JP2011203721A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置の使用に伴い、シート材上に転写される現像剤量が減少した場合であっても、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光ドラム２、現像装置４０、シート材上に現像剤像を定着させる定着装置９、現像装置４０の使用に応じて増大する使用履歴値を記憶するメモリ１２、及び定着装置９の温度を制御するコントローラを備えるプリンタ１において、コントローラは、メモリ１２に記憶された使用履歴値に基づいて、現像装置４０の使用量が変化して予め決められた閾値に達すると、定着装置９の温度を低くするように定着装置９の温度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像形成装置として、例えば電子写真方式を採用する画像形成装置がある。電子写真方式を採用する画像形成装置には、走査露光されることにより像担持体の表面に形成された静電潜像に現像剤を供給し、静電潜像を現像剤像として現像する現像装置が設けられている。現像装置には、現像剤を担持する現像剤担持体、現像剤を収容する現像容器などが設けられており、現像剤担持体の表面に担持された現像剤を、静電気的に像担持体の表面に供給するように構成されている。なお、近年では、現像装置が像担持体、及びその他のプロセス手段（帯電部材等）と共にプロセスカートリッジとして一体に収容されている場合が多く見られる。このように複数の部材をプロセスカートリッジとして一体化し、さらにプロセスカートリッジを画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とすることにより、現像剤の補給、その他メンテナンス作業を容易に行うことができる。

また、画像形成装置には、像担持体からシート材上に転写された現像剤像をシート材上に定着させるための定着装置が設けられている。定着装置は、内部に熱源を有する定着回転体と、定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧部材とを備えている。かかる構成によると、ニップ部にシート材を通過させることにより、シート材上の現像剤像を加熱、加圧し、現像剤像をシート材上に定着させることが可能になる。

特開平７−１６０１０９号公報 特開２００３−３０７９９４号公報 特開２００３−０３５９７９号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置には以下の課題がある。

プロセスカートリッジの使用量が増えていくと、熱的、機械的ストレスに起因して、現像装置から十分量の現像剤が供給されにくくなり、その結果、シート材上に供給される現像剤量が減少することがある。この現象を、以下では「現像性の低下」と称すが、特にベタ画像において現像性の低下が過剰に進行すると画像濃度ウスとなる。現像性の低下の要因としては様々な要因が挙げられるが、例えば、現像剤の劣化、現像剤担持体表面の平滑化が挙げられる。以下、現像剤の劣化、及び現像剤担持体表面の平滑化と、現像性の低下との関連について説明する。

＜現像剤の劣化＞
現像装置には、現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制し、現像剤を摩擦帯電するための現像ブレードが設けられている。このため、プロセスカートリッジの使用量が増えると、現像装置内の現像剤は、この現像ブレードによる摺擦や、攪拌・循環を繰り返すことになり、現像剤が劣化する。なお、ここでいう現像剤の劣化とは、現像剤を構成するトナー樹脂の磨耗、変形や、外添剤がトナー樹脂に埋め込まれたりすること等を指し、高温高湿環境下では、劣化の具合がより顕著になる。そして、このように現像剤が劣化すると、新品の現像剤と比較して帯電特性、流動性等の挙動が変化し、現像性の低下を招
くことになる。

＜現像剤担持体表面の平滑化＞
現像剤担持体の表面には、より多くの現像剤を確実に担持するために、一定の表面粗さが設定されている。しかし、プロセスカートリッジの使用量が増えていくと、現像ブレードとの磨耗、その他の要因により、現像剤担持体の表面粗さが低下してしまう（表面が平滑化される）。そして、このようにして現像剤担持体表面が平滑化されると、十分量の現像剤を現像剤担持体表面に担持することが困難になるので、現像性の低下を招くことになる。

以上述べたように、プロセスカートリッジの使用量が増えていくと、「現像性の低下」が進行する。これに対し、特許文献１〜３には、上述した「現像性の低下」が進行することで発生する画像濃度ウスの課題を解決するための技術が開示されている。しかしながら、これら従来の技術を用いたとしても、プロセスカートリッジの使用量が増えると「現像性の低下」が生じ、濃度が低下した画像が形成される場合がある。特に、現像剤担持体上の現像剤を薄層高トリボとし、ベタ画像の現像効率を100％に近づけることで画像をシャ
ープにする構成の場合、特許文献１〜３に開示の技術では不十分である。

また、従来の構成では、例えば現像性が低下してシート材上の現像剤量が減少したものの定着プロセスの前の状態では画像濃度ウスが起きていない場合に、定着プロセスを経る事で画像濃度ウスに至ってしまう事がある。また現像性の低下が更に進行し、定着プロセスの前において画像濃度ウスが起きた場合には、定着プロセスを経る事で、更に画像濃度ウスが進行する事がある。

