JP2014074897A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 カラープリンタは、定着装置２０５０、反射型光学センサ２２４５、熱遮蔽部材１００、及びプリンタ制御装置などを備えている。反射型光学センサ２２４５は、ｙ軸方向に沿って等間隔で配置され、定着ベルト５０２に向けて光を射出する２４個の発光部、及び定着ベルト５０２で反射された光を受光する２４個の受光部などを有している。熱遮蔽部材１００は、ｚ軸方向に関して、定着ベルト５０２と反射型光学センサ２２４５との間に配置され、反射型光学センサ２２４５から定着ベルト５０２に向かう光、及び定着ベルト５０２で反射され反射型光学センサ２２４５に向かう光が通過することができる光通過部を有し、加熱ローラ５０４から反射型光学センサ２２４５への伝熱を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、トナーを用いて画像を形成する画像形成装置に関する。

画像形成装置は、一般的に、感光体ドラム及びその周囲に配置された帯電装置、露光装置、現像装置などを有している。感光体ドラムの表面は帯電装置により一様に帯電され、その帯電部分が露光装置から射出されたレーザ光によって露光される。これにより感光体ドラム上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置により現像され、トナー画像となる。

感光体ドラム上のトナー画像は、搬送ベルトで搬送されてきた用紙に転写される。トナー画像が転写された用紙は、搬送ベルトから剥離されて定着装置に搬送され、ここでトナーが定着され、排紙される。

定着装置は、用紙を加熱及び加圧するための定着ベルトを有している。

例えば、Ａ４サイズ用紙及びＡ３サイズ用紙を使用可能な画像形成装置において、Ａ４サイズ用紙の定着を縦通紙の状態で繰り返すと、定着ベルト表面におけるＡ４サイズ用紙の用紙幅方向の端部が通過する位置に縦筋状の傷が発生することがある。これは用紙端の紙粉により定着ベルトの表面が荒らされることによって生じる。

このとき、Ａ４横通紙あるいはＡ３縦通紙がなされると、上記縦筋状の傷に対応して画像表面にいわゆる光沢スジが現れ、画像品質が劣化する。

そこで、定着ベルト表面の荒れを考慮した画像形成装置が考案された（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。

画像形成装置における画像品質に対する要求は、年々高くなってきている。しかしながら、特許文献１〜特許文献４に開示されている画像形成装置では、要求されるレベルの画像品質を得るのは困難であった。

本発明は、第１軸方向に移動している記録媒体上の画像を定着させる定着部材を有する画像形成装置において、前記定着部材に向けて光を射出し、前記定着部材で反射された光を受光する少なくとも１つの反射型光学センサと、前記定着部材と前記少なくとも１つの反射型光学センサとの間に配置され、前記少なくとも１つの反射型光学センサから前記定着部材に向かう光、及び前記定着部材で反射され前記少なくとも１つの反射型光学センサに向かう光が通過できる光通過部を有し、前記定着部材から前記少なくとも１つの反射型光学センサへの伝熱を抑制する熱遮蔽部材と、前記少なくとも１つの反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記定着部材の表面状態を求める処理装置と、を備える画像形成装置である。

本発明の画像形成装置によれば、良好な画像を形成することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 定着装置を説明するための図である。 傷の発生部位を説明するための図である。 反射型光学センサの配置位置を説明するための図である。 反射型光学センサを説明するための図（その１）である。 反射型光学センサを説明するための図（その２）である。 反射型光学センサを説明するための図（その３）である。 反射型光学センサを説明するための図（その４）である。 検出用光及び検出用光スポットを説明するための図（その１）である。 検出用光及び検出用光スポットを説明するための図（その２）である。 定着ベルトで反射された光（反射光）を説明するための図である。 熱遮蔽部材を説明するための図である。 表面状態チェック処理を説明するためのフローチャートである。 検出値と点灯発光部との関係を説明するための図である。 検出値と光照射位置との関係を説明するための図である。 微分値を求める方法を説明するための図である。 微分値と光照射位置との関係を説明するための図である。 ゼロクロス位置を説明するための図である。 傷の深さを求める方法を説明するための図（その１）である。 傷の深さを求める方法を説明するための図（その２）である。 傷の幅を求める方法を説明するための図である。 熱遮蔽部材の変形例１を説明するための図である。 駆動機構を説明するための図である。 熱遮蔽部材の変形例２を説明するための図である。 熱遮蔽部材の変形例３を説明するための図である。 ステーを説明するための図である。 熱遮蔽部材の変形例４を説明するための図である。 反射型光学センサの取り付け姿勢の変形例を説明するための図である。 ２つの反射型光学センサが設けられる場合を説明するための図である。 定着ベルトの上方領域を説明するための図である。 加熱ローラの中心位置（ローラ中心）を説明するための図である。 加圧ローラの内部にも熱源が設けられている場合を説明するための図である。 熱遮蔽部材が設けられている場合を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２１に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、中間転写ベルト２０４０、２次転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、反射型光学センサ２２４５、熱遮蔽部材１００、操作パネル（図示省略）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）を光走査装置２０１０に通知する。

