JP2020003571A - 劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性ローラーの劣化状態を高精度に検知することが可能な劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】劣化状態検知装置１００は、弾性ローラー７１の劣化状態を検知する装置である。弾性層７１は、芯金７２と弾性層７３とを含む。弾性層７３は、層端部７３Ａを有する。劣化状態検知装置１００は、層端部７３Ａに発生する現象を検知可能な検知部１１０と、検知部１１０において検知された現象に基づいて、層端部７３Ａに亀裂が発生したことを示す亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号Ｓ１を送信する制御部１２０とを備える。【選択図】図２

Description

この発明は、劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置に関する。

従来、弾性ローラーにおける弾性層の劣化の検知に関し、たとえば、特開２０１６−１３０８２３号公報（以下、「特許文献１」という。）には、弾性層の表面温度の上昇に基づいて弾性層の劣化状態を判定することが開示されている。

特開２０１６−１３０８２３号公報

上記の特許文献１に記載されるように、芯金および弾性層を備える弾性ローラーの劣化状態を判定する装置が知られている。この他、弾性ローラーの寿命は、消耗品の消費具合、弾性ローラーを通過した記録媒体の枚数やサイズ、あるいは、使用環境などに基づいて予測されることもある。しかしながら、弾性ローラーに想定外の破断が生じ、使用不能になることがある。その破断を避けるために予測された寿命に到達するよりも相当程度早い段階で交換される。このことがコストアップを招いている。

このため、弾性ローラーにおいて、弾性層の劣化状態の検知精度をさらに高めることが求められている。

本発明の目的は、弾性ローラーの劣化状態を高精度に検知することが可能な劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明らは、弾性層の劣化が進行することにより、芯金の軸方向における弾性層の端部である層端部に亀裂が生じ、この亀裂に起因して弾性ローラーが破断することを見出した。この亀裂は、次の理由により生じると考えられる。すなわち、弾性ローラーの芯金の端部に接続された駆動軸は、この弾性ローラーに圧接される圧接部材に向けて付勢されているため、特に層端部において芯金から弾性層に作用する垂直抗力が大きくなる。このため、層端部のうち芯金の外周面に接する部位におけるせん断ひずみが特に大きくなり、この部位に亀裂が生じる。

さらに、本発明者らは、その亀裂の発生に伴って、層端部に、少なくとも以下の現象が生じることを見出した。
（１）層端部は、圧接部材に押圧されることによって芯金の軸方向の外側に膨出する形状となるが、層端部に亀裂が生じると、この層端部の膨出量が増大する。膨出量は、亀裂の進行とともに次第に増大する。
（２）層端部に亀裂が生じると、弾性層と芯金との摩擦に起因して弾性層の粉体が生じ、この粉体が層端部に生じる。粉体の発生量は、亀裂の進行とともに次第に増大する。

そこで、本発明者らは、上記のような、層端部に亀裂が発生したことに基づく現象を検知することにより、層端部への亀裂の発生、つまり、弾性層の劣化状態を高精度に検知可能であることに想到した。本発明は、上記の観点に基づいてなされたものである。

本発明に従った劣化状態検知装置は、弾性ローラーの劣化状態を検知するための劣化状態検知装置である。弾性ローラーは、直線状の回転軸を中心に回転可能な芯金と、芯金を被覆し、弾性変形可能な材料からなる弾性層とを含む。弾性層は、芯金の軸方向における端部に位置する層端部を有する。劣化状態検知装置は、層端部に発生する現象を検知可能な検知部と、検知部において検知された現象に基づいて、層端部に亀裂が発生したことを示す亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号を送信する制御部とを備える。

本劣化状態検知装置は、層端部に発生する現象を検知可能な検知部を備えており、さらに、その現象に基づいて亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号を送信する制御部を備えている。よって、亀裂発生信号により、層端部に亀裂が生じたこと、すなわち、弾性ローラーの劣化状態を高精度に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部の膨出量の増大を現象として検知可能に構成されている。制御部は、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定する。

この態様では、層端部への亀裂の発生を有効に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部に光を照射するとともに、層端部からの反射光を受けるセンサを有する。制御部は、センサで受けた反射光の強度が設定値以下になったときに、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったと判定する。

この態様では、反射光を利用するという簡単な構成で層端部への亀裂の発生を検知することができる。

さらに好ましくは、検知部は、遮光部材をさらに有する。遮光部材には、センサと層端部との間に配置されたスリットが設けられる。

このようにすれば、層端部の膨出量の変化の検知精度が向上する。

また好ましくは、検知部は、互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサと、層端部に接触して配置された接触部材とを有する。接触部材は、層端部の膨出量の増大に伴って、発光素子と受光素子との間に進入するように設けられている。制御部は、発光素子から受光素子に向けて照射された光が接触部材によって遮られたときに、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったと判定する。

この態様では、層端部の膨出量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部に接触する位置に配置されたひずみゲージを有する。制御部は、ひずみゲージによって検出されたひずみが設定値以上になったときに、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったと判定する。

この態様においても、層端部の膨出量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部を挟んで互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサを有する。制御部は、発光素子から受光素子に向けて照射された光が層端部によって遮られたときに、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったと判定する。

この態様においても、層端部の膨出量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部を撮像可能なセンサを有する。制御部は、センサで検知された層端部の位置が予め設定された位置に到達したときに、層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったと判定する。

この態様においても、層端部の膨出量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部が膨出するように弾性層に圧接しながら弾性層に対して相対回転する圧接部材を含む。

このようにすれば、より確実に層端部を膨出させることができる。

また好ましくは、検知部は、層端部からの粉体の発生を現象として検知可能に構成されている。制御部は、層端部から生じた粉体の量が所定量以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定する。

この態様においても、層端部への亀裂の発生を有効に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、層端部から生じた粉体を捕集する捕集部を有する。制御部は、捕集部で捕集された粉体の量が所定量以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定する。

このようにすれば、粉体の飛散を抑制できるため、粉体の発生量をより正確に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、捕集部のうち粉体が捕集される位置に向けて光を照射するとともに、粉体からの反射光を受信するセンサを有する。制御部は、センサで受信した反射光の強度が設定値以下になったときに、粉体の量が所定量以上となったと判定する。

この態様では、反射光を利用するという簡単な構成で粉体の発生量を検知することができる。

また好ましくは、検知部は、捕集部のうち粉体が捕集される位置を挟んで互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサを有する。制御部は、発光素子から受光素子に向けて照射された光が粉体によって遮られたときに、粉体の量が所定量以上となったと判定する。

この態様では、粉体の発生量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、検知部は、弾性層が圧縮変形するように弾性層に圧接しながら弾性層に対して相対回転する圧接部材と、圧接部材に付着した粉体を検知可能なセンサとを有する。圧接部材は、層端部から芯金の軸方向の外向きに張り出す張り出し部を含むように配置されている。センサは、張り出し部に付着した粉体を検知可能である。制御部は、センサで検知した粉体の量が所定量以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定する。

