JP6418426B2 - 定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、シート状記録媒体にトナー画像を定着させる定着装置、及び前記定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来、像担持体と、該像担持体に画像情報に応じて変調された光を照射して潜像を形成する露光装置と、前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する現像装置と、前記トナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、前記トナー画像をシート状記録媒体に定着させる、定着ベルトを含む定着装置と、を備え、前記シート状記録媒体に画像を形成する画像形成装置が知られている。

この種の画像形成装置としては、定着ベルトの表面を削って新たな面を表出させることにより、定着ベルトの表面状態を良好にし、画像品質の向上を図るものが知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１の画像形成装置では、定着ベルトの表面を削るため、定着ベルトの寿命が短くなる問題があった。

本発明は、シート状記録媒体上に担持されたトナー画像を該シート状記録媒体に定着させる定着装置であって、前記定着動作時に表面が前記トナー画像に接触した状態で前記シート状記録媒体に対して第１の方向に相対移動する定着部材と、反射型光学検出手段を有し、前記定着部材の表面情報に基づく情報を求める表面情報検出装置と、前記定着部材に対して接触及び離間可能に設けられ、前記定着部材に接触した状態で前記定着部材の表面を削る表面状態変更装置と、前記表面情報検出装置の検出結果に基づいて前記表面状態変更装置の前記定着部材に対する接触及び離間を制御する表面状態変更制御装置と、を備え、前記反射型光学検出手段は、被検知対象へ複数回計測光を照射し、各計測光の反射光のうち少なくとも２つの反射光の情報に基づき、該被検知対象の表面情報を検出することを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、定着部材の削られる量を最適化することができ、定着部材を長寿命化することができる。

図１（ａ）は、一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のカラープリンタが備える作像ユニットの概略構成を示す図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のカラープリンタが備える定着装置の概略構成を示す図である。 定着装置と転写紙との関係を示す図である。 図３（ａ）は、反射型光センサの照射側の構成を示す断面図、図３（ｂ）は、反射型光センサが有するレンズ素子、ＬＥＤ、ＰＤの配置を説明するための図、図３（ｃ）は、反射型光センサが有する基板の平面図、図３（ｄ）は、反射型光センサの受光側の構成を示す断面図である。 表面状態変更ローラの配置を示す図である。 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。 表面情報検出部における表面情報検出動作を説明するためのフロー図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ定着ベルトの幅方向の各位置における反射光強度とその微分値との関係を示す図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ一実施形態における反射型光センサの検出結果及びその微分値を示す図である。 定着ベルト表面の傷の深さを求める方法の一例を説明するための図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、それぞれ一実施形態における反射型光センサの検出結果及びその微分値から、定着ベルト表面の傷の位置及び深さを求める方法を説明するための図である。 反射型光センサの検出結果から、定着ベルト表面の傷の幅を求める方法を説明するための図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ反射型光センサにより照射される光スポットの配列の一例及びその変形例を示す図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、それぞれ表面状態変更ローラが定着ベルトの表面に接した状態、及び定着ベルトの表面から離れた状態を示す図である。 定着ベルトの表面状態の変更動作を説明するためのフロー図である。 表面状態変更ローラの動作を説明するための図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、それぞれ定着ベルトの表面に傷を除去する前、及び傷を除去した後の反射光強度の変化を示す図である。 反射型光センサの検出値と定着ベルトの表面粗さとの関係を示すグラフである。 定着ベルトの表面状態の変更動作の変形例（その１）を説明するためのフロー図である。 定着ベルトの表面状態の変更動作の変形例（その２）を説明するためのフロー図である。 定着ベルトの表面状態の変更動作の変形例（その３）を説明するためのフロー図である。 表面状態変更ローラの変形例を示す図である。

以下、一実施形態を図１（ａ）〜図２１に基づいて説明する。図１（ａ）には、画像形成装置の一例としてカラープリンタ１００が概略的に示されている。本実施形態のカラープリンタ１００は、いわゆるタンデム型のプリンタである。カラープリンタ１００は、転写ベルト１１、光走査装置１３、カセット１５、２次転写ローラ１７、定着装置１９、作像ユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢ等を有している。後述するように、光走査装置１３は、走査光ＬＹ〜ＬＢにより作像ユニットＵＹ〜ＵＢが有する感光体ドラムを走査露光する。以下、走査光ＬＹ〜ＬＢの主走査方向をＸ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸方向として説明を行う。

中間転写体である転写ベルト１１は、複数（本実施形態では、例えば３本）のローラに掛け回されている。転写ベルト１１は、例えば３本のローラのうちの１本である駆動ローラに駆動され、紙面反時計回りに回転するようになっている。ここで、転写ベルト１１の紙面下側の部分は、所定の２次元平面（例えば水平面）と平行となるように平面的に張られている。

上述した転写ベルト１１の平面的に張られた部分が通過する領域には、作像ユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢが配設されている。ここで、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す。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（−Ｚ側）には、画像書き込み装置である光走査装置１３が配備され、更にその下方には、カセット１５が配置されている。

上記作像ユニットＵＹ〜ＵＢの構造は、実質的に同一であるので、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）に示されるように、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の周囲には、接触式の帯電ローラとしての帯電器３０Ｙ、走査光ＬＹによる画像書き込み部としての現像ユニット４０Ｙ、転写ローラ５０Ｙ、クリーニングユニット６０Ｙが配置されている。転写ローラ５０Ｙは、転写ベルト１１を介して感光体ドラム２０Ｙの反対側に配置され、転写ベルト１１の裏面に接触している。なお、図１（ｂ）において、破線で示される長方形は、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、例えばケーシング等の実体を示すものでは必ずしも無い。

図１（ａ）に示される他の作像ユニットＵＭ〜ＵＢは、作像ユニットＵＹと同様に構成されている。以下、それぞれ不図示であるが、作像ユニットＵＭ〜ＵＢが有する要素について、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として説明する。また、作像ユニットＵＭ〜ＵＢに対する走査光を走査光ＬＭ〜ＬＢ（図１（ａ）参照）として説明する。

