JP2017107143A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経時で高線速で薄紙がスリップしてしまうような場合においても、薄紙での印刷を可能とするための手段を提供する。【解決手段】複数のプロセス線速を持つ画像形成装置である。画像形成装置本体内に定着装置を備える。定着装置は、回転可能な定着ベルト１と、定着ベルト１を加熱するハロゲンヒータ２と、定着ベルト１とニップを形成する加圧ローラ３と、定着ベルト１内で加圧ローラ３と対向してニップを形成するニップ形成部材６と、記録材と加圧ローラ３間でスリップが発生していることを検知するスリップ検知手段とを有する。そして、スリップ検知手段によりスリップが発生していると検知された場合には、プロセス線速を限定する。【選択図】図２

Description

本発明は定着装置を搭載した複写機やファクシミリ、プリンタ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

複写機やファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置であって、より具体的には無端状の加圧部材と定着部材間にニップを形成し、このニップを通る被定着材に対し定着処理を行う定着装置、およびその定着装置を搭載した画像形成装置が良く知られている。

このような画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート、印刷紙、感光紙、静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１参照）や、セラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２参照）が知られている。

ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている（以下、課題１と記載する）。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する（所謂、温度落ち込み）が問題となっている（以下、課題２と記載する）。

前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの印刷用紙など記録材（以下、特に必要がなければ印刷用紙と記載する）の入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては（ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため）、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある（以下、課題３と記載する）。

以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、そのベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得られるようにした定着装置が提案されている（特許文献３参照）。

図１は特許文献３記載の定着装置の概略図である。無端ベルト１の内部にパイプ状の金属熱伝導体２を、無端ベルト１の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体２内の熱源３により金属熱伝導体２を介して無端ベルト１を加熱する。さらに無端ベルト１を介して金属熱伝導体２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４を備え、該加圧ローラ４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト１を周方向に移動させる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかしながら、更なる省エネ性およびファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成から、無端ベルトを（金属熱伝導体を介さずに）直接加熱する構成が提案された。この構成では伝熱効率が大幅に向上させることにより消費電力を低減すると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが実現できる。また、金属熱伝導体レスによるコストダウンが可能となる。すなわち、無端ベルトを直接加熱する構成とすることで、省エネ性が高く、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となった。

しかし上記構成においては、定着部材又は加圧部材とニップ形成部材間の摺動問題が顕著に発生する。具体的には、接触摺動部における、トルクアップである。この問題に対しては従来、ニップ形成部材に摺動シートと呼ばれるトルク低減シートを巻きつけることでトルクアップを抑制したり、摺動シートにシリコンオイル等の潤滑剤を含有させることで、トルクアップを低減してきたりした。しかしそれらの手段を用いてもなお、トルクは非常に大きな課題となっている。

加圧部材又は定着部材を回転させ、印刷用紙を介して定着部材又は加圧部材を連れ回りさせるが、定着部材又は加圧部材−ニップ形成部材間のトルクアップにより定着部材又は加圧部材が回りにくくなり、溶融したトナーの影響で印刷用紙は定着部材又は加圧部材と同じ線速で搬送されるため、印刷用紙と加圧部材又は定着部材間ですべり（スリップ）が発生する。印刷用紙の搬送速度が低下し、定着内加熱時間が長くなる。搬送速度が低下した結果としてジャム（紙詰まり）となったり、ジャムに至らならなかったりしても、加熱時間が長くなることでホットオフセットや光沢低下が発生してしまう。

スリップは、定着部材又は加圧部材とニップ形成部材間の摩擦係数上昇、トルクアップにより発生する。スリップは、高線速の方が元々のトルクが高いために発生しやすい。また印刷用紙が薄い程に、スリップが発生しやすい。薄紙はコシが弱く、定着部材又は加圧部材のカーブに追従しやすく、かつ、薄紙ではトナーがより高温になりやすいため、定着部材又は加圧部材と密着しやすいために、加圧部材又は定着部材と印刷用紙間でスリップが発生しやすい、と推定されている。よって、経時で加圧部材又は定着部材が硬度低下し面圧が低下した場合、経時でトルクもアップすることから、高線速で薄紙を通紙する場合が、特に顕著にスリップが発生しやすい。つまり、経時で高線速では薄紙が通紙できなくなってしまう。