この態様では、粉体の発生量の増大を容易に検知することができる。

また好ましくは、制御部は、現象に基づいて、弾性ローラーの残りの寿命を示す寿命表示信号を送信する寿命算出部を有する。

このようにすれば、弾性ローラーの残りの寿命を高精度に推定することができる。

また好ましくは、制御部は、層端部における亀裂が亀裂発生条件の成立時よりも拡大したことを示す亀裂拡大条件が成立したときに、亀裂拡大信号を送信する。

このようにすれば、亀裂発生信号および亀裂拡大信号により、２段階で弾性ローラーの劣化状態を判定することが可能となる。

また好ましくは、検知部は、前記弾性ローラーの停止中において、前記層端部に発生する現象を検知する。

このようにすれば、弾性ローラーの停止中であっても、層端部への亀裂の発生を検知することができる。

この発明に従った定着ユニットは、上述のいずれかに記載の劣化状態検知装置と、記録媒体にトナー像を定着させる弾性ローラーとを備える。

この定着ユニットでは、定着装置に用いられる弾性ローラーの劣化状態を判定することができる。

この発明に従った画像形成装置は、上述の定着ユニットを備える。

このように構成された画像形成装置によれば、弾性ローラーの弾性層の劣化状態を高精度に検知することが可能となる。

以上に説明したように、この発明によれば、弾性ローラーの劣化状態を高精度に検知することが可能な劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 下加圧ローラーの層端部の近傍と劣化状態検知装置とを概略的に示す図である。 弾性層に亀裂が生じる前における弾性層の層端部の形状と、弾性層に亀裂が生じた後における弾性層の層端部の形状とを概略的に示す図である。 制御部の機能を説明する図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 図２に示される検知部の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態の劣化状態検知装置の概略を示す斜視図である。 図１１に示される弾性ローラーの、芯金の中心軸を含む平面での断面図である。 図１１に示される劣化状態検知装置の変形例を示す図である。 図１１に示される劣化状態検知装置の変形例を示す図である。 捕集部の表面と粉体との関係を概略的に示す図である。 図１１に示される劣化状態検知装置の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態の劣化状態検知装置の概略を示す断面図である。 定着装置の変形例を概略的に示す図である。 定着装置の変形例を概略的に示す図である。 実施例と比較例の結果を示す表である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（第１実施形態）

図１は、本発明の第１実施形態の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。この画像形成装置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は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する。画像形成装置１は、中間転写ベルト２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、搬送される記録媒体に二次転写することにより画像形成する。記録媒体は、たとえば、普通紙である。

画像形成装置１には、タンデム方式が採用されている。タンデム方式では、ＹＭＣＫの４色に対応する各感光体ドラム４１３が、中間転写ベルト２１の走行方向（図１中の矢印Ａに示す方向）に沿って配置されている。タンデム方式では、一回の手順で、ＹＭＣＫの４色のトナー像が順次、中間転写ベルト２１上に転写される。

画像形成装置１は、画像読取部１０と、画像処理部３０と、画像形成部４０と、搬送部５０と、定着装置６０と、劣化状態検知装置１００とを有する。

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および原稿画像走査装置１２（スキャナー）を有する。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｊ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の原稿Ｊの画像（両面を含む）を連続して一挙に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また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する。原稿画像走査装置１２は、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ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ーを生成する。この入力画像データーには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

画像処理部３０は、画像読取部１０により生成された入力画像データーに対して、初期設定また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有する。たとえば、画像処理部３０は、階調補正データー（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。

画像処理部３０は、入力画像データーに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理、および、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データーに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、中間転写ユニット４２とを有する。画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、中間転写ユニット４２とは、画像処理部３０により処理が施された画像データーに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分およびＫ成分の各色のトナーによる画像を形成する。

画像形成ユニット４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、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，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は符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１と、現像装置４１２と、感光体ドラム４１３と、帯電装置４１４と、ドラムクリーニング装置４１５とを有する。感光体ドラム４１３は、アルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）を有する負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。感光体ドラム４１３のドラム径は、たとえば、８０［ｍｍ］である。感光体ドラム４１３の外周面には、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）および電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）が順次積層されている。感光体ドラム４１３は、駆動モーター（不図示）から動力が伝達されることにより回転する。

電荷発生層は、電荷発生材料（たとえば、フタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（たとえば、ポリカーボネイト）に分散させた有機半導体である。電荷発生層は、露光装置４１１により露光され、一対の正電荷と負電荷を生じる。

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（たとえば、ポリカーボネイト）に分散させたものからなる。電荷輸送層は、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、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、たとえば、半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、感光体ドラム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。

感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム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、二成分現像方式の現像装置である。現像装置４１２は、感光体ドラム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。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。ドラムクリーニング装置４１５は、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト２１と、一次転写ローラー４２２と、複数の支持ローラー４２３と、二次転写部２３と、ベルトクリーニング装置４２６とを有する。中間転写ベルト２１は、無端状である。中間転写ベルト２１は、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１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。

たとえば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２Ｋよりも中間転写ベルト２１の走行方向の下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、中間転写ベルト２１の走行速度を一定に保持しやすくなる。ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト２１は、導電性および弾性を有する。中間転写ベルト２１は、表面に体積抵抗率がたとえば８〜１１［ｌｏｇΩ・ｃｍ］である高抵抗層を有する。中間転写ベルト２１については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。

一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１の内周面側に配置される。一次転写ローラー４２２は、感光体ドラム４１３に対向して配置される。一次転写ローラー４２２は、中間転写ベルト２１を挟んで、感光体ドラム４１３に圧接される。これにより、一次転写ニップ部Ｎ１が形成される。

中間転写ベルト２１が一次転写ニップ部Ｎ１を通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト２１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２１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。これにより、トナー像は中間転写ベルト２１に静電的に転写される。

中間転写ベルト２１上に静電転写されたトナー像は、その後二次転写部２３に搬送される。記録媒体が二次転写部２３を通過する際、中間転写ベルト２１上のトナー像が記録媒体に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー３３に二次転写バイアスを印加し、記録媒体の二次転写ローラー３３と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与する。これにより、トナー像は記録媒体に静電的に転写される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト２１の外周面に接触する。ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留するトナーを除去する。

トナー像が転写された記録媒体は二次転写部２３を通過した後、定着装置６０に搬送される。定着装置６０は、トナー像が二次転写された記録媒体を加熱および加圧することにより、記録媒体にトナー像を定着させる。定着装置６０の詳細については後述する。

搬送部５０は、記録媒体を搬送する。搬送部５０は、給紙部５１と、排紙部５２と、搬送経路部５３とを有する。給紙部５１は、給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃを有する。給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３に搬送される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａを含む複数の搬送ローラー対を有する。レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部は、記録媒体の傾きおよび片寄りを補正する。記録媒体は、搬送経路部５３を通じて二次転写部２３に搬送される。二次転写部２３において、中間転写ベルト２１上のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、その後の定着装置６０において定着工程が施される。

定着装置６０を通過した記録媒体は、排紙部５２に搬送される。排紙部５２は、搬送ローラー対（排紙ローラー対）５２ａを有する。画像形成された記録媒体は、搬送ローラー対５２ａを通じて外部に排出される。

続いて、定着装置６０の構造について詳細に説明する。

図１に示されるように、定着装置６０は、上加圧ローラー６１と、本発明の「弾性ローラー」に相当する下加圧ローラー７１と、駆動源Ｍ（図２を参照）とを有する。

上加圧ローラー６１は、たとえば加熱ローラーである。上加圧ローラー６１は、芯金６２と、弾性層６３と、熱源６４とを有する。

芯金６２は、円筒状に形成されている。芯金６２は、たとえばアルミニウムからなる。芯金６２は、直線状の回転軸を中心に回転可能である。芯金６２の両端部には、駆動軸（不図示）が接続されている。

弾性層６３は、芯金６２を被覆する。弾性層６３は、弾性変形可能な材料からなる。弾性層６３は、たとえばシリコンゴムからなる。なお、トナー像の離形性を得るために、上加圧ローラー６１は、弾性層６３を被覆するＰＦＡからなる層（不図示）をさらに有していてもよい。

