JP5742782B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真プロセスで形成されるトナー画像を記録媒体に定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。

この発明の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタやこれらの複合機（ＭＦＰ）等として実施できる。

光導電性の感光体を均一帯電させ、均一帯電した感光体に「光による画像書き込み（光像照射や光書き込み）」を行なって、書き込まれた画像に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー画像を得、得られるトナー画像を「転写紙等のシート状記録媒体」に転写し、該シート状記録媒体に定着する方式の画像形成装置は、従来から複写機やＭＦＰ（マルチファンクションプリンタ）等として広く知られている。

このような画像形成装置において、定着装置は「トナー画像を転写紙等に固定する」ものであり、定着装置が適正に機能しないと、良好な画像形成が行われない。
定着されるトナー画像は、モノクロ画像であることもあるが、近来の画像形成装置では「色の異なる複数のトナー画像を互いに重ねて得られるカラートナー画像」であることが多い。

定着装置には種々のタイプがあるが、１対の回転体により「トナー画像を転写されたシート状記録媒体」を挟んで搬送しつつ、トナー画像に熱と圧力とを加えてシート状記録媒体に融着させる方式のものが多い。シート状記録媒体を「挟んで搬送」することを、シート状記録媒体を「挟圧搬送する」と言う。

回転体の個々は、形態としては「ローラあるいはベルト」が一般的であり、１対の回転体の構成として、ローラ同士の組み合わせや、ベルト同士の組み合わせ、ベルトとローラの組み合わせが可能である。

これら１対の回転体のうちで、シート状記録媒体の表面側、即ち、トナー画像が形成されている側の面に接触するものを「定着部材」と称する。
ローラ状に形成された定着部材は「定着ローラ」とも呼ばれる。また、ベルト状に形成された定着部材は「定着ベルト」とも呼ばれる。定着ベルトは「駆動ローラを含む複数のローラ」に巻き掛けられて回転駆動される。

定着部材の表面が「定着部材の回転により移動する方向」を「定着部材の回転移動方向」と称するが、この方向は、記録シートが挟圧搬送される方向に対応するので、定着部材の表面上でこの方向を以下において「搬送方向」とも呼ぶ。

定着部材の表面は、定着されるトナー画像に接触するので、定着の際に「トナー画像を構成するトナーの一部」が表面に付着する。このように定着部材表面に付着したトナーは、これを放置すれば定着部材表面に固着（以下、「オフセット」とも言う。）したり、シート状記録媒体表面の非画像部に付着したりして定着不全の原因となる。

これを避けるため、ブラシ等のクリーニング手段によりシート状記録媒体の表面を摺擦して、付着トナーの除去を行なうことも多い。また、定着部材の表面には「トナー画像を定着されたシート状記録媒体」を、定着部材表面から剥離するための剥離爪や、定着部材の表面温度を検知するための温度検知手段（サーミスタ）が当接することがある。

これらクリーニング手段や剥離爪、サーミスタは、定着部材表面に物理的に接触するので、この物理的な接触により、定着部材の表面が「磨耗したり損傷したり」する。

定着部材の表面の磨耗や損傷は、ある程度に達すると定着部材としての機能を果たせなくするので、このようになった定着部材は交換されることになる。

定着部材を損傷させる原因として、上には「クリーニング手段や剥離爪、サーミスタとの接触」を挙げたが、損傷の原因となるものは、これらに限らない。「定着動作そのものに起因する損傷」がある。

即ち、定着が行なわれるときには、１対の回転体でシート状記録媒体を挟圧搬送するので、定着部材の表面は、シート状記録媒体から「挟圧力に対する反作用」を受ける。

シート状記録媒体は、一般には「転写紙」であり、Ａ４サイズやＢ５サイズ等のように定形サイズにカットされている。
転写紙の切断部（端部の厚みをなす部分）のエッジ部（転写紙表面と切断端面との稜線部）は鋭く、定着の際に、転写部材表面との接触部に力が集中し、定着部材の表面に「切れ込み様の傷」を生じさせ易い。上記「エッジ部」が鋭いことは、日常の紙の取り扱いで「紙のエッジで指を切ったりする」ことからも理解されるであろう。

シート状記録媒体のエッジ部による傷は、定着部材の表面に「搬送方向の筋状」に発生するので、以下「筋状の傷」と呼ぶことにする。

「筋状の傷」を発生させる原因としては、上記のほかに、転写紙が定形サイズに切断されることで「炭酸カルシウムに代表される紙の添加剤（微粒子状で硬い）」が切断面に剥き出しになることを挙げることができる。
即ち、切断面に剥きだしになった添加剤が、切断面にそって定着部材表面に付着すると、転写紙を挟持搬送するニップ部において定着部材表面に強く押し付けられ、微小な粒子に応力が集中して定着部材表面を損傷する。特に、定着部材の表面が硬い材質である場合にこのようなことが起こり易い。

転写紙以外のシート状記録媒体としてしばしば用いられるオーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシートの場合にも勿論「筋状の傷」が発生し易い。

シート状記録媒体のエッジ部による傷は、定着部材の表面に「搬送方向の筋状」に発生するので、以下「筋状の傷」と呼ぶことにする。このような「筋状の傷」は、定着部材の寿命に悪影響を与えるのみならず、画像の質にも悪影響を与える。

例えば、画像形成装置による画像形成がＡ３サイズとＡ４サイズの転写紙に対して行なわれ、これら２種の転写紙を「長手方向に搬送しつつ定着を行なう」場合を考える。

このとき、搬送される転写紙の幅（搬送方向に直交する方向の長さ）は、Ａ４サイズの方がＡ３サイズよりも小さいが、上記「筋状の傷」は、定着領域における「Ａ４サイズの幅方向端部と、Ａ３サイズの幅方向端部と」に生じることになる。

Ａ４サイズの幅方向端部に「筋状の傷」が生じている定着部材で、Ａ３サイズの転写紙への定着を行なうと、「筋状の傷」はＡ３サイズの転写領域内にあり、傷の部分では、定着部材とトナー画像の接触圧が弱くなり、筋状の傷にそって「定着不全」が生じ、定着された画像では「白抜け（画像濃度の低下する減少）」と呼ばれる「筋状の画像異常」が発生することになる。

上記の「剥離爪やサーミスタ」の接触に起因する傷の場合にも、これと似た画像異常の発生が見られる。

「トナーの固着（「オフセット」）」や「剥離爪やサーミスタとの接触による傷」や「筋状の傷」の存在により「表面状態が劣化した定着部材」は、上記の如く、定着不全の原因となり得る。

定着部材表面における前記「トナーの固着（「オフセット」）」の状態や、上記「剥離爪やサーミスタとの接触による傷」の状態については、これを検出する方法が提案されている（特許文献３）。

これに対して、上述した「筋状の傷」については、傷の程度（傷の深さや幅等）の検出を行なう技術は知られていない。

上記の如き「定着部材表面状態の劣化」に対処する方策を開示したものとして、特許文献１、２がある。

これら特許文献に記載された対処方法のうち、特許文献１に開示された方法は、「表面状態の情報」を光学的に特定し、傷の発生した箇所において「トナーの付着量が多くなる」ように露光手段を制御するものである。

この方法では、定着部材の傷に対しては何らの措置を施さないので、定着部材の劣化はそのまま進行していく。

特許文献２に開示された方法は、定着部材（定着ベルト）の表面を、定着ベルト表面よりも粗い表面を有するテンションローラにより「常時摺擦」することにより、定着ベルト表面に「新たな面」を露呈させる方法である。この方法は、定着ベルト表面が常時摺擦されて消耗するため、定着ベルトの寿命を必要以上に短くしてしまう。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、筋状の傷等を的確に検出し、検出された筋状の傷等の程度に応じて、定着部材の表面状態を改善することにより、定着部材の寿命を有効に延ばすことができる画像形成装置の実現を課題とする。

この発明の画像形成装置は、回転する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着部材の表面状態情報を検出する表面状態情報検出装置と、前記定着部材の表面状態を変更する表面状態変更手段と、該表面状態変更手段を制御する表面状態変更制御装置と、を有し、前記表面状態情報検出装置は、前記定着部材の外周面に、当該定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向へ複数の光スポットを形成し、各光スポットにおける反射光を受光して検知した複数の検知結果に基づいて、前記定着部材の外周面の表面状態情報を検出し、前記表面状態変更制御装置は、前記検出された前記表面状態情報に基づき前記表面状態変更手段を制御することを特徴する画像形成装置。

上記の如く、画像形成装置が備える定着装置は、回転する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、を有する。

