(57)【要約】【課題】定着装置を構成する部材の交換時期の予見性を向上する。【解決手段】記録材を挟持して搬送する回転体対（４９）は、変更手段（４４）により互いに当接した状態と離間した状態とに変更される。加熱時間記録手段（１０７）は、回転体対が当接している状態で加熱手段（４０ａ）により回転体対が加熱された期間の長さ（Ｔ１）と、回転体対が離間している状態で加熱手段により回転体対が加熱された期間の長さ（Ｔ２）と、をそれぞれ記録する。記憶手段（８２）は、回転体対が加熱された期間の長さと回転体対の劣化度との関係を表す係数（ｃ１，ｃ２）を記憶する。判定手段（１１１）は、加熱時間記録手段により記録された期間の長さ及び記憶手段に記憶された係数を用いて回転体対の劣化度を算出し、回転体対の残り寿命を判定する。【選択図】図２
2020020897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、
前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、
前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、
前記回転体対が当接している状態で前記加熱手段により前記回転体対が加熱された期間の長さと、前記回転体対が離間している状態で前記加熱手段により前記回転体対が加熱された期間の長さと、をそれぞれ記録する加熱時間記録手段と
前記回転体対が加熱された期間の長さと前記回転体対の劣化度との関係を表す係数であって、前記回転体対が当接している場合と前記回転体対が離間している場合とで異なる値に設定された係数を記憶する記憶手段と、
前記加熱時間記録手段により記録された期間の長さ及び前記記憶手段に記憶された係数を用いて前記回転体対の劣化度を算出し、前記回転体対の残り寿命を判定する判定手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶される前記回転体対が当接している場合の係数の値は、前記回転体対が離間している場合の係数の値より大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記回転体対を当接させる場合において、前記回転体対を加圧力が異なる複数の状態の間で変更可能であり、
前記記憶手段が記憶する前記回転体対が当接している場合の係数は、前記回転体対の加圧力に応じて異なる値に設定されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転体対が当接している状態において、前記回転体対の温度を複数の目標温度のいずれかに合わせるように前記加熱手段を制御する温度制御手段をさらに備え、
前記記憶手段が記憶する前記回転体対が当接している場合の係数は、前記回転体対の目標温度ごとに異なる値に設定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記回転体対の交換に関する情報を報知する報知手段を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、
前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、
前記回転体対を互いに当接した状態と離間した状態とに変更する変更手段と、
前記回転体対の交換に関する情報を報知する報知処理を実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記回転体対が当接した状態又は離間した状態で前記加熱手段により加熱された期間の全体に対し、前記回転体対が離間していた期間の占める割合が大きい程、前記報知処理を実行するまでに前記回転体対が前記加熱手段により加熱された期間の累積時間が長くなるように、前記報知処理を実行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記回転体対は、ローラを含み、
前記ローラは、ゴム材料によって形成された弾性層と、樹脂材料によって形成され、前記弾性層の外周を覆う離型層と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、
前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、
前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、
前記回転体対が当接している状態で回転した回転量と、前記回転体対が離間している状態で回転した回転量と、をそれぞれ記録する回転量記録手段と、
前記回転体対の回転量と前記回転体対の劣化度との関係を表す係数であって、前記回転体対が当接している場合と離間している場合とで異なる値に設定された係数を記憶する記憶手段と、
前記回転量記録手段により記録された回転量及び前記記憶手段に記憶された係数を用いて前記回転体対の劣化度を算出し、前記回転体対の残り寿命を判定する判定手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、
前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、
前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、
前記回転体対の交換に関する情報を報知する報知処理を実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記回転体対が当接した状態又は離間した状態で回転した回転量の全体に対し、前記回転体対が離間した状態における回転量の占める割合が大きい程、前記報知処理を実行するまでに前記回転体対が回転した回転量の累積値が多くなるように、前記報知処理を実行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記回転体対は、無端状のベルトであって、金属材料で形成された基層と、前記基層の内周側に樹脂材料で形成された摺動層と、を有するベルトを含み、
前記摺動層に当接し、前記ベルトの回転軌道を規制するガイドをさらに備える、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置には、感光体又は中間転写体から記録材に転写されたトナー像に熱及び圧力を加えることで、画像を記録材に定着させる定着装置が広く用いられている。このような熱定着方式の定着装置は、記録材を挟持して搬送する回転体対と、記録材を加熱するための熱源とを備えている。このような回転体対は、熱源からの熱に曝されて劣化するため、適切なタイミングで交換を行う必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ベルト状の定着フィルムの温度をセンサによって検知し、検知温度が属する温度帯と定着フィルムの回転量（走行距離）とに基づいて、定着フィルムの交換を報知する画像形成装置が記載されている。また、定着装置の回転体対の寿命を判定する他の方法として、熱源として用いられる抵抗体への累積通電時間から回転体対の残り寿命を予測することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４９２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、定着装置における回転体対の劣化速度を決める要因は、熱的ダメージや回転に伴う摩耗に限らない。