この定着時に生じる画像濃度ウスの現象は、シート材上に転写される現像剤量が少ない状態でそのシート材を定着装置に通過させると、定着後のシート材にシート材の地合い（現像剤がない部分）が新たに形成されることで生じる現象である。以下、この現象を「定着起因の地合露出」と呼ぶ。図５（ａ）、（ｂ）を参照して、この現象が生じるメカニズムについて説明する。

図５（ａ）は、「現像性の低下」が生じていないベタ画像が転写されたシート材Ｐを、定着装置によって加熱・加圧している際の様子を示す図である。なお、図中シート材Ｐに形成されている凸部分は、シート材の繊維質の盛り上がり部分を示している。この場合、シート材Ｐ上にトナーＴ（現像剤）が十分にある為、トナーＴが溶融し、トナーＴが敷き詰められた状態で現像剤像がシート材Ｐに定着している様子がわかる。つまり、定着装置のニップ部において現像剤像が加熱・加圧されることにより、定着後のシート材において「定着起因の地合露出」の画像不良が生じることなく、良好な画像を得ることが可能になる。

図５（ｂ）は、「現像性の低下」が生じている画像が転写されたシート材Ｐを、定着装置によって加熱・加圧している際の様子を示す図である。この場合、シート材Ｐ上に載っているトナー粒子の総数が少ないので、ベタ画像の時と比較すると、トナー粒子１つ当たりに付与される熱量が多くなる。その為、特にシート材Ｐの凸部分の頂点では、トナーＴの融解粘度低下が起こりやすい。すると、凸部分の頂点を起点として、トナーＴがシート材Ｐ上で図中Ａ方向に微小移動し、凸部分に対してトナーＴが集まる一方で、凸部分の周囲（図中Ｂの領域）ではトナーＴが少なくなる（地合が露出する）といった現象が生じる。そして、この現象が「定着起因の地合露出」の要因となる。なお、ここでは繊維質の盛り上がり部分におけるシート材の凹凸に着目したが、「定着起因の地合露出」は、シート材や定着回転体の微小な熱伝導特性ムラによっても発生する現象である。さらには、シート材上の微小なトナー量ムラや、単位トナー量あたりの熱量にムラによっても発生する場
合がある。

そこで本願発明は、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写されるベタ画像の現像剤量が減少した場合であっても、定着後の画像において画像濃度低下が発生しにくい画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体に現像剤像を形成するための現像剤担持体を備える現像装置と、前記現像剤像が転写されたシート材を加熱して、該シート材上に現像剤像を定着させる定着装置と、前記現像装置の使用初期からの使用に応じて変化する使用履歴値を記憶する記憶媒体と、前記定着装置の温度を制御する制御部と、を備える画像形成装置において、前記制御部は、前記記憶媒体に記憶された使用履歴値と予め設定されている閾値とを比較して、使用履歴値が前記閾値に達した場合に、使用履歴値が前記閾値に達する前に比べて前記定着装置の温度を低くするように前記定着装置の温度を制御することを特徴とする。

本発明によれば、現像装置の寿命に応じて画像濃度低下が起きにくい定着制御をおこなう事ができる。よって、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写されるベタ画像の現像剤量が低下した場合であっても、地汚れや、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置を提供することが可能になる。

第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 第１実施形態における現像装置、プロセスカートリッジの概略構成図。 第１実施形態における定着装置の概略構成図。 第１実施形態における定着装置の温度制御フローを表すフローチャート図。 定着装置において画像不良が起きる際のメカニズムを示す図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
（１：画像形成装置の概略構成）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザビームプリンタである。

本実施形態に係るプリンタ１に対しては、パソコン・画像読取装置等の外部ホスト装置１４を接続可能である。かかる構成により、これらの外部ホスト装置１４からコントローラ部（制御部）１５に画像情報が入力され、入力された画像情報に基づいて、コントローラ部１５が画像形成装置の各部材、装置を駆動制御している。

プリンタ１には、プリンタ本体（画像形成装置の装置本体）に対して着脱可能なプロセスカートリッジ２が設けられている。なお、ここでいう「プリンタ本体（装置本体）」とは、プリンタ１からプロセスカートリッジ２を除いた構成を指すものとする。

プリンタ１には、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体２０（以下、感光ドラム２０と記す）が設けられている。感光ドラム２０は、プリントスタート信号に基づいて矢印Ｒ１の時計方向に１４７．６ｍｍ／ｓの周速度（プロセススピード）をもって回転駆動されている。また、感光ドラム２０には帯電電圧が印加される帯電ローラ３０（帯電装置）を接触させてあり、帯電ローラ３０は感光ドラム２０に従動して回転駆動されている。これにより、感光ドラム２０の外周面が、帯電装置３０により所定の極性・電位に一様に帯電される。なお、本実施形態では、帯電ローラ３０に印加される電圧により、感光ドラム２０の表面が負の所定電位に帯電されている。

