JP2018155850A - 画像形成装置、制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の寿命が到来するまでの時間を従来よりも延ばすことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置が備える定着装置は、第１回転体６０と、第２回転体６５と、第１回転体６０および第２回転体６５の一方を他方に押圧する付勢機構６４と、第１回転体６０および第２回転体６５の少なくとも一方の回転の負荷を検知するための電流センサ９６（負荷検知部）とを含む。画像形成装置は、さらに、定着装置を制御するための制御装置１０１を備え、制御装置１０１は、電流センサ９６によって検知される負荷の大きさに基づいて、定着装置５１の寿命末期が到来しているか否かを判断するための判断部と、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも第１回転体６０および第２回転体６５の接触圧を低下するように圧接モータ９４を制御するための圧力制御部とを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、画像形成装置の制御に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置の制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置が普及している。電子写真方式の画像形成装置は、印刷工程として、入力画像に応じたトナー像を感光体上の形成する工程と、感光体上のトナー像を転写ベルト上に一次転写する工程と、転写ベルト上のトナー像を用紙に二次転写する工程と、定着装置によってトナー像を用紙に熱で定着させる工程とを実行する。

定着装置は、定着ローラや加圧ローラといった回転体を備える。定着装置は消耗品であるため、安定して高品質なプリント画像をユーザに提供するには、定着装置の寿命を予測して、適切なタイミングで消耗部品を交換するなどのメンテナンスを行う必要がある。

従来の定着装置の寿命判断では、所定の耐久評価結果などから一律の走行距離が定められ、当該走行距離をメンテナンスが必要な寿命末期の到来時期と判断していた。しかし、この場合には、本来まだ使える定着装置でも寿命末期と判断されていたため、ユーザの使用にとって非効率なものとなっていた。そこで、たとえば特許文献１に示すような、回転体の径変化を検知して回転体の寿命を判定することができる技術が提案されていた。

特開２００７−１２７７５９号公報

しかし、上記従来の定着装置では、定着装置の寿命末期の到来を判断した後に即座にメンテナンスを行う必要があり、メンテナンスを行う時間を確保できず、結果として画像形成装置を使用することができないダウンタイムが発生するなどの不具合が生じていた。

本開示は上述の問題点を解決するためになされたものであり、ある局面における目的は、定着装置の寿命が到来するまでの時間を従来よりも延ばすことができる画像形成装置を提供することである。他の局面における目的は、定着装置の寿命が到来するまでの時間を従来よりも延ばすためことができる画像形成装置の制御方法を提供することである。他の局面における目的は、定着装置の寿命が到来するまでの時間を従来よりも延ばすためことができる画像形成装置の制御プログラムを提供することである。

ある局面に従うと、画像形成装置は、用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置を備え、定着装置は、第１回転体と、第１回転体に対向して設けられている第２回転体と、第１回転体および第２回転体の一方を他方に押圧することで、第１回転体および第２回転体の間を通過する用紙に圧力を加え、トナーを用紙に定着させるための加圧機構と、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するための負荷検知部とを含む。画像形成装置は、定着装置を制御するための制御装置をさらに備え、制御装置は、負荷検知部によって検知される負荷の大きさに基づいて、定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するための判断部と、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも第１回転体および第２回転体の接触圧を低下するように加圧機構を制御するための圧力制御部とを含む。

好ましくは、定着装置は、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方の加熱対象を加熱するための加熱機構をさらに含む。加熱機構は、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも加熱対象の温度を高くする。

好ましくは、制御装置は、用紙においてトナーを付着すべき箇所を規定した画像情報に基づいて、用紙上に形成するトナーの量を推定するための推定部を含む。加熱機構は、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、推定部によって推定されるトナーの量が多いほど、加熱対象の温度を高くする。

好ましくは、画像形成装置は、用紙上に付着させるトナー量を調整するための調整機構をさらに備える。調整機構は、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも用紙に付着させるトナーの量を減少させる。

好ましくは、定着装置は、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方の回転対象を回転駆動するための回転機構をさらに含む。回転機構は、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも回転対象の回転速度を遅くする。

好ましくは、負荷検知部は、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方における回転トルクの変動率を負荷として検知する。判断部は、変動率が所定の閾値を超えた場合に、寿命末期が到来していると判断する。

好ましくは、圧力制御部は、接触圧の低下後、時間の経過にしたがって接触圧をさらに低下させる。

好ましくは、圧力制御部は、接触圧の低下後において当該低下後の接触圧を維持するように加圧機構を制御する。

好ましくは、画像形成装置は、第１回転体および第２回転体の間における用紙の搬送速度が予め定められた搬送速度よりも遅くなっているスリップ状態を検知するためのスリップ検知部をさらに備える。圧力制御部は、スリップ検知部によってスリップ状態が検知された場合に、低下後の接触圧を上昇する。

