JP2015114610A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成時におけるトルク発生部の動作異常を検出でき、光沢むらのない高品質の画像を形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着面側部材と、用紙の裏面側に配置され、定着面側部材に圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する裏面側支持部材と、裏面側支持部材を所定の周速で回転させるための駆動部と、を備え、裏面側支持部材が定着面側部材に圧接された状態で回転することにより、定着面側部材が追従して回転し、定着ニップを通過する用紙にトナー像を定着させる。また、定着面側部材に回転を妨げる方向の制動力を付与するトルク発生部と、裏面側支持部材に所定のトルクが発生するようにトルク発生部を制御する制動力制御部と、通紙時に駆動部に供給される駆動電流に基づいてトルク発生部の動作異常を検出する動作異常検出部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置を備える電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）においては、画像データに基づくレーザー光が、一様に帯電した感光体（例えば感光ドラム）に対して照射（露光）されることにより、感光体表面に静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーが供給されることにより、静電潜像が可視化されてトナー像が形成される。このトナー像が、直接又は中間転写体を介して間接的に用紙に転写された後、定着装置で加熱、加圧されることにより、用紙に画像が形成される。

定着装置は、用紙の画像形成面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部、用紙の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部、及び加熱源等を備える。定着面側部材に対して裏面側支持部材が押圧されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。

近年、トナー粒子中にワックスを多量に含有させたワックス含有トナー（オイルレストナーとも呼ばれる）が開発されている。ワックス含有トナーを用いる場合、定着時にトナー表面に染み出すワックスが離型材として働くことにより、用紙と定着面側部材との剥離性が確保される。しかし、トナーから染み出したワックスが定着面側部材に付着すると、このワックスが次の用紙に転写されて、画像に光沢むらが生じる虞がある。

本出願人は、定着面側部材の周速（表面速度）を裏面側支持部材の周速よりも遅くして、用紙上で定着面側部材をスリップさせることにより、光沢むらを防止する技術を提案している。具体的には、裏面側支持部材の回転に追従して定着面側部材を回転させるとともに、トルク発生部により定着面側部材の回転を制動する方向にトルク（制動力）を発生させることにより、定着面側部材をスリップさせる。トルク発生部は、定着面側部材の回転を制動する方向にトルクを発生する第１のモーター（ブレーキモーター）と、定着面側部材の回転方向にトルクを発生する第２のモーター（アシストモーター）とを組み合わせることにより、発生するトルクを制御可能となっている。以下において、定着面側部材の回転を制動する方向を「ブレーキ方向」、逆方向を「アシスト方向」、ブレーキ方向のトルクを「ブレーキ力」、アシスト方向のトルクを「アシスト力」と称する。
なお、回転体に生じるトルクを制御する技術としては、例えば特許文献１がある。特許文献１では、電気粘性流体で構成されたブレーキ手段が、回転体に生じる負荷変動に応じて制御される。

特開２００６−５８７５８号公報

上述したトルク発生部において、第１のモーター又は第２のモーターに動作異常が生じると、適切な制動力が発生しなくなり、その結果、定着面側部材が適切にスリップせず、光沢むらの発生を防止できなくなる。そのため、トルク発生部における異常を検知する手段が要求される。通常、モーターの動作異常は、モーターが回転しているか否かによって判断することができるが、トルク発生部に用いられる第１のモーター及び第２のモーターは、画像形成時には裏面側支持部材の回転に追従して回転しているため、モーターの回転に基づいて動作異常を検知することはできない。