発明者らが行った検討の結果、回転体対の加圧に伴う機械的ストレスの有無によって回転体対の寿命に無視できない差が生じることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明は、部材の交換時期の予見性を向上可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、前記回転体対が当接している状態で前記加熱手段により前記回転体対が加熱された期間の長さと、前記回転体対が離間している状態で前記加熱手段により前記回転体対が加熱された期間の長さと、をそれぞれ記録する加熱時間記録手段と前記回転体対が加熱された期間の長さと前記回転体対の劣化度との関係を表す係数であって、前記回転体対が当接している場合と前記回転体対が離間している場合とで異なる値に設定された係数を記憶する記憶手段と、前記加熱時間記録手段により記録された期間の長さ及び前記記憶手段に記憶された係数を用いて前記回転体対の劣化度を算出し、前記回転体対の残り寿命を判定する判定手段と、を備える、ことを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
本発明の他の態様は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、前記回転体対を互いに当接した状態と離間した状態とに変更する変更手段と、前記回転体対の交換に関する情報を報知する報知処理を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記回転体対が当接した状態又は離間した状態で前記加熱手段により加熱された期間の全体に対し、前記回転体対が離間していた期間の占める割合が大きい程、前記報知処理を実行するまでに前記回転体対が前記加熱手段により加熱された期間の累積時間が長くなるように、前記報知処理を実行する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明のさらに他の態様は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、前記回転体対が当接している状態で回転した回転量と、前記回転体対が離間している状態で回転した回転量と、をそれぞれ記録する回転量記録手段と、前記回転体対の回転量と前記回転体対の劣化度との関係を表す係数であって、前記回転体対が当接している場合と離間している場合とで異なる値に設定された係数を記憶する記憶手段と、前記回転量記録手段により記録された回転量及び前記記憶手段に記憶された係数を用いて前記回転体対の劣化度を算出し、前記回転体対の残り寿命を判定する判定手段と、を備える、ことを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって画像が形成された記録材を挟持して搬送する回転体対と、前記回転体対を介して記録材上の画像を加熱する加熱手段と、前記回転体対を互いに当接させた状態と離間させた状態とに変更する変更手段と、前記回転体対の交換に関する情報を報知する報知処理を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記回転体対が当接した状態又は離間した状態で回転した回転量の全体に対し、前記回転体対が離間した状態における回転量の占める割合が大きい程、前記報知処理を実行するまでに前記回転体対が回転した回転量の累積値が多くなるように、前記報知処理を実行する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部材の交換時期の予見性を向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略図。
【図２】実施例１に係る定着装置の概略図と画像形成装置の制御構成を示すブロック図を組み合わせた図。
【図３】実施例１に係る定着ローラの模式図。
【図４】実施例１に係る定着ローラについて加熱時間に対する硬度の推移を示すグラフ。
【図５】実施例１に係る定着装置の寿命判定方法を表すフローチャート。
【図６】実施例４に係る定着装置の概略図と画像形成装置の制御構成を示すブロック図を組み合わせた図。
【図７】実施例４に係る定着装置を長手方向に沿った平面で切断した断面図。
【図８】実施例４に係る定着ベルトの模式図。
【図９】実施例４に係る定着ベルトについて回転量に対する削れ量の推移を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１に係る画像形成装置１の構成を表す概略図である。画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのホスト装置２００から制御部１００に入力される画像情報に基づいて記録材Ｐに画像を形成するカラー電子写真プリンタである。記録材Ｐとしては、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等のシート材が用いられる。
【００１５】
画像形成装置１の装置本体１Ａには、４つの作像ユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫ及び中間転写ユニット９を含むタンデム型中間転写方式の画像形成部２が搭載されている。画像形成部２は、本実施例の画像形成手段である。
【００１６】
各作像ユニットＵＹ〜ＵＫは、感光ドラム３、帯電器４、レーザースキャナ５、現像器６、一次転写装置７、及びドラムクリーナ８を有し、電子写真プロセスによりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。即ち、帯電器４が感光体である感光ドラム３の表面を一様に帯電させ、レーザースキャナ５が画像情報に応じて変調されたレーザー光を照射することで感光ドラム３に静電潜像を書き込む。現像器６は帯電したトナーを感光ドラム３に供給することで静電潜像をトナー像に現像する。
【００１７】
中間転写ユニット９は、中間転写体である中間転写ベルト１０と、中間転写ベルト１０を張架する複数のローラとを有する。各作像ユニットＵＹ〜ＵＫの感光ドラム３に担持されたトナー像は、一次転写装置７が形成するバイアス電界によって中間転写ベルト１０へと一次転写される。このとき、４色のトナー像が重なり合うように転写されることで、ベルト上にフルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト１０に担持されたトナー像は、ベルトの回転に伴って、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１３との間のニップ部である二次転写部へ向けて搬送される。中間転写ベルト１０に転写されずに感光ドラム３に残ったトナー等の付着物はドラムクリーナ８によって除去される。
【００１８】
このようなトナー像の形成プロセスに平行して、複数のカセット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのいずれかから記録材Ｐが給送される。記録材Ｐは、給送パス１８ａ及び転写前搬送パス１８ｂを介してレジストレーションローラ１２に到達する。レジストレーションローラ１２は、画像形成部２によるトナー像の形成プロセスの進捗に合わせたタイミングで、記録材Ｐを二次転写部へ送り込む。中間転写ベルト１０に担持されたトナー像は、二次転写部において記録材Ｐへと二次転写される。記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１０に残ったトナー等の付着物は、ベルトクリーナ１４によって除去される。
