(57)【要約】【課題】消費電力が少ないながら定着不良を完全に防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電手段により書き込まれた像担持体上の静電潜像をトナーによりトナー像に現像する現像手段と、現像手段の画像形成回数をカウントする現像処理回数カウント手段と、トナー像を転写材に転写する転写手段と、転写材のトナー像を熱定着する定着手段と、熱定着の温度を制御する熱定着温度調整手段と、を有する画像形成装置であって、現像処理回数カウント手段による現像処理回数が所定値を超えたときに、熱定着温度調整手段を制御して以降の熱定着の温度を高くさせる定着不良解消制御手段を有する画像形成装置。【選択図】図２
2012194447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電手段により書き込まれた像担持体上の静電潜像をトナーによりトナー像に現像する現像手段と、
前記現像手段の画像形成回数をカウントする現像処理回数カウント手段と、
前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材のトナー像を熱定着する定着手段と、
前記熱定着の温度を制御する熱定着温度調整手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記現像処理回数カウント手段による現像処理回数が所定値を超えたときに、前記熱定着温度調整手段を制御して以降の前記熱定着の温度を高くさせる定着不良解消制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像手段がユニット化されて交換可能となっており、
前記現像手段が新しい現像手段に交換されたことを検出する現像ユニット交換検知手段を有し、かつ、
前記現像処理回数カウント手段が、現像ユニット交換検知手段により新しい現像手段に交換されたときに、前記現像手段による前記現像処理回数を初期化する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】
前記現像手段が、接触一成分現像方式の現像手段であ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。
【請求項４】
前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、
前記現像処理回数カウント手段が該複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれ別途にカウントするものであり、かつ、
定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段のみを用いて画像形成を行う際に該１つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、
前記現像処理回数カウント手段が前記複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれカウントし、かつ、
前記定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段の現像処理回数のうち、少なくとも一つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに、以降の前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記定着不良解消制御手段が、前記現像処理回数が前記所定値を超えた現像手段の数が多いほど前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする請求項５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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなど画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、用紙に転写された画像データに対応したトナー像を定着させるためには、所定の定着温度が必要とされる。この温度は、用紙の厚さや用紙サイズ、印刷枚数によって適正値が異なり、これらのいずれか、もしくは組み合わせによって定着手段の設定温度を変更する等の様々な技術が提案されている。
【０００３】
しかし、そのような、用紙の厚さや用紙サイズ、印刷枚数によって定着手段の設定温度を変更する画像形成装置でも定着不良は完全には解決できなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、消費電力が少ないながら定着不良を完全に防止できる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】
【０００５】