好ましくは、画像形成装置は、ユーザが前記用紙の種類を選択できる操作部を備え、操作部は、判断部によって寿命末期が到来していると判断された場合に、予め定められた複数種類の用紙のうちから印刷禁止対象の用紙の種類を受け付けることが可能に構成されている。

他の局面に従うと、用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置の制御方法が提供される。定着装置は、第１回転体と、第１回転体に対向して設けられている第２回転体とを備え、制御方法は、第１回転体および第２回転体の一方を他方に押圧することで、第１回転体および第２回転体の間を通過する用紙に圧力を加え、トナーを用紙に定着させるステップと、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するステップと、検知するステップにおいて検知された負荷の大きさに基づいて、定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するステップと、判断するステップにおいて寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも第１回転体および第２回転体の接触圧を低下させるステップとを含む。

さらに他の局面に従うと、用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置の制御プログラムが提供される。定着装置は、第１回転体と、第１回転体に対向して設けられている第２回転体とを備え、制御プログラムは、定着装置に、第１回転体および第２回転体の一方を他方に押圧することで、第１回転体および第２回転体の間を通過する用紙に圧力を加え、トナーを用紙に定着させるステップと、第１回転体および第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するステップと、検知するステップにおいて検知された負荷の大きさに基づいて、定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するステップと、判断するステップにおいて寿命末期が到来していると判断された場合に、寿命末期が到来する前よりも第１回転体および第２回転体の接触圧を低下させるステップとを実行させる。

ある局面において、定着装置の寿命が到来するまでの時間を従来よりも延ばすことができる。本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

第１の実施の形態における定着装置の概形を示す図である。 定着装置の制御を示す図である。 回転モータの回転トルクと定着ベルトの走行距離とを示すグラフである。 画像形成装置の内部構造を示す図である。 画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 定着装置の制御処理を示す処理フローである。 第２の実施の形態における定着装置の制御機能を示すブロック図である。 トナーの溶融時間と圧力の関係を示すグラフである。 第３の実施の形態における定着装置の制御機能を示すブロック図である。 第４の実施の形態における定着装置の制御機能を示すブロック図である。 第５の実施の形態における定着装置の制御機能を示すブロック図である。 第５の実施の形態における用紙センサを示す図である。 用紙センサを用いた検知方法を示す図である。 第６の実施の形態における定着装置の制御機能を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［定着装置５０］
図１を参照して、トナー像３２の定着工程に用いる定着装置５０について説明する。定着装置５０を備える画像形成装置については後述する。図１は、定着装置５０の概形を示す斜視図である。

図１に示されるように、定着装置５０は、第１回転体としての定着部材６０と、第２回転体としての加圧ローラ６５とを備える。定着部材６０は、定着ローラ５１と、芯金５２と、定着ベルト５３と、加熱ローラ５７とを含む。定着ベルト５３は、定着ローラ５１および加熱ローラ５７に張られた状態で掛け回されている。加熱ローラ５７が回転モータ６６により回転することで、加熱ローラ５７に掛け回された定着ベルト５３が該回転方向に沿って走行し、それに伴い定着ローラ５１も同一方向に回転するように構成されている。

加熱ローラ５７は、たとえば円筒形状を有する。加熱ローラ５７の内部には、加熱機構としてのヒーターＨが設けられている。ヒーターＨの数は、任意である。一例として、図２において模式的に示されるように、１つのヒーターＨが加熱ローラ５７の内部に設けられる。ヒーターＨは、たとえば、ハロゲンヒーターである。

ヒーターＨは、定着部材６０を加熱し、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触部分を通過する用紙Ｓに熱を与える。より具体的には、ヒーターＨは、加熱ローラ５７を加熱することで、加熱ローラ５７に接触する定着ベルト５３に熱を伝える。加熱された定着ベルト５３は、回転方向に走行することで定着ローラ５１に接触して熱を伝え、搬送経路４１（図２参照）上を搬送されている用紙Ｓに熱を伝える。用紙Ｓが加熱されることで、用紙Ｓ上のトナー像３２が融解する。その結果、トナー像３２は用紙Ｓに定着しやすくなる。

ここで、ヒーターＨは、定着部材６０および加圧ローラ６５の少なくとも一方を加熱する構成としてもよい。すなわち、ヒーターＨによる加熱対象は、定着部材６０ではなく、加圧ローラ６５であってもよい。この場合、ヒーターＨは、加圧ローラ６５の内部に設けられる。定着装置５０内には、さらに、ヒーターＨにより加熱された定着部材６０の温度を測定するための、サーミスタなどで構成された温度検知センサ（図示しない）が備えられている。

