JP2019105701A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材や加圧部材及び用紙の摩耗状態に拘らず、連続した定着処理を円滑に行う。【解決手段】プリンター１の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材２０と、加熱部材２０との間に定着ニップＮを形成して、定着ニップＮを通過する用紙を加圧する加圧部材２１と、加熱部材２０又は加圧部材２１を検知対象として、当該検知対象の第１温度を検知する第１温度検知部２３と、定着ニップＮを通過後の用紙の第２温度を検知する第２温度検知部２４とを備える。そして、定着装置１３の制御装置１５は、第１温度及び第２温度の温度差が大きくなる程、検知対象の表面粗さが大きくなる関係に基づいて、検知対象の表面粗さを算出する。また、制御装置１５は、検知対象の表面粗さが大きい程、加熱部材２０の定着温度が高くなるように温度制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。定着装置が駆動や通紙の繰り返しによって劣化し、例えば、加熱部材や加圧部材を構成するベルトやローラーが用紙との接触によって磨耗すると、画像不良や定着不良等の不具合が生じることがある。このような不具合を抑制するために、劣化した定着装置を交換する必要があるので、定着装置を交換するタイミング、即ち、定着装置の寿命を判断することが求められる。

例えば、特許文献１では、画像形成装置は、定着手段（定着装置）の消耗（摩耗）を抑えるために、所定の期間に定着手段が第１の温度以下である状態から印刷を開始したことを示す履歴情報を記録する記録手段と、記録手段に記憶された履歴情報に基づいて定着手段を起動する時間を設定する設定手段と、設定手段によって設定された時間に定着手段が第１の温度以下であれば、定着手段の温度を第２の温度に上昇させる制御手段と、を有する。

特開２０１６−０８０９８７号公報

定着装置では、加熱部材や加圧部材と用紙とが接触によって摩耗すると、これらの摩耗状態に応じて用紙に伝達される熱量が変化する。加熱部材や加圧部材及び用紙の摩耗状態は、用紙のサイズだけでなく、用紙の材料にも依存して変化する。そのため、定着温度が一定であると、用紙やトナー像を安定して加熱することができず、画像不良や定着不良等の不具合が生じることがある。なお、上記の特許文献１の画像形成装置では、加熱部材や加圧部材及び用紙の摩耗状態を考慮しておらず、不具合が生じるおそれがある。

また、定着装置では、加熱部材や加圧部材の使用限度（例えば、寿命通紙枚数）を予め設定していて、加熱部材や加圧部材の使用（例えば、通紙枚数）を監視することによって加熱部材や加圧部材が使用限度に到達したか否かを判断する。しかしながら、加熱部材や加圧部材の実際の使用限度は、摩耗状態に応じて変化して、予め設定された使用限度よりも小さくなることがあるので、加熱部材や加圧部材が実際の使用限度を超えて使用されるおそれがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、加熱部材や加圧部材及び用紙の摩耗状態に拘らず、適切に定着処理を行うことを目的とする。

本発明の定着装置は、用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、前記加熱部材との間に定着ニップを形成して、前記定着ニップを通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、前記加熱部材又は前記加圧部材を検知対象として、当該検知対象の第１温度を検知する第１温度検知部と、前記定着ニップを通過後の前記用紙の第２温度を検知する第２温度検知部と、を備え、前記第１温度及び前記第２温度の差分が大きくなる程、前記検知対象の表面粗さが大きくなる関係に基づいて、前記検知対象の表面粗さを算出し、前記表面粗さが大きい程、前記加熱部材の定着温度が高くなるように温度制御を行う。

前記第１温度検知部及び前記第２温度検知部は、前記定着ニップを通る前記用紙の搬送経路に交差する方向において、前記搬送経路に対して前記検知対象の側に配置されるとよい。

前記第１温度検知部及び前記第２温度検知部は、前記定着ニップを通る前記用紙の幅方向において複数個所のそれぞれに設けられて複数個所の前記第１温度及び前記第２温度を検知し、上記の定着装置は、複数個所の前記第１温度及び前記第２温度に基づいて複数個所の前記表面粗さを算出し、複数個所の前記表面粗さの中で最も大きい表面粗さに基づいて前記温度制御を行うとよい。