経時で定着部材又は加圧部材とニップ形成部材間摩擦抵抗が高くなることにより、定着部材又は加圧部材の回転速度が低下し、印刷用紙と加圧部材又は定着部材間でスリップが発生する。結果、印刷用紙を搬送することができずに、ジャムとなってしまう。このスリップは高線速で顕著に発生し、低線速では発生しづらい。また、薄紙で顕著に発生し、紙厚が厚いと、発生しない。またジャムとならない場合があったとしても、通常よりも加熱時間が長くなるために、ホットオフセットや光沢低下が顕著に発生してしまう。

本発明の目的は、経時で高線速時に薄紙がスリップしてしまうような場合においても、薄紙で印刷を可能とするための手段を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、画像形成プロセスが複数のプロセス線速を持つ画像形成装置であって、画像形成装置本体内に定着装置を備え、前記定着装置は、回転可能な定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、前記定着部材内部で前記加圧部材と対向して前記ニップを形成するニップ形成部材と、記録材と前記加圧部材間でスリップが発生していることを検知するスリップ検知手段と、を有し、前記スリップ検知手段によりスリップが発生していると検知された場合にはプロセス線速を限定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、低線速で定着動作を行うことで、薄紙であった場合にも、スリップ（ジャム）自体を防止し、狙いの加熱時間を確保できるため、ホットオフセット防止可能となる。

従来構成の定着装置の一実施の形態を示す説明図である。 本発明の定着装置の一実施形態を示す断面説明図である。 定着部材の回転速度検知手段を用いた場合の一例の断面図である。 トルク検知手段を用いた場合の画像形成装置の一例を示す説明図である。 進入検知手段．／排出検知手段を用いた場合の画像形成装置の一例を示す説明図である。 紙厚と、スリップ検知と制限するモードの一例を示す説明図である。 加圧部材の回転速度検知手段を用いた場合の一例の断面図である。 トルク検知手段を用いた場合の画像形成装置の一例を示す説明図である。 進入検知手段．／排出検知手段を用いた場合の画像形成装置の一例を示す説明図である。 本発明を適用した画像形成装置の一例を示す説明図である。 本発明に係る定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す説明図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の以下に説明する実施形態は、無端状の定着部材と加圧部材間にニップを形成し、該ニップを通る被定着材に対し定着処理を行う定着装置、およびその定着装置を搭載した画像形成装置に関する。

＜実施形態１＞
図２は本発明の実施形態１に係る定着装置を示す構成図である。定着装置内に加圧回転体（図２の場合は加圧ローラ３）と定着ベルト１を有し、熱源（図２の例ではハロゲンヒータ２）により定着ベルト１が内周側から直接加熱される。このとき、図２の定着ベルト１内には、定着ベルト１を介して対向する加圧ローラ３とニップを形成するニップ形成部材６があり、定着ベルト内面と直接（もしくは、図示しない摺動シートを介して間接的に）摺動するようになっている。

図２ではニップ部の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い（ニップの形状は凹形状の方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される）。定着ベルト１はニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた略円筒形状の無端ベルト（もしくはフィルム）とすることが好ましい。ベルトの表層はＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどで形成された離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーやＳＵＳ、ニッケル、銅等の金属により形成されたベルトの基材と離型層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

定着ベルト１の内部にはニップ部を支持するための支持部材７（ステー）を設け、加圧ローラにより圧力を受けるニップ形成部材６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。この支持部材７は両端部で保持部材７ａ（フランジ）に保持固定され位置決めされている。また、熱源２と支持部材７の間に反射部材９を備え、熱源２からの輻射熱などにより支持部材７が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。ここで反射部材９を備える代わりに支持部材７表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることか可能となる。熱源２は、図示したハロゲンヒータでも良いが、ＩＨであっても良いし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。