熱源６４は、芯金６２の内側に配置されている。熱源６４は、発光することで芯金６２を内側から加熱する。熱源６４は、たとえば、複数のハロゲンヒーターからなる。各ハロゲンヒーターは、芯金６２の中心軸回りに等しい間隔を置いた状態で配置されている。弾性層６３の温度を検知可能な温度センサ（不図示）として非接触サーミスタが設けられており、熱源６４は、その温度センサの検出値が所定の目標温度となるように制御される。

下加圧ローラー７１は、芯金７２と、弾性層７３とを有する。

芯金７２は、円筒状に形成されている。芯金７２は、たとえばアルミニウムからなる。芯金７２は、直線状の回転軸を中心に回転可能である。芯金７２には、ギヤ（不図示）を介して駆動源Ｍが接続されている。芯金７２は、駆動源Ｍの駆動によって回転駆動される。

弾性層７３は、芯金７２を被覆している。弾性層７３は、弾性変形可能な材料からなる。たとえば、弾性層７３は、耐熱性を有するシリコンゴムまたはフッ素ゴムや、シリコンゴムまたはフッ素ゴムベースの発泡体からなる。発泡体は、独立発泡体でも連続発泡体でもよい。弾性層７３の厚みは、通常、１ｍｍ以上に設定される。なお、弾性層７３の表面に、摩擦係数を下げるために、ＰＴＦＡやＰＦＡなどのフッ素系の材料からなる層が設けられてもよい。また、弾性層７３は、多層構造であってもよい。

上加圧ローラー６１の芯金６２の両端部に接続された駆動軸は、ばね（不図示）により下加圧ローラー７１に向けて付勢されている。これにより、上加圧ローラー６１の弾性層６３が下加圧ローラー７１の弾性層７３に圧接される。たとえば、弾性層７３が一定の割合（たとえば２０％〜５０％）で圧縮されるように、ばねが駆動軸を下加圧ローラー７１に向けて付勢する。このため、駆動源Ｍによって下加圧ローラー７１が回転されることにより、上加圧ローラー６１が従動回転する。上加圧ローラー６１の弾性層６３および下加圧ローラー７１の弾性層７３間には、定着ニップ部が形成される。

図２は、下加圧ローラーの層端部の近傍と劣化状態検知装置とを概略的に示す図である。上加圧ローラー６１の弾性層６３が下加圧ローラー７１の弾性層７３に圧接されることにより、図２に示されるように、芯金７２の軸方向における弾性層７３の端部である層端部７３Ａのうち、弾性層６３と芯金７２との間に位置する部位である第１部位７３ａは、芯金７２の軸方向の外側（図２の左側）に膨出する形状となる。

劣化状態検知装置１００は、下加圧ローラー７１の弾性層７３の劣化状態を検知可能な装置である。この劣化状態検知装置１００と下加圧ローラー７１とにより、定着ユニットが構成される。

弾性層７３の劣化が進行すると、層端部７３Ａに亀裂が生じる。この亀裂は、次の理由により生じると考えられる。すなわち、上加圧ローラー６１に接続された駆動軸が下加圧ローラー７１に向けて付勢されているため、特に層端部７３Ａにおいて芯金７２から弾性層７３に作用する垂直抗力が大きくなる。このため、層端部７３Ａのうち芯金７２の外周面に接する部位（以下、「界面部」という。）におけるせん断ひずみが特に大きくなり、この界面部に亀裂が生じる。

図３は、弾性層に亀裂が生じる前における弾性層の層端部の形状と、弾性層に亀裂が生じた後における弾性層の層端部の形状とを概略的に示す図である。図３に示されるように、層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じると、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量が増大する。第１部位７３ａの膨出量は、亀裂Ｃの進行とともに次第に増大する。上記のように、界面部に亀裂Ｃが生じるため、第１部位７３ａの膨出量の増大は、特に、界面部の近傍において顕著となる。

本実施形態では、劣化状態検知装置１００は、この現象（第１部位７３ａの膨出量の増大）に基づいて弾性層７３の劣化状態を検知する。図２に示されるように、劣化状態検知装置１００は、検知部１１０と、制御部１２０とを有する。

検知部１１０は、層端部７３Ａに発生する現象を検知可能に構成されている。本実施形態では、検知部１１０は、現象として、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を検知可能である。検知部１１０は、光を照射するとともに反射光を受けるセンサ１１２を有する。図２に示されるように、センサ１１２は、層端部７３Ａに光を照射するとともに、層端部７３Ａからの反射光を受ける位置に設けられている。センサ１１２は、たとえば、芯金７２の軸方向について第１部位７３ａと対向する位置に設けられる。センサ１１２は、反射光に基づく出力信号を制御部１２０に送る。なお、センサ１１２は、層端部７３Ａに超音波を送信するとともに、層端部７３Ａからの反射波を受信するものであってもよい。あるいは、センサ１１２として、レーザーレベルセンサが用いられてもよい。

制御部１２０は、検知部１１０において検知された現象に基づいて、層端部７３Ａに亀裂Ｃが発生したことを示す亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号Ｓ１を送信する。

本実施形態では、亀裂発生条件は、層端部７３Ａのうちの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったことに設定されている。なお、増大量ΔＤは、現在の第１部位７３ａの先端の位置と下加圧ローラー７１の駆動開始時の第１部位７３ａの先端の位置との差である。第１部位７３ａの膨出量が増大すると、反射光の反射方向や反射量が変化する。特に、界面部の近傍においては、第１部位７３ａの膨出量が増大するにしたがって、センサ１１２で受光する反射量が次第に少なくなる。このため、制御部１２０は、センサ１１２での反射光の強度が設定値以下になったとき、増大量ΔＤが所定量以上であると判定する。

亀裂発生信号Ｓ１は、たとえば、報知信号として、画像形成装置１の操作パネルや、画像形成装置１の設置場所から離間した管理室内のフィードバック装置や、ユーザーのコンピューター等に表示される。

制御部１２０は、層端部７３Ａにおける亀裂Ｃが亀裂発生条件の成立時よりも拡大したことを示す亀裂拡大条件が成立したときに、亀裂拡大信号Ｓ２を送信する。亀裂拡大条件は、第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量よりも大きな量以上になったことに設定されている。制御部１２０は、センサ１１２が受けた反射光の強度が設定値よりも小さな基準値以下になったとき、増大量ΔＤが所定量よりも大きな量以上であると判定する。

亀裂拡大信号Ｓ２は、たとえば、駆動源Ｍの停止信号として用いられる。

制御部１２０は、上記の現象（本実施形態では、第１部位７３ａの膨出量の増大）に基づいて、下加圧ローラー７１の残りの寿命を示す信号である寿命表示信号Ｓ３を送信する。この寿命表示信号Ｓ３は、たとえば、画像形成装置１の操作パネルや、管理室内のモニターに表示される。

図４は、制御部の機能を説明する図である。以下、図４を参照しながら、制御部１２０の機能について説明する。図４に示されるように、制御部１２０は、受信部１２１と、設定部１２２と、比較部１２３と、記憶部１２４と、寿命算出部１２５とを有する。

受信部１２１は、センサ１１２の出力信号を受信するとともに、この出力信号を比較部１２３と寿命算出部１２５とに送信する。

設定部１２２には、設定値と、設定値よりも小さな値である基準値とが設定される。設定値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から所定時間（たとえば、下加圧ローラー７１の交換が推奨される時間）経過したときの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤであって上記の所定量に対応する値である。具体的に、設定値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から所定時間経過したときのセンサ１１２の出力信号であって予め試験により取得された値である。基準値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から上記の所定時間よりも長い時間（たとえば、下加圧ローラー７１の駆動を強制的に停止する必要がある時間）経過したときの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤであって上記の所定量よりも大きな量に対応する値である。具体的に、基準値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から所定時間よりも長い時間経過したときのセンサ１１２の出力信号であって予め試験により取得された値である。これら設定値および基準値は、外部から設定部１２２に入力される。設定部１２２は、設定値に対応する第１信号と、基準値に対応する第２信号とを比較部１２３に送信する。

