JP5828375B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源により加熱された無端状の定着ベルトを用いて記録材上に担持された未定着画像を加熱定着させる定着装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクスミリ等の画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置においては、近年、不使用時には定着ヒータ（熱源）への通電を遮断し、必要時にのみ通電して消費電力を低減した省エネルギー型の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、画像形成命令を受けてから定着ヒータへの通電を開始して定着部材の温度を目標定着温度まで昇温させることになる。そのため、定着ヒータへの通電を開始してから定着部材の温度が目標定着温度に達するまでの立ち上がり時間が長い場合、定着処理を行うことができない時間が長くなる。この場合、画像形成命令を受けてから最初の画像が出力されるまでのファーストプリント時間が長期化してしまう。そのため、省エネルギー型の画像形成装置では、定着装置の立ち上がり時間を短くすることが重要である。

従来、定着ローラよりも熱容量の小さい定着ベルトを定着部材として用いることで、立ち上がり時間の短縮化を実現した定着ベルト方式の定着装置が知られている（特許文献１等）。特に、特許文献１に開示された画像形成装置の定着装置は、内面を黒色処理した可撓性を有する略円筒状の定着ベルトを輻射熱源（ハロゲンヒータ）によって直接加熱するように構成されている。この定着装置では、輻射熱を利用して定着ベルトを加熱することで昇温速度が高まり、定着ベルトの内面を黒色処理することで輻射熱の発熱効率が高まる。その結果、上記特許文献１によれば、例えば１０秒以下の高速立ち上げを実現できるとしている。

また、上記特許文献１に開示の画像形成装置には、定着ベルトの温度を検知する温度検知手段が設けられている。この画像形成装置では、温度検知手段の検知温度が規定温度以上の過昇温となったとき、異常が発生したと判断して、ハロゲンヒータをオフにすると同時に、記録媒体の搬送を停止し、プリント動作を停止する。また、操作パネルにサービスマンコールを表示するなどの警告表示も同時に行う。

また、特許文献２には、定着ローラの温度を検知する温度検知手段を備えた定着装置が開示されている。この定着装置では、定着ローラを加熱するヒータへの通電を開始してから所定時間（所定の異常判断時間）が経過しても温度検知手段の検知温度が設定温度以上にならない場合に、温度検知手段や熱源に異常が発生したと判断する異常判断処理を行う。この異常判断処理により異常であると判断された場合には、ヒータへの通電停止、エラーメッセージの表示が行われる。

定着ベルト方式を採用する定着装置においても、温度検知手段や熱源等に異常が発生している場合には、制御部が熱源への通電を指示しても、温度検知手段の検知温度がいつまでも設定温度以上にならないことがあり得る。したがって、定着ベルト方式を採用する定着装置でも、上記特許文献２に記載の異常判断処理と同様、熱源による定着ベルトの加熱開始時から所定の異常判断時間が経過するまでに温度検知手段の検知温度が設定温度以上にならない場合には異常が発生したと判断するという異常判断処理を行うことは有益である。

ところが、定着ベルト方式を採用する定着装置は、種々の原因によって、定着ベルトの昇温速度が定着装置の使用履歴の長さに応じて変化する。例えば、定着装置の経時的な使用によって熱源に異物が付着すると、熱源による定着ベルトの加熱能力が低下し、定着ベルトの昇温速度が遅くなる。また、例えば、加熱効率を高めるために熱源から放射される電磁波を定着ベルトへ向かわせる反射部材が設けられている定着装置においては、定着装置の経時的な使用によって反射部材に異物が付着し、反射部材の反射効率が低下することがある。この場合、定着ベルトの加熱効率が低下するので、定着ベルトの昇温速度は遅くなる。また、例えば、上記特許文献１に開示の定着装置のように、輻射熱による加熱効率を高めるために黒色処理が施された定着ベルトを用いる場合、定着装置の経時的な使用によって黒色処理部分が摩耗する。この場合、その黒色処理部分の厚みが薄くなったり、その黒色処理部分の表面状態が平滑になったりする結果、定着ベルトの加熱効率が低下し、定着ベルトの昇温速度が遅くなる。

定着ベルトの昇温速度が遅くなると、温度検知手段や熱源等に異常がない場合でも、検知温度が設定温度以上になるまでの時間が長くなる。そのため、初期時において温度検知手段や熱源等に異常がない場合に検知温度が設定温度以上になる適切な時間に異常判断時間を設定したとしても、定着装置が経時的に使用された後の経時においては、異常がない場合でもその異常判断時間内に検知温度が設定温度以上にならないおそれがある。この場合、経時において、異常がないにも拘わらず異常があると誤判断してしまうおそれがあるという問題が生じる。

