JP6891069B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用して、記録材に未定着トナー像を転写方式または直接方式で形成する画像形成手段と、前記未定着トナー像を記録材に熱定着させる定着装置を有し、ハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真プロセス方式を採用する画像形成装置は、主に感光ドラムユニットや現像装置、転写装置、定着装置等から構成されている。これらのユニットや装置は画像形成装置の機種によっては消耗品として設計されているが、この場合、常に安定して高品位なプリント画像をユーザに提供するためには、これら消耗品の寿命を適切に設定し、ユーザに対して寿命予告及び消耗品の交換を促すことが重要である。

ところで、電子写真装置における定着装置の場合、寿命を超えて使用し続けると定着装置内の各部品の劣化によって画質不良や定着不良などが発生する。特に、近年では溶融性をより高めたトナーの開発が盛んに行なわれている。トナーの溶融性を高めることによって、トナーが定着装置によって均一、良好に溶けるようになる。これによって、定着後のトナー層が、より均一、平滑に形成される結果、画像のグロス（光沢度）が向上し、僅かな部材の劣化が顕在化しやすくなる。

定着装置の、トナーを加圧溶融させる定着部材には、定着ニップを形成する加圧部材が当接している。さらに近年では、高速化、高画質化のために、定着部材の表層から加熱を行う外部加熱部材やオフセットトナーのクリーニング部材、定着部材の表層の形状を保つための摺擦部材が、定着部材に当接している構成が多くなった。

定着部材以外にも、これら周辺の当接部材が劣化すると、他の部材への異物付着やクリーニング性能の低下など、画像形成に影響を及ぼす恐れが生じる。

上記現象を未然に防ぐには定着装置の各部材の正確な寿命予告が必要である。本体で使用されている定着装置の劣化・寿命を検知する方法としては、記録材の通紙枚数や通紙時間をモニターする方法が一般的であり、この方法で所定の通紙枚数若しくは通紙時間を超えた時点で寿命予告や定着装置交換等のメッセージが画像形成装置本体や接続しているＰＣ側に示されている（特許文献１、２参照）。

特開２００５−２５７７８１号公報 特開２００３−１６２１７２号公報

定着部材には、様々な部材が当接している。そのため、定着部材に当接している部材の状態が、同士がお互いの表面形状などの寿命に関連する要素に対して影響しあうことが、検証によって明らかになった。

上記問題は定着装置の各部材の想定される寿命枚数での交換を定期的に実施することで回避することができるが、全てのユーザが多数の部材に対して、寿命通りの交換メンテナンス通りの運用を行うことは稀である。例えば、突発的なキズや異常などで、想定しないタイミングでの交換を実施することも考えられる。また、部材に依っては高価であるため、ユーザの使用条件で気になる異常がすぐに生じないのであれば、推奨交換枚数を超えても使い続けることも想定しなくてはならない。

従来は、定着装置中の個々の部材に対する交換タイミングによっては、それに対向する他部材の寿命が、見積もりと大きく異なることがあり、サービス性や部材交換コストに影響が生じるという課題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、通紙モードや通紙状態によって定着装置の寿命に差が生じる場合においても、通紙モードや通紙状態に拘らず、かつ特別な検出手段を用いずに、定着装置の寿命を正確に予測して適切な時期に定着装置交換をユーザに促すことができる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、記録材を挟持搬送して記録材に画像を熱と圧により定着するニップ部を形成する一対の第一回転体と第二回転体と、前記第一回転体に当接し、前記第一回転体を回転させて前記第一回転体の表面を摺擦する回転可能なリフレッシュローラと、前記第一回転体の寿命に関する値を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記第一回転体の寿命に関する値を表示する表示部と、前記リフレッシュローラの使用量に関する値を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、前記取得部で取得された前記リフレッシュローラの使用量と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数とに基づいて前記算出部は前記第一回転体の寿命に関する値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、記録材を挟持搬送して記録材に画像を熱と圧により定着する回転可能な定着部材と、前記定着部材を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、前記定着部材の寿命に関する値を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記定着部材の寿命に関する値を表示する表示部と、前記加圧部材の使用量に関する値を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、前記取得部で取得された前記加圧部材の使用量と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数とに基づいて前記算出部は前記定着部材の寿命に関する値を算出することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、寿命判断のパラメータに周囲の影響を受ける他部材の状態を加味することで、より精度のよい寿命予測が可能となる。

本発明に関する画像形成装置の全体図である。 本発明に関する定着装置の断面図である。 本発明に関する定着リフレッシュ動作実行時の図である。 実施例１に関するリフレッシュローラ表層の説明図である。 実施例１に関する定着ローラコバ傷の説明図である。 実施例１に関する定着ローラ寿命カウントの説明図である。 本特許に関するデバイスのブロック図である。 本特許に関するＵＩ上の部材寿命表示の一例である。 実施例２に関する二部材の硬度の関係性の図である。 実施例２に関する動作フローの説明である。 定着ローラ及び加圧ローラの交換タイミングを決定する処理を示すフローチャートである。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良な実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明に従う定着装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。