この発明の画像形成装置は、電子写真プロセスにより１種以上のトナー画像を形成し、上記トナー画像をシート状記録媒体上に転写し、上記シート状記録媒体に担持されたトナー画像を、定着装置により上記シート状記録媒体に定着する画像形成装置であることができる。

上記のように、この発明の画像形成装置によれば、表面状態情報検出装置により検出された表面状態情報に基づき、表面状態変更手段を制御するので、定着部材表面の傷を修復して、傷による短寿命化を有効に軽減するとともに、表面状態変更手段による定着部材表面の「摺擦による磨耗量」を必要に応じた量とすることにより「上記摺擦による定着部材の短寿命化」を有効に軽減して、定着部材の延命を図ることができる。

従って、かかる画像形成装置では、定着装置を長寿命化できるため、長期にわたって良好な画像形成を行なうことができる。

画像形成装置の構成の１例を説明するための図である。 定着装置を、説明図的に示す図である。 反射型光センサの具体的１例を説明するための図である。 図３に示す反射型光センサの動作を説明するためのフロー図である。 表面情報検出装置の働きを説明するためのフロー図である。 １周期の順次点灯から得られた検知結果：Ｒ−ｎの１例を示す図である。 検知結果：Ｒ−ｎと、主走査方向位置との関係の１例を示す図である。 傷の深さの検出を説明するための図である。 傷の深さの検出を説明するための図である。 傷の幅の検出を説明するための図である。 光スポットの配列例を２例示す図である。 表面状態変更ローラの定着ベルトへの接離を説明するための図である。 表面状態変更ローラの動作を表すフロー図である。 表面状態変更ローラの動作を表すフロー図である。 表面状態変更の例を説明図的に示すフロー図である。 表面状態変更の他の例を説明図的に示すフロー図である。 表面状態変更ローラの配置の１例を説明するための図である。 表面状態変更ローラの配置の別例を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１は、画像形成装置の１種である「カラープリンタ」を説明するための図である。なお、前述の通り、この発明の画像形成装置は、図１に示すカラープリンタに限らず、モノクロ複写機やカラー複写機、ファクシミリ装置やプロッタ装置等として、あるいはこれらの各機能を複合させたＭＦＰ等として実施できることは言うまでもない。

図１（ａ）は、カラープリンタ１００の要部のみを説明図的に示している。カラープリンタ１００は、所謂「タンデム型のプリンタ」である。

符号１１で示す「中間転写体である転写ベルト」は無端ベルトであって、複数のローラ（図においては３本）に掛け回されて設けられ、これらローラのうちの１本である駆動ローラに駆動されて反時計回りに回転するようになっている。

転写ベルト１１の、図で下側の部分は「平面的」に張られ、この部分に作像ユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢが配設されている。
符号中の「Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂ」は、それぞれ「イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック」の各色を表し、作像ユニットＵＹは「イエロー画像を作像するユニット」、作像ユニットＵＭは「マゼンタ画像を作像するユニット」、作像ユニットＵＣは「シアン画像を作像するユニット」、作像ユニットＵＢは「ブラック画像を作像するユニット」である。

作像ユニットＵＹ〜ＵＢの下方には、「画像書き込み装置」である光走査装置１３が配備され、更にその下方にカセット１５が配置されている。

上記作像ユニットＵＹ〜ＵＢは、構造的には同一のものであるので、作像ユニットＵＹを例に取り、図１（ｂ）を参照して簡単に説明する。
図１（ｂ）に示す作像ユニットＵＹは、光導電性の感光体として感光体ドラム２０Ｙを有し、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、帯電器３０Ｙ、現像ユニット４０Ｙ、転写ローラ５０Ｙ、クリーニングユニット６０Ｙを配置した構造となっている。
帯電器３０Ｙは「接触式の帯電ローラ」である。

帯電器３０Ｙと現像ユニット４０Ｙとの間は「走査光ＬＹによる画像書き込み部」として設定されている。転写ローラ５０Ｙは、転写ベルト１１を介して感光体ドラム２０Ｙと反対側に配置され、転写ベルト１１の裏面に接触している。

作像ユニットＵＭ〜ＵＢも、作像ユニットＵＹと同様の構成であり、これらについて必要あるときは、感光体ドラム２０Ｍ〜２０Ｂ、帯電器３０Ｍ〜３０Ｂ、現像ユニット４０Ｍ〜４０Ｂ、転写ローラ５０Ｍ〜５０Ｂ、クリーニングユニット６０Ｍ〜６０Ｂとし、走査光を走査光ＬＹ〜ＬＢとする。

このようなカラープリンタ１００による「カラー画像プリントのプロセス」は良く知られているが、以下に簡単に説明する。なお、図１（ｂ）における「破線で示す長方形」は、作像ユニットＵＹのユニットを「一まとめ」に示すものであり、ケーシング等の実体を示すものでは必ずしも無い。

カラー画像形成のプロセスが開始すると、感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂ、転写ベルト１１が回転を開始する。各感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂの回転は時計回り、転写ベルト１１の回転は反時計回りである。

感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂの感光面は、帯電器３０Ｙ〜３０Ｂによりそれぞれ均一帯電される。光走査装置１３は、それぞれの感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂに対して、走査光ＬＹ〜ＬＢによる光走査で画像書き込みを行なう。
なお、このような画像書き込みを行なう光走査装置１３は、従来から種々のものが良く知られており、光走査装置１３としては、これら周知のものが適宜利用される。

感光体ドラム２０Ｙに対しては、イエロー画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＹとして光走査が行われ、イエロー画像が書き込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像が形成される。

形成された静電潜像は所謂ネガ潜像であり、現像ユニット４０Ｙによりイエロートナーを用いる反転現像により「イエロートナー画像」として可視化される。

可視化されたイエロートナー画像は、転写ローラ５０Ｙにより、転写ベルト１１の表面側に静電的に１次転写される。

感光体ドラム２０Ｍに対しては、マゼンタ画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＭとして光走査が行われ、マゼンタ画像が書き込まれ、マゼンタ画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット４０Ｍによりマゼンタトナーを用いる反転現像により「マゼンタトナー画像」として可視化される。

感光体ドラム２０Ｃに対しては、シアン画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＣとして光走査が行われ、シアン画像が書き込まれ、シアン画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット４０Ｃによりシアントナーを用いる反転現像により「シアントナー画像」として可視化される。

感光体ドラム２０Ｂに対しては、ブラック画像に応じて強度変調されたレーザビームを走査光ＬＢとして光走査が行われ、ブラック画像が書き込まれ、ブラック画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。
形成された静電潜像は、現像ユニット４０Ｂによりブラックトナーを用いる反転現像により「ブラックトナー画像」として可視化される。

マゼンタトナー画像は、転写ローラ５０Ｍにより転写ベルト１１側へ静電的に１次転写されるが、このとき、転写ベルト１１上に「先に転写されているイエロートナー画像」に重ね合わせられる。
同様に、シアントナー画像は、転写ローラ５０Ｃにより、転写ベルト１１上に「先に重ね合わせて転写されたイエロートナー画像、マゼンタトナー画像」に重ね合わせられて１次転写される。ブラックトナー画像は、転写ローラ５０Ｂにより、転写ベルト１１上のイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー画像に重ね合わせて１次転写される。

このようにして、転写ベルト１１上で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー画像が重ね合わせられて「カラートナー画像」が形成される。

なお、各感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂは、トナー画像転写後にそれぞれ、クリーニングユニット６０Ｙ〜６０Ｂによりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。

このようにして転写ベルト１１に形成されたカラートナー画像は、２次転写ローラ１７により転写ベルト１１上からシート状記録媒体である転写紙Ｓ上に静電的に「２次転写」され、定着装置１９により転写紙Ｓ上に定着されて画像装置外に排出される。

転写紙Ｓは、カセット１５内に積載されて収容され、図示されない周知の給紙機構により給紙され、図示されないタイミングローラ（レジストローラとも言う。）により尖端部を保持された状態で待機し、転写ベルト１１上のカラートナー画像の移動にタイミングを合わせて２次転写部へ送り込まれる。

「２次転写部」は、転写ベルト１１と、これに接して連れ回りする２次転写ローラ１７との当接部であり、転写ベルト１１上のカラートナー画像が２次転写部に到達するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｓがタイミングローラにより２次転写部に送り込まれる。

かくして、カラートナー画像と転写紙Ｓが重ね合わせられ、カラートナー画像は転写紙Ｓ上に静電転写（２次転写）される。

２次転写によりカラートナー画像を転写された転写紙Ｓは、続いて、定着装置１９を通過する際にカラートナー画像を定着され、その後、カラープリンタ１００の上部のトレイＴＲ上に排出される。

