JP2011133630A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱体の絶縁層の削れに起因して発生する加熱体の発熱層と可撓性部材との絶縁不良の発生を未然に防ぐことができるようにした定着装置の提供。
【解決手段】所定のバイアスＶｆを可撓性部材３の基層３ｃに印加したときに前記基層から加熱体１の絶縁層１ｃを通って発熱層１ｂに流れる電流を電流検出部材Ｓｉで検出し、前記電流検出部材で検出した電流値に基づいて前記絶縁層の削れ具合を判断することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置(定着器）に関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従って、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くできる。また、このタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

特開平４−２０４９８４号公報

上記定着装置において、定着フィルムは、熱伝導性、耐熱性及び耐久性を実現する目的で、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属材料を薄膜化して筒状に形成されている。ヒータとしては、セラミック基板上に、発熱ペーストを印刷した通電発熱抵抗層と、この通電発熱抵抗層の保護と絶縁性を確保する目的でガラスのコーティング層をその順に積層して構成したものが使用されている。定着フィルムには、静電的な現像に起因して発生する画像欠陥を防止する目的で、トナーと同極性の定着フィルムバイアス(以下、バイアスと記す）が印加される場合が多い。定着フィルムに印加されたバイアスにより定着フィルム表面を一定の電位に維持することで、記録材上にトナー画像を静電的に保持させ、画像品質の向上を達成している。定着フィルムはニップ部においてヒータのコーティング層即ち絶縁層と接触しながら移動するため、絶縁層と定着フィルムとの間に潤滑剤としてグリースを介在させることにより定着フィルムのスムースな移動を確保するようにしている。

ところが、グリースの高温／高圧下での長期に渡る使用に伴いグリース成分が分離して凝集固化し、この凝集固化成分が絶縁層表面を研磨する研磨剤としての働きをすることがある。また、画像形成装置の設置環境によっても同様のことが考えられる。例えば画像形成装置の設置箇所の気中にゴミや粉塵などが著しく多い環境下においては、ゴミや粉塵などが定着装置の定着フィルムの内周面(内面）に付着し易い。そして定着フィルム内面に付着したゴミや粉塵などの異物が、上記グリースの凝集固化成分と同様、絶縁層を研磨する研磨剤としての働きをする現象をもたらしてしまう。ヒータの絶縁層が傷ついたり削れたりすると、ヒータの通電発熱抵抗層と定着フィルムとの間の絶縁性が確保できなくなる恐れがあるため、ヒータの絶縁層の削れを監視することが望まれている。

本発明の目的は、加熱体の絶縁層の削れに起因して発生する加熱体の発熱層と可撓性部材との絶縁不良の発生を未然に防ぐことができるようにした定着装置を提供することにある。

上述の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、画像形成装置に用いられる定着装置であって、電源と、通電により発熱する発熱層と前記発熱層を覆う絶縁層とを有する加熱体と、前記絶縁層と接触しつつ移動する可撓性部材であり前記絶縁層と接触する導電性の基層を有する可撓性部材と、を有し、前記電源から前記基層に所定のバイアスを印加して記録材が担持するトナー像を記録材に保持させ前記加熱体の熱でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、所定の前記バイアスを前記基層に印加したときに前記基層から前記絶縁層を通って前記発熱層に流れる電流を電流検出部材で検出し、前記電流検出部材で検出した電流値に基づいて前記絶縁層の削れ具合を判断することを特徴とする。

本発明によれば、加熱体の絶縁層の削れに起因して発生する加熱体の発熱層と可撓性部材との絶縁不良の発生を未然に防ぐことができるようにした定着装置を提供できる。

（ａ）は実施例１の定着装置の構成を表わす横断面模式図、（ｂ）は（ａ）に示す定着装置の定着フィルムと定着フィルムに接触しているヒータの横断面拡大図 （ａ）は定着フィルムにバイアスを印加するバイアス印加回路図、（ｂ）はヒータ削れを検出するヒータ削れ検出回路の一例の等価回路図 ヒータ削れ検出シーケンスの一例のフローチャート 実施例２の定着装置における定着フィルムバイアスと検出電流値との関係を表す図 実施例３の定着装置における定着フィルムバイアス印加時間と２つの積算電流値との関係を表す図 画像形成装置の構成を表わす横断面模式図

［実施例１］
＜画像形成装置全体の説明＞
図６は本発明に係る定着装置（定着器）を搭載する画像形成装置の構成を表わす横断面模式図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを利用して記録紙やＯＨＰシートなどの記録材に画像を形成するレーザビームプリンタ（以下、プリンタと記す）である。本実施例１に示すプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置（不図示）から出力されるプリント指令に応じて制御部（制御手段）１００が所定の画像形成シーケンスを実行し、この画像形成シーケンスに従って所定の画像形成動作を行う。制御部１００はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとからなり、メモリには画像形成シーケンス、ヒータ削れ検出シーケンス及び画像形成に必要な各種プログラムなどが記憶されている。

