JP6817543B2 - 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関する。

電子写真方式を使用した複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置は、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、この可視像を転写装置によって記録媒体（用紙、記録紙、記録材ともいう）に転写する。この転写された画像は定着装置による加圧・加熱で記録媒体上に定着される。

定着装置は一般に加熱部材と加圧部材を備え、両部材が圧接する定着ニップ部に現像剤像を担持した記録媒体を通紙することで画像定着を行う。この定着装置は複数の方式が知られており、代表的なものにローラ加熱を使用するローラ定着方式と、ベルト加熱を使用するベルト定着方式がある。

ローラ定着方式は例えば特許文献１（特開２０１１−１７５０６７号公報）に開示され、ベルト定着方式は例えば特許文献２（特開２００６−２５９３４１号公報）に開示されている。これら定着方式は低速機から高速機まで、或いはモノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く使用されている。

このような定着装置において、定着部材の表面に異物が固着・付着するという課題がある。当該異物は例えばトナーワックス、シリカ等のトナー外添成分、紙粉などである。これら異物で定着部材の表面が汚れたり荒れたりすると、定着画像の光沢ムラや画像の乱れ・劣化が生じる。

そこで従来から、定着部材の表面をクリーニング部材（定着表面改質部材）で摺擦してリフレッシュすることで、異物除去と定着表面の荒れを修復するようにしている（前記特許文献１、２参照）。

しかし、クリーニング部材を回転駆動して定着部材表面を摺擦する際、定着部材が新品であると、定着部材表面に対するクリーニング部材の食い込み力が大きいため、クリーニング部材の駆動モータの回転トルクが異常に高くなるという課題がある。このように回転トルクが急上昇すると、許容トルクオーバーでマシンが停止・ダウンしてしまう可能性がある。マシンがダウンすると復旧までの待ち時間（ダウンタイム）が発生してしまう。

特許文献３（特開２００４−３３３９２６号公報）は複数の駆動モータのうちのいずれか１つが動作不良を起こした場合に当該駆動モータを再駆動する方法を開示している。しかし駆動モータを一旦停止後再駆動しても、定着部材の表面状態が同じであれば同様の許容トルクオーバーが再発して復旧しない可能性もある。

そこで本発明の目的は、定着部材表面をリフレッシュする際にクリーニング部材（定着表面改質部材）の駆動モータの駆動トルクが上昇しても、許容トルクオーバーとなってマシンがダウンするのを回避しながらクリーニング処理を続行可能にすることにある。

前記課題を解決するため、本発明の定着装置は、加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材と対向して配置され前記定着部材と当接した状態で前記定着部材との間でニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に未定着現像剤像を担持した記録媒体を通すことで該未定着現像剤像を前記記録媒体に定着する定着装置において、前記定着部材に摺擦して該定着部材の表面を改質する定着表面改質部材と、前記定着表面改質部材を回転駆動する駆動源と、前記駆動源のトルク異常を検知する異常検知機構と、前記異常検知機構の検知結果に基づいて前記駆動源を制御する制御機構とを有し、前記制御機構は、前記駆動源の動作中に前記異常検知機構が異常を検知した際、前記駆動源の回転速度を定常回転速度（ｄｅｆ）よりも低速の回転速度（Ｖｃ）に変更することを特徴とする。

本発明によれば、異常検知機構によって駆動源のトルク異常が検知されると、当該駆動源の回転速度を定常回転速度（ｄｅｆ）よりも低速の回転速度（Ｖｃ）に変更するので、トルクオーバーでマシンが停止・ダウンしてダウンタイムが発生するのを回避しながらクリーニング処理を続行することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置の制御機構のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 定着表面改質部材の断面図である。 定着表面改質部材の動作フロー図である。 定着表面改質部材による定着部材の表面改質状態を示す図である。 定着表面改質部材の駆動モータのＯＮ−ＯＦＦと駆動トルクの経時変化を示す図である。 定着表面改質部材の駆動モータの制御フロー図である。 定着表面改質部材の駆動モータの回転速度と駆動時間を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置と定着装置を図面を参照して説明する。
（画像形成装置）
まず、図１により本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。画像形成装置１００は、記録媒体の一例としての用紙にトナー像を定着させることにより画像を形成する。画像形成装置１００は制御機構１０、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着装置２０、排紙部１６、および表示・操作部１７等を有している。以下、各部分について説明する。

（制御機構）
制御機構１０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１１、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１０１２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０１３、サウスブリッジ（ＳＢ）１０１４、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バス１０１５、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０１６、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１０１７、ＨＤ（Hard Disk）１０１８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０１９、ネットワークＩ／Ｆ１０２を有している。

ＣＰＵ１０１１は、メインメモリ１０１２に記憶されたプログラムに従って、データを加工、演算したり、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着装置２０、排紙部１６の動作を制御したりするものである。