加圧ローラ６５は、定着部材６０に接触するように対向して設けられている。加圧ローラ６５は、たとえばバネなどを用いた付勢機構６４（図２参照）によって、定着部材６０を押圧するように付勢されている。より具体的には、加圧ローラ６５は、定着ベルト５３が掛け回された定着ローラ５１を押圧するように構成されている。これにより、加圧ローラ６５と定着部材６０との接触部分を通過する用紙Ｓが加圧され、用紙Ｓ上に形成されたトナー像３２が用紙Ｓに定着される。なお、本実施形態では、加圧ローラ６５が付勢機構６４によって定着部材６０へ押圧される構成となっているが、定着部材６０が加圧ローラ６５へ押圧される構成としてもよい。

定着ローラ５１は、たとえば円筒形状とすることができる。定着ローラ５１の内部には、筒軸方向に延びるように芯金５２が設けられている。定着ローラ５１の筒軸方向における両端側には、平板状の圧接レバー９２と環状の圧接ギア９３とが、それぞれ１対ずつ設けられている。圧接レバー９２は芯金５２と係合しており、圧接レバー９２の一部には切り抜き９２ａが形成されており、該切り抜き９２ａ内に圧接ギア９３の凸部９３ａが嵌合することで、圧接レバー９２と圧接ギア９３とが係合するように構成されている。

圧接ギア９３には、複数の伝動ギア９７，９７，…によって、定着ローラ５１の筒軸方向における一端側に設けられた圧接モータ９４の回転が伝達されるように構成されている。つまり、圧接モータ９４が回転することにより、伝動ギア９７，９７，…がそれぞれ回転し、それに伴い、圧接ギア９３が回転することとなる。ここで、圧接モータ９４は付勢機構６４とともに、加圧ローラ６５を定着ローラ５１に押圧するための加圧機構５４を構成している。

さらに、定着ローラ５１の筒軸方向の一端側には、加圧ローラ６５から受ける圧力を検知する圧力センサ９５が設けられている。ここで、圧力センサ９５としては、たとえば透過型センサと遮光部材とを用いた公知の圧力検知機構を用いることができる。これにより、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を検知することができる。

［定着装置５０の制御］
図２を参照して、定着装置５０の制御について説明する。図２は、定着装置５０の制御を表す模式図である。

定着装置５０では、上述したように、加熱ローラ５７が回転モータ６６により一方向に回転される。回転モータ６６は、たとえばサーボモータなどの制御モータを使用することができる。ここで、回転モータ６６の制御は画像形成装置が備える制御装置１０１の回転制御部１１３によって行われることとなるが、回転モータへ流れた電流値を電流センサ９６（負荷検知部）で検知することにより、回転モータ６６の回転トルクが検知可能となるように構成されている。なお、本実施形態では、電流センサ９６は回転モータ６６の回転トルクを検知するが、たとえば公知のトルクセンサが加圧ローラ６５の回転トルクを検知する構成としてもよい。

回転モータ６６で発生する回転トルクは、定着装置５０の経年劣化とともに上昇する。定着装置５０に寿命末期が到来すると、回転トルクの変動率は急激に変化する。ここで、寿命末期とは、定着装置５０の使用が不可能となる寿命が到来する直前期であって、経年劣化に伴う所定のメンテナンス、たとえば摩耗した回転体の交換や潤滑剤の補充など、をすべき時期のことである。そして、回転トルクの変動率が所定の閾値を超えた場合に、制御装置１０１に含まれる判断部１１１が、定着装置５０の寿命末期が到来したと判断する。ここで、変動率とは、単位量（時間又は走行距離）当たりの回転トルクの変化量を意味する。判断部１１１は、回転トルクの絶対値ではなく変動率をもとに定着装置５０の寿命末期を判断しているため、回転モータ６６や、回転モータ６６と加熱ローラ５７との間に設けられたギア（図示しない）などの部品の個体差を考慮する必要がない。これにより、部品に依存することなく定着装置５０の寿命末期を判断することができる。

判断部１１１が定着装置５０の寿命末期が到来したと判断すると、圧力制御部１１２は、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を低下するように圧接モータ９４を制御する。圧接モータ９４は、たとえばステッピングモータで構成され、伝動ギア９７を回転させることで圧接ギア９３を所定の方向へ回転させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、圧接レバー９２に形成された切り抜き９２ａに嵌合した圧接ギア９３の凸部９３ａが、圧接レバー９２を加圧ローラ６５から離れる方向へ移動する。これにより、圧接レバー９２と係合した芯金５２が、定着ローラ５１を加圧ローラ６５から離れる方向に移動させる。その結果、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が低下する。このとき、圧力センサ９５にて検知された情報をもとに、圧力制御部１１２は、圧接モータ９４を制御する。