このように一様に帯電した感光ドラム２０の表面に対して、レーザスキャナユニット３（露光装置）により、画像情報に応じてレーザ走査露光がなされる。レーザスキャナユニット３から出力されたレーザ光Ｌは、プロセスカートリッジ２の上面の露光窓部５３からプロセスカートリッジ内に入光して感光ドラム２０の表面を露光する。レーザスキャナユニット３は、ホスト装置からコントローラ部へ入力された画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ変換）されたレーザ光を出力して、感光ドラム２０の表面を走査露光している。レーザ光Ｌが照射されると、照射された部分の感光ドラム２０の表面（露光明部）の電位が減衰し、画像情報に対応した静電潜像が感光ドラム２０に形成される。

静電潜像は、現像装置内に設けられた現像スリーブ４１（現像剤担持体）上に担持されている現像剤（トナー）によって現像剤像（トナー像）として現像される。本実施形態では、現像剤として磁性一成分トナー（以下、トナーと記す）を用いたジャンピング現像方式、及び静電潜像の露光明部をネガトナーで現像する反転現像方式を採用している。なお、ここでは現像剤担持体として、現像スリーブ４１を用いた形態を採用しているが、現像剤担持体の形態はこれに限られず、例えば現像ローラであってもよい。

また、プリンタ１には、シート材Ｐを積載するシートトレイ部４（給送部）が設けられている。画像形成開始の信号が入力されると、所定の制御タイミングにて、シートトレイ部４のピックアップローラ５が駆動され、シートトレイ部４に積載収納されているシート材Ｐが１枚ずつに分離されて給送される。シート材Ｐは、給送ローラ・搬送ローラ（不図示）を含む搬送路を通り、転写ガイド６を経由して、感光ドラム２０と転写ローラ７（転写部材）との当接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて導入される。そして、シート材Ｐが転写ニップ部を挟持搬送されていく過程において、転写ローラ７にトナーと逆極性の転写電圧が印加されて、感光ドラム２０表面のトナー像がシート材Ｐ上に順次に静電転写されていく。

転写ニップ部を出たシート材Ｐは、感光ドラム２０表面から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９の定着スリーブ７０と加圧ローラ７５との当接部である定着ニップ部へ導入される。なお、シート材分離後の感光ドラム２０表面は、クリーニング装置５１に設けられたクリーニングブレード５０により、転写残トナー等の残留汚染物の除去を受けて清掃され、回収されたトナーは、再び帯電工程から始まる作像に繰り返して供される。定着装置９に導入されたシート材Ｐは、定着ニップ部を挟持搬送されていく過程において、トナー像が加熱・加圧される定着処理を受ける。定着装置９を出たシート材Ｐは、搬送ローラを含む上行搬送路を通り、排出ローラ１０により排出トレイ１１に排出される。

（２：現像装置の概略構成）
図２（ａ）を参照して、本実施形態における現像装置４０の概略構成について説明する。現像装置４０には、トナーＴを収容するトナー室４５（現像剤収容室）と、現像スリーブ４１を備える現像室４４とが設けられている。トナーＴは、トナー攪拌によって、トナ
ー室４５と現像室４４との間に形成されているトナー供給開口４５ａを通じて現像室４４へと搬送される。現像室４４に搬送されたトナーＴは、現像スリーブ４１に内包されたマグネット４１ａの作用によって現像スリーブ４１に引き寄せられ、現像スリーブ４１の回転に伴って現像ブレード４２方向に搬送される。そして現像ブレード４２によってトリボ付与と層厚規制を受けて感光ドラム２０方向に搬送される。なお、本実施形態では、現像スリーブ４１として、アルミニウムの素管をサンドブラストして粗面化した後、カーボンブラック微粒子、グラファイト微粒子を分散したフェノール樹脂をコーティングして、表面粗さＲａ＝１．０μｍにしたものを用いている。かかる現像スリーブ４１を用いることにより、トナーＴのチャージアップ現象を抑えている。また、現像ブレード４２はウレタンゴムを支持板金に接着することで構成され、現像スリーブ４１の回転に逆らう方向（カウンター方向）に、現像スリーブ４１に対する当接圧２０ｇ／ｃｍ^２で現像スリーブ４１表面に当接している。

本実施形態では、現像スリーブ４１に直流電圧（Ｖｄｃ＝−４００Ｖ）に交流電圧（ピーク間電圧＝１５００Ｖｐｐ、周波数ｆ＝２４００Ｈｚ）を重畳した現像電圧が印加されており、感光ドラム２０は接地されている。かかる構成により、感光ドラム２０と現像スリーブ４１との対向領域では電界が発生するため、帯電したトナーＴによって感光ドラム２０表面に形成されている静電潜像を静電的に現像することができる。

（３：プロセスカートリッジ）
（３−１：プロセスカートリッジの概略構成）
図２（ｂ）を参照して、プロセスカートリッジ２の概略構成について説明する。プロセスカートリッジ２は、感光ドラム２０、帯電ローラ３０、現像装置４０、及びクリーニング装置５１の４種のプロセス装置を一体的にカートリッジ化し、プリンタ本体に対し着脱可能に構成されている。