【００１９】
二次転写部を通過して未定着のトナー像が形成された記録材Ｐは、定着前搬送パス１８ｃを介して定着装置１５に搬送される。定着装置１５は、詳しくは後述するように、熱及び圧力を用いてトナー像を記録材Ｐに定着させる。片面印刷モードの場合、定着装置１５から送り出された記録材Ｐはガイドフラップ１６により排出パス１８ｄに案内され、排出トレイ１７に排出される。両面印刷モードの場合、定着装置１５から送り出された記録材Ｐはガイドフラップ１６により反転パス１８ｅに案内され、スイッチバックパス１８ｆにおいて反転搬送され、再搬送パス１８ｇを介してレジストレーションローラ１２へ向けて再度、搬送される。その後、裏面に画像が形成された記録材Ｐは、排出パス１８ｄを介して排出トレイ１７に排出される。
【００２０】
なお、以上の画像形成部２は画像形成手段の一例であり、例えば感光体に形成したトナー像を記録材に直接転写する直接転写方式の画像形成手段を用いた場合も、以下で説明する構成を適用可能である。
【００２１】
［定着装置］
図２は、定着装置１５の概略図と定着装置１５の制御構成を示すブロック図とを組み合わせた図である。本実施例に係る定着装置１５は、ローラ対（４０，４１）に記録材Ｐを挟持して搬送しながらトナー像を加熱する熱ローラ方式を採用している。また、本実施例では、トナーに離型剤を含むものを用いることで、いわゆるオイルレス方式の定着装置を採用している。
【００２２】
定着装置１５は、定着ローラ４０と、定着ローラ４０に対向する加圧ローラ４１と、定着ローラ４０を加熱するヒータ４０ａと、を備えている。定着ローラ４０及び加圧ローラ４１からなる定着ローラ対４９は、記録材を挟持して搬送する本実施例の回転体対である。定着ローラ４０は、定着装置１５に搬入される直前にトナー像が転写された記録材Ｐの面に当接する第１回転体であり、加圧ローラ４１は記録材Ｐの反対側の面に当接する第２回転体である。
【００２３】
本実施例の加熱手段であるヒータ４０ａは、筒状の定着ローラ４０の内側に配置されたハロゲンヒータである。ただし、定着ローラ４０を介して記録材Ｐを加熱可能なものであれば、ヒータ４０ａを電熱線や誘導加熱ユニット等に置き換えることが可能である。また、ヒータ４０ａを定着ローラ４０の外側に配置し、ローラの外周部を加熱するようにしてもよい。
【００２４】
定着ローラ４０は、図３の模式図に示すように、金属材料からなる中空の芯軸（基層）４０ｂの上に、ゴム材料からなる弾性層４０ｃを設け、更にその上に最表層である離型層４０ｄを被覆して形成される。各層の構成例は次の通りである。芯軸４０ｂは、外径６８ｍｍの円筒形状のアルミニウム管であり、内部にヒータ４０ａが配置される。弾性層４０ｃは、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度のシリコーンゴムを厚さ３．０ｍｍに成形したものとする。離型層４０ｄは、厚さ５０μｍに成形されたフッ素樹脂等、離型性に優れ、かつ温度上昇によって軟化する樹脂材料で構成される。この樹脂材料としては、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）等が適している。例えば、厚さ３０μｍ〜１００μｍのＰＦＡ樹脂チューブを弾性層４０ｃに被せることで離型層４０ｄを形成する。ただし、樹脂材料をディッピング法又はスプレー法等の方法で弾性層４０ｃの表面に塗布することで離型層４０ｄを形成してもよい。
【００２５】
定着ローラ４０は、芯軸４０ｂの長手方向（回転軸線方向）の両端部が、定着装置１５の筐体に軸受部材を介して回転可能に支持されている。図２に示すように、定着ローラ４０は駆動モータ９３の駆動力によって回転駆動される。定着ローラ４０の回転速度（周速度）は、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃに設定される。
【００２６】
加圧ローラ４１は、金属材料からなる中空の芯軸（基層）４１ａの上に、ゴム材料からなる弾性層４１ｂを設け、更にその上に最表層である離型層４１ｃを被覆して形成される。各層の構成例は次の通りである。芯軸４１ａは、外径４８ｍｍの円筒形状に形成されたアルミニウム管である。弾性層４１ｂは、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度のシリコーンゴムを厚さ５．０ｍｍに成形したものである。離型層４１ｃは、厚さ５０μｍに成形されたフッ素樹脂等、離型性に優れ、かつ温度上昇によって軟化する樹脂材料で構成される。離型層４１ｃの構成材料及び成形方法は、定着ローラ４０の離型層４０ｄについて説明したものを採用することができる。
【００２７】
加圧ローラ４１は、芯軸４１ａの長手方向の両端部が定着装置１５の筐体に軸受部材を介して回転可能に支持されている。この軸受部材は、加圧ローラ４１の回転軸線が定着ローラ４０の回転軸線に接近及び離間する方向（図２の上下方向）に移動可能であり、加圧バネ４３を介して加圧カム４４に接続されている。加圧カム４４は、加圧モータ９４に駆動されて回転し、加圧カム４４による加圧ローラ４１の加圧の有無を切換える。本実施例において、加圧ローラ４１は、加圧カム４４の回転角度に応じて、定着ローラ４０に対して所定の加圧力で当接した状態と定着ローラ４０から離間した状態とに変更可能である。加圧ローラ４１が定着ローラ４０に当接した状態では、加圧ローラ４１は定着ローラ４０に従動回転する。加圧カム４４は回転体対の加圧状態を変更可能な変更手段の一例であり、定着ローラ４０及び加圧ローラ４１を相対移動させるものであれば、例えばソレノイドを用いて加圧ローラ４１を移動させてもよい。
【００２８】
二次転写部から定着前搬送パス１８ｃ（図１参照）のガイド板に案内されて定着装置１５に到達した記録材は、定着装置１５の筐体の開口部から定着装置内部に進入する。そして、記録材はニップ前ガイドに案内されて定着ローラ対４９のニップ部である定着ニップＮ１に進入し、定着ローラ４０及び加圧ローラ４１に挟持されて搬送される。記録材に担持されたトナー像は、定着ニップＮ１を通過する間に熱及び圧力を加えられ、トナー粒子が溶融し混色する。そして、定着ニップＮ１を通過した後、トナー像が冷えて記録材の表面に固着することにより、画像が記録材に定着する。定着ニップＮ１から送り出される記録材は、ニップ後ガイド板に案内されて定着装置１５の筺体外部に排出される。
【００２９】
図２に示す制御部１００は、画像形成装置全体の制御を担っており、中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、メモリ８２と、複数の機能部（１０４〜１１１）とを有する。ＣＰＵ８１は、メモリ８２に格納されたプログラムを読み出して実行し、特定の機能を発揮する各機能部と協働して装置を統括制御する。メモリ８２は、ＲＡＭを例とする一過性の記憶媒体及びＲＯＭを例とする非一過性の記憶媒体を含み、プログラム及びデータの保管場所となると共にＣＰＵ８１がプログラムを実行する際の作業スペースとなる。
【００３０】
