JP2011053149A - 圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な圧力を測定することのできる圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法を提供する。
【解決手段】圧力測定装置は、加えられる圧力によって弾性変形し、かつ弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シート３と、異方性導電シート３を挟み、かつ電気特性を測定するための下部電極２１ｂおよび上部電極１１ａ〜１１ｄと、下部電極および上部電極の各々と電気的に接続され、かつ電気特性の変化量を圧力値に変換するための装置本体とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法に関し、より特定的には、定着ユニットのニップ領域の圧力分布を測定するための圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法に関する。

定着ユニットは、電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたＭＦＰ(Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）において、トナーを用紙に加熱圧着する役割を果たしている。

図１１は、加圧ローラを用いた定着ユニットの構成を模式的に示す図である。図１１を参照して、定着ユニット１００は加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２とを備えている。加熱ローラ１０１は円筒形状を有している。加熱ローラ１０１の内部には加熱ローラ１０１を加熱するためのハロゲンランプが配置されている。加熱ローラ１０１は、ハロゲンランプによって、用紙１０３に付着したトナーを定着できる温度に保たれている。加熱ローラ１０１はパイプ状の芯金１０１ａと、芯金１０１ａの周囲に配置された、たとえばシリコンゴムよりなる弾性層１０１ｂとを含んでいる。

加圧ローラ１０２は、加熱ローラ１０１に近接して配置されており、加熱ローラ１０１とともにニップ領域において用紙１０３に圧力を加える。加圧ローラ１０２はパイプ状の芯金１０２ａと、芯金１０２ａの周囲に配置された、たとえばシリコンゴムよりなる弾性層１０２ｂとを含んでいる。

定着ユニット１００を通過する用紙１０３は、加熱ローラ１０１の弾性層１０１ｂと加圧ローラ１０２の弾性層１０２ｂとの間で加圧・加熱される。これにより、用紙１０３に付着したトナーが溶融し、定着される。

図１１に示す定着ユニットは、加圧ローラを用いているためにニップ幅が狭かった。このため、コピー高速化に伴い、トナーを定着するために必要な熱量を確保するのが難しくなっていた。

そこで、ニップ幅を広くした定着ユニットが提案されている。図１２は、フリーベルトを用いた定着ユニットの構成を模式的に示す図である。図１３は、図１２の要部拡大図である。図１２および図１３を参照して、定着ユニット１００は、加圧ローラの代わりにフリーベルト１０４を備えている点において、図１１に示す定着ユニットと異なっている。フリーベルト１０４における加熱ローラ１０１に対向する部分は、押圧パッド１０５によって加熱ローラ１０１に押し付けられている。押圧パッド１０５はたとえばウレタンなどの弾性体よりなっており、その下面には金属板１０６が貼り付けられている。押圧パッド１０５は、台座１０９に取り付けられた板ばねやスプリングなどの弾性部材１０７によって、金属板１０６を介して加熱ローラ１０１の方向に押圧されている。これにより、押圧パッド１０５およびフリーベルト１０４は、加熱ローラ１０１の外周に沿った形状に変形し、加熱ローラ１０１とフリーベルト１０４とに挟まれる用紙１０３の幅（ニップ幅）が広くなる。

特に図１２に示す、フリーベルトを用いた定着ユニット１００では、用紙の送り速度に比例して押圧パッド１０５の幅を広くすることで、広いニップ幅が確保されている。しかし、押圧パッド１０５の幅を広くすると、弾性部材１０７から押圧パッド１０５に加えるべき荷重が増加し、均一な圧力を押圧パッド１０５に加えることが難しくなる。このため、特にＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ）に規定されるＡ３判の用紙などの幅広の用紙のための定着ユニット１００においては、金属板１０６の幅方向のたわみによる中央部の加圧不足や圧力分布のムラが生じ易い。加えて、用紙１０３の厚みにも数倍の違いがあるため、それぞれの厚みの違いに対して、押圧パッド１０５と弾性部材１０７の弾性力とによって対応する必要があった。これらの原因により、定着ユニット１００のニップ領域の圧力分布は不均一になり易かった。