比較部１２３は、受信部１２１から受信した出力信号と設定部１２２から受信した各信号とを比較する。具体的に、比較部１２３は、出力信号と第１信号とを比較し、出力信号が第１信号以下であるときに亀裂発生信号Ｓ１を送信する。比較部１２３は、出力信号と第２信号とを比較し、出力信号が第２信号以下であるときに亀裂拡大信号Ｓ２を送信する。

記憶部１２４は、下加圧ローラー７１の破断時あるいはその直前のセンサ１１２の出力信号であって予め試験により取得されたものに対応する値を記憶する。この値は外部から記憶部１２４に入力される。記憶部１２４は、その値に対応する寿命信号を寿命算出部１２５に送信する。

寿命算出部１２５は、受信部１２１から受信した出力信号と記憶部１２４から受信した寿命信号とに基づいて下加圧ローラー７１の残りの寿命を算出するとともに、その残りの寿命を示す信号である寿命表示信号Ｓ３を送信する。

ここで、下加圧ローラー７１の破断の要因となる層端部７３Ａへの亀裂Ｃの発生は、特許文献１に記載されるように、弾性層の表面温度を監視することでは、正確に把握することが困難である。理由は、界面部における亀裂Ｃの発生は、芯金７２と弾性層７３との接着状態で決まるためである。

これに対し、本実施形態の劣化状態検知装置１００は、層端部７３Ａに亀裂Ｃが発生したことに基づく現象（第１部位７３ａの膨張量の増大）を検知可能な検知部１１０を備えている。さらに、劣化状態検知装置１００は、その現象に基づいて亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号Ｓ１を送信する制御部１２０を備えている。よって、亀裂発生信号Ｓ１により、層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じたこと、すなわち、弾性層７３の劣化状態を高精度に検知することができる。

また、制御部１２０は、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったときに亀裂発生条件が成立したと判定する。この態様では、層端部７３Ａへの亀裂Ｃの発生を効果的に検知することができる。

具体的に、制御部１２０は、センサ１１２で受けた反射光の強度が設定値以下になったときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。この態様では、反射光を利用するという簡単な構成で層端部７３Ａへの亀裂Ｃの発生を検知することができる。

また、制御部１２０は、層端部７３Ａにおける亀裂Ｃが亀裂発生条件の成立時よりも拡大したことを示す亀裂拡大条件が成立したとき（センサ１１２で受信した反射光の強度が設定値よりも小さな基準値以下になったとき）に、亀裂拡大信号Ｓ２を送信する。よって、亀裂発生信号Ｓ１および亀裂拡大信号Ｓ２により、２段階で下加圧ローラー７１の劣化状態を判定することが可能となる。

また、制御部１２０は、上記の現象に基づいて、下加圧ローラー７１の残りの寿命を示す寿命表示信号Ｓ３を送信する寿命算出部１２５を有する。このため、下加圧ローラー７１の残りの寿命を高精度に推定することができる。よって、下加圧ローラー７１の交換回数が減り、コストを削減できる。

以下、図５〜図１０を参照しながら、検知部１１０の変形例について説明する。図５〜図１０は、図２に示される検知部の変形例を示す図である。

（第１変形例）
図５に示される例では、検知部１１０は、センサ１１２と層端部７３Ａの第１部位７３ａとの間に配置された遮光部材１１３をさらに有している。遮光部材１１３には、第１部位７３ａの膨出量が増大したことに起因する反射光がスリットでブロックされ、基準の反射光のみが通過可能な位置にスリットが設けられている。制御部１２０は、スリットを通じてセンサ１１２で受けた反射光の強度が設定値以下になったときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。この態様では、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の変化の検知精度が向上する。

（第２変形例）
図６に示される例では、センサ１１２は、透過光の利用により層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を検知している。具体的に、センサ１１２は、互いに対向するように配置された発光素子１１２ａおよび受光素子１１２ｂを含んでいる。各素子１１２ａ，１１２ｂは、第１部位７３ａを挟んで芯金７２の軸方向と直交する方向に互いに対向するように配置されている。受光素子１１２ｂでの受光量は、発光素子１１２ａから照射された光が第１部位７３ａで遮られることによって激減する。制御部１２０は、受光素子１１２ｂで受信した光の強度が設定値以下になったときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。この態様においても、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を容易に検知することができる。

（第３変形例）
図７に示される例では、検知部１１０は、層端部７３Ａの第１部位７３ａを撮像可能なセンサ（たとえばＣＣＤカメラやＣＭＯＳセンサ）１１２を有する。制御部１２０は、センサ１１２で検知された層端部７３Ａの第１部位７３ａの位置が予め設定された位置に到達したときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。この態様においても、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を容易に検知することができる。

ＣＣＤカメラやＣＭＯＳセンサなどのセンサ１１２によって、亀裂Ｃを直接検知してもよい。

（第４変形例）
図８に示される例では、検知部１１０は、接触部材１１４をさらに有している。この例では、センサ１１２は、発光素子１１２ａおよび受光素子１１２ｂを含んでいる。接触部材１１４は、層端部７３Ａの第１部位７３ａに接触し、かつ、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大に伴って発光素子１１２ａと受光素子１１２ｂとの間に進入するように設けられている。制御部１２０は、発光素子１１２ａから受光素子１１２ｂに向けて照射された光が接触部材１１４によって遮られたときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。各素子１１２ａ，１１２ｂの位置は、制御部１２０が各信号Ｓ１，Ｓ２を送信する時間や、弾性層７３の圧縮度、硬度に応じて設定される。この態様においても、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を容易に検知することができる。

（第５変形例）
図９に示される例では、検知部１１０は、層端部７３Ａの第１部位７３ａに接触する位置に配置されたひずみゲージ１１２を有する。制御部１２０は、ひずみゲージ１１２よって検出されたひずみが設定値以上になったときに、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが所定量以上となったと判定する。この態様においても、層端部７３Ａの第１部位７３ａの膨出量の増大を容易に検知することができる。

（第６変形例）
図１０に示される例では、検知部１１０は、圧接部材１１６をさらに有する。圧接部材１１６は、層端部７３Ａのうち第１部位７３ａとは異なる部位７３ｂが膨出するように弾性層７３に圧接しながら弾性層７３に対して相対回転する。圧接部材１１６は、弾性層７３のうち第１部位７３ａの膨出に対する影響が少ない部位（弾性層７３のうち芯金７２を基準にして第１部位７３ａが位置する側とは反対側の部位）を圧接している。圧接部材１１６は、任意の割合で弾性層７３を圧接する。圧接のタイミングは、常時でもよいし、記録媒体が所定枚（たとえば１００００枚）通過した後でもよいし、下加圧ローラー７１の駆動時における第１部位７３ａの膨出量の検知時でもよい。圧接部材１１６による圧接は、下加圧ローラー７１の駆動中に行われてもよいし、停止中に行われてもよい。この態様では、より確実に層端部７３Ａを膨出させることができる。

（第２実施形態）
次に、図１１および図１２を参照しながら、本発明の第２実施形態の劣化状態検知装置１００について説明する。図１１は、本発明の第２実施形態の劣化状態検知装置の概略を示す斜視図である。図１２は、図１１に示される弾性ローラーの、芯金の中心軸を含む平面での断面図である。なお、図１１および図１２では、上加圧ローラー６１の図示は省略されている。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。