本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたフルカラーレーザービームプリンタであり、装置内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが併設されている。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄでは、各々異なった色のトナー像が、潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体として、ドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム３ａ〜３ｄを具備している。各感光ドラム３ａ〜３ｄは、図中矢印Ｒ１方向に所定の表面移動速度（周速度）で回転駆動される。これら感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して、中間転写体としての中間転写ベルト１３０が設置されている。各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像は、各１次転写部Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄで中間転写ベルト１３０上に１次転写され、２次転写部Ｎ２で記録材Ｐ上に２次転写される。そして、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９において記録材Ｐが加熱及び加圧されることにより、記録材Ｐにトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、記録画像として装置外に排出される。

各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、各感光ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、それぞれ帯電手段としての帯電ローラ２ａ〜２ｄ、現像手段としての現像器１ａ〜１ｄが配置されている。又、各感光ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、１次帯電手段としての１次転写ローラ２４ａ〜２４ｄ、クリーニング手段としてのクリーナ４ａ〜４ｄが設けられている。更に、各感光ドラム３ａ〜３ｄの図中上方部には、光源装置及びポリゴンミラーを備えた露光手段としてのレーザースキャナーＬａ〜Ｌｄが設置されている。

感光ドラム３ａ〜３ｄは、帯電ローラ２ａ〜２ｄによって略一様に帯電される。レーザースキャナーＬａ〜Ｌｄにおいて、光源装置から発せられたレーザー光が回転するポリゴンミラーによって走査され、その走査光の光束が反射ミラーによって偏向されて、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光される。こうして感光ドラム３ａ〜３ｄが露光されることにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。

各現像器１ａ〜１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが所定量充填されている。各現像器１ａ〜１ｄには、供給装置１１７ａ〜１１７ｄによりトナーが適宜補給される。各現像器１ａ〜１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ〜３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。

中間転写ベルト１３０は、図中矢印Ｒ２方向に、各感光ドラム３ａ〜３ｄと同じ表面移動速度（周速度）で回転駆動されている。

例えば、フルカラー画像形成時には、先ず、感光ドラム３ａ上に第１色のイエロートナー像が形成されて担持される。このイエロートナー像は、感光ドラム３ａと中間転写ベルト１３０とが当接して形成するニップ部（１次転写部）Ｎ１ａを通過する過程で、中間転写ベルト１３０の外周面に転写（１次転写）される。この時、１次転写ローラ２４ａを介して中間転写ベルト１３０に１次転写バイアスが印加され、この１次転写バイアスにより形成される電界と、圧力と、によって、感光ドラム３ａから中間転写ベルト１３０にトナー像が転写される。

同様に、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が、順次、中間転写ベルト１３０上に重畳して転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

２次転写部Ｎ２では、２次転写手段としての２次転写ローラ１１が、中間転写ベルト１３０に対向して平行に軸受されている。そして、２次転写ローラ１１は、中間転写ベルト１３０の図中下面部に接触するように配設されている。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス電源によって所定の２次転写バイアスが印加されるようになっている。

一方、記録材供給手段において、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイド（図示せず）等を通過して、記録材Ｐが供給される。この記録材Ｐは、中間転写ベルト１３０と２次転写ローラ１１とが当接して形成するニップ部（２次転写部）に、所定のタイミングで記録材Ｐが給送される。それと同時に、２次転写バイアスが２次転写バイアス電源から２次転写ローラ１１に印加される。この２次転写バイアスにより、中間転写ベルト１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像は、中間転写体１３０から記録材Ｐへ転写（２次転写）される。

尚、一次転写が終了した各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に残留するトナー（転写残トナー）は、それぞれのクリーナ４ａ〜４ｄにより除去、回収される。こうして各感光ドラム３ａ〜３ｄはクリーニングされて、引き続き次の潜像の形成に供される。又、中間転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写ベルト１３０の表面にクリーニングウェブ（不織布）２２を当接して、拭い取るようにしている。

そして、２次転写部においてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、詳しくは後述する定着装置９へ導入される。そして、定着装置９において、記録材Ｐに熱と圧力とが加えられることで、トナー像が記録材Ｐに定着される。

［定着装置］
図２は、本発明に係る画像加熱装置である定着装置９の一実施例の概略断面構成を示す。

定着装置９は、記録材Ｐ上の画像を加熱する回転可能な加熱回転体としての定着ローラ
（定着部材、第一回転体）４０と、定着ローラ４０に圧接してニップ部（定着ニップ）を形成する回転可能な加圧回転体としての加圧ローラ（加圧部材、第二回転体）４１と、を有する。定着ローラ４０を、その内部に設けられた加熱源４０ａで加熱し、定着ニップにおいてトナー像を担持した記録材Ｐを挟持搬送することにより、トナー像を記録材Ｐに定着させる。又、本実施例では、定着装置９には、定着ローラ４０の表面を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材として、回転体であるリフレッシュローラ５２が設けられている。