この問題を解決する方法としては、経時においても異常がない場合に検知温度が設定温度以上になるような十分に長い時間に、異常判断時間を予め設定しておくという方法が考えられる。
しかしながら、異常判断時間を長く設定すると、実際に異常が発生しているときに、異常が発生していると認識する時期が遅れ、異常の発生を早期に認識することができなくなる。異常の発生を早期に認識できないと、例えば、当該異常が発生した画像形成装置で画像を出力しようとしていたユーザーに対し、画像出力ができないことを知らせる時期が遅れる。その結果、その画像を別の画像形成装置で出力するといった作業の着手に遅れ、ユーザーが出力画像を得る時期が遅くなってしまい、ユーザーの利便性を損なう結果を招く。

また、異常の発生を早期に認識できないと、例えば、異常を取り除くためのメンテナンス作業を早期に開始できず、当該異常が発生した画像形成装置のダウンタイムが長くなるといった不利益ももたらす。
また、例えば、温度検知手段の異常が原因で検知温度が設定温度以上にならない場合、異常判断時間が経過するまでは異常と判断されずに熱源への通電が継続される。この場合、異常判断時間が長く設定されていると、定着ベルトが過剰に昇温して、定着ベルトの損傷などの故障を引き起こす場合がある。

よって、異常判断時間は、異常か否かを適切に判断するのに必要な時間を確保しつつも、できるだけ短い時間に設定することが望まれる。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、初期から経時にわたって異常の発生を早期のうちに適切に判断できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱源により加熱された無端状の定着ベルトを用いて記録材上に担持された未定着画像を加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、上記定着ベルトの温度を検知する温度検知手段と、熱源による定着ベルトの加熱開始時から所定の異常判断時間が経過するまでに上記温度検知手段の検知温度が所定の設定温度に到達しないとき、該熱源による定着ベルトの加熱を停止させる制御を実行する加熱停止制御手段と、上記定着装置の初期からの使用履歴を取得する使用履歴取得手段と、所定の変更タイミングで、上記所定の異常判断時間の長さを上記使用履歴取得手段が取得した使用履歴に応じて変更する異常判断時間変更手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記使用履歴取得手段は、上記定着ベルトの初期からの走行距離を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、未定着画像を担持した記録材を上記定着ベルトの外周面に当接させるために該定着ベルトの外周面との間で定着ニップを形成し、該定着ニップを記録材が通過するときの記録材搬送方向に対して連れ回り方向に回転する加圧回転体を備えており、上記使用履歴取得手段は、上記加圧回転体の初期からの回転回数を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記使用履歴取得手段は、初期からの画像形成した記録材の数又は初期からの画像形成動作時間を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記異常判断時間変更手段は、上記使用履歴取得手段が取得した使用履歴が長いほど、上記所定の異常判断時間が長くなるように変更することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記熱源は、電磁波を放射して上記定着ベルトに輻射熱を発生させる輻射熱源であり、上記定着ベルトは、上記熱源と対向するベルト面に、該熱源が放射する電磁波の吸収率を高める吸収率向上処理が施されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記輻射熱源はハロゲンヒータであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記温度検知手段は、上記定着ベルトに対して非接触の状態で該定着ベルトの温度を検知する非接触温度センサであることを特徴とするものである。

本発明においては、加熱停止制御手段が熱源による定着ベルトの加熱を停止させるべき異常が発生したか否かを判断する異常判断時間の長さが、定着装置の初期からの使用履歴に応じて変更する。これにより、初期から経時にわたって、定着装置の経時使用によって変化する定着ベルトの昇温速度の変化に合わせた適切な異常判断時間（異常か否かを適切に判断するのに必要な時間を確保しつつもできるだけ短い時間）を用いて、異常判断処理を実行することができる。

以上より、本発明によれば、初期から経時にわたって異常の発生を早期のうちに適切に判断できるという優れた効果が得られる。

実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。 同複写機の定着装置を示す概略構成図である。 同定着装置に設けられる定着ベルトの層構成を示す断面図である。 実施形態における定着温度制御を行う制御系の概要を示すブロック図である。 同定着温度制御の流れを示すフローチャートである。 定着ベルトの走行距離と定着ベルトに輻射熱を発生させる電磁波の吸収率との関係を示すグラフである。 図６中符号Ｐで示す時点の立ち上げヒータ通電時間と定着ベルトの検知温度との関係を示すグラフである。 図６中符号Ｑで示す時点の立ち上げヒータ通電時間と定着ベルトの検知温度との関係を示すグラフである。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式によって画像を形成する複写機の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
この複写機１は、スキャナ２、光書込装置３、作像ユニット４、転写装置５、原稿自動搬送装置６、定着装置７、給紙装置８、手差しトレイ９などを備えている。