弾性層７３の層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じると、弾性層７３と芯金７２との摩擦に起因して弾性層７３の粉体Ｐが生じ、この粉体Ｐが層端部７３Ａに生じる。粉体Ｐの発生量は、亀裂Ｃの進行とともに次第に増大する。

本実施形態では、劣化状態検知装置１００は、この現象（層端部７３Ａでの粉体Ｐの発生）に基づいて弾性層７３の劣化状態を検知する。本実施形態では、劣化状態検知装置１００による検知時に、下加圧ローラー７１が圧縮されている必要はない。

検知部１１０は、現象として、層端部７３Ａからの粉体Ｐの発生を検知可能に構成されている。検知部１１０は、センサ１１２に加え、層端部７３Ａから生じた粉体Ｐを捕集する捕集部１１８を有する。捕集部１１８は、センサ１１２から照射された光を透過する材料からなる。捕集部１１８は、円筒状に形成されている。捕集部１１８は、界面部の直径よりも大きな内径を有する。捕集部１１８は、芯金７２の周囲に配置されている。捕集部１１８は、その中心軸と芯金７２の中心軸とが一致するように配置される。

図１１および図１２に示されるように、センサ１１２は、捕集部１１８のうち粉体Ｐが捕集される位置に向けて光を照射するとともに、粉体Ｐからの反射光を受信する位置に設けられている。理由は、粉体Ｐの存在によって反射光の強度が変わるためである。センサ１１２は、たとえば、芯金７２の径方向に対して捕集部１１８と対向する位置に設けられる。

本実施形態では、亀裂発生条件は、層端部７３Ａから生じた粉体Ｐの量が所定量以上となったことに設定されている。より詳細には、亀裂発生条件は、捕集部１１８で捕集された粉体Ｐの量が所定量以上となったことに設定されている。捕集部１１８に粉体Ｐが堆積すると、反射光の反射量が低下する。このため、制御部１２０は、センサ１１２が受信した反射光の強度が設定値以下になったときに、粉体Ｐの量が所定量以上となったと判定する。つまり、制御部１２０は、センサ１１２が受信した反射光の強度が設定値以下になったとき、亀裂発生条件が成立したと判定し、亀裂発生信号Ｓ１を送信する。

亀裂拡大条件は、粉体Ｐの発生量が所定量（亀裂発生条件の成立時の堆積量）よりも多い量以上となったことに設定されている。制御部１２０は、センサ１１２が受信した反射光の強度が設定値よりも小さな基準値以下になったとき、粉体Ｐの発生量が所定量よりも多い量以上となったと判定し、亀裂拡大信号Ｓ２を送信する。

設定部１２２には、第１実施形態と同様、設定値と基準値とが設定される。本実施形態では、設定値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から所定時間（たとえば、下加圧ローラー７１の交換が推奨される時間）経過したときの粉体Ｐの発生量であって上記の所定量に対応する値である。基準値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から上記の所定時間よりも長い時間（たとえば、下加圧ローラー７１の駆動を強制的に停止する必要がある時間）経過したときの粉体Ｐの発生量であって上記の所定量よりも大きな量に対応する値である。

以上に説明したように、本実施形態の劣化状態検知装置１００においても、亀裂発生信号Ｓ１により、層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じたこと、すなわち、弾性層７３の劣化状態を高精度に検知することができる。

また、検知部１１０は、粉体Ｐを捕集する捕集部１１８を有するため、粉体Ｐの飛散が抑制される。よって、粉体Ｐの発生量をより正確に検知することができる。

本実施形態において、センサ１１２は、色の違いを検知する反射センサで構成されてもよい。この場合、捕集部１１８に粉体Ｐが捕集される前は、センサ１１２は、芯金７２の色の波長によるスペクトルを受信する。一方、捕集部１１８に粉体Ｐが捕集されると、センサ１１２は、芯金７２の色の波長によるスペクトルに加え、弾性層７３を構成する材料の色の波長によるスペクトルも受信する。

制御部１２０は、各スペクトルの受信量の差が設定値以上になったときに、粉体Ｐの発生量が所定量以上となったと判定する。

この態様においても、層端部７３Ａからの粉体Ｐの発生量を容易に検知することができる。

また、センサ１１２は、粉体Ｐの発生量を直接撮像可能なイメージセンサで構成されてもよい。この場合、制御部１２０は、粉体Ｐの堆積量が所定量以上となったと判定した場合に、亀裂発生信号Ｓ１を送信する。

以下、図１３〜図１６を参照しながら、検知部１１０のその他の変形例について説明する。図１３、図１４および図１６は、図１１に示される検知部の変形例を示す図である。図１５は、捕集部の表面と粉体との関係を概略的に示す図である。なお、図１３および図１４では、上加圧ローラー６１の図示は省略されている。

（第１変形例）
図１３に示される例では、センサ１１２は、透過光の利用により粉体Ｐの発生量を検知している。具体的に、センサ１１２は、互いに対向するように配置された発光素子１１２ａおよび受光素子１１２ｂを含んでいる。各素子１１２ａ，１１２ｂは、捕集部１１８のうち粉体Ｐが捕集される位置を挟んで芯金７２に光があたらず、かつ芯金７２の軸方向と直交する方向に互いに対向するように配置されている。制御部１２０は、受光素子１１２ｂで受信した光の強度が設定値以下になったとき（発光素子１１２ａから受光素子１１２ｂに向けて照射された光が粉体Ｐによって遮られたとき）に、層端部７３Ａからの粉体Ｐの発生量が所定量以上となったと判定する。この態様においても、層端部７３Ａからの粉体Ｐの発生量を容易に検知することができる。

（第２変形例）
図１４に示される例では、捕集部１１８は、芯金７２の径方向に層端部７３Ａから離間した位置に配置されている。理由は、駆動中弾性層７３の圧接が解除されたとき（弾性層７３が上加圧ローラー６１の弾性層６３から離間したとき）に、粉体Ｐが飛散するためである。つまり、捕集部１１８は、層端部７３Ａから飛散した粉体Ｐを捕集できる位置に設けられる。捕集部１１８は、粉体Ｐを受ける受け面１１８ａを有する。受け面１１８ａは、芯金７２の径方向について芯金７２から離間する方向に凸となるように湾曲する形状を有している。受け面１１８ａは、弾性層７３を構成する材料の色、つまり、粉体Ｐの色とは異なる色に形成されている。

センサ１１２は、色の違いを検知する反射センサで構成されている。センサ１１２は、受け面１１８ａのうち粉体Ｐが捕集される位置に向けて光を照射するとともに、粉体Ｐからの反射光を受信する位置に設けられている。受け面１１８ａに粉体Ｐが捕集される前は、センサ１１２は、受け面１１８ａの色の波長によるスペクトルを受信する。一方、受け面１１８ａに粉体Ｐが捕集されると、センサ１１２は、受け面１１８ａの色の波長によるスペクトルに加え、弾性層７３を構成する材料の色の波長によるスペクトルも受信する。

制御部１２０は、各スペクトルの受信量の差が設定値以上になったときに、粉体Ｐの発生量が所定量以上となったと判定する。

この態様においても、層端部７３Ａからの粉体Ｐの発生量を容易に検知することができる。

この場合において、図１５に示されるように、捕集部１１８の受け面１１８ａに粗面加工を施してもよい。この加工は、たとえば紙やすりにより行われる。粉体Ｐの大きさは、０．３ｍｍ〜１ｍｍ径程度であるため、受け面１１８ａの粗さは、その径に応じて設定される。