なお、本実施形態では、圧接モータ９４の回転により定着部材６０が加圧ローラ６５から離れる方向に移動することで、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が低下するように構成されているが、加圧ローラ６５が定着部材６０から離れる方向に移動する構成としてもよい。

図３を参照して、上述の接触圧制御による効果を説明する。図３は定着装置５０の定着ベルト５３の走行距離と回転モータ６６の回転トルクの関係を示すグラフである。

図３において、距離ａは所定の耐久評価結果などに基づいて一律に判断した定着装置５０の寿命末期を走行距離で示す。距離ｂは回転トルクの変動率が急激に変化することにより判断した定着装置５０の寿命末期を走行距離で示す。距離ｃは上述の接触圧制御を行わない場合の定着装置の寿命を走行距離で示す。距離ｄは本実施形態における定着装置５０の寿命を走行距離で示す。

図３に示すように、回転トルクの変動率が急激に変化する寿命末期（距離ｂ）が到来したとき、上述の接触圧制御を行わない場合（一点鎖線）では、回転トルクが急激に上昇する。このため、定着装置５０の耐久性能上の限界である寿命トルクまですぐに到達してしまう。その結果、メンテナンスを行う前に寿命（距離ｃ）が到来し、使用することができないダウンタイムが発生するなどの不具合が生じる。しかし、本実施形態における接触圧制御を行う場合（実線）には、寿命末期（距離ｂ）が到来した後に定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を低下させることで定着部材６０の回転に対する反力が下がることとなり、回転トルクを下げることができる。これにより、寿命が距離ｃから距離ｄまで延びることとなり、より長い期間（距離ｃから距離ｄまでの期間）定着装置５０を使用することが可能となる。その結果、定着装置の寿命末期の到来が判断されてからメンテナンスされるまでの時間を確保することができ、ユーザの利便性が向上する。

なお、所定の耐久評価結果などに基づいて判断された定着装置５０の寿命末期（距離ａ）は、実際の寿命末期（距離ｂ）よりも早く判断されるため、使用効率が低下することとなる。

［画像形成装置１００の内部構造］
図４を参照して、上述の定着装置５０が搭載されている画像形成装置１００について説明する。図４は、画像形成装置１００の内部構造の一例を示す図である。

図４には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト３０と、一次転写ローラ３１と、二次転写ローラ３３と、カセット３７と、従動ローラ３８と、駆動ローラ３９と、タイミングローラ４０と、クリーニングブレード４２と、定着装置５０と、制御装置１０１とを備える。

画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３０に沿って中間転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、感光体１０と、帯電器１１と、露光部１２と、現像器１３と、クリーニングブレード１７とを備える。

帯電器１１は、感光体１０の表面を一様に帯電させる。露光部１２は、制御装置１０１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０上に形成される。

現像器１３は、現像ローラ１４を回転させながら、現像ローラ１４に現像バイアスを印加し、現像ローラ１４の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラ１４から感光体１０に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体１０の表面に現像される。

感光体１０と中間転写ベルト３０とは、一次転写ローラ３１を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラ３１は、ローラ形状を有し、回転可能に構成される。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラ３１に印加されることによって、トナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０上に形成される。

中間転写ベルト３０は、従動ローラ３８と駆動ローラ３９とに張られた状態で掛け回されている。駆動ローラ３９はモータ（図示しない）に接続されている。当該モータは、たとえば制御装置１０１によって制御される。当該モータの制御方法としては、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が採用される。制御装置１０１が当該モータを制御することにより、駆動ローラ３９は回転する。中間転写ベルト３０および従動ローラ３８は、駆動ローラ３９に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が二次転写ローラ３３に搬送される。

クリーニングブレード１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニングブレード１７は、感光体１０から中間転写ベルト３０へのトナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。

カセット３７には、用紙Ｓがセットされる。用紙Ｓは、カセット３７から１枚ずつタイミングローラ４０によって搬送経路４１に沿って二次転写ローラ３３に送られる。制御装置１０１は、用紙Ｓが送り出されるタイミングに合わせて、二次転写ローラ３３に印加する転写電圧を制御する。

二次転写ローラ３３は、ローラ形状を有し、回転可能に構成される。二次転写ローラ３３は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Ｓに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト３０から二次転写ローラ３３に引き付けられ、中間転写ベルト３０上のトナー像が転写される。二次転写ローラ３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラ４０によって制御される。その結果、中間転写ベルト３０上のトナー像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。