制御部１００は、画像形成装置のユーザーインターフェースである操作部１０１に接続され、また、ネットワークを介して外部のホスト装置２００に接続される。操作部１０１は、ユーザ等に情報を提示する液晶パネル等の表示部１０１ａと、液晶パネルのタッチパネル機能及び物理ボタンを含みユーザ等が画像形成装置に対する指令を入力可能な入力部１０１ｂとを備える。ホスト装置２００には本実施例の画像形成装置に対応したドライバソフトウェア（ドライバ）２０１がインストールされているものとする。ドライバ２０１は、ユーザの操作に基づき、文書作成アプリケーション等からデータを受け取って画像形成装置に対する指令信号を生成し、ネットワークを介して画像形成装置に送信する。制御部１００のＣＰＵ８１は、操作部１０１を介して入力された画像形成の開始指令又は外部から受信した指令信号に基づいて、記録材に画像形成する一連のタスク（画像形成ジョブ）を開始する。
【００３１】
ユーザは、操作部１０１又はドライバ２０１を介して画像形成に用いる記録材の属性（サイズ、坪量、材質等）を指定可能である。制御部１００は、画像形成ジョブを実行する際に、記録材の属性情報に基づいて定着ローラ４０の温度設定を決定する。本実施例の温度制御手段であるヒータ制御部１０４は、温度設定に対応する目標温度まで定着ローラ４０を加熱するようにヒータ４０ａを制御する。このとき、温度検知部１０５は、温度検知素子であるサーミスタ４２ａの出力信号に基づいて定着ローラ４０の表面温度を検知しており、ヒータ制御部１０４は温度検知部１０５の検知結果を参照してヒータ４０ａの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、記録材が定着装置１５を通過する際の定着ローラ４０の表面温度が、トナー像の定着に適した所定の温度（例えば１５０℃程度）に維持される。
【００３２】
駆動制御部１１０は、ＣＰＵ８１からの指令に基づいて駆動モータ９３に電力を供給し、定着ローラ４０の回転を制御する。加圧制御部１０８は、記録材の属性情報に基づいてＣＰＵ８１が決定した加圧力の設定に基づいて加圧モータ９４を駆動し、加圧カム４４の回転角度を制御する。加圧モータ９４としてステッピングモータを使用する場合、加圧制御部１０８はステッピングモータの回転量を指定することで加圧カム４４の回転角度を直接的に制御する。タイマー１０６は、現在時刻をＣＰＵ８１又は他の機能部に伝える機能を有する。上記以外の定着ローラ対４９の寿命判定に関する機能部（１０７，１０９，１１１）については後述する。
【００３３】
ところで、本実施例の定着ローラ４０は弾性層４０ｃとしてシリコーンゴムを使用している。シリコーンゴムを含め、ゴムは一般的に加熱することで主鎖間の架橋反応が起きて硬化する。しかしながら、弾性層４０ｃの上に離型層４０ｄが形成されている場合には、密閉状態で加熱されたときにゴムの主鎖が切断され、加熱時間の増大に伴って弾性層４０ｃが軟化劣化する。これは、離型層４０ｄによって弾性層４０ｃが密封状態（脱酸素状態
）に置かれているためだと考えられる。
【００３４】
また、定着ローラ４０の軟化劣化に対する加圧力の影響を確認するため、定着ローラ対４９の加圧力を変化させて加熱時間に対する硬度の変化を調べた。図４はその試験結果を表している。実線は比較的強い加圧力（５００Ｎ）で定着ローラ対４９を当接させた場合、破線は比較的弱い加圧力（２５０Ｎ）で定着ローラ対４９を当接させた場合、一点鎖線は定着ローラ対を離間させた場合（加圧力０Ｎ）に対応する。定着ローラ対４９の加圧状態を上記いずれかに設定し、かつ、定着ローラ４０を加熱している状態で定着ローラ対４９を回転させ、所定の時間が経過する度に停止させて硬度を測定した。測定にあたっては、Ａｓｋｅｒ−Ｃゴム硬度計（高分子計器社製）を用い、ローラ表面の任意の１２点におけるゴム硬度を測定し、その平均値を測定時点における定着ローラ４０の硬度とした。
【００３５】
グラフから明らかなように、定着ローラ４０の加熱時間が延びるほど硬度が低下する傾向が見られた。また、硬度の低下幅は、定着ローラ対４９が２５０Ｎの加圧力で当接している場合の方が定着ローラ対４９が離間している場合より大きく、さらに５００Ｎの加圧力で当接している場合の方が２５０Ｎの加圧力で当接している場合より大きかった。これは、加圧に伴う機械的ストレスが、熱によるゴムの主鎖切断を促進したためと考えられる。弾性層４０ｃの軟化劣化が進むと、弾性層４０ｃの破断による定着ローラ４０の破損が発生するリスクが高くなる。
【００３６】
定着ローラ４０は、常に加圧された状態で加熱されるとは限らず、定着ローラ対４９が離間した状態で加熱される場合がある。例えば、画像形成ジョブが終了した後、後続の画像形成ジョブが入力されるまでのスタンバイ期間中に、定着ローラ対４９を離間させると共に定着ローラ４０を予熱する場合がある。また、省電力モードを搭載した画像形成装置の場合、省電力モードか通常モードかによってスタンバイ状態における定着ローラ４０の予熱の有無（又は予熱を続ける時間の長さ）を切り替えるように設定されることもある。これらの理由から、累積の加熱時間が一定であったとしても、画像形成装置の使用状況によって弾性層４０ｃの劣化度は必ずしも一定にならない。
【００３７】
［寿命判定］
そこで、本実施例では、定着ローラ対４９が当接状態にある場合及び離間状態にある場合のそれぞれについて加熱時間を別個に計測する。そして、各加熱時間と定着ローラ４０の劣化の進行度との関係を表す係数を用いて定着ローラ４０の劣化度を推定し、定着ローラ４０の残り寿命を判定する。
【００３８】
【表１】
2020020897.tif 000003
【００３９】
表１に示したように、本実施例では、定着ローラ対４９の加圧状態を加圧力５００Ｎの状態（ローラ対が互いに当接した状態）と加圧力０Ｎの状態（ローラ対が離間した状態）の２つの区分とした。加圧状態の区分ごとの係数をｃｉ（ｉ＝１，２）とし、加圧状態の区分ごとの加熱時間の長さをＴ１，Ｔ２［ｍｉｎ］とするとき、本実施例において定着ローラ４０の寿命を管理するための変数であるＬＩＦＥ値（％）は、次の式で表される。
【００４０】
【数１】
2020020897.tif 000004
【００４１】
加圧状態に応じた重み付けを行う係数ｃｉの値は、定着ローラ４０の硬度が図４を用いた試験方法で所定量低下するまでの加熱時間の長さに基づいて予め決定した。定着ローラ対４９が当接している場合の係数ｃ１の値は、離間している場合の係数ｃ２の値より大きくなる。
【００４２】
具体的には、定着ローラの硬度が初期値から３°低下するまでの加熱時間が以下の通りであったとする。
加圧力５００Ｎ…Ｔａ［ｍｉｎ］
加圧力０Ｎ…Ｔｂ［ｍｉｎ］
このとき、係数ｃ１，ｃ２の比が、加熱時間Ｔａ，Ｔｂの比の逆数と等しくなるようにする。例えば、Ｔａが２４００［ｍｉｎ］であり、Ｔｂが１０８００［ｍｉｎ］であるとき、加熱時間の比（Ｔａ：Ｔｂ）は（１：４．５）である。そこで、係数の比（ｃ１：ｃ２）が（４．５：１）となるように、例えばｃ１＝４．５、ｃ２＝１と定めれば、加圧の有無による硬度の低下速度の違いを補償するような重み付けを行う係数ｃ１，ｃ２が得られる。
【００４３】
また、式（１）の定数Ａは係数ｃ１，ｃ２との関係で定まる規格化定数であり、ＬＩＦＥ値が１００％となる時期が定着ローラ４０が寿命の終期（交換が必要となる設計上の耐用限界）となるように予め設定される。例えば、定着ローラ４０の硬度が初期値から３°低下した状態を定着ローラ対４９の耐用限界とする場合において、係数ｃ１の値を４．５とし、定数Ａの値を１０８００に設定する。この場合、加圧力５００Ｎで定着ローラ対４９を当接させた状態で定着ローラ４０を加熱したとき、加熱時間が２４００［ｍｉｎ］となった時点が定着ローラ４０が寿命の終期となる。