次に、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について簡単に説明する。

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（それぞれ図１（ｂ）参照）が回転を開始する。各感光体ドラム２０Ｙ〜２０Ｂの回転方向は、紙面時計回り、転写ベルト１１の回転方向は、紙面反時計回り（図１（ｂ）の矢印参照）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（図１（ａ）参照）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る。これにより、感光体ドラム２０Ｙに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、いわゆるネガ潜像であり、現像ユニット４０Ｙによるイエロートナーを用いた反転現像によって、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る。これにより、感光体ドラム２０Ｍに、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によるマゼンタトナーを用いた反転現像によって、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る。これにより、感光体ドラム２０Ｃに、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によるシアントナーを用いた反転現像によって、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る。これにより、感光体ドラム２０Ｂに、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によるブラックトナーを用いた反転現像によって、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。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が除去される。

転写紙Ｓは、カセット１５内に積載されて収容されている。転写紙Ｓは、それぞれ図示しない周知の給紙機構により給紙され、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。ここで、２次転写部とは、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との当接部を意味する。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。カラートナー画像が２次転写された転写紙Ｓは、定着装置１９を通過する。この際に、定着装置１９が転写紙Ｓにカラートナー画像を定着させる。その後、転写紙Ｓは、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。すなわち、図１（ａ）に示されるカラープリンタ１００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転写紙Ｓ上に転写し、転写紙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により転写紙Ｓに定着させる画像形成装置である。

次に、図１（ａ）に示されるカラープリンタ１００が有する定着装置１９の構成について、図１（ｃ）を参照して説明する。定着装置１９は、いわゆるベルト定着方式の定着装置であり、定着を行なう部分は、定着部材としての定着ベルト６１とともに、加熱ローラ６２、加圧ローラ６３、定着用ローラ６４、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、ポリイミド等により形成された基材（基層）と、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等により形成された離型層とを有し、更には、これら基材と離型層との間にシリコンゴム等により形成された弾性層を有している。従って、定着ベルト６１の表面は、離型層を成すＰＦＡやＰＴＦＥ等の樹脂により形成されており、その表面が、後述する傷の検出の対象面となる。

定着ベルト６１は、無端ベルトであり、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により所定の張力（必要な張り）を与えられている。加熱ローラ６２は、例えばアルミ（あるいは鉄など）により形成された中空ローラであり、ハロゲンヒータなどの熱源Ｈを内包している。加熱ローラ６２は、熱源Ｈにより定着ベルト６１を加熱する。なお、不図示であるが、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。なお、非接触の温度センサに代えて、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。

定着用ローラ６４は、金属の芯金の上にシリコンゴムなどの弾性層が設けられたものである。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ンゴムなどの弾性層を設け、表層はＰＦＡ、あるいはＰＴＦＥ等の離型層により構成されている。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、転写紙Ｓ上に静電的に２次転写されたカラートナー画像の定着部となる。

テンションローラ６５は、金属の芯金の上にシリコンゴムなどの弾性層が設けられたものである。剥離爪６６は、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おり、その尖端部が、定着ベルト６１の表面に当接する。

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が設けられたものである。表層は、例えば数１０μｍオーダーの凹凸形状を有しており、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１の表面に接触させて回転させると、定着ベルト６１と表面状態変更ローラ６７との摺擦により、定着ベルト６１の表面が削られ、新たな面が露呈する。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。

定着装置１９では、転写紙Ｓに対してカラートナー画像の定着が行なわれるときは、定着ベルト６１が熱源Ｈにより加熱されつつ紙面反時計回りに回転するとともに、加圧ローラ６３が紙面時計回りに回転する。そして、定着ベルト６１の表面温度が所定の定着可能温度になると、カラートナー画像が転写された転写紙Ｓが、図１（ｃ）の矢印方向へ搬送されて定着部（ニップ部）に進入する。カラートナー画像は、転写部において定着ベルト６１側から熱を受けるとともに、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、これにより、転写紙Ｓに定着される。

また、不図示であるが、カラープリンタ１００は、転写ベルト１１（図１（ａ）参照）をクリーニングするクリーニング装置を有している。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の紙面左方において、転写ベルト１１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上の残留トナー及び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。クリーニング装置は、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出、廃棄するための排出手段も有している。

ここで、転写紙Ｓの切断部（エッジ部）は、鋭く、且つ粒状の添加剤（例えば炭酸カルシウムなど）が表出していることがある。このため、定着装置１９において、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、転写紙Ｓとの摺動に起因して表面に筋状の傷などが発生する。また、定着装置１９において、定着ベルト６１の表面には、定着動作が繰り返されるに従い、いわゆるオフセット（トナーの定着ベルト６１への固着）が発生する。また、上記筋状の傷は、剥離爪６６等との接触によっても発生する。また、上記筋状の傷は、シート状記録媒体が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は、容易に生じ得る。以下、定着ベルト６１の表面におけるオフセットの有無及び程度、並びに傷の状態及び位置を、まとめて定着ベルト６１の表面情報と称する。

定着装置１９は、定着ベルト６１の表面情報を検出するための表面情報検出装置を有する。表面情報検出装置は、定着ベルト６１の表面上に、該定着ベルト６１にレーザ光を照射し、該レーザ光の反射光を受光する反射型光センサ２００と、該反射型光センサ２００の検知結果に基づいて定着ベルト６１の表面情報を検出する表面情報検出部３００とを有する。

反射型光センサ２００は、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ている。反射型光センサ２００は、定着ベルト６１の表面に向かって、定着ベルト６１の幅方向と平行な方向に複数のレーザ光を照射する照射部と、該レーザ光の定着ベルト６１からの反射光を受光するセンサ部とを有している（照射部及びセンサ部は、図１（ｃ）では不図示）。反射型光センサ２００の構成及び動作は、後に詳述する。なお、上記定着ベルト６１の幅方向は、走査光ＬＹ〜ＬＢ（図１（ａ）参照）による画像書き込みの際の主走査方向に平行であるので、定着ベルト６１の幅方向を適宜主走査方向とも言う。

表面情報検出部３００は、カラープリンタ１００（図１（ａ）参照）内に配置されている。表面情報検出部３００は、反射型光センサ２００に接続され、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。また、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。