本発明の目的は、画像形成時におけるトルク発生部の動作異常を検出でき、光沢むらのない高品質の画像を形成できる画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着面側部材と、
前記用紙の裏面側に配置され、前記定着面側部材に圧接されることにより、前記用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
前記裏面側支持部材を所定の周速で回転させるための駆動部と、を備え、
前記裏面側支持部材が前記定着面側部材に圧接された状態で回転することにより、前記定着面側部材が追従して回転し、前記定着ニップを通過する用紙にトナー像を定着させる画像形成装置であって、
前記定着面側部材に回転を妨げる方向の制動力を付与するトルク発生部と、
前記裏面側支持部材に所定のトルクが発生するように前記トルク発生部を制御する制動力制御部と、
通紙時に前記駆動部に供給される駆動電流に基づいて前記トルク発生部の動作異常を検出する動作異常検出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トルク発生部を構成するモーターの回転状態ではなく、裏面側支持部材用の駆動部に供給される駆動電流に基づいてトルク発生部の動作異常を検出するので、トルク発生部における動作異常を確実に検出することができる。したがって、トルク発生部の動作異常に起因して画像に光沢むらが生じるのを確実に防止することができ、高品質の画像を形成することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 定着部の一例を示す図である。 トルク発生部によって定着ローラーに付与される制動力を示す図である。 実施の形態に係る動作異常検出処理の一例を示すフローチャートである。 変形例に係る動作異常検出処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。図２は、実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。
図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向（鉛直方向）に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させる縦型タンデム方式が採用されている。
すなわち、画像形成装置１は、感光ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に二次転写することにより、画像を形成する。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又は記憶部７２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。

記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。記憶部７２には、例えば各ブロックの動作を制御する際に参照されるルックアップテーブルＬＵＴが格納される。

また、制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信されたページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）による画像データ（入力画像データ）を受信し、これに基づいて用紙に画像を形成させる。通信部７１は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）、ＭＯＤＥＭ（MOdulator-DEModulator）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の各種インターフェースを有する。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。
ユーザーは、操作表示部２０を操作して、原稿設定、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定、片面／両面設定、用紙設定、及び揺動量調整などの画像形成に関する設定を行うことができる。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う（画像濃度制御）。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１及び中間転写ユニット４２等を備える。

画像形成ユニット４１は、Ｙ成分用、Ｍ成分用、Ｃ成分用、Ｋ成分用の４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋで構成される。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有するので、図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素についての符号は省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。
電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光を受けて一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

帯電装置４１４は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置４１４は、コロナ放電によって感光ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光ドラム４１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（トナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容しており、感光ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体（現像ローラー）に現像バイアス電圧が印加され、感光ドラム４１３の表面と現像剤担持体との電位差によって現像剤担持体上の帯電トナーが感光ドラム４１３の表面の露光された部分に移動し、付着する。

ここでは、現像装置４１２に収容されるトナーとして、トナー粒子内に多量のワックスを含有させたワックス含有トナーを用いる。このトナーに含まれるワックスの融点は通常１１０℃以下程度と低い。ワックスには、例えば、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、これらの変性物（例えば、酸化物やグラフと処理物）、高級脂肪酸、及びその金属塩、アミドワックス、エステル系ワックス等の公知のワックスを適用できる。特に、高級脂肪酸エステルワックスが好適である。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置される支持ローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい（以下「駆動ローラー４２３Ａ」）。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光ドラム４１３に圧接されることにより、感光ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置される支持ローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」）に対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙へトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙の裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

なお、中間転写ユニット４２において、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

定着部６０は、用紙の定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６１、用紙の裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６２、及び定着面側部材を加熱する加熱源６３等を備える。

上側定着部６１がベルト加熱方式である場合（図２参照）は定着ベルトが定着面側部材となり、ローラー加熱方式である場合は定着ローラーが定着面側部材となる。また、下側定着部６２がローラー加圧方式である場合（図２参照）は加圧ローラーが裏面側支持部材となり、ベルト加圧方式である場合は加圧ベルトが裏面側支持部材となる。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙は、定着ニップを通過する際に加熱、加圧される。これにより、用紙にトナー像が定着する。また、定着部６０は、定着面側部材又は裏面側支持部材に対して送風を行い、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙を分離する分離エアー送風部を備えていてもよい。定着部６０の詳細については後述する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、第１の搬送部５３、及び第２の搬送部５４等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１１〜５１３には、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された紙種ごとに収容される。

