JP2021131517A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の寿命を適切に判定することが可能な定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置は、定着ニップを形成する定着部材を有し、定着部材の表面に弾性層が形成されている定着部と、定着部材の温度を検出する温度検出部と、定着ニップを形成するように定着部材を駆動させ、温度検出部の検出結果に基づいて、弾性層の発熱量を算出する発熱量算出部と、算出された発熱量と、弾性層の硬度との関係性に基づいて、定着部材が寿命に達したか否かについて判定する判定部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に記録媒体（用紙）に転写させた後、定着装置において加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

定着装置に関する技術として、加熱ローラーに巻回される定着ベルトに張力を与えるテンションローラーを備えることによって、定着ベルトおよび加熱ローラーを加熱する加熱機構とベルトとの間の距離を安定させてトナー画像の定着を好適に行えるように構成した技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２−８４８７号公報

ところで、従来、定着装置を構成する定着部材（例えば、定着ローラー）の寿命（使用限度）に関しては、当該定着部材の劣化状態を表す硬度を直接測定することが難しい背景もあり、例えばプリント枚数を用いて定着部材の劣化状態を推定し、定着部材が寿命に達したか否かを判定している。具体的には、プリント枚数が基準値（所定枚数）を超えた場合に定着部材の寿命として、ユーザーに定着部材の交換を促す寿命通知を出すような制御を行っている。

しかしながら、プリント枚数だけでは、定着部材の劣化状態を正しく推定することができず、ひいては定着部材が寿命に達したか否かを正しく判定できない場合がある。例えば、定着部材の使用環境（例えば、温湿度環境、紙種、稼働時間）が異なると、定着部材の劣化態様にも違いが生じ、仮に同じプリント枚数であっても使用環境によって寿命に達する場合と寿命に達しない場合とが生じ得る。

このような場合、実際には寿命に達していないのに不必要に定着部材を交換してしまったり、寿命に達すると想定されるプリント枚数よりも少ないプリント枚数で寿命に達してしまい定着不良等の不具合が生じたりするという問題があった。そのため、定着部材の使用環境が異なる場合であっても、定着部材の寿命を適切に判定する技術が要望されている。

本発明は、定着部材の寿命を適切に判定することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、
定着ニップを形成する定着部材を有し、前記定着部材の表面に弾性層が形成されている定着部と、
前記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させ、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記弾性層の発熱量を算出する発熱量算出部と、
算出された前記発熱量と、前記弾性層の硬度との関係性に基づいて、前記定着部材が寿命に達したか否かについて判定する判定部と、
を備える。

本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備える。

本発明によれば、定着部材の寿命を適切に判定することができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 シリコンゴムにおける粘弾性率と硬度との関係を示す図である。 シリコンゴムにおける粘弾性率と発熱量との関係を示す図である。 シリコンゴムにおける発熱量と硬度との関係を示す図である。 プリント枚数と発熱量との関係を示す図である。 プリント枚数とシリコンゴムの硬度との関係を示す図である。 使用日数とローラー硬度との間の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写体に一次転写し、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙（本発明の「記録媒体」に対応）に二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体を中間転写体の走行方向に直列配置し、中間転写体に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備えている。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備えている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３（揮発性メモリ）に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されているＬＵＴ（Look Up Table）等の各種データが参照される。

なお、制御部１００は、本発明の「発熱量算出部」、「判定部」、「タイミング推定部」および「定着条件変更部」として機能する。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）またはＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成する。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置（スキャナー）１２等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿Ｄ又はコンタクトガラス上に載置された原稿Ｄを光学的に走査し、原稿Ｄからの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面及び各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー及びスタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備えている。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正及びシェーディング補正等の各種補正処理、並びに圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備えている。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）及び電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層することで構成された、光導電性を有する感光体である。感光体ドラム４１３は、例えば負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。帯電装置４１４は、ストロコロン帯電器である。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。レーザー光の照射により感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されると、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。その結果、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーとキャリアー（磁性体）とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２における現像ローラーは、回転駆動される円筒状の現像スリーブ４１２Ａと、現像スリーブ４１２Ａ内に内挿され、回転しないように現像装置４１２の筺体に固定された円柱状のマグネットローラーとからなる。