本実施例１のプリンタは、記録材上に画像を形成する画像形成部と、記録材が担持する画像を記録材上に加熱定着する定着部（以下、定着装置と記す）と、を有している。画像形成シーケンスが実行されると、画像形成部において、先ずドラム型の感光ドラム（像担持体)１０１が矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。この感光ドラム１０１は、アルミニウムやニッケルなどによりシリンダ状に形成された基体を有し、この基体の外周面にはＯＰＣ、アモルファスシリコン等の感光材料が塗付されている。感光材料が塗付された感光ドラム１０１の外周面（表面）は、帯電ローラ（帯電部材）１０２によって所定の極性・電位に帯電される。次に、光走査露光装置（露光手段）１０３が外部装置から出力される画像データに応じて強度変調させたレーザ光を感光ドラム１０１表面の帯電面に走査露光する。これにより感光ドラム１０１表面の帯電面に画像データに応じた静電潜像（静電像）が形成される。そしてこの静電潜像は現像装置（現像手段）１０４によりトナー（現像剤）を用いて現像される。これにより感光ドラム１０１表面上に画像データに応じたトナー像（現像像）が形成される。一方、給送カセット１０６から記録材Ｐが送出しローラ１０７によりレジストローラ８に送られる。次いで記録材Ｐはレジストローラ１０８によって感光ドラム１０１表面と転写ローラ（転写部材）１０９の外周面（表面）との間の転写ニップ部Ｎｔに搬送される。この記録材Ｐは転写ニップ部Ｎｔで感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０９表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。そしてこの搬送過程において転写ローラ１０９により感光ドラム１表面上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。これにより記録材Ｐはトナー像を担持する。トナー像転写後の感光ドラム１０１は、感光ドラム１０１表面に残留している転写残トナーがドラムクリーナー（クリーニング部材）１０５によって除去され、次の画像形成に供される。

未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは定着装置１１０の後述する定着ニップ部（ニップ部）Ｎに搬送される。定着装置１１０は、トナー像を担持した記録材Ｐを定着ニップ部Ｎで挟持搬送して記録材Ｐ上にトナー像を加熱定着する。トナー像が加熱定着された記録材Ｐは定着装置１１０を出で搬送ローラ１１１により排出ローラ１１２に搬送され排出ローラ１１２によって排出トレー１１３上に排出される。

＜定着装置の説明＞
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは短手方向の寸法である。図１の（ａ）は定着装置の構成を表わす横断面模式図、（ｂ）は（ａ）に示す定着装置の定着フィルムと定着フィルムに接触しているヒータの横断面拡大図である。この定着装置はフィルム加熱方式の定着装置である。本実施例１に示す定着装置１１０は、セラミックヒータ（加熱体）１と、フィルムガイド（ガイド部材）２と、定着フィルム（可撓性部材）３と、加圧ローラ（バックアップ部材）４と、加圧ステー（加圧部材）５などを有している。セラミックヒータ（以下、ヒータと記す）１と、フィルムガイド２と、定着フィルム３と、加圧ローラ４と、加圧ステー５は、何れも長手方向に長い部材である。各部材の長さは、画像形成装置に用いられる最大サイズの記録材Ｐの幅よりも長い。以下に各部材の構成を説明する。

＜ヒータ＞
ヒータ１は細長いセラミック製のヒータ基板１ａを有している。そしてこのヒータ基板１ａの表面上に、ヒータ基板１ａの長手方向に沿って発熱ペーストを印刷した通電発熱抵抗層（以下、発熱層と記す）１ｂが形成されている（図１（ｂ）参照)。そしてこの発熱層１ｂの保護と定着フィルム３との絶縁性を確保するために、発熱層１ｂの表面に絶縁層としてガラスをコーティングしている（以下、ガラス層と記す）。ヒータ基板１ａの材料として、チッ化アルミニウムや酸化アルミニウムなどが用いられる。本実施例１では、ヒータ基板１ａとして、酸化アルミニウムにより幅１０．０ｍｍ、長さ２７０．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍに形成した板状の部材を用いている。発熱層１ｂとしては、銀−パラジウム合金を厚さ１０μｍでスクリーン印刷して全体抵抗値が１０〜５０Ωに調整されたものを用いている。ガラス層１ｃとして、厚さ６０μｍのガラスを発熱層１ｂの表面にコーティングした。

＜フィルムガイド＞
フィルムガイド２は、ヒータ１を支持する支持機能、及び、定着フィルム３の回転をガイドするガイド機能を具備するように耐熱性樹脂によって横断面略馬蹄形に形成されている。フィルムガイド２の下面の幅方向中央部には長手方向に沿って溝状の支持部２ａが設けられており、この支持部２ａでヒータ基板１ａをガラス層１ｃがフィルムガイド２の下面から所定量突出するように支持している。フィルムガイド２の長手方向一端部と長手方向他端部は、それぞれ、フィルム端部移動規制用のフランジ（不図示）を介して定着装置１１０の上フレーム６に支持されている。