加圧ローラ３は芯金５に弾性ゴム層４があり、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ３は画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ３はスプリングなどにより定着ベルト１側に押し付けられており、弾性ゴム層４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト１は加圧ローラ３により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ３が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト１が回転する。定着ベルト１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部で保持部材７ａにガイドされ、走行する。
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。

スリップ検知手段として、定着部材の回転速度検知手段を画像形成装置、若しくは、定着装置内に設置して、定着部材の回転速度を直接測定し、スリップを検知しても良い（図３参照）。加圧部材の回転線速に対して、定着部材の回転線速が低下した場合、その線速差は印刷用紙と加圧部材間で発生していることになる。この時、回転線速が予め規定された値を下回った場合には、スリップが発生していると判断できる。

スリップ検知手段としては、定着モータ（駆動は加圧側）にかかるトルクを測定して、その出力結果に応じてスリップを検知しても良い（図４参照）。この場合、予め規定されたトルク値に対して、検知されたトルク値が高ければ、スリップの可能性が非常に高いと判断して、スリップ検知手段とすることが可能となる。ここのトルクを測定するタイミングが重要になるが、それは例えば立上中や、通紙中の印刷用紙がニップに突入する直前のトルクなど、確実にトルク変動を把握できるタイミングがあれば、いつでも良い。この場合、画像形成装置の使い始めから予め決められたタイミングで適宜トルクの経時変動をモニタリングしていくような手段も合わせて使うことで、実際にスリップが起こる前にスリップを事前検出することが出来る。

またこの手段を用いた場合、実際にニップを印刷用紙が通過している最中のトルクを測定することで、より確実にスリップを検知することが可能となる。実際に印刷用紙と加圧ローラ間でスリップが発生すると、加圧モータは定着部材と印刷用紙を無理に搬送させる力が無くなるので、通紙直前のトルクに比べて極端に急峻にトルクが低下する。このトルクの低下を検知することで、スリップを検知することが可能となる。

また印刷用紙が定着装置に進入開始したタイミング、若しくは、進入完了したタイミングと、印刷用紙が定装置を排出開始したタイミング、若しくは、排出完了したタイミングから、スリップを検知させても良い（図５参照）。スリップが発生し始めると、定着進入タイミングから定着排出タイミングの間隔が長くなる。間隔が本来あるべき間隔に対して、ある程度長くなったらスリップが発生していると判断することが出来る。進入タイミング／排出タイミングは、定着ユニット前後に設置された紙センサの出力によって判断することが出来る。進入開始／進入完了、排出開始／排出完了は、どちらを起点としたタイミング管理でも良い。また、同じ機能を持つセンサとして、レジストセンサや排紙センサ等も紙搬送タイミング検知センサとして使用可能であり、紙の搬送タイミングを判定できるのであれば、何を使用しても良い。紙センサとしては、従来から使用されている、フィラーを用いた紙有無センサ等その他様々な手段が使用可能である。

印刷枚数、走行距離、通紙距離等を定着装置の使用開始からカウントし、そのカウント値が規定値に達した場合に、これ以上の使用においてはスリップの可能性有り、として、スリップ検知手段としても良い。例えば印刷枚数を印刷毎若しくは定期的に積算し、その印刷枚数が１０万枚を超えた場合に、これ以降はスリップ発生の懸念があるとする。他には実際の定着部材とニップ形成部材間の摺動距離が１００kmを越えた場合や、実際に印刷用紙がニップを通過した距離が５０kmを超えたかどうか等で、判断することが可能である。この方式を使う場合、定着装置の寿命を超えて壊れる限界まで使用されるお客様においても、最後まで定着装置を使用頂くことが可能となる。

ここでそれぞれの積算値をカウントするが、１つの項目のみでスリップが起こりそうな領域を判定しても良いが、複数の項目を用いて総合的にスリップを判定しても良い。例えばお客様の使われ方によっては、実際に通紙されることは少なく、その殆どは定着手段が回転しているだけ、という場合も存在する。たとえばオペパネ操作を長時間実施した場合等、定着は通紙に向けて通紙準備をするが、その時間が長く、実際には１枚しか通紙されないなど。同じ印刷枚数を通紙したとしても、それ以外での回転時間が長いため、よりスリップしやすい状況となってしまう。こういった場合には、複数の条件を用いて、スリップ検知手段を設けることが必要となる。

