を計算し、その加重係数を時間に乗算する方法などを採用してもよい。

本発明の一実施形態にかかる電子写真式画像形成装置の全体的な概略構成を示す図。 定着ローラの内部構成を示す図。 加熱ローラの長さ方向の温度分布の典型例を示す図。 定着器とコントローラの内部構成と機能とを示す図。 定着器の制御状態の遷移を説明する図。 定着ローラの温度加重高温時間状態のカウント方法を説明する図。

符号の説明

１０：電子写真式画像形成装置、 １２：印刷用紙、 １４：用紙搬送路、 １６：トナー像形成・転写装置、 １７：転写位置、 １８：定着器、 ２０：ゲートローラ、２１：ゲートクラッチ、 ２２：ゲート前紙センサ、 ２４：加熱ローラ、 ２４：加圧ローラ、 ２８：定着ローラ、 ２９：定着ニップ、 ３０：定着器駆動モータ、 ３２：コントローラ、 ３４：HRヒータ、 ３６：PRヒータ、 ３８：HR中央温度センサ、 ４０：HR端温度センサ、 ４２：PR中央温度センサ、 ４４：温度分布曲線、 ５０，５２：スイッチング制御素子、 ５４，５６：デューティ制御回路、 ６０：画像処理コントローラ、 ６２：機構コントローラ、 ６４：寿命カウンタ、 ７０：定着器紙通過時間カウンタ、 ７０：定着器紙通過時間カウンタ、 ７２：定着器駆動時間カウンタ、 ７４：HR端温度加重高温時間カウンタ、 ７６：HR中央温度加重高温時間カウンタ、 ７８：PR温度加重高温時間カウンタ、 ８０：記憶部、 ８２：小幅紙クールダウンカウンタ、 ８４：寿命判定部、 ８６：メモリデバイス、 ９０：温度変化曲線。

Claims (5)

1. 印刷用紙が通過するようになった定着ローラを有する定着器と、
   前記定着ローラの温度と回転駆動を制御する制御手段と、
   前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記定着ローラの温度が所定の温度閾値以上である間、前記定着ローラの温度に応じた重みが付いた経過時間長である温度加重高温時間を計測する温度加重高温時間計測手段と、
   前記温度加重高温時間計測手段により計測された前記温度加重高温時間に基づいて、前記定着器が寿命に達したか否かを判定する寿命判定手段と
   を備えた電子写真式画像形成装置。
2. 請求項１記載の電子写真式画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記定着ローラの温度が所定の参照温度を超えた場合、前記印刷用紙が前記定着ローラを通過し終わった後に前記定着ローラの温度を低下させるクールダウン工程を行なうように、前記定着ローラの温度を制御し、
   前記定着ローラを通過した前記印刷用紙が、前記定着ローラの長さより所定程度以下に短い幅寸法をもつ小幅紙である場合で且つ前記クールダウン工程が行なわれた場合に、前記クールダウン工程の実行回数または時間長である小幅紙クールダウン量を計測する小幅紙クールダウン量計測手段を更に備え、
   前記寿命判定手段は、前記温度加重高温時間だけでなく、前記小幅紙クールダウン量計測手段により計測された前記小幅紙クールダウン量に基づいても、前記定着器が寿命に達したか否かを判定する電子写真式画像形成装置。
3. 請求項１記載の電子写真式画像形成装置において、
   前記定着ローラは、前記印刷用紙を挟むようになった加熱ローラと加圧ローラとを有し、
   前記温度検出手段は、前記加熱ローラの温度を検出する加熱ローラ温度検出手段と、前記加圧ローラの温度を検出する加圧ローラ温度検出手段とを有し、
   前記温度加重高温時間計測手段は、
   前記加熱ローラ温度検出手段により検出された前記加熱ローラの温度が所定の加熱ローラ温度閾値以上である間、前記加熱ローラの温度により加重された時間長である加熱ローラ温度加重高温時間を計測する加熱ローラ温度加重高温時間計測手段と、
   前記加圧ローラ温度検出手段により検出された前記加圧ローラの温度が所定の加圧ローラ温度閾値以上である間、前記加圧ローラの温度により加重された時間長である加圧ローラ温度加重高温時間を計測する加圧ローラ温度加重高温時間計測手段と
   を有し、
   前記寿命判定手段は、前記加熱ローラ温度加重高温時間計測手段により計測された前記加熱ローラ温度加重高温時間と、前記加圧ローラ温度加重高温時間計測手段により計測された前記加圧ローラ温度加重高温時間とに基づいて、前記定着器が寿命に達したか否かを判定する
   電子写真式画像形成装置。
4. 請求項１記載の電子写真式画像形成装置において、
   前記温度加重高温時間計測手段は、前記温度検出手段により検出された前記定着ローラの温度の前記温度閾値を超えた分である超過温度を求め、前記超過温度に応じた重みが付けた経過時間長を、前記温度加重高温時間として計測する
   電子写真式画像形成装置。
5. 電子写真式画像形成装置の定着器が寿命に達したか否かを判定する方法において、
   前記定着器の定着ローラの温度を検出するステップと、
   前記検出された定着ローラの温度が所定の温度閾値以上である間、前記定着ローラの温度に応じた重みが付いた経過時間長である温度加重高温時間を計測するステップと、
   前記計測された温度加重高温時間に基づいて、前記定着器が寿命に達したか否かを判定するステップと
   を有する定着器の寿命判定方法。

Images