【００４４】
定着ローラ対４９の寿命判定に関する制御構成について説明する。図２に示す荷重値取得部１０９は、加圧制御部１０８を参照して定着ローラ対４９の現在の加圧状態を取得する。本実施例の場合、荷重値取得部１０９は、定着ローラ対４９が当接しているか離間しているかを表す情報を取得する。加圧状態は、少なくともヒータ４０ａの通電が行われている期間中は、リアルタイムに（例えば０．１秒毎に）取得される。荷重値取得部１０９は定着装置の回転体対の加圧状態を取得する加圧状態取得手段である。
【００４５】
加熱時間記録部１０７は、定着ローラ４０が加熱された期間の累積長さである加熱時間をメモリ８２に記録する。つまり、加熱時間記録部１０７は、ヒータ制御部１０４がヒータ４０ａの通電を行っている期間中、荷重値取得部１０９により取得した定着ローラ対４９の現在の加圧状態に対応する加熱時間Ｔ１又はＴ２を逐次更新する。メモリ８２には、加圧状態の区分ごとの加熱時間Ｔ１，Ｔ２を格納する記憶領域が用意されており、加熱時間記録部１０７が更新した加熱時間Ｔ１，Ｔ２の値が格納される。加熱時間記録部１０７は、回転体対の加圧状態ごとに回転体対が加熱された期間の長さをそれぞれ記録する本実施例の加熱時間記録手段である。メモリ８２は、係数ｃ１，ｃ２及び加熱時間Ｔ１，Ｔ２を記憶する本実施例の記憶手段である。
【００４６】
寿命判定部１１１は、係数ｃ１，ｃ２及び加熱時間Ｔ１，Ｔ２を用いてＬＩＦＥ値を算出し、定着装置１５の寿命判定を行う。寿命判定部は、定着装置の回転体対の残り寿命を判定する本実施例の判定手段である。なお、制御部１００の各機能部（１０４〜１１１）は、ＣＰＵ８１又は他の処理装置が実行するプログラムの機能単位としてソフトウェア的に実装してもよく、ＡＳＩＣ等の独立したハードウェアとして制御部１００の回路上に実装してもよい。
【００４７】
以下、定着ローラ対４９の寿命判定に関する制御フローについて、図５のフローチャートに沿って説明する。以下のプロセスは、画像形成装置の主電源がＯＮである期間中、継続的に実行される。
【００４８】
まず、ＣＰＵ８１はヒータ４０ａが通電中か否かを判断する（Ｓ１００）。ヒータ４０ａが通電中の場合、荷重値取得部１０９が現在の加圧力の設定を取得し、結果がＣＰＵ８１に通知される（Ｓ１０１）。ＣＰＵ８１は、通知された加圧力の値によって処理を分岐させる（Ｓ１０２）。加圧力が５００Ｎの場合、つまり定着ローラ対４９が当接している場合、加熱時間記録部１０７により加圧力５００Ｎに対応する加熱時間Ｔ１の値が更新される（Ｓ１０３ａ）。加圧力が０Ｎの場合、加熱時間記録部１０７により加圧力０Ｎに対応する加熱時間Ｔ２の値が更新される（Ｓ１０３ｂ）。
【００４９】
寿命判定部１１１は、メモリ８２に予め格納されている係数ｃ１，ｃ２及び加熱時間記録部１０７によって記録された加熱時間Ｔ１，Ｔ２を取得し（Ｓ１０４）、式（１）に従ってＬＩＦＥ値を算出する（Ｓ１０５）。算出されたＬＩＦＥ値が１００％未満である場合、寿命判定部１１１は定着装置１５の交換の必要はないと判断してＳ１００に戻る。ＬＩＦＥ値が１００％以上である場合、ＣＰＵ８１は、定着装置１５の寿命予告を行う（Ｓ１０７）。本実施例において、ＣＰＵ８１はＳ１０６の判定結果に基づいて報知処理（Ｓ１０７）を行う報知手段として機能する。
【００５０】
定着装置１５の寿命予告とは、定着装置１５が耐用期間の限界に近づき、交換の必要があることを表す情報をユーザ等に報知することを指す。具体的には、操作部１０１の表示部１０１ａに定着装置を交換すべき旨のメッセージを表示し、又はホスト装置２００のディスプレイに定着装置を交換すべき旨のメッセージを表示させるための信号をネットワークを介してホスト装置２００に送信する。或いは、画像形成装置の保守を担当するオペレーションセンターに向けて、交換用の定着装置を手配すべき旨のメッセージを通知する。
【００５１】
［本実施例の効果］
定着ローラ対４９が当接しているか否かを問わない加熱時間の長さから定着装置１５の寿命判定を行う従来の構成では、定着ローラ４０が受けた機械的ストレスの程度によって、寿命予告がなされた際の弾性層４０ｃの実際の劣化度にバラつきが生じる。この場合、定着装置１５の寿命を長く設定してしまうと、定着装置１５の交換が行われる前に定着ローラ４０の軟化劣化の許容範囲を超えて進行してしまい、シートのしわやシート後端のハネ上がりといった搬送不良や、弾性層４０ｃの破断が生じる可能性がある。このような事態を避けるため、通常、定着装置１５の寿命は最も過酷な条件で使用した場合に対応するものが採用されていた。しかし、実際には定着ローラ４０の軟化劣化があまり進行していないのに定着装置１５の交換が行われる可能性があり、その場合、交換に伴うダウンタイムの発生や画像形成装置の維持コストの増大が発生する。
【００５２】
本実施例によれば、定着ローラ対４９が当接していた期間における定着ローラ４０の劣化度と定着ローラ対４９が離間していた期間における定着ローラ４０の劣化度とを別個に推定し、両者の合計（ＬＩＦＥ値）に基づいて定着装置１５の寿命判定を行う。これにより、ＬＩＦＥ値が定着ローラ４０の実際の劣化度をより適切に反映したものとなり、定着装置１５の交換時期の予見性が高まる。例えば、一月ごとにＬＩＦＥ値が平均的に１０％進むユーザがいた場合、現在のＬＩＦＥ値が８０％であれば、概ね２カ月後に定着装置の交換を予定することが可能となり、サービス出動計画も立て易くなる。また、現在のＬＩＦＥ値が８０％のとき、表示部１０１ａに定着装置１５の残り寿命が２０％であることを表示することにより、ユーザは交換時期の目安を把握することができる。
【００５３】
また、本実施例では、定着ローラ４０が加熱された期間の全体（Ｔ１＋Ｔ２）に対し、定着ローラ対４９が離間していた期間（Ｔ２）の占める割合が大きい程、定着装置１５の寿命予告（Ｓ１０７）を遅らせるように構成されている。言い換えると、加熱時間の全体に対し、定着ローラ対４９が離間していた期間の占める割合が大きい程、報知処理を実行するまでに定着ローラ４０が加熱された期間の累積時間が長くなる。その結果、定着ローラ４０の劣化が進行して交換の必要性が実際に高まった時期に寿命予告がなされるようになる。つまり、本実施例によれば、搬送不良や弾性層４０ｃの破断を回避しつつ定着ローラ４０の寿命を長く設定することが可能である。
【００５４】
［変形例］
本実施例では、定着装置１５において記録材を挟持する回転体対がローラ対である場合について説明したが、回転体対の一方又は両方がベルト部材である構成にも適用可能である。また、本実施例のようにＬＩＦＥ値が１００％以上となったタイミングに限らず、１００％未満の閾値（例えば８０％）となった際に実行してもよい。
【実施例２】
【００５５】
次に、実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例では、定着ローラ対を互いに当接させる場合において、加圧力が異なる複数の状態に変更可能である点で実施例１と異なっている。その他の実施例１と同様の構成及び作用を有する要素には実施例１と共通の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施例の加圧制御部１０８（図２参照）は、定着ローラ対４９を当接及び離間させると共に、当接状態における定着ローラ対４９の加圧力を、２５０Ｎと５００Ｎの２段階で変更可能である。このように加圧力を変更すると、定着ニップＮ１における定着ローラ対４９の接触面積が変化し、定着ニップＮ１を通過する記録材に与える熱量を調整することができ、多様な種類の記録材に対応することができる。