メインメモリ１０１２は制御機構１０の記憶領域であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１２ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２ｂを有している。ＲＯＭ１０１２ａは、制御機構１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリである。当該ＲＯＭ１０１２ａ内に、駆動源としての駆動モータ３２の駆動時間を積算カウントして記憶する後述のカウント記憶部６０が配設されている。

ＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。ＲＡＭ１０１２ｂは、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いる。

ＮＢ１０１３は、ＣＰＵ１０１１と、ＭＥＭ−Ｐ１０１２、ＳＢ１０１４、及びＡＧＰバス１０１５とを接続するためのブリッジである。ＳＢ１０１４は、ＮＢ１０１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。

ＡＧＰバス１０１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）を備えている。

また、ＡＳＩＣ１０１６は、ＭＥＭ−Ｃ１０１７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）を備えている。

ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Universal Serial Bus）のインターフェースに接続されている。ＡＳＩＣ１０１６は、ＩＥＥＥ１３９４（Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394）のインターフェースに接続されている。

ＭＥＭ−Ｃ１０１７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ１０１８は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤ１０１９は、ＣＰＵ１０１１の制御にしたがってＨＤ１０１８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆ１０２は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

（画像読取部）
画像読取部１１は、用紙に記載されている画像を光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、用紙に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、または、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）等の読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、用紙等の記録媒体に形成する画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示されたものである。

画像読取部１１は、図１に示すように、コンタクトガラス１１１、読取センサ１１２等を有している。コンタクトガラス１１１は、画像が記載されている用紙が載置されるものである。読取センサ１１２は、コンタクトガラス１１１に載置されている用紙に記載されている画像の画像情報を読み取るものである。

（作像部）
作像部１２は、画像読取部１１によって読み取られた画像情報、またはネットワークＩ／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて転写部１４の中間転写ベルト１４３の表面にトナーを付着させて画像（トナー像）を形成するものである。

作像部１２は、シアン（Ｃ）色のトナーを有する現像剤を用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｃと、マゼンタ（Ｍ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｍを備えている。作像部１２はさらに、イエロー（Ｙ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｙと、ブラック（Ｋ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｋと、クリア（Ｔ）トナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｔとを備えている。すなわち、作像部１２は、作像ユニットとしての画像形成ユニットをトナー色別に複数備えている。

画像形成装置１００は、各感光体ドラムに形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像（可視像化）して、各色のトナー像を最終的に記録媒体に重ね合わせた状態に転写する構成を有している。なお、Ｃ色トナー、Ｍ色トナー、Ｙ色トナー、Ｋ色トナーのいずれか一以上のトナーを有色トナーという。

クリアトナーを用いた作像ユニットは、有色トナーを用いた作像ユニットを含めて、各作像ユニットのトナー像転写順位の最上流に位置するように配置されている。また、それぞれの有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった樹脂粒子である。

また、クリアトナーとは、無色透明のトナーであり、記録媒体に付着された有色トナーに付着されるとその有色トナーを視認できるように構成された樹脂粒子である。また、クリアトナーは記録媒体に付着されるとその記録媒体を視認できる樹脂粒子である。

クリアトナーは、たとえば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や二酸化チタン（ＴｉＯ２）を外添することによって生成される。なお、クリアトナーは記録媒体または記録媒体上に付着された有色トナーを視認できる程度の量であれば、色材を含んでいてもよい。

画像形成ユニット１２０Ｃ、画像形成ユニット１２０Ｍ、画像形成ユニット１２０Ｙ、画像形成ユニット１２０Ｋ、画像形成ユニット１２０Ｔのうち任意の画像形成ユニットを「画像形成ユニット１２０」と表す。

画像形成ユニット１２０Ｃは、トナー供給部１２１Ｃ、感光体ドラム（以下、単に「感光体」ともいう）１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、および清掃部１２７Ｃを備えている。

トナー供給部１２１Ｃは、Ｃ色のトナーを収容しており、現像部１２５Ｃに対してＣ色のトナーを供給するものである。トナー供給部１２１Ｃに収容されているトナーは、トナー供給部１２１Ｃ内の搬送スクリューが駆動することによって所定の量だけ現像部１２５Ｃに供給される。

感光体ドラム１２２Ｃは、帯電部１２３Ｃにより表面が一様に帯電され、制御機構１０から受け取った画像情報に基づき、露光部１２４Ｃによって表面に静電潜像が形成されるものである。また、感光体ドラム１２２Ｃは、静電潜像が形成された表面に、現像部１２５Ｃがトナーを付着させることによってトナー像が形成される。また、感光体ドラム１２２Ｃは、中間転写ベルト１４３に接するように設けられ、中間転写ベルト１４３との接点で中間転写ベルト１４３の移動方向と同じ方向に回転するように設けられている。

帯電部１２３Ｃは、感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電させる。露光部１２４Ｃは、帯電部１２３Ｃによって帯電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に、制御機構１０によって決定されたＣ色の網点面積率に基づいて光を照射して静電潜像を形成する。現像部１２５Ｃは、露光部１２４Ｃによって感光体ドラム１２２Ｃの表面に形成された静電潜像に対して現像剤収容部１２１Ｃに収容されているＣ色のトナーを付着させることによって現像し、トナー像を形成する。