また、通紙距離や印刷枚数をカウントする際には、それら通紙時のカラーモードや紙種紙厚等を考慮して、都度プロセス条件に対して重み付けを行いながら、積算値をカウントしても良い。また、重み付けをして積算するのではなく、各条件に対してスリップ判定閾値を設け、印刷されるプロセス条件毎に各条件閾値に対してスリップを判断しても良い。但しスリップ、トルクアップに対しては各条件が全て積算した結果が影響してくるので、各条件に対して重み付けした結果を積算していく方法の方がよりスリップを検知しやすく、望ましい。

スリップ判定基準の注意事項について説明する。スリップ検知手段と条件に対して上述のように規定しているが、スリップ判定基準は下記のように規定することが望ましい。
上述したスリップ検知手段によるスリップ判定は、実際に異常画像（ホットオフセット）や光沢低下、ジャムが発生する前にスリップを判定しなければならない。一方、スリップ／トルクアップは、ある瞬間から突然発生するわけではなく、画像形成装置使い始めから徐々にトルクが上がり、上がり過ぎた場合に発生する。

そのため、実際にスリップが発生する前、スリップと思われる印刷用紙の搬送速度低下が検出され始めた段階で、スリップを判定する必要がある。トルクが限界に到達する少し前、若しくは、定着部材の回転速度が落ち始めた時点、若しくは、印刷用紙の搬送速度が落ち始めた時点である。しかしあまりにスリップ検知を早く行うと（スリップに対するマージンを取りすぎると）、その分無駄にお客様の使用を制限してしまうので、その定着装置の特性に合わせて、適正に設定する必要がある。

スリップ検知した場合の限定動作をいつから行うかについて説明する。スリップ検知した場合の推奨動作は、そのジョブが終了するまでは、その線速を維持させる。ジョブ終了、一旦画像形成装置が停止した後に、次ジョブ開始時点から、プロセス線速を限定する。
ここでスリップ検知した場合、望ましくはすぐにプロセス線速を変更することが望ましい。しかし定着装置の動作だけではなく、他作像プロセス、紙搬送等、全てのプロセス線速を変更する必要がある。そのためそのジョブが終了するまで、そのプロセス線速は継続し、その次ジョブ開始からプロセス線速を限定して動作させることが望ましい。しかし高速機においてはスリップ検知した場合にもそのジョブが終わるまで５０００枚ほど通紙するなどの動作をさせることが良くある。この場合には、スリップ検知後の印刷中に、実際にスリップが発生してしまうことがある。これを回避するための手段として、スリップ検知した場合にはマシン動作を一時中断させ、プロセス線速を変更して再度再開しても良い。

スリップを検知した場合には、プロセス線速を限定する。具体的には、スリップは高線速で発生しやすいため、スリップを検知した場合には、高線速寄りも低い線速での動作しか許可しないようにマシン動作を制限する。スリップを検知しない場合においては、通常２５０mm／秒のプロセス線速で動作する印刷モードにおいても、スリップを検知した場合には、そのプロセス線速を禁止し、２５０mm／秒未満でのプロセス線速での動作のみ許可する。

通常の画像形成装置においては、１２００dpiでの通紙モードや、厚紙など通紙する時用の、より線速の低いプロセスを持っていることが多いために、それらのみの動作に制限することが手段として取りやすい。例えば２５０mm／秒のプロセス条件でスリップを検知した場合、それより低い２００mm／秒、若しくは、１００mm／秒でしか動作させないように動作を制限する。若しくは、１００mm／秒のプロセス線速でしか動作させないように、プロセス線速を限定させる。

ここで、例えば２５０mm／秒、紙厚（紙厚区分Ｂ）の紙にてスリップが検出された場合、全ての紙厚において、２５０mm／秒での動作を禁止し、それ未満での線速での動作のみに制限しても良い（図６、パターン１）。