図２には、反射型光センサ２００を含み、定着装置１９が模式的に示されている。本実施形態のカラープリンタ１００（図１（ａ）参照）では、例えばＡ４サイズの転写紙を縦長、又は横長にした状態で定着装置１９に搬送することができるようになっている。図２において、符号Ａ４Ｔは、Ａ４サイズの転写紙Ｓを縦長にして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を横長にして搬送するときの紙幅を示している。

定着ベルト６１の幅方向（Ｘ軸方向）寸法は、紙幅Ａ４Ｌに略等しく設定されている。従って、Ａ４サイズの転写紙Ｓを横長にして搬送するときには、定着ベルト６１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。これに対し、紙幅Ａ４Ｔは、定着ベルト６１の幅方向寸法よりも短いので、Ａ４サイズの転写紙Ｓを縦長にして搬送するときには、上述した筋状の傷などの問題が生じ得る。

また、複数枚のＡ４サイズの転写紙Ｓを縦長にして搬送するとき、定着ベルト６１の幅方向に平行な方向（紙面上下方向）に関して、該複数枚の転写紙Ｓの位置を完全に一致させることは実質的にできない。したがって、定着ベルト６１上における転写紙Ｓの両側端部の位置は、該定着ベルト６１の幅方向にわずかながら変動する。また、定着ベルト６１自体も、いわゆるベルト寄りが発生することがあり、この場合にも定着ベルト６１上における転写紙Ｓの両側端部の位置がわずかながら変動する。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ため、複数の転写紙Ｓを搬送する際、転写紙Ｓごとに定着ベルト６１に対する位置を意図的にずらす場合もある。

このように、定着ベルト６１と縦長の転写紙Ｓの幅方向両端部とは、定着ベルト６１の幅方向に平行な方向に関して所定の幅を持った範囲Ｗ１、Ｗ２（以下、接触範囲Ｗ１、Ｗ２と称する）内で接触する。本実施形態における上記接触範囲Ｗ１、Ｗ２の寸法は、例えば１０ｍｍ程度である。このような接触範囲Ｗ１、Ｗ２を考慮すると、Ａ４サイズの転写紙Ｓを縦長にして搬送する場合、定着ベルト６１上の表面状態（筋状の傷の有無、及び位置など）を検出するのであれば、検知領域Ａは、上記接触範囲Ｗ１、Ｗ２の幅方向寸法よりも大きく設定する必要がある。

そこで、定着装置１９において、反射型光センサ２００による定着ベルト６１の表面情報の検知領域Ａは、接触範囲Ｗ１、Ｗ２のうち、接触範囲Ｗ２よりも広い範囲に設定されている。本実施形態において、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、１５ｍｍ程度が好適である。なお、本実施形態において、検知領域Ａ（すなわち反射型光センサ２００）は、接触範囲Ｗ１に対応する位置には、設けられていない。これは、定着ベルト６１に発生する筋状の傷は、接触範囲Ｗ１と、接触範囲Ｗ２とで、略同様に発生するであろうと考えられるためであり、一方の接触範囲でのみ定着ベルト６１の表面情報を求めれば実用上は十分であると考えられるからである。勿論、接触範囲Ｗ１、Ｗ２のそれぞれに対して検知領域Ａを設定しても良く、さらには、検知領域Ａの大きさを定着ベルト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、定着ベルト６１の幅方向に平行な方向（Ｘ軸方向）に所定間隔で複数の検出光を照射する。これら複数の検出光が照射される領域が検知領域Ａを形成する。反射型光センサ２００は、長い検知領域Ａを形成できるため、反射型光センサ２００と転写紙Ｓの幅方向端部との相対的な位置関係（反射型光センサ２００の設置位置）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、転写紙Ｓの幅方向端部により形成される筋状の傷の位置、及び傷レベルを定着ベルト６１の表面情報として定量化する（定量化の手順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（傷部と傷なし部の表面粗さの差）、及び傷の幅（大きさ）を言う。

次に、反射型光センサ（反射型光学検知装置）２００の構成の一例を、図３（ａ）〜図３（ｄ）を用いて説明する。

図３（ａ）〜図３（ｄ）から分かるように、反射型光センサ２００は、基板２０１、側板２０２、２０３、側板２０５、２０６（それぞれ図３（ａ）では不図示。図３（ｂ）参照）、レンズ素子２０４を有している。

図３（ｃ）に示されるように、基板２０１上には、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２１１、及び複数のフォトダイオード２１２（以下「ＰＤ２１２」と表記する）がＸ軸方向に所定間隔で配列されている。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。ＰＤ２１２の個数は、ＬＥＤ２１１の個数と同数であり、配列ピッチもＬＥＤ２１２の配列ピッチと同一である。

以下、説明の便宜上、ＬＥＤ２１１の個々に、図３（ｃ）の紙面左側から１つずつ順次に番号を振り、紙面左側から数えて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）の紙面左側から１つずつ順次に番号を振り、紙面左側から数えて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）に示されるように、互いに対応するＬＥＤ２１１ｎとＰＤ２１２ｎとは、互いにＸ軸方向の同一位置に配置されている。

レンズ素子２０４は、図３（ａ）に示される照射用レンズ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、図３図（ｄ）に示される受光用レンズ２０４Ｃによる領域とを含む２つの領域部分から構成されている。

照射用レンズ２０４_ｎの個数は、ＬＥＤ２１１と同数個（Ｎ個）であり、ＬＥＤ２１１の＋Ｙ側に個々の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軸方向に所定間隔で配列されている。受光用レンズ２０４Ｃは、図３（ｄ）に示されるように、Ｚ軸方向にのみ正のパワーを有する単一のシリンドリカルレンズであり、ＰＤ２１２_１〜２１２_Ｎの＋Ｙ側に配置される。照射用レンズ２０４_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）が形成された照射用レンズアレイの部分と、受光用レンズ２０４Ｃが形成された部分とは、例えば合成樹脂材料を用いた樹脂成形により一体化できる。

また、反射型光センサ２００は、図３（ａ）及び図３（ｄ）に示されるように、ＬＥＤ２１１_ｎと照射用レンズ２０４_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２３１_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ−１）を有している。また、反射型光センサ２００は、図３（ｂ）に示されるように、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２３２を有している。

