(57)【要約】      （修正有）【課題】いわゆる「鳴き」による異音が要因で寿命を迎える定着部材の推定残寿命を研鑽する機構を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、円筒状の定着部材としての定着ベルト１と、定着ベルト１の内面と圧接して定着ニップ部１４を形成するニップ部形成部材兼加熱体としての定着ヒータ２と、定着ベルト１を介して定着ヒータ２と共に定着ニップ部１４を形成する加圧部材としての加圧ローラ６と、定着ヒータ２と定着ベルト１の摺動を潤滑にするための潤滑剤と、を有する定着装置１００を備える。画像形成装置の制御回路部（ＣＰＵ）１０は、定着ベルト１と定着ヒータ２との摺動負荷を、少なくとも２段階以上のプロセス速度で収集する機構と、収集した複数の摺動負荷に基づいて、定着ベルト１の推定残寿命を計算し、その計算結果に基づいた信号を送信する機構、とを有し、定着ベルト残寿命推定シーケンスの制御をする役割を果たしている。【選択図】図２
2019012172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する無端状ベルトの定着部材と、
該定着部材の内面と圧接してニップ部を形成するニップ部形成部材と、
該定着部材を介して該ニップ部形成部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、
該ニップ部形成部材と該定着部材の摺動を潤滑にするための潤滑剤と、
を有する定着装置を備える画像形成装置であって、
該画像形成装置は、
該定着部材と該ニップ部形成部材との摺動負荷を、
少なくとも２段階以上のプロセス速度で収集する機構と、
収集した複数の摺動負荷に基づいて、該定着部材の推定残寿命を計算し、
その計算結果に基づいた信号を送信する機構と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、前記の推定残寿命は、
前記の少なくとも２段階以上のプロセス速度で収集した複数の摺動負荷のうち、
速いプロセス速度で収集した摺動負荷から
遅いプロセス速度で収集した摺動負荷を引いた差分の最小値が、
予め設定された所定数値以下となったことを検知して、
推定残寿命を予測することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置であって、前記信号を受信する受信部を有し、前記定着部材の推定残寿命に基づく処理を実行する手段を有する画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、前記信号を受信する受信部を有し、前記定着部材の推定残寿命に基づき前記定着部材の交換を促す報知手段を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真複写機、電子写真プリンタなどに用いられる、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置用の定着装置においては、従来、定着ローラ方式が一般的であったが、定着ローラの熱容量が大きいために加熱に時間がかかり、始動時の待ち時間が長く、消費電力も大きいことから、近年では、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着ベルトを介して、ヒータの熱により転写紙上のトナーを加熱するベルト加熱方式の定着装置が採用されるようになった。
【０００３】
ベルト定着装置は特許文献１および２に記載されるような、固定支持された押圧部材兼加熱体として例えばセラミックヒータと、該加熱体と摺動する定着部材としての定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記加熱体に圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材としての弾性加圧ローラを有し、定着ニップ部の定着ベルトと弾性加圧ローラとの間で未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持搬送させて定着ベルトを介した該加熱体からの熱により未定着トナー像を記録媒体上に加熱溶融定着させるものである。
【０００４】
上記のような定着装置において、定着部材として用いられる定着ベルトは、離型層、弾性層、基材層および、内面摺動層の４層構成を取ることが多い。これらの層の役割は、離型層はトナー接着の防止するため、弾性層はトナーの包み込み効果によって定着性を上げるため、基材金属層はフィルム剛性と熱伝導率性を高めるため、内面摺動層はヒータによる基材金属の削れ傷や磨耗を防止するために、それぞれ設けられている。
【０００５】
定着装置を稼働中、定着ベルトには使用状況に応じて熱、摩耗、寄り力などの様々なストレスがかかるが、長期間での定着装置の稼働によって、定着ベルトにストレスが蓄積すると、最終的には、定着ベルトは破損、異音、画像不良発生などによる寿命を迎える。その結果、その定着装置もしくは定着ベルト単品の交換が行われるまでの間、ユーザーが画像形成装置を使用不能な期間、いわゆるダウンタイムが発生していた。   
【０００６】
そこで事前に交換の必要性を察知し、サービスマンが定着器のメンテナンスに行けるような仕組みが必要とされ、従来はこれを実現するため、通紙枚数カウンタを利用する方法が主に用いられてきた。ただし、ユーザー先における装置の設置環境、使用する用紙の種類、装置の使用頻度などの多様化により、定着部材が寿命を迎える要因は様々なケースにわかれ、単純に通紙枚数カウンタのみでは、一括りに寿命を予測できない事例が多く発生している。そこで、寿命到達要因に則した定着部材の寿命を予兆予測する手段として、以下のような提案がなされている。