詳しくは後述するが、リフレッシュローラ５２は、記録材Ｐの通過によって荒れた定着ローラ４０の表面と、荒れていない表面の両方に対して細かい摺擦傷を多数付けることで、画像上のグロス差を視認できないようにする。リフレッシュローラ５２は、定着ローラ４０の表面を実質的に削り取らずに、摺擦傷を付ける。リフレッシュローラ５２を用いて定着ローラ４０の表面を所望のレベルで荒らして、表面状態を均す（均一化する）ことで、画像上のグロス差を解消できるようになっている。

（１）定着ローラ
定着ローラ４０は、金属製の芯軸（基層）４０ｂ上に、ゴム層から成る弾性層４０ｃを設け、更にその上に表層として離型層４０ｄを被覆して形成される。本実施例では、外径６８ｍｍのアルミニウムから成る中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ １ｋｇ加重）のシリコーンゴムを１．０ｍｍ成形し、更にその表面に離型層として厚さ３０μｍのフッ素樹脂を被覆した、外径７０ｍｍのローラを用いた。定着ローラ４０は、芯金４０ｂの長手方向（回転軸線方向）両端部に設けられた支持部材によって回転自在に支持されており、図示しない駆動手段としてのモータによって図中矢印方向に回転駆動される。

離型層４０ｄとしては、離型性に優れたフッ素樹脂をチューブ状に形成したフッ素樹脂チューブを使用した。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ樹脂（４フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）等が用いられる。本実施例では、離型層４０ｄとしてＰＦＡ樹脂チューブを用いた。定着ローラ４０の表層である離型層４０ｄの厚さは、好ましくは、１０μｍ以上６０μｍ以下である。そして、特に、定着ローラ４０の表層の微小硬度は、本実施例では、１．０ＧＰａであった。尚、この微小硬度の詳細については後述する。

定着ローラ４０は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ４０ａを有している。そして、温度センサ４２ａと温度制御回路（ＣＵＰ８１および、ヒータ制御部９０）とによって、トナーが記録材Ｐに定着可能な温度である１５０〜１８０℃程度に温調される。この温調温度は記録材Ｐの種類などによって異なる設定値を持つ。

（２）加圧ローラ
加圧ローラ４１は、金属製の芯軸（基層）４１ｂ上に、ゴム層から成る弾性層４１ｃを設け、更にその上に表層として離型層４１ｄを被覆して形成される。本実施例では、外径４８ｍｍのアルミニウムから成る中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ １ｋｇ加重）のシリコーンゴムを１．０ｍｍ成形し、更にその表面に離型層として厚さ３０μｍのフッ素樹脂を被覆した、外径５０ｍｍのローラを用いた。加圧ローラ４１は、芯金４０ｂの長手方向（回転軸線方向）両端部に設けられた支持部材によって回転自在に支持されている。又、加圧ローラ４１の長手方向両端部の支持部材が付勢手段としての加圧バネ（図示せず）によってそれぞれ付勢されることによって、加圧ローラ４１は、定着ローラ４０に所定の圧力で加圧されている。これにより、定着ローラ４０と加圧ローラ４１との間に、それぞれの表面移動方向において所定幅の定着ニップが形成される。本実施例では、加圧ローラ４１は、定着ローラ４０に対して総圧８００Ｎで加圧される。

尚、本実施例では、定着ローラ４０の表面移動速度（周速度）は、２２０ｍｍ／ｓｅｃとした。この定着ローラ４０の周速度は、画像形成装置１００のプロセススピード（画像出力速度）に相当する。

（３）リフレッシュローラ
摺擦部材としてのリフレッシュローラ５２は、外径１２ｍｍのＳＵＳ３０４（ステンレススチール）の芯金（基材）５３上に、接着層（中間層）５４を介して、摺擦材としての砥粒を密に接着して形成した摺擦層（表層）５５を設けたものである。

図４は、リフレッシュローラ５２の断面を模式的に拡大して示したものである。

リフレッシュローラ５２の表層の摺擦層３３を構成する摺擦材５５としては、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンド、及びこれらの混合物の何れかの砥粒を接着層５４で接着処理したもの等が挙げられる。

本実施例では、摺擦材５５として、アルミナ（酸化アルミニウム）系（「アランダム」又は「モランダム」とも称される）のものを用いた。アルミナ系は最も幅広く用いられる砥粒で、定着ローラ４０に比べて十分硬度が高く、鋭角形状のため切削性に優れており、本実施例における摺擦材５５として好適である。