定着装置５０は、上述したように、定着部材６０と加圧ローラ６５との間を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。定着装置５０は、制御装置１０１からの制御信号に従って、定着部材６０の加熱度合いや、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧などを制御する。定着装置５０が用紙Ｓを加熱および加圧することで、トナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

クリーニングブレード４２は、中間転写ベルト３０に圧接されている。クリーニングブレード４２は、中間転写ベルト３０から用紙Ｓへのトナー像の転写後に中間転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー（図示しない）で搬送され、廃トナー容器（図示しない）に貯められる。

［画像形成装置１００のハードウェア構成］
図５を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図５は、画像形成装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。

図５に示されるように、画像形成装置１００は、制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０７と、記憶装置１２０とを含む。

制御装置１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

制御装置１０１は、本実施の形態に従う制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。制御装置１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

ネットワークインターフェイス１０４には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、当該アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、制御プログラム１２２をアンテナを介してサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。

操作パネル１０７は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル１０７は、たとえば、画像形成装置１００に対する印刷操作やスキャン操作などを受け付ける。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置１２０は、本実施の形態に従う制御プログラム１２２を格納する。制御プログラム１２２の格納場所は記憶装置１２０に限定されず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置１００が構成されてもよい。

［定着装置５０の制御処理］
図６を用いて定着装置５０の制御処理を説明する。図６は、定着装置５０の制御処理を示す処理フローである。

画像形成装置１００における二次転写工程が完了すると、トナー像３２が形成された用紙Ｓが定着装置５０へ搬送される。そしてステップＳ１において、画像形成装置１００の制御装置１０１は、用紙Ｓが定着装置５０へ搬送されると、回転モータ６６を回転駆動させて加熱ローラ５７を所定の方向へ回転させる。加熱ローラ５７が所定の方向に回転すると、加熱ローラ５７に掛け回された定着ベルト５３が加熱ローラ５７の回転方向に沿って走行する。それによって、定着ベルト５３が掛け回されている定着ローラ５１も、加熱ローラ５７の回転と同じ方向へ回転する。加圧ローラ６５は、付勢機構６４によって定着部材６０を押圧するように付勢されているため、定着部材６０と加圧ローラ６５との間に形成された搬送経路４１上を搬送される用紙Ｓに、トナー像３２を定着させるための圧力が加わり、定着作業が行われる。

ステップＳ２において、制御装置１０１は、電流センサ９６からの出力値に基づいて、回転モータ６６の回転について、回転トルクの変動率を検知する。

ステップＳ３において、制御装置１０１は、回転トルクの変動率が所定の閾値以上であるか否かを判定する。制御装置１０１は、回転トルクの変動率が所定の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、制御をステップＳ４に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ３においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ５に切り替える。

ここで、回転トルクの変動率が所定の閾値未満の場合には（ステップＳ３においてＮＯ）、定着作業はそのまま続行する。そして、搬送経路４１上の用紙Ｓが定着部材６０と加圧ローラ６５との間を通過して定着作業が完了すると、ステップＳ５において、回転モータ６６の回転駆動が停止し、定着工程は終了する。

一方、回転トルクの変動率が所定の閾値以上の場合には（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ４において、制御装置１０１は、判断部１１１として、定着装置５０の寿命末期が到来したと判断し、圧力制御部１１２に入力信号を送信する。入力信号を受信した圧力制御部１１２は、加圧機構５４に含まれる圧接モータ９４を制御して、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を低減させる。そして再度ステップＳ２に戻って、制御装置１０１は、回転モータ６６の回転トルクの変動率を検知する。

そして、制御装置１０１は、回転トルクの変動率が所定の閾値以上かどうかを再度判定する（ステップＳ３）。ここで、再度回転トルクの変動率が所定の閾値以上の場合には（ステップＳ３／ＹＥＳ）、再度接触圧が低減されることとなる。このとき、制御装置１０１は、圧力センサ９５から得られた定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧の値をもとに、前回低減した接触圧の大きさと同じ大きさだけ接触圧を低減するように圧接モータ９４を制御してもよいし、あるいは、時間の経過にしたがって接触圧をさらに低下させるように圧接モータ９４を制御してもよい。

なお、本実施形態では、図６においてステップＳ４の後にステップＳ２に戻るように画像形成装置１００が構成されているが、ステップＳ４にて低減された接触圧を維持したまま定着作業を続行し、定着作業が完了したら、Ｓ５にて回転モータ６６の駆動が停止されるように構成してもよい。