ここで、本発明者等は上記定着不良の原因について、詳細に検討した結果、画像形成動作に伴うトナー劣化による適正定着温度の変動を考慮していないために、所定枚数以上、画像形成動作を行うと、定着不良が発生することが判った。
【０００６】
ここで、トナー劣化とは、トナー母体から剥がれ落ちた外添材等が現像装置のトナー中に残留し、蓄積することを指す。このように現像ローラ周辺に外添材が多く存在すると、より高い温度で定着させないと定着不良を引き起こす。このような現象は特に摺擦部が多い一成分接触現像方式で顕著に見られる。
【０００７】
すなわち、図６（ａ）及び図６（ｂ）で、一成分接触現像方式の画像形成装置の現像ユニットの構成と、トナー劣化のプロセスについて説明する。
【０００８】
この現像ユニットは、感光体１１１、現像ローラ１１２、規制ブレード１１３、供給ローラ１１４、除電シート１１５等を有し、画像形成時に現像ローラ１１２及び供給ローラ１１４は図６のそれぞれの中抜き矢印方向に回転する。
【０００９】
供給ローラ１１４は現像ローラ１１２にトナーを供給し、規制ブレード１１３により現像ローラ１１２上に所定量のトナーを付着させる。図示しない書込装置により感光体１１１上に静電潜像が形成された後、現像ローラ１１２からトナーが供給されトナー像が形成される。感光体１１１上に付着せず現像ローラ１１２上に残ったトナーは除電シート１１５により除電され、供給ローラ１１４により掻き取られる。
【００１０】
このプロセスにおいて、図６（ｂ）の現像ローラ１１２部分の拡大図で太線で示した箇所は所定の圧力で押圧されながら摺擦する。この摺擦により、トナーに添加していた外添材が剥がれ落ち、現像ローラ周辺のトナーは外添材が多い状態になる。トナー母体以外の物の割合が高くなると、通常より高い温度で定着させないと定着不良が発生する。このような現象がトナー劣化である。
【００１１】
そして、このようなトナー劣化の蓄積分を考慮して、当初より高めに定着設定温度を設定すると消費電力が大きくなると云う問題が生じる。
【００１２】
ここで特開２００６−２４２９８３号公報（特許文献１）では印刷枚数や用紙サイズなどの像形成に応じて定着性を確保しながら印刷完了までの時間を短縮する目的で、印刷枚数、用紙サイズ、用紙種類のいずれか、または、これらの組み合わせによって定着装置の設定温度を変更する温度調整手段を有する技術が提案されているが、この技術では上記のようなトナー劣化による定着不良を解消することはできなかった。
【００１３】
本発明の定着装置は、このような課題を解決するために、請求項１に記載の通り、帯電手段により書き込まれた像担持体上の静電潜像をトナーによりトナー像に現像する現像手段と、前記現像手段の画像形成回数をカウントする現像処理回数カウント手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材のトナー像を熱定着する定着手段と、前記熱定着の温度を制御する熱定着温度調整手段と、を有する画像形成装置であって、前記現像処理回数カウント手段による現像処理回数が所定値を超えたときに、前記熱定着温度調整手段を制御して以降の前記熱定着の温度を高くさせる定着不良解消制御手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
本発明の画像形成装置は請求項２に記載の通り、請求項１に記載の画像形成装置において、前記現像手段がユニット化されて交換可能となっており、前記現像手段が新しい現像手段に交換されたことを検出する現像ユニット交換検知手段を有し、かつ、前記現像処理回数カウント手段が、現像ユニット交換検知手段により新しい現像手段に交換されたときに、前記現像手段による前記現像処理回数を初期化することを特徴とする。
【００１５】
本発明の画像形成装置は請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記現像手段が、接触一成分現像方式の現像手段であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像形成装置は請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、前記現像処理回数カウント手段が該複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれ別途にカウントするものであり、かつ、定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段のみを用いて画像形成を行う際に該１つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする。
【００１７】
本発明の画像形成装置は請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、前記現像処理回数カウント手段が前記複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれカウントし、かつ、前記定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段の現像処理回数のうち、少なくとも一つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに、以降の前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする。