除電部１２６Ｃは、中間転写ベルト１４３に画像が転写された後の感光体ドラム１２２Ｃの表面を除電する。清掃部１２７Ｃは、除電部１２６Ｃによって除電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に残った転写残トナーを除去する。

画像形成ユニット１２０Ｍは、現像剤収容部１２１Ｍ、感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像部１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、および清掃部１２７Ｍを備えている。現像剤収容部１２１Ｍは、Ｍ色のトナーを収容している。感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像部１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、清掃部１２７Ｍは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する（Ｙ，Ｋ，Ｔにおいても同様）。

画像形成ユニット１２０Ｙは、現像剤収容部１２１Ｙ、感光体ドラム１２２Ｙ、帯電部１２３Ｙ、露光部１２４Ｙ、現像部１２５Ｙ、除電部１２６Ｙ、および清掃部１２７Ｙを備えている。現像剤収容部１２１Ｙは、Ｙ色のトナーを収容している。

画像形成ユニット１２０Ｋは、現像剤収容部１２１Ｋ、感光体ドラム１２２Ｋ、帯電部１２３Ｋ、露光部１２４Ｋ、現像部１２５Ｋ、除電部１２６Ｋ、および清掃部１２７Ｋを備えている。現像剤収容部１２１Ｋは、Ｋ色のトナーを収容している。

画像形成ユニット１２０Ｔは、現像剤収容部１２１Ｔ、感光体ドラム１２２Ｔ、帯電部１２３Ｔ、露光部１２４Ｔ、現像部（現像装置）１２５Ｔ、除電部１２６Ｔ、および清掃部１２７Ｔを備えている。現像剤収容部１２１Ｔは、クリアトナーを収容している。

なお、現像剤収容部１２１Ｃ、現像剤収容部１２１Ｍ、現像剤収容部１２１Ｙ、現像剤収容部１２１Ｋ、現像剤収容部１２１Ｔのうち任意の現像剤収容部を「現像剤収容部１２１」と表す。また、感光体ドラム１２２Ｃ、感光体ドラム１２２Ｍ、感光体ドラム１２２Ｙ、感光体ドラム１２２Ｋ、感光体ドラム１２２Ｔのうち任意の感光体ドラムを「感光体ドラム１２２」と表す。また、帯電部１２３Ｃ、帯電部１２３Ｍ、帯電部１２３Ｙ、帯電部１２３Ｋ、帯電部１２３Ｔのうち任意の帯電部を「帯電部１２３」と表す。

また、露光部１２４Ｃ、露光部１２４Ｍ、露光部１２４Ｙ、露光部１２４Ｋ、露光部１２４Ｔのうち任意の露光部を「露光部１２４」と表す。また、現像部１２５Ｃ、現像部１２５Ｍ、現像部１２５Ｙ、現像部１２５Ｋ、現像部１２５Ｔのうち任意の現像部を「現像部１２５」と表す。また、除電部１２６Ｃ、除電部１２６Ｍ、除電部１２６Ｙ、除電部１２６Ｋ、除電部１２６Ｔのうち任意の除電部を「除電部１２６」と表す。また、清掃部１２７Ｃ、清掃部１２７Ｍ、清掃部１２７Ｙ、清掃部１２７Ｋ、清掃部１２７Ｔのうち任意の清掃部を「清掃部１２７」と表す。

（給紙部）
給紙部１３は、転写部１４に対して用紙を供給するものである。給紙部１３は、用紙収容部１３１、給紙ローラ１３２、給紙ベルト１３３、およびレジストローラ対１３４を備えている。用紙収容部１３１は、記録媒体の一例である用紙を収容している。

給紙ローラ１３２は、用紙収容部１３１に収容されている用紙を給紙ベルトの方へ移動させるために回転するように設けられている。このように設けられている給紙ローラ１３２は、収容されている用紙のうち最上段にある用紙を一枚ずつ取り出し、給紙ベルトに載置する。給紙ベルト１３３は、給紙ローラ１３２によって取り出された用紙を転写部１４に搬送する。

レジストローラ対１３４は、後述する中間転写ベルト１４３のトナー像が形成されている部分が転写部１４に到達されるタイミングで給紙ベルト１３３によって搬送された用紙を送り出すものである。

（転写部）
転写部１４は、作像部１２によって感光体ドラム１２２に形成された画像を中間転写ベルト１４３に転写し（一次転写）、中間転写ベルト１４３に転写された画像を用紙に転写する（二次転写）ものである。転写部１４は、駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２、中間転写ベルト１４３、一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔ、二次転写ローラ１４５、二次転写対向ローラ１４６を備えている。

駆動ローラ１４１は、従動ローラ１４２とともに中間転写ベルト１４３を掛け渡すものである。駆動ローラ１４１が駆動し回転することによって、掛け渡されている中間転写ベルト１４３が移動する。中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１の回転とともに感光体ドラム１２２に接しながら移動する。中間転写ベルト１４３が感光体ドラム１２２に接しながら移動することによって、感光体ドラム１２２に形成された画像が中間転写ベルト１４３の表面に転写される。