また、側板２０２、２０３（図３（ａ）参照）、２０５、２０６（図３（ｂ）参照）は、一体化して反射型光センサ２００のケースを形成している。ケース（側板２０２、２０３、２０５、２０６）、遮光壁２３１ｎ（図３（ａ）参照）、２３２（図３（ｂ）参照）、及びレンズ素子２０４は、例えば合成樹脂材料を用いた樹脂成形により一体化できる。

反射型光センサ２００では、図３（ａ）に示されるように、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２０４ｎにより集光され、定着ベルト６１の表面を照射する。定着ベルト６１の表面におけるＬＥＤ２１１_ｎからの光束により照射された部分（光スポットと称する）からの反射光は、図３（ｂ）に示されるように、受光用レンズ２０４ＣによりＺ軸方向にのみ集光されて、ＰＤ２１２_ｎに入射する。

図１（ｃ）に戻り、定着装置１９は、表面状態変更ローラ６７の動作を制御する表面状態変更制御装置４００を有している。表面状態変更制御装置４００は、カラープリンタ１００（図１（ａ）参照）内に配置されている。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、表面情報検出部３００の検知結果（反射型光センサ２００からの検知信号）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）では不図示の駆動手段により定着ベルト６１への接離と摺擦駆動を行なうようになっている。不図示の駆動手段と表面状態変更ローラ６７とは、表面状態変更装置を構成し、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。

ここで、表面状態変更ローラ６７は、定着ベルト６１の筋状の傷が発生する部位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。本実施形態では、図４に示されるように、一対の表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂが、接触範囲Ｗ１、Ｗ２に対応する位置に配置されている。表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂは、共に回動軸６８上に設けられ、一方が接触範囲Ｗ１を含む領域に対して接離し、他方が接触範囲Ｗ２を含む領域に対して接離するようになっている。表面状態変更ローラ６７Ａ、６７Ｂは、何れも、回動軸６８方向の長さが、検知領域Ａよりやや狭く、且つ接触範囲Ｗ１、Ｗ２よりもやや大きく設定されている。また、本実施形態では、反射型光センサ２００（図４では不図示。図２参照）が、転写紙の幅方向寸法に応じて、定着ベルト６１の幅方向に移動可能となっており（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なっている。

表面情報検出部３００、及び表面状態変更制御装置４００において、それぞれ反射型光センサ２００及び表面状態変更ローラ６７の制御を行なう部分は、マイクロコンピュータ、あるいは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。

次に、反射型光センサ２００を用いた表面情報検出部３００による定着ベルト６１の表面状態の検出動作を、図５に示されるフロー図を用いて説明する。

本実施形態において、表面情報検出部３００は、図３（ａ）に示されるＬＥＤ２１１_１からＬＥＤ２１１_Ｎまで、順に１個ずつ点灯と消灯を繰り返す、いわゆる、順次点灯を行う。このため、表面情報検出部３００は、ステップＳ０１でｎ＝１とした後、ステップＳ０３に進み、ＬＥＤ２１１_ｎ（ここではＬＥＤ２１１_１）を点灯させ、ステップＳ０５に進む。

ステップＳ０５において、表面情報検出部３００は、ｎ番目のＬＥＤ２１１_ｎの点灯に同期して、定着ベルト６１からの反射光を受光するＰＤ２１２を選択する。ここで、定着ベルト６１からの反射は、鏡面反射ではなく、Ｘ軸方向にも広がるので、ＬＥＤ２１１_ｎが点灯したときの反射光は、これに対応するＰＤ２１２_ｎと、ＰＤ２１２_ｎに隣接する他のＰＤ２１２により受光される。本実施形態では、説明の簡略化のため、受光用のＰＤ２１２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。すなわち、ＬＥＤ２１１_ｎが点灯したときの反射光は、これに対応するＰＤ２１２_ｎと、その両側に配列された２ｍ＋１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。ただし、ｎ＝１の場合であって、ＬＥＤ２１１_１が点灯するときは、ｍ＝２であっても受光する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。

表面情報検出部３００は、定着ベルト６１からの反射光を受光するのに十分な所定の時間の経過後、ステップＳ０７に進み、ＬＥＤ２１１_ｎ（ここではＬＥＤ２１１_１）を消灯させる。ＬＥＤ２１１の点灯・消灯が行なわれると、反射光を受光した複数個のＰＤ２１２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。ＰＤ２１２の各検知信号は、検知のつど、表面情報検出部３００に送られ、表面情報検出部３００は、ステップＳ０９でこれを受信してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、表面情報検出部３００は、複数のＬＥＤ２１１の順次点灯が終了したか否かの判定を行う。すなわち、ｎ＜Ｎであれば、全てのＰＤ２１２１〜ＰＤ２１２_ｎからの検知信号を受信していないと判定し、ステップＳ１３に進み、ｎをインクリメントした後、ステップＳ０３に戻る。以下、全てのＬＥＤについて、順次点灯が繰り返されて、ｎ＝Ｎとなり、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。ｎ＝Ｎであれば、ステップＳ１１において、表面情報検出部３００は、ステップＳ１５に進む。

ここで、本実施形態では、各ＰＤ２１２_１〜２１２_Ｎの検知精度を上げるために、上述したＬＥＤ２１１の順次点灯（ステップＳ１〜Ｓ１３）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。ステップＳ１５において、表面情報検出部３００は、上記ＬＥＤ２１１_１〜２１１_Ｎの順次点灯を繰り返し行うか否かの判定を行い、行う場合には、ステップＳ０１に戻り、以下の処理を繰り返し、行わない場合には、処理を終了する。なお、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。例えば順次点灯するＬＥＤを、ＬＥＤ２１１_１〜２１１_ＮのＮ個とするのではなく、両端の２個ずつを外し、ＬＥＤ２１１_３からＬＥＤ２１１_Ｎ−２までの計Ｎ−４個のＬＥＤについて順次点灯を行なうようにしても良い。

また、ＰＤ２１２から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、該検知信号に基づいて、図６に示す如くして定着ベルト６１の表面情報を求める。