第１の搬送部５３は、中間搬送ローラー部５３１、ループローラー部５３２、及びレジストローラー部５３３を含む複数の搬送ローラー部を備える。第１の搬送部５３は、給紙部５１、又は外部給紙装置（図示略）から給紙された用紙を画像形成部４０（二次転写部）に搬送する。

第２の搬送部５４は、複数の搬送ローラー部が配置されたスイッチバック経路５４１及び裏面用搬送路５４２を備える。第２の搬送部５４は、用紙をスイッチバック経路５４１に一旦搬送した後、スイッチバックさせて裏面用搬送路５４２に搬送することにより用紙を反転させ、第１の搬送部５３（ループローラー部５３２の上流）に供給する。

給紙部５１、又は外部給紙装置（図示略）から給紙された用紙は、第１の搬送部５３によって画像形成部４０に搬送される。そして、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙の一方の面（定着面）に一括して二次転写され、定着部６０において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。また、用紙の両面に画像を形成する場合は、表面に画像が形成された用紙は第２の搬送部５４に送出され、反転された後に裏面に画像が形成される。

以下に、定着部６０の構成について詳細に説明する。図３は、定着部６０の一例を示す図である。図３に示す定着部６０は、ベルト加熱方式の上側定着部６１、ローラー加圧方式の下側定着部６２、加熱源６３、及びトルク発生部６４等を備える。

上側定着部６１は、定着ローラー６１１、加熱ローラー６１２、支持ローラー６１３、及びこれらに張架される無端状の定着ベルト６１４を有する。ここでは、加熱ローラー６１２の内部にハロゲンランプ等の加熱源６３が内蔵される。なお、加熱源６３として、電磁誘導加熱方式のものを適用してもよい。

定着ローラー６１１は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。弾性層の外周面には、フッ素系樹脂からなる表面離型層が形成されていてもよい。
定着ローラー６１１には、定着ローラー６１１の回転を制動するためのトルク発生部６４が接続される。トルク発生部６４は、第１のモーターＭ１、第２のモーターＭ２、第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２の動力を個別に定着ローラー６１１に伝達する動力伝達機構（ギア機構）６４１を備える。第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２の駆動制御は制御部１００によって行われる。

定着ベルト６１４は、例えば耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材に、シリコーンゴム等からなる弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層が順に積層された構成を有する。フッ素系樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（ヘキサフルオロプロピレン共重合体）のいずれかを含有する材料を適用できる。これにより、トナー樹脂やトナー粒子に含まれるワックスに対する定着ベルト６１４の表面離型性が向上し、定着時にトナーが定着ベルト６１４の表面から分離しやすくなる。

下側定着部６２は、裏面側支持部材となる加圧ローラー６２１を有する。加圧ローラー６２１は、定着ローラー６１１と同様の構成を有する。
加圧ローラー６２１には、動力伝達機構（図示略）を介して圧接離間部６５（図２参照）が接続される。圧接離間部６５は、加圧ローラー６２１を定着ローラー６１１に対して付勢する付勢手段（図示略）を有し、定着ベルト６１４（定着面側部材）に対する加圧ローラー６２１の状態を、圧接状態又は離間状態に切り替える。
また、加圧ローラー６２１には、加圧ローラー６２１を回転駆動するための駆動モーターＭ３が接続される。圧接離間部６５の駆動制御及び駆動モーターＭ３の駆動制御は、制御部１００によって行われる。駆動モーターＭ３の駆動電流は、加圧ローラー６２１の周速が一定となるように制御される。

なお、下側定着部６２は、圧接時の定着ベルト６１４の温度低下を抑える（定着ベルト６１４からの放熱を抑制する）ために、加圧ローラー６２１を加熱するための加熱源を備えていてもよい。また、加圧ローラー６２１の温度が高くなりすぎると画質が低下するので、加圧ローラー６２１を冷却するための下側冷却部（例えば冷却ファン）を備えていてもよい。