一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔは、中間転写ベルト１４３を挟んで、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋ、１２２Ｔと対向して配置されている。二次転写ローラ１４５は、二次転写対向ローラ１４６との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。

（排紙部）
排紙部１６は、定着装置２０でトナーが定着された用紙を画像形成装置１００から排出するものであり、排紙ベルト１６１、排紙ローラ１６２、排紙口１６３、および用紙収容部１６４を有している。排紙ベルト１６１は、定着装置２０によって定着処理された用紙を排紙口１６３に向けて搬送する。排紙ローラ１６２は、排紙ベルト１６１によって搬送された用紙を排紙口１６３から排出し、用紙収容部１６４に収容する。用紙収容部１６４は、排紙ローラ１６２によって排出された用紙を収容する。

（表示・操作部）
表示・操作部１７は、パネル表示部１７１および操作部１７２を有している。パネル表示部１７１には設定値や選択画面等が表示される。また、パネル表示部１７１は、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等である。操作部１７２は、画像形成にかかる諸条件を受け付けるテンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等のユーザーが入力をするために操作を行うものである。

（定着装置と定着表面改質部材）
以下、定着装置２０と定着表面改質部材３０の実施形態について、図３と図４を参照して説明する。図３は定着装置２０の一例を示すもので、この定着装置２０は加熱ローラ２１と、定着ローラ２２と、加熱ローラ２１および定着ローラ２２に張架される定着ベルト２４と、定着ローラ２２を押圧して定着ローラ２２との間にニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２３とを備えている。

加熱ローラ２１は、熱源としてのヒータ２５、加圧ローラ２３は、熱源としてのヒータ２６をそれぞれ内部に有している。また、テンションローラ２７は、２つのローラ部材に張架された定着ベルト２４に一定のテンションを与える役割を持つ。

定着装置２０は、定着ローラ２２と加圧ローラ２３との圧接によって形成される定着ベルト２４と加圧ローラ２３とのニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐ（用紙）を通紙して加熱定着を行うものである。なお、加熱ローラ２１、定着ローラ２２及び加圧ローラ２３は、定着装置２０の筐体の長手方向に回転可能に軸支され、各ローラの駆動手段等は、筐体に固定保持されている。

ニップ部Ｎを通紙した記録媒体Ｐは、定着ローラ２２側に配置された分離板２８または加圧ローラ２３側に配置された分離板２９によって先端部が分離されて、次工程に排出される。なお、定着ローラ２２側、加圧ローラ２３側にそれぞれ配置される分離部材としての分離板２８、２９は、板状の部材に限られるものではなく、分離爪を用いるようにしても良い。

加熱ローラ２１は、例えば、金属材料からなる薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部には熱源としてのヒータ２５が固設されている。ヒータ２５としては、例えば、ハロゲンヒータやカーボンヒータ等を用いることができる。また、ヒータ２５の両端部は、定着装置２０の筺体に固定されている。また、ヒータ２５は、加熱ローラ２１を外部から加熱する誘導加熱手段（ＩＨ加熱手段）であっても良い。

ヒータ２５は、装置本体の電源部（交流電源）により出力制御され、このヒータ２５からの輻射熱によって加熱ローラ２１が加熱される。さらに加熱ローラ２１によって加熱された定着ベルト２４の表面から記録媒体Ｐ上の未定着トナー像Ｔに熱が加えられる。

ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２４の表面に対向する位置に設けられるサーモパイル等の温度センサ３１によるベルト表面温度の検知結果に基づいてなされる。温度センサの設置位置および設置数はこれに限られるものではなく、加圧ローラ２３の温度を検知する温度センサや、定着ローラ２２の温度を検知する温度センサ等を設けるとともに、これに基づいてヒータ２５，２６の制御をしてもよい。

定着ベルト２４は、定着ローラ２２と加熱ローラ２１の周囲に掛けまわされ、加熱ローラ２１および定着ローラ２２に密着している。このように構成した定着ベルト２４に、定着ローラ２２に対応する箇所に加圧ローラ２３を押し当てることで、定着ニップ部Ｎを構成する。

定着ベルト２４は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚９０μｍのベース層上に、シリコーンゴムなどの弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト２４の弾性層は、層厚が２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。

定着ベルト２４の離型層は、層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等で形成されている。定着ベルト２４の表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保されることになる。

また、定着ベルト２４は、例えば、厚さ９０μｍの耐熱樹脂の無端フィルムであるＰＩベルトで構成され、表層には、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などのオフセット防止剤がコーティングされている。

定着ローラ２２は、熱源を有しておらず、金属（鉄やアルミ）などの剛性の高い芯材（芯金）を、シリコーンゴムなどの厚い弾性層で覆ったものである。

加圧ローラ２３は、定着ローラ２２と同様に、ＳＵＳ３０４等の芯金上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層が形成されたローラ部材である。また、円筒体の内部には熱源としてのヒータ２６が固設されている。なお、ヒータ２６を有さない構成としても良い。