また、粒径は５μｍ以上２０μｍ以下の粒子構成される、５μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有する層であるこが、リフレッシュ効果と、定着ローラ表面性の両立ができる範囲であった。

リフレッシュローラ５２は、芯金５３の長手方向（回転軸線方向）両端部に設けられた支持部材によって回転自在に支持されている。リフレッシュローラ５２は、駆動手段としてのモータによって回転駆動可能とされている。又、リフレッシュローラ５２の長手方向両端部の支持部材が付勢手段としての加圧バネ（図示せず）によってそれぞれ付勢されることによって、リフレッシュローラ５２は、定着ローラ４０に所定の圧力で加圧される。これにより、リフレッシュローラ５２と定着ローラ４０との間に、それぞれの表面移動方向において所定幅の摺擦ニップが形成される。リフレッシュローラ５２は、リフレッシュローラ５２と定着ローラ４０との当接部（摺擦部）において、それぞれの表面移動方向が順方向、逆方向のいずれになるように回転させてもよい。尚、後述するように、好ましくは、定着ローラ４０とリフレッシュローラ５２との間には周速差が設けられる。

リフレッシュローラ５２の加圧力、回転方向、表面移動速度（周速度）等の構成及び動作の設定についての詳細は後述する。

（４）定着ローラの表面状態
ここで、記録材Ｐの通過による定着ローラの表面状態の変化について説明する。

定着ローラ４０の表面が、通紙によるアタックや、紙粉、オフセットトナーなどの汚れにより、徐々に荒れてくるという問題の中で、特に、通紙によるアタックに関して本発明者らが検討したところ、次のことが分かった。

つまり、定着ローラ４０に対して一定の位置に記録紙が多数枚通紙されると、次のように、定着ローラ４０上の荒れ方が異なる。即ち、図５に示すように、（Ｉ）通紙域、（ＩＩ）非通紙域、及び（ＩＩＩ）通紙域と非通紙域の境界のコバ部に対応する領域で、定着ローラ４０の表面の荒れ方が異なってくる。

表層にフッ素樹脂等の離型層を備えた定着ローラ４０の表面は鏡面状態であり、使用初期の状態では、表面粗さはＲｚ（ＪＩＳ 十点平均粗さ）が０．１μｍ〜０．３μｍ程度である。これに対し、上記（Ｉ）の定着ローラ４０上の記録紙が通過する領域（紙の接触領域）では、紙の繊維、内外添剤等のアタックにより、定着ローラ４０の表面が徐々に均される。そして、この領域の定着ローラ４０の表面粗さＲｚは０．５μｍ〜１．０μｍ程度まで徐々に大きくなっていく
（ＩＩ）の記録紙が通過しない領域（紙の非通紙領域）では定着ローラの表面４０ｄは対向する加圧ローラの表面４１ｄに当接する。そして、表面粗さＲｚは０．４μｍ〜０．７μｍ程度に落ち着く。

尚、表面粗さＲｚは、（株）小坂研究所の表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を使用し、測定条件として送り速さ：０．５ｍｍ／ｓ、カットオフ：０．８ｍｍ、測定長さ：２．５ｍｍで測定することができる。

以上のように、定着ローラ４０は、用紙の通紙によって長手位置により表面状態が異なってしまう。

次に、定着ローラ４０の表面状態と画像上のグロスムラに関して説明する。

未定着のトナー像を記録材Ｐに定着する時、定着装置９は、記録材Ｐに圧力及び熱を与える。このとき、定着ローラ４０の微小な表面状態が定着後のトナー像の表面に転写される。定着ローラ４０上の表面状態が異なると、それに対応してトナー像上に表面状態の差が生じ、その結果、画像上の光沢ムラ（グロスムラ）が生じる。

この現象は、表面の平滑性が良く、グロスの高いコート紙では顕著になる。オフィスで使用する上質紙等では、通常、視認できないレベルである。本発明者らの検討によると、コバ部による傷の発生状況は、紙種に依存するが、紙裁断時のバリのよくない紙のレベルが低く、その他の厚紙やコート紙等でのコバ部による傷は、上記と同様のレベルかそれ以下であった。

一般に、光沢は正反射光像の再現性が高いと高光沢、再現性が低いか或いは無い状態を低光沢と認識する。例えば、蛍光灯照明下で銀塩写真のような画像を見ると、蛍光灯の光が反射するだけでなく、蛍光灯の形状まで写り込んでいる。そして、意識するかしないかによらず高光沢と認識している。これは、写真画像の表面状態が、凹凸の少ない鏡面状態であることを示している。一方、低光沢の場合は逆のことが言える。そして、低光沢の場合には、画像の表面状態は、凹凸が大きく、蛍光灯の光は乱反射してその形状が画像上に写りこむことはない。このように、画像上の表面状態の凹凸と光沢には相関がある。