【０００７】
たとえば、特許文献３では、定着ベルト寄りによる寿命を予測する技術として、ベルトの寄り力と総稼働量から予測する方法、特許文献４では、定着部材表層摩耗による寿命を予測する技術として、表層の膜厚の摩耗量をモニタリングして予測する方法、特許文献５では、定着部材の摺動負荷（トルク増加）による寿命を予測する技術として、記録媒体の累積枚数に応じて予め規定された摺動抵抗の規定値と比較して寿命を予測する方法などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２４６４号公報
【特許文献４】特開２００３−２５５７３７号公報
【特許文献５】特開２００８−８３０９１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】加藤 孝久, 益子 正文著「トライボロジーの基礎」培風館
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
定着部材が寿命を迎える要因のひとつとして、定着ベルト内面と摺動部材とのスティックスリップ、いわゆる「鳴き」による異音が知られている。
【００１１】
先行文献のように定着ベルトの寿命検知手段は様々提案されているものの、今まで鳴きに関して寿命を予測する有用な手段は報告されていなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、以上の課題を解決しつつ、鳴きによる異音が要因で寿命を迎える定着部材について、その推定残寿命を計算する機構を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的は本発明に係る画像形成装置によって達成される。要約すれば、本発明は以下の特徴を有する画像形成装置となる。
【００１４】
（特徴１）
可撓性を有する無端状ベルトの定着部材と、
該定着部材の内面と圧接してニップ部を形成するニップ部形成部材と、
該定着部材を介して該ニップ部形成部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、
該ニップ部形成部材と該定着部材の摺動を潤滑にするための潤滑剤と、
を有する定着装置を備える画像形成装置であって、
該画像形成装置は、
該定着部材と該ニップ部形成部材との摺動負荷を、
少なくとも２段階以上のプロセス速度で収集する機構と、
収集した複数の摺動負荷に基づいて、該定着部材の推定残寿命を計算し、
その計算結果に基づいた信号を送信する機構と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
（特徴２）
特徴１に記載の画像形成装置であって、前記の推定残寿命は、
前記の少なくとも２段階以上のプロセス速度で収集した摺動負荷のうち、
速いプロセス速度で収集した摺動負荷から
遅いプロセス速度で収集した摺動負荷を引いた差分の最小値が、
予め設定された所定数値以下となったことを検知して、
推定残寿命を予測することを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
（特徴３）
特徴１乃至２に記載の画像形成装置であって、前記信号を受信する受信部を有し、前記定着部材の推定残寿命に基づく処理を実行する手段を有する画像形成装置。
【００１７】
（特徴４）
特徴１乃至３に記載の画像形成装置であって、前記信号を受信する受信部を有し、前記定着部材の推定残寿命に基づき前記定着部材の交換を促す報知手段を有する画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予測推定残寿命を計算する機構を有する画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施例における画像形成装置の断面模式図
【図２】本実施例における定着装置の断面模式図
【図３】正常時と鳴き発生時の定着部材搬送方向速度の比較図
【図４】ストライベック曲線の説明図
【図５】本実施例における定着部材の推定残寿命の計算フロー
【図６】実機耐久試験におけるプロセス速度、トルク、鳴き発生状況の関係図
【図７】実機耐久試験におけるプロセス速度、トルクの推移事例
【図８】本実施例における定着部材の断面模式図
【図９】本実施例における定着装置に用いられる定着部材の内面摺動層塗工時に用いた塗工装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る画像形成装置について、以下に具体的な構成に基づき詳細に説明する。
【００２１】
画像形成装置の構成概略；
図１は、本実施例で用いた画像形成装置の断面模式図である。１０１は像担持体としての感光ドラムであり、矢印の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２により所定極性に帯電処理される。次いで、その帯電処理面にレーザ光学系１１０から出力されるレーザ光１０３により、入力された画像情報に基づき露光処理される。レーザ光学系１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して感光ドラム１０１面を走査露光するものである。
【００２２】