このようにすれば、粉体Ｐと受け面１１８ａとの接触面積が増大するため、粉体Ｐと受け面１１８ａとの間に生じるファンデルワールス力が大きくなる。よって、粉体Ｐが受け面１１８ａから離脱することを抑制できる。

あるいは、芯金７２のうち弾性層７３の外側に位置する露出部（弾性層７３に被覆されていない部位）の表面に粗面加工が施されてもよい。この場合、露出部に粉体Ｐが捕集される。

また、層端部７３Ａから飛散した粉体Ｐの飛散を抑制する遮蔽板を層端部７３Ａの外側に設けてもよい。

また、この例において、センサ１１２は、粉体Ｐの発生量を直接撮像可能なイメージセンサで構成されてもよい。

（第３変形例）
図１６に示される例では、上加圧ローラー６１に変えて、加熱ローラー８０が用いられている。加熱ローラー８０は、芯金８１と、芯金８１を被覆する被覆層（不図示）と、芯金８１の内側に配置された熱源（不図示）とを有する。芯金８１の軸方向における当該芯金８１の長さは、同方向における弾性層７３の長さよりも大きい。被覆層は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥからなる。被覆層は、弾性層７３を構成する材料とは異なる色を有する材料からなることが好ましい。加熱ローラー８０は、弾性層７３が圧縮変形するように弾性層７３に圧接しながら弾性層７３に対して相対回転する。加熱ローラー８０は、層端部７３Ａから芯金７２の軸方向の外向きに張り出す張り出し部８１ａを含むように配置される。この加熱ローラー８０は、検知部１１０の一部を構成する「圧接部材」に相当する。つまり、この例では、定着装置６０の一部を構成する加熱ローラー８０が、検知部１１０の一部をも構成している。

層端部７３Ａから粉体Ｐが発生すると、その粉体Ｐの少なくとも一部は張り出し部８１ａに付着する。この例では、センサ１１２は、張り出し部８１ａの表面に付着した粉体Ｐを検知する。センサ１１２は、張り出し部８１ａに付着した粉体Ｐを検知可能な位置に設けられている。たとえば、センサ１１２は、芯金８１の径方向に張り出し部８１ａから離間した位置に設けられる。なお、センサ１１２として、ＣＣＤカメラが用いられ、このＣＣＤカメラで粉体Ｐの飛散の程度を検知してもよい。

制御部１２０は、センサ１１２で検知した粉体Ｐの量が所定量以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定する。

（第３実施形態）
次に、図１７を参照しながら、本発明の第３実施形態の劣化状態検知装置１００について説明する。図１７は、本発明の第３実施形態の劣化状態検知装置の概略を示す断面図である。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。

弾性層７３の層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じると、層端部７３Ａのうち芯金７２の径方向について亀裂Ｃよりも外側で、かつ、層端部７３Ａのうち芯金７２を基準として第１部位７３ａが位置する側とは反対側に位置する部位７３ｃは、芯金７２に対して芯金７２の径方向に僅かに振動する。これは、部位７３ｃが芯金７２から剥離しており、かつ、上加圧ローラー６１の弾性層６３に押し付けられていないためである。部位７３ｃの振動幅は、亀裂Ｃの進行とともに次第に増大する。

本実施形態では、劣化状態検知装置１００は、この現象（層端部７３Ａの部位７３ｃの振動）に基づいて弾性層７３の劣化状態を検知する。具体的に、センサ１１２は、部位７３ｃの振動を検知する。センサ１１２は、部位７３ｃに向けて光を照射するとともに、部位７３ｃからの反射光を受信する位置に設けられている。センサ１１２は、たとえば、芯金７２の軸方向について部位７３ｃと対向する位置に設けられている。

本実施形態では、亀裂発生条件は、部位７３ｃの振動幅が所定量以上となったことに設定されている。部位７３ｃが振動すると、センサ１１２の出力信号も振動する。このため、制御部１２０は、センサ１１２の出力信号の振幅が特定の値以上となったときに、亀裂発生条件が成立したと判定し、亀裂発生信号Ｓ１を送信する。

亀裂拡大条件は、部位７３ｃの振動幅が所定量よりも大きな量以上となったことに設定されている。制御部１２０は、センサ１１２の出力信号の振幅が特定の値よりも大きな値以上となったときに、亀裂拡大条件が成立したと判定し、亀裂拡大信号Ｓ２を送信する。

設定部１２２には、設定値と、設定値よりも大きな値である規定値とが設定される。本実施形態では、設定値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から所定時間（たとえば、下加圧ローラー７１の交換が推奨される時間）経過したときの部位７３ｃの振動幅であって上記の所定量に対応する値である。規定値は、下加圧ローラー７１の駆動開始から上記の所定時間よりも長い時間（たとえば、下加圧ローラー７１の駆動を強制的に停止する必要がある時間）経過したときの部位７３ｃの振動幅であって上記の所定量よりも大きな量に対応する値である。

以上に説明したように、本実施形態の劣化状態検知装置１００においても、亀裂発生信号Ｓ１により、層端部７３Ａに亀裂Ｃが生じたこと、すなわち、弾性層７３の劣化状態を高精度に検知することができる。

なお、上記各実施形態において、弾性ローラーを備える定着装置６０は、種々変更されてもよい。図１８および図１９は、定着装置の変形例を概略的に示す図である。

図１８に示されるように、定着装置は、芯金６２および弾性層６３からなる上加圧ローラー６１と、加熱ローラー６２と、熱源６４と、定着ベルト６６とを有していてもよい。

加熱ローラー６２は、円筒状に形成されている。加熱ローラー６２は、たとえばアルミニウムからなる。加熱ローラー６２の表面には、ＰＴＦＡからなる層が設けられてもよい。定着ベルト６６は、加熱ローラー６２と上加圧ローラー６１とにかけ回されている。定着ベルト６６は、加熱ローラー６２によって加熱される。

あるいは、図１９に示されるように、下加圧ローラー７１が定着ベルト６６を介してパッド部材６５に押し付けられる構成でもよい。パッド部材６５は、定着ベルト６６の内周側に配置されており、熱伝導率が低く弾性を有する樹脂材料からなる。パッド部材６５は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＰＥＳ、ＰＰＳなどで構成される。パッド部材６５は、下加圧ローラー７１の表面形状に倣うように凹面に形成されてもよい。パッド部材６５は、剛体のパッドホルダー６７に保持されている。パッドホルダー６７は、アルミニウム、鉄、ＳＵＳまたは耐熱性を有する樹脂で形成される。パッドホルダー６７のうち記録媒体の通過方向における上流側の部位は、定着ベルト６６が沿うように湾曲している。パッドホルダー６７は、定着ベルト６６と対向する側にパッド部材６５を保持する凹部を有している。

定着ベルト６６は、加熱ローラーおよびパッド部材６５間に所定のテンションで張架されている。定着ベルト６６は、図１８に示される加熱ローラー６２と同様の加熱ローラーによって加熱される。パッド部材６５と下加圧ローラー７１との間に定着ニップ部が形成される。

また、劣化状態検知装置１００は、定着装置６０の下加圧ローラー７１に限らず、画像形成装置１内の他の箇所に用いられる弾性ローラー（二次転写ローラー３３など）の劣化状態の検知も可能である。

また、劣化状態検知装置１００は、下加圧ローラー７１の停止中に下加圧ローラー７１の劣化状態を検知することも可能である。この場合、検知部１１０は、下加圧ローラー７１の停止中において、層端部７３Ａに発生する現象を検知する。