従って、特に、高画質を要求される高光沢のコート紙等に画像を定着するような場合には、定着ローラ４０のコバ部に対応する位置（荒れた位置）に低光沢のスジが付いたり、通紙域と非通紙域との間にグロス差が生じたりする。即ち、画像上にグロスムラが生じる。

コバ部（ＩＩＩ）と、通紙部（Ｉ）及び非通紙部（ＩＩ）の間で生じるグロス差（ムラ）をコバ傷と称し、通紙部（Ｉ）と非通紙部（ＩＩ）の間で生じるグロス差（ムラ）をグロス段差と称することにする。コバ部（ＩＩＩ）の幅は１〜２ｍｍ程度で狭いため、この荒れ方に関わらず、広い領域でのグロスムラとして通紙部（Ｉ）と非通紙部（ＩＩ）の間でのグロス段差の印象は大きい。

（５）リフレッシュローラによる摺擦動作（リフレッシュ動作）
本実施例では、上述のように記録材Ｐの通過により荒れた定着ローラ４０の表面の傷による画像上のグロスムラを、リフレッシュローラ５２を用いて解消する。即ち、リフレッシュローラ５２により定着ローラ４０上の長手方向全域（通紙域、非通紙域及びコバ部）に細かい摺擦傷を付けることで、表面状態の凹凸の差を無くす。このように、リフレッシュローラ５２によって、定着ローラ４０の表面状態を変更（更新）することができる。これにより、画像上のコバ部に対応する位置の低光沢のスジや通紙域と非通紙域のグロス差を解消する。つまり、定着ローラの表面状態を良化（改善）することができる。このような、細かい多数の摺擦傷とすることで、リフレッシュローラ５２で定着ローラ４０上に付けた傷が画像上では視認不可能となる。

より具体的には、例えば、表層にフッ素樹脂等の離型層を備えた定着ローラ４０では、荒れていない定着ローラ４０の表面の表面粗さＲｚが０．１μｍ〜０．３μｍ程度、荒れた表面（方向性の無い凹部）の表面粗さＲｚが０．５μｍ〜２．０μｍ程度である。これに対して、本実施例では、詳しくは後述するように、リフレッシュローラ５２による摺擦動作により、定着ローラ４０に、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上２．０μｍ以下となるような摺擦傷（方向性のある細い凹部）を定着ローラ４０の回転方向に沿って付ける。しかも、摺擦材５５による幅が１０μｍ以下とされる摺擦傷（凹部）が回転軸線方向に１００μｍあたり１０本以上形成されるようにする。これにより、定着ローラ４０の表面は修復される。

ここで、リフレッシュローラ５２による摺擦動作は、定着ローラ４０の表面に細かい摺擦傷をつけることが目的であり、定着ローラ４０の表面を削り取って新しい面を出すことが目的ではない。即ち、リフレッシュローラ５２による定着ローラ４０の摺擦レベルは、従来の定着ローラ４０を研磨するようなレベルではなく、定着ローラ４０の表面の凹凸状態を初期の状態に戻すレベル（型押し程度）である。つまり、リフレッシュローラ５２による定着ローラ４０の摺擦によって、定着ローラ３の表面状態を回復（復帰）させる。従って、リフレッシュローラ５２による定着ローラ４０の離型層４０ｄの削れ量は、定着ローラ４０の寿命に渡っても測定不可能なレベルか、測定誤差レベルしかない。但し、リフレッシュローラ５２によって傷を付けているため、この削れ量は、定着ローラ４０の表面が削れていないとは言えないレベルである。

（６）摺擦動作の実行
リフレッシュローラ５２は、画像形成中も常に定着ローラ４０を摺擦しつづける必要は無い。例えば、通紙カウンタを備えて、通紙枚数によって定期的に自動で摺擦動作を行っても良いし、ユーザが画像上のグロスムラが気になるときに摺擦動作を行わせ得るように、ユーザーモードとして画像形成装置１００の操作部に操作ボタンを設けても良い。そのために、本実施例では、定着装置９は、定着ローラ４０に対してリフレッシュローラ５２を接離可能とする離接手段有していてよい。

本実施例では、離接機構と回転機構とを備えたリフレッシュローラ５２が、適宜のタイミングで定着ローラ４０に当接される。リフレッシュローラ５２の定着ローラ４０への加圧は、リフレッシュローラ５２の両端部をバネで押圧することによって行われる。

このように、本実施例では、リフレッシュローラ５２は離接機構により定着ローラ４０に対して離接可能な構成を有し、通常の画像形成時の離間状態（図２）から、所望のタイミングで所望の時間だけ当接状態（図３）とすることで、定着ローラの表面を改変することができる。