プロセスカートリッジ２を装着する際は、プリンタ本体の開閉部（不図示）を開いてプリンタ本体内を開放し、プロセスカートリッジ２をガイド部（不図示）に沿って所定の装着位置まで挿入する。プロセスカートリッジ２がプリンタ本体に装着された状態では、プロセスカートリッジ２の上側には露光装置３が位置し、下側にはシートトレイ部４が位置している。また、プロセスカートリッジ２を取り外す際は、装着時と逆の操作を行えばよい。

感光ドラム２０と帯電ローラ３０は、クリーニング装置５１の枠体に取り付けられている。クリーニング装置５１はクリーニングブレード５０を有しており、感光ドラム２０、帯電ローラ３０、及びクリーニング装置５１でクリーニングユニットが構成されている。現像装置４０は、開口部に現像スリーブ４１を回転自在に配設した現像室４４と、トナーＴを収容したトナー室４５とが結合された状態で、クリーニングユニットとは別体の現像ユニットとして構成されている。

また、プロセスカートリッジ２の枠体表面には、記憶媒体としてのメモリ１２が設けられており、プリンタ本体側には、メモリ１２と信号の授受を行う通信部１３が設けられている。すなわち、本実施形態によると、プリンタ１に設けられたコントローラ部から通信部１３を介して、メモリ１２に対して情報の書き込み、読み込みを行うことが可能に構成されている。

本実施形態では、メモリ１２に現像装置４０の使用初期からの使用に応じて変化する「使用履歴値」が随時書き込まれ、記憶されている。ここで現像装置４０の「使用履歴値」とは、例えば、感光ドラム２０、帯電ローラ３０、現像スリーブ４１などの各ユニットの回転時間、回転数を、使用初期（使用を始めた時）から積算した値である。

また、帯電ローラ３０、現像スリーブ４１などへのバイアス印加時間、トナー残量、印字枚数、感光ドラム２０に作像する画像ドット数、感光ドラム２０を露光する際のレーザ発光時間の積算値、または感光ドラム２０の膜厚であってもよい。さらには、プロセスカートリッジ２が動作した温湿度環境及び、温湿度によって変化するプリンタ１の各部材の抵抗値、現像装置４０に収容されている残トナー量（現像剤残量）などであってもよい。

また、これらのパラメータを組み合わせであってもよいし、特定のパラメータに重み付けを行ったうえで組み合わせることも可能である。すなわち、通信部１３を介してコントローラ部が読取り可能であって、現像装置４０の使用初期からの使用に応じて変化するパラメータであれば、「使用履歴値」の種類は特に限定されるものではない。

また本実施形態では、現像装置４０はプロセスカートリッジ２に保持されているが、本発明は現像装置４０の使用履歴値の変化に伴って現像性が変化する事で起こる現象に対する発明である。よって、プロセスカートリッジ方式以外の画像形成装置に対しても適用することができ、例えば、トナーを補給する構成であっても現像装置４０の使用履歴値の変化に伴って現像性が変化する構成であれば、本実施形態と同様の効果を得ることは可能である。

（３−２：現像装置の使用履歴）
上記では、メモリ１２に記憶される現像装置４０の「使用履歴値」として、様々なパラメータを用いることができる点を説明した。そこで本実施形態では、現像装置４０の使用量の指標となる「使用履歴値」として、シート材に画像形成をした枚数（定着ニップを通過したシート材の通過枚数）をカウント（算出）している。すなわち、メモリ１２に記憶された通過枚数に基づいて、プリンタ本体側のコントローラ部が現像装置４０の使用量を判断し、使用量が予め決められた閾値に達したときに、定着装置９の温度制御を行う点を特徴とする。

（４：定着装置）
（４−１：定着装置の概略構成）
図３を参照して、本実施形態における定着装置９の概略構成について説明する。図３（ａ）は、本実施形態における定着装置９の概略構成を示すものであり、図３（ｂ）は、定着装置９における定着ニップ部を拡大したものである。

定着装置９は、内部に加熱ヒータ７１を有し、図中矢印方向に回転可能な定着スリーブ７０と、定着スリーブ７０に圧接して定着ニップ部を形成する弾性加圧ローラ７５（加圧部材）と、を備えている。弾性加圧ローラ７５が図中矢印方向に回転駆動されることにより、定着スリーブ７０がそれに従動回転する構成である。加熱ヒータ７１は、セラミック基板上に発熱抵抗体が形成されたものであり、不図示の電源から通電されることにより、発熱するように構成されている。また、加熱ヒータ７１が定着スリーブ７０の内周面と直接摺動するように、加熱ヒータ７１がヒータホルダ７４によって保持されている。

また、定着装置９には、加熱ヒータ７１の温度を検知するサーミスタ７３が設けられている。サーミスタ７３はプリンタ本体に設けられたコントローラ部に接続されており、サーミスタ７３の検知温度に基づいて、コントローラ部が加熱ヒータ７１への通電量を制御できるように構成されている。また、サーミスタ７３は、定着ニップ部を通過可能なシート材のうち、最も幅（搬送方向と直交する方向の幅）の狭いシート材の通過領域内に配置されている。このように、本実施形態における定着装置９は、コントローラ部によって温度制御可能に構成されている。