その結果、この走査露光により感光ドラム１０１面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学系１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙによりイエロートナーにて可視像化される。このイエロートナー像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。なお、感光ドラム１０１面上に残留するトナーはクリーナ１０７によりクリーニングされる。
【００２３】
上記のような帯電・露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、マゼンタトナー像（現像器１０４Ｍが作動）、シアントナー像（現像器１０４Ｃが作動）、ブラックトナー像（現像器１０４Ｋが作動）を形成すべく、同様に繰り返される。このようにして中間転写ドラム１０５上に順次重ねて形成された各色のトナー像は、転写ローラ１０６との接触部である二次転写部Ｔ２において、記録媒体Ｐ上に一括して二次転写される。中間転写ドラム１０５上に残留するトナーはトナークリーナ１０８によりクリーニングされる。なお、このクリーナ１０８は、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、中間転写ドラム１０５をクリーニングする時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。
【００２４】
また、転写ローラ１０６も、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、二次転写時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。二次転写部Ｔ２を通過した記録媒体Ｐは、画像加熱装置としての定着装置１００に導入され、その上に担持した未定着トナー像の定着処理（画像加熱処理）を受ける。そして、定着処理を受けた記録媒体Ｐは、機外に排出されて、一連の画像形成動作が終了する。
【００２５】
定着装置の構成概略；
図２は、本実施例で用いた定着装置１００の断面模式図である。１は弾性層を備えた円筒状の定着部材としての定着ベルト１（エンドレスベルト）である。６は定着ベルト１との間で定着ニップ部１４を形成する加圧部材としての加圧ローラである。２はニップ部形成部材兼加熱体としての定着ヒータであり、４は耐熱性を有するフィルムガイド兼ヒータホルダである。定着ヒータ２は、フィルムガイド兼ヒータホルダ４の下面に該フィルムガイド兼ヒータホルダ４の長手に沿って固定されており、定着ベルト１とその加熱面が摺動可能な構成とされている。
【００２６】
そして、定着ベルト１はこのフィルムガイド兼ヒータホルダ４に若干の自由度を持って外嵌されている。フィルムガイド兼ヒータホルダ４は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ２を保持するとともに定着ベルト１を記録媒体Ｐと分離させるための形状にする役割を果たしている。加圧ローラ６は、金属製の芯金６ａ上に、シリコーンゴム層６ｃ、さらにＰＦＡ樹脂チューブ６ｅが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ６の芯金６ａの両端部が装置フレーム１３の不図示の奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されている。
【００２７】
この加圧ローラ６の上側に、定着ヒータ２、フィルムガイド兼ヒータホルダ４、定着ベルトステイ５、定着ベルト１を備えた定着ユニットが設置される。この定着ユニットは、定着ヒータ２側を下向きにして加圧ローラ６に平行に設置されている。定着ベルトステイ５の両端部は不図示の加圧機構によりその一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ６に付勢されている。その結果、定着ヒータ２の下面（加熱面）を、定着ベルト１を介して加圧ローラ６の弾性層に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、定着に必要な所定幅の定着ニップ部１４が形成されている。３は、温度検知手段としてのサーミスタである。
【００２８】
サーミスタ３（ヒータ温度センサ）は、熱源である定着ヒータ２の裏面（加熱面とは反対側の面）に設置され、定着ヒータ２の温度を検知する機能を担っている。加圧ローラ６は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト１は加圧ローラ６によって従動し所定の速度で回転する。このとき、定着ベルト１の内面が定着ヒータ２の下面に密着して摺動しながらフィルムガイド兼ヒータホルダ４の外回りを矢印の方向に従動回転状態になる。
【００２９】
定着ベルト１内面には、固体成分（コンパウンド）と基油成分（オイル）からなる半固形状潤滑剤（以下、グリス）が塗布され、フィルムガイド兼ヒータホルダ４と定着ベルト１内面との摺動性を確保している。半固形状潤滑剤のコンパウンドとしては、グラファイトや二硫化モリブデンなど固体潤滑剤、酸化亜鉛やシリカなど金属酸化物、ＰＦＰＥやＰＴＦＥなどフッ素樹脂などが挙げられる。また、基油成分としては、シリコーンオイルやフルオロシリコーンオイルなど、耐熱性のある高分子樹脂オイルが挙げられる。本実施例では、コンパウンドとしてＰＴＦＥ粉体微粒子（粒径３μｍ）、オイルとしてフルオロシリコーンオイルを用いたグリスを使用した。
【００３０】