以上が、カラープリンタ１００による「カラー画像プリントのプロセス」の概略説明である。

即ち、図１（ａ）のカラープリンタは「電子写真プロセスにより１種以上のトナー画像（イエロー〜ブラックトナー画像）を形成し、これらトナー画像をシート状記録媒体Ｓ上に転写し、シート状記録媒体Ｓに担持されたトナー画像（カラートナー画像）を、定着装置１９によりシート状記録媒体Ｓに定着する画像形成装置である。

次に、図１（ａ）のカラープリンタにおける定着装置１９を、図１（ｃ）を参照して説明する。

定着装置１９は、図１（ｃ）に示すように所謂「ベルト定着方式」であり、定着を行なう部分は、図示の如く、定着部材としての定着ベルト６１とともに、加熱手段としての加熱ローラ６２、定着用ローラ６４、加圧部材としての加圧ローラ６３、テンションローラ６５、剥離爪６６、表面状態変更ローラ６７等を有している。

定着ベルト６１は、ニッケル、ポリイミドなどの基材に「ＰＦＡやＰＴＦＥなどによる離型層」を有するもの、さらには、これら基材と離型層との間に「シリコーンゴムなどの弾性層」を設けた構成である。

従って、定着ベルト６１の表面は「離型層をなすＰＦＡやＰＴＦＥなどの樹脂」であり、その表面の情報（表面状態情報）が検出の対象である。
表面状態情報は、以下において単に「表面情報」とも言う。

定着ベルト６１は無端ベルトで、加熱ローラ６２と定着用ローラ６４とに巻き掛けられ、テンションローラ６５により「必要な張り」を与えられている。

加熱ローラ６２は、アルミや鉄による中空ローラで、ハロゲンヒータなどの熱源Ｈを内包しており、この熱源Ｈにより、加熱ローラ６２を介して定着ベルト６１を加熱する。なお、図示されていないが、定着ベルト６１の表面温度を検出するための温度センサ（サーモパイル等）が、定着ベルト６１の表面に「非接触」で設けられている。

定着用ローラ６４は、金属の芯金をシリコーンゴムで囲繞し、弾性を付与したものである。定着用ローラ６４は、定着ベルト６１を反時計回りに回転駆動する。
加圧ローラ６３は、アルミ又は鉄等の芯金の上にシリコーンゴムなどの弾性層を設け、表層はＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層により構成されている。

加圧手段である加圧ローラ６３は、定着用ローラ６４と対向する位置で、定着ベルト６１に圧接する。この圧接は、定着用ローラ６４を変形させ「ニップ部」を形成する。このニップ部が定着部となる。

テンションローラ６５は、金属の芯金にシリコーンゴムを設けたものである。

剥離爪６６はその尖端部が、定着ベルト６１の表面に当接するようにして、定着用ローラ６４の軸方向（紙面に垂直な方向）に複数個配設されている。

前述の如く、定着ベルト６１の表面温度を検知する非接触の温度センサ（図示されず）が設けられているが、これに代えて、接触型の温度センサ（サーミスタ）を用いることも可能である。

表面状態変更手段としての表面状態変更ローラ６７は、金属の芯金に「所定の粗さを有する表層」を有するものである。「表層」は、例えば数１０μｍオーダの凹凸形状を有しており、その表面粗さは定着ベルト６１の表面粗さより大きく、表面状態変更ローラ６７を定着ローラ６１の表面に接触させて回転させると、表面状態変更ローラ６７による摺擦により、定着ローラ６７の表面は粗らされて表面部分が削られ「新たな面」が露呈する。

従って、定着ベルト表面の「傷のある部分」を削って「傷の部分を削り去」って、傷のない新たな面を露呈させることができる。

表面状態変更ローラ６７は、後述するように、定着ベルト６１に対して接離可能となっている。

定着が行なわれるときは、ヒータＨにより加熱されつつ定着ベルト６１が反時計回り、加圧ローラ６３が時計回りにそれぞれ回転し、定着ベルト６１の表面温度が「定着可能な温度」になると、カラートナー画像を転写された転写紙Ｓが、矢印方向へ搬送されて定着部に進入する。

そして、カラートナー画像は、転写部において定着ベルト６１側から熱を受け、加圧ローラ６３により定着ベルト６１に対して押圧されて圧力を受け、転写紙Ｓに定着される。

補足すると、カラープリンタ１００は、転写ベルト１１をクリーニングするクリーニング装置（図示されず）を有している。

この「クリーニング装置」は、図１（ａ）において作像ユニットＵＹの左方において、転写ベルト６１がローラに巻き掛けられた部分に対向して、転写ベルト１１に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、転写ベルト１１上の「残留トナーや紙粉等の異物」を掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。
図示されないクリーニング装置はまた、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排出手段も有している。

図１に示した画像形成装置例では、転写方式は、上述の如く「転写ベルト１１上に各感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂに形成されたカラートナー画像を順次重畳して１次転写し、転写されたカラートナー画像を２次転写ローラ１７により転写紙Ｓ上に一括転写する方式」であるが、転写方式はこれに限らない。

例えば、転写ベルト１１上に転写紙Ｓを担持して搬送し、この転写紙Ｓを各感光体ドラムに対向接触させて各色のトナー画像を、各感光体ドラムから転写紙Ｓ上に直接的に重畳して転写する方式とすることも可能である。この場合も、カラートナー画像の定着は、上記と同様でよい。

さて、図１に示す画像形成装置（カラープリンタ１００）は、定着装置１９が、定着部材（定着ベルト６４）の表面情報を検出する「表面状態情報検出装置」を有する。
「表面状態情報検出装置」は、以下において「表面情報検出装置」とも言う。

表面状態情報検出装置は「定着部材の外周面に、定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向へ複数の光スポットを形成し、各光スポットにおける反射光を受光して検知した複数の検知結果に基づき、定着部材の外周面の表面状態情報を検出する」もので、「反射型光学検知装置」と「複数の検知結果に基づき定着部材表面の表面情報を検出する表面情報検出部」とを有する。

説明中の実施の形態においては、「反射型光学検知装置」としての反射型光センサ２００と表面情報検出部３００とにより構成される。

反射型光センサ２００は、図１（ｃ）に示すように、定着ベルト６１の「加熱ローラ６２に巻き掛けられた部分」に対向して配置され、定着ベルト６１の表面に向かって「定着ベルト６１の表面における搬送方向と交わる方向」に複数の光スポットを照射する照射部と、定着ベルト６１からの反射光を受光するセンサ部とからなる。

上記「定着ベルト６１の表面における搬送方向と交わる方向」は、光走査による画像書き込みの際の「主走査方向」に対応するので、以下では簡単に「主走査方向」と言う。
なお、このように、反射型光センサにより照射される複数の光スポットの配列方向が、主走査方向になるのは、参考例であり、この発明の画像形成装置にいては、上記複数の光スポットは「定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向」へ配列するように形成される。以下、参考例に基づき、反射型光センサにつき説明する。

表面情報検出部３００は、反射型光センサ２００に接続され、カラープリンタ１００内に配置され、反射型光センサ２００からの検知信号を受けて定着ベルト６１の表面状態を表面情報として検出する。なお、表面情報検出部３００は、反射型光センサ２００の動作を制御する機能も有する。

表面状態変更制御装置４００は、表面状態変更ローラ６７に接続され、画像形成装置１００内に配置されており、表面情報検出部３００の検知結果を受けて表面状態変更ローラ６７の動作を制御する。この制御については後述する。

表面状態変更ローラ６７は、図１（ｃ）には示されていない駆動手段により「転写ベルト６１への接離と摺擦駆動」を行なうようになっている。
図示されない駆動手段と表面状態変更ローラ６７とは「表面状態変更手段」を構成し、上記駆動手段は表面状態変更制御装置４００により制御されるようになっている。

表面情報検出部３００、表面状態変更制御装置４００の「制御」を行なう部分は、マイクロコンピュータやＣＰＵとして構成することができる。上記「制御」を行なう部分は、同一のコンピュータに制御プログラムとして内蔵されていることができる。

さて、定着部材である定着ベルト６１の表面は、当初は無傷であるが、定着動作が繰り返されるに従い、前述のオフセットや、剥離爪６６等との接触による傷、シート状記録部材による「筋状の傷」が発生する。