【００５７】
下の表２に示すように、本実施例では、定着ローラ対４９の加圧状態を加圧力５００Ｎ，２５０Ｎ，０Ｎの３つの区分に分ける。定着ローラ４０の加熱時間Ｔｉ［ｍｉｎ］（ｉ＝１，２，３）及び係数ｃｉは、加圧状態の区分ごとに管理される。
【００５８】
【表２】
2020020897.tif 000005
【００５９】
本実施例におけるＬＩＦＥ値の算出式は次のようになる。ただし、定数Ａは係数ｃ１，ｃ２，ｃ３と共に予め設定される規格化定数である。また、ｃ１，ｃ２，ｃ３の大小関係は、ｃ１＞ｃ２＞ｃ３である。
【００６０】
【数２】
2020020897.tif 000006
【００６１】
本実施例の制御部１００は、現在の加圧状態に応じて加熱時間Ｔ１〜Ｔ３のいずれかを更新し、係数ｃ１〜ｃ３及び加熱時間Ｔ１〜Ｔ３を用いてＬＩＦＥ値を算出する以外、実施例１と同様の処理により定着装置１５の寿命判定を行う。即ち、ヒータ４０ａの通電中、加熱時間記録部１０７は荷重値取得部１０９が取得した加圧力に対応する加熱時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のいずれかを更新する。寿命判定部１１１は、メモリ８２に予め記憶された係数ｃ１〜ｃ３及び加熱時間記録部１０７により記録された加熱時間Ｔ１〜Ｔ３を用いて、式（２）に従ってＬＩＦＥ値を算出する（図５のＳ１０４，Ｓ１０５参照）。そして、ＬＩＦＥ値が１００％以上である場合、報知処理として定着装置１５の寿命予告が実行される（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。
【００６２】
このような構成により、実施例１と同様に、画像形成装置の使用状況によらず適切な時期に寿命予告が行われるため、定着装置１５の交換時期の予見性を高めることが可能となる。特に、本実施例では定着ローラ対４９を加圧力が異なる複数の状態に変更可能であり、加圧状態ごとに加熱時間Ｔｉを記録すると共に、加圧状態の間で係数ｃｉは互いに異なる値に設定される。図４を用いて説明した通り、定着ローラ４０の軟化劣化の進行速度は、定着ローラ対４９の加圧の有無だけでなく、加圧力の大きさによっても変化する。本実施例によれば、このような加圧力の大きさによる変化をＬＩＦＥ値に反映させることで、定着装置１５の交換時期の予見性をさらに高めることが可能である。
【実施例３】
【００６３】
次に、実施例３に係る画像形成装置について説明する。本実施例では、定着ローラ対を互いに当接させる場合において、定着ローラ４０の目標温度が異なる複数の温度設定を使用可能である点で実施例２と異なっている。その他の実施例１，２と同様の構成及び作用を有する要素には実施例１，２と共通の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
本実施例では、定着ローラ対４９の加圧状態を加圧力５００Ｎ，２５０Ｎ，０Ｎの３段階で変更可能である。さらに、定着ローラ対４９を当接させた状態（５００Ｎ，２５０Ｎ）の温度設定を、定着ローラ５０の目標温度がそれぞれ１５０℃、１７０℃。１９０℃である温度設定１〜３から選ぶことが可能である。例えば、画像形成に用いられる記録材が薄紙等の坪量の小さい紙である場合、目標温度が低い温度設定１が選択され、厚紙等の坪量の大きい紙である場合、目標温度が高い温度設定３が選択される。加圧力と温度設定の組み合わせは、記録材の熱容量や強度等を考慮して予め定められる基準に従い、記録材の属性に基づいて決定される。
【００６５】
ところで、定着ローラ４０の劣化速度は、ヒータ４０ａの加熱による熱ストレスと加圧ローラ４１と当接することによる機械的ストレスの相互作用によって変化する。つまり、定着ローラ対４９の加圧力が一定であっても、定着ローラ４０の温度設定によって定着ローラ４０の劣化速度が変化する。そこで、下の表３に示すように、本実施例では、定着ローラ対４９の加熱時間Ｔｉ［ｍｉｎ］（ｉ＝１〜７）及び係数ｃｉは、加圧状態の区分ごと、かつ温度設定ごとに管理される。
【００６６】
【表３】
2020020897.tif 000007
【００６７】
本実施例におけるＬＩＦＥ値の算出式は次のようになる。ただし、定数Ａは係数ｃ１〜ｃ７と共に予め設定される規格化定数である。係数ｃ１〜ｃ７は、温度設定が等しい場合、加圧力が高いほど大きな値に設定される（ｃ１＞ｃ４＞ｃ７、ｃ２＞ｃ５、ｃ３＞ｃ６）。また、係数ｃ１〜ｃ７は、加圧力が等しい場合、目標温度が高いほど大きな値に設定される（ｃ１＜ｃ２＜ｃ３、ｃ４＜ｃ５＜ｃ６）。
【００６８】
【数３】
2020020897.tif 000008
【００６９】
本実施例の制御部１００は、現在の加圧状態及び現在の温度設定に応じて加熱時間Ｔ１〜Ｔ７のいずれかを更新し、係数ｃ１〜ｃ７及び加熱時間Ｔ１〜Ｔ７を用いてＬＩＦＥ値を算出する以外、実施例１と同様の処理により定着装置１５の寿命判定を行う。即ち、ヒータ４０ａの通電中、加熱時間記録部１０７は荷重値取得部１０９が取得した加圧力及びヒータ制御部１０４の目標温度に基づいて加熱時間Ｔ１〜Ｔ７のいずれかを更新する。寿命判定部１１１は、メモリ８２に予め記憶された係数ｃ１〜ｃ７及び加熱時間記録部１０７により記録された加熱時間Ｔ１〜Ｔ７を用いて、式（３）に従ってＬＩＦＥ値を算出する（図５のＳ１０４，Ｓ１０５参照）。そして、ＬＩＦＥ値が１００％以上である場合、報知処理として定着装置１５の寿命予告が実行される（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。
【００７０】
このような構成により、実施例１と同様に、画像形成装置の使用状況によらず適切な時期に寿命予告が行われるため、定着装置１５の交換時期の予見性を高めることが可能となる。特に、本実施例では定着ローラ対４９の加圧状態及び温度設定に応じて、係数ｃｉが異なる値に設定され、また、加熱時間Ｔｉがそれぞれ記録される。本実施例によれば、加圧力の大きさだけでなく、定着ローラ４０が曝される熱ストレスの程度をＬＩＦＥ値に反映させることで、定着装置１５の交換時期の予見性をさらに高めることが可能である。
【実施例４】
【００７１】
次に、実施例４に係る画像形成装置について説明する。本実施例では、記録材を挟持して搬送する回転体対の一方をベルト部材によって構成する。以下、実施例１と同様の構成及び作用を有する要素には実施例１と共通の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図６は本実施例に係る定着装置１９の概略図と定着装置１９の制御回路を示すブロック図とを組み合わせた図である。定着装置１９は、ベルトユニット６０の定着ベルト６０３と加圧ローラ４１との間の定着ニップＮ１に記録材Ｐを挟持して搬送しながら、ヒータ６００によって記録材上の画像Ｔを加熱する像加熱装置である。定着ニップＮ１を通過した記録材Ｐは定着ベルト６０３から分離され、定着装置１９から排出される。
【００７３】
ベルトユニット６０は、その長手方向が加圧ローラ４１の長手方向（軸方向）と平行となるように設けられている。ベルトユニット６０は、ヒータ６００と、ヒータホルダ６０１と、支持ステー６０２と、無端状の定着ベルト６０３とを備えている。
【００７４】