スキャナ２は、周知の技術により、原稿シートＤの画像を光学的に読み取ってデジタル画像情報を構築するものである。また、原稿自動搬送装置６は、周知の技術により、原稿シートＤをスキャナ２の画像読取部に自動搬送するものである。また、光書込装置３は、外部のパーソナルコンピュータや、スキャナ２などから送られてくるデジタル画像情報に基づいて生成した書込光Ｌによって感光体４ａを光走査して、感光体４ａに静電潜像を形成するものである。また、作像ユニット４は、周知の電子写真プロセスにより、感光体４ａの静電潜像を現像してトナー像を得るものである。また、転写装置５は、感光体４ａの表面に形成されたトナー像を記録材としての記録シートＰの表面に転写するものである。また、定着装置７は、記録シートＰの表面にトナー像を定着せしめるものである。また、給紙装置８は、内部の給紙カセット内に収容している記録シートＰを転写装置５に向けて給紙するものである。また、手差しトレイ９は、トレイ上に手差しされた記録シートＰを転写装置５に向けて給紙するものである。

原稿自動搬送装置６の原稿台に載置された原稿シートＤは、原稿台から図中の矢印方向に搬送される。そして、原稿面を下に向けてスキャナ２の画像読取部の真上を通過する。このとき、スキャナ２は、画像読取部の真上を通過する原稿シートＤの画像を光学的に読み取って、デジタル画像情報を構築して、後述する制御部や、光書込装置３に送る。光書込装置３は、送られてきたデジタル画像情報に基づいてレーザーダイオードなどの光源を駆動して書込光Ｌを生成し、この書込光Ｌによって作像ユニット４の感光体４ａを光走査する。

作像ユニット４は、潜像担持体としてのドラム状の感光体４ａを図中時計回り方向に回転駆動しながら、帯電装置によってその表面を一様に帯電せしめる。一様帯電後の感光体４ａの表面は、上述した光走査によって静電潜像を担持する。作像ユニット４は、現像装置によってその静電潜像を現像してトナー像にする。このトナー像は、転写装置５のベルト部材と、感光体４ａとの当接による転写ニップを通過する際に、自らと同期するように転写ニップ内に送り込まれてきた記録シートＰの表面に転写される。

給紙装置８、あるいは手差しトレイ９は、感光体４ａに対する光走査が開始されると、記録シートＰを転写装置５に向けて給紙する。給紙された記録シートＰは、転写ニップの直前に設けられたレジストローラ対のローラ間に挟み込まれて一旦停止する。そして、レジストローラ対により、感光体４ａ上のトナー像に同期するタイミングで転写ニップに向けて送り出される。

転写ニップから排出された記録シートＰは、定着装置７に送り込まれる。そして、定着装置７によって加圧及び加熱されることで、その表面にトナー像が定着せしめられる。その後、定着装置７から排出された記録シートＰは、排紙ローラ対を経て機外に排出される。このようにして、一連の画像形成プロセスが完了する。

図２は、本実施形態に係る複写機の定着装置を示す概略構成図である。
定着装置７は、ベルトユニット７０、加圧回転体としての加圧ローラ７９、温度検知手段としてのサーミスタ等からなる非接触温度センサ７５、図示しないシート検知センサなどを有している。また、ベルトユニット７０は、無端状の定着ベルト７１、熱源であるハロゲンヒータ７２、押圧部材としての押圧パッド７３、押圧パッド７３を保持する保持部材７４等を具備している。

定着装置７は、図示のように、ベルトユニット７０の定着ベルト７１の外周面と、加圧ローラ７９とを当接させて定着ニップを形成している。そして、上述した転写装置から送られてくる記録シートＰをこの定着ニップに挟み込んで加熱及び加圧することで、記録シートＰに対してトナー像Ｔの定着処理を施す。ベルトユニット７０は、定着ベルト７１の内周面側に配設されたハロゲンヒータ７２により、定着ベルト７１を内側から加熱する。加熱された定着ベルト７１が定着ニップで記録シートＰに密着することで、記録シートＰを加熱してトナー像Ｔのトナーの軟化を促す。記録シートＰに熱を与えながらトナー像を定着せしめる定着部材として、熱容量が小さい定着ベルト７１を用いることで、定着部材を加熱し初めてから目標定着温度まで昇温させるのに必要な立ち上がり時間を非常に短くすることができる。ハロゲンヒータ７２に対する電源のオン／オフ制御は、定着ベルト７１の外周面側でベルト表面に非接触で近接配置された温度センサ７５の検知温度が所定の目標定着温度範囲内になるように行われる。