上記の定着装置は、前記表面粗さが大きい程、当該定着装置の使用限度を示す寿命通紙枚数を少なくなるように再設定してもよい。

上記の定着装置は、前記寿命通紙枚数の前記用紙を通紙したときの前記検知対象の使用限度を示す寿命表面粗さを予め推測して記憶していて、前記第１温度及び前記第２温度に基づいて算出される前記表面粗さに基づいて、前記寿命表面粗さに到達するときの前記用紙の通紙枚数を算出し、当該通紙枚数が前記寿命通紙枚数よりも少ない場合には、当該通紙枚数を前記寿命通紙枚数として再設定してもよい。

本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えている。

本発明によれば、加熱部材や加圧部材及び用紙の摩耗状態に拘らず、適切に定着処理を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置における定着処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、加熱部材及び用紙を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、加熱部材又は加圧部材の表面粗さと定着温度の温度補正値との関係を示す表である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、用紙の通紙枚数と加熱部材又は加圧部材の表面粗さの設定値との関係を示す表である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、用紙の通紙枚数と加熱部材又は加圧部材の表面粗さの算出値との関係を示す表である。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。図１では、１つの給紙カセット３が図示されているが、プリンター１は、複数種類の用紙（例えば、Ａ４サイズ用紙、Ａ５サイズ用紙、封筒、厚紙等）を収容するように複数の給紙カセット３を備えてよい。

プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が排紙トレイ４の下方に配置され、露光器５の下方には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、トナー像を担持する感光体ドラム７（像担持体）が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラー８と、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

また、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７及び転写ローラー８によって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。また、プリンター本体２の内部には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。例えば、プリンター１は、画像データの印刷ジョブを入力して蓄積し、蓄積された印刷ジョブを順次、画像形成動作によって処理し、処理後の印刷ジョブを削除する。１つの印刷ジョブは、１枚の用紙の印刷を指定してもよく、複数枚の用紙の印刷を指定してもよい。また、印刷ジョブは、用紙の種類を指定してもよい。

画像形成動作では、先ず、画像形成部６の帯電器によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像装置がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙の内、印刷ジョブで指定された用紙が、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。

次に、定着装置１３の構成について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２に示すように、定着装置１３は、加熱部材２０と加圧部材２１とを備える。また、定着装置１３は、駆動源２２（図４参照）、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４を備える。加熱部材２０及び加圧部材２１は、搬送経路１０を挟んで対向すると共に接触して配置され、加熱部材２０及び加圧部材２１の間に定着ニップＮが形成される。

加熱部材２０は、用紙の搬送方向（左右方向）と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長い円柱状の定着ローラーで構成される。加熱部材２０は、定着装置１３のフレーム（図示せず）内の上部に配置される。また、加熱部材２０は、前後方向を回転軸方向として、フレームに対して回転可能に取り付けられ、加圧部材２１の回転に従動して回転する。加熱部材２０は、例えば、円筒状の金属製の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等の樹脂製の弾性層から構成され、弾性層はＰＦＡ等のフッ素系樹脂で離型層によって被覆される。なお、本実施形態では、加熱部材２０がローラーで構成される例を説明するが、加熱部材２０は、ベルトで構成されてもよい。

加熱部材２０の内部には、用紙の幅方向に亘って加熱部材２０を加熱する熱源２５が備えられる。熱源２５は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成される。熱源２５は、制御装置１５によってオン及びオフが切り換えられ、オンのときに電源（図示せず）から電力を供給されることで発熱して加熱部材２０を加熱し、オフのときに電源からの電力供給が遮断されて加熱部材２０の加熱を停止する。あるいは、熱源２５は、加熱部材２０の外部に設けられて、外側から加熱部材２０を加熱するように構成されてもよく、ハロゲンヒーターやセラミックヒーターに限定されず、ＩＨヒーターでもよい。