加圧ローラー６２１は、圧接離間部６５により定着ベルト６１４を介して定着ローラー６１１に押圧される。これにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙は、定着ニップを通過する際に加圧されるとともに、定着ベルト６１４に接触して定着温度（例えば１６０〜２００℃）で加熱される。これにより、用紙にトナー像が定着する。

また、定着ローラー６１１は、定着ベルト６１４とともに加圧ローラー６２１の回転に追従して回転する。すなわち、トルク発生部６４が動作しない場合は、定着ローラー６１１、定着ベルト６１４、及び加圧ローラー６２１の周速は同じとなる。本実施の形態では、トルク発生部６４が、定着ベルト６１４の回転を妨げる方向に制動力を発生させることにより、定着ベルト６１４の周速が加圧ローラー６２１の周速よりも遅くなる。定着ベルト６１４が用紙上でスリップすることとなり、これにより、画像に光沢むらが発生するのを防止できる。

トルク発生部６４の動作を具体的に説明すると、第１のモーターＭ１は、無給電状態とされ、通常の駆動が停止されることにより、定着ローラー６１１の回転時に発電機として機能する。第１のモーターＭ１は、発電機として動作するときの回転抵抗によって、定着ローラー６１１に回転方向とは逆向きのブレーキ方向のトルク（ブレーキ力）Ｆ１を付与する。一方、第２のモーターＭ２は、制御部１００によって駆動され、定着ローラー６１１に回転方向と同じ向きのアシスト方向のトルク（アシスト力）Ｆ２を付与する。

また、第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２はそれぞれ、自身の回転状態を示す動作信号を制御部１００に出力する。第１のモーターＭ１はブレーキ部として動作する場合には通常の駆動が停止されるが、加圧ローラー６２１の回転に追従する定着ローラー６１１の回転によってモーターは回転するため、回転状態であることを示す動作信号が出力されることになる。

図４は、トルク発生部６４によって定着ローラー６１１に付与される制動力を示す図である。図４に示すように、第１のモーターＭ１によって付与されるブレーキ力Ｆ１は一定である（図４では−０．１Ｎ・ｍ）。第２のモーターＭ２によって付与されるアシスト力Ｆ２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により可変となっており、その大きさは加圧ローラー６２１に発生するトルクに基づいて制御される（図４では０〜０．０８Ｎ・ｍ）。このように、アシスト力Ｆ２は、ブレーキ力Ｆ１の範囲内の値（すなわちブレーキ力Ｆ１の絶対値よりも小さい値）とされる。

ブレーキ力Ｆ１とアシスト力を合算したトルク（＝Ｆ１＋Ｆ２）が、定着ローラー６１１に働く制動力Ｆとなる。この制動力Ｆによって、定着ローラー６１１の周速（定着ベルト６１４の周速）が加圧ローラー６２１の周速に対して、０．３〜０．８％遅くなり、定着ベルト６１４が用紙Ｓ上でスリップする。

定着ローラー６１１に制動力Ｆが働くと、周速差によって定着ベルト６１４と加圧ローラー６２１との間に摩擦力が発生するため、加圧ローラー６２１にトルクが発生する。光沢むらの発生を防止するためには、加圧ローラー６２１に発生するトルクを所定の範囲に保持し、スリップ量を安定させる必要がある。

そのため、制御部１００は、加圧ローラー６２１に発生するトルクが目標とするトルク（以下「目標トルク」）よりも大きい場合には、アシスト力Ｆ２が大きくなるように第２のモーターの駆動制御を行う。これにより、制動力Ｆが小さくなるので、加圧ローラー６２１に発生するトルクは小さくなり、目標トルクに近づく。
逆に、制御部１００は、加圧ローラー６２１に発生するトルクが目標トルクよりも小さい場合には、アシスト力Ｆ２が小さくなるように第２のモーターＭ２の駆動制御を行う。これにより、制動力Ｆが大きくなるので、加圧ローラー６２１に発生するトルクは大きくなり、目標トルクに近づく。