マグネットローラーは、その周方向に沿って複数の磁石が配されてなり、その磁力によってキャリアーが現像スリーブ４１２Ａの外周面上に担持されて搬送され、感光体ドラム４１３と対向する位置（現像位置）で起立して磁気ブラシが形成される。キャリアーに静電吸着されて搬送されてきたトナーが、当該現像位置において、現像スリーブ４１２Ａと感光体ドラム４１３との電位差により感光体ドラム４１３側に移動し、その周面に形成された静電潜像が現像される。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、二次転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側、つまり二次転写ローラー４２４と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面、すなわちトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面すなわち定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、および加熱源等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。なお、加熱ローラー６２は、本発明の「加熱部」として機能する。

定着ベルト６１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、この用紙Ｓを定着温度（例えば、１６０〜２００℃）で加熱する。ここで、定着温度とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種、坪量によって異なる。

定着ベルト６１は、例えば、基体として厚さ７０μｍのＰＩ（ポリイミド）を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ２００μｍの耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、表層に耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のコーティングをしている。定着ベルト６１の外径寸法は、例えば１２０ｍｍである。

加熱ローラー６２は、定着ベルト６１ひいては定着ローラー６３を加熱する加熱源としてハロゲンヒーターを内蔵している。加熱ローラー６２の外径寸法は、例えば７０ｍｍである。

定着ローラー６３は、例えば、鉄等の金属から形成された中実の芯金を、表層部の弾性層（本発明の「弾性層」に相当）として厚さ２０ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆している。定着ローラー６３の外径寸法は、例えば７０ｍｍである。

定着ローラー６３の芯金の端部には、定着ローラー６３の芯金の温度を定着ローラー６３の温度として検出する温度検出部７３が設けられている。温度検出部７３は、接触式サーミスター等の温度センサーであり、検出した定着ローラー６３の温度を制御部１００に出力する。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１を介して定着ローラー６３を所定の定着荷重（例えば、２２００Ｎ）で加圧する。このようにして、加圧ローラー６４は、定着ベルト６１を介して定着ローラー６３との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。なお、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４は、本発明の「定着部材」として機能する。

加圧ローラー６４は、定着ニップを用紙Ｓが通過する場合（通紙時）、押圧手段（図示略）により定着ベルト６１を介して定着ローラー６３のシリコンゴム（弾性層）に圧接する一方、定着ニップを用紙Ｓが通過しない場合（非通紙時）、定着ローラー６３のシリコンゴムから離間する。加圧ローラー６４の駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、回転数等）は、制御部１００によって行われる。

加圧ローラー６４は、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金の外周面を、弾性層として厚さ３ｍｍの耐熱性のシリコンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ１０°）で被覆し、更に、ＰＦＡチューブの樹脂層で被覆している。加圧ローラー６４の外径寸法は、例えば７０ｍｍである。加圧ローラー６４の温度は、例えば８０〜１２０℃に制御されている。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５３ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５３ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されると共に搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に転写され、定着部６０において定着工程が施される。定着工程によりトナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により画像形成装置１の外部に排紙される。

ところで、従来、定着装置（定着部６０）を構成する定着部材（例えば、定着ローラー６３）の寿命（使用限度）に関しては、当該定着部材の劣化状態を表す硬度を直接測定することが難しい背景もあり、例えばプリント枚数を用いて定着部材の劣化状態を推定し、定着部材が寿命に達したか否かを判定している。具体的には、プリント枚数が基準値（所定枚数）を超えた場合に定着部材の寿命として、ユーザーに定着部材の交換を促す寿命通知を出すような制御を行っている。

しかしながら、プリント枚数だけでは、定着部材の劣化状態を正しく推定することができず、ひいては定着部材が寿命に達したか否かを正しく判定できない場合がある。例えば、定着部材の使用環境（例えば、温湿度環境、紙種、稼働時間）が異なると、定着部材の劣化態様にも違いが生じ、仮に同じプリント枚数であっても使用環境によって寿命に達する場合と寿命に達しない場合とが生じ得る。

このような場合、実際には寿命に達していないのに不必要に定着部材を交換してしまったり、寿命に達すると想定されるプリント枚数よりも少ないプリント枚数で寿命に達してしまい定着不良等の不具合が生じたりするという問題があった。そのため、定着部材の使用環境が異なる場合であっても、定着部材の寿命を適切に判定する技術が要望されている。

そこで本実施の形態では、制御部１００は、定着ニップを形成するように定着ベルト６１を介して加圧ローラー６４を定着ローラー６３に圧接し、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させた状態における定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量を算出し、算出した発熱量から当該シリコンゴムの現在の硬度を求めることで定着ローラー６３が寿命に達したか否かについて判定する。