【００１８】
本発明の画像形成装置は請求項６に記載の通り、請求項５に記載の画像形成装置において、前記定着不良解消制御手段が、前記現像処理回数が前記所定値を超えた現像手段の数が多いほど前記熱定着の温度を高くさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像形成装置では、前記現像処理回数カウント手段による現像処理回数が所定値を超えたときに、前記熱定着温度調整手段を制御して以降の前記熱定着の温度を高くさせる定着不良解消制御手段を有するために、トナー劣化による適正定着温度の変動に合致した画像定着が可能となるので、定着不良を完全に解消することができる。
【００２０】
また、請求項２に係る画像形成装置によれば、前記現像手段がユニット化されて交換可能となっており、前記現像手段が新しい現像手段に交換されたことを検出する現像ユニット交換検知手段を有し、かつ、前記現像処理回数カウント手段が、現像ユニット交換検知手段により新しい現像手段に交換されたときに、前記現像手段による前記現像処理回数を初期化するために、現像手段が交換され、劣化したトナーのない状態になったときには、定着温度を本来の温度に設定することができ、このとき、エネルギーの無駄を省くことができる。
【００２１】
また、請求項３に係る画像形成装置によれば、前記現像手段が、トナー劣化による定着不良を生じやすい接触一成分現像方式の現像手段であっても、効果的に定着不良を防止することができる。
【００２２】
また、請求項４に係る画像形成装置によれば、前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、前記現像処理回数カウント手段が該複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれ別途にカウントするものであり、かつ、定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段のみを用いて画像形成を行う際に該１つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに前記熱定着の温度を高くさせることにより、複数の現像装置を有するカラー画像形成装置で、単色の画像を形成する際に、エネルギーの無駄を未然に防止することができる。
【００２３】
また、請求項５に係る画像形成装置によれば、前記画像形成装置が前記現像手段を複数有し、前記現像処理回数カウント手段が前記複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれカウントし、かつ、前記定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段の現像処理回数のうち、少なくとも一つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに、以降の前記熱定着の温度を高くさせるために、複数色のトナー、トナーに対応した複数の現像装置を用いる画像形成装置であっても、定着不良の発生が未然に防止される。
【００２４】
また、請求項に係る画像形成装置によれば、前記定着不良解消制御手段が、前記現像処理回数が前記所定値を超えた現像手段の数が多いほど前記熱定着の温度を高くさせるので、複数の現像装置を有するカラー画像形成装置での定着不良を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示すモデル図である。
【図２】本発明の画像形成装置のブロック図である。
【図３】本発明の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の画像形成装置においてトナーの劣化がないときの定着ローラ温度の経時変化を示すグラフである。
【図５】本発明の画像形成装置においてトナーの劣化が想定されたときの定着ローラ温度の掲示変化を示すグラフである。
【図６】一成分接触現像方式の画像形成装置を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係るプリンタ（画像形成装置）のモデル断面図である。
【００２８】
帯電手段である書込み装置３により書き込まれた像担持体２ａ〜２ｄ上の静電潜像をトナーによりトナー像に現像する、それぞれ異なる色のトナーが封入された４つの現像ユニット（交換可能にユニット化された現像手段）１ａ〜１ｄ、トナー像を転写材に転写する転写手段である転写ユニット４、転写材を供給する給紙ユニット５、転写材のトナー像を熱定着する定着手段である定着ユニット６、表示部７など備え、一般的な電子写真作像プロセスに従ってフルカラー画像を形成する。書込装置２はカバーとともに矢印Ａに示す方向に開放し、現像ユニット１ａ〜１ｄや定着ユニット５を容易に上方に取り出し、ユニットの交換やジャム処理が可能である。さらに、図示しない用紙カウンター８を転写材搬送経路中の転写ユニット４直前に有している。