＜第２の実施の形態＞
［概要］
第２の実施の形態では、制御装置２０１は、加熱ローラ５７内に設けられたヒーターＨを制御する加熱制御部１１４を含む点で第１の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態以降においては、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、それらの説明は繰り返さない。

［詳細］
図７および図８を参照して、第２の実施の形態における画像形成装置２００について説明する。図７は、第２の実施の形態における定着装置５０の制御処理を行う機能を示すブロック図である。図８は、トナーの溶融時間と圧力の関係を示すグラフである。

図７に示すように、第２の実施の形態における制御装置２０１は、加熱制御部１１４を含む。本実施形態では、判断部２１１が電流センサ９６にて検知された回転トルクの変動率に基づいて定着装置５０の寿命末期が到来していると判断した場合に、判断部２１１は加熱制御部１１４に入力信号を送信する。入力信号を受信した加熱制御部１１４は、定着装置の加熱ローラ５７内に設けられたヒーターＨを制御して、加熱対象である加熱ローラ５７の温度を高くする。ここで、加熱制御部１１４は、定着装置５０内に設けられた温度検知センサ（図示しない）からの情報をもとに、加熱量を制御する。

図８に示すように、定着作業における圧力が高いほど、また、トナーの溶融温度が高いほど、定着性が向上することを読み取ることができる。つまり、本実施形態における定着装置５０では、判断部２１１が定着装置５０の寿命末期が到来していると判断して定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を低下させた場合に、加熱制御部１１４は加熱ローラ５７を加熱することで、定着部材６０と加圧ローラ６５との間を搬送される用紙Ｓ上のトナーの温度を高めて定着性を維持することが可能となっている。

さらに、本実施形態では、制御装置２０１が外部から送信される画像情報９８に基づいて、用紙Ｓ上に形成するトナーの量を推定するための推定部１１５を含む構成とすることもできる。ここで外部とは、コピー機能を使用する際には、たとえば画像形成装置２００の備えるスキャナ（図示しない）のことを指す。または、プリントアウト機能を使用する際には、たとえばネットワークインターフェイス１０４のことを指す。しかし、これらの構成に限定されない。そして、画像情報９８には、用紙Ｓ上にトナーを付着すべき箇所が規定されている。推定部１１５は、推定したトナー量が多いほど、加熱ローラ５７の温度が高くなるように加熱制御部１１４に入力信号を送信する。これにより、トナー量に応じた温度に加熱ローラ５７を加熱することが可能となり、定着作業に必要な程度に適切に加熱ローラ５７を加熱することが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
［概要］
第３の実施の形態では、画像形成装置３００は、用紙Ｓ上のトナー量を調整する調整部１３ａを備える点で第１の実施の形態と異なる。

［詳細］
図９を参照して、第３の実施の形態における画像形成装置３００について説明する。図９は、第３の実施の形態における定着装置５０の制御処理を行う機能を示すブロック図である。

図９に示すように、第３の実施の形態における画像形成装置３００は、用紙Ｓ上のトナー量を調整する調整部１３ａを備える。調整部１３ａは、たとえば現像器１３内に備えることができるが、現像器１３の外部に備えていてもよい。本実施形態では、判断部３１１が電流センサ９６にて検知された回転トルクの変動率に基づいて定着装置５０の寿命末期が到来していると判断した場合に、判断部３１１は調整部１３ａに入力信号を送信する。入力信号を受信した調整部１３ａは、寿命末期が到来する前よりも用紙Ｓに付着させるトナーの量を減少させる。

上記構成とすることで、用紙Ｓ上のトナー量が減少するため、定着装置５０の寿命末期が到来する前の圧力よりも低い圧力でトナーを用紙Ｓに定着させることが可能となる。これにより、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が低下した後でも、定着作業を確実に行うことが可能となる。

＜第４の実施の形態＞
［概要］
第４の実施の形態は、判断部４１１が定着装置５０の寿命末期が到来していると判断した場合に、回転制御部４１３が回転モータ６６を制御する点で、第１の実施の形態と異なる。

［詳細］
図１０を参照して、第４の実施の形態における画像形成装置４００について説明する。図１０は、第４の実施の形態における定着装置５０の制御処理を行う機能を示すブロック図である。

図１０に示すように、第４の実施の形態では、電流センサ９６にて検知された回転トルクの変動率に基づいて判断部４１１が定着装置５０の寿命末期が到来していると判断した場合に、判断部４１１は回転制御部４１３に入力信号を送信する。入力信号を受信した回転制御部４１３は、回転モータ６６を制御して、加熱ローラ５７の回転を遅くする。これにより、定着部材６０の回転速度が遅くなる。