また、図１１に示す加圧ローラを用いた定着ユニットにおいても、ニップ領域の圧力分布が不均一になり易かった。

図１１や図１２に示す定着ユニットにおいては、テスト用の用紙にトナーを実際に定着させて、定着後の用紙の画像と基準となるサンプル画像とを目視により比較することにより、画像の濃度や色ムラを評価していた。しかしこの方法では、ニップ領域の正確な圧力を測定することはできず、テスト用の用紙を大量に使用する必要があった。

したがって、本発明の一の目的は、正確な圧力を測定することのできる圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法を提供することである。

また、本発明の他の目的は、テスト用紙を大量に用いることなく圧力を測定することのできる圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法を提供することである。

本発明の一の局面に従う圧力測定装置は、加えられる圧力によって弾性変形し、かつ弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートと、異方性導電シートを挟み、かつ電気特性を測定するための第１および第２電極と、第１および第２電極の各々と電気的に接続され、かつ電気特性の変化量を圧力値に変換するための変換部とを備えている。

本発明の他の局面に従う圧力検知センサは、加えられる圧力によって弾性変形し、かつ弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートと、異方性導電シートを挟み、かつ電気特性を測定するための第１および第２電極とを備えている。

本発明のさらに他の局面に従う圧力測定方法は、加えられる圧力によって弾性変形し、かつ弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートを第１電極と第２電極とで挟んだ圧力検知センサにより圧力を測定する圧力測定方法であって、以下の工程を備えている。圧力検知センサに対し圧力を加える。圧力を加える工程における異方性導電シートの電気特性を第１および第２電極で測定する。電気特性の変化量を圧力値に変換する。

本発明の圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法によれば、弾性変形の量に応じて異方性導電シートの電気特性が変化し、この電気特性の変化量に基づいて圧力値が得られる。これによって、目視による加圧値の評価をする必要がなくなり、正確な圧力を測定することができる。また、テスト用の用紙を大量に使用する必要がなくなる。

上記圧力測定装置において好ましくは、電気特性は抵抗値および電気容量のうち少なくともいずれか一方である。

異方性導電シートは弾性変形の量に応じて抵抗値および電気容量が変化するので、これらの数値を測定することで、圧力の正確な測定を行うことができる。

上記圧力測定装置において好ましくは、第１および第２電極の各々は、複数の電極パターンを含んでおり、第１電極の複数の電極パターンの各々と第２電極の複数の電極パターンの各々とは、平面的に見て互いに交差している。

これにより、第１電極の電極パターンと第２電極の電極パターンとの各交差部分における電気特性の変化量に基づいて、各交差部分における圧力値を得ることができる。その結果、広い範囲の圧力分布を検出することができる。

上記圧力測定装置において好ましくは、第１および第２電極の各々はポリイミド系基板を含んでおり、異方性導電シートはシリコン樹脂系の材料よりなっている。

これにより、異方性導電シートが耐熱性の高い樹脂よりなり、たとえば１５０度以上の高温条件の下であっても圧力を測定することができる。

上記圧力測定装置において好ましくは、異方性導電シートの表面に垂直な方向の抵抗値は、異方性導電シート表面に沿う方向の抵抗値よりも低い。

これにより、導電材を母材の厚み方向に沿って配列させることにより、異方性導電シートを容易に製造することができる。

上記圧力測定装置において好ましくは、第１および第２電極の各々は、異方性導電シートを挟み、かつ電気特性を測定するための本体部と、本体部と変換部とを電気的に接続するための接続部とを含んでいる。接続部は本体部に対して着脱可能である。

これにより、圧力測定箇所に応じて適切な厚みや幅などを持った本体部を選択することができる。加えて圧力分布の解像度を選択することができる。

上記圧力測定方法において好ましくは、圧力を加える工程は、定着ローラと、定着ローラに密着し、かつ定着ローラの回転に追従するフリーベルトと、フリーベルトを定着ローラの方へ押圧するための弾性部材と、フリーベルトと弾性部材との間に配置されたパッドとを含む定着ユニットにおいて、圧力検知センサを弾性部材とパッドとの間に配置する工程を含んでいる。

