JP7070210B2 - 定着装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式の定着装置において、定着表面改質部材により定着部材上の傷や付着物を除去する技術がある。従来の定着表面改質部材は、新品の定着部材に圧接して回転駆動すると、定着部材への食い込み力が大きくなる。そのため、定着表面改質部材を駆動する駆動源のトルクが上昇し、許容トルクオーバーで停止し、マシンがダウンしてしまう可能性があった。

このような問題に鑑み、特許文献１では、駆動手段の動作不良を検出した際には一旦停止させ、再駆動させる技術が開示されている。

特許文献１では、駆動手段の動作不良を検出した際に、一旦停止させ再駆動させている。しかし、駆動手段を一旦停止するため、ダウンタイムが発生する。さらに、同条件で再度駆動させるため、異常が復旧しない可能性がある。
本発明は、駆動源のトルク異常が発生した場合であっても、ダウンタイムの発生を回避することが可能な定着装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる定着装置は、加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材の少なくとも一部を押圧可能に配置され、前記定着部材との間に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トナー像を担持した記録媒体を搬送して、前記未定着トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記定着部材と当接して前記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の当接/離間及び当接圧を制御する駆動源を有した接離機構部と、前記接離機構部の動作を制御する制御部と、を備えた定着部材表面改質手段を備え、前記制御部は、前記定着表面改質部材による前記定着部材の改質動作において、前記駆動源のトルク異常を検出した場合に、前記定着部材が表面改質された時間に応じて前記定着表面改質部材による加圧位置を減圧方向に変更し、駆動トルクを低下させるように前記接離機構部の動作を制御する、ことを特徴とする定着装置として構成される。

本発明によれば、駆動源のトルク異常が発生した場合であっても、ダウンタイムの発生を回避することができる。

画像形成装置全体の構成・動作について説明する図である。 定着装置の構成について説明する図である。 表面改質部材により定着部材が表面改質される様子を示す説明図である。 駆動モータの制御を示す遷移図である。 リフレッシュ動作における駆動モータの制御の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、定着装置、および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する図である。図１に示すように、本実施の形態における画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。

画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。ボトル収容部１０１の下方には、中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。

また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。
そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。

最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２～８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。

図２は、定着装置の構成について説明する図である。図２に示すように、定着装置２０は、ベルト部材としての定着ベルト２１、ニップ形成部材２６、加熱部材２２、補強部材２３（支持部材）、ヒータ２５（熱源）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、接離機構５１、５２等で構成される。ここで、定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転（走行）する。

定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０～１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００～３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止される。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０～５０μｍであって、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共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保される。また、定着ベルト２１の直径は１５～１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。

また、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ３１は、直径が３０～４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１は定着ベルト２１に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。

ニップ形成部材２６は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で構成される。ニップ形成部材２６と、定着ベルト２１との間に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性部材を設けることにより、ニップ部において記録媒体Ｐの表面の微小な凹凸にベルト表面が追従して、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の防止に効果がある。ニップ形成部材２６は、加圧ローラ３１側の面が加圧ローラ３１の曲率にならうように断面形状が凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。

なお、図２において、ニップ部を形成するニップ形成部材２６の断面形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成するニップ形成部材２６の形状を平面状に形成したり、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりすることもできる。ニップ形状を任意の形状とすることによって、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体にシワが発生するのを防止する効果がある。また、凹状の断面形状に近づけることによって、定着ベルト２１と記録媒体との密着性が高くなり、定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体を定着ベルト２１から容易に分離することができる。

加熱部材２２は、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属である。）を用いることができる。加熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着ベルト２１（加熱部材２２）の加熱効率を向上することができる。加熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置には内部に凹状に形成されるとともに開口部が形成された凹部が設けられている。ここで、常温時における定着ベルト２１と加熱部材２２とのギャップＡ（ニップ部を除く位置のギャップである。）は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい（０ｍｍ＜Ａ≦１ｍｍである）。

これにより、加熱部材２２と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト２１の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、加熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。さらに、加熱部材２２が定着ベルト２１に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化・破損を軽減することができる。また、加熱部材２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、加熱部材２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面２１ａにフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。

なお、図２では、加熱部材２２の断面形状がほぼ円形になるように形成したが、加熱部材２２の断面形状が多角形になるように形成することもできる。また、加熱源からの熱をベルト部材に均一に伝達し、かつ駆動時のベルト部材の走行安定性を確保する手段が別途用意されている場合には、加熱部材２２を有さず、ベルトを直接加熱する方式の定着器を構成することも可能である。その場合は、定着器全体としての熱容量の内、加熱部材２２の熱容量が排除されるため、より昇温性能や省エネ性能に優れた定着器を構成できる利点がある。