表面情報検出部３００は、各ＰＤ（２１２_１〜２１２_Ｎ）の検知信号（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）を受信すると、ステップＳ２１において、上記検知信号を受信するごとに（２ｍ＋１）個の検知信号の和を演算算出し、これを検出結果Ｒ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とする。このようにして、表面情報検出部３００は、定着ベルト６１の幅方向に所定間隔で配列された複数のＬＥＤ２１１に対応する、定着ベルト６１上の複数点（光スポット）についての検出結果Ｒ_ｎを得ることができる（ステップＳ２３に進む）。

ステップＳ２３以降において、表面情報検出部３００は、ステップＳ２１で求めた検出結果Ｒｎに基づいて、定着ベルト６１の表面情報を検出する。以下では、検出結果Ｒ_ｎを反射光強度Ｒ_ｎとも言う。

ここで、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６１からの反射光は、正反射成分が減少し、且つ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、反射位置（光スポット）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、傷がない場合に比べ減少し、その周辺のＰＤ２１２_ｎ−ｍ〜ＰＤ２１２_ｎ−１、ＰＤ２１２_ｎ＋１〜ＰＤ２１２_ｎ＋ｍでは、傷がない場合に比べ受光量が増大する。ただし、総合的には、傷がある部位に対応する検出結果Ｒ_ｎの値は、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、表面情報検出部３００は、表面情報として、傷の有無と、傷レベルと、傷の位置と、を表面情報として定量化する。

このために、表面情報検出部３００は、ステップＳ２３において、上記の如くして得られた検出結果Ｒ_ｎを微分し、ステップＳ２５に進む。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、隣接する検出結果Ｒ_ｎ、Ｒ_ｎ＋１の差分（Ｒ_ｎ＋１）−（Ｒ_ｎ）を、複数のＰＤ２１２の配列ピッチＰで割算するものとして説明する。すなわち、隣接する検知結果の傾きを演算する操作である。

ステップＳ２５において、表面情報検出部３００は、定着ベルト表面上の傷の有無について判定する。以下、図７（ａ）を用いて傷の有無の判定手法について説明する。図７（ａ）には、ＬＥＤ２１１の１周期の順次点灯により得られた検出結果Ｒ_ｎ（縦軸の「反射光強度」）の一例が示されている。なお、図７（ａ）では、図示の簡単化のため、データ点が実際よりも少なく示されている。そして、検出結果Ｒ_ｎ（反射光強度）は、検知領域Ａ（図２参照）において、定着ベルト６１の幅方向（Ｘ軸方向）の互いに離間する複数位置に対応して得られるので、図７（ａ）で隣接する反射光強度を比較すると、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７（ａ）においては、検知領域Ａの中央部近傍で、検出結果Ｒｎ（反射光強度）の値が減少しており、この事実により、定着ベルト６１の表面に傷が存在することが分かる。このようにして、表面情報として、傷の存在が検出される。図６に戻り、定着ベルト６１の表面上に傷が検出された場合には、ステップＳ２７に進み、傷が検出されない場合には、処理を終了する。

ステップＳ２７において、表面情報検出部３００は、傷の位置を特定する。以下、図７（ｂ）を用いて傷の位置の特定手法について説明する。図７（ｂ）には、図７（ａ）に示される検出結果Ｒ_ｎ（反射光強度）に対して、前述の微分操作（ステップＳ２３参照）を行なった結果がグラフで示されている。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する。従って、図７（ｂ）に示されるグラフにおいて、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。また、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、上記傷の位置の特定手法を、具体例に即して説明する。本具体例では、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示される反射型光センサ２００が、以下の構成である場合について説明する。すなわち、反射型光センサ２００において、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：Ｐ＝１ｍｍとした。この反射型光センサ２００では、定着ベルト６１表面に１ｍｍピッチで光スポットが形成される。そして、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出結果Ｒ_ｎと、定着ベルト６１の幅方向の位置との関係が、図８（ａ）に示されている。光スポットは、定着ベルト表面に配列ピッチＰ＝１ｍｍで形成されるので、図８（ａ）における横軸のｎは、光スポットの位置（ＬＥＤによる照射位置）をｍｍ単位で表したのと同等である。

図８（ｂ）には、図８（ａ）の検知結果Ｒ_ｎを微分した結果が示されている。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８（ｂ）に示されるグラフの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。

傷の位置の特定（ステップＳ２７）が完了すると、表面情報検出部３００は、ステップＳ２９に進み、定着ベルト６１上の傷のない位置を求める。傷のない位置は、検出結果Ｒｎの変動が小さい位置、すなわち、検出結果Ｒ_ｎの微分値が０付近に集まる位置である。本実施形態では、図１０（ａ）に示されるように、傷のない位置（微分値０付近に集まる位置）としてｎ＝６とｎ＝１５とを選択できる（ステップＳ３１に進む）。

表面情報検出部３００は、ステップＳ３１及びＳ３３において、傷レベルの検出（判定）動作を行う。ここで、傷レベルとしては、傷の深さ（傷部と傷なし部の表面粗さの差）と、傷の幅とがあるが、先ずは、傷の深さの検出をステップＳ３１で行う。

ここで、定性的に見て、傷の深さが深いほど、定着ベルト６１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良い。例えば、検出結果Ｒ_ｎ（反射光強度）の変化が、図９に示されるような結果となっている場合、単純に検出結果Ｒ_ｎの最小値を求め、該最小値を傷の深さとするとこもできる。しかし、反射型光センサ２００の取り付け状態（傾き）、あるいは定着ベルト６１の傾き等に起因して、検出結果Ｒ_ｎに当該傾き成分が重畳されることも考えられる。

そこで、本実施形態の表面情報検出部３００は、検出結果Ｒ_ｎに重畳される可能性がある上記傾き成分を差し引いて定着ベルト６１上の傷の深さを求める。以下、その手法について説明する。先ず、定着ベルト６１上の傷の位置は、前述のステップＳ２７で、定着ベルト６１上の傷のない位置は、前述のステップＳ２９でそれぞれ検出できている。そして、上記傾き成分を差し引くためには、図１０（ｂ）に示されるように、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良い。図１０（ｂ）における破線は、Ｒ_ｎ１（ここではｎ＝６）とＲ_ｎ２（ここではｎ＝１５）を結んだ近似直線であり、破線の矢印は、傷の深さに対応している。図１０（ｂ）から分かるように、この例では、傷の深さを示す検出結果Ｒ_ｎの差分は６３．１である。また、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。