定着ローラ２２と加圧ローラ２３とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ２３が定着ベルト２４を介して定着ローラ２２の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ２３と定着ベルト２４との間でニップ部Ｎが形成される。

また、駆動手段は、定着ローラ２２を時計回り方向に回転駆動させる。定着ローラ２２の回転により、定着ローラ２２に圧接する加圧ローラ２３および定着ベルト２４が同速で連れ回り回転する。

また定着ローラ２２の外周近傍に、定着ベルト２４の外周面に所定の圧力で当接可能な図４で後述する定着表面改質部材３０が配設されている。この定着表面改質部材３０は駆動モータ３２によって定着ベルト２４の回転方向とは逆方向（又は順方向）に所定の線速差を付けて回転駆動されるように構成され、また接離機構によって定着ベルト２４の外周面に対して接離可能に構成されている。

定着表面改質部材３０は、定着部材である定着ベルト２４の表面を削る、潰す、軟化させる、或いは定着ベルト２４の表面の異物を吸着する、或いは定着ベルト２４の表面に塗布剤などを塗布する機能を有する部材である。本実施形態では、定着表面改質部材３０は、摺擦部材であって、少なくとも定着ベルト２４の表面の異物であるトナーＷＡＸなどの粘性の高い半溶融トナー成分を除去する機能を有している。

駆動モータ３２には図３のように異常検知機構５０が取り付けられている。この異常検知機構５０は駆動モータ３２の回転トルクを所定の監視周期で検出するものであって、回転トルクが上昇閾値Ｔｊを超えると、当該回転トルクをトルク異常として検出して前述した制御機構１０に入力するように構成されている。

制御機構１０内には前述したようにＲＯＭ１０１２ａ内にカウント記憶部６０が配設が配設され、駆動モータ３２の駆動時間を積算カウントして当該カウント記憶部に記憶するように構成されている。なお、異常検知機構５０は種々の構成が可能であり、電気的又は機械的な検知機構で構成することができる。電気的検知機構は駆動モータ３２の駆動回路を流れる電流値からトルク異常を検出することができる。機械的検知機構は駆動モータ３２の出力軸の負荷からトルク異常を検出することができる。

また、定着表面改質部材３０の近傍には、冷却手段４０が設けられている。冷却手段４０は例えば冷却ファンである。冷却手段４０は、定着表面改質部材３０が定着ベルト２４と当接し、定着ベルト２４の表面の異物であるトナーＷＡＸなどの粘性の高い半溶融トナー成分を除去する際に、定着表面改質部材３０を冷却する。なお、冷却手段４０は空冷方式に限らず液冷方式としてもよい。

定着ベルト２４のリフレッシュ動作時おいて、定着表面改質部材３０は、所定の圧力で定着ベルト２４に押し付けられて定着ベルト２４とともに回転する。そして、定着ベルト２４の表面を削り取り、定着ベルト２４の表面の異物であるトナーＷＡＸなどの粘性の高い半溶融トナー成分を除去する。

この定着表面改質部材３０の摺擦時において、冷却手段４０はオンとなり、定着表面改質部材３０の表面に気流を当てることで、定着表面改質部材３０の表面温度（定着表面改質部材温度Ｔ１）を定着ベルト２４の表面温度（定着ベルト温度（Ｔ２）よりも、安定して低く保つようにしている。

（定着表面改質部材の構成）
前記定着表面改質部材３０は図４に示すように、軸心３３の外周に研磨層３４が形成されて構成される。軸心３３は、定着表面改質部材３０全体の支持体であり、剛性を確保するため好ましくは鉄やアルミなどの金属材料で構成するとよい。当該金属材料の軸心３３は、有機材料や無機材料の軸心３３と比較して熱伝導率が高いため、放熱しやすく高い冷却効率が得られる。

研磨層３４は、ゴムや樹脂などのバインダー（バインダー層）３５内に砥粒３６が分散されて形成される。ここで、バインダー３５の材料としては、シリコーンゴムやフッ素樹脂などを用いることができる。また、砥粒３６の材料としては、白色アルミナ、褐色アルミナ、解砕型アルミナ、淡紅色アルミナ、緑色炭化ケイ素、黒色炭化ケイ素、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などを用いることができる。

このように構成された定着表面改質部材３０の軸心３３は駆動源としての駆動モータ３２に接続されており、この駆動モータ３２が回転駆動して軸心３３を回すことで、研磨層３４と定着ベルト２４が摺擦される。このとき、研磨層３４内のバインダー３５から突起した砥粒３６によって定着ベルト２４がその回転方向と逆方向（又は順方向）に摺擦されることで、定着ベルト２４に付着した半溶融トナー成分を絡め取り除去する。