また、補強部材２３（支持部材）は、ニップ部を形成するニップ形成部材２６を補強、支持するためのもので、定着ベルト２１の内周面側に固設されている。

加熱部材２２は、その長手方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。そして、加熱部材２２は、ヒータ２５の輻射熱（輻射光）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、加熱部材２２がヒータ２５（加熱手段）によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーモパイルやサーミスタなどの温度センサ４０によるベルト表面温度の検出結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。

このように、定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、加熱部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。なお、図２において、ヒータ２５の例としてハロゲンヒータを用いたが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば誘導加熱方式の熱源を有する定着装置であっても良い。

補強部材２３は、長手方向の長さがニップ形成部材２６と同等になるように形成されていて、その長手方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。そして、補強部材２３がニップ形成部材２６、定着ベルト２１介して加圧ローラ３１）に当接することで、ニップ部においてニップ形成部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。

また、ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３におけるヒータ２５に対向する面の一部又は全部に、断熱部材を設けたり、ＢＡ処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱（補強部材２３を加熱する熱）が加熱部材２２の加熱に用いられることになるために、定着ベルト２１（加熱部材２２）の加熱効率がさらに向上することになる。

加圧ローラ３１には、不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギヤが設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その長手方向両端部が定着装置２０の不図示の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部には、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。また加圧ローラ３１の弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、ニップ形成部材２６に生じる撓みを軽減することができる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

また、図２では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。また、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできるが、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成されている。

さらに、定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接離する接離機構５１～５３が設けられている。詳しくは、接離機構は、加圧レバー５１、偏心カム５２、加圧スプリング５３、等で構成されている。加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の図示しない側板に回転自在に支持されている。

加圧レバー５１の中央部は、加圧ローラ３１の軸受（図示せず。側板に形成された長穴に移動可能に保持されている。）に当接している。また、加圧レバー５１の他端側には加圧スプリング５３が接続され、さらに加圧スプリング５３の保持板に偏心カム５２（不図示の駆動モータによって回転可能に構成されている。）が係合している。このような構成により、偏心カム５２の回転により、加圧レバー５１が支軸５１ａを中心にして回転して、加圧ローラ３１が図２の破線矢印方向に移動することになる。

すなわち、通常の定着工程時には、偏心カム５２の回転方向の姿勢が図２の状態になって、加圧ローラ３１は定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。これに対して、通常の定着工程時以外のとき（ジャム処理時や待機時等である。）には、偏心カム５２の回転方向の姿勢が図２の状態から１８０度回転して、加圧ローラ３１は定着ベルト２１から離脱する（又は、定着ベルト２１を減圧する）。

以下、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。

未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、加熱部材２２（ヒータ２５）によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強されたニップ形成部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面性を維持するため、定着ベルト２１に押し当てられて定着部材の表面を改質するための定着部材表面改質手段４１を備えており、定着部材表面改質手段４１は、定着部材に対して接離可能な構成となっている。定着部材表面改質手段４１は、定着部材表面を削る/潰す/軟化させる、あるいは、定着部材表面の異物を吸着する機能を有する。本実施例の定着部材表面改質手段４１は、摺擦部材（研磨ローラ４２）であり、定着部材表面を微少に削り取り、異物を除去する機能を有している。上記摺擦部材は、定着ベルト２１と当接して定着ベルト２１の表面を改質する定着表面改質部材である。

研磨ローラ４２は、軸形状の芯金とそれを覆う研磨層から構成される。また、制御部４４により動作が制御される接離機構部４３を有し、研磨ローラ４２は接離機構部４３により、定着ベルト２１に接離可能となっている。接離機構部４３は、特に制限されるものではないが、駆動モータを有するカム機構、ソレノイド等が挙げられる。接離機構部４３は、このような構成により、上記定着表面改質部材の当接/離間及び当接圧を制御する。

なお、研磨ローラ４２は、金属、又は樹脂に直接研磨目が転写されたローラ、またはローラに砥粒が吹き付けられたローラとしてもよい。制御部４４は、定着部材表面改質手段４１の動作を制御するためのＩＣチップにより構成される。