加圧部材２１は、用紙の幅方向（前後方向）に長い略円柱状のローラーで構成される。加圧部材２１は、定着装置１３のフレーム（図示せず）内の下部において、例えば、加熱部材２０の下方で、加熱部材２０と互いの外周面が対向するように配置される。加圧部材２１は、前後方向を回転軸方向として、フレームに対して回転可能に取り付けられ、モーター等の駆動源２２（図４参照）から伝達される回転駆動力によって回転する。加圧部材２１は、例えば、円柱状の金属製の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等の弾性層から構成され、この弾性層は離型層によって被覆されてもよい。なお、本実施形態では、加圧部材２１がローラーで構成される例を説明するが、加圧部材２１は、ベルトで構成されてもよい。

第１温度検知部２３は、搬送経路１０において加熱部材２０及び加圧部材２１（即ち、定着ニップＮ）よりも上流側に配置される。また、第１温度検知部２３は、搬送経路１０に交差する方向（上下方向）において、搬送経路１０に対して加熱部材２０側と加圧部材２１側とにそれぞれ配置される。第１温度検知部２３は、検知対象の温度を非接触で検知する赤外線温度センサー等の温度センサーで構成される。加熱部材２０側の第１温度検知部２３は、検知対象として定着ニップＮへ進入前（好ましくは、進入直前）の加熱部材２０の表面温度を検知し、加圧部材２１側の第１温度検知部２３は、検知対象として定着ニップＮへ進入前（好ましくは、進入直前）の加圧部材２１の表面温度を検知する。

第２温度検知部２４は、搬送経路１０において加熱部材２０及び加圧部材２１（即ち、定着ニップＮ）よりも下流側に配置される。また、第２温度検知部２４は、搬送経路１０に交差する方向（上下方向）において、搬送経路１０に対して加熱部材２０側と加圧部材２１側とにそれぞれ配置される。第２温度検知部２４は、検知対象の温度を非接触で検知する赤外線温度センサー等の温度センサーで構成される。加熱部材２０側の第２温度検知部２４は、検知対象として定着ニップＮを通過後（好ましくは、通過直後）の用紙の加熱部材２０側の表面温度を検知し、加圧部材２１側の第２温度検知部２４は、検知対象として定着ニップＮを通過後（好ましくは、通過直後）の用紙の加圧部材２１側の表面温度を検知する。

なお、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４は、図３に示すように、用紙の幅方向において複数個所（例えば、中央及び両端）で加熱部材２０や加圧部材２１を挟んで対向する位置に設けられる。ここで、用紙の幅方向の両端とは、用紙の幅方向のエッジ部分を示し、加熱部材２０や加圧部材２１との摩擦が生じ易い部分である。あるいは、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４は、用紙の幅方向において中央のみに設けられてもよく、若しくは、用紙の幅方向において両端のみに設けられてもよい。

次に、定着装置１３を制御する制御装置１５の電気的な構成について図４を参照しながら説明する。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１６に接続されている。なお、制御装置１５及び記憶装置１６として、プリンター１の各部を統括制御するメイン制御装置及びメイン記憶装置が適用されてもよい。

制御装置１５は、記憶装置１６に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１５に接続された各部を制御する。例えば、制御装置１５は、定着装置１３の駆動源２２、第１温度検知部２３、第２温度検知部２４及び熱源２５に接続されている。制御装置１５は、プリンター１が印刷ジョブを処理する際に、その印刷ジョブに対応した定着処理を行うように定着装置１３を制御する。また、定着処理は、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａを算出する表面粗さ算出処理や、算出された表面粗さＺａに基づいて加熱部材２０の定着温度を制御する温度制御処理を含む。記憶装置１６には、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａと加熱部材２０の定着温度の温度補正値との関係を予め記憶している。