これにより、弾性部材からパッドに対して加えられる圧力を測定することができる。また、定着ユニットを使用しながら常時圧力を測定することができる。

上記圧力測定方法において好ましくは、圧力値に基づいてパッドの位置を制御する工程をさらに備えている。

これにより、所望の圧力値または圧力分布となるように、圧力値に基づいてパッドの位置を調節することができる。

上記圧力測定方法において好ましくは、圧力を加える工程は、定着ローラと、定着ローラと対向し、かつ定着ローラとの間を通過する通過物に圧力を加える加圧ローラとを含む定着ユニットにおいて、圧力検知センサを定着ローラと加圧ローラとの間に通す工程を含んでいる。

これにより、定着ローラと加圧ローラとの間を通過する用紙が実際に受ける圧力を測定することができる。

上記圧力測定方法において好ましくは、圧力を加える工程よりも前に、予測される異方性導電シートの弾性変形率に応じて異方性導電シートの厚みを選択する工程をさらに備えている。

上記圧力測定方法において好ましくは、圧力を加える工程よりも前に、予測される圧力値に応じて異方性導電シートの硬度を選択する工程をさらに備えている。

これにより、異方性導電シートの変形率が大きくなりすぎるのを防ぐことができる。

本発明の圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法によれば、正確な圧力を測定することができる。また、テスト用紙を大量に用いることなく圧力を測定することができる。

本発明の第１の実施の形態における圧力測定装置で用いられる圧力検知センサの構成を模式的に示す上面図である。 圧力が加えられていない状態における、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１の下部電極の電極パターンを示す図である。 図１の上部電極の電極パターンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における圧力測定装置における装置本体付近の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態における圧力測定方法を説明するための図である。 圧力が加えられた状態の圧力検知センサの構成を模式的に示す断面図である。 圧力検知センサにおける測定位置の特定の仕方を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態における圧力測定装置の圧力検知センサの構成を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態における圧力測定方法を説明するための図である。 加圧ローラを用いた定着ユニットの構成を模式的に示す図である。 フリーベルトを用いた定着ユニットの構成を模式的に示す図である。 図１２の要部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）

始めに、本実施の形態における圧力測定装置の構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態における圧力測定装置で用いられる圧力検知センサの構成を模式的に示す上面図である。図２は、圧力が加えられていない状態における、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態における圧力測定装置は、圧力検知センサ１と装置本体（図５）とによって主に構成されている。圧力検知センサ１は、下部電極（第１電極）１０と上部電極（第２電極）２０と、異方性導電シート３とを主に備えている。下部電極１０の上部には上部電極２０が配置されており、異方性導電シート３は下部電極１０と上部電極２０との間に挟まれている。下部電極１０および上部電極２０は、異方性導電シート３の電気特性を測定する。測定される電気特性は、たとえば抵抗値および電気容量のうち少なくともいずれか一方であってもよい。

異方性導電シート３は、加えられる圧力によって弾性変形し、かつ弾性変形の量に応じて電気特性が変化する性質を有している。異方性導電シート３は、たとえばシリコン樹脂系の材料よりなっている。異方性導電シート３の表面に垂直な方向（図２中縦方向）の抵抗値は、表面に沿う方向（図２中縦方向）の抵抗値よりも低い。このような異方性導電シート３は、たとえば、カーボンよりなる導電材を母材の厚み方向に沿って配列させることにより製造することができる。具体的には、シリコン樹脂よりなる母材に対しカーボンよりなる導電材を混入し、高電圧を印加してカーボンを配列させた状態で母材を硬化させることにより製造することができる。

図３は、図１の下部電極の電極パターンを示す図である。なお、図３は異方性導電シートに接触する側の面を示している。図３を参照して、下部電極１０は、基板１３と、複数の電極パターン１１ａ〜１１ｄ・・・と、接続電極パターン１２ａ〜１２ｄ・・・とを含んでいる。基板１３の下端部には、たとえば銅よりなる電極パターン１１ａ〜１１ｄが形成されている。基板１３はたとえばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）基板などのポリイミド系基板である。電極パターン１１ａ〜１１ｄの各々は、基板１３上に形成されており、たとえば図３中縦方向に延在している。電極パターン１１ａ〜１１ｄが形成された矩形領域は、異方性導電シート３と直接接触している。また、基板１３は図３中上方向に突出した接続部１３ａを有しており、基板１３上における接続部１３ａの先端には、接続電極パターン１２ａ〜１２ｄの各々が形成されている。電極パターン１１ａ〜１１ｄの各々と接続電極パターン１２ａ〜１２ｄの各々とは電気的に接続されている。