操作パネルは、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って中間転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０と２次転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、中間転写ベルト２０４０上のトナー画像が記録紙に転写される。トナー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

反射型光学センサ２２４５は、定着装置２０５０の近傍に配置されている。この反射型光学センサ２２４５の詳細については後述する。

上記定着装置２０５０は、一例として図２に示されるように、加圧ローラ５０１、定着ベルト５０２、定着ローラ５０３、加熱ローラ５０４、テンションローラ５０５、分離爪５０６、及び温度センサ（図示省略）などを有している。

ここでは、ｘｙｚ３次元直交座標系において、定着装置２０５０に搬送される記録紙の紙面に直交する方向をｚ軸方向とする。また、記録紙の搬送方向を＋ｘ方向とする。

加圧ローラ５０１は、アルミニウム又は鉄などの金属の芯金をシリコーンゴムなどの弾性部材で被覆し、表面をフッ素樹脂でコーティングしたものである。

定着ベルト５０２は、ニッケルやポリイミドなどを基材とし、表面をフッ素樹脂でコーティングしたものである。なお、基材とフッ素樹脂との間に、シリコーンゴムなどの弾性部材が付加されていても良い。

定着ベルト５０２は、定着ローラ５０３と加熱ローラ５０４とに掛けまわされており、テンションローラ５０５によって適切な張力に保たれている。

定着ローラ５０３は、アルミニウム又は鉄などの金属の芯金をシリコーンゴムで被覆したものである。

加熱ローラ５０４は、アルミニウム又は鉄の中空ローラ、及び該中空ローラの内部に設けられたハロゲンヒータなどの熱源を有している。

テンションローラ５０５は、アルミニウム又は鉄などの金属の芯金をシリコーンゴムで被覆したものである。

分離爪５０６は、定着ローラ５０３の回転軸に平行な方向（ここでは、ｙ軸方向）に沿って複数個設けられている。そして、各分離爪５０６の先端は、定着ローラ５０３の表面に接している。

温度センサは、加熱ローラ５０４上の定着ベルト５０２の温度を非接触で検出する。なお、温度センサとして、接触型の温度センサを用いても良い。

この定着装置２０５０では、定着ローラ５０３と加圧ローラ５０１とにより形成されるニップ部に記録紙が進入すると、該ニップ部において所定の圧力と熱とが記録紙に付与され、記録紙上のトナー画像が定着される。

この定着装置２０５０で、Ａ４サイズの記録紙の定着を縦通紙の状態で繰り返すと、定着ベルト５０２の表面における記録紙の幅方向の端部が通過する位置に縦筋状の傷が発生することがある（図３参照）。これは記録紙端部の紙粉により定着ベルト５０２の表面が荒らされることによって生じる。

このとき、記録紙をＡ４横通紙あるいはＡ３縦通紙させると、上記傷に対応して画像表面にいわゆる光沢スジが現れ、画像品質が劣化する。

そこで、定着ベルト５０２における上記傷の位置及び傷の状態(傷の深さ、傷の幅）を知るために、定着装置２０５０の近傍に反射型光学センサ２２４５が配置されている。

次に、前記反射型光学センサ２２４５について説明する。

反射型光学センサ２２４５は、定着装置２０５０の＋ｚ側に配置されている。そして、ｙ軸方向に関しては、反射型光学センサ２２４５は、定着ベルト５０２における上記傷が発生する部位（以下では、「傷発生部位」と略述する）の１つに対向する位置に配置されている（図４参照）。なお、図４では、２つの傷発生部位のうち、−ｙ側の傷発生部位に対向する位置に反射型光学センサ２２４５が配置されているが、＋ｙ側の傷発生部位に対向する位置に反射型光学センサ２２４５が配置されても良い。

反射型光学センサ２２４５は、一例として図５〜図８に示されるように、２４個の発光部（Ｅ１〜Ｅ２４）を含む照射系、２４個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ２４）を含む照明光学系、２４個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ２４）を含む受光光学系、２４個の受光部（Ｄ１〜Ｄ２４）を含む受光系、遮光板６０１、及びこれらを保持する保持部材６０２などを備えている。なお、図７は、反射型光学センサ２２４５のｘｚ断面図であり、図８は、反射型光学センサ２２４５のｘｙ断面図である。