次に、定着装置１３の定着処理について図５を参照しながら説明する。

所定の印刷ジョブの１枚目の用紙に対して印刷が行われるとき（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御装置１５は、定着装置１３の加熱部材２０が、予め定められた定着温度となるように、熱源２５による加熱部材２０の加熱を制御する（ステップＳ２）。そして、１枚目の用紙に対して定着処理が行われ（ステップＳ３）、トナー像の形成された用紙が、定着温度になった加熱部材２０と加圧部材２１との間の定着ニップＮを通されて、トナー像が用紙に定着される。

ここで、用紙が定着ニップＮを通されるとき、第１温度検知部２３は、加熱部材２０及び加圧部材２１の少なくとも一方の表面温度（第１温度Ｔ１）を検知し、第２温度検知部２４は、定着ニップＮを通過後の用紙の加熱部材２０及び加圧部材２１の少なくとも一方側の表面温度（第２温度Ｔ２）を検知する（ステップＳ４）。第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４が用紙の幅方向の複数個所に配置されている場合、これら複数個所での第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２が検知される。制御装置１５は、第１温度検知部２３で検知された第１温度Ｔ１及び第２温度検知部２４で検知された第２温度Ｔ２に基づいて、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａを算出する表面粗さ算出処理を行う（ステップＳ５）。

表面粗さ算出処理では、例えば、加熱部材２０の第１温度Ｔ１と加熱部材２０側の用紙の第２温度Ｔ２とを用いる。そして、定着処理における加熱部材２０と用紙との接触熱の伝達に関して、加熱部材２０及び用紙の接触界面の温度差ΔＴ（Ｔ１−Ｔ２）［Ｋ］並びに接触熱抵抗Ｒ［ｍ^２Ｋ／Ｗ］を用いて、以下の数式（１）の関係が成り立つ。

数式（１）において、ｈｃ［Ｗ／ｍ^２Ｋ］は、加熱部材２０及び用紙の接触熱伝達率を示し、ｑ［Ｗ／ｍ^２］は、加熱部材２０及び用紙の接触界面の熱流束を示す。制御装置１５は、この数式（１）を用いて、加熱部材２０及び用紙の接触熱抵抗Ｒを算出することができる。また、加熱部材２０及び用紙の接触熱抵抗Ｒ並びに表面粗さ（表面粗さ高さ）Ｚａ及びＺｂ［μｍ］に関して、以下の数式（２）の関係が成り立つ。

数式（２）において、ｋａ及びｋｂ［Ｗ／ｍＫ］は、それぞれ加熱部材２０及び用紙の熱伝導率を示し、ｋｆ［Ｗ／ｍＫ］は、加熱部材２０及び用紙の介在流体（空気）の熱伝導率を示し、ｈ０［ｍ２Ｋ／Ｗ］は、付加コンダクタンスを示し、Ａ［ｍ^２］は、加熱部材２０及び用紙の真実接触面積を示し、Ａａ［ｍ^２］は、加熱部材２０及び用紙の接触面積を示す。なお、付加コンダクタンスｈ０は、定数（例えば、１．９８×１０^−５（１/ｋａ＋１/ｋｂ））である。

接触面積Ａａは、加熱部材２０及び用紙の見かけの接触面積であり、真実接触面積Ａは、図６に示すように、加熱部材２０及び用紙の表面の微小の凹凸が実際に接触している面積である。真実接触面積Ａは、以下の数式（３）によって算出される。

数式（３）において、ｐ［Ｐａ］は、加熱部材２０及び用紙の間の圧力（定着ニップＮのニップ圧）であり、Ｅａ及びＥｂ［Ｐａ］は、加熱部材２０及び用紙のヤング率であり、μａ及びμｂは、加熱部材２０及び用紙のポアソン比である。

なお、加熱部材２０及び用紙の表面粗さ（表面粗さ高さ）Ｚａ及びＺｂは、各表面の微小の凹凸の高さである。加熱部材２０の表面はフッ素材料で構成されているので、表面粗さＺａは用紙に比べて非常に小さい。加熱部材２０の表面粗さＺａの変動は、用紙の表面粗さＺｂの変動に比べて非常に小さいが、本実施形態では、用紙の表面粗さＺｂを一定値として用いる。