上記構成とすることで、定着部材６０の回転速度が遅くなるため、搬送経路４１上を搬送される用紙Ｓは、定着装置５０の寿命末期が到来する前よりも長い時間をかけて、定着部材６０と加圧ローラ６５との間を搬送されることとなる。これにより、用紙Ｓが加圧される時間が長くなり、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が低下した後でも、定着作業を確実に行うことが可能となる。

＜第５の実施の形態＞
［概要］
第５の実施の形態では、画像形成装置５００は、用紙Ｓの搬送速度が予め定められた搬送速度よりも遅くなっているスリップ状態となっていることを検知する用紙センサ９０（スリップ検知部）を備えている点で、第１の実施の形態と異なる。

［詳細］
図１１〜図１３を参照して、第５の実施の形態における画像形成装置５００について説明する。図１１は、第５の実施の形態における定着装置５０の制御処理を行う機能を示すブロック図である。図１２は、第５の実施の形態における用紙センサ９０を示す図である。図１３は、用紙センサ９０を用いた検知方法を示す図である。

図１１に示すように、第５の実施の形態における画像形成装置１００は、用紙センサ９０（スリップ検知部）を備えている。具体的には、図１２に示すように、定着部材６０と加圧ローラ６５との間に形成された搬送経路４１に対して、第１用紙センサ９０ａ及び第２用紙センサ９０ｂが定着部材６０と加圧ローラ６５との接触部を挟むように設けられている。

これにより、図１３に示すように、第１用紙センサ９０ａによって用紙Ｓの搬送が確認された時刻と第２用紙センサ９０ｂによって用紙Ｓの搬送が確認された時刻とをもとにして用紙Ｓの通過時間を測定し、用紙Ｓの定着部材６０と加圧ローラ６５との接触部における搬送速度を求めることができる。

そして、用紙Ｓの搬送速度が予め定められた搬送速度よりも遅くなっているスリップ状態となっていることを検知すると、用紙センサ９０は加圧機構５４に入力信号を送信する。入力信号を受信した加圧機構５４は、圧接モータ９４を制御して定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧を向上させる。

上記構成とすることで、判断部１１１が寿命末期が到来したと判断し、定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が低減された場合に、接触圧が過度に低減されることによりスリップ状態が発生することを防ぐことができる。

＜第６の実施の形態＞
［概要］
第６の実施の形態では、画像形成装置６００は、予め定められた複数種類の用紙の内から、印刷禁止対象の用紙の種類を、ユーザから受け付けることが可能な操作パネル１０７を備えている点で、第１の実施の形態と異なる。

［詳細］
図１４を参照して、第６の実施の形態における画像形成装置６００について説明する。図１４は、第６の実施の形態における定着装置５０の制御処理を行う機能を示すブロック図である。

図１４に示すように、第６の実施の形態では、電流センサ９６にて検知された回転トルクの変動率に基づいて判断部６１１が定着装置５０の寿命末期が到来していると判断した場合に、判断部６１１は画像形成装置６００の備える操作パネル１０７に入力信号を送信する。入力信号を送信した操作パネル１０７では、予め定められた複数種類の用紙の内から、印刷禁止対象の用紙の種類を、ユーザから受け付けることが可能となる。

上記構成とすることで、定着作業において定着部材６０と加圧ローラ６５との接触圧が特に必要な用紙、たとえば坪量の低い薄紙、を使用することができなくなり、接触圧低下による紙詰まりなどの不具合が起きることを防ぐことができる。

なお、本開示は上記実施形態に限定されない。たとえば、上記実施形態では、トルクの変動率を電流センサ９６において検知するように構成されていたが、たとえばトルクの絶対値を検知する構成としてもよい。その場合においても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ 画像形成ユニット、１０ 感光体、１１ 帯電器、１２ 露光部、１３ 現像器、１３ａ 調整部、１４ 現像ローラ、１５Ｃ，１５Ｋ，１５Ｍ，１５Ｙ トナーボトル、１７，４２ クリーニングブレード、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写ローラ、３２ トナー像、３３ 二次転写ローラ、３７ カセット、３８ 従動ローラ、３９ 駆動ローラ、４０ タイミングローラ、４１ 搬送経路、４８ トレー、５０ 定着装置、５１ 定着ローラ、５２ 芯金、５３ 定着ベルト、５４ 加圧機構、５７ 加熱ローラ、６０ 定着部材、６４ 付勢機構、６５ 加圧ローラ、６６ 回転モータ、９０ 用紙センサ、９０ａ 第１用紙センサ、９０ｂ 第２用紙センサ、９２ 圧接レバー、９２ａ 切り抜き、９３ 圧接ギア、９３ａ 凸部、９４ 圧接モータ、９５ 圧力センサ、９６ 電流センサ、９７ 伝動ギア、９８ 画像情報、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 画像形成装置、１０１，２０１，３０１，４０１，６０１ 制御装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ネットワークインターフェイス、１０７ 操作パネル、１１１，２１１，３１１，４１１，６１１ 判断部、１１２ 圧力制御部、１１３，４１３ 回転制御部、１１４ 加熱制御部、１１５ 推定部、１２０ 記憶装置、１２２ 制御プログラム。