２４個の発光部（Ｅ１〜Ｅ２４）は、ｙ軸方向に沿って等しい間隔（中心間距離）Ｐｅで配置されている。ここでは、一例として、Ｐｅ＝１ｍｍとしている。

最も−ｙ側にある発光部が発光部Ｅ１であり、最も＋ｙ側にある発光部が発光部Ｅ２４である。

各発光部には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。各発光部から射出される光の波長は８５０ｎｍである。なお、以下では、便宜上、点灯される発光部を「点灯発光部」ともいう。

各発光部は、プリンタ制御装置２０９０の指示によって、個別に点灯され、個別に消灯される。

２４個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ２４）は、ｙ軸方向に沿って等しい間隔（中心間距離）で配置され、それぞれ２４個の発光部（Ｅ１〜Ｅ２４）に個別に対応している。

各照明用マイクロレンズは、対応する発光部から射出された光を定着ベルト５０２の表面に向けて集光的に導く。各照明用マイクロレンズでは、レンズ径、レンズの曲率半径、及びレンズ厚は同一である。また、各照明用マイクロレンズの光軸は、対応する発光部の光射出面に直交する方向（ここでは、ｚ軸方向）に平行である。

各照明用マイクロレンズでは、入射側の光学面は集光パワーを有し、射出側の光学面は集光パワーを有していない。そして、入射側の光学面は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に関して集光機能を有する球面である。

ここでは、説明をわかりやすくするため、各発光部から射出され対応する照明用マイクロレンズを通過した光のみが、検出用光（Ｓ１〜Ｓ２４）として定着ベルト５０２を照明し、定着ベルト５０２の表面に検出用光スポット（ＳＰ１〜ＳＰ２４）を形成するものとする（図９及び図１０参照）。

各検出用光スポットの大きさ（直径）は、一例として、１ｍｍである。

なお、以下において、発光部を特定する必要がない場合には、煩雑さを避けるため、１〜２４の整数ｉを用い、「発光部Ｅｉ」と表記する。そして、発光部Ｅｉに対応する照明用マイクロレンズを「照明用マイクロレンズＬＥｉ」と表記する。また、発光部Ｅｉから射出され照明用マイクロレンズＬＥｉを通過した光を、「検出用光Ｓｉ」と表記する。

また、検出用光Ｓｉによって定着ベルト５０２の表面に形成される光スポットを、「検出用光スポットＳＰｉ」と表記する。

ここでは、発光部Ｅ１から−ｙ方向に距離Ｐｅだけ離れた位置を基準位置とする。そして、該基準位置を０としたときの、ｙ軸方向に関する検出用光スポットＳＰｉの中心位置を「光照射位置Ｒｉ」と表記する。すなわち、光照射位置Ｒ１はＰｅ、光照射位置Ｒ２は２×Ｐｅ、光照射位置Ｒ３は３×Ｐｅ、・・・・・、光照射位置Ｒ２４は２４×Ｐｅである。

定着ベルト５０２に照射された検出用光は、定着ベルト５０２の表面で正反射及び拡散反射される（図１１参照）。

図８に戻り、２４個の受光部（Ｄ１〜Ｄ２４）は、ｙ軸方向に沿って等しい間隔（中心間距離）Ｐｄで配置されている。ここでは、一例として、Ｐｄ＝１ｍｍとしている。各受光部は、定着ベルト５０２の表面で反射された光を受光する。

発光部Ｅ３から射出され、定着ベルト５０２の表面で反射された光は、受光部Ｄ１、受光部Ｄ２、受光部Ｄ３、受光部Ｄ４、受光部Ｄ５の５つの受光部で受光されるように設定されている。

また、発光部Ｅ４から射出され、定着ベルト５０２の表面で反射された光は、受光部Ｄ２、受光部Ｄ３、受光部Ｄ４、受光部Ｄ５、受光部Ｄ６の５つの受光部で受光されるように設定されている。

また、発光部Ｅ５から射出され、定着ベルト５０２の表面で反射された光は、受光部Ｄ３、受光部Ｄ４、受光部Ｄ５、受光部Ｄ６、受光部Ｄ７の５つの受光部で受光されるように設定されている。

すなわち、発光部Ｅｉから射出され、定着ベルト５０２の表面で反射された光は、受光部Ｄ（ｉ−２）、受光部Ｄ（ｉ−１）、受光部Ｄｉ、受光部Ｄ（ｉ＋１）、受光部Ｄ（ｉ＋２）の５つの受光部で受光されるように設定されている。