＜定着フィルム＞
定着フィルム３は、可撓性を有するように厚みの薄い筒状に形成してあり、ヒータ１を支持させたフィルムガイド２にルーズに外嵌されている。この定着フィルム３は、耐熱性と高熱伝導性を併せ持つＳＵＳ（膜厚３０μｍ）製の基層３ａを有している。基層３ａの外周面上には導電性を付与したプライマー層３ｂが形成され、プライマー層３ｂの外周面上にはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂からなる離型層（膜厚１２μｍ）３ｃがコーティングされている。

＜加圧ローラ＞
加圧ローラ４は、金属製の芯金４ｃと、芯金４ｃの外周面上に設けられた弾性層４ｂと、弾性層４ｂの外周面上に設けられた離型層４ａと、を有している。弾性層４ｂは、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱性ゴムにより形成されている。離型層４ａは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂により形成されている。本実施例１では、芯金４ｃとして、アルミニウム合金製の芯金を用いている。弾性層４ｂとして、抵抗値１０^６Ω以下の導電性を付与したシリコーンゴムのソリッドゴムを用いている。離型層４ａとして、絶縁のＰＦＡチューブ（膜厚５０μｍ）を弾性層４ｂの外周面上に被覆した。この加圧ローラ４は、定着フィルム３の下方で定着フィルム３と平行に配設され、芯金４ｃの長手方向両端部が定着装置１１０の下フレーム８に軸受（不図示）を介して回転自在に支持されている。

＜加圧ステー＞
加圧ステー５は、剛性を有する金属材料により横断面略逆Ｕ字形状に形成されている。この加圧ステー５は、定着フィルム３内のフィルムガイド２の上面に配設されている。そして加圧ステー５の長手方向一端部が上述のフィルムガイド２の長手方向一端部側のフランジに支持され、加圧ステー５の長手方向他端部が上述のフィルムガイド２の長手方向他端部側のフランジに支持されている。そしてこの加圧ステー５の長手方向一端部側と長手方向他端部側を下方向（定着フィルム３表面の母線方向と直交する方向）へ加圧バネ (不図示）により総圧３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）〜２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）程度の力で加圧している。この加圧バネの加圧力によりフィルムガイド２を介してヒータ１のガラス層１ｃが定着フィルム３の基層３ａの内周面（内面）に加圧され、定着フィルム３表面が加圧ローラ４の外周面（表面）と加圧状態に接触する。これにより加圧ローラ４の弾性層４ｂを弾性変形させ定着フィルム３表面と加圧ローラ４表面との間に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。

＜定着装置の加熱定着動作の説明＞
制御部１００は、プリント指令に応じて定着モータ（駆動源）Ｍを回転駆動する。定着モータＭの出力軸の回転は所定のギア列(不図示）を介して加圧ローラ４の芯金４ａに伝達される。これにより加圧ローラ４は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転する。加圧ローラ４の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ４表面と定着フィルム３表面との摩擦力によって定着フィルム３に伝達される。これにより定着フィルム３は、定着フィルム３の基層３ｃの内周面がヒータ１のガラス層１ｃ表面と接触しながら加圧ローラ４の回転に追従して回転する。定着フィルム３の基層３ｃの内周面（内面）には、ヒータ１のガラス層１ｃ表面、及び、フィルムガイド２の外周面との摩擦抵抗を低減するために、フッ素樹脂粉末とフッ素オイルとからなるグリース（潤滑剤）が塗付してある。定着フィルム３が回転動作中に長手方向一端部側に移動すると、定着フィルム３の長手方向一端部がフィルムガイド２の長手方向一端部側のフランジに接触し、このフランジにより定着フィルム３の長手方向一端部側への移動が規制される。また定着フィルム３が回転動作中に長手方向他端部側に移動すると、定着フィルム３の長手方向他端部がフィルムガイド２の長手方向他端部側のフランジに接触し、このフランジにより定着フィルム３の長手方向他端部側への移動が規制される。これによって定着フィルム３は回転動作中に適切な位置に保持される。

また制御部１００は、プリント指令に応じて通電制御回路（通電制御部（不図示））を立ち上げる。これにより通電制御回路はヒータ１のヒータ基板１ａに設けられた電極部（不図示)を介して発熱層１ｂに通電する。ヒータ１は、発熱層１ｂが通電により発熱し急速に昇温して定着フィルム３を加熱する。ヒータ１の温度はヒータ基板１ａの裏面に設けられたサーミスタなどの温度センサ（温度検知部材）Ｓｔにより検知される。制御部１００は、温度センサＳｔからの出力信号（温度検知信号）を取り込み、この出力信号に基づいてヒータ１を所定の定着温度（目標温度）に維持するように通電制御回路を制御する。定着モータＭを回転駆動し、且つ、ヒータ１を所定の定着温度に維持する温度制御を行っている状態において、未定着のトナー像ｔを担持する記録材Ｐがトナー像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム３表面と加圧ローラ４表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において記録材Ｐ上のトナー像ｔは定着フィルム３を介してヒータ１により加熱されて溶融し定着ニップ部Ｎで加圧されることにより記録材Ｐ上に加熱定着される。そしてトナー像ｔが加熱定着された記録材Ｐは定着ニップ部Ｎから排出され搬送ローラ１１１に向けて搬送される。