（リフレッシュ動作）
以上説明した定着装置２０の定着表面改質部材３０による、定着ベルト２４のリフレッシュ動作（メンテナンス動作）について、図５のフローチャートを参照して以下説明する。図５は、定着ベルト２４のリフレッシュ動作の一例を示すフローチャートであって、リフレッシュ動作は、先ず定着表面改質部材３０を定着部材である定着ベルト２４に所定の圧力で当接させる（Ｓ１０１）ことから始まる。

次いで、定着表面改質部材３０の冷却手段４０である冷却ファンをオンとして、定着表面改質部材３０の冷却を開始する（Ｓ１０２）。

次いで、定着表面改質部材３０が定着ベルト２４に当接することで、定着ベルト２４の回転に連れて定着表面改質部材３０が回転し、定着ベルト２４の表面の異物、すなわち、トナーＷＡＸなどの粘性の高い半溶融トナー成分を除去する（Ｓ１０３）。

また、除去動作が終了した後、定着表面改質部材３０の冷却手段４０である冷却ファンをオフとして（Ｓ１０４）、さらに定着表面改質部材３０を定着ベルト２４から離間させて（Ｓ１０５）、一連の動作が終了する。

なお、定着表面改質部材３０を当接（Ｓ１０１）／離間（Ｓ１０５）させるタイミングと、冷却ファンのオン（Ｓ１０２）／オフ（Ｓ１０４）のタイミングは、同時であってもよいし、Ｓ１０１とＳ１０２、Ｓ１０４とＳ１０５は逆でもよい。

（定着ベルト２４の表面改質状態）
図６は定着ベルト２４の表面改質状態を概念的に示したものである。定着表面改質部材３０により定着ベルト２４が表面改質されると、定着ベルト２４表面に回転方向に沿ったスジが形成される。当該スジは画像に出ないほど微小なスジであり、表面改質時間が長くなると定着ベルト２４の表面全体に均一に形成される。

スジが形成された状態でリフレッシュ動作を実施すると、定着表面改質部材３０の定着ベルト２４への食い込み力が低減され、安定した駆動トルクとなる。一方で、新品もしくは表面改質時間が短い定着ベルト２４に対して表面改質を実施すると、食い込み力が増大し、定着表面改質部材３０の駆動モータ３２の許容トルクオーバーでマシンダウンが発生する可能性がある。

すなわち、図６（ａ）は新品又はほぼ新品の定着ベルト２４の表面であって、定着表面改質部材３０の摺擦によるリフレッシュ処理をまだ受けていない状態を示している（駆動時間カウント数：０）。図示するようにベルト表面は研磨跡がなく滑らかな平面である。このような定着表面に図４の定着表面改質部材３０が摺擦すると、砥粒３６が定着表面に食い込んで駆動モータ３２の駆動トルクが図７の左側部分のように急増する。

図６（ｂ）はある程度リフレッシュ処理を受けた後の定着ベルト２４の表面を示している（駆動時間カウント数：少）。図示するようにベルト表面に研磨跡が少数出来ている。このような定着表面に図４の定着表面改質部材３０が摺擦すると、砥粒３６が研磨跡に沿って滑るので駆動モータ３２の駆動トルクがある程度落ち着いて来る。このため駆動トルクは図７の左側部分のように急増することはないが、依然としてトルク上昇閾値Ｔｊを超えることが多い。

図６（ｃ）は複数回リフレッシュ処理を受けた後の定着ベルト２４の表面を示している（駆動時間カウント数：多）。図示するようにベルト表面に研磨跡が多数出来ている。このような定着表面に図４の定着表面改質部材３０が摺擦すると、砥粒３６が研磨跡に沿ってさらに滑りやすくなるので、駆動モータ３２の駆動トルクが十分小さくなって来る。このため駆動トルクは図７の右側部分のようにトルク上昇閾値Ｔｊを超えることは少ない。

（駆動モータの制御）
次に、駆動モータ３２のトルク異常の検知結果に基づいて行う駆動モータ３２の制御について図７〜図９を参照して説明する。当該制御は前述した制御機構１０によって行われる。図７は、異常検知機構５０がトルク異常を検知すると、駆動モータ３２の定常回転速度ｄｅｆを速度Ｖｃまで低下させる基本制御を示している。

すなわち、図５のフロー図のＳ１０３で定着表面改質部材３０を定着ベルトに圧接させて駆動モータ３２で回転させると、当該駆動モータ３２の回転トルクが異常検知機構５０によって検知される。この場合、定着ベルトが新品であると回転トルクが図７のように急増するので、異常検知機構５０がトルク上昇の継続時間をカウントする。

当該トルク異常が所定時間ｔｊ継続すると、異常検知機構５０がトルク異常であると判定し、駆動モータ３２の回転速度を定常回転速度ｄｅｆからＶｃに低下させる。これにより回転トルクが上昇閾値Ｔｊ以下に低下するので、駆動モータ３２の停止・ダウンを回避することができる。トルク異常が所定時間ｔｊ継続して初めて異常検知機構５０がトルク異常であると判定することで、ノイズ等による突発的なトルク上昇による誤検知を防ぐことができる。