図４は、図１の上部電極の電極パターンを示す図である。なお、図４は異方性導電シートに接触する側の面を示している。図４を参照して、上部電極２０は、基板２３と、複数の電極パターン２１ａ〜２１ｄ・・・と、接続電極パターン２２ａ〜２２ｄ・・・とを含んでいる。基板２３の下端部には、たとえば銅よりなる電極パターン２１ａ〜２１ｄが形成されている。基板２３はたとえばポリイミド系基板である。電極パターン２１ａ〜２１ｄの各々は、基板２３上に形成されており、たとえば図４中横方向に延在している。電極パターン２１ａ〜２１ｄが形成された矩形領域は、異方性導電シート３と直接接触している。電極パターン１１ａ〜１１ｄの各々と電極パターン２１ａ〜２１ｄの各々とは、平面的に見て互いに交差し、この交差部分が異方性導電シート３の電気特性の検出部分となってもよい。また、基板２３は図４中上方向に突出した接続部２３ａを有しており、基板２３上における接続部２３ａの先端には、接続電極パターン２２ａ〜２２ｄの各々が形成されている。電極パターン２１ａ〜２１ｄの各々と接続電極パターン２２ａ〜２２ｄの各々とは電気的に接続されている。

なお、図３および図４においては、代表的な電極パターンにのみ符号を付している。電極パターンの数および形状は任意である。電極パターンの幅を小さくし、その数を多くするほどに電気特性を検出する箇所の数を増やすことができる。

図５は、本発明の第１の実施の形態における圧力測定装置における装置本体付近の構成を模式的に示す図である。図５を参照して、圧力測定装置は装置本体３０（変換部）をさらに備えている。圧力測定装置はコンピュータ４０をさらに備えていてもよい。装置本体３０とコンピュータ４０とは電気的に接続されている。装置本体３０は取付ソケット３１および３２と、ロック部３１ａおよび３２ａとを含んでいる。下部電極１０の接続電極パターン１２ａ〜１２ｄと、上部電極２０の接続電極パターン２２ａ〜２２ｄとは、圧力検知センサにおいて、互いに横方向に並ぶように構成されている。下部電極１０の接続電極パターン１２ａ〜１２ｄの各々は取付ソケット３１に挿入され、ロック部３１ａによって固定される。同様に、上部電極２０の接続電極パターン２２ａ〜２２ｄの各々は取付ソケット３２に挿入され、ロック部３２ａによって固定される。これにより、圧力検知センサと装置本体３０とが電気的に接続される。

続いて、本実施の形態における圧力の測定方法について説明する。本実施の形態においては、図１２および図１３に示すフリーベルトを用いた定着ユニットにおけるニップ領域の圧力分布の測定方法について説明する。

始めに図１および図２に示すように、異方性導電シート３を下部電極１０と上部電極２０とで挟むことにより、圧力検知センサ１を準備する。

次に図６を参照して、定着ユニット１００における弾性部材１０７と押圧パッド１０５との間に、圧力検知センサ１を配置することにより、圧力検知センサ１に対し圧力を加える。図６では、金属板１０６と押圧パッド１０５との間に圧力検知センサ１が配置されている。このような構成により、パッドの変位量をセンサで測定することも可能である。なお、定着ユニット１００の構成は、図１２および図１３に示す定着ユニットの構成と同じであるため、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、図６の構成の定着ユニットを工場出荷時の定着ユニットとしてもよい。

図７は、圧力が加えられた状態の圧力検知センサの構成を模式的に示す断面図である。図７を参照して、圧力検知センサ１は柔軟性のある材料よりなっているので、圧力が加えられると凹形状に変形する。Ａ部分は最も圧力が加えられているため、変形（圧縮）が最も大きくなっており、Ｃ部分は圧力が加えられていないため、変形しておらず、Ｂ部分はＡ部分よりも小さな圧力が加えられているため、わずかに変形している。異方性導電シート３の抵抗値や電気容量などの電気特性は変形に応じて変化するため、Ａ部分〜Ｃ部分の各々は異なる電気特性を有している。たとえば抵抗値は、位置Ａよりも位置Ｂの方が高く、位置Ｂよりも位置Ｃの方が高くなっている。したがって、圧力検知センサ１に対し圧力を加えた際の異方性導電シート３の電気特性を下部電極１０および上部電極２０で測定する。