＜定着フィルムバイアスの説明＞
本実施例１の定着装置１１０では、定着フィルム３に定着フィルムバイアス（以下、バイアスと記す）を印加している。定着フィルム３にバイアスを印加する理由を以下に説明する。例えば定着装置１１０の加熱定着処理速度を高速化するために定着温度を上げると、長期間の定着装置１１０の使用を通して定着フィルム３表面や加圧ローラ４表面がダメージを受け、定着フィルム３表面や加圧ローラ４表面の離型性が低下してしまうことがある。定着フィルム３表面の離型性が低下すると、記録材Ｐ上のトナー像を加熱定着する際にトナー像のトナーの一部が定着されずに定着フィルム３表面に付着するトナーオフセットが発生しやすくなる。記録材Ｐにおいて含水分量が多い場合、加熱定着時にトナー像のトナーの一部が記録材Ｐの搬送方向の後方に飛び散って定着される尾引きという現象が発生することがある。定着温度を上げると、加熱定着時に発生する水蒸気量が増えるので、この尾引きが発生しやすくなる。これらのトナーオフセットや尾引きが発生しやすい条件では、定着フィルム３表面や、加圧ローラ４表面にトナーによる汚れも蓄積しやすくなり、加熱定着時に記録材Ｐにトナー汚れを生じやすくなってしまう。このため、定着フィルム３の表面電位を制御して、定着フィルム３表面へのトナーの付着を防止することが重要になってくる。そこで、定着フィルム３にバイアスを印加し定着フィルム３表面をトナーと同極性の電位に帯電させることでトナーオフセット、尾引きの発生を低減でき、定着画像の品質を改善することが出来る。本実施例１では、−３００〜−５００Ｖのバイアス値の範囲で設定した一定のバイアス値のバイアスを定着フィルム３に印加することにする。バイアスのバイアス値は、トナーオフセットと尾引きの発生の防止を両立する条件から採用している。

図２の（ａ）に定着フィルムにバイアスを印加するバイアス印加回路の一例を示す。バイアス印加回路は、バイアス電源（以下、電源と記す）Ｅから導電ブラシ（給電部材）３０を介して定着フィルム３のプライマー層３ｂにバイアスＶｆを印加する。定着フィルム３において、定着フィルム３の記録材Ｐが通過しない非通紙領域Ｗ1の端部側周面にはプライマー層３ｂが露出している。このプライマー層３ｂを除く定着フィルム３表面において少なくとも記録材Ｐが通過する通紙領域Ｗｐには離型層３ａが被覆されている。定着フィルム３表面とともに定着ニップ部Ｎを形成している加圧ローラ４の長さは、定着フィルム３内のヒータ（不図示）のガラス層１ｃの表面と加圧ローラ４表面とが直接対向しないように、定着フィルム３と略同等か若干短くなるように設定されている。定着フィルム３表面のプライマー層３ｂには導電ブラシ３０が接触しており、この導電ブラシ３０を介して電源Ｅからプライマー層３ｂにバイアスＶｆが印加される。このバイアスＶｆはプライマー層３ｂを介して基層３ｃに流れる。そして加圧ローラ４の表面電位を制御させるため、加圧ローラ４の芯金４ｃはダイオード４０を介してグランドに接地してある。導電ブラシ３０は定着フィルム３のプライマー層３ｂに接触しているが、導電ブラシ３０を定着フィルム３の基層３ｃに接触させて基層３ｃにバイアスＶｆを直接印加するようにしてもよい。

＜ヒータ削れの説明＞
定着フィルム３の基層３ｃ内面に塗付されているグリースは、高温／高圧下での長期に渡る使用に伴いフッ素樹脂粉末とフッ素オイルが分離し、オイル成分が枯渇することがある。オイル成分が枯渇すると、フッ素樹脂成分が凝集固化する。この凝集固化したフッ素樹脂成分は、一般には強度的に定着フィルム３の基層３ｃより弱いが、ヒータ１のガラス層１ｃよりも強い。このため、凝集固化したフッ素樹脂成分は、定着フィルム３の回転に伴いヒータ１のガラス層１ｃの表面を加圧状態に移動して、ガラス層１ｃ表面を傷つけたり、削ったりする研磨剤としての働きをすることがある。また、プリンタの設置されている環境によっても同様のことが考えられる。例えばプリンタ設置箇所の気中のゴミ、粉塵などが著しく多い環境下においては、ゴミ、粉塵などが定着装置１１０内に入り込み定着フィルム３の基層３ａ内面に付着することがある。定着フィルム３の基層３ａ内面に付着したゴミ、粉塵などの異物は、定着フィルム３の回転に伴い定着フィルム３の基層３ａ内面とヒータ１のガラス層１ｃ表面との間に侵入してしまう。この異物は、一般には強度的に定着フィルム３の基層３ｃより弱いが、ヒータ１のガラス層１ｃよりも強い。このため、定着フィルム３の基層３ａ内面とヒータ１のガラス層１ｃ表面との間に侵入した異物は、定着フィルム３の回転に伴いガラス層１ｃ表面を加圧状態に移動して、ガラス層１ｃ表面を傷つける、削るなどの現象をもたらす。ヒータ１のガラス層１ｃ表面が傷ついたり削れたりして摩耗する所謂ヒータ削れが発生すると、ヒータ１の発熱層１ｂと定着フィルム３との間の絶縁性が確保できなくなる恐れがある。ヒータ１の発熱層１ｂと定着フィルム３との間の絶縁性が確保できなくなると、ヒータ１の発熱層１ｂと定着フィルム３の基層３ａとが電気的に導通してバイアスＶｆが発熱層１ｂに流れ、発熱層１ｂが発熱してしまう。バイアスＶｆの導通による発熱層１ｂの発熱を防止するためには、ヒータ１のガラス層１ｃの削れ即ちヒータ削れを監視する必要がある。