定着ベルト７１は、直径が３０ｍｍとなるように円筒状（無端状）に形成され、かつ、可撓性を発揮するものであり、後述する加圧ローラ７９の図中反時計回り方向の回転駆動に追従して、図中時計回り方向に無端移動する。

図３は、本実施形態の定着ベルト７１の層構成を示す断面図である。
本実施形態の定着ベルト７１は、図３に示すように、無端状のベルト基体７１ａの外周面側に中間弾性層７１ｂ及び表面離型層７１ｃが順次積層された層構成となっており、全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。

定着ベルト７１のベルト基体７１ａは、層厚が３０μｍ以上５０μｍ以下であって、ニッケル、ステンレス等の金属材料で形成されている。
定着ベルト７１の中間弾性層７１ｂは、層厚が１００μｍ以上３００μｍ以下であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。中間弾性層７１ｂを設けることで、定着ニップにおける定着ベルト７１の外周面の微小な凹凸が改善され、記録シートＰ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わって、いわゆるユズ肌画像の発生が抑止される。

定着ベルト７１の表面離型層７１ｃは、層厚が１０μｍ以上５０μｍ以下であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等の材料で形成されている。表面離型層７１ｃを設けることで、定着ベルト７１のトナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が担保される。

また、本実施形態においては、定着ベルト７１の内周面すなわちベルト基体７１ａの内周面上に、吸収率向上処理としての黒色処理が施された黒色処理層７１ｄが形成されている。この黒色処理層７１ｄは、黒色ニッケルや黒色クロムをめっき処理したり酸化物を付着させたり、あるいは、ベルト基体７１ａを酸化させたりすることで形成される。黒色処理層７１ｄを設けることで、ハロゲンヒータ７２が放射する赤外線等の電磁波の吸収率が高まり、ハロゲンヒータ７２の輻射熱による加熱効率が向上する。その結果、定着ベルト７１の昇温速度を高めることができる。

定着ベルト７１の内周面側に配設された押圧パッド７３は、定着ベルト７１の内周面側に固設されていて、定着ベルト７１を介して加圧ローラ７９に当接して定着ニップを形成する。押圧パッド７３と定着ベルト７１とが摺接しても定着ベルト７１の磨耗が軽減されるように、押圧パッド７３の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成することが好ましい。

定着ニップにおける押圧パッド７３を保持する保持部材７４は、定着ベルト７１の内周面側に固設されている。保持部材７４が押圧パッド７３及び定着ベルト７１を介して加圧ローラ７９に当接することで、定着ニップにおいて押圧パッド７３が加圧ローラ７９の加圧力を受けて必要以上に変形する（撓む）ことが抑止されている。保持部材７４は、この機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。更には、加圧ローラ７９による加圧方向に沿って横長の断面を有するように保持部材７４を形成することで、断面係数が大きくなって保持部材７４の機械的強度を高めることができる。また、保持部材７４の表面に、例えば、ハロゲンヒータ７２から放射される電磁波に対して反射率が高い材料（例えばアルミニウム）を貼り付けることで、ハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の輻射熱による加熱効率を更に高めることができる。

加圧ローラ７９は、直径が３０ｍｍであって、中空構造の芯金７９ａ上に弾性層７９ｂを形成したものである。加圧ローラ７９の弾性層７９ｂは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。弾性層７９ｂの表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層７９ｃを設けることもできる。加圧ローラ７９は、定着ベルト７１に圧接して、双方の部材間に所望の定着ニップを形成する。

本実施形態の熱源は、電磁波を放射して定着ベルト７１に輻射熱を発生させる輻射熱源としてのハロゲンヒータ７２であり、定着ベルト７１の内周面側に固設されている。本実施形態の熱源は、１本のハロゲンヒータ７２で構成されているが、長手方向（定着ベルト７１の回転軸方向）に並べた複数本のハロゲンヒータで構成してもよい。この場合、様々な用紙幅の連続通紙に対応することができる。

非接触温度センサ７５は、定着ベルト７１の外周面側から、定着ベルト７１を挟んでハロゲンヒータ７２の対向位置（ハロゲンヒータ７２に最も近接する位置）に配置されている。温度検知手段としては接触式の温度センサを用いてもよいが、その場合、温度センサ上にオフセットトナー等の異物が堆積し、それが後の記録シートＰ上に付着して画像汚れを発生させることがある。本実施形態のように非接触温度センサ７５を採用することで、このような画像汚れが発生しない。