サーミスタ３は、定着ヒータ２の裏面に接触するよう配置され、Ａ／Ｄコンバータ９を介して制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）１０に接続されている。ここで、制御部（ＣＰＵ）１０はサンプリングデータを記憶するＲＯＭ等の記憶部を含む制御回路となっている。この制御回路部（ＣＰＵ）１０はそれぞれのサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、このように得られた温度情報を温度制御に反映させる構成となっている。つまり、制御回路部（ＣＰＵ）１０は、サーミスタ３の出力をもとに、定着ヒータ２の温調制御内容を決定し、電力供給部であるヒータ駆動回路部１１によって、定着ヒータ２の温度が目標温度（設定温度）となるように定着ヒータ２への通電を制御する役割を果たしている。
【００３１】
また、制御回路部（ＣＰＵ）１０は、後述する定着ベルト残寿命推定シーケンスの制御をする役割も果たしており、加圧ローラ６の駆動モータとＡ／Ｄコンバータ９を介して接続されている。定着ヒータは、アルミナの基板と、この上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な１０μｍ程度の厚さの膜状に塗布された抵抗発熱体を有している。さらに、この上に、耐圧ガラスによるガラスコートが施された、セラミックヒータとされている。
【００３２】
（３）鳴き（スティックスリップ）の概略；
定着ベルトの内周面には後述する内面摺動層が設けられているが、そのような内面摺動層を設けても、長時間駆動によって、定着ベルト内周面とニップ部形成部材との間に介在する潤滑剤が高温にさらされ、潤滑剤の粘度が低下した状態で摺動されるため、潤滑剤がニップ内からニップ外へ徐々に流出にしていく。その結果、定着ベルト内面摺動層とニップ部形成部材との摺動性が低くなり、最終的にはステッィク（張り付き）状態とスリップ（すべり）状態を繰り返すステッィクスリップ状態となり、自励振動を起こして、異音が発生する。これがいわゆる「鳴き」である。図３に正常時と鳴き発生時の定着ベルト搬送方向速度の時間推移をデジタルレーザードップラー計で測定した結果を示す。
【００３３】
正常時は、図３（ａ）のように設定したプロセス速度付近に定着ベルト搬送方向速度が安定的に推移しているが、鳴き発生時は図３（ｂ）のようにゼロと設定したプロセス速度を大きく上振れする範囲で搬送方向速度が振幅していることが確認できる。ここで、この搬送方向速度ゼロの状態はステッィク状態で、速度ゼロから速度が大きく上振れしている状態はスリップ状態を示している。
【００３４】
（４）定着ベルト鳴き発生までの残寿命推定手段の原理
ステッィクスリップの発生は定着ベルト内周面とニップ部形成部材との間に介在する潤滑剤の油膜厚が大きく依存する。潤滑油を介した２平面間のすべり摩擦において、そのすべり速度Ｕ、圧力Ｐ、粘度ηを組み合わせた係数η×Ｕ／Ｐと摩擦係数μは図４に示すストライベック曲線の関係として整理できることが知られている。
【００３５】
図４に示したとおり、２面間の摩擦状態は、潤滑油の粘度、すべり速度および圧力により３つの領域に区分することができる。すなわち、潤滑油が２面間に介在し両者を分離し潤滑する流体潤滑領域（Ｉ）、潤滑油膜が著しく薄くなり、２つの面の間に生じた接点が潤滑剤の分子を押し退けてしまった状態である境界潤滑領域（III）、および流体潤滑と境界潤滑が混在しておこる混合潤滑領域（II）である。ここで、ステッィクスリップはすべり速度の増加に伴って摩擦係数が下がるような混合潤滑領域（II）の状態で発生しやすいことが知られている（非特許文献１）。
【００３６】
ここで、図６に実機耐久試験におけるプロセス速度、トルク値、鳴き発生状況の関係図の一例を示す。プロットは各耐久時間におけるプロセス速度に対するトルク値を示しており、鳴きが発生した条件（プロセス速度、耐久時間、トルク値）に「×」のマーキングをしている。結果を見てみると、初期は鳴きが発生しておらず、プロセス速度を増加させるとトルク値が増加している。トルク値は摩擦係数と相関するため、トルク値を摩擦係数の代替指標として扱うと、プロセス速度を増加させるとトルク値が増加する現象は、グリスを介在した定着ベルト内周面とニップ部形成部材との摺動が流体潤滑領域（I）の状態になっていることを示している。
【００３７】
そして、耐久時間を増すにつれ、低速側で鳴きが発生し始める。また、耐久時間の増加に伴い、全体的にトルクが上昇するとともに低速側のトルク値が特に上昇していく傾向が見られる。これは定着ベルト内周面とニップ部形成部材との摺動が、すべり速度の減少に伴って摩擦係数が上がるという混合潤滑領域（II）になっていることを示しており、耐久によって、定着ベルト内周面とニップ部形成部材との間に介在する潤滑剤が少なくなったことにより、初期よりも混合潤滑と流体潤滑の遷移点（速度に対するトルク値の傾きの符号が変化する点）が高速側にシフトし、トルク値を測定したプロセス速度の範囲内に入ってきたためである。
【００３８】
図６のように鳴きが発生する状態はプロセス速度の減少に伴い、摩擦係数が上昇していく混合潤滑状態である。本発明では耐久によって混合潤滑と流体潤滑の遷移点（速度に対するトルク値の傾きの符号が変化する点）が高速側にシフトしていく現象に着目し、それを各プロセス速度で収集したトルク値の差分で表現している。つまり、速度に対する摩擦係数の傾きが耐久に応じて徐々に正の値から負の値へシフトと変化していく様子、言い換えると、速いプロセス速度で収集したトルク値から遅いプロセス速度で収集したトルク値の差分をモニタリングする。そして、このトルク差が小さくなっていく程、鳴きに対する冗長度が小さくなっているため、それを残寿命推定に活用する。
【００３９】