＜ヒータ削れ検出回路の説明＞
図２の（ｂ）にヒータ削れを検出するヒータ削れ検出回路の一例の等価回路図を示す。ヒータ削れ検出回路は、電源Ｅから定着フィルム３にバイアスＶｆを印加した際に、定着フィルム３からヒータ１のガラス層１ｃを通って発熱層１ｂに流れる電流Ｉを、発熱層１ｂと電気的に接続されている電流センサ（電流検出部材）Ｓｉで検出する。この電流センサＳｉはグランドに接地されている。そしてこの電流センサＳｉからの出力信号（電流検知信号）に基づいて制御部１００がヒータ１のガラス層１ｃの削れ状態（削れ具合）を判断する。定着フィルム３のバイアス印加側から見た場合、定着フィルム３の抵抗Ｒｆと、ヒータ１のガラス層１ｃの抵抗Ｒｇと、ヒータ１の発熱層１ｂの抵抗Ｒｈは、抵抗Ｒｆと抵抗Ｒｇと抵抗Ｒｈが直列接続された状態である。このため、定着バイアス電源Ｅから電流センサＳｉまでの間の合成抵抗は（Ｒｆ＋Ｒｇ＋Ｒｈ）となる。定着フィルム３にバイアスＶｆを印加すると、電流センサＳｉに流れる電流Ｉは式（１）で表される。
Ｉ＝Ｖｆ／（Ｒｆ＋Ｒｇ＋Ｒｈ）・・・式（１）
定着フィルム３にバイアスＶｆを印加した際、ヒータ１のガラス層１ｃにより絶縁が保たれている通常時は、ヒータ１のガラス層１ｃの抵抗Ｒｇはガラス層１ｃが絶縁であるため∞であるので電流は流れず、Ｉ＝０となる。しかしながら、ヒータ１の発熱層１ｂを覆っている部分のガラス層１ｃが削れた場合はガラス層１ｃの抵抗Ｒｇが徐々に小さくなる。例えばヒータ１のガラス層１ｃが全て削れて発熱層１ｂが露出した場合には、ヒータ１のガラス層１ｃの抵抗Ｒｇは０となり（Ｒｇ＝０）、定着フィルム３の抵抗Ｒｆとヒータ１のガラス層１ｃの抵抗Ｒｇとの和（Ｒｆ＋Ｒｇ）に対して電流が流れることになる。定着フィルム３の抵抗Ｒｆは基層１ｃの抵抗になるので略０である（Ｒｆ≒０）。このため、実質的にはバイアスＶｆとヒータ１の発熱層１ｂの抵抗Ｒｈとの関係で電流Ｉが流れることになる。従って、このヒータ１の発熱層１ｂに流れる電流Ｉを検出することで、ヒータ１のガラス層１ｃの削れを監視することが可能となる。電流センサＳｉで検出された電流値（以下、検出電流値と記す）Ｉｓと予め定めた閾値電流値Ｉｔｈとの大小関係を調べる。閾値電流値Ｉｔｈとは、ヒータ１のガラス層１ｃが削れた状態であり定着装置１１０を継続して使用する上で問題がある状態、あるいは、近い将来にヒータ１のガラス層１ｃが削れた状態に至る可能性があると判断される状態であることを表している。従って、定着フィルム３にバイアスＶｆを印加した際に、検出電流値Ｉｓが電流値Ｉｔｈに対して、関係式（２）
Ｉｓ＞Ｉｔｈ・・・（２）
が成り立つ場合には、ヒータ１のガラス層１ｃが削れた状態であると判断される。ヒータ１のガラス層１ｃの抵抗値Ｒｇで考えた場合、この抵抗値Ｒｇが低下した状態を指し示すので、関係式（３）の関係下に置かれることになる。
Ｒｇ＜Ｒｔｈ・・・（３）（Ｒｔｈ：ガラス層の閾値抵抗値）
＜ヒータ削れ検出シーケンスの説明＞
図３にヒータ削れ検出シーケンスの一例のフローチャートを示す。制御部１００は、前述の画像形成シーケンスを実行する前にヒータ削れ検出シーケンスを実行する。このヒータ削れ検出シーケンスは、定着装置１１０の駆動を停止した状態即ち定着モータＭの駆動を停止し、且つ、ヒータ１への通電を停止した状態で実行される。つまり、ヒータ削れ検出シーケンスは、定着フィルム３の移動が停止され、且つ、ヒータ１の発熱層１ｂへの通電が停止された状態で実行される。図３において、Ｓ１では、プリント指令を取り込む。Ｓ２では、電源ＥをオンしバイアスＶｆを導電ブラシ３０を介して定着フィルム３のプライマー層３ｂに印加する。Ｓ３では、電流センサＳｉから検出電流値Ｉｓを所定のタイミングで１回サンプリングして取り込む。Ｓ４では、検出電流値Ｉｓが閾値電流値Ｉｔｈに対して、Ｉｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つか否かを判断する。Ｓ４において、Ｉｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合（ＹＥＳ）にはＳ５に進み、Ｉｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立たない場合（ＮＯ）にはＳ６に進む。Ｓ５では、ガラス層１ｃが削れた状態にあると判断する。即ち、ガラス層１ｃによる発熱層１ｂと定着フィルム３との絶縁性が不十分であると判断し、定着装置の交換を促す警告を発する処理例えば「定着ユニットの交換」をユーザーに促すメッセージを所定の表示部に表示する処理を行う。あるいは、ガラス層１ｃが削れた状態にあると判断すると同時にプリンタを停止させる処理を行う。Ｓ６では、ヒータ１のガラス層１ｃが削れた状態に至っていない判断し、画像形成シーケンスを実行する。