より具体的には、一例を示せば、リフレッシュローラ５２は、次の条件で定着ローラ４０に当接させることができる。即ち、画像形成装置１００において、例えば、Ａ３より幅の小さいサイズの記録材Ｐが通紙されるときに、その累積通紙枚数をカウントする。累積枚数が所定の値を超えたとき（通常は１００枚〜１０００枚、例えば、５００枚）に、画像形成装置１００は定着ローラ４０の摺擦動作モードに移行する。摺擦動作モードでは、画像形成動作を一旦停止した状態で、リフレッシュローラ５２の離接機構３６が動作し、リフレッシュローラ５２が定着ローラ４０に当接する動作に移行する（図３）。

例えば、加圧ローラ４１を定着ローラ４０から離間させる機構が設けられている場合には、リフレッシュローラ５２が定着ローラ４０に当接する動作を終えたと同時に、加圧ローラ４１を定着ローラ４０から離間させる動作に移行する。そして、加圧ローラ４１の離間動作が終了した時点で、定着ローラ４０は所定の周速度（通常、画像形成時の周速度と同じ）で回転動作を開始する。そして、リフレッシュローラ５２が所定の周速差で回転動作を開始し、設定された時間動作した後に、定着ローラ４０とリフレッシュローラ５２の動作が終了し、再び画像形成状態に移行する（図２）。

このように、リフレッシュローラ５２の定着ローラ４０に対する離接機構を備えることができる。紙のコバによって生じる定着ローラ４０上の傷は、典型的には、その紙よりも大きなサイズに紙種変更したときに画像上で顕在化する。従って、そのような紙種変更時のみにリフレッシュローラ５２を定着ローラ４０に当接させる動作を行い、定着ローラ４０上を摺擦することができる。これにより、定着ローラ４０とリフレッシュローラ５２の寿命を延ばすことができるため好ましい。

又、他の例を示せば、リフレッシュローラ５２は、次の条件で定着ローラ４０に当接させることができる。即ち、リフレッシュローラ５２が定着ローラ４０に対して加圧されるタイミングは、記録紙の端部のコバや異物によって定着ローラ４０の表面にキズや粗さの異なる個所が発生し、画像上にキズや光沢ムラ等の画像不良が発生した時とすることができる。この場合には、ユーザが画像形成装置１００の操作部から定着ローラ４０の摺擦動作（均一化処理）を選択することで、リフレッシュローラ５２が定着ローラ４０に加圧され、所望の時間回転されるようにすることができる。

尚、本実施例では、リフレッシュローラ５２は、専用の駆動手段によって駆動されるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、駆動ギアによって、定着ローラ４０に対して周速差を持って回転駆動されるように定着ローラ４０の駆動手段から駆動力が伝達されるようになっていてもよい。例えば、定着ローラ４０とリフレッシュローラ５２とのギアを１対２のギア比で連結することで、定着ローラ４０の表面速度の２倍の表面速度でリフレッシュローラ５２を駆動することができる。

（７）定着ローラの寿命判断
定着ローラは、前述の説明のように、用紙の通紙によって表面粗さが変化していく。定着ローラは、用紙の連続通紙によって、トナーの光沢を適切な範囲で出すための所望の表面粗さから外れた時、またはトナーのグロスムラを発生させる程の表面粗さの段差が生じた時、寿命と判断し、新しい部材への交換が推奨される。従来は、これを通紙枚数で判断していた。つまり、数回の試行を繰り返し、所定の枚数を通紙したときの定着ローラ表層の粗さが、規格を下回った時を寿命と判断していた。

しかし、この試行は、定着ローラ以外の周辺部材を異常のない状態で運用したときのデータを基にしている。つまりこの場合は、定着ローラの表面状態を維持するために必須であるリフレッシュローラの能力が維持していることを前提とした数値である。

本特許では、リフレッシュローラを交換せずに運用した場合や、途中で定着ローラのみを交換した場合などのデータも参考に、定着ローラの寿命を見積もった。リフレッシュローラはその表面粗さが低下していくことで、定着ローラに対してのリフレッシュ能力が低下することが分かっているため、データを元に、定着ローラの寿命を見積もった。

リフレッシュローラのリフレッシュ時間に対しての表面粗さの変化データと、リフレッシュローラの表面粗さに対しての定着ローラ表層の回復効果のデータを用い、説明をする。以下の流れで、リフレッシュローラの状態が定着ローラの寿命に影響を及ぼすことになる。
１．リフレッシュローラの表面粗さが低下すると、
２．定着ローラの紙コバや通紙域の表面粗さの低下率の方が、リフレッシュローラによる定着ローラ表層の回復率を上回る
３．定着ローラの通紙域と非通紙域での表面粗さ差が、画像グロスの段差の許容値を上回る。または、定着ローラの表面粗さが、画像グロスの最低値の値を下回る。