スリップは薄紙で発生しやすいために、次以降で全ての動作を制限することは、使い勝手を著しく損なう。そのため、紙厚区分Ｂでスリップを検出した場合には、紙厚区分Ａと紙厚区分Ｂのプロセス線速を限定する等、極力影響範囲を絞ることが必要となる（図６、パターン２）。

また紙厚区分Ｂでスリップが検出されたとしても、紙種によっては、より薄い紙厚区分Ａでスリップが発生しにくいこともある。その場合、紙厚区分Ａでスリップが実際に検知されるまでの間は、プロセス線速制限はしなくとも良い。実際にスリップが検知されたプロセス線速のみ制限しても良い（図６、パターン３）。

また例えば紙厚区分Ｅの通紙においてスリップが検知された場合には、より薄い紙厚区分Ａ〜紙厚区分Ｄではスリップする可能性がある。紙厚区分Ａでは特に、スリップがほぼ確定的になる。その場合、紙厚区分Ｆでスリップが検知された場合には、紙厚Ｆではプロセス線速を限定、紙厚区分Ａ、紙厚区分Ｂはプロセス線速を次通紙を待たずにプロセス線速を制限、紙厚Ｂ〜紙厚Ｅ、紙厚Ｇでは制限せず、次回その線速で通紙された場合に適宜スリップを検知したら線速を限定する等、限定の仕方を決める必要がある（図６、パターン４）。

ここでは前記紙厚の場合について記載したが、紙種によってもスリップの余裕度が異なったり、カラーモードであることや、形成する画像によっても、スリップの余裕度は異なる。これらの条件に応じて規定、条件を変えても良い。

スリップを検知した場合の限定動作をいつまで行うかについて説明する。
スリップ検知した場合のプロセス線速限定は、定着装置が新品に交換されるまで、プロセス線速を限定させることが好ましい。新品かどうかの判断は、マシンに新品検知手段を設けても良いし、サービスマン若しくはユーザーが新品に交換する際に、フラグを立てることで、新品検知させても良い。あるいは定着装置にスリップ履歴を記憶させる手段を用いて、スリップ履歴が無い定着装置に交換するまで、プロセス線速を限定させても良い。他の画像形成装置で途中まで使用した定着装置と入れ替え等しても、不具合無く定着装置を自動的に使用可能となる。ここでどのプロセス条件でスリップが発生したかを記憶することで、新しい画像形成装置に入れ替えた場合においても、プロセス線速限定の仕方をより限定的にし、お客様の使い勝手を損なわないようにすることが可能となる。

＜実施形態２＞
図７は本発明の実施形態２に係る定着装置を示す構成図である。本実施形態では、スリップを検知可能なスリップ検知手段を有する。以下、スリップ検知手段、スリップ判定方法について説明する。
スリップ検知手段として、加圧部材の回転速度検知手段を画像形成装置、若しくは、定着装置内に設置して、加圧部材の回転速度を直接測定し、スリップを検知しても良い（図８参照）。定着部材の回転線速に対して、加圧部材の回転線速が低下した場合、その線速差は印刷用紙と定着部材間で発生していることになる。この時、回転線速が予め規定された値を下回った場合には、スリップが発生していると判断できる。なお定着部材は、内部に熱源を有する金属パイプの外側をゴム被膜した構成となっているものが好ましい（例えば、特許文献４の図６等参照）。

スリップ検知手段としては、定着モータ（駆動は加圧側）にかかるトルクを測定して、その出力結果に応じてスリップを検知しても良い（図９参照：図中にトルク検知手段１４と記載してある。）。この場合、予め規定されたトルク値に対して、検知されたトルク値が高ければ、スリップの可能性が非常に高いと判断して、スリップ検知手段とすることが可能となる。ここのトルクを測定するタイミングが重要になるが、それは例えば立上中や、通紙中の印刷用紙がニップに突入する直前のトルクなど、確実にトルク変動を把握できるタイミングがあれば、いつでも良い。この場合、画像形成装置の使い始めから予め決められたタイミングで適宜トルクの経時変動をモニタリングしていくような手段も合わせて使うことで、実際にスリップが起こる前にスリップを事前検出することが出来る。