表面情報検出部３００は、ステップＳ３１で定着ベルト６１上の傷の深さを推定すると、ステップＳ３３に進み、定着ベルト６１上の傷の幅（大きさ）を推定する。以下、傷の幅の推定方法について説明する。

傷の中心位置は、前述のステップＳ２７で検出されている。そこで、傷のある位置での検出結果Ｒ_ｎから、傷の深さ（粗さ）に相当する反射光強度が所定量（例えば５０％）低下する位置を算出する。図１１は、図１０（ｂ）の縦軸を拡大した図である。図１１の結果から、傷の幅を、３ｍｍと推定（判定）することができる（処理終了）。

なお、上記の表面情報（傷の深さ、傷の幅など）は、すべて検出しても良いし、必要な情報のみを求めても良い。また、本実施形態では、定着ベルト６１上において、図１２（ａ）に示されるように、複数の光スポットＳＰ（反射型光センサ２００による検出位置）が、定着ベルト６１の幅方向に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される構成であったが、これに限られず、例えば図１２（ｂ）に示されるように、Ｘ軸に対して、例えば４５°交差していても良い。この場合の検知領域Ａ′のＸ軸方向の長さは、検知領域Ａ（図１２（ａ）参照）に比べて１／√２に短くなるが、隣接する光スポットの配列ピッチも、図１２（ａ）に示される場合に比べ、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。

次に、表面状態変更装置（表面状態変更ローラ６７）を用いた定着ベルト６１の表面状態の変更動作について説明する。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に模式的に示されるように、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。図１３（ａ）には、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が示され、図１３（ｂ）には、表面状態変更ローラ６７が定着ベルト６１から離れた状態が示されている。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。定着ベルト６１の表面状態の変更は、図１４に示される図の手順で実行される。

図１４に示されるように、印刷ジョブが終了（画像形成プロセスが終了）すると、ステップＳ４１において、定着ベルト６１が回転駆動された状態で、反射型光センサ２００が図５のフロー図に従って動作する。反射型光センサ２００の動作が終了すると、ステップＳ４３に進み、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。この判定の結果、傷が存在しない場合（Ｎｏ）には、表面状態変更ローラ６７が駆動されることなく、処理が終了する。これに対し、表面情報検出部３００が定着ベルト６１上の傷の存在を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ４５に進み、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が表面状態変更ローラ６７の動作を以下のように制御する。

図１５は、表面状態変更ローラ６７の動作を表す図である。表面状態変更ローラ６７は、通常時（例えば印刷ジョブ時）には、定着ベルト６１から離れた位置に退避しているので、表面状態変更制御装置４００は、動作開始後、まず、ステップＳ５１で表面状態変更ローラ６７を回転駆動させ、続いて、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１に接触させ、ステップＳ５３に進む。この間、定着ベルト６１は、常に回転駆動された状態にされる。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、表面状態変更制御装置４００は、ステップＳ５３において、表面情報検出部３００によって検出された傷のレベルに応じた所定時間、表面状態変更ローラ６７を回転駆動する。

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の表面において、転写紙の紙幅端部によって形成された筋状の傷の部分が削られて、定着ベルト６１には、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。

上記表面状態変更ローラ６７を所定時間の回動させた後、表面状態変更制御装置４００は、ステップＳ５５に進み、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１から離隔させるとともに、回転を停止させる。また、表面状態変更ローラ６７を元の位置に退避させ、表面状態変更ローラ６７の動作を終了させる。

図１６（ａ）には、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の表面状態を検出（判定）し、判定の結果、傷が存在した場合の検出結果の１例が示されている。また、図１６（ａ）に示される検出結果を受け、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１に接触させ、所定時間、回転駆動した後、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１から離接し、再び表面状態の検出（判定）を行い、判定の結果、傷なしと判定された場合の検出結果が図１６（ｂ）に示されている。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）から、表面状態変更ローラ６７により、定着ベルト６１の表面の筋状の傷が削りとられ、新たな表面部分が露呈していることがわかる。

また、図１７には、センサ検出値であるＲ_ｎ（任意強度）と、定着ベルト６１上の表面粗さを表面粗さ計を用いて計測した結果との関係を表すグラフが示されている。なお、ここで示される表面粗さは、定着ベルト６１上のある領域での表面粗さの平均値である。図１７から分かるように、定着ベルト６１の表面粗さとセンサ検出値であるＲ_ｎとは相関関係が成り立ち、指数関数によくフィッティングすることが分かる。その為、定着ベルト６１表面の傷なし部と傷部でのセンサ検出値から、傷なし部と傷部の表面粗さの差を算出することができる。

また、図１７から、定着ベルト６１表面の表面粗さが、０．４μｍ以上では、センサ検出値の変化が微小になることが分かる。その為、定着ベルト６１表面の筋状の傷の表面粗さよりも粗い表面粗さを持つ表面状態変更ローラ６７で定着ベルト６１表面を粗し、定着ベルト６１表面の表面粗さを０．４μｍ以上にしてしまうと、再び通紙を行い、筋状の傷が生じた場合に、傷部と傷なし部の表面粗さがどちらとも０．４μｍ以上となってしまい、傷部と傷なし部の表面粗さの差を、センサ検出値を用いて算出することが難しくなってしまう。したがって、表面状態変更ローラ６７を用いて定着ベルト６１表面を削り、あらたな面を露呈させた状態での定着ベルト６１の表面の表面粗さが０．２μｍ以上になるように、表面状態変更ローラ６７を選定することが望ましい。

以上説明した実施形態では、定着ベルト６１（定着部材）に発生した筋状の傷の位置及び幅を、表面情報として検知し、該傷の存在が検知された場合にのみ、表面状態変更ローラ６７を用いて定着ベルト６１の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、定着ベルト６１の寿命を延ばすことが可能である。

また、定着ベルト６１表面の状態を改善することで、傷の進行を遅らせ、定着ベルト６１の交換間隔を長くでき、コストおよびダウンタイムを低減できる。

また、表面状態変更ローラ６７を定着ベルト６１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、定着ベルト６１の表面状態を変更した後に、再度、定着ベルト６１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。