本実施例１の定着装置１１０のように、ヒータ１の発熱層１ｂの抵抗値を１０〜５０Ωとし、バイアスＶｆを−３００〜−５００Ｖとした場合、ヒータ１のガラス層１ｃが摩耗している場合には検出電流値Ｉｓは６〜５０Ａになる。プリンタの使用される環境（１００Ｖ／２００Ｖ圏）や、バイアスの設定値などにより、検出電流値の範囲を小さくすることが可能であることは言うまでもない。本実施例１の定着装置１１０は、定着フィルム３の基層３ｃ或いはプライマー層３ｂかにバイアスＶｆを印加したときに基層３ｃ或いはプライマー層３ｂからヒータ１のガラス層１ｃを通って発熱層１ｂに流れる電流を電流センサＳｉで検出する。そしてこの電流センサＳｉの検出電流値Ｉｓに基づいてガラス層１ｃの削れ具合を判断するため、ヒータ１のガラス層１ｃの削れに起因して発生するヒータ１の発熱層１ｂと定着フィルム３との絶縁不良の発生を未然に防ぐことができる。

［実施例２］
定着装置の他の実施例を説明する。本実施例２では、実施例１の定着装置と同じ部材については、同一の符号を付して説明を省略する。実施例１の定着装置１１０は、バイアス値が一定のバイアスＶｆを定着フィルム３に印加しているため、電流センサＳｉで検出される電流値Ｉｓは１つである。本実施例２に示す定着装置１１０は、バイアス値の異なる複数のバイアス即ちバイアス値の異なる２つのバイアスを定着フィルム３に印加している。そしてこの２つのバイアスを印加した際にヒータ１のガラス層１ｃを通って発熱層１ｂに流れる電流を２つのバイアスと個々に対応して設けられた２つの電流センサ（不図示）で検出している。

電源Ｅから定着フィルム３に印加する２つバイアスをＶｆ１，Ｖｆ２とし、電流センサで検出された電流値（検出電流値）をＩ１，Ｉ２と仮定する。このとき、検出電流値Ｉ１，Ｉ２は、ヒータ１の発熱体１ｂの抵抗値Ｒｈ、ヒータ１のガラス層１ｃの抵抗値Ｒｇを用いて表すと、
Ｉ１＝Ｖｆ１／（Ｒｈ＋Ｒｇ）
Ｉ２＝Ｖｆ２／（Ｒｈ＋Ｒｇ）
となる。尚、定着フィルム３の抵抗値Ｒｆは、実施例１と同様、Ｒｆ＝０として扱った。ヒータ１のガラス層１ｃが削れて発熱層１ｂが露出した場合にはＲｇ＝０となるため、Ｉ１，Ｉ２はバイアスＶｆ１，Ｖｆ２に依存した数値を示すことになる。あるいは、ヒータ１のガラス層１ｃが完全に削れた状態ではなく、発熱層１ｂ上に若干なりとも残っている場合もある。バイアスＶｆ１，Ｖｆ２が小さい場合は若干残っているガラス層１ｃにより絶縁が保たれているが、バイアスＶｆ１，Ｖｆ２を大きくした場合には絶縁破壊を起こしてヒータ１の発熱層１ｂに通電される場合もある。

図４は本実施例２の定着装置の定着フィルムバイアスＶｆと検出電流値Ｉｓとの関係を表す図である。図中のライン１は、ガラス層１ｃが削れて発熱層１ｂが露出した場合のバイアスＶｆ１，Ｖｆ２と検出電流値Ｉ１，Ｉ２の関係を示している。ライン２は、若干ガラス層１ｃが残っている場合のバイアスＶｆ１，Ｖｆ２と検出電流値Ｉ１，Ｉ２の関係を示している。ライン１、ライン２のいずれも、ヒータ１のガラス層１ｃが削れている場合には、
Ｉ１＜Ｉ２
の関係が成り立っている。