またこの手段を用いた場合、実際にニップを印刷用紙が通過している最中のトルクを測定することで、より確実にスリップを検知することが可能となる。実際に印刷用紙と加圧ローラ間でスリップが発生すると、加圧モータは加圧部材と印刷用紙を無理に搬送させる力が無くなるので、通紙直前のトルクに比べて極端に急峻にトルクが低下する。このトルクの低下を検知することで、スリップを検知することが可能となる。

また印刷用紙が定着装置に進入開始したタイミング、若しくは、進入完了したタイミングと、印刷用紙が定装置を排出開始したタイミング、若しくは、排出完了したタイミングから、スリップを検知させても良い（図８参照）。スリップが発生し始めると、定着進入タイミングから定着排出タイミングの間隔が長くなる。間隔が本来あるべき間隔に対して、ある程度長くなったらスリップが発生していると判断することが出来る。進入タイミング／排出タイミングは、定着ユニット前後に設置された紙センサの出力によって判断することが出来る。進入開始／進入完了、排出開始／排出完了は、どちらを起点としたタイミング管理でも良い。また、同じ機能を持つセンサとして、レジストセンサや排紙センサ等も紙搬送タイミング検知センサとして使用可能であり、紙の搬送タイミングを判定できるのであれば、何を使用しても良い。紙センサとしては、従来から使用されている、フィラーを用いた紙有無センサ等その他様々な手段が使用可能である。

印刷枚数、走行距離、通紙距離等を定着装置の使用開始からカウントし、そのカウント値が規定値に達した場合に、これ以上の使用においてはスリップの可能性有り、として、スリップ検知手段としても良い。例えば印刷枚数を印刷毎若しくは定期的に積算し、その印刷枚数が１０万枚を超えた場合に、これ以降はスリップ発生の懸念があるとする。他には実際の加圧部材とニップ形成部材間の摺動距離が１００ｋｍを越えた場合や、実際に印刷用紙がニップを通過した距離が５０kmを超えたかどうか等で、判断することが可能である。この方式を使う場合、定着装置の寿命を超えて壊れる限界まで使用されるお客様においても、最後まで定着装置を使用頂くことが可能となる。

ここでそれぞれの積算値をカウントするが、１つの項目のみでスリップが起こりそうな領域を判定しても良いが、複数の項目を用いて総合的にスリップを判定しても良い。例えばお客様の使われ方によっては、実際に通紙されることは少なく、その殆どは定着手段が回転しているだけ、という場合も存在する。たとえばオペパネ操作を長時間実施した場合等、定着は通紙に向けて通紙準備をするが、その時間が長く、実際には１枚しか通紙されないなど。同じ印刷枚数を通紙したとしても、それ以外での回転時間が長いため、よりスリップしやすい状況となってしまう。こういった場合には、複数の条件を用いて、スリップ検知手段を設けることが必要となる。

また、通紙距離や印刷枚数をカウントする際には、それら通紙時のカラーモードや紙種紙厚等を考慮して、都度プロセス条件に対して重み付けを行いながら、積算値をカウントしても良い。また、重み付けをして積算するのではなく、各条件に対してスリップ判定閾値を設け、印刷されるプロセス条件毎に各条件閾値に対してスリップを判断しても良い。但しスリップ、トルクアップに対しては各条件が全て積算した結果が影響してくるので、各条件に対して重み付けした結果を積算していく方法の方がよりスリップを検知しやすく、望ましい。

スリップ判定基準の注意事項について説明する。スリップ検知手段と条件に対して上述のように規定しているが、スリップ判定基準は下記のように規定することが望ましい。
上述したスリップ検知手段によるスリップ判定は、実際に異常画像（ホットオフセット）や光沢低下、ジャムが発生する前にスリップを判定しなければならない。一方、スリップ／トルクアップは、ある瞬間から突然発生するわけではなく、画像形成装置使い始めから徐々にトルクが上がり、上がり過ぎた場合に発生する。