図４は、本実施形態における定着温度制御を行う制御系の概要を示すブロック図である。
複写機本体のユーザーパネルや複写機にネットワークを介して接続されたパーソナルコンピュータ等の操作部２００をユーザーが印刷操作を行うと、複写機本体の制御部１００に印刷要求が入力される。制御部は、制御装置１０１、タイマー１０２、走行距離カウンタ１０３、枚数カウンタ１０４などから構成されている。

制御装置１０１は、ハロゲンヒータ７２の通電制御（温度制御）、加圧ローラ７９の駆動制御などを実行する。
タイマー１０２は、ハロゲンヒータ７２の点灯時間（ヒータ通電時間）をカウントするものであり、通電開始と同時にカウントが開始され、ハロゲンヒータ７２への通電がオフになったらカウント値がリセットされる。
走行距離カウンタ１０３は、加圧ローラ７９の回転速度と加圧ローラ７９の駆動時間との積を、定着装置の使用履歴を示す定着ベルト７１の走行距離として、走行距離カウンタに積算していく。
枚数カウンタ１０４は、画像形成を行った記録シートＰの枚数を積算していく。

図５は、本実施形態における定着温度制御の流れを示すフローチャートである。
操作部２００から制御部１００に印刷要求が入力されると（Ｓ１）、まず、この印刷要求が入力された時点の走行距離カウンタ１０３のカウント値から、異常判断に用いる異常判断時間Ｔを決定する（Ｓ２）。本実施形態では、下記の表１に示すようなデータテーブルを制御装置１０１内の記憶部に記憶しており、このデータテーブルを参照して、走行距離カウンタ１０３のカウント値から異常判断時間Ｔを決定する。

このようにして異常判断時間Ｔを決定したら、つづいて、モータ７７の駆動を開始し、加圧ローラ７９を回転駆動させるとともに（Ｓ３）、電源７６によりハロゲンヒータ７２への通電を開始する（Ｓ４）。また、ハロゲンヒータ７２への通電を開始したことで、制御部１００のタイマー１０２はヒータ通電時間（加熱開始からの経過時間）ｔのカウントを開始する（Ｓ５）。以下、このヒータ通電時間ｔを「立ち上げヒータ通電時間」とする。

本実施形態では、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ以上になるまでの間（Ｓ６）、非接触温度センサ７５により定着ベルト７１の温度を検知し（Ｓ７）、その検知温度ｓが予め決められた設定温度Ｓ以上になったか否かを判断する（Ｓ８）。この判断の周期は、適宜設定されるが、本実施形態では５００ｍｓｅｃに設定してある。すなわち、５００ｍｓｅｃごとに、定着ベルト７１の検知温度ｓを取得して、その検知温度ｓが設定温度Ｓ以上か否かを判断する。そして、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ以上になる前に検知温度ｓが設定温度Ｓ以上になったら（Ｓ８のＹｅｓ）、上記Ｓ１で入力された印刷要求に従った印刷処理（画像形成処理）を開始する（Ｓ９）。

印刷処理の実行中は定着ベルト７１の温度が目標温度範囲に維持されるように温度維持制御が実行される（Ｓ１０）。この温度維持制御は、例えば、非接触温度センサ７５の検知温度が目標温度範囲内で設定された所定の閾値温度を超えたら電源７６によるハロゲンヒータ７２への通電をオフにし、検知温度が閾値温度以下になったら通電をオンにするといった制御を採用できるが、他の制御内容であってもかまわない。そして、印刷要求に係る印刷処理が終了したら（Ｓ１１）、ハロゲンヒータ７２への通電を停止するとともに（Ｓ１２）、加圧ローラ７９の回転駆動を停止させる（Ｓ１３）。

一方、検知温度ｓが設定温度Ｓ以上になる前に（Ｓ８）、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ以上になった場合には（Ｓ６のＹｅｓ）、非接触温度センサ７５又は熱源（ハロゲンヒータ７２及び電源７６）に異常があったと判断し、異常対応処理を実行する。本実施形態では、異常対応処理として、ハロゲンヒータ７２への通電を停止する処理（Ｓ１４）、加圧ローラ７９の回転駆動を停止する処理（Ｓ１５）、ユーザー等に対するエラーメッセージの表示処理（Ｓ１６）を行うが、他の異常対応処理を行ってもよい。

ここで、定着ベルト７１の走行距離（定着装置の使用履歴）と定着ベルト７１に輻射熱を発生させる電磁波の吸収率との関係について説明する。
図６は、定着ベルト７１の走行距離と定着ベルト７１に輻射熱を発生させる電磁波の吸収率との関係を示すグラフである。
本実施形態における定着ベルト７１は、上述したように、その内周面側に黒色処理層７１ｄが設けられており、ベルト内周面がベルト基体７１ａのままの場合と比較して、ハロゲンヒータ７２が放射する赤外線等の電磁波の吸収率が高い。具体的には、黒体の吸収率を１とすると、本実施形態における定着ベルト７１の初期時の吸収率は約０．９である。