次に図５を参照して、測定された電気特性は装置本体３０（図５）へ送信される。装置本体３０は、スイッチ部により電極パターン１１ａ〜１１ｄのうち任意のパターンと電極パターン２１ａ〜２１ｄのうち任意のパターンとを選択することによって、測定位置を特定し、特定された位置において測定された異方性導電シート３の局所的な電気特性を圧力値に変換する。そして、特定する位置を順次切り替えることにより、所望の領域における電気特性が圧力値に変換される。

図８は、圧力検知センサにおける測定位置の特定の仕方を説明するための図である。図５および図８を参照して、電極パターン１１ａ〜１１ｄの各々と電極パターン２１ａ〜２１ｄの各々とはたとえば直角に交差している。たとえば交差部分４０ａ〜４０ｄの圧力値を得る場合には、最初に電極パターン１１ａと電極パターン２１ａとを選択することにより交差部分４０ａを特定し、交差部分４０ａにおける電気特性を圧力値に変換する。次に、電極パターン１１ａと電極パターン２１ｂとを選択することにより交差部分４０ｂを特定し、交差部分４０ｂにおける電気特性を圧力値に変換する。次に、電極パターン１１ｂと電極パターン２１ａとを選択することにより交差部分４０ｃを特定し、交差部分４０ｃにおける電気特性を圧力値に変換する。次に、電極パターン１１ｂと電極パターン２１ｂとを選択することにより交差部分４０ｄを特定し、交差部分４０ｄにおける電気特性を圧力値に変換する。

装置本体３０において得られた圧力値は、コンピュータ４０へ出力されてもよい。装置本体３０はＡ／Ｄ変換や、シリアルデータの出力を行ってもよい。コンピュータ４０は、ソフトを用いて圧力分布に関する二次元の図を作成し、ディスプレイに表示してもよい。

さらに、図５および図６を参照して、測定された圧力値または圧力分布に基づいて、定着ユニット１００のニップ領域の圧力分布が均一になるように押圧パッド１０５の位置が制御されてもよい。押圧パッド１０５の位置の制御は、弾性部材１０７の距離（長さ）および角度を調整することで行われてもよい。

本実施の形態における圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法によれば、異方性導電シート３の弾性変形の量に応じて異方性導電シート３の電気特性が変化し、この電気特性の変化量に基づいて圧力値が得られる。これによって、目視による加圧値の評価をする必要がなくなり、正確な圧力を測定することができる。また、テスト用の用紙を大量に使用する必要がなくなる。

また、異方性導電シート３は弾性変形の量に応じて抵抗値および電気容量が変化するので、これらの数値のうち少なくともいずれか一方を測定することで、圧力の正確な測定を行うことができる。

また、電極パターン１１ａ〜１１ｄの各々と電極パターン２１ａ〜２１ｄの各々とが平面的に見て互いに交差していることにより、各交差部分４０ａ〜４０ｄの各々における電気特性の変化量に基づいて、各交差部分４０ａ〜４０ｄの各々における圧力値を得ることができる。その結果、広い範囲の圧力分布を検出することができる。

また、下部電極１０および上部電極２０の各々はポリイミド系基板を含んでおり、異方性導電シート３はシリコン樹脂系の材料よりなっているので、圧力検知センサの耐熱性が向上し、たとえば１５０度以上の高温条件の下であっても圧力を測定することができる。

また、異方性導電シート３の表面に垂直な方向の抵抗値は、異方性導電シート３表面に沿う方向の抵抗値よりも低い。このような異方性導電シート３は、導電材を母材の厚み方向に沿って配列させることにより容易に製造することができる。

また、定着ユニット１００において、下部電極１０および上部電極２０で挟まれた異方性導電シート３を、弾性部材１０７と押圧パッド１０５との間に配置することにより、定着ユニット１００における弾性部材１０７から押圧パッド１０５に対して加えられる圧力を測定することができる。また、定着ユニット１００を使用しながら常時圧力を測定することができる。

さらに、得られた圧力値に基づいて押圧パッド１０５の位置を制御することにより、所望の圧力値または圧力分布となるように、圧力値に基づいて押圧パッド１０５の位置を調節することができる。