なお、以下では、受光部Ｄ（ｉ−２）、受光部Ｄ（ｉ−１）、受光部Ｄｉ、受光部Ｄ（ｉ＋１）、受光部Ｄ（ｉ＋２）の５つの受光部を、発光部Ｅｉに対応する受光部ともいう。

各受光部には、ＰＤ（フォトダイオード）を用いることができる。そして、各受光部は、受光量に応じた信号を出力する。各受光部の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。

２４個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ２４）は、それぞれ２４個の受光部（Ｄ１〜Ｄ２４）に個別に対応し、定着ベルト５０２の表面で反射された光を集光する。この場合、各受光部の受光量を増加させることができる。すなわち、検出感度を向上させることができる。各受光用マイクロレンズでは、レンズ径、レンズの曲率半径、及びレンズ厚は同一である。

各受光用マイクロレンズでは、射出側の光学面は集光パワーを有し、入射側の光学面は集光パワーを有していない。そして、射出側の光学面は、ｘ軸方向に関して集光機能を有し、ｙ軸方向に関して集光機能を有さないシリンドリカル面である。

本実施形態では、各マイクロレンズは樹脂製であり、２４個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ２４）と２４個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ２４）は、一体化され、マイクロレンズアレイとなっている。この場合は、各マイクロレンズを所定位置に組み付ける際の作業性を向上させることができる。また、複数のマイクロレンズにおけるレンズ面間の位置精度を高めることができる。

遮光板６０１は、照射系と受光系との間に配置され、フレア光が各受光部で受光されるのを抑制する。ここでは、遮光板６０１として、樹脂製の板部材が用いられている。

保持部材６０２は、照射系及び受光系を保持する板部材と、照明光学系、受光光学系及び遮光板６０１を保持する板部材とを有している。ここでは、各板部材として樹脂製の板部材が用いられている。

なお、保持部材６０２と上記マイクロレンズアレイは、素材が同じであれば、一体成型されていても良い。また、保持部材６０２と遮光板６０１は、素材が同じであれば、一体成型されていても良い。

図４に戻り、熱遮蔽部材１００は、ｚ軸方向に関して、定着ベルト５０２と反射型光学センサ２２４５との間に配置されている。

この熱遮蔽部材１００は、反射型光学センサ２２４５が加熱ローラ５０４からの熱の影響を受けるのを抑制するための部材であり、一例として図１２に示されるように、反射型光学センサ２２４５から射出され、定着ベルト５０２に向かう光、及び定着ベルト５０２で反射され反射型光学センサ２２４５に向かう光が通過することができる光通過部１０１を有している。

熱遮蔽部材１００のｙ軸方向に関する長さは、加熱ローラ５０４のｙ軸方向に関する長さとほぼ同じ、あるいは少し長くなるように設定されている。

熱遮蔽部材１００の素材としては、耐熱性を有する不透明なエンジニアリングプラスチック（いわゆる「エンプラ」）や金属を用いることができる。

光通過部１０１は、開口であっても良いし、該開口が耐熱性を有する透明なエンプラ板やガラス板で覆われていても良い。

プリンタ制御装置２０９０は、Ａ４の記録紙を縦状態で所定の枚数（例えば、５００枚）印刷した後に、Ａ４の記録紙を横状態で印刷する際、あるいはＡ３の記録紙を印刷する際などに、反射型光学センサ２２４５を用いて、定着ベルト５０２の表面状態をチェックする。この表面状態チェック処理について、図１３を用いて説明する。図１３のフローチャートは、表面状態チェック処理の際に、プリンタ制御装置２０９０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

最初のステップＳ４０１では、繰り返し回数を示す変数ｍに初期値１をセットする。

次のステップＳ４０３では、点灯発光部を示す変数ｉに初期値３をセットする。

次のステップＳ４０５では、発光部Ｅｉを点灯させる。

次のステップＳ４０７では、発光部Ｅｉに対応する受光部である、受光部Ｄ（ｉ−２）、受光部Ｄ（ｉ−１）、受光部Ｄｉ、受光部Ｄ（ｉ＋１）、及び受光部Ｄ（ｉ＋２）の出力信号を取得する。

次のステップＳ４０９では、発光部Ｅｉを消灯させる。

次のステップＳ４１１では、発光部Ｅｉに対応する受光部の出力信号を、発光部Ｅｉに対応させてプリンタ制御装置２０９０のＲＡＭに保存する。

次のステップＳ４１３では、ｉの値が２２以上であるか否かを判断する。ｉの値が２２以上でなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ４１５に移行する。

このステップＳ４１５では、ｉの値を＋１して上記ステップＳ４０５に戻る。

以下、ステップＳ４１３での判断が肯定されるまで、ステップＳ４０５からステップＳ４１５の処理を繰り返す。

ｉの値が２２になると、ステップＳ４１３での判断は肯定され、ステップＳ４１７に移行する。

このステップＳ４１７では、ｍの値が予め設定されている整数Ｍ（Ｍ≧２）以上であるか否かを判断する。ｍの値がＭ以上でなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ４１９に移行する。