上記の説明において、トルク値を、摩擦係数の代替指標としてストライベック曲線に沿って鳴きと混合潤滑の関係を説明したが、実際にはトルク値は加圧ローラの駆動にかかる負荷であるため、定着ベルト内面とニップ部形成部材との摺動負荷以外にもギア駆動、定着ベルト従動などによる負荷も含まれている。そのため、図６の１５０Ｋ後の４１ｍｍ／ｓから８２ｍｍ／ｓのデータのように必ずしも速度を増加してもトルク値が減少していない状態、つまり混合潤滑状態になってなくても鳴きが発生することもある。ただし、低速側でのプロセス速度に対するトルク値の傾きは、鳴きが発生していない時より緩やかになっている。
【００４０】
従って、速いプロセス速度で収集したトルク値から遅いプロセス速度で収集したトルク値の差分が必ずしも負になってなくても、鳴きが発生するトルク差の値を製品設計の段階であらかじめ確認してしきい値を設定しておけば、そのトルク差に基づいて、鳴きに対する冗長度を正確に推定できる。
【００４１】
（５）定着ベルト鳴き発生までの残寿命推定シーケンス
図５は、定着ベルト推定残寿命を算出するフローの一例である。まず、制御回路部（ＣＰＵ）１０は少なくとも２種類以上のプロセス速度で空回転し、各プロセス速度でトルク値を収集する制御を行う。ここで、トルク値を収集するプロセス速度の選択としては、画像形成時のために紙種毎に予め設定されているプロセス速度と同期させた方が好ましい。これは実際に使用するプロセス速度範囲でスティックスリップが寿命を見積もることにより、できるだけ速度切り替えによる制御時間を短縮できるためである。また、トルク値を収集するプロセス速度は高速側のみ、低速側のみに偏らず、高速側から低速側に渡る多段階のプロセス速度で収集することが寿命予測の精度向上の観点から好ましい。
【００４２】
具体的には、定着ベルト残寿命推定シーケンスを実施すると、モータ回路制御部１２が制御回路部（ＣＰＵ）１０を介して、加圧ローラ６が２４６ｍｍ／ｓで５秒間空回転するように駆動制御し、その間のトルク値を収集する。その後、加圧ローラ６が１２８ｍｍ／ｓ、８２ｍｍ／ｓ、でも同様に５秒間ずつ空回転するように駆動制御し、その間のトルク値をそれぞれ収集する。ここで、２４６ｍｍ／ｓは普通紙上に画像形成する際のプロセス速度、１２８ｍｍ／ｓ、８２ｍｍ／ｓは坪量違いの厚紙上に画像形成する際のプロセス速度となっている。
【００４３】
トルク値は加圧ローラ６の駆動モータの電流値を制御回路部（ＣＰＵ）１０がサンプリングすることにより算出され、空回転５秒間のトルク平均値をそのプロセス速度でのトルク値と判断する。そして、収集された各プロセス速度でのトルク値に基づいて定着部材の推定残寿命を算出する。例えば、収集された各プロセス速度でのトルク値の中で、速いプロセス速度で収集したトルク値から遅いプロセス速度で収集したトルク値を引いた差分の最小値から定着部材の推定残寿命を算出できる。本実施例のようにトルク値を収集するプロセス速度が３段階の場合、トルク値を収集したプロセス速度が速い順にＴｒ（Ｈｉｇｈ）、Ｔｒ（Ｍｉｄ）、Ｔｒ（Ｌｏｗ）とすると、-３Ｃ-２で
１．Ｔｒ（Ｈｉｇｈ）−Ｔｒ（Ｍｉｄ）
２．Ｔｒ（Ｈｉｇｈ）−Ｔｒ（Ｌｏｗ）
３．Ｔｒ（Ｍｉｄ）−Ｔｒ（Ｌｏｗ）
の３通りを計算し、その中の最小値が所定数値以下となったことを検知して、推定残寿命を推定する。
【００４４】
ここで最小値とは、符号も含めた最小値のことであり、トルク差分が正の場合は絶対値がより小さい方、トルク差分が負となる場合は絶対値がより大きい方のことを指す。前述した通り、耐久につれて図６のように低速側のトルク値が大きくなっていくため、３．のように収集する最も低速のプロセス速度でのトルク値を、２番目に低速のプロセス速度でのトルク値から引いた差分が最小値をとることが多い傾向にある。ただし、測定ばらつきも加味し、収集するプロセス速度を多段階にしてトルク値の差分の組み合わせの最小値をとることで残寿命の推定精度を向上させることができる。
【００４５】
例えば図７のように耐久時間に伴いプロセス速度、トルクが変化した場合を考える。耐久時間が２００Ｋ時に着目した場合、最も低速のプロセス速度（Ａ）でのトルク値を、２番目に低速のプロセス速度（Ｂ）でのトルク値から引いた差分は小さくないが、前後の耐久時間におけるプロセス速度に対するトルク値の推移から判断すると、２００Ｋ時の最も低速のプロセス速度（Ａ）で収集したトルク値の測定誤差の影響で値が小さくなってしまったと考えられる。
【００４６】
この状態で、最も低速のプロセス速度（Ａ）でのトルク値を、２番目に低速のプロセス速度（Ｂ）でのトルク値から引いた差分から定着ベルトの推定残寿命を算出すると、誤差が大きくなってしまう。しかし、測定点を増加することで測定ばらつきによる推定残寿命を誤検知してしまうことを避けることができる。
【００４７】
定着ベルト残寿命推定シーケンスの実施タイミングは画像形成動作とは異なるタイミングに行う。例えば、生産性を低下させないために、連続する画像形成動作の間に行われたり、トナー濃度調整等に同期させたりしても良い。トナー濃度調整とは、トナー濃度を所望の濃度に調整するため、感光ドラム上に所定の大きさのパッチ画像を作像し、このパッチ画像の濃度を濃度センサで読み取り、その測定結果に基づき、レーザ光の出力や現像条件を変更し、濃度調整を行うことである。また、紙種設定変更に伴ってプロセス速度が変更される場合は、そのプロセス速度変更前後に実施してもよい。
【００４８】
定着ベルト残寿命推定シーケンス後、制御回路部（ＣＰＵ）１０は推定残寿命の計算結果に基づいた信号を送信する。信号は同じく制御回路部（ＣＰＵ）１０内の別回路の受信部などで受信され、その結果に基づきフィードバック処理が行われる。例えば、別途設けた表示装置Ｄに推定残寿命を表示したり、別途設けた報知装置Ａにより定着部材の交換を促すアラーム音を出したりなどが例として挙げられる。