また、制御部１２０による亀裂拡大信号Ｓ２の送信は、省略されてもよい。この場合、亀裂発生信号Ｓ１は、報知信号および駆動源Ｍの停止信号のいずれかとして用いられる。

次に、定着装置６０の実施例について、比較例とともに説明する。実施例１〜実施例６は、第１実施形態の実施例であり、実施例７〜実施例１０は、第２実施形態の実施例である。図２０は、実施例と比較例の結果を示す表である。

（実施例１）
この実施例では、第１実施形態の定着装置６０および劣化状態検知装置１００が用いられた。具体的に、上加圧ローラー６１は、芯金６２と、弾性層６３と、ＰＦＡからなる層と、熱源６４とを有する。芯金６２は、アルミニウムからなる厚さ５ｍｍの円筒で構成されている。芯金６２の直径は５０ｍｍである。弾性層６３は、シリコンゴムからなり、厚さは１．５ｍｍである。ＰＦＡからなる層は、弾性層６３を被覆しており、厚さは３０μｍである。熱源６４は、複数のハロゲンヒーターからなる。複数のハロゲンヒーターの定格電力の総計は、１５００Ｗに設定された。

下加圧ローラー７１は、芯金７２と、弾性層７３とを有する。芯金７２は、アルミニウムからなり、芯金径１０ｍｍ、弾性層被覆部分は厚さ５ｍｍで構成されている。弾性層７３は、多孔質のシリコンゴムからなり、厚さが１０ｍｍである。弾性層７３の外径は、４０ｍｍである。弾性層７３の表面の回転速度は、３４０ｍｍ／ｓｅｃである。弾性層７３のゴム硬度は２６度である。このゴム硬度は、高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型により測定された。

上加圧ローラー６１の芯金６２に接続された駆動軸には、ばね（不図示）によって下加圧ローラー７１に向けて３８０Ｎ〜９００Ｎの荷重がかけられている。定着ニップ部の幅は、８ｍｍであり、定着ニップ部の長さは、３２０ｍｍである。

センサ１１２は、反射型のセンサであり、芯金７２の軸方向に層端部７３Ａから３０ｍｍ離間した位置に設けられた。センサ１１２の焦点は、第１部位７３ａのうち界面部から芯金７２の径方向の外側に３ｍｍ離間した位置に設定された。

設定部１２２には、設定値として、第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが１ｍｍに対応する値が設定された。

耐久時間を短縮するために、弾性層７３の圧縮は５０％とし、搬送速度を３４０ｍｍ／ｓに設定した。このことは、以下の各実施例および比較例についても同様である。

以上の条件で定着装置６０の運転を開始し、７０時間経過後に、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。これにより、画像形成装置１の操作画面に下加圧ローラー７１の交換警告が表示された。そして、運転開始から９５時間経過後、制御部１２０は、亀裂拡大信号Ｓ２を送信した。これにより、定着装置６０が停止した。定着装置６０の停止時において、下加圧ローラー７１の弾性層７３に破断は見られなかった。破断とは、芯金７２から弾性層７３が剥離した状態を意味する。

（実施例２）
この実施例では、図１９に示される定着装置と、第１変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。具体的に、下加圧ローラー７１は、芯金径１０ｍｍ、弾性層被覆部分は厚さ５ｍｍアルミニウムからなる芯金７２と、多孔質状のシリコンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層７３とを有している。弾性層７３の外径は、４０ｍｍである。下加圧ローラー７１は、ギヤを介して駆動源（図示略）が接続されている。弾性層７３の表面速度は、３４０ｍｍ／ｓｅｃである。

加熱ローラーは、厚さ１ｍｍのアルミニウムからなり、外径が７０ｍｍの円筒状に形成された芯金と、芯金の表面に設けられたＰＴＦＥからなる層とを有している。このような加熱ローラーは、比較的小さな熱容量になっている。

熱源６４として、複数のハロゲンヒーターが用いられ、これらの定格電力の総計は、１５００Ｗに設定された。

パッドホルダー６７は、アルミニウムからなる。パッド部材６５は、シリコンゴムからなる。パッド部材６５およびパッドホルダー６７は、図示略のサイドシャーシーに固定した。

定着ベルト６６は、基材と、弾性層と、離形層とを有している。基材は、厚さ７０ｍｍのポリイミドからなり、外径が２５０ｍｍの円筒状に形成されている。弾性層は、基材の表面に設けられている（積層されている）。弾性層は、厚さ２００μｍのシリコンゴムからなる。離形層は、弾性層の表面に設けられている（積層されている）。離形層は、厚さ３０μｍのＰＦＡからなるチューブで構成されている。このような定着ベルト６６は、比較的小さな熱容量になっている。

加熱ローラーの近傍には、定着ベルト６６の表面温度を検知可能な温度センサ（不図示）が設けられている。温度センサは、定着ベルト６６の走行方向の上流側の部位に対向するように配置されている。温度センサとして、非接触センサ（サーモパイル）が使用された。

この実施例の結果は、実施例１と同じであった。

（実施例３）
第１実施形態の第４変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。接触部材１１４は、第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが１ｍｍになったときに、発光素子１１２ａから受光素子１１２ｂに向けて照射された光を遮る位置に設定された。

この実施例の結果は、実施例１と同じであった。

（実施例４）
第１実施形態の第５変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。ひずみゲージ１１２は、第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが１ｍｍになったときに、第１部位７３ａに接する位置に設けられた。

この実施例の結果は、実施例１と同じであった。

（実施例５）
第１実施形態の第２変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。発光素子１１２ａおよび受光素子１１２ｂは、第１部位７３ａの膨出量の増大量ΔＤが１ｍｍになったときに、発光素子１１２ａから受光素子１１２ｂに向けて照射された光が第１部位７３ａによって遮られる位置に設けられた。

この実施例の結果は、実施例１と同じであった。

（実施例６）
第１実施形態の第３変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。センサ１１２としてＣＣＤカメラを用いた。ＣＣＤカメラは、第１部位７３ａを撮像可能な位置に設置された。増大量ΔＤは、１ｍｍに設定された。

この実施例の結果は、実施例１と同じであった。

（実施例７）
この実施例では、第２実施形態の定着装置６０および劣化状態検知装置１００を用いた。設定部１２２には、設定値として、下加圧ローラー７１の駆動開始から７０時間経過したときの粉体Ｐの発生量であって上記の所定量に対応する値が設定された。

以上の条件で定着装置６０の運転を開始し、８０時間経過後、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。そして、運転開始から９２時間経過後、制御部１２０は、亀裂拡大信号Ｓ２を送信した。定着装置６０の停止時において、下加圧ローラー７１の弾性層７３に破断は見られなかった。

（実施例８）
第２実施形態の第１変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。粉体Ｐが存在しない場合、受光素子１１２ｂは、透過光を１００％受光する。一方、粉体Ｐが堆積されるにしたがって、受光素子１１２ｂでの受光量は次第に減少する。

この実施例の結果、定着装置６０の運転開始から８０時間経過後、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。そして、運転開始から９１時間経過後、制御部１２０は、亀裂拡大信号Ｓ２を送信した。定着装置６０の停止時において、下加圧ローラー７１の弾性層７３に破断は見られなかった。

（実施例９）
第２実施形態の第２変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。センサ１１２として、カラーマークセンサーを用い、受け面１１８ａの色を検知した。

この実施例の結果、定着装置６０の運転開始から８０時間経過後、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。そして、運転開始から９２時間経過後、制御部１２０は、亀裂拡大信号Ｓ２を送信した。定着装置６０の停止時において、下加圧ローラー７１の弾性層７３に破断は見られなかった。