このステップＳ４１９では、ｍの値を＋１して上記ステップＳ４０３に戻る。

以下、ステップＳ４１７での判断が肯定されるまで、ステップＳ４０３からステップＳ４１９の処理を繰り返す。

ｍの値がＭになると、ステップＳ４１７での判断は肯定され、ステップＳ４３１に移行する。

このステップＳ４３１では、ＲＡＭに保存されている点灯タイミング毎の点灯発光部に対応する受光部、すなわち５つの受光部の出力信号のレベルの合計値（以下では、「合算レベル値」ともいう）を求める。ここでは、点灯発光部毎に、Ｍ個の合算レベル値が得られる。

次のステップＳ４３３では、点灯発光部毎に、得られたＭ個の合算レベル値の平均値、得られたＭ個の合算レベル値における中央値、異常値を除いた複数の合算レベル値の平均値、異常値を除いた複数の合算レベル値における中央値のいずれかを検出値として求める（図１４参照）。なお、検出値の単位は、任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ：ａ．ｕ．）である。

次のステップＳ４３５では、図１４における点灯発光部を光照射位置に変換し、光照射位置と検出値との関係を求める（図１５参照）。

次のステップＳ４３７では、全ての検出値について、ｙ軸方向に関して互いに隣接する２つの光照射位置での検出値を直線で結び（図１６参照）、その傾きを該２つの光照射位置の中点での微分値とする。そして、光照射位置と微分値との関係を求める（図１７参照）。

次のステップＳ４３９では、傷があるか否かを判断する。ここでは、絶対値が２０（ａ．ｕ．）を越える微分値があれば、傷ありと判断され、次のステップＳ４４１に移行する。

このステップＳ４４１では、傷のある位置を求める。ここでは、微分値が−２０（ａ．ｕ．）よりも小さい値から＋２０（ａ．ｕ．）よりも大きな値に変化する際に、微分値が０（ａ．ｕ．）となる位置である、いわゆるゼロクロス位置を求める（図１８参照）。このゼロクロス位置に対応する光照射位置が傷のある位置である。図１８では、１２．５ｍｍの位置に傷があると判定される。

次のステップＳ４４３では、傷の深さを求める。ところで、傷の深さが深いほど、受光部で受光される反射光の強度の低下は大きいと考えられる。すなわち、反射光強度の低下量は、傷の深さと対応している。

そこで、傷のある位置での検出値から傷の深さを求めても良いが、反射型光学センサ２２４５の取り付け誤差や定着ベルト５０２の傾きなどに起因して、光照射位置と検出値との関係に傾き成分が重畳されている場合がある。

この場合、先ず、光照射位置と微分値との関係を参照し、傷のある位置の−ｙ側及び＋ｙ側において、傷のないことが明確な光照射位置を求める（図１９参照）。図１９では、光照射位置が６ｍｍのところと１５ｍｍのところは、微分値が０に近く、傷のないことが明確である。

次に、光照射位置と検出値との関係において、傷のないことが明確な２つの光照射位置での検出値を直線Ｌで結ぶ（図２０参照）。この直線Ｌの傾きが上記傾き成分である。

次に、傷のある位置を挟む２つの検出値の平均値、あるいは小さいほうの値を、傷のある位置での検出値とする。

次に、傷のある位置での直線Ｌの値と傷のある位置での検出値との差ｋ（図２０参照）を算出する。図２０では、ｋは反射光強度の低下率として約１６％に対応している。

次に、予め実験などで取得され、ＲＯＭに格納されているｋの値と傷の深さとの関係を参照し、上記算出されたｋから傷の深さを求める。

次のステップＳ４４５では、傷の幅を求める。ここでは、ｋ／２に対応する光照射位置の幅を傷の幅ｗとする（図２１参照）。図２１では、傷の幅ｗは約３ｍｍである。そして、表面状態チェック処理を終了する。

なお、上記ステップＳ４３９において、全ての微分値の絶対値が２０（ａ．ｕ．）以下であれば、傷なしと判断され、表面状態チェック処理を終了する。

本実施形態では、加熱ローラ５０４と反射型光学センサ２２４５との間に熱遮蔽部材１００が配置され、反射型光学センサ２２４５が加熱ローラ５０４からの熱の影響を受けるのを抑制しているため、定着ベルト５０２における傷のある位置、傷の深さ、及び傷の幅を精度良く求めることができる。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、傷の深さ及び傷の幅の少なくとも一方が、予め設定されているそれらの閾値を越えていると、操作パネルの表示器に、定着ベルト５０２の表面に傷がある旨のメッセージとともに、傷のある位置、傷の深さ、及び傷の幅を表示する。作業者は、表示器の表示内容をメンテナンス業者に通知する。なお、この情報は、カラープリンタ２０００から自動的に公衆回線を介してメンテナンス業者に通知されても良い。