次に、図８によって実際に行うリフレッシュ動作のフローを説明する。駆動モータ３２のトルク値Ｔｄは、異常検知機構５０によって監視周期ごとに定期検出される。そしてステップＳ２０１で当該駆動モータ３２のトルク値Ｔｄがトルク異常閾値Ｔｊを超えているか否か判定される。トルク異常閾値Ｔｊを超えているとステップＳ２０２に進み、さらに当該トルク異常をｔｊ秒連続して検出したか否か判定される。

このトルク異常をｔｊ秒連続して検出したと判定されると、ステップＳ２０３に進み、異常検知履歴にカウントアップ、すなわち異常検知履歴の数（初期値は０）に「１」を加算する。

そして次のステップＳ２０４で当該異常検知履歴が「２」であるか否か判定される。当該異常検知が最初であれば異常検知履歴＝「１」なのでステップＳ２０６で回転速度Ｖｃに速度を低下させる。その後ステップＳ２０７で表面改質時間をｔｓに変更（延長）してリフレッシュ動作を継続する。表面改質時間をｔｓに変更（延長）するのは、回転速度Ｖｃの低下に対応して所定のリフレッシュ効果を維持するためである。

当該異常検知が２回目で異常検知履歴＝「２」と判定されると、ステップＳ２０５で駆動モータ３２の動作を停止する。異常検知が連続２回続くと定着ベルト２４の表面状態以外の理由でトルク異常が発生している可能性が高まるので、安全のため駆動モータ３２の動作を停止する。

なお異常検知が続いたとしても、連続して２回以上続かない限りは駆動モータ３２の動作を停止しない。つまり断続的な異常検知であれば、駆動モータ３２の動作を停止してダウンタイムを発生させる必要性がないからである。但し、当該断続異常が所定回数以上続いた場合は、駆動モータ３２の動作を停止するようにしてもよい。

前記ステップＳ２０７で表面改質時間をｔｓに変更（延長）して当該表面改質時間（ｔｓ）が経過すると、ステップＳ２０８からステップＳ２０９に移行し、異常検知履歴が「０」であるか否か判定される。今までにトルク異常の判定が１回でもあると、異常検知履歴は当然「１」以上なので、ステップＳ２１０に移行して異常検知履歴がリセットされる。

そして当該リセットにより表面改質時間及び駆動モータ３２の回転速度を元に戻した後、ステップＳ２０１に戻ってトルク異常の監視周期が継続される。当該リセットで表面改質時間及び駆動モータ３２の回転速度を元に戻すことで、次回のリフレッシュ動作の安定を図ることができる。

回転速度Ｖｃと表面改質時間ｔｓの変更後にトルク異常がなくなれば、そのままリフレッシュ動作を継続するが、当該変更後もトルク異常が発生する場合は、ステップＳ２０４→ステップＳ２０５のように駆動モータ３２の故障であるとして動作を停止させる制御を実施する。これにより、駆動モータ３２の故障を誤検知することによるマシンのダウン回数を軽減することが可能となる。

ステップＳ２０９で異常検知履歴が「０」であると判定されると、すなわちステップＳ２０１→ステップＳ２０８→ステップＳ２０１の閉ループを循環しながら表面改質時間が無事経過すると、ステップＳ２０９に進んでそのまま終了する。また、ステップＳ２０１→ステップＳ２０２→ステップＳ２０８→ステップＳ２０１の閉ループを循環しながら表面改質時間が無事経過してステップＳ２０９に進んだ場合もそのまま終了する。すなわち、ｔｊ秒未満の瞬間的なトルク異常検知があっても誤検知の可能性が高いので、駆動モータ３２を停止することなくそのまま表面改質を継続する。

（駆動時間カウント数による回転速度の切換制御）
図９は、駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数による駆動モータ３２の回転速度Ｖｃの切換制御方法を示している。駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数が長いほど、定着ベルト２４の表面は図６（ｃ）のように無数の研磨跡が形成されている。したがって、積算カウント数が長いほど、駆動モータ３２の回転トルクはその分だけ小さくなって来ているので、トルク異常が発生しても図７の左側部分に示すトルクの急増値は比較的小さくなって来る。

そこで、駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数に応じて、回転速度Ｖｃの大きさを、回転速度Ｖｃ＝Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３と段階的に上げていくことにした。こうすることで、表面改質時間をｔｓに変更する場合でも、当該変更による延長時間を少しでも節約して効率的なリフレッシュ動作を行うことができる。

図示例では、駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数ｔ１までは、定着ベルト２４がまだ新品に近いので（図６（ａ）の状態）、トルク異常判定時の回転トルクが比較的大きいことから、回転速度Ｖ１を比較的低速に設定している。

駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数がｔ２（＞ｔ１）になると、定着ベルト２４の表面状態が図６（ｂ）の状態に近付いてくるので、トルク異常判定時の回転トルクも比較的落ち着いて来ることから、回転速度を中程度のＶ２に設定している。