駆動モーターＭ３の駆動電流は、加圧ローラー６２１の周速が一定となるように制御されるので、この駆動電流に基づいて加圧ローラー６２１に発生するトルクを検出することができる。つまり、駆動電流が大きい場合は加圧ローラー６２１に発生しているトルクが大きく、駆動電流が小さい場合は加圧ローラー６２１に発生しているトルクが小さいことになる。例えば、記憶部７２に、駆動モーターＭ３への駆動電流と、駆動モーターＭ３の回転トルクとの相関を示すデータを格納しておくことにより、駆動モーターＭ３に供給する駆動電流から加圧ローラー６２１に発生するトルクを容易に検出することができる。

このように、画像形成装置１は、トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着ベルト６１４（定着面側部材）と、用紙の裏面側に配置され、定着ベルト６１４に圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する加圧ローラー６２１（裏面側支持部材）と、加圧ローラー６２１を所定の周速で回転させるための駆動モーターＭ３（駆動部）と、を備え、加圧ローラー６２１が定着ベルト６１４に圧接された状態で回転することにより、定着ベルト６１４が追従して回転し、定着ニップを通過する用紙にトナー像を定着させる。
また、画像形成装置１は、定着ベルト６１４に回転を妨げる方向（ブレーキ方向）の制動力を付与するトルク発生部６４と、加圧ローラー６２１に所定のトルク（目標トルク）が発生するようにトルク発生部６４を制御する制御部１００（制動力制御部）と、を備える。

具体的には、トルク発生部６４は、定着ベルト６１４（定着面側部材）に対して回転を妨げる方向のブレーキ力Ｆ１（第１のトルク）を付与するブレーキ部として動作する第１のモーターＭ１と、定着ベルト６１４に対して回転を補助する方向のアシスト力Ｆ２（第２のトルク）を付与するアシスト部として動作する第２のモーターＭ２と、を有し、制御部１００（制動力制御部）は、第２のモーターＭ２によるアシスト力Ｆ２を調整することにより、制動力Ｆを制御する。

なお、制動力制御部としての制御部１００は、第１のモーターＭ１によるブレーキ力Ｆ１を調整することにより、又は第１のモーターＭ１によるブレーキ力Ｆ１及び第２のモーターＭ２によるアシスト力Ｆ２の両方を制御することにより、制動力Ｆを制御してもよい。

さらに、本実施の形態では、駆動モーターＭ３の駆動電流を利用して、トルク発生部６４、すなわち第１のモーターＭ１又は第２のモーターＭ２の動作異常を検出する。なお、駆動モーターＭ３の駆動電流を利用することにより、アシスト部として動作する第２のモーターＭ２における動作異常を検出することもできるが、ここでは、ブレーキ部として動作する第１のモーターＭ１における動作異常を検出する場合について説明する。第１のモーターＭ１は、発電機として動作するときの回転抵抗によって発熱するため、第２のモーターＭ２よりも動作異常が発生しやすいためである。

図５は、実施の形態に係る動作異常検出処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す動作異常検出処理は、例えば、画像形成が開始されることに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。
ここでは、基準となる駆動モーターＭ３の駆動電流Ｉｂ（以下「基準電流Ｉｂ」）と実際の駆動電流との差が、２．０Ａよりも大きくなった場合に、トルク発生部６４（第１のモーターＭ１）の動作異常とする。また、基準電流Ｉｂの初期値は予め設定されるものとする。例えば、加圧ローラー６２１に目標トルクが発生しているときの駆動電流が４．０Ａである場合、これが基準電流Ｉｂの初期値として設定される。

図５に示すように、まず、ステップＳ１０１において、制御部１００は、定着ニップへの通紙が開始されたか否かを判定する。そして、制御部１００が、定着ニップへの通紙が開始されたと判定した場合に、処理はステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２において、制御部１００は、駆動モーターＭ３に供給している駆動電流を取得する。加圧ローラー６２１に発生しているトルクが大きい程、駆動電流は大きくなる。なお、第２のモーターＭ２においては、加圧ローラー６２１に発生しているトルクが目標トルクとなるように、すなわち駆動モーターＭ３に供給する駆動電流が４．０Ａとなるように、アシスト力（第２のモーターＭ２の駆動電流）が制御されることとなる。