メンテナンス業者は、傷のある位置、傷の深さ、及び傷の幅に応じて、定着ベルト５０２の表面を削る。この場合、傷のある位置、傷の深さ、及び傷の幅が高い精度で得られているため、削り不足や削り過ぎを防止することができる。すなわち、定着ベルト５０２のメンテナンスを適切に行うことができる。

そこで、プリンタ制御装置２０９０は、安定して良好な画像を形成することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０、４つの画像形成ステーション、中間転写ベルト２０４０、２次転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、反射型光学センサ２２４５、熱遮蔽部材１００、操作パネル及びプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

反射型光学センサ２２４５は、ｙ軸方向に沿って等間隔Ｐｅで配置され、定着ベルト５０２に向けて光を射出する２４個の発光部（Ｅ１〜Ｅ２４）、及び定着ベルト５０２で反射された光を受光する２４個の受光部（Ｄ１〜Ｄ２４）などを有している。

熱遮蔽部材１００は、ｚ軸方向に関して、定着ベルト５０２と反射型光学センサ２２４５との間に配置され、反射型光学センサ２２４５から定着ベルト５０２に向かう光、及び定着ベルト５０２で反射され反射型光学センサ２２４５に向かう光が通過することができる光通過部１０１を有し、加熱ローラ５０４から反射型光学センサ２２４５への伝熱を抑制する。

この場合、プリンタ制御装置２０９０は、反射型光学センサ２２４５の出力信号に基づいて、定着ベルト５０２における傷のある位置、傷の深さ、及び傷の幅を従来よりも精度良く求めることができる。

その結果、定着ベルト５０２のメンテナンスを適切に行うことが可能となり、カラープリンタ２０００は、良好な画像を安定して形成することができる。

なお、上記実施形態では、熱遮蔽部材１００のｙ軸方向に関する長さが、加熱ローラ５０４のｙ軸方向に関する長さとほぼ同じ、あるいは少し長くなるように設定されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、加熱ローラ５０４の発熱量があまり大きくないときは、一例として図２２に示されるように、熱遮蔽部材１００のｙ軸方向に関する長さが、上記実施形態よりも小さくても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２３に示されるように、反射型光学センサ２２４５をｙ軸方向に移動させるための駆動機構２００を備えていても良い。この場合は、検出対象の傷発生部位が互いに異なる複数機種に用いたり、検出対象の傷発生部位が変動する機種に用いたり、あるいは検出対象の傷発生部位が明確でない機種に用いることが可能であり、汎用性を向上させることができる。

駆動機構２００は、ｙ軸方向を長手方向とするシャフト２０１、該シャフト２０１がねじ込まれる貫通孔を有し、シャフト２０１が回転するとｙ軸方向に沿って移動する移動部材２０２、シャフト２０１を回転させるモータ２０３、移動部材２０２が載置されるステージ２０４などを有している。反射型光学センサ２２４５は、移動部材２０２に固定されている。

この場合、一例として図２４に示されるように、ｙ軸方向に関する光通過部１０１の位置がそれぞれ異なる複数の熱遮蔽部材を用意しておき、反射型光学センサ２２４５のｙ軸方向に関する位置に適した熱遮蔽部材を選択しても良い。

また、この場合、一例として図２５に示されるように、複数の液晶シャッタ１０２がｙ軸方向に沿って配置された液晶シャッタアレイを用い、反射型光学センサ２２４５のｙ軸方向に関する位置に適切な液晶シャッタのみを開状態としても良い。なお、液晶シャッタに代えて、メカニカルシャッタを用いても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２６に示されるように、ｙ軸方向に関して、反射型光学センサ２２４５の取り付け部を複数有するステー２１０を用い、反射型光学センサ２２４５のｙ軸方向に関する位置を手動で調整しても良い。

この場合、一例として図２７に示されるように、熱遮蔽部材を取り外し可能な複数の板部材で構成し、そのうちの１枚のみに光通過部１０１を設け、反射型光学センサ２２４５のｙ軸方向に関する位置に応じた適切な位置に光通過部１０１を有する板部材を取り付けても良い。

また、上記実施形態では、複数の発光部がｙ軸方向に沿って配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数の発光部がｙ軸方向に対して傾斜した方向に沿って配置されても良い。