そのため、実際にスリップが発生する前、スリップと思われる印刷用紙の搬送速度低下が検出され始めた段階で、スリップを判定する必要がある。トルクが限界に到達する少し前、若しくは、加圧部材の回転速度が落ち始めた時点、若しくは、印刷用紙の搬送速度が落ち始めた時点である。しかしあまりにスリップ検知を早く行うと（スリップに対するマージンを取りすぎると）、その分無駄にお客様の使用を制限してしまうので、その定着装置の特性に合わせて、適正に設定する必要がある。

スリップ検知した場合の限定動作をいつから行うかについて説明する。スリップ検知した場合の推奨動作は、そのジョブが終了するまでは、その線速を維持させる。ジョブ終了、一旦画像形成装置が停止した後に、次ジョブ開始時点から、プロセス線速を限定する。
ここでスリップ検知した場合、望ましくはすぐにプロセス線速を変更することが望ましい。しかし定着装置の動作だけではなく、他作像プロセス、紙搬送等、全てのプロセス線速を変更する必要がある。そのためそのジョブが終了するまで、そのプロセス線速は継続し、その次ジョブ開始からプロセス線速を限定して動作させることが望ましい。しかし高速機においてはスリップ検知した場合にもそのジョブが終わるまで５０００枚ほど通紙するなどの動作をさせることが良くある。この場合には、スリップ検知後の印刷中に、実際にスリップが発生してしまうことがある。これを回避するための手段として、スリップ検知した場合にはマシン動作を一時中断させ、プロセス線速を変更して再度再開しても良い。

スリップを検知した場合には、プロセス線速を限定する。具体的には、スリップは高線速で発生しやすいため、スリップを検知した場合には、高線速寄りも低い線速での動作しか許可しないようにマシン動作を制限する。スリップを検知しない場合においては、通常２５０mm／秒のプロセス線速で動作する印刷モードにおいても、スリップを検知した場合には、そのプロセス線速を禁止し、２５０mm／秒未満でのプロセス線速での動作のみ許可する。

通常の画像形成装置においては、１２００dpiでの通紙モードや、厚紙など通紙する時用の、より線速の低いプロセスを持っていることが多いために、それらのみの動作に制限することが手段として取りやすい。例えば２５０mm／秒のプロセス条件でスリップを検知した場合、それより低い２００mm／秒、若しくは、１００mm／秒でしか動作させないように動作を制限する。若しくは、１００mm／秒のプロセス線速でしか動作させないように、プロセス線速を限定させる。

なお紙厚と、スリップ検知と制限するモードについては図６を参照して説明した実施形態１の場合と同様であるので説明を省略する。

＜実施形態３＞
上述した構成の定着装置を用いる画像形成装置の構成を図１１により説明する。
図１１に示した画像形成装置は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタある。ただし、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。

図１１に示す画像形成装置１０００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ（以下、特に必要がない場合は、感光体ドラム２０と記載する）を並設したタンデム構造が採用されている。また画像形成装置１０００は、各感光体ドラム２０に形成された可視像が、各感光体ドラム２０に対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写される。

各感光体ドラム２０の周囲には、感光体ドラム２０の回転に従い画像形成処理するための装置が配置されておいる。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１が矢印Ａ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０に形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。そのように、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０に対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋ（以下、特に必要がない場合は、１次転写ローラ１２と記載する）による電圧印加が行われる。それによって、矢印Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、矢印Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

また画像形成装置１０００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０の上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２を備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８とを有している。

光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。各感光体ドラム２０に対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。なお図７では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションでも同様である。

画像形成装置１０００には、感光体ドラム２０と転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０と転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

画像形成装置１０００には、トナー像が転写された記録紙Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置１００と、定着済みの記録紙Ｓを画像形成装置１０００の本体外部に排出する排紙ローラ７５と、画像形成装置１０００の本体上部に配設されて排紙ローラ７５により画像形成装置１０００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２の他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２と、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１０００の本体下部に配設されている。最上位の記録紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有している。そして、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送する。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。そして、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングする。クリーニング装置１３はまた転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１：定着ベルト
２：熱源
２−１：中央ヒータ
２−２：端部ヒータ
３：加圧ローラ
４：弾性体
５：芯金
６：ニップ形成部材
７：支持部材
８：保持部材
９：反射部材
１１：中央温度センサ
１２：端部温度制御センサ
Ｎ：ニップ部