ところが、定着ベルト７１の内周面は、定着ベルト７１の走行中に押圧パッド７３に対して摺動するので、定着ベルト７１の走行により徐々に磨耗していく。これにより、定着ベルト７１の内周面に設けられた黒色処理層７１ｄの厚みが徐々に薄くなっていき、電磁波の吸収率が下がっていく。また、定着ベルト７１の走行中における押圧パッド７３との摺動によって、定着ベルト７１の内周面は徐々に平滑になっていく。一般に、平滑な面よりも粗い面の方が電磁波の吸収率が高い。これらの理由から、定着ベルト７１における電磁波の吸収率は、図６に示すように、定着ベルトの走行距離が増加するにしたがって徐々に下がっていく。本実施形態の定着ベルト７１の場合、初期時には約０．９であった電磁波の吸収率が、走行距離が増加することで、０．８程度まで低下する。

次に、定着ベルト７１の加熱を開始してからの経過時間（立ち上げヒータ通電時間ｔ）と定着ベルト７１の検知温度ｓとの関係について説明する。
図７は、図６中符号Ｐで示す時点の立ち上げヒータ通電時間ｔと定着ベルト７１の検知温度ｓとの関係を示すグラフである。
図８は、図６中符号Ｑで示す時点の立ち上げヒータ通電時間ｔと定着ベルト７１の検知温度ｓとの関係を示すグラフである。

図７に示すグラフより、初期時に近い時点Ｐにおいては、電磁波の吸収率が比較的高いため、ハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の加熱効率が高く、定着ベルト７１の昇温速度が早い。一方、図８に示すグラフより、定着ベルト７１の走行距離が長くなった経時の時点Ｑにおいては、電磁波の吸収率が時点Ｐのときよりも低くなっている。そのため、ハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の加熱効率は、時点Ｐのときよりも低くなっており、定着ベルト７１の昇温速度が遅くなっている。

本実施形態においては、初期時における異常判断時間Ｔを次のように設定している。定着ベルト７１の検知温度ｓが基準温度（ここでは０℃とする。）である状態から動作下限電圧（本実施形態では９０Ｖ）でハロゲンヒータ７２への通電を行って定着ベルトを加熱したとき場合に（図７中符号Ｂで示すグラフ）、定着ベルト７１の検知温度ｓが設定温度Ｓ（本実施形態では１４０℃とする。）まで上昇するのにかかった時間（図７中符号αで示す期間）を、初期時における異常判断時間Ｔとして用いる。本実施形態における初期時の異常判断時間Ｔは、上記表１に示したとおり、３０秒である。

異常のような設定により、初期の頃は、標準電圧でハロゲンヒータ７２への通電を行って定着ベルトを加熱した場合はもとより（図７中符号Ａで示すグラフ）、動作下限電圧付近で加熱された場合であっても（図７中符号Ｂで示すグラフ）、非接触温度センサ７５や熱源（ハロゲンヒータ７２及び電源７６）に異常がなければ、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ（＝α）を経過する前に、定着ベルト７１の検知温度ｓが設定温度Ｓに達する。一方、非接触温度センサ７５や熱源（ハロゲンヒータ７２及び電源７６）に異常が発生している場合、定着ベルト７１の検知温度ｓが設定温度Ｓに達する前に、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ（＝α）を経過する（図７中符号Ｃで示すグラフ）。これにより、初期時においては異常を適切に判断できる。

しかしながら、異常判断時間Ｔが初期時のままα時間に固定されていると、図８に示すように、動作下限電圧付近で加熱された場合には（図８中符号Ｂで示すグラフ）、非接触温度センサ７５や熱源（ハロゲンヒータ７２及び電源７６）に異常がなくても、定着ベルト７１の検知温度ｓが設定温度Ｓに達する前に、立ち上げヒータ通電時間ｔが異常判断時間Ｔ（＝α）を経過してしまう。この場合、異常がないにも拘わらず異常があると誤判断する結果を招く。

本実施形態において、経時の時点Ｑにおける異常判断時間Ｔは、初期時の時点Ｐの時間αよりも長い時間βが用いられる。この時間βは、経時の時点Ｑにおいて、定着ベルト７１の検知温度ｓが基準温度である状態から動作下限電圧でハロゲンヒータ７２への通電を行って定着ベルトを加熱したとき場合に（図８中符号Ｂで示すグラフ）、定着ベルト７１の検知温度ｓが設定温度Ｓまで上昇するのにかかる時間（図８中符号βで示す期間）に相当する。本実施形態における経時の異常判断時間Ｔは、上記表１に示したとおり、４０秒である。