このような「傷やオフセットの生じた表面の状態」、即ち、オフセットの有無や程度、傷の状態や位置」が表面状態であり「表面状態情報（表面情報）」である。

以下では、主として「筋状の傷」を表面情報とし、その検出を説明する。
図２は、定着装置１９による定着を、説明図的に示す図である。

図２における上下方向は「定着ベルト６１表面上で搬送方向ＴＲＤと直交する方向（前述の主走査方向）」に対応する。
符号Ｓは「定着されるべきカラートナー画像」を有する転写紙を示している。この説明例では、転写紙Ｓは「Ａ４サイズ」であり、これを長手方向と幅方向に搬送できるようになっている。符号Ａ４Ｔは、Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に搬送するときの紙幅を示し、符号Ａ４Ｌは、Ａ４サイズの転写紙Ｓを幅方向（短手方向）に搬送するときの紙幅を示している。
この場合は同一サイズの転写紙が「搬送方向に幅が異なる状態」で搬送されるのであるが、このような場合も「搬送方向に幅の異なる複数サイズのシート状記録媒体」の１例とする。

紙幅Ａ４Ｌは、定着ベルト６１の幅（図の上下方向の長さ）に略等しく、従って、Ａ４サイズの転写紙Ｓを幅方向（短手方向）に搬送するときには、長手方向の端部に生じる筋状の傷は、実際上殆ど問題とならない。

一方、紙幅Ａ４Ｔは、定着ベルト６１の幅よりも短く、筋状の傷は、紙幅Ａ４Ｌの内側に発生し、前述した問題を生じさせ得る。

図２における符号Ｗ１、Ｗ２は、Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に搬送するとき、主走査方向における「転写紙幅端部の移動の余裕幅」を示している。

Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に搬送するにしても「主走査方向の搬送位置を各転写紙に対して完全に一致させる」ことはできず、転写紙Ｓの両側端部の通過位置は、主走査方向にわずかながら変動する。

あるいはまた、定着ベルト６１自体にも、所謂「ベルト寄り」が発生すると、定着ベルト表面は、主走査方向において転写紙Ｓの両側端部に対して変動する。

さらに、転写紙Ｓと定着ベルト６１の接触する位置の変動幅が「狭い」と、筋状の傷も狭い範囲に集中して発生するので、転写紙を搬送する際に、転写紙ごとに意図的に「主走査方向での搬送位置」をずらす場合もある。
余裕幅：Ｗ１、Ｗ２は、このような変動を考慮したものである。

尤も、余裕幅は大きくても「１０ｍｍ」程度である。

このように、余裕幅：Ｗ１、Ｗ２を考慮すると、Ａ４サイズの転写紙Ｓを長手方向に送る場合「筋状の傷の有無」を表面状態として検出するのであれば、検出領域Ａは「余裕幅よりも大きく設定」する必要がある。

図２の例では、検出領域Ａは、余裕幅：Ｗ１、Ｗ２のうち「余裕幅：Ｗ２を含む」ように設定され、余裕幅：Ｗ１のある側には設けられていない。これは、筋状の傷の発生は、余裕幅：Ｗ１の領域と余裕幅：Ｗ２の領域とで、略同様に起こるであろうと考えられ、一方の余裕幅内での検出で実用上は十分であると考えられるからである。

勿論、余裕幅：Ｗ１、Ｗ２の各領域に対して検出領域を設定してもよく、さらには、検出領域の大きさを「転写ベルト６１の幅全体」に亘るように設定しても良い。

反射型光センサ２００は、主走査方向に複数の光スポットを照射する。これら複数の光スポットが照射される領域が検出領域Ａをなす。

反射型光センサ２００は、長い検出領域Ａを形成できるため、反射型光センサ２００と転写紙の幅方向端部との「主走査方向の相対的な位置関係」は比較的ラフでよい。

表面情報検出部３００は、反射型光センサ２００からの検知信号を受けて、主走査方向に長い検知領域Ａにおける「定着ベルトの表面状態」を検知する。
そして、転写紙の幅方向端部が検知領域Ａに含まれるとき、転写紙の幅方向端部により形成される筋状の傷の情報である「傷レベル」および／または「傷の位置（主走査方向の位置）」を定着ベルト６１の表面情報として定量化する。この点については後述する。

ここで傷レベルとは「傷の程度」、すなわち「傷の深さ（粗さ）や傷の幅（大きさ）」を言う。

「傷の深さ」について補足する。
定着部材の表面に「傷（サーミスタや剥離爪との接触による傷や、筋状の傷）」が生じると、前述の如くに、傷の部分で「定着部材とトナー画像の接触圧」が弱くなり、傷に応じて「定着不全」が生じ、定着された画像では「白抜け（画像濃度の低下する減少）」と呼ばれる「画像異常」が発生する。

この明細書に言う「傷の深さ」は、このような「傷と、傷に起因する画像異常との相関関係」を定量的に捉え、画像異常の程度を表すパラメータとして表現したものである。

次に、表面情報検出部３００とともに表面情報検出装置を構成する反射型光センサ（反射型光学検知装置）２００の１具体例を説明する。

図３は、反射型光センサ２００の具体的な１例を説明するための図である。

図３（ａ）〜（ｄ）に示す如くにＸ、Ｙ、Ｚ方向を定める。
Ｘ方向は、上の説明における「搬送方向に交わる方向」で、説明中の例では「主走査方向」である。
Ｙ方向は「搬送方向」に対応する。Ｚ方向は「Ｘ、Ｙ両方向に直交する方向」である。

符号６１Ｓは、定着ベルト６１の「検出領域（前述の検出領域Ａ）を含む表面部分」を示す。従って、Ｚ方向は、反射型光センサ２００から上記「表面部分６１Ｓ」に向かう方向である。

図３において、符号２０１は基板、符号２０２、２０３は長手方向側板を示し、符号２０５、２０６は長手方向側板、符号２０４はレンズ素子を示す。

まず、図３（ｃ）を参照すると、この図は、基板２０１上におけるＬＥＤ（発光ダイオード）とフォトセンサであるフォトダイオード（以下「ＰＤ」と表記する。）の配列状態を説明するための図であり、符号２１１はＬＥＤ、符号２１２はＰＤをそれぞれ示す。

ＬＥＤ２１１は、複数個（図には１８個が描かれているが、これは説明の便宜上のものである。ＬＥＤ２１１の配列個数は、設計条件により定められ、一般には数十個〜数百個に設定できる。）が、基板２０１の長手方向であるＸ方向に等間隔的に配列されている。

ＰＤ２１２も、複数個が、Ｘ方向に等間隔で配列されている。この説明例では、ＰＤ２１２の個数は、ＬＥＤ２１１の個数と同数、配列ピッチもＬＥＤ２１２の配列ピッチと同一である。

ＬＥＤ２１１の個々に、図３（ｃ）の左側から１つずつ順次に番号を振り、図の左側から数えてｎ番目のものをＬＥＤ２１１−ｎと表す。ＬＥＤ２１１の総数をＮとすると、全ＬＥＤ２１１は、ＬＥＤ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−ｎ、・・・２１１-Ｎの順次の配列である。

同様に、ＰＤ２１２についても、図３（ｃ）の左側から１つずつ順次に番号を振り、図の左側から数えてｎ番目のものをＰＤ２１２−ｎと表す。ＰＤ２１２の総数はＮであって、全ＰＤ２１２は、２１２−１、２１２−２、・・・、２１２−ｎ、・・・２１２-Ｎの順次の配列である。

ＬＥＤ２１１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）と、ＰＤ２１２−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とは１対１に対応する。図３（ｃ）に示すように、互いに対応するＬＥＤ２１１−ｎとＰＤ２１２−ｎとは、Ｙ方向（搬送方向に対応する方向）において「互いにＸ方向の同一位置」に配置されている。

次に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ）を参照して、レンズ素子２０４を説明する。
レンズ素子２０４は、２つの領域部分から構成されている。
即ち、図３（ａ）に示す「照射用レンズ２０４-ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）をアレイ配列した照射用レンズアレイの領域」と、同図（ｂ）に示す「受光用レンズ２０４Ｃによる領域」とである。

照射用レンズ２０４−ｎの個数は、ＬＥＤ２１１と同数個（Ｎ個）であり、ＬＥＤ２１１のＺ方向上部に、個々のＬＥＤ２１１−ｎと照射用レンズ２０４−ｎとが１対１に対応するようにして、Ｘ方向に配列されている。

受光用レンズ２０４Ｃは、図３（ｂ）および（ｄ）に示すように「単一のシリンドリカルレンズ」であり、ＰＤ２１２−１〜２１２−Ｎに共通に対応して、ＰＤ２１２のＺ方向上方に配置される。なお、図３（ｄ）は、反射型光センサ２００を「Ｙ軸の正の方向から負の側へ向かって見た図」である。
受光用レンズ２０４Ｃは、Ｙ方向にのみ正のパワーを有する。