【００２９】
図２のブロック図に示すように、現像処理回数カウント手段１０は用紙カウンター８からの用紙カウント信号により、現像ユニット１ａ〜１ｄでの画像形成回数をそれぞれカウントする。
【００３０】
一方、交換可能な現像ユニット１ａ〜１ｄのいずれかが新品に交換されたとき、現像ユニット交換検知手段９が検知し、現像処理回数カウント手段１０に新品交換の信号を送る。現像処理回数カウント手段１０はこの信号を受けて、交換された現像ユニットの現像処理回数を初期化する。
【００３１】
上記現像処理回数が所定値を超えたとき、すなわち、現像ユニット中のトナー劣化が進行したと見なされたとき、現像処理回数カウント手段１０は定着不良解消制御手段１１に現像処理回数が所定値を超えた旨の信号を送り、定着不良解消制御手段箱の信号を受けて、熱定着温度調整手段１２を制御して以降の定着ユニット６のヒータＨへの出力を高め、熱定着の温度を高くさせる。
【００３２】
さらに、熱定着温度調整手段１２に図示しない外気温度検知手段を接続し、外気温を検知して、外気温が低いときには熱定着温度調整手段の出力を高くし、外気温が高いときには熱定着温度調整手段の出力を低くし、定着ユニット６による定着温度が所期の温度となるように制御してもよい。
【００３３】
ここで、たとえば、上記現像ユニット交換検知手段９は現像ユニットがセットされた状態でのみ現像ユニットに接するマイクロスイッチから構成、用紙カウンター８は光電スイッチから構成、現像処理カウント手段１０と定着不良解消制御手段１１とはＣＰＵ（中央演算回路）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、及び、出力ポートから構成、そして、熱定着温度調整手段１２はスイッチング電源から構成することがそれぞれ可能である。
【００３４】
ここで、上記ＣＰＵは、画像形成装置のその他の機能、たとえば画像形成装置のコントロール機能、画像データ処理等の機能を有していてもよい。
【００３５】
次に本発明に係る画像形成装置の動作について図３のフローチャートを用いて説明する（本発明に係る機能についてのみ説明し、その他の画像形成に関わる制御等については省略する）。
【００３６】
図３のフローチャートは、現像処理回数カウント手段による現像処理回数が所定値を超えたときに、熱定着温度調整手段を制御して以降の前記熱定着の温度を高くさせる定着不良解消制御手段を有し、前記現像手段がユニット化されて交換可能となっており、現像手段が新しい現像手段に交換されたことを検出する現像ユニット交換検知手段を有し、かつ、前記現像処理回数カウント手段が、現像ユニット交換検知手段により新しい現像手段に交換されたときに、前記現像手段による前記現像処理回数を初期化し、画像形成装置が現像手段を複数有し、現像処理回数カウント手段が該複数の現像手段での現像処理回数をそれぞれ別途にカウントするものであり、かつ、定着不良解消制御手段が、前記複数の現像手段のうちの１つの現像手段のみを用いて画像形成を行う際に該１つの現像手段の現像処理回数が前記所定値を超えたときに熱定着の温度を高くさせる画像形成装置であって、定着不良解消制御手段が、前記現像処理回数が前記所定値を超えた現像手段の数が多いほど前記熱定着の温度を高くさせる画像形成装置である。
【００３７】
電源投入後、ステップＳ１及びＳ２で現像ユニット１ａ〜１ｄのうち、新品に交換された場合には、不揮発メモリやハードディスクなどに保持され、それぞれ現像ユニット１ａ〜１ｄに対応する、現像ユニットカウンタＣａ〜Ｃｄのうち、交換された現像ユニットに該当する現像ユニットカウンタを初期化する。
【００３８】
その後、この画像形成装置のパネル、あるいは、この画像形成装置に接続されたコンピュータなどからの画像形成命令がこの画像形成装置に入力されるまで待機する（ステップＳ３）。
【００３９】
この画像形成装置のパネル、あるいは、接続されたＰＣなどから画像形成命令が入力されると、熱定着の温度を通常より高くするか否か、そして、どのくらい高くするかについての変数であるＯＬＤ現像ユニットカウンタＣが初期化され（ステップＳ４）、次いで、形成するのがモノクロ画像であるか、カラー画像であるかについてステップＳ５で判断され、カラー画像の場合にはステップＳ６に、モノクロ画像の場合にはステップＳ２０にそれぞれ進む。
【００４０】
ステップＳ６で、現像ユニット１ａ（黒色トナーによる現像を行う）による画像形成が所定値、この例では５０００回を超えた場合には現像ユニット１ａのトナーは劣化が生じているとしてＯＬＤ現像ユニットカウンタＣをインクリメントし（ステップＳ７）、その後、５０００回を超えていない場合とともにステップＳ８に進み、現像ユニットカウンタＣａをインクリメントする。
【００４１】
