JP2013186365A - 画像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性発熱層を有する定着部材の表面に絶縁層を儲けた定着装置において、軽度の絶縁層破壊が起きた場合には即座に装置を停止せずに継続使用できるようにする。
【解決手段】電流検出手段１０９で加圧ローラ３５側へ流れる電流を検出し、電流値が許容を超える画像汚れが発生すると判定されるときの第２の電流閾値よりも小さく設定された第１の電流閾値の閾値以上の電流値を検出した際に、定着ベルト３１の交換を促すメッセージを報知手段１０１ａにより報知する。
【選択図】図２

Description

本発明は画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適な画像加熱装置に関する。また、画像加熱装置を搭載した画像形成装置に関する。

画像形成装置は、例えば、電子写真画像形成方式、静電記録画像形成方式、磁気記録画像形成方式などの画像形成プロセスを用いて記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。例えば、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファックス、それらの複合機能機、ワードプロセッサ等が含まれる。

記録材は、画像形成装置によって現像剤画像（以下、トナー画像と記す）が形成されるものであって、例えば、普通紙、厚紙、封筒、葉書、シール、樹脂製シート、オーバーヘッドプロジェクター用シート（ＯＨＴシート）等が含まれる。

画像加熱装置としては、記録材に形成された未定着のトナー画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着されたトナー画像を再加熱することで画像の光沢度などを改質する画像改質装置などが挙げられる。

電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置においては、記録材上に未定着のトナー画像を形成し、これを定着装置により加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置の代表例として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップ部を形成し、定着ニップ部でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送して加熱、加圧して定着を行うローラ定着方式が挙げられる。

さらに、別の方式の定着装置として、特許文献１では定着部材自体に発熱抵抗体を設け、該発熱抵抗体に通電して直接定着部材を発熱させることで、熱を無駄なく定着部材に伝える方法が提案されている。この定着装置は定着ローラに備えた導電層に通電することで導電層を発熱させて定着動作のための加熱を行っている。しかし、発熱する導電層の近傍に定着ローラの芯金や加圧ローラの導電層といった別の導電層があった場合、発熱する導電層とこれら別の導電層の間の絶縁が破壊されたときに、部分的に異常高温になったり、電流経路が変わることで発熱しない領域が発生する。

特許文献２で提案されている定着装置は、導電性の芯金に順次積層された絶縁層、電圧が印加される発熱体と、導電性の芯金に流れる電流検出手段を有する構成である。絶縁層による絶縁が破壊されたときに電流検出手段が導電性の芯金に流れる電流を検出すると、発熱体への電流の供給を遮断するようになっている。

特開平４−１８６２７０号公報 特開２００１−２２２２１公報

特許文献２のように発熱体から導電性部材に流れる電流を検出した際に発熱体への電流供給を遮断することで、部分的な異常発熱を防止することができる。しかし、発熱体への電流供給遮断後の定着ローラ交換などの復帰作業を行うまで画像形成装置が使用できなくなり、ユーザーが装置を使用できない期間、すなわち画像形成装置のダウンタイムが発生する。

本発明はかかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、画像加熱部材に設けた絶縁層の破壊に起因する装置のダウンタイムを軽減できる画像加熱装置および画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、導電性発熱層と絶縁性表層を有し記録材上の画像を加熱する画像加熱部材と、導電性表層を有し前記画像加熱部材との間で記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ形成部材と、前記画像加熱部材の導電性発熱層に電圧を印加する電圧印加手段と、前記ニップ形成部材の導電性表層と接地との間を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記画像加熱部材の交換を促すための信号を送信可能な送信手段と、を有することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、導電層および前記導電層の外側に設けられた絶縁性表層を有する第１の回転部材と、導電性表層を有し前記第１の回転部材とニップ部を形成する第２の回転部材と、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材の少なくとも一方の回転部材を加熱する加熱手段と、制御手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、前記第１の回転部材の導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、前記第２の回転部材の導電性表層と接地との間に配設された電流検出手段と、報知手段と、を有し、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が許容を超える画像汚れが発生すると判定されるときの第２の電流閾値よりも小さく設定された第１の電流閾値の閾値以上の電流値を検出した際に前記第１の回転部材の交換を促すメッセージを前記報知手段により報知することを特徴とする。

本発明によれば、画像加熱部材（第１の回転部材）に設けた導電性発熱層（導電層）から別の導電部へ電流が流れた場合でも装置を即座に停止せずに装置の使用を引き続き可能とした状態でサービスマンの到来を待つことができる。従って、装置のダウンタイムを軽減することができる。