照射用レンズアレイの領域と照射用レンズ２０４Ｃとは一体的に形成されている。これらは、樹脂成型により一体成形できる。

図３（ａ）、（ｄ）において、符号２３１−１、２３１−２、・・２３１−ｎ、・・・２３１−Ｎ−１は「ＬＥＤ２１１−ｎと照射用レンズ２２１−ｎとの組」の互いに隣接する組間での「フレア光」を防止するための遮光壁を示している。
また、図３（ｂ）に示す符号２３２は、ＬＥＤ２１１−ｎの配列と、ＰＤ２１２−ｎの配列との間でのフレア光を防止するための遮光壁を示している。

図３（ｂ）における符号２０５、２０６は、幅方向（Ｙ方向）の側板を示す。側板２０２、２０３、２０５、２０６は、一体化してケースをなしている。

上記遮光壁２３１、２３２は「ケース」と樹脂成形により一体化でき、レンズ素子２０４と遮光壁２３１、２３２も樹脂成形により一体化できる。さらに、レンズ素子２０４と遮光壁２３１、２３２と「ケース」も樹脂成形により一体化できる。

図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ２１１−ｎを点灯させると、放射された「発散性の光束」は、ＬＥＤ２１１−ｎに対応する照射用レンズ２０４−ｎにより集光され、定着ベルト表面６１Ｓを「光スポット」として照射する。

定着ベルト表面６１Ｓの「光スポットで照射された部分」での反射光は、図３（ｂ）に示されたように、受光用レンズ２０４ＣによりＹ方向にのみ集光されて、ＰＤ２１２−ｎに入射する。

定着ベルト表面６１Ｓによる反射は、鏡面反射と言うわけではなく、反射光はＸ方向にも広がるので、反射光を受光するＰＤは「ＰＤ２２１−ｎのみ」ではない。

次に、反射型光センサ２００の動作を、図４に示すフロー図を用いて説明する。

ＬＥＤ２１１は、図３（ａ）の左端のＬＥＤ２１１−１から右端のＬＥＤ２１１−Ｎまで（ｎ＝１〜Ｎ）、「順に１個ずつ点灯と消灯」を繰り返す。所謂「順次点灯」である。 ｎ番目のＬＥＤ２１１−ｎの点灯に同期して、定着ベルト表面６１Ｓからの反射光を、点灯したＬＥＤ２１１−ｎに対向するＰＤ２１２−ｎを含む、複数個のＰＤで受光する。

この例では、説明の簡単のため、受光するＰＤの数は「奇数」であるとし、ｍを整数として（２ｍ＋１）個であるとする。

即ち、ＬＥＤ２１１−ｎが点灯したときの反射光は、これに対応するＰＤ２１２−ｎと「その両側に続くｍ個のＰＤ」とで受光される。
例えば、ｍ＝２であるとすれば、反射光を受光する複数のＰＤは、ＰＤ２１２−ｎ−２、ＰＤ２１２−ｎ−１、ＰＤ２１２−ｎ（これがＬＥＤ２１１−ｎに対応する。）、ＰＤ２１２−ｎ＋１、ＰＤ２１２―ｎ＋２の５個である。

これら複数のＰＤは、受光量を光電変換する。光電変換された信号は、増幅されて「検知信号」となる。ＰＤごとの各検知信号は、検知のつど、表面情報検出部３００に送られる。

順次点灯が繰り返されて、ｎ＝Ｎとなり、右端のＬＥＤ２１１−Ｎが「点灯・消灯」すると、これを１周期として順次点灯は終了する。

場合によっては検知精度を上げるために、順次点灯を複数周期に亘って行い、各周期での検知結果の平均値処理などを行うこともできる。

上の説明の場合、ｎ＝１で、ＬＥＤ２１１−１が点灯するとき、受光するＰＤは５個ではなく、ＰＤ２１２−１、ＰＤ２１２―２、ＰＤ２１２−３の３個である。また、ｎ＝Ｎの場合も、受光するＰＤは５個ではなく、ＰＤ２１２−Ｎ−２、ＰＤ２１２―Ｎ−１、ＰＤ２１２−Ｎの３個である。

このような事情を鑑みると、この場合、順次点灯するＬＥＤを「ＬＥＤ２１１−１〜ＬＥＤ２１１−ＮのＮ個」とするのではなく、両側の２個ずつを外し「ＬＥＤ２１１−３〜ＬＥＤ２１１−Ｎ−２のＮ−４個」について順次点灯を行なうようにしても良い。

即ち、一般的には、点灯・消灯するＬＥＤ２１１は、全てのＮ個を用いる必要はなく、そのうち任意のＮ’（≦Ｎ）個を用いても良い。

上記の如く、ＬＥＤ２１１の個々の順次点灯が行なわれ、点灯ごとの検知信号が表面情報検出部３００に送られると、表面情報検出部３００は、図５に示す如くして表面情報を検出する。

表面情報検出部３００は、各ＰＤ（２１２−１〜２１２−Ｎ）の検知信号を受信する（検知信号数は原則として、ＬＥＤが１個点灯・消灯する度に（２ｍ＋１）個である。）と、受信するごとに（２ｍ＋１）個の検知信号の「和」を演算算出し、これを「検知結果：Ｒ−ｎ」とする。ｎ＝１〜Ｎである。

このようにして、主走査方向に順次に照射される光スポットの各々（主走査方向における定着ベルト表面上の各位置）に対応して、検知結果：Ｒ−ｎを得ることができる。

次に、検知結果：Ｒ−ｎに基づいて、定着ベルト表面６１Ｓの表面情報を検出する。

以下では、検知結果：Ｒ−ｎを「反射光強度：Ｒ−ｎ」とも言う。

一般に、定着ベルト６１の表面に傷がある場合には、傷がない場合に比べ、定着ベルト表面６１Ｓからの反射光は「正反射成分が減少」し「拡散反射成分が増加」する。

上述した例で言えば、ＬＥＤ２１１−ｎを点灯したときに、照射される光スポットの位置に傷があれば、この部分では正反射光成分が減少するので、ＰＤ２１２−ｎが受光する光量は減少し、その周辺のＰＤ２１２−ｎ−ｍ〜ＰＤ２１２−ｎ−１、ＰＤ２１２−ｎ＋１〜ＰＤ２１２−ｎ＋ｍでは受光量が増大する。しかし、一般的に、傷がある部位に対応する検知結果：Ｒ−ｎは「傷が無い部位のものに比して減少」する。

このような検知信号の特性に基づき、表面情報として「傷の有無」と「傷レベル」と「傷の位置（主走査方向の位置）」を表面情報として定量化する。
このために、上記の如くして得られた検知結果：Ｒ−ｎを「微分」する。微分操作には、種々のやり方があるが、ここでは最も簡単な操作として「隣接する検知結果：Ｒ−ｎ、Ｒ−ｎ＋１の差分：（Ｒ−ｎ＋１）−（Ｒ−ｎ）を、ＰＤの配列ピッチ：Ｐで割算する」ものとして説明する。即ち「隣接する検知結果の傾き」を演算する操作である。

図６（ａ）に、１周期の順次点灯により得られた検知結果：Ｒ−ｎ（縦軸の「反射光強度」）の例を模式的に示す。

この図では、データ点が１３点描かれているが、図示の簡単化のためであり、データ点が１３点であることには特に意味がない。

反射型光センサ２００では、主走査方向の定着ベルト表面上の各位置に対応して、反射光強度が得られるので、表面情報検出部３００で、複数の反射光強度を主走査方向に比較すると「反射光強度が低下している位置」には傷があることが分かる。

図６（ａ）においては、検知領域Ａの中央部近傍で、検知結果：Ｒ−ｎ（反射光強度）の値が減少しており、この事実により「傷が存在する」ことが分かる（図５における「傷の有無を判定」）。このようにして、表面情報として「傷の存在」が検出される。

次に、「傷の位置」の検出（図５における「傷の位置を判定」）を説明する。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した検知結果のデータ：Ｒ−ｎに対して、前述の微分操作を行なった結果を示している。微分理論一般から明らかなように、極小位置では「微分値が０」であって、極小の前後では「微分値は負から正に向かって変化」している。

従って、図６（ｂ）に示すように、微分値が「負から正に大きく変化するゼロクロス位置」を求めることで「傷の位置」を検出（判定）できる。

なお、「微分値の絶対値」が、予め設定した所定の値（「閾値」）より小さい場合は「反射光強度の低下が問題とならない程に小さい」ことを示しており「傷は無い」と判定される。