ここで、ゴムの硬度は、ゴムの粘弾性率に対して線形に相関する。また、ゴムの粘弾性率は、繰り返しの圧縮変形によるゴムの発熱量に対して線形に相関する。そのため、ゴムの発熱量を算出することによって、ゴムの硬度を間接的に算出することができる。

本実施の形態では、制御部１００は、発熱量算出モードにおいて、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させた状態における定着ローラー６３の温度上昇量を、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量として算出する。定着ローラー６３のシリコンゴムは、耐久とともに硬度が低下すると、粘弾性率が増大し、発熱量が増大する結果、定着ローラー６３の温度が上昇する。そのため、制御部１００は、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量（定着ローラー６３の温度上昇量）が所定値以上である場合、定着ローラー６３が寿命に達したと判定する一方、当該発熱量が所定値未満である場合、定着ローラー６３が寿命に達していないと判定する。

図３は、定着ローラー６３のシリコンゴムにおける粘弾性率と硬度（アスカーＣ硬度）との関係を示す図である。図３に示すように、シリコンゴムの粘弾性率に対して当該シリコンゴムの硬度は線形に相関し、粘弾性率が増大するにつれて硬度が線形に低下する。

なお、図３に示すシリコンゴムの粘弾性率を測定する測定器としては、株式会社ウェイブサイバー製の工業用粘弾性測定装置Ｅ−２００ＤＴを使用した。この測定器で測定される粘弾性率（％）は、粘弾性物質の粘性と弾性とのバランスを表す。具体的には、粘弾性物質について弾性の程度よりも粘性の程度が大きい場合、粘弾性率は増大する一方、粘性の程度よりも弾性の程度が大きい場合、粘弾性率は低下する。

図４は、定着ローラー６３のシリコンゴムにおける粘弾性率と発熱量との関係を示す図である。図４に示すように、シリコンゴムの粘弾性率に対して当該シリコンゴムの発熱量は線形に相関し、粘弾性率が増大するにつれて発熱量も線形に増大する。

図５は、定着ローラー６３のシリコンゴムにおける発熱量と硬度（アスカーＣ硬度）との関係を示す図である。図５に示す発熱量と硬度との関係は、図３に示す粘弾性率と硬度との関係と、図４に示す粘弾性率と発熱量との関係とに基づいて導かれる。図５に示すように、シリコンゴムの発熱量に対して当該シリコンゴムの硬度は線形に相関し、発熱量が増大するにつれて硬度は線形に低下する。

制御部１００は、例えば朝一の電源オン直後において発熱量算出モードに遷移し、温度検出部７３から出力された温度を第１の温度として記憶部７２に記録する。その後、制御部１００は、加熱ローラー６２により定着ローラー６３が加熱されていない状態（ヒーターオフ状態）において、定着ニップを形成するように定着ベルト６１を介して加圧ローラー６４を定着ローラー６３に圧接し、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させる。

制御部１００は、定着ベルト６１、加圧ローラー６４および定着ローラー６３の回転駆動を所定時間（例えば、１８０秒間）継続し、その後、温度検出部７３から出力された温度を第２の温度として記憶部７２に記録する。定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動により定着ローラー６３のシリコンゴムは、圧縮変形を繰り返して発熱する。そのため、第２の温度は、第１の温度よりも高い。

その後、制御部１００は、下記式（１）により、定着ローラー６３の温度上昇量を、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量として算出する。制御部１００は、発熱量を算出する毎に、算出した発熱量を記憶部７２に記録する。
温度上昇量＝（第２の温度）-（第１の温度）・・・（１）

最後に、制御部１００は、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量（定着ローラー６３の温度上昇量）が所定値以上である場合、すなわち当該シリコンゴムの硬度が所定硬度未満である場合、定着ローラー６３が寿命に達したと判定する。一方、制御部１００は、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量が所定値未満である場合、すなわち当該シリコンゴムの硬度が所定硬度以上である場合、定着ローラー６３が寿命に達していないと判定する。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１（定着部６０）は、定着ニップを形成する定着部材（定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４）を有し、定着部材（定着ローラー６３）の表面に弾性層（シリコンゴム）が形成されている定着部６０と、定着部材（定着ローラー６３）の温度を検出する温度検出部７３と、定着ニップを形成するように定着部材（定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４）を駆動させ、温度検出部７３の検出結果に基づいて、弾性層の発熱量を算出する発熱量算出部（制御部１００）と、算出された発熱量と、弾性層の硬度との関係性に基づいて、定着部材（定着ローラー６３）が寿命に達したか否かについて判定する判定部（制御部１００）とを備える。