また、反射型光センサ２００は、定着ベルト６１の幅方向に平行な方向に検知領域Ａを有するので、比較的ラフに配置できる。また、反射型光センサ２００が接触範囲Ｗ２にのみ対応して１つ設けられているので、仮に反射型光センサ２００を複数個用いる場合に比べ、反射型光センサ２００の特性ばらつき、あるいは取付ばらつきの影響を受けることなく、定着ベルト６１の表面情報を良好に検知することができる。また、表層にＰＦＡ等の表面硬度が高い材料が用いられた定着ベルト６１は、傷つきやすいが、反射型光センサ２００により確実に表面情報を検知することができるので、ベルト交換等の管理が容易になる。

また、反射型光センサ２００は、転写紙Ｓと定着ベルト６１表面との接触に起因する筋状の傷の傷レベル（傷の深さや傷の幅）と、傷の位置とを同時に検知可能である。反射型光センサ２００は、定着ベルト６１の幅方向の一方向に複数のＬＥＤ２１１を順次照射するので、仮に複数のＬＥＤ２１１を同時に照射する場合に比して、クロストーク（１つのＰＤ２１２から見たとき、複数のＬＥＤ２１１からの反射光を同時に受光してしまうこと）がなくなり、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。

なお、以上説明した実施形態における装置の構成、制御などは、適宜変更が可能である。例えば、表面状態変更ローラ６７による表面状態変更動作は、図１８に示されるような態様も可能である。図１８に示される表面状態変更動作の変形例では、印刷ジョブが終了（画像形成プロセスが終了）すると、ステップＳ６１に進み、定着ベルト６１を回転させた状態で、反射型光センサ２００を図５のフロー図に従って動作させる。反射型光センサ２００の動作が終了すると、ステップＳ６３に進み、図６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。この判定の結果、傷が存在しない場合（Ｎｏ）には、表面状態変更ローラ６７を駆動することなく、表面状態変更制御の工程を終了させる。これに対し、表面情報検出部３００が定着ベルト６１に傷の存在を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６５に進み、反射型光センサ２００からの検知結果を受けて、表面状態変更制御装置４００に表面状態変更ローラ６７の動作を上述の場合（図１５参照）と同様に制御する。

そして、ステップＳ６５における表面状態変更ローラ６７の動作が終了した後、再びステップＳ６１に戻り、反射型光センサ２００を動作させて定着ベルト６１の表面状態を判定する。この動作の制御のため、図１（ｃ）に示されるように、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とを制御できるようになっている。このようにして、定着ベルト６１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、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６１に傷の無い状態を確実に得ることができる。

また、表面状態変更動作は、図１９に示される図のような態様も可能である。図１９に示される変形例では、印刷ジョブが終了（画像形成プロセスが終了）すると、ステップＳ７１に進み、定着ベルト６１を回転させた状態で、反射型光センサ２００を図５のフロー図に従って動作させる。反射型光センサ２００の動作が終了すると、ステップＳ７３に進み、図６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。この判定の結果、傷が存在しない場合（Ｎｏ）には、表面状態変更ローラ６７を駆動することなく、表面状態変更制御の工程を終了させる。

これに対し、表面情報検出部３００が定着ベルト６１に筋状の傷の存在を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７５に進み、反射型光センサ２００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。このステップＳ７５において、表面状態変更ローラ６７は、図１５に示されるフロー図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（ステップＳ７５Ａ）と並行して、反射型光センサ２００も動作させ（ステップＳ７５Ｂ）、定着ベルト６１の表面状態をリアルタイムで判定（ステップＳ７５Ｃ）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。そして、ステップＳ７５Ｃにおいて、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６７の必要最小限の回転駆動で、定着ベルト６１表面に傷のない表面状態を確実に得ることができる。また、本変形例では、定着ベルト６１の表面状態を変更しつつ、定着ベルト６１の表面情報を検出することにより、表面状態の変更度合いを常に確認でき、表面状態変更ローラ６７の必要最小限の動作で（定着ベルト６１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。

また、表面状態変更動作は、図２０に示される図のような態様も可能である。図２０に示される変形例では、主走査方向の幅が小サイズの用紙の印刷Ｉが行われ、その印刷ジョブが終了した後、印刷Ｉよりも主走査方向の幅が大きいサイズの用紙の印刷ＩＩが行われる。本変形例では、印刷Ｉのジョブが終了（画像形成プロセスが終了）すると、ステップＳ８１に進み、定着ベルト６１を回転させた状態で、反射型光センサ２００を図５のフロー図に従って動作させる。反射型光センサ２００が動作を終了すると、ステップＳ８３に進み、図６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。この判定の結果、傷が存在しない場合（Ｎｏ）には、表面状態変更ローラ６７を駆動することなく、ステップＳ８５に進み、印刷ＩＩのジョブを開始する。

これに対し、表面情報検出部３００が定着ベルト６１に筋状の傷の存在を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ８７に進み、反射型光センサ２００からの結果を受けて、表面状態変更制御装置４００により表面状態変更ローラ６７を駆動制御させる。このステップＳ８７において、表面状態変更ローラ６７は、図１５に示されるフロー図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（ステップＳ８７Ａ）と並行して、反射型光センサ２００も動作させ（ステップＳ８７Ｂ）、定着ベルト６１の表面状態をリアルタイムで判定（ステップＳ８７Ｃ）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。そして、ステップＳ８７Ｃにおいて、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の動作を終了させ後、ステップＳ８５に進んで印刷ＩＩのジョブを開始する。

また、図２１には、表面状態変更ローラの変形例が示されている。図２１に示される変形例では、表面状態変更ローラ６７Ｃは、定着ベルト６１上を通過する大サイズの用紙幅よりもやや長い長さを持ち、従って、定着ベルト６１の幅方向のほぼ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、転写紙の幅方向両端部との摺動に起因して定着ベルト６１に形成された筋状の傷を削り取って該定着ベルト６１の表面を改良できるのみならず、定着ベルト６１の幅方向のほぼ全域に渡って、定着ベルト６１の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、あるいは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。