実施例１における定着装置（画像加熱装置）の要部の横断右側面 同定着装置の要部の横断右側面 図２における要部の斜視模型図 支持ステーの右側延長腕部と、バックアップ部材の右側端部と、右側フランジ部材と、の分解斜視図 定着ベルトの層構成を示す断面模式図 定着ベルトの寿命検出シーケンスの制御フローチャート 検出電流値Ｉとピンホール径φｐの相関グラフ 実施例１における画像形成装置の概略構成を示す縦断面模式図 記録材の進路切り換えフラッパの動作説明図 実施例２の通電制御の説明図（その１） 実施例２の通電制御の説明図（その２） 実施例３における定着装置の要部の横断右側面 実施例４における定着装置の要部の横断右側面 実施例４における他の定着装置の要部の横断右側面

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、実施例は本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明は実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。

［実施例１］
（１）画像形成装置例の説明
図８は画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタ１の概略構成を示す縦断面模式図である。プリンタ１は制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）１００と通信可能に接続したホスト装置２００からの入力画像情報に応じて画像形成動作して、シート状の記録材（記録媒体）Ｐにフルカラー画像を形成してハードコピーとして出力することができる。

ホスト装置２００はコンピュータ、イメージリーダー、ファクシミリ等である。制御回路部１００はホスト装置２００やプリンタ操作部１０１と信号の授受をする。また、プリンタ１側の各種の作像機器と信号の授受をして作像シーケンス制御を司る。操作部１０１は各種の操作キーや表示部（報知手段）１０１ａを有する。

プリンタ１内には図面上左側から右側にかけて、第１乃至第４の４つの画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋが水平方向に並べられて配設されている。各ステーションはいずれもレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、現像器に収容の現像剤（以下、トナーと記す）の色が異なるだけで、互いに同様な構成である。

即ち、各ステーションは、それぞれ、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（潜像が形成される像担持体：以下、ドラムと記す）２を有する。また、各ドラム２の周囲には、ドラム２に作用するプロセス手段としての、一次帯電器３、レーザスキャナ４、現像器５、一次転写ブレード６、クリーナ７が配置されている。

ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの下側には中間転写ベルトユニット８が配設されている。ユニット８は、無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）９と、ベルト９を懸回張設している駆動ローラ１０・テンションローラ１１・二次転写対向ローラ１２を有する。各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの一次転写ブレード６はベルト９の内側に配設されていて、ベルト９のローラ１１とローラ１０との間の上行側ベルト部分を介して、対応のドラム２の下面に対して圧接している。各ドラム２とベルト９との当接部が一次転写部である。

ローラ１２にはベルト９を介して二次転写ローラ１３が圧接している。ベルト９とローラ１３との当接部が二次転写部である。ベルト９はローラ１０により矢印の時計方向にドラム２の回転速度に対応した速度にて循環移動される。

本実施例において、第１のステーションＹは現像器５にイエロー（Ｙ）色のトナーが収容されていて、ドラム２にＹ色トナー画像を形成する。第２のステーションＭは現像器５にマゼンタ（Ｍ）色のトナーが収容されていて、ドラム２にＭ色トナー画像を形成する。第３のステーションＣは現像器５にシアン（Ｃ）色のトナーが収容されていて、ドラム２にＣ色トナー画像を形成する。第４のステーションＢｋは現像器５にブラック（Ｂｋ）色のトナーが収容されていて、ドラム２にＢｋ色トナー画像を形成する。

制御回路部１００はホスト装置２００から入力したカラー色分解画像信号に基づいて、各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋを作像動作させる。これにより各ステーションにおいて回転するドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、それぞれ、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の色トナー画像が形成される。なお、ドラム２にトナー画像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。

各ステーションのドラム２の面に形成される上記のトナー画像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム２の回転方向と順方向に、かつ各ドラム２の回転速度に対応した速度で回転駆動されているベルト９の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト９の面に上記のＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の４つのトナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

一方、所定の給紙タイミングにて、それぞれ大小各種幅サイズの記録材Ｐを積載収容させた上下複数段のカセット給紙部１４Ａ・１４Ｂのうちの選択された段位の給紙カセットの給紙ローラ１５が駆動される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙されて搬送路１６を通ってレジストローラ対１８に搬送される。手差し給紙が選択されているときには、給紙ローラ１９が駆動される。これにより、マルチ給紙トレイ２０に積載セットされている記録材Ｐが１枚分離給紙されて搬送路１６を通ってローラ対１８に搬送される。