温度制御を行う際は、まずプリンタ本体に電源が投入して加熱ヒータ７１への通電を開始し、加熱ヒータ７１の表面温度を上昇させる。この際、加熱ヒータ７１の温度がプリントレディ目標温度Ｔ０となるように温度制御を行う。その後、画像形成開始の信号が入力されると、加熱ヒータ７１の温度がプリント目標温度Ｔ１となるように温度制御を行う。また、プリンタ１の動作環境や、シート材Ｐの種類、定着装置９の温まり具合などに応じて、目標温度Ｔ０、Ｔ１（Ｔ０：画像形成前の目標温度、Ｔ１：画像形成中の目標温度）を適宜変更して温度制御を行うことも可能である。ここで、Ｔ０とは画像形成前の準備動作(プレローテーション)における目標温度であり、例えば低温環境に放置された定着スリーブを予め温める事で、画像形成中の定着フィルムの温度を適正にコントロールする事ができる。なお、プレローテーションでは、定着装置の立ち上げや、現像スリーブを回転させる動作が行われる。

かかる構成により、未定着のトナー像Ｔが形成されたシート材Ｐが、定着入口ガイド７７に案内されて定着ニップに搬入され、未定着トナー像Ｔが加熱・加圧され、永久画像としてシート材Ｐ上に定着される。そして、定着ニップ部を通過したシート材Ｐは、定着スリーブ７０の外周面から剥離して、排出トレイ１１に排出される。なお、本実施形態では、定着スリーブ７０を設けた形態について説明しているが、定着スリーブ７０ではなく定着ローラを用いる形態であってもよい。

（４−２：定着装置の温度制御）
本実施形態では、現像装置４０の使用履歴値に基づいて、現像性の低下に応じた定着条件を設定していることを特徴とする。すなわち、メモリ１２に記憶されたシート材の定着装置の通過枚数（使用履歴値）に基づいて、プリンタ本体のコントロール部により、定着装置９の目標温度Ｔ０、Ｔ１を変更している。より具体的には、現像性の低下によって、シート材Ｐ上に転写されるトナー量が減少した場合であっても、「定着起因の地合露出」を抑制するために、減少した現像剤量に応じた定着温度を設定している。

そこで本実施形態では、現像スリーブ４１の回転数が多くなると（使用履歴値が変化すると）、予め決められた閾値と比較し、閾値に達したときに定着装置９の温度が低くなるように温度制御している。ここで、図５（ｃ）を参照して、かかる温度制御をした場合に、従来と比較して「定着起因の地合露出」が減るメカニズムについて説明する。図５（ｃ）は、本実施形態における温度制御を行った場合のトナー像の定着具合を示す図である。

図５（ｃ）に示すように、本実施形態では、トナー粒子１個あたりに付与される熱量が従来と比較して減少するので、シート材の繊維質の盛り上がり部分を示す図中の凸部分の頂点付近におけるトナーの溶融粘度低下を抑制することが可能になる。その結果、凸部分の周囲における矢印Ａ方向へのトナー移動を抑制することができる。これにより、「現像性の低下」が生じた場合も、定着温度を低くして「定着起因の地合露出」を抑制することで、シート材Ｐ上に均一にトナーがコートされたベタ画像を形成する事ができる。

続いて、本実形態における定着装置９の具体的な温度制御について説明する。まず本実施形態において現像装置４０の使用履歴値を下記のように閾値（値域）Ｗ１〜Ｗ３に区分して定義する。シート材としてＬＴＲ紙を１枚間欠で通過させた時の通過枚数Ｗを、現像装置４０の使用履歴値としている。つまり、通過枚数ＷがＷ１、Ｗ２、Ｗ３のどの範囲にあるかに基づいて定着装置９の温度制御を行っている。
Ｗ１：使用初期〜１５００枚…(劣化が進行する前の現像装置)
Ｗ２：１５０１枚〜２０００枚…(劣化により、現像性が低下した現像装置)
Ｗ３：２００１枚以降…(劣化により、現像性が更に低下した現像装置)

発明者らの鋭意検討によると、通過枚数Ｗが増加するに従い、現像性が低下していくこ
とがわかった。そこで本実施形態では、上記閾値Ｗ１〜Ｗ３と対応付けて、定着装置９の目標温度を以下のように設定した。すなわち、使用履歴値（ここでは通過枚数Ｗ）が増大して閾値に達すると、定着装置９の温度を低くするように温度制御している。
Ｗ１：Ｔ０＝２００℃／Ｔ１＝１９５℃
Ｗ２：Ｔ０＝１９０℃／Ｔ１＝１８５℃
Ｗ３：Ｔ０＝１８５℃／Ｔ１＝１８０℃