本実施形態によれば、加熱停止制御手段としての制御装置１０１がハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の加熱を停止させるべき異常が発生したか否かを判断する異常判断時間Ｔの長さを、定着ベルト７１の走行距離（定着装置の使用履歴）に応じて変更する。これにより、初期から経時にわたって、定着装置７の経時使用によって変化する定着ベルトの昇温速度の変化に合わせた適切な異常判断時間（異常か否かを適切に判断するのに必要な時間を確保しつつもできるだけ短い時間）を用いて、異常判断処理を実行することができる。

なお、上述した説明では、定着ベルト７１の内面面に施された黒色処理層７１ｄの劣化（層厚低下や平滑化）により定着ベルトの昇温速度が変化する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、他の原因によって定着ベルトの昇温速度が定着装置の使用履歴に応じて変化する場合にも同様に適用できる。例えば、押圧パッド７３を保持する保持部材７４の表面性状あるいは保持部材７４の表面に貼り付けたアルミニウム等のリフレクタが劣化して又は異物が付着して、保持部材７４で反射する電磁波の量が減ると、定着ベルトの輻射熱による昇温速度が落ち込むが、この場合にも本発明を適用できる。また、例えば、定着ベルト７１の内周面にグリスを塗布してそのグリスがハロゲンヒータ７２のガラス管に付着するなどしてハロゲンヒータ７２に異物が付着したり、ハロゲンヒータ７２自体が劣化したりする場合も、定着ベルトの昇温速度が落ち込むが、この場合にも本発明を適用できる。

以上、本実施形態に係る複写機は、熱源としてのハロゲンヒータ７２により加熱された無端状の定着ベルト７１を用いて記録材としての記録シートＰ上に担持された未定着画像を加熱定着させる定着装置７を備えた画像形成装置である。本複写機には、定着ベルト７１の温度を検知する温度検知手段としての非接触温度センサ７５と、ハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の加熱開始時から所定の異常判断時間Ｔが経過するまでに非接触温度センサ７５の検知温度ｓが所定の設定温度Ｓに到達しないとき、ハロゲンヒータ７２による定着ベルト７１の加熱を停止させる制御を実行する加熱停止制御手段としての制御装置１０１と、定着装置７の使用履歴を示す定着ベルト７１の走行距離を取得する使用履歴取得手段としての走行距離カウンタ１０３と、所定の変更タイミングで、異常判断時間Ｔの長さを走行距離カウンタ１０３が取得した定着ベルト７１の走行距離に応じて変更する異常判断時間変更手段としての制御装置１０１とが設けられている。これにより、初期から経時にわたって、定着装置７の経時使用によって変化する定着ベルトの昇温速度の変化に合わせた適切な異常判断時間（異常か否かを適切に判断するのに必要な時間を確保しつつもできるだけ短い時間）を用いて異常判断処理を実行することができる。

また、本実施形態において、定着ベルト７１の走行距離を、定着装置の使用履歴として用いれば、定着装置の使用履歴を高い精度で把握することができる。
ただし、本実施形態では、未定着画像を担持した記録シートＰを定着ベルト７１の外周面に当接させるために定着ベルト７１の外周面との間で定着ニップを形成し、定着ニップを記録シートＰが通過するときの記録材搬送方向に対して連れ回り方向に回転する加圧回転体としての加圧ローラを備えているので、この加圧ローラの回転回数を定着装置の使用履歴として取得してもよい。加圧ローラの回転回数は、定着ベルト７１の走行距離と高い相関関係があるので、定着ベルト７１の走行距離を直接的に検出する場合と同様に、定着装置の使用履歴を高い精度で把握することができる。

また、本実施形態では、画像形成を行った記録シートＰの枚数（すなわち累積画像形成枚数）を積算する枚数カウンタ１０３が設けられているので、その枚数カウンタ１０３のカウント値（累積画像形成枚数）を定着装置７の使用履歴として用いてもよい。累積画像形成枚数も、定着ベルト７１の走行距離と高い相関関係があるので、定着ベルト７１の走行距離を直接的に検出する場合と同様に、定着装置の使用履歴を高い精度で把握することができる。また、累積画像形成動作時間を定着装置７の使用履歴として用いても、同様の効果が得られる。