ローラ対１８は、記録材Ｐを一旦受け止めて、記録材が斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、ローラ対１８は、ベルト９上のトナー画像と同期を取って、記録材Ｐをベルト９とローラ１３との圧接部である二次転写部に送り込む。これにより、二次転写部において、ベルト９上のフルカラーの合成トナー画像が一括して記録材Ｐの面に二次転写される。即ち、記録材Ｐの面に、複数の有彩色カラートナー画像の重畳画像である未定着トナー画像が形成される。

以上の機構部が記録材に未定着の画像を形成する画像形成部である。二次転写部を出た記録材Ｐはベルト９の面から分離されて、定着装置（画像加熱装置）２１に導入され、記録材上の複数色のトナー画像が記録材面に固着画像として熱圧定着される。この定着装置２１については次の（２）項で詳述する。また、二次転写部にて記録材分離後のベルト８の面はベルトクリーナ２２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

フルカラー以外のモノ黒などの単色或いは２次色若しくは多次色のプリントモードの場合には対応する色の画像形成部が作像動作制御される。また、片面プリントモードの場合においては、定着装置２１を出た記録材Ｐは、予めの指定に従って進路切り換えフラッパ２３により進路切り換えされて、プリンタ１の側面に配置されているフェイスアップ排紙トレイ２５に排出される。あるいは、プリンタ１の上面に配置されているフェイスダウン排紙トレイ２８に排出される。

トレイ２５への排紙の場合は、定着装置２１を出た記録材Ｐは第１の姿勢（図９の（ａ））に転換されているフラッパ２３の下面側を通って直進し、第１の排紙ローラ２４によりトレイ２５上に画像面上向きで排出される。トレイ２８への排紙の場合は、定着装置２１を出た記録材Ｐは第２の姿勢（図９の（ｂ））に転換されているフラッパ２３の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。そして、第２の排紙ローラ２７によりトレイ２８上に画像面下向きで排出される。

両面プリントモードの場合は、定着装置２１を出た第１面に対する画像形成・定着済みの記録材Ｐが、第２の姿勢（図９の（ｂ））に転換されているフラッパ２３の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。その記録材Ｐの搬送途中で後端が反転ポイントＲに達したとき搬送路２６が逆搬送駆動に転換される。これにより、記録材Ｐがスイッチバック搬送されて両面搬送路２９に入る。そして、搬送路２９から再び搬送路１６に入って、表裏反転された状態にて二次転写部に再搬送される。これにより、記録材Ｐは第２面に対する画像転写を受ける。

二次転写部を出た記録材Ｐは再び定着装置２１に導入される。定着装置２１を出た両面プリント済みの記録材Ｐが、片面プリントモードの場合と同様に予めの指定に従って切り換えフラッパ２３により進路切り換えされてトレイ２５又はトレイ２８に排出される。フラッパ２３、スイッチバック搬送路２６等で構成される部分は反転手段の一例である。

（２）定着装置２１
（２−１）全体的な概略構成
以下の説明において、定着装置２１またはこれを構成している部材の長手方向もしくは幅方向とは記録材Ｐの搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。また短手方向とは記録材搬送方向に並行な方向である。定着装置２１に関し、正面とは定着装置２１を記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。

図１は定着装置２１の要部の横断右側面、図２は定着装置２１の要部の一部切り欠き正面図、図３は図２における要部の斜視模型図である。本実施例の定着装置２１はベルト加熱方式の画像加熱装置である。即ち、第１の回転部材（画像加熱部材：回転可能な定着部材）として、通電により発熱する導電性発熱層（抵抗発熱体）を備えた円筒状（エンドレスベルト状）で可撓性を有する自己発熱ベルト（チューブヒータ）３１を用いている。

自己発熱ベルト（以下、定着ベルトと記す）３１の層構成については後述する。定着ベルト３１は支持ステー３２とバックアップ部材３３とのアセンブリに対してルーズに外嵌されている。

支持ステー３２は横断面下向きコ字型で左右方向に長い剛性部材であり、高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４を用いている。

バックアップ部材３３は横断面略半円弧状で左右方向に長い断熱性部材であり、省エネルギーの観点から支持ステー３２への熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施例では住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。