なお、本実施例ではＴ０＞Ｔ１としているが、これは、プレローテーション時には定着フィルムを外温から定着温度まで温めなおす事があるため、画像形成中に比べて必要な熱量が多くなる事に起因する。また画像形成装置の設置環境や動作状況によって必要な熱量がさらに増大することがある。例えばＴ０≦Ｔ１とした場合、低温環境においてプレローテーション時に供給される熱量が不足する事があり、これに起因してシート材先端が定着不良を起こす事がある為、本実施例ではＴ０＞Ｔ１とした。
なお、ここでは使用が進むに従って現像性が低下することに伴い、定着装置９の目標温度を変更している。しかし、意図的にシート材上に載る現像剤量を少なくした場合にも、上述したように定着装置９の目標温度を変更すれば、「定着起因の地合露出」を抑制した良好な画像を得ることが可能になる。また、現像装置の電荷付与性立ち上がり現象などに起因するＷ値前半における現像性の変動に対しても、同様の効果を得る事ができる。

表１は、本実施形態における定着装置９の目標温度の制御を行わなかった場合と、行った場合とにおける定着後のベタ画像の濃度データである。表１の濃度データによると、本実施形態における制御を行った場合は、Ｗ値が大きくなっても、ベタ画像濃度が顕著に低下することがない。すなわち、「定着起因の地合露出」に伴う画像濃度ウスを抑制できていることがわかる。なお、ここで行った検証は、本実施形態に係る画像形成装置を用いて１枚間欠耐久を実施し、ベタ画像の濃度測定を実施した結果である。また、画像濃度は、反射濃度率測定器（Ｍａｃｂｅｔｈ社製濃度計ＲＤ−９１８）を用いて測定した結果である。

なお、ここでは「シート材の通過枚数Ｗ」を各閾値と比較して温度制御を行っているが、「シート材の通過枚数Ｗ」を「現像スリーブの回転数」に置き換えても同様の効果を得ることが可能である。例えば、現像装置４０の使用量の指標となる「使用履歴値」として、現像スリーブ４１の回転数をカウント（算出）してもよい。そして、メモリ１２に記憶された現像スリーブ４１の回転数に基づいて、プリンタ本体側のコントローラ部が現像装置４０の使用量を判断し、使用量が予め決められた閾値に達したときに、定着装置９の温度制御を行う。具体的には、現像スリーブ４１の回転数が閾値に達した場合は、現像スリーブ４１の回転数が閾値に達する前に比べて定着装置９の温度を低くするように制御する。また、現像スリーブの回転数のみならず、「残トナー量（現像剤残量）」など、他のパラメータであってもよい。または、これらの組み合わせであってもよい。例えば「残トナー量」をカウント（算出）する場合は、現像装置４０の使用に応じて残トナー量は減少していくので、「残トナー量」がある閾値よりも少なくなったときに定着装置９の温度を制御するとよい。

以上より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写される現像剤量が減少した場合であっても、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置を提供することが可能になる。

［第２実施形態］
本実施形態では、シート材の定着装置の通過枚数に対して、画像形成が行われた動作環境を示す指標を重み付けしたパラメータを用いることを特徴とする。なお、画像形成装置の構成は上記で説明した第１実施形態と同一であるので、その説明は省略する。

現像装置の劣化は、特に高温高湿環境において促進されることが分かっている。一方で発明者らの鋭意検討によると、低温低湿環境や常温常湿環境では劣化速度が動作環境に大きく左右されない事が分かっている。

そこで本実施形態では、不図示の温湿度センサ（環境検知手段）を用いて高温高湿環境を検知した場合に、シート材の実際の通紙枚数Ｗに環境指数α（＝１．２）を重み付け（補正）する事で、これを指標Ｘ（＝使用履歴値）とした。すなわち、温湿度センサの検知結果により、高温高湿環境を検知した場合に、シート材の通過枚数Ｗ×１．２＝Ｘで定義される指標Ｘを、上記第１実施形態で用いた閾値Ｗ１〜Ｗ３と比較して定着装置９の温度制御を行っている。言い換えると、「現像装置４０の実際の使用量よりも多い使用量に対応する値に使用履歴値を補正する」といえる。例えば、実際の通紙枚数Ｗが１００枚の場合でも、高温高湿環境であれば通紙枚数Ｘを１２０枚に補正してこれを「使用履歴値」として記憶し、閾値Ｗ１〜Ｗ３と比較している。

なお、ここでいう「高温高湿環境」とは、その温度、湿度を特に限定するものではないが、現像装置の劣化を促進せしめる温度、湿度を指し、予め決められた基準値と比較して、それよりも高温、高湿であるときに「高温高湿環境」と判断している。

Ｗ１：初期〜１２５０枚…(劣化が進行する前の現像装置)
Ｗ２：１２５１枚〜１６６６枚…(劣化により、現像性が低下した現像装置)
Ｗ３：１６６７枚以降…(劣化により、現像性が更に低下した現像装置)