ステップＳ１０３において、制御部１００は、定着ニップにおける通紙が完了したか否かを判定する。そして、制御部１００が、定着ニップにおける通紙が完了したと判定した場合、処理はステップＳ１０４に移行する。一方、制御部１００が、定着ニップにおける通紙が完了していないと判定した場合は、処理はステップＳ１０２に移行し、駆動モーターＭ３に供給している駆動電流を再取得する。駆動モーターＭ３に供給している駆動電流に応じて第２のモーターＭ２によるアシスト力が変化するので、再取得される駆動電流も経時変化する。

定着ニップへの通紙が開始されたか否か（ステップＳ１０１）、及び、定着ニップにおける通紙が完了したか否か（ステップＳ１０３）は、レジストローラー部５３３を用紙が通過してからの時間によって判断することができる。例えば、レジストローラー部５３３から定着ニップ入口までの搬送距離が３００ｍｍ、定着ニップ幅（定着ニップの入口から出口）が３０ｍｍ、用紙搬送速度が３００ｍｍ／ｓｅｃで、Ａ４サイズの用紙（用紙搬送方向の用紙長が２１０ｍｍ）が用いられる場合、レジストローラー部５３３を通過してから１ｓｅｃ（＝３００［ｍｍ］／３００［ｍｍ／ｓｅｃ］）後に定着ニップへの通紙が開始されることになる。また、レジストローラー部５３３を通過してから１．８ｓｅｃ（＝（３００［ｍｍ］＋３０［ｍｍ］＋２１０［ｍｍ］）／３００［ｍｍ／ｓｅｃ］）後に定着ニップにおける通紙が完了する。したがって、レジストローラー部５３３を通過してから１〜１．８ｓｅｃの期間が通紙中となり、この間、駆動モーターＭ３に供給する駆動電流が所定の間隔（例えば１０ｍｓｅｃ間隔）で取得される。

ステップＳ１０４において、制御部１００は、駆動モーターＭ３に供給した駆動電流の平均値Ｉａ（以下「平均電流Ｉａ」）を算出する。

ステップＳ１０５において、制御部１００は、基準電流Ｉｂ（初期値：４．０Ａ）と平均電流Ｉａの差が２．０Ａよりも大きいか否かを判定する。そして、制御部１００が、基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が２．０Ａよりも大きいと判定した場合、処理はステップＳ１０８に移行する。一方、基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が２．０Ａ以下であると判定した場合には、処理はステップＳ１０６に移行する。

基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が２．０Ａ以下である場合、トルク発生部６４は正常に動作していることになる。この場合、ステップＳ１０６において、制御部１００は、現在の平均電流Ｉａを基準電流Ｉｂとして設定する。次用紙の通紙時のモーターの動作異常は、新たに設定された基準電流Ｉｂとの比較によって判定されることとなる。

一方、基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が２．０Ａよりも大きい場合、加圧ローラー６２１に過大なトルクが発生しており、トルク発生部６４（第１のモーターＭ１）は正常に動作していないことになる。この場合、ステップＳ１０８において、制御部１００は、以降の用紙への画像形成処理を中止する。なお、現在画像形成中の用紙はそのまま排紙される。

この場合、トルク発生部６４に動作異常が発生している旨を表示部２１に表示させてエラー報知を行い、サービスマンによる修復作業を促すのが好ましい。また、排紙された用紙には異常画像が含まれるので、この旨を表示部２１に表示させるのが好ましい。

ステップＳ１０７において、制御部１００は、一連の画像形成処理が終了したか否かを判定する。一連の画像形成処理とは、画像形成を指示する信号（例えば印刷ジョブ）により設定された枚数だけ画像形成を行う処理である。そして、制御部１００が、一連の画像形成処理が終了したと判定した場合、動作異常検出処理は終了となり、一連の画像形成処理が終了していないと判定した場合には、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。