制御装置１５は、上記の数式（１）、（２）及び（３）を用いることによって、加熱部材２０及び用紙の温度差ΔＴ（Ｔ１−Ｔ２）に基づいて、加熱部材２０の表面粗さＺａを算出することができる。上記の数式（１）、（２）及び（３）によれば、温度差ΔＴと加熱部材２０の表面粗さＺａとの関係性は、加熱部材２０の表面粗さＺａが大きくなる程、温度差ΔＴが大きくなることを示している。換言すれば、制御装置１５は、温度差ΔＴが大きくなる程、表面粗さＺａが大きくなる関係に基づいて、加熱部材２０の表面粗さＺａを算出する。

なお、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４が用紙の幅方向の複数個所で第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２を検知した場合、制御装置１５は、用紙の幅方向の複数個所で加熱部材２０の表面粗さＺａを算出する。そして、制御装置１５は、複数個所の加熱部材２０の表面粗さＺａの中で、最も大きい表面粗さＺａに基づいて、温度制御処理、即ち、下記の温度補正値の判定を行う。

また、制御装置１５は、加熱部材２０の表面粗さＺａの算出後、加熱部材２０の定着温度の温度補正値を判定する（ステップＳ６）。加熱部材２０の表面粗さＺａと定着温度の温度補正値との関係は、記憶装置１６において、例えば、図７に示すような温度補正テーブルで記憶されている。この関係において、温度補正値は、加熱部材２０の表面粗さＺａが高く（大きく）なる程、定着温度を高くするような制御を示す。そして、制御装置１５は、加熱部材２０の表面粗さＺａ及び温度補正テーブルに基づいて定着温度の温度補正値を判定（取得）する。温度補正値は、同じ用紙が使用される間、記憶装置１６に記憶されて維持される。なお、記憶装置１６は、温度補正テーブルに代えて、加熱部材２０の表面粗さＺａに基づいて定着温度の温度補正値を算出可能な数式を記憶していて、制御装置１５がこの数式に基づいて定着温度の温度補正値を算出してもよい。

上記の印刷ジョブの１枚目の用紙の定着処理が完了した後、連続して次の用紙（同じ印刷ジョブの２枚目以降の用紙や、同じ印刷設定で連続して行われる他の印刷ジョブの１枚目以降の用紙）の印刷が行われるとき（ステップＳ７：ＹＥＳ、ステップＳ１：ＮＯ、）、制御装置１５は、定着装置１３の加熱部材２０について予め定められた定着温度を、１枚目の用紙について算出した定着温度の温度補正値を用いて補正する（ステップＳ８）。ここで、連続した次の用紙の定着処理とは、例えば、同じ印刷ジョブの２枚目以降の用紙や、同じ印刷設定で連続して行われる他の印刷ジョブの１枚目以降の用紙の定着処理である。

また、制御装置１５は、補正された定着温度となるように、熱源２５による加熱部材２０の加熱を制御する（ステップＳ８）。そして、連続した次の用紙の定着処理が行われ（ステップＳ９）、トナー像の形成された用紙が、定着温度になった加熱部材２０と加圧部材２１との間の定着ニップＮを通されて、トナー像が用紙に定着される。