【００４９】
また、鳴きは高温低速時に発生しやすいため、高温定着処理しなければ発現しない光沢（グロス）や、低速で画像形成しなければならない厚紙上への画像形成を制限することで鳴きによる異音が発生する状況をユーザーは一時的に回避できるが、そのような制限モードへ遷移するかどうかの可否をユーザーに選択させるようなフィードバック処理なども例として挙げられる。
【００５０】
（６）定着ベルトの構成概略；
図８は本実施例で使用する定着ベルト1の断面模式図である。１ｂは円筒状基体 、１ｂは円筒状基体１ｂの内周面に配された内面摺動層１ａである。ここで、内面摺動層は摺動性を押圧部材との摺動性を向上させるために設けている。１ｄは円筒状基体１ｂの外周面を被覆したシリコーンゴム弾性層であり、プライマー層１ｃを介して配してある。１ｆはフッ素樹脂表層であり、シリコーンゴム弾性層１ｄ上にシリコーンゴム接着剤層１ｅを介して配してある。
【００５１】
以下に具体的に説明する。
【００５２】
（７）円筒状基体；
定着ベルト１には耐熱性が要求される為、円筒状基体１ｂは、耐熱、耐屈曲性に配慮されたものを用いるのが好ましい。例えば、金属基体としては、特開２００２−２５８６４８、特ＷＯ０５／０５４９６０、特開２００５―１２１８２５などのようにニッケル電鋳などを用いることができる。耐熱性樹脂基体としては、特開２００５―３００９１５、特開２０１０−１３４０９４などのようにポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを用いることが出来る。
【００５３】
本実施例では特ＷＯ０５／０５４９６０で開示されているニッケル−鉄合金からなる内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、長さ４００ｍｍの無端円筒状基体を用いた。
【００５４】
（８）内面摺動層、及びその形成方法；
内面摺動層１ａは、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。特に、制作の容易さ、耐熱性、弾性率、強度等の面から、ポリイミド樹脂が好ましい。ポリイミド樹脂層は、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液を、前記円筒状基体内面に塗工、乾燥、加熱し、脱水閉環反応させることで形成することができる。
【００５５】
塗工方法はリングコート法等の方法が可能である。図９はリングコート法の塗工装置の概略図である。基盤２１上に支柱２０１、２０２が形成されている。塗工ヘッド２２は、支柱２０１上に塗工ヘッド２２が固定されており、塗工液供給装置が接続（不図示）されている。
【００５６】
支柱２０２には、円筒状基体１ｂを保持するワークハンド２４がワーク移動装置２５形成されている。支柱２０２上に設けられたモータによりワーク移動装置２５は、上下に移動することができ、ワーク移動装置の形成されたワークハンド２４もワーク移動装置２５の移動により上下に移動することができる。
【００５７】
塗工ヘッド２２の外周囲に円柱の軸と直行するスリット（不図示）が形成されており、該スリット部から均等にポリイミド前駆体溶液２３が供給され、円筒状基体１ｂを塗工ヘッド２２の外周に沿って移動させ、円筒状基体１ｂの内面の塗工を行なう。この装置において、摺動層の厚みは塗布量によって決定し、クリアランス、ポリイミド前駆体溶液２３の供給速度、ワーク移動装置２５の移動速度を変更することで任意の塗布量を得ることができる。
【００５８】
塗工後は、内面塗工された円筒状基体を、例えば６０℃の熱風循環炉に３０ｍｉｎ放置乾燥後、円筒状基体の疲労強度を下げない温度範囲である２００℃〜２４０℃の熱風循環炉内に１０〜６０ｍｉｎ放置焼成することにより、脱水閉環反応によりポリイミド内面摺動層を形成することができる。
【００５９】
（９）シリコーンゴム弾性層、およびその形成方法；
シリコーンゴム弾性層１ｄは、定着時にトナー画像と用紙の凹凸に対して均一な圧力を与えるために定着部材に担持させる弾性層として機能する。かかる機能を発現させる上で、シリコーンゴム弾性層１ｄは、特に限定しないが、加工性を鑑み付加硬化型シリコーンゴムを硬化させたものとすることが好ましい。
【００６０】
一般に、付加硬化型シリコーンゴムは、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれている。
【００６１】
ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは白金化合物の触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる。
【００６２】
シリコーンゴム弾性層１ｄは、定着部材に熱伝導性の向上、補強、耐熱性の向上等のためにフィラーを含んでいてもよい。
【００６３】
特に、熱伝導性を向上させる目的では、フィラーとしては高熱伝導性であることが好ましい。具体的には、無機物、特に金属、金属化合物等を挙げることができる。
【００６４】
高熱伝導性フィラーの具体例は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。
【００６５】
これらは単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。高熱伝導性フィラーの平均粒径は取り扱い上、および分散性の観点から１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。また、形状は球状、粉砕状、板状、ウィスカー状などが用いられるが、分散性の観点から球状のものが好ましい。