そして駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数がｔ３（＞ｔ２）になると、定着ベルト２４の表面状態が図６（ｃ）の状態に近付いてくるので、トルク異常判定時の回転トルクもそれほど大きくはならないことから、回転速度を比較的高いＶ３に設定している。このように、駆動モータ３２の駆動時間の積算カウント数に応じて、回転速度Ｖｃ＝Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３と段階的に上げていくことで効率的なリフレッシュ動作を行うことができる。回転速度Ｖｃの切換えは３段階以上にさらに細かく設定してもよいことは勿論である。

定着部材である定着ベルト２４を新品に交換した場合は、リセットにより表面改質時間及び駆動モータ３２の回転速度を元に戻し、また駆動時間カウント数、すなわち制御機構１０のＲＯＭ１０１２ａ内のカウント記憶部６０の積算カウント数（ｔ１、ｔ２）もリセットする。これにより、定着表面改質部材３０により定着ベルト２４が表面改質された時間を新たにカウントアップ可能となる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前記実施形態の定着装置２０はベルト定着方式で説明したが、本発明はローラ定着方式にも適用可能であることは勿論であり、さらに電磁コイルで加熱するＩＨ定着方式や、低熱容量化した定着ベルトをハロゲンヒータで直接加熱するＤＨ定着方式等にも適用可能である。

１００：画像形成装置 １０：制御機構
１１：画像読取部 １２：作像部
１３：給紙部 １４：転写部
１６：排紙部 １７：表示・操作部
２０：定着装置 ２１：加熱ローラ
２２：定着ローラ ２３：加圧ローラ
２４：定着ベルト ２５：ヒータ
２５，２６：ヒータ ２６：ヒータ
２７：テンションローラ ２８：分離板
２９：分離板 ３０：定着表面改質部材
３１：温度センサ ３２：駆動モータ
３３：軸心 ３４：研磨層
３５：バインダー ３６：砥粒
４０：冷却手段 ５０：異常検知機構
６０：カウント記憶部 １１１：コンタクトガラス
１１２：読取センサ １２０：画像形成ユニット
１２０（C,K,M,T,Y）：画像形成ユニット １２１（C,K,M,T,Y）：現像剤収容部
１２２（C,K,M,T,Y）：感光体ドラム １２３（C,K,M,T,Y）：帯電部
１２４（C,K,M,T,Y）：露光部 １２５（C,K,M,T,Y）：現像部
１２６（C,K,M,T,Y）：除電部 １２７（C,K,M,T,Y）：清掃部
１３１：用紙収容部 １３２：給紙ローラ
１３３：給紙ベルト １３４：レジストローラ対
１４１：駆動ローラ １４２：従動ローラ
１４３：中間転写ベルト １４４（C,K,M,T,Y）：一次転写ローラ
１４５：二次転写ローラ １４６：二次転写対向ローラ
１６１：排紙ベルト １６２：排紙ローラ
１６３：排紙口 １６４：用紙収容部
１７１：パネル表示部 １７２：操作部
Ｐ：記録媒体 Ｔ：未定着トナー像

特開２０１１−１７５０６７号公報 特開２００６−２５９３４１号公報 特開２００４−３３３９２６号公報

Claims (6)

1. 加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材と対向して配置され前記定着部材と当接した状態で前記定着部材との間でニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に未定着現像剤像を担持した記録媒体を通すことで該未定着現像剤像を前記記録媒体に定着する定着装置において、
   前記定着部材に摺擦して該定着部材の表面を改質する定着表面改質部材と、
   前記定着表面改質部材を回転駆動する駆動源と、
   前記駆動源のトルク異常を検知する異常検知機構と、
   前記異常検知機構の検知結果に基づいて前記駆動源を制御する制御機構とを有し、
   前記制御機構は、前記駆動源の動作中に前記異常検知機構が異常を検知した際、前記駆動源の回転速度を定常回転速度（ｄｅｆ）よりも低速の回転速度（Ｖｃ）に変更することを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動源の駆動時間を積算カウントして記憶するカウント記憶部をさらに有し、前記制御機構は前記駆動源の回転速度（Ｖｃ）を前記カウント記憶部に記憶された駆動時間の積算カウント数（ｔ１、ｔ２）に応じた回転速度（Ｖ１〜Ｖ３）に変更することを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 前記制御機構は、前記定着部材が新品に交換されると、前記カウント記憶部の積算カウント数（ｔ１、ｔ２）をリセットすることを特徴とする請求項２の定着装置。
4. 前記異常検知機構は、前記駆動源の回転トルクが所定トルク上昇閾値（Ｔｊ）以上で所定時間（ｔｊ）以上継続したときに前記トルク異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の定着装置。
5. 前記制御機構は、前記異常検知機構が前記トルク異常を検知して前記駆動源の回転速度が変更された後、前記異常検知機構が前記トルク異常を続けて検知すると、前記駆動源の駆動を停止することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の定着装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。