このように、画像形成装置１において、動作異常検出部としての制御部１００は、平均電流Ｉａ（通紙時に駆動モーターＭ３（駆動部）に供給される駆動電流）に基づいてトルク発生部６４の動作異常を検出する。

トルク発生部６４を構成する第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２の回転状態ではなく、駆動モーターＭ３に供給される駆動電流に基づいてトルク発生部６４の動作異常を検出するので、トルク発生部６４における動作異常を確実に検出することができる。したがって、トルク発生部６４の動作異常に起因して画像に光沢むらが生じるのを確実に防止することができ、高品質の画像を形成することができる。

［変形例］
ところで、加圧ローラー６２１における目標トルクは、用紙の紙種に応じて設定される。そのため、画像形成に用いられる用紙の紙種が変更となった場合に、適切に紙種の変更処理が行われなければ、トルク発生部６４の動作異常を誤検出する虞がある。
すなわち、上述したように、基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が２．０Ａよりも大きい場合（図５のステップＳ１０５で“ＹＥＳ”）、加圧ローラー６２１に過大なトルクが発生しており、トルク発生部６４（第１のモーターＭ１）は正常に動作していないと判断できるが、ユーザーの設定ミスにより、実際に用いられている用紙の紙種と設定された用紙の紙種が異なる場合には、誤検出となっている可能性もある。例えば、設定されている用紙が厚紙である場合に、薄紙が通紙されると、加圧ローラー６２１に発生するトルクは小さくなる（平均電流Ｉａが小さくなる）ため、基準電流Ｉｂと平均電流Ｉａの差が大きくなり、誤検知となってしまう。
そこで、変形例では、トルク発生部６４の動作異常が認められた場合に（図６のステップＳ２０５で“ＹＥＳ”）、即座に画像形成を中止するのではなく、トルク発生部６４の動作異常を確認するための処理を行う（ステップＳ２０８〜Ｓ２１３）。

図６は、変形例に係る動作異常検出処理の一例を示すフローチャートである。図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０７の処理は、図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ２０８において、制御部１００は、以降の用紙への画像形成処理を一旦停止する。なお、現在画像形成中の用紙はそのまま排紙される。

ステップＳ２０９において、制御部１００は、アシスト部として動作していた第２のモーターＭ２の駆動を停止させるとともに、圧接離間部６５を動作させて定着ベルト６１４から加圧ローラー６２１を離間させる。

ステップＳ２１０において、制御部１００は、ブレーキ部として動作していた第１のモーターＭ１への給電を開始し、第１のモーターＭ１を駆動させる。

ステップＳ２１１において、制御部１００は、第１のモーターＭ１から出力される動作信号が非回転状態を示す異常信号であるか否かを判定する。そして、制御部１００が、第１のモーターＭ１から出力された動作信号は異常信号であると判定した場合、処理はステップＳ２１３に移行する。一方、制御部１００が、第１のモーターＭ１から出力された動作信号は異常信号でないと判定した場合、処理はステップＳ２１２に移行する。

第１のモーターＭ１から出力された動作信号が異常信号でない場合（ステップＳ２１１で”ＮＯ”）、第１のモーターＭ１の動作は正常であるので、ステップＳ２１２において、制御部１００は、停止していた画像形成処理を再開させる。ただし、ユーザーの設定ミス等により紙種等が誤設定されていることが考えられるので、その旨を表示部２１に報知し、誤設定が解消された上で、画像形成処理が再開されるようにするのが好ましい。

第１のモーターＭ１から出力された動作信号が異常信号である場合（ステップＳ２１１で“ＹＥＳ”）、実際に第１のモーターＭ１が故障していることになるので、ステップＳ２１３において、制御部１００は、画像形成処理を中止する。この場合、トルク発生部６４に動作異常が発生している旨を表示部２１に表示させてエラー報知を行い、サービスマンによる修復作業を促すのが好ましい。
なお、画像形成処理を再開するか否かに関わらず、排紙された用紙には異常画像が含まれるので、この旨を表示部２１に表示させるのが好ましい。