そして閾値Ｗ１〜Ｗ３に基づいて、定着装置９の目標温度を以下のように制御した。
Ｗ１：Ｔ０＝２００℃／Ｔ１＝１９５℃
Ｗ２：Ｔ０＝１９０℃／Ｔ１＝１８５℃
Ｗ３：Ｔ０＝１８５℃／Ｔ１＝１８０℃

図４に、本実施形態における温度制御の制御フローを示す。ここでは「シート材の通過枚数Ｗ」を各閾値と比較して温度制御を行っているが、第１実施形態と同様に、「シート材の通過枚数Ｗ」を「現像スリーブの回転数」に置き換えても同様の効果を得ることが可能である。また、現像スリーブの回転数のみならず、印字履歴や残量検知手段によって求められる「残トナー量（現像剤残量）」など、他のパラメータであってもよい。または、これらの組み合わせであってもよい。

以上より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写される現像剤量が減少した場合であっても、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置を提供することが可能になる。

［第３実施形態］
上記第２実施形態では、温湿度センサを用いて動作環境を測定する構成について説明し
た。これに対して本実施形態では、転写ローラ７の抵抗値に基づいて、動作環境（温度、湿度）を把握していることを特徴とする。

従来より、転写ローラに印加する転写電圧Ｖｔの制御に、ＡＴＶＣ方式の制御方法を用いる技術が知られている。この制御方法は非画像形成時に所定の電流Ｉを印加し、その際の検出電圧値Ｖ_０から転写ローラの抵抗Ｒを検知し、抵抗Ｒに応じた転写電圧Ｖｔを決定するものである。そこで、本実施形態では、転写ローラの抵抗値Ｒが高温高湿環境では低くなることを用いて環境検知を行っている。

本実施形態では、プロセススピード１４７．６ｍｍ／ｓｅｃ、転写ローラ７には常温常湿環境（温度２５．０℃／湿度６０％）で抵抗値ＲがＲ＝２×１０^８〜２．５×１０^８Ωの転写ローラ７を使用した。ＡＴＶＣ制御を行う際に印加する電流Ｉ１はＩ１＝６μＡとした。転写ローラ７の抵抗値は環境によって変化し、３２．５℃／８０％の高温高湿環境で抵抗値１．３×１０^８であった。すなわち、本実施形態では、検出電圧値Ｖ_０の測定値によって高温高湿環境を検知することが可能である。

本実施形態の場合、Ｖ_０はおおよそ以下のようになる。
常温常湿のＶ_０＝１．２ｋＶ
高温高湿環境のＶ_０＝０．７８ｋＶ
そこで本実施形態では、高温高湿環境を検知するための閾値をＶ_０＝１．０ｋＶとし、Ｖ_０≦１．０ｋＶであれば高温高湿環境と判断している。そしてこのようにして得られる動作環境に基づいて、第２実施形態と同様の制御を行う。

以上より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写される現像剤量が減少した場合であっても、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置を提供することが可能になる。

［第４実施形態］
本実施形態では、現像装置起因で発生する所謂ポジゴーストが発生しやすいシート材の先端に着目して、定着装置９の目標温度を制御するものである。このポジゴーストという現象は、非画像形成時の現像スリーブ４１のプレローテーションにおいて現像スリーブ４１上の現像剤がチャージアップする事に起因して、現像スリーブ４１の１周目の現像性が低下することで生じる現象である。現像装置９（又はプロセスカートリッジ２）の使用量が増えると、現像装置起因のポジゴーストが顕著化することがある。

この現象はシート材の先端において発生しやすい。そして、現像性が低下するとシート材先端に転写される現像剤の量が少なくなるため、現像剤凝集に伴う「定着起因の地合露出」も起こりやすい。本実施形態では、目標温度Ｔ０を下げる事で、シート材先端における現像剤凝集に伴う「定着起因の地合露出」を軽減することができる。

具体的には第１実施形態〜第３実施形態における閾値Ｗ１〜Ｗ３における定着装置９の目標温度を以下のように制御した。
Ｗ１：Ｔ０＝２００℃／Ｔ１＝１９５℃
Ｗ２：Ｔ０＝１８５℃／Ｔ１＝１８５℃
Ｗ３：Ｔ０＝１７０℃／Ｔ１＝１８０℃
本実施例では、現像スリーブ１周目の現像性低下に伴うシート材先端のトナー量減少が起こりやすい閾値（Ｗ２、Ｗ３）においてプリントレディ目標温度を更に下げることにより、ベタ濃度の低下（定着起因の地合露出）を抑制することが可能になる。