ステップＳ９〜Ｓ１１では現像ユニット１ｂ（シアン色トナーによる現像を行う）について同様に、ステップＳ１２〜Ｓ１４では現像ユニット１ｃ（マゼンタ色トナーによる現像を行う）について同様に、さらにステップＳ１５〜１７で現像ユニット１ｂ（イエロー色トナーによる現像を行う）について同様に、現像処理回数をチェックするとともにそれぞれの現像ユニットカウンタＣｂ〜Ｃｄをインクリメントする。
【００４２】
そして、ステップＳ１８で表１を用いて、後述するように目標定着温度を決定し、ステップＳ１９でその目標定着温度を熱定着温度調整手段１２に定着温度信号として送出した後、再度ステップＳ１に戻る。
【００４３】
一方、モノクロの画像を形成する場合にはステップＳ５から分岐してステップＳ２０〜Ｓ２２で現像ユニット１ａによる現像処理回数をチェックするとともに現像ユニットカウンタＣａをインクリメントしたのち、上述のステップＳ１８に進む。
【００４４】
このような一連の動作により、ステップＳ１８に至るまでにＯＬＤ現像ユニットカウンタＣは、劣化したトナーが存在するとされる現像ユニット数である、０、１、２、３、及び、４のいずれかにセットされる。
【００４５】
ステップＳ１８ではこの例では表１の定着目標温度設定テーブルに従って定着目標温度が決定される。
【００４６】
すなわち、図示しない外気温検出手段で検出された外気温と、ＯＬＤ現像ユニットカウンタＣとをパラメータとして表１に記載の値の温度が定着目標温度とされ、
熱定着温度調整手段１２に定着温度信号として送信される。
【００４７】
【表１】
2012194447.tif 000003
【００４８】
次に、外気温度２３度、所定枚数印刷し、内容するトナーが劣化していると判断された現像ユニットの数が０個の場合、上記に示した方法で定着目標温度を１６５℃に決定したときの本実施例に従って画像形成したときの定着装置の定着ローラの温度の時間推移を示す。
【００４９】
図５に示すように、熱定着温度の目標温度が１６５℃に設定され、時間の経過とともに温度が上昇する。
【００５０】
十分に温度が上がった後に、この定着装置で通紙を開始する。通紙の温度は温度調節手段により図示したようにリップル波形を描いていく。このとき、定着ローラ温度が１５５℃を下回ると、熱量が足らず、定着不良が発生し、また、定着ローラ温度１９５℃を上回るとホットオフセットといった画像異常が発生する可能性がある。この例では消費電力を最小限に抑えるために、温度リップルを考慮しても定着不良を起す温度までマージンを持った目標温度として１６５℃に設定している。
【００５１】
また、図５に、外気温２３℃、内容するトナーが劣化していると判断された現像ユニットの数が２個の場合の定着ローラの温度推移を示す（実線）。
【００５２】
表１に従い、熱定着の目標温度は１７３℃となり、図４での温度推移（一点鎖線で示す）より高い温度を推移していて（赤線）、劣化したトナーであっても十分に定着できる温度に制御される。一方、トナー劣化を考慮していない、すなわち従来技術のままである一点鎖線で示された温度推移の場合には定着不良発生温度を下回る場合があり、このとき、定着不良が発生する。
【実施例】
【００５３】
ここで、実際に、図３のフローチャートに従って動作するように作製した図６にモデル的に示した一成分接触現像方式の画像形成装置Ａ、従来式の、トナーの劣化を考慮しない以外は同一の画像形成装置Ｂ（定着ローラ温度は外気温のみによって表１におけるＯＬＤ現像ユニットカウンタＣが「０」の場合の制御）、及び、画像形成装置Ｂ同様に、ただし、定着ローラ温度は外気温のみによって表１におけるＯＬＤ現像ユニットカウンタＣが「４」の場合の制御を行う画像形成装置Ｃのそれぞれを用い、外気温１０℃で、白黒画像１００枚、及び、カラー画像１００枚の形成をそれぞれ交互に２００枚ずつ、行ったところ、本発明に係る画像形成装置Ａ及び画像形成装置Ｃでは定着不良が発生しなかったが、画像形成装置Ｂでは定着不良が発生した。
【００５４】
また、このときの定着ローラ用ヒータの総消費電力は、画像形成装置Ａを１００としたときに、画像形成装置Ｂでは９７であったが、画像形成装置Ｃでは１０５であり、本発明に係る画像形成装置Ａでは定着不良が生じず、かつ、消費電力の増加が最小限に押さえられていることが判る。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ〜１ｄ現像ユニット
２ａ〜２ｄ    像担持体
３    書込み装置
４    転写ユニット
６    定着ユニット
８    用紙カウンター
９    現像ユニット交換検知手段
１０  現像処理回数カウント手段
１１  定着不良解消制御手段
１２  熱定着温度調整手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】特開２００６−２４２９８３号公報
【図１】
2012194447.tif 000004
【図２】
2012194447.tif 000005
【図３】
2012194447.tif 000006
【図４】
2012194447.tif 000007
【図５】
2012194447.tif 000008
【図６】
2012194447.tif 000009