上記定着装置では、定着ベルト２１の表面改質部材の駆動源となる接離機構部４３の動作に際して、以下の特徴を有している。具体的には、（１）駆動源の異常を検出した際は、定着ベルト２１の改質動作であるリフレッシュ動作（定着部材の改質動作）における表面改質部材によるリフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更する。（２）駆動源の異常は駆動源のトルク値によって判定される。（３）トルク値が閾値を判定した時間連続して超えて検出された場合に、トルク値が異常であると判定する。（４）リフレッシュ加圧位置を減圧方向した後もトルク異常が継続する場合は、再度リフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更し、トルク異常が解消するまで減圧を繰り返す。（５）リフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更し、その上限に達してもトルク異常が解消しない場合は、駆動源の動作を停止する。

すなわち、表面改質部材の駆動源の駆動トルク異常が検出された際、リフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更し、変更後にトルク異常がなくなれば動作を継続し、変更後もトルク異常が発生するのであれば、再度リフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更する動作を繰り返す。また、リフレッシュ加圧位置の減圧方向に変更し、その上限に達した場合は、駆動源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、駆動源の故障を誤検出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。

図３は、表面改質部材により定着部材が表面改質される様子を示す説明図である。図３（ａ）は、表面改質される前の定着ベルト２１の表面Ｒの拡大イメージ図である。図３（ｂ）は、短い経過時間で回転方向Ｄに回転する定着ベルト２１に生じた、表面改質部材による研磨跡Ｐ１を示す図である。図３（ｃ）は、長い経過時間で回転方向Ｄに回転する定着ベルト２１に生じた、表面改質部材による研磨跡Ｐ２を示す図である。

これらの図に示すように、表面改質部材により定着ベルト２１が表面改質されると、定着部材表面に回転方向に沿ったスジ（研磨跡Ｐ１、Ｐ２）が形成される（図１（ｂ）、（ｃ））。本スジは、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部材の表面全体に均一に形成される（図１（ｃ））。スジが形成された状態で表面改質を実施すると、表面改質部材の定着部材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部材に対して表面改質を実施すると、表面改質部材と定着ベルと２１との間の食い込み力が増大し、表面改質部材の駆動モータ（接離機構部４３の駆動モータ）の許容トルクがオーバーしてマシンダウンが発生する可能性がある。したがって、以下に示す手法により、上記のトルク上昇時のマシンダウンを回避する。

図４は、本実施例における駆動モータの制御を示す遷移図である。また、図５は、本実施例のリフレッシュ動作における駆動モータの制御の手順を示すフローチャートである。以下、図４、図５を用いて、本実施例における制御方法について説明する。

図５に示すように、制御部４４は、接離機構部４３が有する駆動モータがＯＮされると、当該駆動モータのトルク値の監視を開始する（Ｓ３００）。具体的には、制御部４４は、上記モータのＯＮ信号を表面改質部材の制御開始タイミングとして認識し、当該駆動モータのトルク値を監視周期ごとに検出する。

制御部４４は、検出した上記駆動モータのトルク値Ｔｄが、トルク異常閾値Ｔｊを超えているか否かを判定し（Ｓ３０１）、検出した上記駆動モータのトルク値Ｔｄが、トルク異常閾値Ｔｊを超えていると判定した場合（Ｓ３０１；Ｙｅｓ）、トルク上昇ありと判断する。一方、制御部４４は、検出した上記駆動モータのトルク値Ｔｄが、トルク異常閾値Ｔｊを超えていないと判定した場合（Ｓ３０１；Ｎｏ）、トルク上昇がないと判断し、リフレッシュ動作を継続する（Ｓ３０６）。

そして、制御部４４は、リフレッシュ動作の実行時間が終了したか否かを判定し（Ｓ３０７）、リフレッシュ動作の実行時間が終了していないと判定した場合（Ｓ３０７；Ｎｏ）、Ｓ３０１に戻り、以降の処理を繰り返す。一方、制御部４４は、リフレッシュ動作の実行時間が終了したと判定した場合（Ｓ３０７；Ｙｅｓ）、Ｓ３１０に進む。

制御部４４は、検出した上記駆動モータのトルク値Ｔｄが、トルク異常閾値Ｔｊを超えていると判定した場合（Ｓ３０１；Ｙｅｓ）、さらに、トルク上昇ありをトルク異常判定時間ｔｊ秒連続して検出したか否かを判定する（Ｓ３０２）。制御部４４は、トルク上昇ありをトルク異常判定時間ｔｊ秒連続して検出したと判定した場合（Ｓ３０２；Ｙｅｓ）、トルク異常と判定する。上記異常判定時間は、ノイズ等により突発的にトルク値の上昇を検出した際の誤動作を防ぐことを目的としている。したがって、異常判定時間は少なくとも２回以上の異常判定が実施可能なように設定する。たとえば、監視周期が１ｓｅｃの場合は、異常判定時間は少なくとも２ｓｅｃ以上とする。