なお、本実施の形態の圧力測定方法において、圧力検知センサ１に対し圧力を加える前に、予測される異方性導電シート３の弾性変形率に応じて異方性導電シート３の厚みを選択したり、予測される圧力値に応じて異方性導電シート３の硬度を選択したりしてもよい。これにより、異方性導電シートの変形率が大きくなりすぎるのを防ぐことができ、たとえば弾性変形率を２０％程度以内とすることができる。

（第２の実施の形態）

図９は、本発明の第２の実施の形態における圧力測定装置の圧力検知センサの構成を模式的に示す図である。図９を参照して、本実施の形態における圧力検知センサ１において、下部電極１０および上部電極２０の各々は、本体部１０ａおよび２０ａの各々と、接続部１０ｂおよび２０ｂの各々とを含んでいる。本体部１０ａと本体部２０ａとは異方性導電シートを挟んでおり、異方性導電シートの電気特性を測定する。ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面形状は、図２と同様である。接続部１０ｂおよび２０ｂの各々は、本体部１０ａおよび２０ａの各々と、装置本体３０（図５）とを電気的に接続する部分であり、それぞれ接続電極パターン１２ａ〜１２ｄおよび２２ａ〜２２ｄを有している（図９には接続電極パターン２２ａ〜２２ｄは示されていない）。接続部１０ｂおよび２０ｂの各々は、本体部１０ａおよび２０ａに対して着脱可能である。

なお、上記以外の圧力測定装置の構成は、第１の実施の形態における圧力測定装置の構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態における圧力測定装置によれば、圧力測定箇所に応じて適切な厚みや幅などを持った本体部１０ａおよび２０ａを選択することができる。加えて圧力分布の解像度を選択することができる。たとえば本体部をＪＩＳに規定されるＡ３版、Ａ４判などの大きさにすることも可能である。

（第３の実施の形態）

図１０は、本発明の第３の実施の形態における圧力測定方法を説明するための図である。図１０を参照して、本実施の形態における圧力測定方法は、圧力検知センサを配置する位置において、第１の実施の形態の圧力測定方法と異なっている。具体的には、加熱ローラ１０１（定着ローラ）と、加熱ローラ１０１と対向し、かつ加熱ローラ１０１との間を通過する通過物に圧力を加えるフリーベルト１０４（加圧ローラ）とを含む定着ユニット１００において、圧力検知センサ１を加熱ローラ１０１とフリーベルト１０４との間に通す。第２の実施の形態で説明した圧力検知センサを用いる場合、画像形成装置の大きさに合わせて、圧力検知センサの本体部としてＪＩＳに規定されるＡ３版やＡ４判のサイズのものを用いてもよい。

圧力検知センサ１は、ニップ領域を位置Ｄ→位置Ｅ→位置Ｆの順に通過する。このため、測定される圧力値は、時間経過とともに位置Ｄの圧力値→位置Ｅの圧力値→位置Ｆの圧力値と変化する。従って、測定される圧力値の時間変化を測定することにより、ニップ領域の圧力分布が測定される。

なお、上記以外の圧力測定方法は、第１の実施の形態の圧力測定方法と同様であるため、その説明は繰り返さない。

本実施の形態における圧力測定方法によれば、加熱ローラ１０１とフリーベルト１０４との間を通過する通過物が実際に受ける圧力を測定することができる。もちろん図１１の定着ユニット１００に対して、本実施の形態における方法を採用することも可能である。図１１または図１２に示すような定着ユニット１００に、紙の代わりに圧力検知センサ１を通すことで、定着ニップにおける圧力の分布を測定することができる。その分布に基づいてサービスマンは定着ユニットの調整を行うことができる。

第１〜第３の実施の形態において説明された構成および方法は、適宜組み合わせることができる。

なお、本発明は、定着ユニットのニップ領域の圧力を測定するための圧力測定装置、圧力検知センサ、および圧力測定方法に限定されるものではなく、たとえば画像形成装置の転写ローラにおける圧力測定や、圧延用ローラにおける圧力測定など、圧力測定全般に適用可能である。また、ある領域の圧力分布の測定の他、一箇所のみの圧力の測定にも適用可能である。