本実施例の加熱手段であるヒータ６００は、基板６１０と、基板６１０の回路上に設けられた発熱体６２０とを備え、定着ベルト６０３の内周面に摺動可能に当接している。ヒータ６００の形状は、幅（記録材搬送方向の長さ）５〜２０ｍｍ、長手方向長さ（記録材の幅方向の長さ）３５０〜４００ｍｍ、厚さ０．５〜２ｍｍの板状である。ヒータ６００の形状は基板６１０によって決定され、本実施例の基板は幅約１０ｍｍ、長手方向長さ約４００ｍｍ、厚さ約１ｍｍのアルミナ製の板材を用いている。
【００７５】
基板６１０の裏面には、導電厚膜ペーストを用いて厚膜印刷法（スクリーン印刷法）によって発熱体６２０及び導体パターン（配線）が形成される。本実施例では、導体パターンには抵抗率が低くなるように銀ペーストが用いられており、発熱体６２０には抵抗率が高くなるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられている。また、発熱体６２０と導体パターンは、耐熱性ガラスからなる絶縁コート層によって被覆されており、リークやショートが生じないように電気的に保護されている。
【００７６】
発熱体６２０は、通電によってジュール熱を生じる抵抗体であり、基板６１０の長手方向に沿って延びている。発熱体６２０は抵抗値が所望の値となるように、幅１〜４ｍｍ、厚さ５〜２０μｍに調整される。本実施例の発熱体６２０は、幅約４ｍｍ、厚さ約１０μｍに設定され、また、長手方向の長さは２９７ｍｍである。ヒータ６００に設けられたコネクタが電源回路に接続され、基板６１０の回路に電圧が印加されて電流が流れると、発熱体６２０が発熱する。
【００７７】
なお、本実施例では、基板６１０の裏側（定着ベルト６０３と接触しない面）に発熱体６２０を設けているが、これを基板６１０の表側（定着ベルト６０３と接触する面）に設けてもよい。ただし、本実施例のように基板６１０の裏側に発熱体６２０を設けることで、基板６１０を伝導する間に熱が均一化されるため、発熱体６２０に非発熱部が存在しても定着ベルト６０３に与える熱量にムラが生じにくい利点がある。
【００７８】
ヒータ６００の裏面には、本実施例の温度センサであるサーミスタ６３０が設置されている。サーミスタ６３０は、発熱体６２０とは絶縁された状態で基板６１０に接着されている。制御部１００の温度検知部１０５は、サーミスタ６３０の出力信号からヒータ６００の温度を検知する。ヒータ制御部１０４は、温度検知部１０５が検知した温度に応じ、記録材の属性情報に基づいて決定された温度設定に従って発熱体６２０への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００７９】
定着ベルト６０３としては、図８の模式図のように、基層６０３ａの上に弾性層６０３ｂを設け、弾性層６０３ｂの上に離型層６０３ｃを設け、基層６０３ａの下（内周側）に摺動層６０３ｄを設けたものが用いられる。基層６０３ａの構成材料としては、ステンレスやニッケル等の金属材料が用いられる。弾性層６０３ｂとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性及び耐熱性を有する材料を用いることができる。離型層６０３ｃとしては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることができる。摺動層６０３ｄとしては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。
【００８０】
本実施例の定着ベルト６０３は、外径約３０ｍｍ、長手方向（図６の奥行方向）の長さ約３３０ｍｍ、厚さ約３０μｍの円筒状のニッケル部材を基層６０３ａとして用いている。基層６０３ａ上に厚さ約４００μｍのシリコーンゴムの弾性層６０３ｂを形成し、さらに、厚さ約２０μｍのフッ素樹脂チューブを離型層６０３ｃとして弾性層６０３ｂ上に被覆している。摺動層６０３ｄは、厚さ１０μｍのポリアミドイミド樹脂を用いている。
【００８１】
定着ベルト６０３の回転は、フォトリフレクタ４５を用いて検知される。定着ベルト６０３の表面には周囲に比べて反射率の高い測定用のマーキングが付されている。制御部１００の回転検知部１１２は、マーキング通過時におけるフォトリフレクタ４５の出力信号の変化を検知することで定着ベルト６０３の回転を検知する。
【００８２】
図６に示すように、加圧ローラ４１は、芯軸４１ａと、シリコーンゴムからなる弾性層４１ｂと、フッ素系の樹脂からなる離型層（表層）４１ｃとで構成される。加圧ローラ４１は、定着ベルト６０３の外面に当接することで定着ベルト６０３と協働して定着ニップＮ１を形成するニップ形成部材である。
【００８３】
ヒータ６００は、ヒータホルダ６０１の下面に固定されている。ヒータホルダ６０１は、ヒータ６００を定着ベルト６０３の内面に向かって押圧した状態で保持する保持部材である。ヒータホルダ６０１は、長手方向から視た断面において円弧状の外周部を有し、定着ベルト６０３の回転軌道を規制するガイドとして機能する。ヒータホルダ６０１には、耐熱性の樹脂等が用いられる。本実施例では、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。
【００８４】
定着ベルト６０３とヒータ６００やヒータホルダ６０１との間の摩擦力を低減し、定着ベルト６０３を円滑に回転させるために、定着ベルト６０３の内周面とヒータ６００の間には潤滑剤が塗布される。潤滑剤としては、耐熱性のあるオイルやグリスが望ましく、シリコーンオイル、ＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）、フッ素グリスなどが用いられる。本実施例では、潤滑剤として東レ・ダウコーニング（株）のフッ素グリス、ＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標）ＨＰ−３００を用いた。
【００８５】
ヒータホルダ６０１は支持ステー６０２に支持されている。支持ステー６０２は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を使用した。
【００８６】
図７に示すように、支持ステー６０２は、長手方向の両端部において左右のフランジ８１１ａ，８１１ｂに支持されている。フランジ８１１ａ，８１１ｂは、定着ベルト６０３の長手方向の移動を制限し、定着ベルト６０３の周方向の形状を規制している。フランジ８１１ａ，８１１ｂには耐熱性の樹脂が用いられる。本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用した。
【００８７】
ベルトユニット６０と加圧ローラ４１の加圧構成について説明する。定着装置１９は、バネ４３を介してベルトユニット６０に接続された加圧カム４４を備えている（図６参照）。加圧カム４４は、ベルトユニット６０及び加圧ローラ４１を互いに当接させた状態と、ベルトユニット６０及び加圧ローラ４１を離間させた状態とを変更可能な本実施例の変更手段である。
【００８８】
図７に示すように、加圧カム４４ａ，４４ｂ及び加圧バネ４３ａ，４３ｂは長手方向における両側に設けられている。加圧バネ４３ａ，４３ｂは、ベルトユニット６０のフランジ８１１ａ，８１１ｂと、加圧カム４４ａ，４４ｂに当接するアーム８１４ａ，８１４ｂとの間に配置されている。加圧カム４４ａ，４４ｂを支持するカム軸８１７が加圧モータ９４（図６）によって回転すると、アーム８１４ａ，８１４ｂが揺動し、加圧バネ４３ａ，４３ｂを介してフランジ８１１ａ，８１１ｂが付勢される。これにより、ベルトユニット６０が加圧ローラ４１に当接又は離間し、また、当接状態における加圧力が変更される。