Claims (12)

1. 用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置を備える画像形成装置であって、
   前記定着装置は、
   第１回転体と、
   前記第１回転体に対向して設けられている第２回転体と、
   前記第１回転体および前記第２回転体の一方を他方に押圧することで、前記第１回転体および前記第２回転体の間を通過する前記用紙に圧力を加え、前記トナーを前記用紙に定着させるための加圧機構と、
   前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するための負荷検知部とを含み、
   前記画像形成装置は、前記定着装置を制御するための制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記負荷検知部によって検知される負荷の大きさに基づいて、前記定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するための判断部と、
   前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記第１回転体および前記第２回転体の接触圧を低下するように前記加圧機構を制御するための圧力制御部とを含む、画像形成装置。
2. 前記定着装置は、前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方の加熱対象を加熱するための加熱機構をさらに含み、
   前記加熱機構は、前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記加熱対象の温度を高くする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御装置は、前記用紙においてトナーを付着すべき箇所を規定した画像情報に基づいて、前記用紙上に形成するトナーの量を推定するための推定部をさらに含み、
   前記加熱機構は、前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記推定部によって推定されるトナーの量が多いほど、前記加熱対象の温度を高くする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記用紙上に付着させるトナー量を調整するための調整機構をさらに備え、
   前記調整機構は、前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記用紙に付着させるトナーの量を減少させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記定着装置は、前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方の回転対象を回転駆動するための回転機構をさらに含み、
   前記回転機構は、前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記回転対象の回転速度を遅くする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記負荷検知部は、
   前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方における回転トルクの変動率を前記負荷として検知し、
   前記判断部は、前記変動率が所定の閾値を超えた場合に、前記寿命末期が到来していると判断する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記圧力制御部は、前記接触圧の低下後、時間の経過にしたがって前記接触圧をさらに低下させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記圧力制御部は、前記接触圧の低下後において当該低下後の接触圧を維持するように前記加圧機構を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置は、前記第１回転体および前記第２回転体の間における前記用紙の搬送速度が予め定められた搬送速度よりも遅くなっているスリップ状態を検知するためのスリップ検知部をさらに備え、
   前記圧力制御部は、前記スリップ検知部によって前記スリップ状態が検知された場合に、低下後の前記接触圧を上昇する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. ユーザが前記用紙の種類を選択できる操作部を備え、
    前記操作部は、前記判断部によって前記寿命末期が到来していると判断された場合に、予め定められた複数種類の用紙のうちから印刷禁止対象の用紙の種類を受け付けることが可能に構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置の制御方法であって、
    前記定着装置は、
    第１回転体と、
    前記第１回転体に対向して設けられている第２回転体とを備え、
    前記制御方法は、
    前記第１回転体および前記第２回転体の一方を他方に押圧することで、前記第１回転体および前記第２回転体の間を通過する前記用紙に圧力を加え、前記トナーを前記用紙に定着させるステップと、
    前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するステップと、
    前記検知するステップにおいて検知された負荷の大きさに基づいて、前記定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するステップと、
    前記判断するステップにおいて前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記第１回転体および前記第２回転体の接触圧を低下させるステップとを含む、制御方法。
12. 用紙上に形成されたトナーを当該用紙に定着させるための定着装置の制御プログラムであって、
    前記定着装置は、
    第１回転体と、
    前記第１回転体に対向して設けられている第２回転体とを備え、
    前記制御プログラムは、前記定着装置に、
    前記第１回転体および前記第２回転体の一方を他方に押圧することで、前記第１回転体および前記第２回転体の間を通過する前記用紙に圧力を加え、前記トナーを前記用紙に定着させるステップと、
    前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方の回転の負荷を検知するステップと、
    前記検知するステップにおいて検知された負荷の大きさに基づいて、前記定着装置の寿命末期が到来しているか否かを判断するステップと、
    前記判断するステップにおいて前記寿命末期が到来していると判断された場合に、前記寿命末期が到来する前よりも前記第１回転体および前記第２回転体の接触圧を低下させるステップとを実行させる、制御プログラム。

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