制御部１００は、ライン１のように、検出電流値Ｉ１，Ｉ２がそれぞれ閾値電流値Ｉｔｈを越えている場合（Ｉｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合）には、実施例１と同様、ガラス層１ｃが削れた状態であると判断する。そして定着装置の交換を促す警告を発する処理、例えば「定着ユニットの交換」をユーザーに促すメッセージを所定の表示部に表示する処理を行う。あるいは、ガラス層１ｃが削れた状態であると判断すると同時にプリンタを停止させる処理を行う。ライン２のように、検出電流値Ｉ１の時点では閾値電流値Ｉｔｈは超えていないが、バイアスを大きくした際に検出された検出電流値Ｉ２が閾値電流値Ｉｔｈを越えた場合（Ｉｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合）には、次のように判断する。即ち、発熱層１ｂが露出しかけた状態であり、近い将来にはガラス層１ｃが削れた状態に至ると判断する。そして定着装置の交換を促す警告を発する処理例えば「定着ユニットの交換」をユーザーに促すメッセージを所定の表示部に表示する処理を行う。あるいは、ガラス層１ｃが削れた状態であると判断すると同時にプリンタを停止させる処理を行う。一方、
Ｉ１＜Ｉ２
の関係が成り立っていない場合において、バイアス値を大きくしたにもかかわらず検出電流値が増加しない場合は、ヒータ１のガラス層１ｃの削れに関しては問題ないと判断する。

本実施例２の定着装置は、定着フィルム３にバイアス値の異なる複数のバイアスＶｆ１，Ｖｆ２を印加して得られる複数の検出電流値Ｉ１，Ｉ２に基づいてガラス層１ｃの削れ具合を判断するので、ガラス層の削れ具合の監視精度を向上できる。

［実施例３］
定着装置の他の実施例を説明する。本実施例３においても、実施例１の定着装置と同じ部材については、同一の符号を付して説明を省略する。実施例１の定着装置１１０は、バイアス値が一定のバイアスＶｆを定着フィルム３に印加している際に電流センサＳｉより所定のタイミングで１回サンプリングして得られる検出電流値Ｉｓに基づいてガラス層１ｃの削れ具合を判断する構成となっている。本実施例３の定着装置１１０は、バイアス値が一定のバイアスＶｆを定着フィルム３に印加している際に電流センサＳｉの検出電流値Ｉｓを所定時間サンプリングし積算する処理を繰り返し行うことで２つの（複数の）積算電流値ΣＩ１，ΣＩ２を得ている。そしてこの２つの積算電流値ΣＩ１，ΣＩ２に基づいてガラス層１ｃの削れ具合を判断するように構成されている。

図５は本実施例３の定着装置の定着フィルムバイアス印加時間Ｔと２つの積算電流値ΣＩ，ΣＩ２との関係を表す図である。電源Ｅから定着フィルム３に印加する定着バイアス印加時間Ｔに対して電流センサＳｉの検出電流値Ｉｓを所定時間サンプリングし積算する処理を繰り返し行うことで得られる２つの積算電流値をそれぞれΣＩ１，ΣＩ２と仮定する。ヒータ１のガラス層１ｃが削れて発熱層１ｂが露出した場合には、電流は発熱層１ｂに通電され続ける。このため、タイミングＴ１における検出電流値Ｉｓの積算電流値ΣＩ１とタイミングＴ２における検出電流値Ｉｓの積算電流値ＩｓのΣＩ２の大小関係は
ΣＩ１＜ΣＩ２・・・（４）
となる。ヒータ１のガラス層１ｃが完全に削れた状態ではなく、発熱層１ｂ上に若干なりとも残っている場合はバイアスＶｆを印加した際には電流は検出されないが、その後にガラス層１ｃが削れた状態となったとき電流は発熱層１ｂに通電される場合がある。その結果、タイミングＴ１における検出電流値Ｉｓの積算電流値ΣＩ１とタイミングＴ２における検出電流値Ｉｓの積算電流値ＩｓのΣＩ２の大小関係は
ΣＩ１≒ΣＩ２・・・（５）
となる場合もある。図５おいて、ライン３は、ガラス層１ｃが削れて発熱層１ｂが露出した場合の定着フィルムバイアス印加時間Ｔと、２点のタイミングＴ１，Ｔ２の積算電流値ΣＩとの関係を示している。ライン４は、若干ガラス層１ｃが残っている場合の定着フィルムバイアス印加時間Ｔと、２点のタイミングＴ１，Ｔ２の積算電流値ΣＩとの関係を示している。ライン３は関係式（４）の場合であり、ヒータ１のガラス層１ｃが削れて発熱層１ｂが露出している状態である。