また、本実施形態においては、定着装置７の使用履歴が長いほど異常判断時間Ｔが長くなるように異常判断時間Ｔを変更するので、定着装置７の経時使用によって定着ベルトの昇温速度が徐々に遅くなるような状況において、適切な異常判断時間を用いた異常判断処理を実現できる。
なお、本発明によれば、定着装置７の経時使用によって定着ベルトの昇温速度が徐々に早まるような状況においては、定着装置７の使用履歴が長いほど異常判断時間Ｔが短くなるように異常判断時間Ｔを変更するので、このような状況において適切な異常判断時間を用いた異常判断処理を実現できる。

また、本実施形態において、熱源であるハロゲンヒータ７２は、電磁波を放射して定着ベルト７１に輻射熱を発生させる輻射熱源であり、定着ベルト７１は、ハロゲンヒータ７２と対向するベルト面（内周面）に、ハロゲンヒータ７２が放射する電磁波の吸収率を高める吸収率向上処理としての黒色処理が施されたものである。よって、定着ベルトの昇温速度が早く、定着装置の立ち上がり時間を高速化できる。しかも、この構成においては、定着装置の経時使用により、黒色処理が施されたベルト面が摩耗して電磁波の吸収率が落ち、定着ベルトの昇温速度が遅くなるが、本発明により適切な異常判断時間を用いた異常判断処理を実現できる。

また、本実施形態においては、輻射熱源としてハロゲンヒータ７２を用いているので、特殊な熱源を用いず、実施化が容易である。
また、本実施形態においては、定着ベルトの温度を検知する温度検知手段として、定着ベルト７１に対して非接触の状態で定着ベルト７１の温度を検知する非接触温度センサ７５を用いている。温度検知手段として接触式の温度センサを用いてもよいが、その場合、温度センサ上にオフセットトナー等の異物が堆積し、それが後の記録シートＰ上に付着して画像汚れを発生させることがある。本実施形態のように非接触温度センサ７５を採用することで、このような画像汚れが発生しない。

１ 複写機
２ スキャナ
３ 光書込装置
４ 作像ユニット
５ 転写装置
７ 定着装置
７０ ベルトユニット
７１ 定着ベルト
７１ａ ベルト基体
７１ｂ 中間弾性層
７１ｃ 表面離型層
７１ｄ 黒色処理層
７２ ハロゲンヒータ
７３ 押圧パッド
７４ 保持部材
７５ 非接触温度センサ
７６ 電源
７７ モータ
７９ 加圧ローラ
１００ 制御部
１０１ 制御装置
１０２ タイマー
１０３ 走行距離カウンタ
１０３ 枚数カウンタ
１０４ 枚数カウンタ
２００ 操作部

特開２００５−０９２０８０号公報 特開平６−１３１０６１号公報

Claims (8)

1. 熱源により加熱された無端状の定着ベルトを用いて記録材上に担持された未定着画像を加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、
   上記定着ベルトの温度を検知する温度検知手段と、
   熱源による定着ベルトの加熱開始時から所定の異常判断時間が経過するまでに上記温度検知手段の検知温度が所定の設定温度に到達しないとき、該熱源による定着ベルトの加熱を停止させる制御を実行する加熱停止制御手段と、
   上記定着装置の初期からの使用履歴を取得する使用履歴取得手段と、
   所定の変更タイミングで、上記所定の異常判断時間の長さを上記使用履歴取得手段が取得した使用履歴に応じて変更する異常判断時間変更手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記使用履歴取得手段は、上記定着ベルトの初期からの走行距離を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１の画像形成装置において、
   未定着画像を担持した記録材を上記定着ベルトの外周面に当接させるために該定着ベルトの外周面との間で定着ニップを形成し、該定着ニップを記録材が通過するときの記録材搬送方向に対して連れ回り方向に回転する加圧回転体を備えており、
   上記使用履歴取得手段は、上記加圧回転体の初期からの回転回数を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１の画像形成装置において、
   上記使用履歴取得手段は、初期からの画像形成した記録材の数又は初期からの画像形成動作時間を、上記定着装置の使用履歴として取得することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記異常判断時間変更手段は、上記使用履歴取得手段が取得した使用履歴が長いほど、上記所定の異常判断時間が長くなるように変更することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記熱源は、電磁波を放射して上記定着ベルトに輻射熱を発生させる輻射熱源であり、
   上記定着ベルトは、上記熱源と対向するベルト面に、該熱源が放射する電磁波の吸収率を高める吸収率向上処理が施されたものであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   上記輻射熱源はハロゲンヒータであることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記温度検知手段は、上記定着ベルトに対して非接触の状態で該定着ベルトの温度を検知する非接触温度センサであることを特徴とする画像形成装置。

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