【００８９】
また、加圧ローラ４１の芯軸４１ａは、定着装置１９の側板８１により軸受８１ａ，８１ｂを介して回転可能に保持されている。また、芯軸４１ａの一端には、駆動モータ９３に駆動連結されるギアＧが設けられている。加圧ローラ４１は、駆動モータ９３からの駆動力によって回転し、定着ベルト６０３は加圧ローラ４１に従動回転する。制御部１００の駆動制御部１１０（図６）は、駆動手段である駆動モータ９３への通電を制御することにより、加圧ローラ４１の回転を制御する。加圧ローラ４１の回転速度は、定着ニップＮ１における記録材の搬送速度が所定のプロセススピード（例えば約２５０ｍｍ／ｓｅｃ）となるように調整される。
【００９０】
［定着ベルトの摩耗］
ここで、定着ベルト６０３の摩耗について説明する。本実施例の定着ベルト６０３は、内周面に摺動抵抗が小さい摺動層６０３ｄを有しているが、長期間に亘って使用する間に、ヒータ６００やヒータホルダ６０１との摺擦により摺動層６０３ｄの削れが発生し、摺動層６０３ｄの膜厚が減少する。
【００９１】
図９は定着ベルト６０３の回転量に対する摺動層６０３ｄの削れ量（膜厚減少量）の推移を、加圧力の設定ごとに表したグラフである。実線は加圧力が４００Ｎである場合に対応し、点線は加圧力が２００Ｎである場合に対応する。加圧力が大きいほど、摺動層６０３ｄの摩耗が早く進行していることが分かる。これは、加圧力が大きいほど、定着ベルト６０３とヒータ６００又はヒータホルダ６０１との摺動面に作用する摩擦力が大きくなるからだと考えられる。また、摺動層６０３ｄの膜厚の変化が小さいために図示していないが、加圧力が０Ｎの場合（定着ベルト６０３が加圧ローラ４１から離間している場合）、摺動層６０３ｄの摩耗は加圧力２００Ｎの場合よりさらに緩やかになる。
【００９２】
なお、摺動層６０３ｄの削れ量は、加圧力を上記所定の値に設定した状態で通紙試験を行うと共に、定着ベルト６０３の回転量を測定し、所定の回転量ごとに摺動層６０３ｄの膜厚を測定することで算出した。膜厚は白色干渉計ＶｅｒｔＳｃａｎＭＭ５０００（菱化システム）を用い測定した。
【００９３】
本実施例の定着装置１９は、加圧力が２００Ｎである場合、約３５０万回転（Ａ４サイズの紙で約３０万枚に相当）で摺動層６０３ｄの膜厚が０μｍになった。摺動層６０３ｄが削れて消失すると、摺動層６０３ｄに比べて摺動抵抗の大きい他の層がヒータ６００やヒータホルダ６０１と接触し、定着ベルト６０３の駆動トルクが非常に大きくなってしまう。すると、従動回転体である定着ベルト６０３が駆動回転体である加圧ローラ４１に対してスリップする等、定着ベルト６０３の回転が妨げられる。仮に、定着ベルト６０３が停止した状態でヒータ６００が加熱を行うと、ベルトの一部が非常に高温になり、破損してしまう場合がある。従って、摺動層６０３ｄの摩耗の程度は、定着装置１９の寿命を決定する主な要因の一つである。
【００９４】
［寿命判定］
本実施例では、定着ニップＮ１における加圧力の設定ごとに定着ベルト６０３の回転量を計測し、計測された回転量に基づいて定着ベルト６０３のＬＩＦＥ値を算出し、定着装置１９の寿命判定を行う。下の表４に示すように、本実施例では、定着ニップＮ１の加圧状態を加圧力４００Ｎ，２００Ｎ，０Ｎの３つの区分に分ける。加圧力０Ｎの場合は、定着ベルト６０３が加圧ローラ４１から離間した状態に対応する。
【００９５】
【表４】
2020020897.tif 000009
【００９６】
図６に示す回転量記録部１１３は、回転検知部１１２の検知結果に基づいてメモリ８２の所定領域に定着ベルト６０３の回転量Ｒｉ（ｉ＝１，２，３）を記録する。このとき、回転量記録部１１３は、荷重値取得部１０９が取得した加圧力の設定に基づいて、現在の加圧状態に対応するいずれかの回転量Ｒｉを更新する。回転量記録部１１３は本実施例の回転量記録手段である。また、係数ｋｉの値は、図９に示す測定結果から予め決定され、メモリ８２に格納されている。
【００９７】
本実施例において定着ベルト６０３の摩耗の程度を表すＬＩＦＥ値の算出式は次のようになる。ただし、定数Ａは係数ｋ１，ｋ２，ｋ３と共に予め設定される規格化定数である。また、ｋ１，ｋ２，ｋ３の大小関係は、ｋ１＞ｋ２＞ｋ３となる。
【数４】
2020020897.tif 000010
【００９８】
本実施例の制御部１００は、現在の加圧状態に応じて回転量Ｒ１〜Ｒ３のいずれかを更新し、係数ｋ１〜ｋ３及び回転量Ｒ１〜Ｒ３を用いてＬＩＦＥ値を算出する以外、実施例１と同様の処理により定着装置１９の寿命判定を行う。即ち、回転量記録部１１３は、定着ベルト６０３が回転している間、荷重値取得部１０９が取得した加圧力に対応する回転量Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれかを更新する。寿命判定部１１１は、メモリ８２に予め記憶された係数ｋ１〜ｋ３及び回転量記録部１１３により記録された回転量Ｒ１〜Ｒ３を用いて、式（４）に従ってＬＩＦＥ値を算出する（図５のＳ１０４，Ｓ１０５参照）。そして、ＬＩＦＥ値が１００％以上である場合、報知処理として定着装置１９の寿命予告が実行される（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。
【００９９】
このような構成により、加圧状態の違いによって定着ベルト６０３の回転量に対する摺動層６０３ｄの摩耗速度が一定でない状況であっても、より適切なタイミングで寿命予告が行われる。即ち、本実施例では、加圧状態ごとに記録された回転量と、加圧状態ごとに定められた係数とを用いて定着ベルト６０３の劣化度（ＬＩＦＥ値）を算出し、算出結果に基づいて定着ベルト６０３の寿命を判定する。そのため、ＬＩＦＥ値が加圧状態の違いによる摩耗速度の違いをより適切に反映したものとなり、交換時期の予見性が高まる。
【０１００】
また、回転量の累積値（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）に対し、定着ベルトが離間していた期間中の回転量（Ｒ３）の占める割合が大きい程、報知処理を実行するまでの回転量の累積値が多くなるように、報知処理の実行タイミングが決定されている。その結果、定着ベルト６０３の摩耗が進行して交換の必要性が実際に高まった時期に寿命予告がなされるようになる。
【０１０１】
［変形例］
本実施例では、定着装置１９において記録材を挟持する回転体対の一方がベルト部材である場合について説明したが、回転体対の両方がベルト部材である構成にも適用可能である。また、表層の摩耗が定着装置１９の寿命に影響を及ぼす構成であれば、実施例１〜３のようにローラ対によって記録材を挟持する構成にも適用可能である。
【０１０２】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…画像形成装置／２…画像形成手段（画像形成部）／４０…ローラ（定着ローラ）／４４…変更手段（加圧カム）／４９…回転体対（定着ローラ対）／８２…記憶手段（メモリ）／１００…制御手段（制御部）／１０４…温度制御手段（ヒータ制御部）／１０７…加熱時間記録手段（加熱時間記録部）／１１１…判定手段（寿命判定部）／１１３…回転量記録手段（回転量記録部）／６０３…ベルト部材（定着ベルト）／Ｓ１０７…報知処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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