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００５−３３１５７４号公報

Claims (13)

1. 画像形成プロセスが複数のプロセス線速を持つ画像形成装置であって、
   画像形成装置本体内に定着装置を備え、
   前記定着装置は、
   回転可能な定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱源と、
   前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、
   前記定着部材内部で前記加圧部材と対向して前記ニップを形成するニップ形成部材と、
   記録材と前記加圧部材間でスリップが発生していることを検知するスリップ検知手段と、
   を有し、
   前記スリップ検知手段によりスリップが発生していると検知された場合にはプロセス線速を限定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成プロセスが複数のプロセス線速を持つ画像形成装置であって、
   画像形成装置本体内に定着装置を備え、
   前記定着装置は、
   回転可能な定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱源と、
   前記定着部材とニップを形成する加圧部材と、
   前記加圧部材内部で前記定着部材と対向して前記ニップを形成するニップ形成部材と、
   記録材と前記定着部材間でスリップが発生していることを検知するスリップ検知手段と、
   を有し、
   前記スリップ検知手段によりスリップが発生していると検知された場合にはプロセス線速を限定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記スリップ検知手段が、前記定着装置若しくは前記画像形成装置本体内に設置され、かつ前記定着部材の回転速度を測定する回転速度検知手段であり、
   該回転速度検知手段によって検知された回転速度から前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記スリップ検知手段が、前記定着装置若しくは前記画像形成装置本体内に設置され、かつ前記加圧部材の回転速度を測定する回転速度検知手段であり、
   該回転速度検知手段によって検知された回転速度から前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記スリップ検知手段が、前記定着装置若しくは前記画像形成装置本体内に設置され、かつ前記定着部材若しくは前記加圧部材を駆動する定着モータに掛かるトルクを計測するトルク計測手段であり、
   該トルク計測手段により計測されたトルクから前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記定着装置が、前記加圧部材を駆動する定着モータを備え、
   前記スリップ検知手段が、前記定着装置若しくは前記画像形成装置本体内に設置され、かつ前記定着部材若しくは前記定着モータに掛かるトルクを計測するトルク計測手段であり、
   画像形成動作の始めから予め決められたタイミングでトルクを計測していき、
   該トルク計測手段により計測されたトルクの計測結果の推移から前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記定着装置が、前記加圧部材を駆動する定着モータを備え、
   前記スリップ検知手段が、前記定着装置若しくは前記画像形成装置本体内に設置され、かつ前記加圧部材若しくは前記定着部材を駆動する定着モータに掛かるトルクを計測するトルク計測手段であり、
   画像形成動作の始めから予め決められたタイミングでトルクを計測していき、
   該トルク計測手段により計測されたトルクの計測結果の推移から前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記スリップ検知手段が、前記記録材が前記定着装置に進入開始したタイミング若しくは進入完了したタイミングと、前記記録材を前記定着装置が排出開始したタイミング若しくは排出完了したタイミングからのスリップとから前記スリップを検知する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記スリップ検知手段が、前記記録材への印刷枚数、前記定着部材若しくは前記加圧部材の走行距離、前記記録材の通紙距離、画像形成モード、若しくは前記の何れかの組み合わせによって前記スリップを検知する規定を変更する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記スリップが検知された場合には、予め決められたプロセス線速以下のプロセス線速での動作に限定し、若しくは予め決められたプロセス線速のみで前記画像形成プロセスを実行させる、
    ことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記スリップが検知された場合には、予め規定されたプロセス条件のジョブのみプロセス線速を限定する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記スリップ検知された場合には、スリップが検知されたプロセス条件のみ、プロセス線速を限定する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記スリップ検知された場合には、次のジョブからプロセス線速を限定し、前記定着装置が新品に交換されるまで、若しくは前記スリップが検知されていない定着装置に交換されるまでの間、プロセス線速を限定する、
    ことを特徴とする画像形成装置。