このようにして、定着ローラは寿命交換と判断される。

本実施例では、計算を簡略化し、次のように寿命カウンタの計算式を定義した。

定着ローラの寿命カウンタＬは、各リフレッシュローラの寿命影響の値の総和である。１本目のリフレッシュローラの寿命カウンタ増加分Ｒ１と２本目のリフレッシュローラの寿命カウンタ増加分Ｒ２といったように、足し合わせたものが定着ローラの寿命カウンタとしている。この各リフレッシュローラの寿命Ｒｎは、通紙枚数によって決定される。通紙枚数が進むと、リフレッシュローラの推定寿命であるおよそ３０万枚となる。

式中の係数は、数回の試行での結果に基づいて、近似できる式を求めた一例であり、寿命を算出したい部材に対して、対向にある部材の影響が式に反映していればよい。部材によっては、対向部材を交換することで、寿命が回復、つまり寿命カウンタがマイナス方向相当に進むものも有得る。これは実施例２で説明を行う。

（８）システム構成と、部材の交換表示
図７に、本実施例でのデバイスシステム１００の概要としてブロック図を示した。ＣＰＵ（算出部、取得部）８１は、ＲＯＭ８３内の画像処理に関する情報を参照し、コントローラ８７からの指令を受けて、画像処理部８４に対してプリント命令を行う。その際に、画像の濃度情報や用紙の枚数情報（画像情報８８）を元にして、デバイスの各部材の寿命カウンタ情報をＲＡＭ８２に随時格納していく。この際の寿命カウンタ情報は、従来、プリント枚数や温度検知部８９からのサーミスタ４２温度情報、モータ制御部９１からのモータ９２トルク情報などを利用することが一般的であった。

本特許では、これらの寿命判断に、各部材の寿命情報が加わる部材を設けることを特徴とする。厳密には全ての部材が相互に影響しあうが、主に加圧当接してお互いが連動する動作を行う部材に対して、寿命影響が大きいため、本実施例では定着ローラに対してのリフレッシュローラという事例で説明を行う。

寿命カウンタが所定の値になった際は、Ｉ／Ｆ部８５を介して、ＵＩパネル９５中のデバイスの表示部９４で交換を促す表示を出すことができる。これは、ユーザの使用形態によって自動的に表示させても良いし、サービスマンの定期メンテナンス時にデバイス設定の中で表示させても良い。交換作業の終了は、自動的に検知してもよいし、入力部９１から確認の入力を行っても良いが、交換の実施で、対象部品の寿命カウンタは初期の０の値にクリアされることになる。

一例を挙げると図８のフローで、（１１）定着ローラの寿命カウンタが規定値を超えている場合、ＵＩパネル部に定着ローラの交換を促す表示を行う（図９−２１）。定着ローラの交換を行った場合、定着ローラの交換入力を行うと、定着ローラの寿命カウンタはクリアされて０に戻る。（１２）
同様に、リフレッシュローラのカウンタが規定値を超えている場合、リフレッシュローラの交換を促す表示を行う。（図９−２２）交換を行った場合は、リフレッシュローラの寿命カウンタはクリアされて０に戻る。（１４）
ここで、部材の交換を行った場合、適切にカウンタをクリアしたことを表示させ（図９−２３）、通常のプリンタの動作に戻る。

このとき、交換を行わずに、次に進んだ場合は、定着ローラの寿命に影響が生じることを注意喚起する表示（図９−２４）を行う等、ユーザまたはサービスマンに対して、適切な情報提供を行うことで、総合的に部材の寿命を長く持たせることが可能で、コストの低減と画質の向上に対しての効果がある。

（９）本発明の効果説明
図６に、本実施例での定着ローラの寿命を推定するグラフを示した。前述した算出寿命の式によって、寿命を推定してみる。この中で、リフレッシュローラの推定寿命は３００ｋ枚相当、定着ローラは６００ｋ相当を交換推奨枚数としてある。
（１）リフレッシュローラの定期交換を行わずに使い続けたもの
（２）リフレッシュローラ交換を推奨枚数で行ったもの
（３）定着ローラの交換時、寿命を過ぎたリフレッシュローラをそのままにしたもの
定着ローラの寿命は、前述の通紙域と非通紙域の光沢差及びコバ傷であると見積もっている。また、リフレッシュローラの寿命は、表面粗さの低下での定着ローラ荒らし能力の低下によるものである。

つまり、リフレッシュローラの交換を定期的に行った場合は、定着ローラは所定の６０万枚相当の寿命を維持するが、リフレッシュローラの交換を行わずに使い続けた場合は、定着ローラは４３万枚程度で、コバ傷での寿命を迎える。また、定着ローラの交換時に、リフレッシュローラの寿命を超えて使い続けた際は、定着ローラは２０万枚程度しかもたない。