以下、具体例に即して説明する。
図３に示した如き反射型光センサ２００を以下のように構成した。
ＬＥＤ２１１、ＰＤ２１２の配列数：Ｎ＝２４、順次点灯させるＬＥＤ：ｎ＝３〜２２、ＬＥＤ２１１、ＰＤ２１２の配列ピッチ：１ｍｍとした。

この反射型光センサ２００では、定着ベルト表面に１ｍｍピッチで光スポットが照射される。

４０万枚の転写紙（Ａ４サイズの長手方向への搬送）に対して定着を行なった後の定着ベルト６１に対して、上述の反射型光センサ２００を用いて得られた検知結果：Ｒ−ｎと、主走査方向位置との関係を、図７（ａ）に示す。
光スポットは、定着ベルト表面にピッチ：Ｐ＝１ｍｍで照射されるので、図７（ａ）における横軸のｎは、光スポット照射位置を「ｍｍ単位」で表したのと同等である。

図７（ｂ）には、図７（ａ）の検知結果を主走査方向に対して微分した結果を示す。

なお、微分値を平滑化するため「Ｒ−（ｎ―１）、Ｒ−ｎ、Ｒ−（ｎ＋１）の３点での傾き」を算出することもできる。

図７（ｂ）における「ゼロクロス位置」を求めるとｎ＝１２．５となり、ＬＥＤ２１１−１２とＬＥＤ２１１−１３とに対応する光スポット照射位置の中間である「１２．５ｍｍの位置」を傷の位置として検出（判定）できる。

次に、傷レベルの検出（判定）を説明する。
傷レベルとしては、前述の「傷の深さ」と「傷の幅」があるが、先ずは「傷の深さ」の検出を説明する（図５における「傷の深さを判定する」）。

定性的に見て「傷の深さが深いほど、定着ベルト表面の粗さが大きく、反射光強度の低下が大きい」と考えられる。従って「傷の深さ」を検出するには「反射光強度の低下量」を求めればよい。その模式図を図８に示す。

検知結果：Ｒ−ｎ（反射光強度）が、図８であるような場合には、単純に「検知結果：Ｒ−ｎの最小値」を求めて「傷の深さ」としても良いが、反射型光センサ２００の取り付態位の傾きや、定着ベルトの傾き等に起因して、検知結果：Ｒ−ｎに「傾き成分が重畳」されることも考えられる。

「傷の位置」は、前述のように検出できている。

傷のない位置は「検知結果：Ｒ−ｎの変動が小さい位置」、即ち「微分値が０付近に集まる位置」である。この点を考慮して、主走査方向に対する微分結果から、傷のない位置を算出できる。

図９を参照して、傷のある位置：ｎ_０での検知結果：Ｒ−ｎ_０と、少なくとも２つの傷のない位置：ｎ_１、ｎ_２での検知結果：Ｒ−ｎ_１、Ｒ−ｎ_２から「反射光強度の低下量」を求める１例を説明する。

検知結果：Ｒ−ｎに重畳される傾き成分を差し引くため「複数の傷のない位置での検知結果を結んだ近似直線」と、傷のある位置での検知結果との距離を求めればよい。

先に説明した図７（ａ）、（ｂ）の結果にこの方法を適用し、反射光強度の低下量を求める場合を説明する。

図７（ｂ）から、傷の位置に対して「微分値が小さい±２０の範囲で複数点集まっている位置」を求めたのが図９（ａ）である。この図から、傷のない位置としてｎ＝６とｎ＝１５を選択できる。

そこで、傷のある位置：ｎ_０＝１２．５と、傷のない位置：ｎ_１＝６、ｎ_２＝１５を抽出し、それぞれにおける検知結果：Ｒ−ｎを用いて「傷の深さ（粗さ）」を算出できる。

図９（ｂ）における破線は「Ｒｎ−ｎ_１とＲｎ−ｎ_２を結んだ直線」であり、「破線の矢印は傷の深さ」に対応している。
この例では「傷の深さは６３．１」である。
傷の位置における「反射光強度の低下の比率」は０．１６（１６％）である。

前述の如く「傷の深さ」は「傷と、傷に起因する画像異常との相関関係」を定量的に捉え、画像異常の程度を表すパラメータとして表現したものであり、この例における傷の深さ「６３．１」は「傷そのものの物理的な深さ」ではなく、これに対応する「画像異常（濃度低下）の程度」が特定されるものである。

図９（ｂ）から、破線で示される傾き成分に「傷の深さが重畳」している様子が見て取れる。

傷レベル（傷の深さ）が大きくなるにつれ、この「反射光強度の低下」が増加する。

もう１つの表面情報として「傷の幅（大きさ）」を検出（図５における「傷の幅を判定する」）する方法を説明する。

「傷の中心位置」は前述の如く検出されている。
そこで、傷のある位置での検知結果：Ｒ−ｎから「傷の深さ（粗さ）に相当する反射光強度の低下量」が所定量（例えば５０％）低下する反射光強度を持つ位置を算出する。

図１０は、図９（ｂ）の縦軸を拡大して示す図である。
図１０の結果から「傷の半値幅」を３ｍｍとして検出（判定）することができる。

なお、上記の表面情報（表面状態のパラメータ）すべてを検出しても良いし、必要なパラメータのみを判定することもできる。

上記の例において、反射型光センサ２００は「順次点灯」させていたが、複数のＬＥＤ２１１を同時点灯することもできる。この場合には、同時点灯のタイミングに同期して、複数のＰＤ２１２もそれぞれ反射光を受光する。
この場合、表面情報検出装置では、上記のようにＰＤ２１２の検知信号の和を取ることなく「ＬＥＤ２１１−ｎに対応したＰＤ２１２−ｎの検知内容」を検知結果：Ｒ−ｎとして採用する。
すなわち、主走査方向に照射される各々の光スポット、換言すれば「定着ベルト表面上の主走査方向の各位置」に対応して反射光強度を得ることができる。

「反射型光学検知装置」の形態は、上に説明した反射型光センサ２００に限定されるものではない。定着ベルトの表面に「主走査方向に複数の光スポットを照射でき、その反射光が受光できる構成」であれば良い。

上に説明した反射型光センサ２００は「複数のＬＥＤと複数のＰＤが１対１に対向するアレイタイプ」であるが、レーザを光偏向器で偏向し、定着ベルトの表面からの反射光を１つないしは複数のＰＤで受光するような光偏向タイプも可能である。
また「１つのＬＥＤと１つのＰＤからなる光センサ」を駆動手段により主走査方向に移動させる「センサ駆動タイプ」でも良い。

上に説明した実施の形態例においては、反射型光センサ２００は、定着ベルト６１の表面上の主走査方向において、Ａ４サイズを長手方向に搬送する場合の用紙幅端部の片側に比較的ラフに配置できる。

反射型光センサ２００を「用紙幅端部の近傍」に置くことにより、検知領域Ａの主走査方向の長さを短くしても「用紙幅端部を検知領域Ａに含む」ようにできる。すなわち、検知領域Ａを短くできることは「反射型光センサ２００を、特に主走査方向に小型化」することが可能になるメリットがある。

「傷の幅」は、数１００μｍ〜数ｍｍ程度で、傷の位置の変動範囲は１０ｍｍ程度であることから、検知領域Ａの大きさとしては「主走査方向に５ｍｍ〜１５ｍｍ程度」が好適である。

この発明の画像形成装置はまた、例えば、Ａ３サイズ、Ａ４サイズ、Ａ５サイズなどの「複数のサイズの転写紙」を使用することができる。
一般的には、最大通紙できる転写紙はＡ３サイズで、これを長手方向に搬送する場合が多く、「小サイズの用紙幅」としては、Ａ３サイズを除くサイズの転写紙による「筋状の傷」による表面情報の検出が対象となる。
仮に、Ａ２サイズを長手方向に通紙可能な画像形成装置である場合には、Ａ２サイズを除くサイズの転写紙による筋状の傷による表面情報が検出の対象となる。

上の説明例では、反射型光センサ２００は１つ使用されているが、Ａ４サイズの長手方向の搬送幅の両端に存在するから、反射型光センサ２００を搬送幅両側に１個ずつ、計２個配置することもできる。

しかし、前述したように、筋状の傷の発生は、上記両端部で略同様に起こり、傷レベルに大きな相違は見られないこことから、上の説明のように、片側のみでも十分である。

また、配置する反射型光センサを１個とすると、複数個用いる場合に発生する「反射型光センサの特性ばらつきや取り付ばらつき」の影響を受けることなく、定着部材の表面情報を良好に検知することができる。