なお、連続した他の用紙の定着処理がない場合、１枚目の用紙について算出した定着温度の温度補正値はリセット（ゼロに）されてよい。

上記の定着処理の表面粗さ算出処理では、加熱部材２０の第１温度Ｔ１と加熱部材２０側の用紙の第２温度Ｔ２とを用いる例を説明したが、この例に限定されない。例えば、表面粗さ算出処理では、加圧部材２１の第１温度Ｔ１と加圧部材２１側の用紙の第２温度Ｔ２とを用いてもよい。この場合、数式（１）では、加圧部材２１及び用紙の接触熱伝達率ｈｃ、並びに加圧部材２１及び用紙の接触界面の熱流束ｑが用いられ、加圧部材２１及び用紙の温度差ΔＴ（Ｔ１−Ｔ２）に基づいて、加圧部材２１及び用紙の接触熱抵抗Ｒが算出される。また、数式（２）では、加圧部材２１の熱伝導率ｋａ、加圧部材２１及び用紙の介在流体の熱伝導率ｋｆ、一定値としての加圧部材２１の表面粗さＺａ、加圧部材２１及び用紙の真実接触面積Ａ及び接触面積Ａａを用いて、用紙の表面粗さＺｂが算出される。なお、数式（３）では、加圧部材２１及び用紙の間の圧力ｐ（定着ニップＮのニップ圧）であり、加圧部材２１のヤング率Ｅａ、加圧部材２１のポアソン比μａを用いて、加圧部材２１の真実接触面積Ａが算出される。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材２０と、加熱部材２０との間に定着ニップＮを形成して、定着ニップＮを通過する用紙を加圧する加圧部材２１と、加熱部材２０又は加圧部材２１を検知対象として、当該検知対象の第１温度Ｔ１を検知する第１温度検知部２３と、定着ニップＮを通過後の用紙の第２温度Ｔ２を検知する第２温度検知部２４とを備える。そして、定着装置１３の制御装置１５は、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２の温度差ΔＴが大きくなる程、検知対象の表面粗さＺａが大きくなる関係に基づいて、検知対象の表面粗さＺａを算出する。また、制御装置１５は、検知対象の表面粗さＺａが大きい程、加熱部材２０の定着温度が高くなるように温度制御を行う。

通常、加熱部材２０の定着温度は、プリンター１の印刷設定で用紙毎に設定される坪量に応じて予め設定されている。しかしながら、加熱部材２０や加圧部材２１の表面粗さＺａによって、加熱部材２０又は加圧部材２１から用紙に伝達する熱量が変化するので、用紙の温度も変化する。また、用紙の温度の変化によって、定着装置１３の定着処理に関する性能が変化すると、予め設定した定着温度では、適切な定着処理ができない場合がある。これに対して、本実施形態の定着装置１３では、加熱部材２０や加圧部材２１の表面粗さＺａに応じて定着温度を変更するように制御している。これにより、定着装置１３では、加熱部材２０や加圧部材２１及び用紙の摩耗状態に拘らず、適切な定着温度を設定しているので、適切に定着処理を行うことが可能となる。

また、定着装置１３では、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４は、定着ニップＮを通る用紙の搬送経路１０に交差する方向において、搬送経路１０に対して検知対象としての加熱部材２０又は加圧部材２１の側に配置される。これにより、加熱部材２０や加圧部材２１の表面粗さＺａの算出に要する加熱部材２０の第１温度Ｔ１又は加圧部材２１の第１温度Ｔ１を、第１温度検知部２３によって適切に検知し、また、加熱部材２０側の用紙の第２温度Ｔ２又は加圧部材２１側の用紙の第２温度Ｔ２を、第２温度検知部２４によって適切に検知することが可能となる。特に、第２温度検知部２４は、定着ニップＮを通過直後の用紙の第２温度Ｔ２を検知することが可能となる。

なお、上記した実施形態では、第１温度検知部２３及び第２温度検知部２４を、搬送経路１０に対して加熱部材２０側と加圧部材２１側とにそれぞれ設ける例を説明したが、加熱部材２０側及び加圧部材２１側の内、検知対象となる一方側のみに設ければよい。

また、表面粗さ算出処理において、加熱部材２０の第１温度Ｔ１と加熱部材２０側の用紙の第２温度Ｔ２を用いる場合、加圧部材２１側の第１温度検知部２３で検知される加圧部材２１の温度に基づいて、加熱部材２０の第１温度Ｔ１を推測して算出してもよく、加圧部材２１側の第２温度検知部２４で検知される加圧部材２１側の用紙の温度に基づいて、加熱部材２０側の用紙の第２温度Ｔ２を推測して算出してもよい。表面粗さ算出処理において、加圧部材２１の第１温度Ｔ１と加圧部材２１側の用紙の第２温度Ｔ２を用いる場合も同様である。