本実施例では閾値Ｗ１における目標温度をＴ０＞Ｔ１としているが、これは実施例１で
説明した理由と同じである。即ち、閾値Ｗ１においては、プレローテーション時には定着フィルムを外温から定着温度まで温めなおす事があるため、画像形成中に比べて必要な熱量が多くなる事に起因する。また画像形成装置の設置環境や動作状況によって必要な熱量がさらに増大することがある。例えばＴ０≦Ｔ１とした場合、低温環境においてプレローテーション時に供給される熱量が不足する事があり、これに起因してシート材先端が定着不良を起こす事がある為、本実施例ではＴ０＞Ｔ１とした。
さらに、本実施例では閾値Ｗ２〜Ｗ３における目標温度をＴ０≦Ｔ１としている。
閾値Ｗ２〜Ｗ３においては、上記現象に加えて現像スリーブ１周目の現像剤量が減少する事に起因して、シート材先端においてトナー量が少なくなる事がある。トナー量が少なければシート材先端において必要な熱量が少なくなる為、シート材先端において起こり易い「定着起因の地合露出」が起こり易くなる。従って、閾値Ｗ１に比べてＴ０を小さくする事でシート材先端の熱量を減らし、シート材先端において起こり易い「定着起因の地合露出」を軽減した。なお、閾値Ｗ２〜３においては、シート材先端のトナー量が少ないため、Ｔ０がＴ１より低くても閾値Ｗ１の時のような熱量が不足するという問題が起こりにくい。

以上より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジの使用に伴い、シート材上に転写される現像剤量が減少した場合であっても、ベタ画像の濃度低下が起こりにくい画像形成装置提供することが可能になる。

なお、ここでは、現像装置４０の使用量に応じて定着装置９の温度を制御する際に、プリントレディ目標温度（画像形成前の目標温度）Ｔ０、プリント目標温度Ｔ１の両方を変更する形態について説明した。しかしながら、現像装置４０の使用量に応じて、プリントレディ目標温度Ｔ０、プリント目標温度Ｔ１の一方のみを変更するようにしてもよい。また、画像形成前の目標温度を制御するのみならず、画像形成中の目標温度を制御してもよい。
なお、上記実施例では、感光ドラム２０表面のトナー像を転写する被転写体をシート材の例で説明したがこれに限られるものではない。例えば、感光ドラム２０のトナー像を被転写体である中間転写体に１次転写し、その後中間転写体からシート材に２次転写するような構成にしてもよい。

１…プリンタ ２…プロセスカートリッジ ９…定着装置 １２…メモリ ２０…感光ドラム ４０…現像装置

Claims (8)

1. 現像剤像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に現像剤像を形成するための現像剤担持体を備える現像装置と、
   前記現像剤像が転写されたシート材を加熱して、該シート材上に現像剤像を定着させる定着装置と、
   前記現像装置の使用初期からの使用に応じて変化する使用履歴値を記憶する記憶媒体と、
   前記定着装置の温度を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置において、
   前記制御部は、前記記憶媒体に記憶された使用履歴値と予め設定されている閾値とを比較して、使用履歴値が前記閾値に達した場合に、使用履歴値が前記閾値に達する前に比べて前記定着装置の温度を低くするように前記定着装置の温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記使用履歴値は、
   前記現像剤担持体の回転数、前記現像装置の現像剤残量、又は前記シート材に画像形成をされた枚数から算出されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置が使用されている環境の温度、又は湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段を備え、前記環境検知手段により検知される温度又は湿度が、予め決められた基準値よりも高い場合は、
   前記使用履歴値を、前記環境検知手段により検知される温度又は湿度が低い時よりも多い使用量に対応する値に補正することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体に形成された現像剤像を被転写体に転写するための転写部材が設けられており、前記環境検知手段は、前記転写部材に電流を流すことで得られる抵抗値に基づいて、前記現像装置が使用されている環境の温度、又は湿度の少なくとも一方を検知していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部が制御する前記定着装置の温度とは、
   画像形成中における前記定着装置の温度又は、
   画像形成前における前記定着装置の温度の少なくとも一つである事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。
6. 前記制御部は、
   前記記憶媒体に記憶された使用履歴値と予め設定されている閾値とを比較して、使用履歴値が前記閾値に達する前は、
   画像形成中における前記定着装置の温度よりも、画像形成前における前記定着装置の温度を高く設定し、
   前記記憶媒体に記憶された使用履歴値と予め設定されている閾値とを比較して、使用履歴値が前記閾値に達した場合には、
   画像形成前における前記定着装置の温度よりも、画像形成中における前記定着装置の温度を高く設定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. 現像剤像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に現像剤像を形成するため現像剤担持体を備える現像装置と、
   前記現像剤像が転写されたシート材を加熱して、該シート材上に現像剤像を定着させる定着装置と、
   前記現像装置の使用初期からの前記現像剤担持体の回転数を記憶する記憶媒体と、
   前記定着装置の温度を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置において、
   前記制御部は、前記現像剤担持体の回転数が閾値に達した場合は、前記現像剤担持体の回転数が前記閾値に達する前に比べて前記定着装置の温度を低くするように前記定着装置の温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御部が制御する前記定着装置の温度とは、
   画像形成中における前記定着装置の温度又は、
   画像形成前における前記定着装置の温度の少なくとも一つである事を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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