上に説明した参考例では、反射型光センサにより照射される「光スポットの配列」を、搬送方向に対して直交する「主走査方向」とした（図１１（ａ）はこの場合であり、符号ＳＰは光スポットを表す）。
この発明は、反射型光センサにより照射される複数の光スポットの配列が、定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向となる点に特徴を有する。

図１１（ｂ）は、「光スポットＳＰの配列が、搬送方向に対して直角と異なる方向」となる場合の１例であり、搬送方向（Ｙ方向）に対して４５度傾けた場合を示す。このようにすることにより、主走査方向の検知領域Ａ’は、検知領域Ａの「１／√２」に短くなるが、主走査方向の光スポットの配列ピッチも１／√２に小さくでき、検知結果の位置分解能を向上させることができる。
光スポットＳＰの配列方向が「搬送方向に対して直角となる方向」となす角は、上記４５度に限らないことは言うまでもない。

上に説明した実施の形態では、定着ベルトにおける「筋状の傷」による表面情報を主たる検出対象とする場合であるが、検出対象は、これに限らず、前述のオフセットや「サーミスタや剥離爪との接触に起因する傷」であることもできる。

例えば、オフセットの場合、定着ベルト表面に固着したトナーの状態が「フィルム状」である場合であると、検知結果である反射光強度：Ｒ−ｎの低下は「比較的小さくて、且つ、広い範囲にわたる」ので、このような特性から検出できる。

また、「筋状の傷の幅」は、前述の如く数１００μｍ〜数ｍｍ程度であるのに対し、「サーミスタや剥離爪との接触に起因する傷」の幅は「数１０μｍ〜数１００μｍ」であり、その発生位置も略決まっているので、検出位置と傷の幅とにより「筋状の傷」と区別できる。

上には、定着部材として「定着ベルト」の場合を説明したが、定着部材はこれにかぎらず定着ローラを用いることもできることは言うまでもない。

しかし、定着部材として定着ベルトを用いる場合、定着ベルトとして「特に表層にＰＦＡ等の表面硬度が高い材料を用いた定着ベルト」は傷つきやすく、表面情報の検出が重要であるが、反射型光センサを用いて表面情報を検知することで、ベルト交換等の管理が容易になる。

定着部材表面の表面情報は、上に説明した例のように「シート状記録媒体と定着部材表面との接触に起因する、搬送方向の筋状の傷に係る情報」であることができるが、この場合、表面情報として、傷レベル（傷の深さや傷の幅）と、傷の主走査方向の位置を同時に検知可能である。

定着部材表面の表面情報が、筋状の傷の傷レベルと傷の位置とに係る情報である場合、傷の位置を、上記の如く、複数の検知結果：Ｒ−ｎに対し、光スポットの配列方向における微分操作により特定することにより、検知結果の変曲点を精度良く算出でき、傷の位置を精度良く算出できる。

また、上記の如く、傷の位置での検知結果と、複数の検知結果に対する微分操作の結果である微分値の絶対値がゼロ付近に集まる少なくとも２つの位置での検知結果から、傷レベルを判定するようにすると、傷のない位置での検知結果も用いるので「重畳する傾き成分を除去」して、精度良く傷レベルを算出できる。

また、複数の光スポットを、定着部材表面に「搬送方向に交わる方向へ順次に照射」することにより、同時に照射する場合に比して、クロストーク（１つのＰＤから見たとき、複数のＬＥＤからの反射光を同時に受光してしまう）がなくなり、主走査方向の各光スポット位置に対応して得られる検知結果の検知精度を向上させることができる。

反射型光センサは、先に上げた反射型光センサ２００に限らず、１方向に配列されたＮ（≧１）個のＬＥＤと、これらＮ個のＬＥＤの個々からの光を定着部材表面に光スポットとして集光させるＭ（Ｎ≧Ｍ≧１）個のレンズと、各光スポットにおける定着部材表面での反射光を受光するＫ（Ｎ≧Ｋ≧１）個のフォトセンサとを有する構造のものとすることができる。

この場合、１個の集光レンズに対して複数個のＬＥＤが対応することになり、集光レンズアレイの構造が簡単化される。このような場合、フォトセンサとしては単一の受光面をもつものでも良い。集光レンズは大きくなることにより、フォトセンサへの受光レンズとしての兼用が可能となる。

次に、表面状態変更手段による「定着ベルト表面状態の変更」を説明する。

前述したように、表面状態変更ローラ６７は「金属の芯金に所定の粗さ（定着ベルト６１の表面の粗さよりも大きな粗さ）を有する表層」を有するものである。
図１２に示すように、表面状態変更ローラ６７はロッド６９に支持されている。
ロッド６９は回動軸６８に接続されており、これらロッド６９と回動軸６８とは、表面状態変更制御装置４００によって制御駆動されるようになっている。
ロッド６９と回動軸６８は前述の「駆動手段」を簡略化して示すものである。

図１２（ａ）は、表面状態変更ローラ６７が定着ベルト６１の表面に接した状態を示し、同図ｂ）は、表面状態変更ローラ６７が定着ベルト６１から離れた状態を示している。

このように表面状態変更ローラ６７は、定着ベルト６１に対して接離可能である。

表面状態の変更は、以下の手順で実行される。

図１３に示すように「印刷ジョブが終了（画像形成プロセスが終了）」した後、定着ベルト６１は回転駆動され、反射型光センサ２００は図４のフロー図に従って動作され、動作が終了すると、図５に示すフロー図の如くに表面情報検出部３００が定着ベルト６１の表面状態を検出（判定）する。判定の結果「傷が存在しない」場合には、表面状態変更ローラは駆動されることなく、表面状態変更制御の工程が終了する。

表面情報検出部３００が「傷の存在を検出」した場合には、表面情報検出部３００からの検知結果を受けて、表面状態変更制御装置４００は「表面状態変更ローラ６７の動作」を以下の如くに制御する。

図１４は「表面状態変更ローラ６７の動作」を表すフロー図である。

表面状態変更ローラ６７は、通常は「通常定着ベルト６１から離れた位置に退避」しているので、「動作開始」後、まず、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１に接触させる、続いて、表面状態変更ローラ６７を回転駆動させる。

表面状態変更ローラ６７は、予め「傷のレベルに応じた回動時間」が設定されており、表面情報検出部３００により検出された「傷のレベル」に応じた所定時間、回転駆動される。
これにより、表面状態変更ローラ６７の「所定の粗さを持った表層」が定着ベルト６１の表面に接しながら回動するので、定着ベルト６１の表面の「転写紙の紙幅端部で形成された筋状の傷」の部分が削られて「新たな表面部分」が露呈する。
即ち、定着ベルト６１の表面状態が変更される。変更の程度は、表面状態変更ローラ６７の回動時間に依存する。

上記「所定時間の回動後」、表面状態変更ローラ６７は定着ベルト６１から離隔されて回転を停止され、元の位置に退避し、表面状態変更ローラ６７の動作は終了する。

表面状態変更ローラ６７による「表面状態変更」は、上の例に限らず、以下の如き態様も可能である。
図１５に示すフロー図による場合は、以下の如くである。

「印刷ジョブが終了（画像形成プロセスが終了）」した後、定着ベルト６１は、さらに回転駆動され、反射型光センサ２００は、図４のフロー図に従って動作される。動作が終了すると、図５の手順で表面情報検出部３００が定着ベルト６１の表面状態を判定（表面情報を検出）する。判定の結果「筋状の傷が存在しない」場合には、表面状態変更ローラは駆動されることなく、制御プロセスは終了する。

判定の結果「筋状の傷の存在」が明らかになった場合には、表面情報検出部３００からの検知結果を受けて、表面状態変更制御装置４００は表面状態変更ローラ６７の動作を上述の場合と同様に制御する。

表面状態変更ローラ６７の動作が終了した後、再び、反射型光センサ２００を動作して表面情報検出部３００により定着ベルト６１の表面状態を判定する。この動作の制御のため、図１（ｃ）に示すように、表面状態変更制御装置４００は、反射型光センサ２００と表面情報検出部３００を制御する。

このようにして「定着ベルトの表面状態が、傷のない状態に変更」されたか否かを確認できる。反射型光センサ２００は複数の光スポットを照射できるので、傷の位置だけでなく、すべての照射領域で傷のない均一な状態になったか否かを確認可能である。
そして、確認後、まだ傷が残っているようであれば、再び表面状態変更ローラ６７を動作させ、筋状の傷がなくなるまで一連の動作は繰り返すことができる。
このようにして、定着ベルトに「傷の無い状態」を確実に得ることができる。