【００６６】
定着部材の表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナーへの熱伝導の効率から、シリコーンゴム弾性層の厚みの好ましい範囲は１００μｍ以上５００μｍ以下、特には２００μｍ以上４００μｍ以下が好ましい。
【００６７】
弾性層は金型成型法や、ブレードコート法、ノズルコート法、リングコート法等の加工法が、特開２００１−６２３８０号広報や特開２００２−２１３４３２号広報等において広く知られている。これらの方法により基材の上に担持された混和物を加熱・架橋することで弾性層を形成することができる。
【００６８】
円筒状基体１ｂとシリコーンゴム弾性層１ｄの接着性向上のため、円筒状基体１ｂには、あらかじめプライマー処理されていることが望ましく、この時に使用されるプライマー１ｃとしては、シリコーンゴム弾性層１ｄに比べて円筒状基体１ｂとの濡れ性が良いことが求められる。このようなプライマーとしては、例えば、ヒドロシリル系（ＳｉＨ系）シリコーンプライマー、ビニル系シリコーンプライマー、アルコキシ系シリコーンプライマーなどが挙げられる。また、プライマー層１ｃの厚みとしては、ムラを少なくしつつ、接着性能を発揮する程度の量が良く、０．５〜３μｍ程度が望ましい。
【００６９】
（１０）フッ素樹脂離型層、およびその形成方法；
フッ素樹脂離型層１ｆの形成には、例えば、以下に例示列挙する樹脂をチューブ状に成形したものが用いられる。
【００７０】
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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等。
【００７１】
上記例示列挙した材料中、成形性やトナー離型性の観点からＰＦＡが好ましい。フッ素樹脂層の厚みは、５０μｍ以下とするのが好ましい。積層した際に下層のシリコーンゴム層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できるからである。フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させることが出来る。
【００７２】
そして、前述した弾性層１ｄ上の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤１ｅを塗布する。この外面に、フッ素樹脂チューブを被覆し、積層させる。被覆方法は特に限定されないが、付加型シリコーンゴム接着剤を潤滑材として被覆する方法や、フッ素樹脂チューブを外側から拡張し、被覆する方法等を用いることが出来る。不図示の手段を用いて、硬化シリコーンゴム層とフッ素樹脂層との間に残った、余剰の付加硬化型シリコーンゴム接着剤を、扱き出すことで除去する。扱き出した後の接着層の厚みは、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
弾性層１ｄに、フッ素樹脂チューブを固定するシリコーンゴム接着剤は、シリコーンゴム弾性層１ｄの表面に塗布した付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなっている。そして、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、アクリロキシ基、ヒドロシリル基（ＳｉＨ基）、エポキシ基、アルコキシシリル基等の官能基を有するシランに代表される自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを含む。そして、電気炉などの加熱手段にて所定の時間加熱することで、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を硬化させ、接着剤層１ｅとする。その後、両端部を所望の長さに切断することで定着ベルト１を得る。
【００７４】
［実施例１］
ポリイミド前駆体溶液として、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を用意した。該前駆体溶液は前記のニッケル−鉄合金からなる内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、長さ４００ｍｍの円筒状基体内面に、塗工し２００℃で２０分間焼成することで、イミド化させ、厚み２０μｍの内面摺動層を形成した。該前駆体溶液の塗工には前記のリングコート法にて、円筒状基体を鉛直方向に支持し、クリアランスを３０ｍｍ、塗工速度を１５ｍｍ/sとした。
【００７５】
円筒状基体の表面にはヒドロシリル系のシリコーンプライマー『信越化学製；ＤＹ３９−０５１  Ａ／Ｂ』を塗工し、２００℃にて５分間焼成した。その外層に、３００μｍ厚の付加硬化型シリコーンゴムを塗工し、２００℃にて３０分間焼成した。この時、付加硬化型シリコーンゴムの原液は、下記の材料（ａ）および（ｂ）を、Ｓｉ−Ｈ基に対するビニル基の個数の割合（Ｈ／Ｖｉ）が、０．４５となるように配合し、触媒量の白金化合物を加えて、付加硬化型シリコーンゴム原液を得た。
【００７６】
（ａ）１分子中にビニル基を少なくとも２個以上有する、ビニル化ポリジメチルシロキサン（重量平均分子量１０００００（ポリスチレン換算））；  
（ｂ）１分子中にＳｉ−Ｈ結合を少なくとも２個以上有する、ハイドロジェンオルガノポリシロキサン（重量平均分子量１５００（ポリスチレン換算））。  
【００７７】