更に、他の実施形態によれば、定着装置１３は、上記のように算出した加熱部材２０や加圧部材２１の表面粗さＺａに基づいて、定着装置１３の寿命を予測するように構成される。定着装置１３は、駆動や通紙の繰り返しによって劣化し、例えば、加熱部材２０や加圧部材２１を構成するベルトやローラーが用紙との接触によって磨耗すると、画像不良や定着不良等の不具合が生じることがある。そこで、定着装置１３では、画像不良や定着不良等の不具合が生じることなく安全に使用できるまでの使用限度を示す寿命として、使用開始からの寿命駆動時間や寿命通紙枚数が予め設定されて記憶装置１６に記憶されている。そして、定着装置１３の使用が寿命に達すると、プリンター１は、定着装置１３の交換を促す警告を報知したり、印刷続行不可を報知したりする。

本実施形態の定着装置１３では、制御装置１５は、加熱部材２０及び加圧部材２１の全ての通紙に関して、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａを算出する。加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａの算出は、上記の実施形態の表面粗さ算出処理と同様にして行われる。

一方、記憶装置１６は、加熱部材２０及び加圧部材２１における所定の通紙枚数毎（例えば、１０００００枚毎）に、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さの推移を予め推定（設定）して記憶している。換言すれば、記憶装置１６は、用紙の通紙枚数と、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さの設定値との対応関係について、例えば、図８に示すような対応テーブルを記憶している。特に、記憶装置１６は、加熱部材２０及び加圧部材２１の寿命通紙枚数（例えば、５０００００枚）に対応する加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さ（寿命表面粗さ）の設定値（例えば、２．５μｍ）を記憶している。この対応関係では、用紙の通紙枚数が多くなる程、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さの設定値は高く（大きく）なる。

ところで、用紙が定着装置１３を通紙される際の、定着装置１３の加熱部材２０や加圧部材２１の磨耗は、これらの部材や用紙の粗さ、用紙に対する圧力、部材間の速度差や用紙との速度差、用紙との摩擦時間等の要素に依存する。そのため、所定の通紙枚数に到達した時点で、加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａは、予め推定されて記憶装置１６に記憶された設定値と、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２に基づく表面粗さ算出処理で算出された値とで異なることがある。そして、通紙枚数が寿命通紙枚数に到達する前に、表面粗さ算出処理で算出された加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａが寿命表面粗さに到達し、即ち、加熱部材２０又は加圧部材２１の寿命に到達してしまう場合がある。この場合、制御装置１５が、予め設定された寿命通紙枚数に基づいて定着装置１３の寿命を判断していると、定着装置１３の寿命が適切に判断されずに、加熱部材２０又は加圧部材２１が寿命を超えて使用されてしまう。

これに対して、本実施形態では、制御装置１５は、所定の通紙枚数（例えば、２０００００枚）の時点での加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａについて、表面粗さ算出処理で算出された表面粗さＺａ（実際の表面粗さＺａ）と、記憶装置１６に記憶された表面粗さの設定値とを比較する。または、制御装置１５は、複数の通紙枚数の各時点での複数の実際の表面粗さＺａを用いて、近似関数によって、後続の所定の通紙枚数（例えば、２０００００枚）の時点での表面粗さの予測値を算出（予測）する。後者の場合、制御装置１５は、後続の所定の通紙枚数の時点について、表面粗さの予測値と、記憶装置１６に記憶された表面粗さの設定値とを比較する。実際の表面粗さＺａ又は表面粗さの予測値が表面粗さの設定値よりも大きくなっている（増加している）場合には、制御装置１５は、実際の表面粗さＺａ又は表面粗さの予測値の増加傾向と、対応する通紙枚数の増加傾向とに基づいて、実際の表面粗さＺａ又は表面粗さの予測値が寿命表面粗さに到達したときの通紙枚数を算出する。このように算出された通紙枚数は、寿命通紙枚数よりも短くなっているので、制御装置１５は、その差分に応じて寿命通紙枚数を短く（少なく）再設定する。