図１６は「表面状態変更の他の例」を説明図的に示すフロー図である。

印刷ジョブが終了した後、定着ベルト６１を回転駆動しつつ、反射型光センサ２００を図４に示すよう動作させる。動作が終了すると、図５の手順で表面情報検出部３００が定着ベルト６１の表面状態を判定する。

判定の結果、筋状の傷がなければ表面状態変更ローラ６７を動作させることなく、制御プロセスを終了する。
判定の結果「筋状の傷」の存在が明らかとなった場合は、表面情報検出部３００からの結果を受けて、表面状態変更制御装置４００が表面状態変更ローラ６７を駆動制御する。

表面状態変更ローラ６７は、図１２の手順に従って駆動制御されるが、このとき、表面状態変更ローラ６７の回転駆動と並行して、反射型光センサ２００も動作させ、表面情報検出部３００により定着ベルト６１の表面状態をリアルタイムで判定する。

すなわち、表面状態を判定しつつ表面状態変更ローラ６７を回転駆動し「傷がない」と判定されるまで回転駆動を継続する。

この場合も、反射型光センサ２００は複数の光スポットを照射できるので「傷の位置のみならず照射領域の全域」に亘って、定着ローラ表面が傷のない均一な状態になったか否かを確認可能である。

「傷が無い状態」が検出されたら、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１から離隔させて回転駆動を停止し、反射型光センサ２００の動作を終了させて表面状態変更プロセスを終了する。

このようにすると「表面状態変更ローラの必要最小限の回転駆動」で、定着ベルト表面に傷のない表面状態を確実に得ることができる。

表面状態変更ローラは、筋状の傷の発生する部位で定着ベルトの表面状態を変更するのであるから、この目的を達成できるように配置される必要があることは言うまでもない。

図２に示した場合を例にとれば、この場合、傷の発生領域として余裕幅：Ｗ１、Ｗ２を考えた。このような場合であれば、表面状態変更ローラは、余裕幅：Ｗ１、Ｗ２の位置に配置する必要がある。

図１７は、このような場合の配置例を示している。
この例では、２つの表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂが共に回転軸６８上に設けられ、一方が余裕幅：Ｗ１を含む表面領域に対して接離し、他方が余裕幅：Ｗ２を含む領域に対して接離するようになっている。

２つの表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂは何れも、回転軸６８方向の長さが「検知領域Ａよりやや狭く、余裕幅：Ｗ１、Ｗ２よりもやや大きく」設定されている。

また、図示されない反射型光センサを、転写紙の「搬送方向に直交する方向のサイズ」に応じて、搬送方向に直交する方向へ変位できるようにし（これにより検知領域Ａの位置も変化する）、表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂも、回動軸６８に沿って移動可能とすることができる。

図１８に示す配置例では、表面状態変更ローラ６７は「定着ベルト６１の幅（搬送方向に直交する方向の長さ）よりもやや長い長さ」を持ち、従って、定着ベルト６１の幅方向全域に亘って表面状態を変更させることができる。

このようにすると、転写紙の幅端部で形成された「筋状の傷」を削り取って表面を改良できるのみならず、ベルト全幅に渡って表面を均一に改善することができ、分離爪や温度センサによる傷やオフセットに対しても有効に「表面状態の変更」を実現できる。

上述したように、反射型光センサ２００の点滅を「同時点灯」することもでき、この場合には、同時点灯のタイミングに同期して、複数のＰＤ２１２もそれぞれ反射光を受光するが、表面情報検出部３００は「検知信号の和」を取ることなく、各ＬＥＤ２１１−ｎに対応した各ＰＤ２１２−ｎの検知結果：Ｒ−ｎを使用し、主走査方向に照射される各々の光スポット、換言すれば「定着ベルト表面上の主走査方向の各位置」に対応した反射光強度：Ｒ−ｎを得ることができる。

この発明では、筋状の傷の位置や幅を表面情報として検知可能であり、傷の存在が検知された場合にのみ「表面状態を変更」するので、形成画像の品質の劣化を未然に防止しつつ、定着部材の劣化を延ばすことが可能である。

また、定着部材表面の状態を改善することで、傷の進行を遅らせ、定着部材交換間隔を長くでき、コストおよびダウンタイムを低減した画像形成装置を提供可能である。

また、表面状態変更手段を「定着部材表面に接して表面を摺擦する時間を制御」することで「傷レベルに応じた表面状態変更」が可能になる。

また、定着部材の表面状態を変更した後に、再度、定着部材の表面情報を検出することにより、表面状態の変更程度を確認でき、確実に良好な表面状態を得ることができる。

定着部材の表面状態を変更しつつ、定着部材の表面情報を検出すると、表面状態の変更度合いを常に確認でき、表面状態変更手段の必要最小限の動作で（定着部材の劣化を最低限に抑えて）確実に良好な表面状態を得ることができる。

１９ 定着装置
６１ 定着ベルト（定着部材）
６２ 加熱ローラ
６３ 加圧ローラ
６４ 定着部ローラ６４
６５ テンションローラ６５
６６ 剥離爪
６７ 表面状態変更ローラ
２００ 反射型光センサ
３００ 表面情報検出装置
４００ 表面状態変更制御装置
Ｓ トナー画像を転写されたシート状記録媒体（転写紙）

特開２００６−２５１１６５号公報 特開２００７− ３４０６８号公報 特開平 ５−１１３７３９号公報

Claims (13)

1. 回転する定着部材と、該定着部材の外周面と当接し、通過する記録媒体上の未定着トナ
   ーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加
   熱手段と、を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
   前記定着部材の表面状態情報を検出する表面状態情報検出装置と、
   前記定着部材の表面状態を変更する表面状態変更手段と、
   該表面状態変更手段を制御する表面状態変更制御装置と、を有し、
   前記表面状態情報検出装置は、前記定着部材の外周面に、当該定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向へ複数の光スポットを形成し、各光スポットにおける反射光を受光して検知した複数の検知結果に基づいて、前記定着部材の外周面の表面状態情報を検出し、前記表面状態変更制御装置は、前記検出された前記表面状態情報に基づき前記表面状態変更手段を制御することを特徴する画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記表面状態変更手段は、前記定着部材の表面の粗さよりも粗い表面を持ち、前記定着
   部材の外周面に接離可能に設けられ、前記定着部材の外周面を摺擦することにより表面状
   態を変更することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、
   表面状態情報検出装置により検出される定着部材表面の表面状態情報が、筋状の傷の傷
   レベルと回転移動方向に直交する方向の位置に関する情報であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   表面状態変更制御手段が、検出された傷レベルに関する情報に応じて、表面状態変更手
   段の定着部材表面への接触時間を制御することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、
   表面状態変更手段が、少なくとも筋状の傷の、回転移動方向に直交する方向の位置の近傍において、定着部材の表面状態を変更することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   表面状態変更手段が、定着部材表面の回転移動方向に直交する方向の全域に亘って、定着部材の表面状態を変更することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載の画像形成装置において、
   表面状態変更制御装置が、表面状態情報検出装置を制御する機能を有し、表面状態変更
   手段による表面状態変更と同時もしくは変更ののちに、さらに表面状態情報検出装置によ
   る定着部材の表面情報の検出を行なうことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７記載の画像形成装置において、
   表面状態変更手段による表面状態変更ののちに、さらに表面状態情報検出装置による定
   着部材の表面情報の検出を行ない、検出された表面情報に応じて、表面状態の変更を行な
   うことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載の画像形成装置において、
   表面状態情報検出装置において、複数の光スポットを定着部材表面に照射する反射型光
   学検知装置が、上記定着部材の回転移動方向に対し直交する方向と異なる方向へ複数の光スポットを順次に照射することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の画像形成装置において、
    定着部材の回転移動方向に幅の異なる複数サイズのシート状記録媒体へのトナー画像の定着が可能であり、表面状態情報検出装置による検出部位を、最大サイズでないシート状記録媒体の幅方向端部を含む該幅方向端部近傍に設定したことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載の画像形成装置において、
    表面状態情報検出装置が１つの反射型光学検知装置を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１〜１１の任意の１に記載の画像形成装置において、
    定着部材が定着ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
13. 電子写真プロセスにより１種以上のトナー画像を形成し、上記トナー画像をシート状記
    録媒体上に転写し、上記シート状記録媒体に担持されたトナー画像を、定着装置により上
    記シート状記録媒体に定着する請求項１〜１２の任意の１に記載の画像形成装置。

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