実施例１では定着ローラと、その表層形状に対して影響を与えるリフレッシュローラの関係性で、本特許の内容の説明を行った。

本実施例２では、定着ニップを形成する定着ローラと加圧ローラの関係で、寿命カウンタの動作の説明を行う。基本的なデバイスの構成は、特に断りがない限り実施例１の構成と同様として説明を進める。

定着ローラと加圧ローラはお互いに加圧され、定着ニップを形成する。このとき、用紙の搬送性を満足させるために、長手の中央と端部での搬送速度、つまり圧力やニップ幅のバランスを取る必要がある。本実施例の構成では、定着ローラの硬度と加圧ローラの硬度がそれぞれ７７±２°（アスカーゴム硬度計Ｃ型でのローラ測定値）であるローラを使用している。この範囲であれば、用紙の搬送性が成り立つことが検証でわかっているが、図９に示すように、定着ローラと加圧ローラの硬度の関係によって、この規格の硬度範囲を外れていても紙搬送が成り立つポイントも存在する。

前述のゴム表層を持つ定着ローラや加圧ローラの場合、初期の硬度から使用を続けると、徐々にゴムの硬度が軟化して行く傾向にある。想定しているゴムローラの寿命は、この通常の運用範囲を外れる部分で寿命としている。

本実施例での新規の定着ローラ及び加圧ローラの硬度は７８程度であり、ここから用紙の通紙に依って軟化が進み、７５相当になったところで部材交換表示となる。しかし、定着ローラと加圧ローラの想定寿命が異なる場合や、片方のローラがキズなどの突発的な異常で交換された場合など、同時に交換を行わない状況が多く存在する。紙搬送の観点では、仮に加圧ローラの硬度が７４程度に軟化していても、定着ローラを新品に交換することで、正常に運用可能であり、この場合は、定着ローラの交換のみで加圧ローラの交換は不要となる。

ただし、さらに一定以上の枚数の使用を続けると、表面性の変化や用紙分離性の変化などの別の寿命要因が生じることがある。

それらを踏まえて、本実施例では、ゴムの硬度軟化に起因する定着ローラの寿命を３０万枚とし、その他の要因での寿命を４０万枚と設定した。また、１０万枚までは、ゴム硬度の軟化はほとんど生じないとした。加圧ローラも同様とし、これらの関係で交換のタイミングを判断する。

図１１のフロー及び表１の関係性で、定着ローラ及び加圧ローラの交換タイミングを決定する。サービス性も考慮し、両部材が３０万枚を超えるときは同時交換とし、その他の関係については、お互いの硬度関係に依って交換必要か判断している。

これらの寿命カウンタでの運用を行うことで、部材の寿命をより正確に把握できるようになり、不必要な部材交換や突発的な部材交換を減らすことが可能である。また、部材の寿命の相互影響をさらに詳しく見積もることで、総合的にみて、コストの安価な交換タイミングの提案も可能となる。

９ 定着器、４０ 定着ローラ、４１ 加圧ローラ、５０ リフレッシュ機構、
５２ リフレッシュローラ

Claims (7)

1. 記録材を挟持搬送して記録材に画像を熱と圧により定着するニップ部を形成する一対の第一回転体と第二回転体と、前記第一回転体に当接し、前記第一回転体を回転させて前記第一回転体の表面を摺擦する回転可能なリフレッシュローラと、前記第一回転体の寿命に関する値を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記第一回転体の寿命に関する値を表示する表示部と、前記リフレッシュローラの使用量に関する値を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、
   前記取得部で取得された前記リフレッシュローラの使用量と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数とに基づいて前記算出部は前記第一回転体の寿命に関する値を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一回転体は、ヒータを有し、記録材に形成されたトナー像と接触してトナー像を記録材に定着する定着部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記リフレッシュローラを新品に交換した場合に、交換に関する情報を入力するための入力部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記算出部は、前記リフレッシュローラの使用量に関する値と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数に基づく値とを加算して前記第一回転体の寿命に関する値を算出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 記録材を挟持搬送して記録材に画像を熱と圧により定着する回転可能な定着部材と、前記定着部材を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、前記定着部材の寿命に関する値を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記定着部材の寿命に関する値を表示する表示部と、前記加圧部材の使用量に関する値を取得する取得部と、を有する画像形成装置において、
   前記取得部で取得された前記加圧部材の使用量と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数とに基づいて前記算出部は前記定着部材の寿命に関する値を算出することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記加圧部材を新品に交換した場合に、交換に関する情報を入力するための入力部を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記算出部は、前記加圧部材の使用量に関する値と前記ニップ部を通過した記録材の通紙枚数に基づく値とを加算して前記定着部材の寿命に関する値を算出することを特徴とする請求項５または請求項６の何れかに記載の画像形成装置。

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