また、本発明の圧力測定方法は、上述の圧力測定装置を用いて実施する場合のみならず、他の構成を用いて実施されてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 圧力検知センサ
３ 異方性導電シート
１０ 下部電極
１０ａ，２０ａ 本体部
１０ｂ，１３ａ，２０ｂ，２３ａ 接続部
１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄ 電極パターン
１２ａ〜１２ｄ，２２ａ〜２２ｄ 接続電極パターン
１３，２３ 基板
２０ 上部電極
３０ 装置本体
３１，３２ 取付ソケット
３１ａ，３２ａ ロック部
４０ コンピュータ
４０ａ〜４０ｄ 交差部分
１００ 定着ユニット
１０１ 加熱ローラ
１０１ａ，１０２ａ 芯金
１０１ｂ，１０２ｂ 弾性層
１０２ 加圧ローラ
１０３ 用紙
１０４ フリーベルト
１０５ 押圧パッド
１０６ 金属板
１０７ 弾性部材
１０９ 台座

Claims (13)

1. 加えられる圧力によって弾性変形し、かつ前記弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートと、
   前記異方性導電シートを挟み、かつ前記電気特性を測定するための第１および第２電極と、
   前記第１および第２電極の各々と電気的に接続され、かつ前記電気特性の変化量を圧力値に変換するための変換部とを備えた、圧力測定装置。
2. 前記電気特性は抵抗値および電気容量のうち少なくともいずれか一方である、請求項１に記載の圧力測定装置。
3. 前記第１および第２電極の各々は、複数の電極パターンを含み、前記第１電極の前記複数の電極パターンの各々と前記第２電極の前記複数の電極パターンの各々とは、平面的に見て互いに交差する、請求項１または２に記載の圧力測定装置。
4. 前記第１および第２電極の各々はポリイミド系基板を含み、前記異方性導電シートはシリコン樹脂系の材料よりなる、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力測定装置。
5. 前記異方性導電シートの表面に垂直な方向の抵抗値は、前記異方性導電シート表面に沿う方向の抵抗値よりも低い、請求項１〜４のいずれかに記載の圧力測定装置。
6. 前記第１および第２電極の各々は、前記異方性導電シートを挟み、かつ前記電気特性を測定するための本体部と、前記本体部と前記変換部とを電気的に接続するための接続部とを含み、前記接続部は前記本体部に対して着脱可能である、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力測定装置。
7. 加えられる圧力によって弾性変形し、かつ前記弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートと、
   前記異方性導電シートを挟み、かつ前記電気特性を測定するための第１および第２電極とを備えた、圧力検知センサ。
8. 加えられる圧力によって弾性変形し、かつ前記弾性変形の量に応じて電気特性が変化する異方性導電シートを第１電極と第２電極とで挟んだ圧力検知センサにより圧力を測定する圧力測定方法であって、
   前記圧力検知センサに対し圧力を加える工程と、
   前記圧力を加える工程における前記異方性導電シートの電気特性を前記第１および第２電極で測定する工程と、
   前記電気特性の変化量を圧力値に変換する工程とを備えた、圧力測定方法。
9. 前記圧力を加える工程は、
   定着ローラと、前記定着ローラに密着し、かつ前記定着ローラの回転に追従するフリーベルトと、前記フリーベルトを前記定着ローラの方へ押圧するための弾性部材と、前記フリーベルトと前記弾性部材との間に配置されたパッドとを含む定着ユニットにおいて、前記圧力検知センサを前記弾性部材と前記パッドとの間に配置する工程を含む、請求項８に記載の圧力測定方法。
10. 前記圧力値に基づいて前記パッドの位置を制御する工程をさらに備えた、請求項９に記載の圧力測定方法。
11. 前記圧力を加える工程は、
    定着ローラと、前記定着ローラと対向し、かつ前記定着ローラとの間を通過する通過物に圧力を加える加圧ローラとを含む定着ユニットにおいて、前記圧力検知センサを前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に通す工程を含む、請求項８に記載の圧力測定方法。
12. 前記圧力を加える工程よりも前に、予測される前記異方性導電シートの弾性変形率に応じて前記異方性導電シートの厚みを選択する工程をさらに備える、請求項８〜１１のいずれかに記載の圧力測定方法。
13. 前記圧力を加える工程よりも前に、予測される前記圧力値に応じて前記異方性導電シートの硬度を選択する工程をさらに備えた、請求項８〜１２のいずれかに記載の圧力測定方法。

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