支持ステー３２とバックアップ部材３３は、支持ステー３２をバックアップ部材３３の内側に位置させて並行に配列され、支持ステー３２の脚部にバックアップ部材３３が支持されている。支持ステー３２の左右両端部はそれぞれ延長腕部３２Ｌ・３２Ｒとして定着ベルト３１の左右両端部の開口部から外方に突出させている。

そして、その左右の延長腕部３２Ｌ・３２Ｒに対してそれぞれフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒが嵌着されている。図４は、支持ステー３２の右側延長腕部３２Ｒと、バックアップ部材３３の右側端部と、右側フランジ部材３４Ｒと、の分解斜視図である。左側も対称の構成である。左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒは支持ステー３２とバックアップ部材３３のアセンブリにルーズに外嵌されている定着ベルト３１の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材である。

３５は第２の回転部材（ニップ形成部材：回転可能な加圧部材）としての加圧ローラである。加圧ローラ３５は芯金３５ａと、その外回りに同心一体にローラ状に形成された絶縁性の弾性層３５ｂと、弾性層３５ｂの外周面に積層した導電性表層としての離型層３５ｃと、を有する多層構造の弾性ローラである。本実施例においては、芯金３５ａはステンレス製、弾性層３５ｂは絶縁性のシリコーンゴムを用いている。離型層３５ｃは、定着ベルト３１および加圧ローラ３５の表面電位上昇によるオフセット等の画像不良を防止するために、導電性ＰＦＡチューブを用いている。

加圧ローラ３５は芯金３５ａの左右両端部をそれぞれ軸受部材４１Ｌ・４１Ｒを介して装置フレーム４０の左右の側板４０Ｌ・４０Ｒ間に回転可能に保持されている。芯金３５ａの右側端部にはドライブギアＧが同心一体に固着されている。

上述した定着ベルト３１、支持ステー３２、バックアップ部材３３、左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒの組立体がベルトユニットである。このベルトユニットは、バックアップ部材３３を下向きにして、加圧ローラ３５の上側に並行に配列して装置フレーム４０の左右の側板４０Ｌ・４０Ｒ間に配設されている。

左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒはそれぞれに設けられた縦溝部３４ａが左右の側板４０Ｌ・４０Ｒにそれぞれ設けられた縦ガイドスリット４０ａの縦縁部に係合している。これにより、左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒはそれぞれ左右の側板４０Ｌ・４０Ｒに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。

そして、左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒのそれぞれにおいてフランジ部材の圧受部３４ｂと装置フレーム側の加圧アーム４２との間に加圧バネ４３が縮設されていて左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒがそれぞれ下方に押されている。これにより、支持ステー３２とバックアップ部材３３を介して定着ベルト３１が加圧ローラ３５の上面に対して加圧ローラ３５の弾性層３５ｂの弾性に抗して所定の加圧力で加圧される。本実施例においては一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）で加圧される。

この加圧により定着ベルト３１と加圧ローラ３５との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成されている。ニップ部Ｎは定着ベルト３１と加圧ローラとの間で記録材を挟持搬送する。

加圧ローラ３５はドライブギアＧに対して定着モータＭの駆動力が駆動伝達系（不図示）を介して伝達されることで図１において矢印Ｒ３５の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。そして、この加圧ローラ３５の回転に伴ってニップ部Ｎにおける加圧ローラ３５の表面と定着ベルト３１の表面との摩擦力で定着ベルト３１に対して回転力が作用する。定着ベルト３１はその内面がニップ部Ｎにおいてバックアップ部材３３の下面に密着して摺動しながらバックアップ部材３３と支持ステー３２の外回りを矢印Ｒ３１の時計方向に加圧ローラ３５の周速度とほぼ同じ速度で従動回転する。

定着ベルト３１の内面にはグリスが塗布され、バックアップ部材３３と定着ベルト３１の内面との摩擦に起因して発生する定着ベルト内面の磨耗や定着ベルト３１の回転抵抗を低減する。バックアップ部材３３は定着ベルト３１の回転をガイドするように機能している。また、定着ベルト３１の回転に伴うバックアップ部材３３の長手方向に沿う左方或いは右方への寄り移動は左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒにより規制される。また、定着ベルト３１の周方向の形状も左右のフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒのベルト内面ガイド部３４ｃにより規制される。