室温まで冷却後、更に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤（商品名：ＳＥ１８１９ＣＶ；東レ・ダウコーニング社製の「Ａ液」及び「Ｂ液」を等量混合）を厚さがおよそ２０μｍ程度になるように略均一に塗布した。次いで、離型層として、長さ４００ｍｍ、内径２９ｍｍ、厚み２５μｍ、のフッ素樹脂チューブ請求項１の「フッ素樹脂離型層」に対応する構成）を積層した。
【００７８】
ここで用いたフッ素樹脂チューブは、原料にフッ素樹脂ペレットＡ（商品名：テフロン（登録商標）ＰＦＡ４５１ＨＰＪ；三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）を用いて、押出成型法によって成形したものである。その後、フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤を弾性層とフッ素樹脂チューブの間から十分に薄くなるように扱き出した。そして、２００℃に設定した電気炉にて１時間加熱することで接着剤を硬化させて当該フッ素樹脂チューブを弾性層上に接着固定した。そして、エンドレスベルトの両端部を切断し、幅が３４３ｍｍの定着ベルトを得た。
【００７９】
次いで、この定着ベルトを定着ベルト残寿命推定シーケンスを実施できるように改造した電子写真画像形成装置（キヤノン株式会社製、商品名：ｉｍａｇｅＲＵＮＮＥＲ−ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｃ５０５１）に搭載し、通紙耐久試験を行い、通紙５万枚おきの画像形成動作の間に定着ベルト残寿命推定シーケンスを行った。より具体的には、制御回路部（ＣＰＵ）１０で通紙枚数をカウントおよびその数値を記憶させ、数値が５万をカウントした直後の画像形成動作後に定着ベルト残寿命推定シーケンスを実施させた。
【００８０】
そして、制御回路部（ＣＰＵ）１０は定着ベルト残寿命推定シーケンスを実施した後、以後は１０万枚、１５万枚、・・・と通紙５万枚おきに実施した。通紙時のプロセス速度は２４６ｍｍ／ｓで、残寿命推定シーケンスにおいてトルク値を収集するプロセス速度は２４６ｍｍ／ｓ、８２ｍｍ／ｓの２段階とした。また、定着ベルト内面への潤滑剤塗布量は１０００ｍｇ、ベルト表面温度は１７５℃とした。
【００８１】
収集した各プロセス速度でのトルク値から計算された定着部材の推定残寿命は画像形成装置内に設置された表示装置に表示されるようになっており、通紙耐久試験中の残寿命見積もりの精度を確認した。
【００８２】
［実施例２］
実施例１において残寿命推定シーケンスにおいてトルク値を収集するプロセス速度を２４６ｍｍ／ｓ、１２８ｍｍ／ｓ、８２ｍｍ／ｓの３段階した以外は同等の条件で通紙耐久試験を行い、残寿命見積もりの精度を確認した。
【００８３】
≪比較例１≫
実施例１、２に対する比較として、定着ベルトを定着ベルト残寿命推定シーケンスを搭載せず、公称寿命枚数（３０万枚）に対する通紙枚数カウンタの値の割合の比率から残寿命とした推定した電子写真画像形成装置（キヤノン株式会社製、商品名：ｉｍａｇｅＲＵＮＮＥＲ−ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｃ５０５１）に搭載し、通紙耐久試験を行い、残寿命見積もりの精度を確認した。
【００８４】
≪通紙耐久試験における寿命推定精度の結果≫
通紙耐久試験の結果、最終的に実施例１、実施例２、比較例１のどれについても４０±１万枚の範囲で鳴きによる寿命を迎えた。ここで、計算された推定残寿命に着目した場合、実施例１に関しては２５万枚通紙時における推定残寿命と実際に鳴きによる寿命を迎えた通紙枚数との誤差が２万枚、実施例２に関しては誤差が１万枚であったのに対し、比較例１に対しては１０万枚という結果となり、本実施例で寿命見積もりの精度が向上しているのを確認できた。
【符号の説明】
【００８５】
１００  定着装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電装置
１０３  レーザ光
１０４  現像装置
１０５  中間転写ドラム
１０６  転写ローラ
１０７  トナークリーナ
１０８  トナークリーナ
１０９  偏向ミラー
１１０  レーザ光学系
Ｔ１  １次転写部
Ｔ２  ２次転写部
１  定着部材（定着ベルト）
２  押圧部材（定着ヒータ）
３  サーミスタ
４  フィルムガイド兼ヒータホルダ  
５  定着ベルトステイ
６  加圧部材（加圧ローラ）
７  入り口ガイド
８  定着排紙ローラ
９  A/Dコンバータ
１０  制御回路部（CPU）
１１  ヒータ駆動回路部
１２  モータ駆動回路部
１３  装置フレーム
１４  定着ニップ部
Ｄ  表示装置（ＵＩディスプレイ等）
Ａ  報知装置
ｔ  未定着トナー像
Ｐ  記録媒体
１ａ  内面摺動層
１ｂ  円筒状基体
１ｃ  プライマー層
１ｄ  シリコーンゴム弾性層
１ｅ  接着剤層
１ｆ  フッ素樹脂離型層（フッ素樹脂チューブ）
２１  基盤
２２  塗工ヘッド
２３  ポリイミド前駆体溶液
２４  ワークハンド
２５  ワーク移動装置
２６  モータ
【図１】
2019012172.tif 000003
【図２】
2019012172.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019012172.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019012172.tif 000008
【図７】
2019012172.tif 000009
【図８】
2019012172.tif 000010
【図９】
2019012172.tif 000011