このように構成した本実施の形態によれば、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量と、当該シリコンゴムの硬度との関係性に基づいて、定着ローラー６３が寿命に達したか否かについて判定される。具体的には、定着ローラー６３のシリコンゴムの硬度、すなわち、現時点の定着ローラー６３の劣化状態を正確に表すパラメーターと線形に相関する定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量を用いて、定着ローラー６３の寿命判定が行われる。よって、プリント枚数だけで定着部材の劣化状態を推定し、ひいては定着部材が寿命に達したか否かを判定していた従来技術と異なり、定着部材の使用環境が異なる場合であっても定着部材の寿命を適切に（精度良く）判定することができる。

なお、上記実施の形態では、発熱量算出モードにおいて、加熱ローラー６２により定着ローラー６３が加熱されていない状態において、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、加熱ローラー６２により定着ローラー６３が加熱されている状態（ヒーターオン状態）において定着ベルト６１の温度を一定温度に制御しながら、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させても良い。要は、発熱量算出モードにおいて、定着ニップを形成するように定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させて（すなわち、定着ローラー６３のシリコンゴムを発熱させて）、当該シリコンゴムの発熱量を算出できれば良い。

ただし、ヒーターオン状態である場合、ヒーターオフ状態である場合と比べて、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量は小さいことが想定される。そのため、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量をより精度良く算出する観点からは、加熱ローラー６２により定着ローラー６３が加熱されていないヒーターオフ状態において、発熱量算出モードは実行されることが望ましい。さらに言えば、発熱量算出モードの実行前において、定着ローラー６３の温度が所定温度以下である状態（すなわち、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱による当該シリコンゴムの発熱量が確実に見込める状態）において、発熱量算出モードは実行されることが望ましい。

また、上記実施の形態において、発熱量算出モードは、定着ニップを用紙Ｓが通過しない非通紙状態で実行されることが望ましい。定着ニップを用紙Ｓが通過する通紙状態で発熱量算出モードが実行されると、定着ローラー６３のシリコンゴムにおいて発熱した熱が用紙Ｓにも奪われ、また、用紙Ｓの熱容量によって用紙Ｓへの熱の移動量が異なり、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量を精度良く算出することができないおそれがあるからである。

また、上記実施の形態において、発熱量算出モードの実行時において、定着ニップを用紙Ｓが通過する場合におけるニップ圧以上のニップ圧で定着ニップを形成するように定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させることが望ましい。また、定着ニップを用紙Ｓが通過する場合における回転駆動速度以上の回転駆動速度で定着ニップを形成するように定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４を回転駆動させることが望ましい。定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量は、当該シリコンゴムの変形量と回転駆動速度にも依存しており、変形量が大きいほど（ニップ圧が大きいほど）、また回転駆動速度が速いほど発熱量も大きくなる。そのため、発熱量算出モードの実行時、定着ローラー６３のシリコンゴムの変形量（すなわちニップ圧）を出来る限り大きくし、または、定着ベルト６１、定着ローラー６３および加圧ローラー６４の回転駆動速度を出来る限り速くして、定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量を大きくすることが望ましい。

また、上記実施の形態では、温度検出部７３は、定着ローラー６３の芯金の端部に設けられ、定着ローラー６３の芯金の温度を定着ローラー６３の温度として検出する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、温度検出部７３は、定着ローラー６３と接触しないように設けられ、定着ローラー６３の表面の温度を定着ローラー６３の温度として検出しても良い。

また、上記実施の形態において、制御部１００は、算出された複数の発熱量の時間推移に基づいて、定着ローラー６３（定着部材）が寿命に達するタイミングを推定しても良い。

図６は、発熱量算出モードを実行した場合におけるプリント枚数とシリコンゴムの発熱量との関係を示す図である。図６に示すように、プリント枚数に対してシリコンゴムの発熱量は線形に相関し、プリント枚数が増大するにつれて発熱量も線形に増大する。