３６は大小いかなる幅の記録材Ｐも通紙部となる定着ベルト部分の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタである。本実施例においては記録材Ｐの通紙は記録材幅中心の所謂中央基準搬送であり、サーミスタ３６は定着ベルト３１の長手方向のほぼ中央部であって、定着ベルト３１の内面に対して弾性的に接触させて配設してある。具体的には、サーミスタ３６は、バックアップ部材３３（または支持ステー３２）に基部を固定したステンレス製のアーム３７の自由端部に支持されている。そして、サーミスタ３６をアーム３７の弾性により定着ベルト３１の内面に弾性的に接触させて配設してある。

アーム３７が弾性揺動することにより、定着ベルト３１の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ３６が定着ベルト３１の内面に常に接する状態に保たれる。サーミスタ３６はＡ／Ｄコンバータ１０５を介して制御回路部１００に接続されおり、サーミスタ３７で検出された定着ベルト３１の温度に関する電気的な情報が制御回路部１００に入力する。

（２−２）定着ベルト３１と通電構成
図５は定着ベルト３１の層構成を示す断面模式図である。定着ベルト３１は全体的に薄肉で熱容量が小さく、可撓性を有し自由状態において円筒形状の部材である。本実施例における定着ベルト３１は内周側から外周側へ順に、基層３１ａと、基層３１ａの外側に設けられた通電により発熱する導電性発熱層３１ｂと、導電性発熱層３１ｂの外側に設けられた絶縁性表層としての離型層３１ｃと、の３層複合構造である。

そして、定着ベルト３１の長手方向の一端部側（左端部側）と他端部側（右端部側）にはそれぞれベルト外周面に沿って環状（リング状）に左側給電電極部３１ｄＬと右側給電電極部３１ｄＲが設けられている。

基層３１ａは熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の樹脂ベルト、更にはＳＵＳ、ニッケルなどの金属ベルトを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。尚、基層３１ａとして導電性を有する材料を用いる場合は、基層３１ａと導電性発熱層３１ｂとの間にポリイミドなどの絶縁層を設ける必要がある。

導電性発熱層３１ｂは本実施例においては加熱手段としての通電により発熱する発熱体の層（ヒータ：以下、発熱層と記す）３１ｂであり、導電粒子としてのカーボンを含有したポリイミド樹脂を均一な厚さで基層３１ａ上に塗布した抵抗発熱体である。発熱層３１ｂの総抵抗値は１０．０Ωである。従って、電圧が１００Ｖの交流電源を通電する際に発生する電力は１０００Ｗである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、カーボンの混合比率により適宜調整することができる。

離型層３１ｃは厚さ２０μｍのＰＦＡチューブを用いた。離型層３１ｃとしてはＰＦＡコートを用いても良く、必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてＰＦＡチューブとＰＦＡコートを使い分けることが出来る。また、離型層３１ｃはシリコーン樹脂から成る接着剤により発熱層３１ｂと接着されている。

給電電極部３１ｄＬと３１ｄＲはそれぞれ、本実施例においては、基層３１ａの一端部側と他端部側の外周面に所定幅で銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を環状に塗布して形成したものであり、発熱層３１ｂの両端部と電気的に接続される。給電電極部３１ｄＬと３１ｄＲは離型層３１ｃでカバーせずに定着ベルトの外面に露呈させている。

定着ベルト３１は定着装置に装着されている状態において、左端部側と右端部側の内側にそれぞれ左側および右側フランジ部材３４Ｌ・３４Ｒのベルト内面ガイド部３４ｃが嵌入している。定着ベルト３１の左右の給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲの部分はそれぞれフランジ部材３４Ｌ・３４Ｒのベルト内面ガイド部３４ｃの位置に対応していてガイド部３４ｃでバックアップされる（図２）。

そして、定着ベルト３１の左右の給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲには、それぞれ、給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒが接触している。給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒは本実施例においてはステンレスの板ばね形状の部材である。給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒは、それぞれ、ベルト内面ガイド部３４ｃでバックアップされる左右の給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲの外面に押圧されて接することで給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲに対して電気的接続が良好に維持される。

そして、給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒ間に電源部１０３から電力が供給されることで、発熱層３１ｂが発熱する。電源部１０３は定着ベルト３１の発熱層３１ｂに電圧を印加する電圧印加手段である。これにより定着ベルト３１が全体的に迅速に昇温する。即ち、定着ベルト３１が自己発熱する。