このように、画像形成装置１において、動作異常検出部としての制御部１００は、トルク発生部６４の動作異常を検出した場合に、定着ベルト６１４（定着面側部材）と加圧ローラー６２１（裏面側支持部材）を離間状態として第１のモーターＭ１を動作させ、この第１のモーターＭ１の回転状態に基づいてトルク発生部６４の動作異常を確定する。

これにより、トルク発生部６４においてブレーキ部として動作する第１のモーターＭ１が実際に故障しているか否かを確認できるので、ユーザーの誤設定等に起因する誤検出を防止できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施の形態において、第１のモーターＭ１をアシスト部として動作可能とし、第２のモーターＭ２をブレーキ部として動作可能として、第１のモーターＭ１の動作と第２のモーターの動作を所定のタイミング（例えば所定枚数の通紙後）で切り替えるようにしてもよい。この場合、ブレーキ部として動作するときの回転抵抗による発熱を分散させることができるので、発熱によるモーターの劣化を抑制することができる。

また例えば、実施の形態では、トルク発生部６４が第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２をそれぞれ１つずつ有するものとして説明したが、第１のモーターＭ１及び第２のモーターＭ２をそれぞれ複数のモーターで構成してもよい。

さらに、本発明は、上側定着部６１がローラー加熱方式である場合、すなわち定着ローラー６１１が定着面側部材となる場合にも適用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６１ 上側定着部
６１１ 定着ローラー
６１２ 加熱ローラー
６１３ 支持ローラー
６１４ 定着ベルト（定着面側部材）
６２ 下側定着部
６２１ 加圧ローラー（裏面側支持部材）
６３ 加熱源
６４ トルク発生部
６５ 圧接離間部
Ｍ１ 第１のモーター（ブレーキ部）
Ｍ２ 第２のモーター（アシスト部）
Ｍ３ 駆動モーター（駆動部）
１００ 制御部（制動力制御部、動作異常検出部）

Claims (5)

1. トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着面側部材と、
   前記用紙の裏面側に配置され、前記定着面側部材に圧接されることにより、前記用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
   前記裏面側支持部材を所定の周速で回転させるための駆動部と、を備え、
   前記裏面側支持部材が前記定着面側部材に圧接された状態で回転することにより、前記定着面側部材が追従して回転し、前記定着ニップを通過する用紙にトナー像を定着させる画像形成装置であって、
   前記定着面側部材に回転を妨げる方向の制動力を付与するトルク発生部と、
   前記裏面側支持部材に所定のトルクが発生するように前記トルク発生部を制御する制動力制御部と、
   通紙時に前記駆動部に供給される駆動電流に基づいて前記トルク発生部の動作異常を検出する動作異常検出部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トルク発生部は、前記定着面側部材に回転を妨げる方向の第１のトルクを付与するブレーキ部として動作する第１のモーターと、前記定着面側部材に回転を補助する方向の第２のトルクを付与するアシスト部として動作する第２のモーターと、を有し、
   前記制動力制御部は、前記第１のモーターによる第１のトルク又は前記第２のモーターによる第２のトルクを調整することにより、前記制動力を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記動作異常検出部は、通紙時に前記駆動部に供給される駆動電流が、前の用紙を通紙したときの駆動電流よりも所定値以上下回る場合に、前記第１のモーターで動作異常が発生していると判断することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記動作異常検出部は、前記トルク発生部の動作異常を検出した場合に、前記定着面側部材と前記裏面側支持部材を離間状態として前記第１のモーターを動作させ、前記第１のモーターの回転状態に基づいて、前記トルク発生部の動作異常を確定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１のモーターは、前記アシスト部として動作可能に構成され、
   前記第２のモーターは、前記ブレーキ部として動作可能に構成され、
   前記制動力制御部は、前記第１のモーターと前記第２のモーターの動作を所定のタイミングで切り替えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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