図７は、発熱量算出モードを実行した場合におけるプリント枚数とシリコンゴムの硬度（アスカーＣ硬度）との関係を示す図である。図７に示すプリント枚数と硬度との関係は、図５に示す発熱量と硬度との関係と、図６に示すプリント枚数と発熱量との関係とに基づいて導かれる。図７に示すように、プリント枚数に対してシリコンゴムの硬度は線形に相関し、プリント枚数が増大するにつれて硬度は線形に低下する。図７に示す例では、例えばシリコンゴムの硬度が２５°まで低下した場合に定着部材（定着ローラー６３）が寿命に達すると仮定すると、プリント枚数が２５０万枚程度で定着ローラー６３が寿命に達することがわかる。

図７に示した関係を参考にし、定着ローラー６３の使用初期から定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量（硬度）を蓄積し続け、当該硬度（発熱量）の時間推移に基づいて、定着ローラー６３（定着部材）が寿命に達するタイミング（言い換えると、定着不良が発生する閾値に実際の硬度が達するタイミング）を推定することができる。

図８は、定着部材の使用環境（例えば、温湿度環境、紙種、稼働時間）が同じであると仮定した場合、定着ローラー６３の使用日数と定着ローラー６３の硬度との間の関係を示す図である。図８は、定着ローラー６３の使用初期から定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量を定期的に算出し、図５に示す関係を用いて発熱量を硬度に換算した値を蓄積することで得ることができる。定着ローラー６３の使用初期から現在までの硬度（発熱量）の時間推移に基づいて、現在以降の硬度変化（低下変化）を推定することによって、硬度が定着不良発生領域に入る境界（硬度下限）を、定着ローラー６３が寿命に達するタイミングであると判断することができる。さらに、現在から、定着不良の発生が予測される日（定着ローラー６３が寿命に達するタイミング）までの日数を、定着ローラー６３が使用可能な使用可能日数として算出することができる。

また、上記実施の形態において、制御部１００は、定着部材（定着ローラー６３）が寿命に達したと判定した場合、定着部６０の定着条件（例えば、定着温度、定着速度）を変更しても良い。例えば、定着ローラー６３のシリコンゴムの硬度が低下して定着ローラー６３が寿命に達すると定着ニップにおける定着荷重が低下し、定着不良等の不具合が生じる。そこで、算出された定着ローラー６３のシリコンゴムの発熱量（硬度）に応じて、定着部６０の定着温度を増大させる、または、定着速度を低下させることで、定着不良の発生を抑制し、定着ローラー６３の寿命を延ばすことができる。

また、上記実施の形態では、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６３ 定着ローラー
７１ 通信部
７２ 記憶部
７３ 温度検出部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ

Claims (11)

1. 定着ニップを形成する定着部材を有し、前記定着部材の表面に弾性層が形成されている定着部と、
   前記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
   前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させ、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記弾性層の発熱量を算出する発熱量算出部と、
   算出された前記発熱量と、前記弾性層の硬度との関係性に基づいて、前記定着部材が寿命に達したか否かについて判定する判定部と、
   を備える定着装置。
2. 前記判定部は、前記発熱量が所定値以上である場合、前記定着部材が寿命に達したと判定する一方、前記発熱量が前記所定値未満である場合、前記定着部材が寿命に達していないと判定する、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度検出部は、前記定着部材の芯金の温度、または、前記定着部材の表面の温度を検出する、
   請求項１または２に記載の定着装置。
4. 算出された複数の前記発熱量の時間推移に基づいて、前記定着部材が寿命に達するタイミングを推定するタイミング推定部と、
   を備える請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記発熱量算出部は、前記定着ニップを記録媒体が通過しない状態において前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させる、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記定着部は、前記定着部材を加熱する加熱部を有し、
   前記発熱量算出部は、前記加熱部により前記定着部材が加熱されていない状態において前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させる、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記発熱量算出部は、前記定着部材の温度が所定温度以下である状態において前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させる、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記発熱量算出部は、前記定着ニップを記録媒体が通過する場合におけるニップ圧以上のニップ圧で前記定着ニップを形成するように前記定着部材を駆動させる、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の定着装置。
9. 前記発熱量算出部は、前記定着ニップを記録媒体が通過する場合における駆動速度以上の駆動速度で前記定着部材を駆動させる、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の定着装置。
10. 前記定着部材が寿命に達したと判定された場合、前記定着部の定着条件を変更する定着条件変更部を備える、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の定着装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

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