また、上記実施形態の表面情報検出部３００は、複数のＰＤ２１２の検出信号を受信するごとに、検出信号の和を演算算出した（ステップＳ２１参照）が、これに限られない。例えば、反射型光センサ２００は、複数のＬＥＤ２１１を同時点灯することもできるので、複数のＬＥＤ２１１の同時点灯のタイミングに同期して、複数のＰＤ２１２が、それぞれ反射光を受光するようにしても良い。この場合、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の検出結果Ｒ_ｎを使用し、定着ベルト６１表面上の幅方向に離間した複数位置について反射光強度Ｒ_ｎを得ることとしても良い。

また、上記実施形態では、定着ベルト６１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を説明したが、検出対象は、これに限られず、前述のオフセット、あるいは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６１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、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、その発生位置もほぼ決まっているので、検出位置と傷の幅とにより、筋状の傷と区別できる。

また、上記実施形態では、定着部材として、定着ベルト６１の場合を説明したが、定着部材はこれに限られず、例えば定着ローラであっても良い。

また、上記実施形態において、表面状態変更ローラ６７は、定着ベルト６１のうち、定着用ローラ６４に接していない部分で定着ベルト６１への接離と摺擦駆動を行っているが、定着用ローラ６４に接している部分上で行っても良い。

また、反射型光学検知装置の形態は、上記実施形態の反射型光センサ２００に限定されるものではなく、定着ベルト６１の幅方向に複数の光を照射し、その反射光を受光できる構成であれば良い。例えば、上記実施形態の反射型光センサ２００は、複数のＬＥＤ２１１と複数のＰＤ２１２とが１対１に対向するアレイタイプであったが、これに限られず、レーザを光偏向器で偏向し、定着ベルト６１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とから成る光センサを駆動手段により定着ベルト６１の幅方向に移動させるセンサ駆動タイプでも良い。

また、反射型光センサ２００は、上記実施形態の構成に限られず、例えば１方向に配列されたＮ（≧１）個のＬＥＤ２１１と、これらＮ個のＬＥＤ２１１の個々からの光を定着ベルト６１の表面に集光させて光スポットを形成するＭ（Ｎ≧Ｍ≧１）個のレンズと、各光スポットにおける定着ベルト６１から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ＬＥＤ２１１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。

また、上記実施形態におけるカラープリンタ１００における転写方式は、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ったが、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、上記実施形態と同様で良い。

なお、カラープリンタ１００が、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印刷可能である場合には、最大通紙できる転写紙はＡ３サイズとなり、これを長手方向に搬送する場合が多い。この場合、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。また、カラープリンタ１００が、仮にＡ２サイズを長手方向に通紙可能である場合には、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。なお、本明細書において、例えばＡ４サイズの転写紙を縦長で搬送する場合と、横長で搬送する場合とでは、同一サイズの転写紙が、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、幅の異なる複数サイズのシート状記録媒体が搬送されるものとする。

また、上記実施形態では、画像形成装置がカラープリンタである場合を説明したが、画像形成装置は、これに限られず、例えばモノクロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ装置、プロッタ装置等であっても良いし、あるいはこれらの各機能を複合させた、いわゆるＭＦＰ（Multi Function Printer）等であっても良い。

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…定着用ローラ、６５…テンションローラ、６６…剥離爪、６７…表面状態変更ローラ、２００…反射型光センサ、３００…表面情報検出部、４００…表面状態変更制御装置、Ｓ…シート状記録媒体（転写紙）。

特開２００７−３４０６８号公報

Claims (11)

1. シート状記録媒体上に担持されたトナー画像を該シート状記録媒体に定着させる定着装置であって、
   前記定着動作時に表面が前記トナー画像に接触した状態で前記シート状記録媒体に対して第１の方向に相対移動する定着部材と、
   反射型光学検出手段を有し、前記定着部材の表面情報に基づく情報を求める表面情報検出装置と、
   前記定着部材に対して接触及び離間可能に設けられ、前記定着部材に接触した状態で前記定着部材の表面を削る表面状態変更装置と、
   前記表面情報検出装置の検出結果に基づいて前記表面状態変更装置の前記定着部材に対する接触及び離間を制御する表面状態変更制御装置と、を備え、
   前記反射型光学検出手段は、被検知対象へ複数回計測光を照射し、各計測光の反射光のうち少なくとも２つの反射光の情報に基づき、該被検知対象の表面情報を検出することを特徴とする定着装置。
2. 前記表面情報検出装置により求められる前記定着部材の表面情報には、前記定着部材の表面に形成される筋状の傷の位置に関する情報、前記傷の幅に関する情報、及び前記傷の深さに関する情報の少なくともひとつが含まれることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記反射型光学検出手段は、被検知対象の複数の異なる箇所へ複数の計測光を照射し、各計測光の反射光のうち少なくとも２つの反射光の検出結果を微分し、前記表面情報を求めることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記反射型光学検出手段は、前記微分値の絶対値が閾値より小さい場合には、被検知対象表面に傷はないと判断することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記定着部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向の寸法が互いに異なる複数サイズの前記シート状記録媒体への定着動作が可能であり、
   前記表面状態変更制御装置は、前記シート状記録媒体のサイズがより大きなサイズに変更された場合に前記表面状態変更装置を制御して前記定着部材の表面を削る請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記表面状態変更制御装置は、前記表面状態変更装置の前記定着部材への接触時間を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記表面状態変更装置は、前記定着部材の表面のうち、前記第１の方向に直交する第２の方向に関して、前記シート状記録媒体と前記定着部材との接触範囲の全域を削ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記表面状態変更装置は、前記定着部材の表面のうち、前記第１の方向に直交する第２の方向に関して前記シート状記録媒体の端部と接触する領域を削ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 前記定着部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向の寸法が互いに異なる複数サイズの前記シート状記録媒体への定着動作が可能であり、
   前記表面状態変更装置は、前記定着部材の表面のうち、最大サイズでないシート状記録媒体の前記端部と接触する領域を削ることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
10. 前記表面情報検出装置は、前記定着部材の表面を削る動作と同時もしくは該動作の後に、更に前記定着部材の表面情報を求め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定着装置。
11. 電子写真プロセスにより１種類以上のトナー画像を形成する現像装置と、
    前記トナー画像をシート状記録媒体上に転写する転写装置と、
    前記シート状記録媒体に担持された前記トナー画像を、該シート状記録媒体に定着させる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の定着装置と、を備える画像形成装置。
    

Images