具体的には、制御装置１５は、図９に示すように、加熱部材２０又は加圧部材２１に所定の通紙枚数（例えば、２０００００枚）の用紙が通紙されたときに、それまでの複数の通紙枚数の各時点で表面粗さ算出処理で算出された複数の表面粗さＺａを用いて、近似関数によって、寿命表面粗さ（例えば、例えば、２．５μｍ）に到達するときの通紙枚数を算出（予測）する。そして、制御装置１５は、予測した通紙枚数が寿命通紙枚数（例えば、５０００００枚）以上の場合には、設定された寿命通紙枚数をそのまま維持する。一方、制御装置１５は、予測した通紙枚数（例えば、２５００００枚）が寿命通紙枚数未満の場合には、予測した通紙枚数を寿命通紙枚数として再設定する。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１の定着装置１３は、表面粗さ算出処理で算出された加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａが大きい程、当該定着装置１３の使用限度を示す寿命通紙枚数を少なくなるように再設定するように構成される。

具体的には、記憶装置１６は、寿命通紙枚数の用紙を通紙したときの加熱部材２０又は加圧部材２１の使用限度を示す寿命表面粗さを予め推測して記憶している。制御装置１５は、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２に基づいて算出される加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａに基づいて、寿命表面粗さに到達するときの用紙の通紙枚数を算出し、当該通紙枚数が寿命通紙枚数よりも少ない場合には、当該通紙枚数を寿命通紙枚数として再設定する。

これにより、定着装置１３では、表面粗さ算出処理で算出された加熱部材２０又は加圧部材２１の表面粗さＺａの増加傾向に合わせて、寿命通紙枚数を再設定しているので、定着装置１３の寿命（加熱部材２０又は加圧部材２１の寿命表面粗さ）を適切に判断することができる。そのため、定着装置１３が寿命を超えて使用されることを抑制することができる。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
６ 画像形成部
７ 感光体ドラム（像担持体）
８ 転写ローラー
１０ 搬送経路
１１ 給紙部
１２ 転写部
１３ 定着装置
１４ 排紙部
１５ 制御装置
２０ 加熱部材
２１ 加圧部材
２２ 駆動源
２３ 第１温度検知部
２４ 第２温度検知部
２５ 熱源

Claims (6)

1. 用紙に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材との間に定着ニップを形成して、前記定着ニップを通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、
   前記加熱部材又は前記加圧部材を検知対象として、当該検知対象の第１温度を検知する第１温度検知部と、
   前記定着ニップを通過後の前記用紙の第２温度を検知する第２温度検知部と、
   を備え、
   前記第１温度及び前記第２温度の差分が大きくなる程、前記検知対象の表面粗さが大きくなる関係に基づいて、前記検知対象の表面粗さを算出し、
   前記表面粗さが大きい程、前記加熱部材の定着温度が高くなるように温度制御を行うことを特徴とする定着装置。
2. 前記第１温度検知部及び前記第２温度検知部は、前記定着ニップを通る前記用紙の搬送経路に交差する方向において、前記搬送経路に対して前記検知対象の側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１温度検知部及び前記第２温度検知部は、前記定着ニップを通る前記用紙の幅方向において複数個所のそれぞれに設けられて複数個所の前記第１温度及び前記第２温度を検知し、
   複数個所の前記第１温度及び前記第２温度に基づいて複数個所の前記表面粗さを算出し、複数個所の前記表面粗さの中で最も大きい表面粗さに基づいて前記温度制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記表面粗さが大きい程、当該定着装置の使用限度を示す寿命通紙枚数を少なくなるように再設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記寿命通紙枚数の前記用紙を通紙したときの前記検知対象の使用限度を示す寿命表面粗さを予め推測して記憶していて、
   前記第１温度及び前記第２温度に基づいて算出される前記表面粗さに基づいて、前記寿命表面粗さに到達するときの前記用紙の通紙枚数を算出し、当該通紙枚数が前記寿命通紙枚数よりも少ない場合には、当該通紙枚数を前記寿命通紙枚数として再設定することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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