例えば、図２８に示されるように、複数の発光部がｙ軸方向に沿って配置されている場合の検出範囲をＡ、複数の発光部がｙ軸方向に対して４５°傾斜した方向に沿って配置されている場合の検出範囲をＡ’とすると、検出範囲Ａ’は検出範囲Ａの１／√２倍と小さくなるが、定着ベルト５０２における傷の位置及び傷の状態(傷の深さ、傷の幅）を求める際の位置分解能を高くすることができる。

また、上記実施形態では、発光部の数及び受光部の数が２４個の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、発光部の数と受光部の数とが等しい場合について説明したが、これに限定されるものではなく、受光部の数が発光部の数より多くても良い。

また、上記実施形態では、発光部Ｅｉに対応する受光部が、受光部Ｄ（ｉ−２）、受光部Ｄ（ｉ−１）、受光部Ｄｉ、受光部Ｄ（ｉ＋１）、受光部Ｄ（ｉ＋２）の５つの受光部である場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、発光部Ｅｉに対応する受光部が、受光部Ｄ（ｉ−１）、受光部Ｄｉ、受光部Ｄ（ｉ＋１）の３つの受光部であっても良い。

また、上記実施形態では、表面状態チェック処理の際に、発光部Ｅ３〜発光部Ｅ２２を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光照射位置Ｒ１３付近に傷のあることが予想されるときには、発光部Ｅ８〜発光部Ｅ１８を用いても良い。

また、上記実施形態では、２４個の照明用マイクロレンズ（ＬＥ１〜ＬＥ２４）と２４個の受光用マイクロレンズ（ＬＤ１〜ＬＤ２４）が一体化されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、反射型光学センサ２２４５に処理装置を設け、表面状態チェック処理におけるプリンタ制御装置２０９０での処理の少なくとも一部を、該処理装置が行っても良い。

また、上記実施形態では、反射型光学センサ２２４５が１個設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、反射型光学センサ２２４５が複数個設けられても良い（図２９参照）。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、更に補助色を用いる多色カラープリンタであっても良いし、単色の画像を形成するプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、カラープリンタの場合について説明したが、これに限らず、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。

図３０には、定着ベルト５０２の上方領域が示されている。ここでは、カラープリンタ２０００は、ｙｚ面に平行な床面上に配置されている。そして、＋ｘ方向が該床面に対して鉛直方向に関する上方向である。定着ベルト５０２からの熱は主にこの上方領域に上昇していくので，反射型光学センサ２２４５をこの領域から逃がすことで、熱の影響を受け難くすることができる。発明者らの実験によれば、定着ベルト５０２の上方領域での温度は１００℃近くまで達するのに対し、図３０に示される反射型光学センサ２２４５の位置での温度は７０℃以下に抑えられることが分かった。７０℃であれば光学樹脂材料が特性を維持することができる。

図３１には、反射型光学センサ２２４５からの光の照射位置、及び加熱ローラ５０４の中心位置であるローラ中心が示されている。定着ベルト５０２や熱源（加熱ローラ５０４）からの熱の上昇の拡がりも加味して、反射型光学センサ２２４５の位置をローラ中心より低くすることで、より熱の影響を受け難くすることができる。

図３２には、加圧ローラ５０１の内部にも熱源が設けられている場合が示されている。この場合には、熱源である加熱ローラ５０４の中心、及び加圧ローラ５０１の中心より高い位置には、反射型光学センサ２２４５を配置しないようにすることが良い。すなわち、反射型光学センサ２２４５の位置を全ての熱源より低くすることで、より熱の影響を受け難くすることができる。

図３３には、さらに熱遮蔽部材１００が設けられている場合が示されている。この場合には、熱の影響をより抑制することが可能となる。

すなわち、反射型光学センサ２２４５を発熱体である定着ベルト５０２の上方領域から逃がすことにより、熱の影響を受け難くくし、検出精度の低下を抑えることができる。さらに、反射型光学センサ２２４５の位置を加熱ローラ５０４の中心位置以下とすることで、より熱の影響を受け難くすることができる。

１００…熱遮蔽部材、１０１…光通過部、１０２…液晶シャッタ、２００…駆動機構、２０１…シャフト、２０２…移動部材、２０３…モータ、２０４…ステージ、２１０…ステー、５０１…加圧ローラ、５０２…定着ベルト、５０３…定着ローラ、５０４…加熱ローラ、５０５…テンションローラ、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム、２０４０…中間転写ベルト、２０５０…定着装置、２０９０…プリンタ制御装置（処理装置）、２２４５…反射型光学センサ、Ｄ１〜Ｄ２４…受光部、Ｅ１〜Ｅ２４…発光部、ＬＤ１〜ＬＤ２４…受光用マイクロレンズ、ＬＥ１〜ＬＥ２４…照明用マイクロレンズ。