（実施例１０）
第２実施形態の第３変形例の劣化状態検知装置１００を用いた。センサ１１２として変位センサを用い、張り出し部８１ａの表面の凹凸を検知した。

この実施例の結果、定着装置６０の運転開始から８０時間経過後、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。そして、運転開始から９０時間経過後、制御部１２０は、亀裂拡大信号Ｓ２を送信した。定着装置６０の停止時において、下加圧ローラー７１の弾性層７３に破断は見られなかった。

（比較例１）
劣化状態検知装置１００を用いなかった。この結果、定着装置６０の運転開始から１００時間経過後、下加圧ローラー７１は破断した。

（比較例２）
センサ１１２は、下加圧ローラー７１の弾性層７３のうち、芯金７２の軸方向における中央部の表面状態を検知した。この結果、定着装置６０の運転開始から１００時間経過するまでは、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信せず、定着装置６０の運転開始から１００時間経過後、制御部１２０は、亀裂発生信号Ｓ１を送信した。このとき、下加圧ローラー７１は破断していた。つまり、制御部１２０は、下加圧ローラー７１の破断と同時に亀裂発生信号Ｓ１を送信した。下加圧ローラー７１の破断後に下加圧ローラー７１を交換する場合、破断した弾性層７３の破片によって交換後の画像形成に問題が生じる。

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。

この発明は、劣化状態検知装置、定着ユニットおよび画像形成装置に適用される。

１ 画像形成装置、１０ 画像読取部、３０ 画像処理部、４０ 画像形成部、５０ 搬送部、６０ 定着装置、６１ 加熱ローラー、７１ 弾性ローラー、７２ 芯金、７３ 弾性層、７３Ａ 層端部、７３ａ 第１部位、７３ｂ 第２部位、１００ 劣化状態検知装置、１１０ 検知部、１１２ センサ、１１３ 遮光部材、１１４ 接触部材、１１６ 圧接部材、１１８ 捕集部、１２０ 制御部、１２１ 受信部、１２２ 設定部、１２３ 比較部、１２４ 記憶部、１２５ 寿命算出部、Ｃ 亀裂、Ｐ 粉体。

Claims (19)

1. 弾性ローラーの劣化状態を検知するための劣化状態検知装置であって、
   前記弾性ローラーは、
   直線状の回転軸を中心に回転可能な芯金と、
   前記芯金を被覆し、弾性変形可能な材料からなる弾性層とを含み、
   前記弾性層は、前記芯金の軸方向における端部に位置する層端部を有し、
   前記劣化状態検知装置は、
   前記層端部に発生する現象を検知可能な検知部と、
   前記検知部において検知された前記現象に基づいて、前記層端部に亀裂が発生したことを示す亀裂発生条件が成立したと判定した場合に、亀裂発生信号を送信する制御部とを備える、劣化状態検知装置。
2. 前記検知部は、前記層端部の膨出量の増大を前記現象として検知可能に構成されており、
   前記制御部は、前記層端部の膨出量の増大量が所定量以上となったときに、前記亀裂発生条件が成立したと判定する、請求項１に記載の劣化状態検知装置。
3. 前記検知部は、前記層端部に光を照射するとともに、前記層端部からの反射光を受けるセンサを有し、
   前記制御部は、前記センサで受けた前記反射光の強度が設定値以下になったときに、前記層端部の膨出量の増大量が前記所定量以上となったと判定する、請求項２に記載の劣化状態検知装置。
4. 前記検知部は、遮光部材をさらに有し、
   前記遮光部材には、前記センサと前記層端部との間に配置されたスリットが設けられる、請求項３に記載の劣化状態検知装置。
5. 前記検知部は、互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサと、前記層端部に接触して配置された接触部材とを有し、
   前記接触部材は、前記層端部の膨出量の増大に伴って、前記発光素子と前記受光素子との間に進入するように設けられ、
   前記制御部は、前記発光素子から前記受光素子に向けて照射された光が前記接触部材によって遮られたときに、前記層端部の膨出量の増大量が前記所定量以上となったと判定する、請求項２に記載の劣化状態検知装置。
6. 前記検知部は、前記層端部に接触する位置に配置されたひずみゲージを有し、
   前記制御部は、前記ひずみゲージによって検出されたひずみが設定値以上になったときに、前記層端部の膨出量の増大量が前記所定量以上となったと判定する、請求項２に記載の劣化状態検知装置。
7. 前記検知部は、前記層端部を挟んで互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサを有し、
   前記制御部は、前記発光素子から前記受光素子に向けて照射された光が前記層端部によって遮られたときに、前記層端部の膨出量の増大量が前記所定量以上となったと判定する、請求項２に記載の劣化状態検知装置。
8. 前記検知部は、前記層端部を撮像可能なセンサを有し、
   前記制御部は、前記センサで検知された前記層端部の位置が予め設定された位置に到達したときに、前記層端部の膨出量の増大量が前記所定量以上となったと判定する、請求項２に記載の劣化状態検知装置。
9. 前記検知部は、前記層端部が膨出するように前記弾性層に圧接しながら前記弾性層に対して相対回転する圧接部材を含む、請求項２から８のいずれか１項に記載の劣化状態検知装置。
10. 前記検知部は、前記層端部からの粉体の発生を前記現象として検知可能に構成されており、
    前記制御部は、前記層端部から生じた粉体の量が所定量以上となったときに、前記亀裂発生条件が成立したと判定する、請求項１に記載の劣化状態検知装置。
11. 前記検知部は、前記層端部から生じた粉体を捕集する捕集部を有し、
    前記制御部は、前記捕集部で捕集された粉体の量が所定量以上となったときに、前記亀裂発生条件が成立したと判定する、請求項１０に記載の劣化状態検知装置。
12. 前記検知部は、前記捕集部のうち前記粉体が捕集される位置に向けて光を照射するとともに、前記粉体からの反射光を受信するセンサを有し、
    前記制御部は、前記センサで受信した前記反射光の強度が設定値以下になったときに、前記粉体の量が前記所定量以上となったと判定する、請求項１１に記載の劣化状態検知装置。
13. 前記検知部は、前記捕集部のうち前記粉体が捕集される位置を挟んで互いに対向するように配置された発光素子および受光素子を含むセンサを有し、
    前記制御部は、前記発光素子から前記受光素子に向けて照射された光が前記粉体によって遮られたときに、前記粉体の量が前記所定量以上となったと判定する、請求項１１に記載の劣化状態検知装置。
14. 前記検知部は、前記弾性層が圧縮変形するように前記弾性層に圧接しながら前記弾性層に対して相対回転する圧接部材と、前記圧接部材に付着した粉体を検知可能なセンサとを有し、
    前記圧接部材は、前記層端部から前記芯金の軸方向の外向きに張り出す張り出し部を含むように配置されており、
    前記センサは、前記張り出し部に付着した粉体を検知可能であり、
    前記制御部は、前記センサで検知した前記粉体の量が前記所定量以上となったときに、前記亀裂発生条件が成立したと判定する、請求項１０に記載の劣化状態検知装置。
15. 前記制御部は、前記現象に基づいて、前記弾性ローラーの残りの寿命を示す寿命表示信号を送信する寿命算出部を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の劣化状態検知装置。
16. 前記制御部は、前記層端部における亀裂が前記亀裂発生条件の成立時よりも拡大したことを示す亀裂拡大条件が成立したときに、亀裂拡大信号を送信する、請求項１から１５のいずれか１項に記載の劣化状態検知装置。
17. 前記検知部は、前記弾性ローラーの停止中において、前記層端部に発生する現象を検知する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の劣化状態検知装置。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の劣化状態検知装置と、
    記録媒体にトナー像を定着させる前記弾性ローラーとを備える、定着ユニット。
19. 請求項１８に記載の定着ユニットを備える、画像形成装置。

Images