一方、制御部４４は、トルク上昇ありをトルク異常判定時間ｔｊ秒連続して検出したと判定していない場合（Ｓ３０２；Ｎｏ）、トルク異常は生じていないと判断し、Ｓ３０６に進み、リフレッシュ動作を継続する。

制御部４４は、Ｓ３０２においてトルク異常と判定した場合（Ｓ３０２；Ｙｅｓ）、リフレッシュ加圧位置を１段階減圧位置に変更し（Ｓ３０３）、当該１段階減圧位置に変更後、再度、Ｓ３０１、Ｓ３０２と同様の処理を実行し、トルク異常の判定を実施する（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。このように、制御部４４は、トルク異常が解消していない場合には、１段階減圧位置に変更後、再度、トルク異常の判定を実行し、リフレッシュ実行時間が終了するまで繰り返す。

そして、制御部４４は、Ｓ３０５においてトルク異常と判定した場合（Ｓ３０５；Ｙｅｓ）、リフレッシュ加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したか否かを判定する（Ｓ３０８）。制御部４４は、リフレッシュ加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したと判定した場合（Ｓ３０８；Ｙｅｓ）、トルク異常に対処するために設定された限界値（接離機構部で圧力を落とす限界値）に達したことを示す異常フラグを出力し（Ｓ３０９）、駆動モータの動作を停止すると共に、その時点で設定されている加圧位置をイニシャル位置に戻し（Ｓ３１０）、処理を終了させる（Ｓ３１１）。

なお、制御部４４は、Ｓ３０７においてリフレッシュ動作の実行時間が終了したと判定した場合（Ｓ３０７；Ｙｅｓ）、すなわち、トルク異常が再発せず表面改質時間が終了した場合には、上記異常フラグを出力することなく、Ｓ３１０に進み、その時点で設定された加圧位置をイニシャル位置に戻し、終了する。

本制御フローを実施することによって、トルク異常時にはリフレッシュ加圧位置を１段階減圧位置に変更した上で定着部材に表面改質の研磨跡をつけるため、駆動源のトルク上昇を防止することが可能となる。例えば、図４に示したように、制御部４４が、上記モータのＯＮ信号を表面改質部材の制御開始タイミングとして認識すると（Ｔ１）、リフレッシュ加圧位置に移動させるように接離機構部４３を制御し、表面改質部材による加圧力を加圧力α１とする（リフレッシュ第一加圧）。

制御部４４は、最初にトルク上昇ありをトルク異常判定時間ｔｊ秒連続して検出すると（Ｔ２）、リフレッシュ加圧位置の減圧方向に移動させるように接離機構部４３を制御し、表面改質部材による加圧力を、加圧力α１よりも小さい加圧力α２とする（リフレッシュ第二加圧）。

制御部４４は、再びトルク上昇ありをトルク異常判定時間ｔｊ秒連続して検出すると（Ｔ３）、さらに、リフレッシュ加圧位置の減圧方向に移動させるように接離機構部４３を制御し、表面改質部材による加圧力を、加圧力α２よりも小さい加圧力α３とする（リフレッシュ第三加圧）。

制御部４４は、繰り返しリフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更したことにより生じた加圧力α３により、上記モータの駆動トルクが閾値ＴＨに達したと判断し、この段階で初めて駆動モータの動作を停止し、処理を終了させる。

なお、Ｓ３１０において、加圧位置を変更した際に表面改質時間の判定を実施後に元の加圧位置に戻して再度表面改質を実施する理由は、加圧位置を変更したままの表面改質動作では本来の性能を発揮できない可能性があるためである。

このように、本実施例では、駆動トルクが一定期間連続して閾値超えを検出した際に、定着部材が表面改質された経過時間に応じてリフレッシュ加圧位置を減圧方向に変更し、駆動トルクを低下させる。したがって、駆動源のトルク異常が発生した場合であっても、リフレッシュ加圧位置の減圧方向への変更の限界点に達するまでは動作を止めないため、従来のように、モータの許容トルクオーバーに起因してトルク異常を検出したことによるマシンダウンを回避することができる。すなわち、従来技術と異なり、駆動源のトルク異常が発生した場合であっても、動作を止めることなくトルク上昇を回避ができ、かつ定着ベルトに対する表面改質時間が少ない時に発生するトルク上昇によって生じ得るモータ許容トルクオーバーを起因としたマシンダウンを回避できる。

本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。

例えば、図３のＳ３０４、Ｓ３０５では、制御部４４は、トルク異常が解消していない場合には、１段階減圧位置に変更後、再度、トルク異常の判定を実行したが、トルク異常が解消した場合には、１段階加圧位置に変更後、すなわち、もとの加圧位置に戻した後、再度、トルク異常の検出を判定してもよい。