特開平５−１１３７３９号公報 特許第４６３２８２０号公報 特開２００７−３４０６８号公報 特開２０１０−２６２０２３号公報

Claims (14)

1. 第１軸方向に移動している記録媒体上の画像を定着させる定着部材を有する画像形成装置において、
   前記定着部材に向けて光を射出し、前記定着部材で反射された光を受光する少なくとも１つの反射型光学センサと、
   前記定着部材と前記少なくとも１つの反射型光学センサとの間に配置され、前記少なくとも１つの反射型光学センサから前記定着部材に向かう光、及び前記定着部材で反射され前記少なくとも１つの反射型光学センサに向かう光が通過できる光通過部を有し、前記定着部材から前記少なくとも１つの反射型光学センサへの伝熱を抑制する熱遮蔽部材と、
   前記少なくとも１つの反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記定着部材の表面状態を求める処理装置と、を備える画像形成装置。
2. 前記第１軸方向に直交する第２軸方向に関する前記少なくとも１つの反射型光学センサの位置を調整するための調整機構を更に備え、
   前記熱遮蔽部材における前記光通過部は、前記少なくとも１つの反射型光学センサの位置に応じて、前記第２軸方向に関する位置が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 第１軸方向に移動している記録媒体上の画像を定着させる定着部材を有する画像形成装置において、
   前記定着部材は、定着ベルト、加圧ローラ及び熱源を有し、
   前記定着ベルトに向けて光を射出し、前記定着ベルトで反射された光を受光する少なくとも１つの反射型光学センサと、
   前記少なくとも１つの反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記定着ベルトの表面状態を求める処理装置とを備え、
   前記記録媒体は前記定着ベルトと前記加圧ローラとによって形成されるニップを通過し、
   前記熱源は、前記通過の際に前記定着ベルト及び前記加圧ローラのいずれかを介して前記記録媒体に熱を付加し、
   前記少なくとも１つの反射型光学センサは、鉛直方向に関して、前記定着ベルト及び前記熱源の上方以外の位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 第１軸方向に移動している記録媒体上の画像を定着させる定着部材を有する画像形成装置において、
   前記定着部材は、定着ベルト、複数のベルト搬送ローラ、加圧ローラ及び熱源を有し、
   前記定着ベルトに向けて光を射出し、前記定着ベルトで反射された光を受光する少なくとも１つの反射型光学センサと、
   前記少なくとも１つの反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記定着ベルトの表面状態を求める処理装置とを備え、
   前記定着ベルトは、前記複数のベルト搬送ローラ間に掛け渡されて回転し、
   前記記録媒体は前記定着ベルトと前記加圧ローラとによって形成されるニップを通過し、
   前記熱源は、前記通過の際に前記定着ベルト及び前記加圧ローラのいずれかを介して前記記録媒体に熱を付加し、
   前記反射型光学センサからの光が照射される前記定着ベルト上の位置は、鉛直方向に関して、前記複数のベルト搬送ローラの中心以下であることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記複数のベルト搬送ローラは、前記熱源を有する加熱ローラを含むことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記複数のベルト搬送ローラは、前記定着ベルトを間に挟んで前記加圧ローラと対向する定着ローラを含み、
   前記反射型光学センサからの光が照射されている前記定着ベルト上の位置は、鉛直方向に関して、前記定着ローラを除く全てのベルト搬送ローラの中心以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記定着ベルトと前記反射型光学センサとの間に配置され、前記反射型光学センサから前記定着ベルトに向かう光、及び前記定着ベルトで反射され前記反射型光学センサに向かう光が通過できる光通過部を有し、前記定着ベルトから前記反射型光学センサへの伝熱を抑制する熱遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記第２軸方向に関する前記少なくとも１つの反射型光学センサの位置は、手動で調整可能であることを特徴とする請求項２又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１軸方向に直交する第２軸方向に関する前記熱遮蔽部材の長さは、前記第２軸方向に関する前記定着部材の長さ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記少なくとも１つの反射型光学センサは、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に沿って配置された複数の発光部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記少なくとも１つの反射型光学センサは、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に対して傾斜した方向に沿って配置された複数の発光部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記少なくとも１つの反射型光学センサは、前記複数の発光部を順次、点灯及び消灯することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記少なくとも１つの反射型光学センサは、１つの反射型光学センサであり、
    前記記録媒体は、前記第１軸方向に直交する第２軸方向に関する長さが互いに異なる複数の記録媒体であり、
    前記１つの反射型光学センサは、前記第２軸方向に関する長さが最も大きい記録媒体以外の記録媒体の、前記第２軸方向の一方の端部が通過する前記定着部材での位置に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記定着部材は定着ベルトであ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。

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