制御部１００は、ライン３のように、２つの積算電流値ΣＩ１，ΣＩ２のうち先に得られる積算電流値ΣＩ１に対して後に得られる積算電流値ΣＩ２が大きい場合に、ガラス層１ｃが削れた状態であると判断すると同時にプリンタを停止させる処理を行う。ライン４のように、２つの積算電流値ΣＩ１，ΣＩ２が略等しい場合に、発熱層１ｂが露出しかけた状態であり、近い将来にはガラス層１ｃが削れた状態に至ると判断する。そして定着装置の交換を促す警告を発する処理例えば「定着ユニットの交換」をユーザーに促すメッセージを所定の表示部に表示する処理を行う。

本実施例３の定着装置は、電流センサＳｉの検出電流値Ｉｓを所定時間サンプリングし積算する処理を繰り返し行うことで得られる複数の積算電流値ΣＩ１，ΣＩ２に基づいてガラス層１ｃの削れ具合を判断するので、ガラス層の削れ具合の監視精度を向上できる。

１…ヒータ、１ｂ…通電発熱抵抗層、１ｃ…ガラス層、３…定着フィルム、３ｃ…基層、１００…制御部、１１０…定着装置、Ｅ…定着フィルムバイアス印加電源、ｔ…トナー像、Ｐ…記録材、Ｓｉ…電流センサ、Ｖｆ…定着フィルムバイアス、Σ１，Σ２…積算電流値

Claims (10)

1. 画像形成装置に用いられる定着装置であって、電源と、通電により発熱する発熱層と前記発熱層を覆う絶縁層とを有する加熱体と、前記絶縁層と接触しつつ移動する可撓性部材であり前記絶縁層と接触する導電性の基層を有する可撓性部材と、を有し、前記電源から前記基層に所定のバイアスを印加して記録材が担持するトナー像を記録材に保持させ前記加熱体の熱でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、所定の前記バイアスを前記基層に印加したときに前記基層から前記絶縁層を通って前記発熱層に流れる電流を電流検出部材で検出し、前記電流検出部材で検出した電流値に基づいて前記絶縁層の削れ具合を判断することを特徴とする定着装置。
2. 制御手段を有し、前記電流検出部材で検出した電流値をＩｓとし、前記絶縁層の削れ具合を判断するための閾値電流値をＩｔｈとするとき、前記制御手段は、前記電流検出部材で検出した電流値ＩｓについてＩｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合に、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御手段は、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断したとき定着装置の交換を促す警告を発する処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 画像形成装置に用いられる定着装置であって、電源と、通電により発熱する発熱層と前記発熱層を覆う絶縁層とを有する加熱体と、前記絶縁層と接触しつつ移動する可撓性部材であり前記絶縁層と接触する導電性の基層を有する可撓性部材と、を有し、前記電源から前記基層に所定のバイアスを印加して記録材が担持するトナー像を記録材に保持させ前記加熱体の熱でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、バイアス値の異なる複数のバイアスを前記基層に印加したときに前記基層から前記絶縁層を通って前記発熱層に流れる電流を複数の前記バイアスと個々に対応して設けられた電流検出部材で検出し、前記電流検出部材のそれぞれで検出した電流値に基づいて前記絶縁層の削れ具合を判断することを特徴とする定着装置。
5. 制御手段を有し、前記電流検出部材のそれぞれで検出した電流値をＩｓとし、前記絶縁層の削れ具合を判断するための閾値電流値をＩｔｈとするとき、前記制御手段は、前記電流検出部材のそれぞれで検出した電流値ＩｓについてＩｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合、或いは前記電流検出部材のそれぞれで検出した電流値Ｉｓのうち少なくとも１つの電流値ＩｓについてＩｓ＞Ｉｔｈの関係が成り立つ場合に、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記制御手段は、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断したとき定着装置の交換を促す警告を発する処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
7. 画像形成装置に用いられる定着装置であって、電源と、通電により発熱する発熱層と前記発熱層を覆う絶縁層とを有する加熱体と、前記絶縁層と接触しつつ移動する可撓性部材であり前記絶縁層と接触する導電性の基層を有する可撓性部材と、を有し、前記電源から前記基層に所定のバイアスを印加して記録材が担持するトナー像を記録材に保持させ前記加熱体の熱でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、所定の前記バイアスを前記基層に印加したときに前記基層から前記絶縁層を通って前記発熱層に流れる電流を前記電流検出部材で検出し、前記電流検出部材で検出した電流値を所定時間サンプリングし積算する処理を繰り返し行うことで得られる複数の積算電流値に基づいて前記絶縁層の削れ具合を判断することを特徴とする定着装置。
8. 制御手段を有し、前記制御手段は、複数の前記積算電流値のうち先に得られる積算電流値に対して後に得られる積算電流値が大きい場合に、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記制御手段は、前記絶縁層の絶縁性が不十分であると判断したとき定着装置の交換を促す警告を発する処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記電流検出部材による電流の検出は、前記可撓性部材の移動が停止され、且つ、前記発熱層への通電が停止された状態で行われることを特徴とする請求項１、請求項４又は請求項７に記載の定着装置。