このように、本実施例では、加熱部材２２により加熱される定着ベルト２１と、定着ベルト２１の少なくとも一部を押圧可能に配置され、定着ベルト２１との間にニップ部を形成する加圧ローラ３１と、を備え、ニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体を搬送して、未定着トナー像を記録媒体に定着する定着装置２０において、定着ベルト２１と当接して定着ベルと２１の表面を改質する定着表面改質部材である研磨ローラ４２と、定着表面改質部材の当接/離間及び当接圧を制御する駆動源を有した接離機構部４３と、接離機構部４３の動作を制御する制御部４４と、を備えた定着部材表面改質手段４１を備え、制御部４４は、定着表面改質部材による定着ベルト２１の改質動作において、駆動モータのトルク異常を検出した場合に、定着ベルト２１が表面改質された時間に応じて定着表面改質部材による加圧位置を減圧方向に変更し、駆動トルクを低下させるように接離機構部４３の動作を制御する。したがって、駆動源のトルク異常が発生した場合であっても、従来のように、直ちにダウンタイムが発生してしまうことを回避することができる。

また、制御部４４は、加圧位置の減圧方向への変更する限界値に達するまで、接離機構部４３の動作を制御するので、定着表面改質部材と定着ベルト２１が非接触になり空振りすることを防止することができる。

また、制御部４４は、駆動モータのトルク値が所定の閾値以上となっている時間が所定の時間連続して検出したか否かを判定し、トルク値が所定の閾値以上となっている時間が所定の時間連続して検出したと判定した場合に、トルク異常を検出したと判定するので、ノイズ等による突発的なトルク上昇による誤検出を防ぐことができる。

また、制御部４４は、トルク異常を検出したと判定した場合において、加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したか否かを判定し、加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したと判定した場合、駆動モータの動作を停止するので、加圧位置を変更してもトルクが下がらない場合は駆動モータの故障と判断し、動作停止することができる。

また、制御部４４は、トルク異常を検出した場合において、当該トルク異常が解消された場合には、減圧方向に変更した前記加圧位置をもとの加圧位置に戻し、再度、トルク異常の検出を判定するので、使用環境の変化等によりトルク異常が解消された場合は、トルク異常検出前の状態でリフレッシュ動作を継続することができる。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２６ ニップ形成部材
２２ 加熱部材
２３ 補強部材
２５ ヒータ
３１ 加圧ローラ
４０ 温度センサ
４１ 定着部材表面改質手段
４２ 研磨ローラ（定着部材表面改質部材）
４３ 接離機構部
４４ 制御部
５１、５２ 接離機構

特開２００４－３３３９２６号公報

Claims (7)

1. 加熱手段により加熱される定着部材と、前記定着部材の少なくとも一部を押圧可能に配置され、前記定着部材との間に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トナー像を担持した記録媒体を搬送して、前記未定着トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
   前記定着部材と当接して前記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の当接/離間及び当接圧を制御する駆動源を有した接離機構部と、前記接離機構部の動作を制御する制御部と、を備えた定着部材表面改質手段を備え、
   前記制御部は、前記定着表面改質部材による前記定着部材の改質動作において、前記駆動源のトルク異常を検出した場合に、前記定着表面改質部材による加圧位置を減圧方向に変更し、駆動トルクを低下させるように前記接離機構部の動作を制御する、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記制御部は、前記加圧位置の減圧方向への変更する限界値に達するまで、前記接離機構部の動作を制御する、
   ことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記制御部は、前記駆動源のトルク値が所定の閾値以上となっている時間が所定の時間連続して検出したか否かを判定し、前記トルク値が所定の閾値以上となっている時間が所定の時間連続して検出したと判定した場合に、前記トルク異常を検出したと判定する、
   ことを特徴とする定着装置。
4. 請求項３に記載の定着装置であって、
   前記制御部は、前記トルク異常を検出したと判定した場合において、前記加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したか否かを判定し、前記加圧位置の減圧方向への変更が所定の閾値を超えて限界に達したと判定した場合、前記駆動源の動作を停止する、
   ことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記制御部は、前記トルク異常を検出した場合において、当該トルク異常が解消された場合には、減圧方向に変更した前記加圧位置をもとの加圧位置に戻し、再度、前記トルク異常の検出を判定する、
   ことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記制御部は、前記定着部材が表面改質された時間に応じて、前記定着表面改質部材による加圧位置を減圧方向に変更する、
   ことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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