図２において、ＷＰｍａｘは装置に通紙される記録材の最大通紙幅である。定着ベルト幅は最大通紙幅ＷＰｍａｘよりも大きい。定着ベルト３１の発熱層３１ｂの幅は最大通紙幅ＷＰｍａｘと同じか少し大きい。離型層３１ｃの幅は発熱層３１ｂの幅と同じか少し大きい。左右の給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲはそれぞれ離型層３１ｃの外側において露出している。加圧ローラ３５のローラ部の幅は最大通紙幅ＷＰｍａｘよりも大きく、離型層３１ｃの幅よりも小さく、左右の給電電極部３１ｄＬ・３１ｄＲには接触しない。

（２−３）定着動作
制御回路部１００はプリントシーケンスの所定の制御タイミングにおいて、定着装置２１の電源供給部（電源ドライバ）１０２を作動させて電源部１０３から給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒ間に電力を供給する。これにより定着ベルト３１の発熱層３１ｂが全長全周的に発熱して定着ベルト３１が全体的に迅速に昇温する。その定着ベルト３１の温度がサーミスタ３６で検出されて温度検出情報がＡ／Ｄコンバータ１０５を介して制御回路部１００に入力する。

制御回路部１００はサーミスタ３６の検出温度が所定の目標温度Ｔ１（本実施例では１６０℃）に達するまで、給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒ間に給電しつづける。目標温度Ｔ１に到達したら、モータドライバ１０６を起動させて定着モータＭを駆動させる。定着モータＭの駆動により加圧ローラ３５が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト３１が従動回転する（加圧部材駆動方式）。

制御回路部１００は更に給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒ間に給電しつづけて、サーミスタ３６の検出温度が目標温度Ｔ１よりも高い設定の目標温度Ｔ２（画像加熱温度：本実施例では１６５℃）に達した時点で給紙動作を行う。そして、ニップ部Ｎに未定着のトナー画像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド４４に沿って案内されて導入される。制御回路部１００は、定着動作中は、サーミスタ３６の検出温度が目標温度Ｔ２近傍で安定するように、電源供給部１０２をして電源部１０３から定着ベルト３１の発熱層３１ｂへ供給する電力をサーミスタ３６の検出温度に応じて制御する。

即ち、制御回路部１００はサーミスタ３６からの出力を所定の周期でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱層３１ｂへの通電制御に反映させる。つまり、制御回路部１００は、サーミスタ３６の出力をもとに、発熱層３１ｂへの通電制御内容を決定し、電源部１０３から給電電極部材１０４Ｌ・１０４Ｒを介して定着ベルト３１の発熱層３１ｂへ供給する通電を制御する。尚、本実施例の定着装置での上記制御は、記録材Ｐにトナー画像を定着するための温度を鑑みて、サーミスタ３６の検出温度が一定となるように制御する。

ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐのトナー画像担持面側が定着ベルト３１の外面に密着し、記録材Ｐが定着ベルト３１と共に移動する。記録材Ｐがニップ部Ｎで挟持搬送される過程において、発熱層３１ｂで発生した熱が記録材Ｐに付与され、未定着のトナー画像ｔが記録材上に溶融定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト３１から曲率分離され、定着排紙ローラ４５で定着装置２１から排出される。制御回路部１００はプリント動作が終了すると定着動作終了の指示により、電源部１０３から定着ベルト３１への給電を停止すると共に定着モータＭを停止させる。

（２−４）定着ベルト３１の寿命検出制御
定着ベルト３１の表面層である離型層３１ｃが絶縁体であるため、通常の状態では、定着ベルト３１の電圧が印加される導電層である発熱層３１ｂと加圧ローラ３５の導電性表層である離型層３５ｃの間に電流が流れることは無い。

しかし、定着ベルト３１は繰り返して使用されることで、定着ベルト３１の記録材通過領域において離型層３１ｃの磨耗が進行する。この磨耗は、ニップ部Ｎを記録材Ｐが通過する際に記録材Ｐと定着ベルト３１との間に微小な速度差が発生することで発生し、特に記録材Ｐの側端部が通過する部分で離型層３１ｃの磨耗量が大きくなる。そして、耐久による磨耗が進行すると、離型層３１ｃに局所的な微小な穴が発生するようになる。

この離型層上の微小な穴をピンホールと呼ぶ。ピンホールが生じると、ピンホール部がニップ部Ｎを通過する際に、定着ベルト３１の発熱層３１ｂに印加された電圧により発熱層３１ｂから加圧ローラ３５の表面層である導電性の離型層３５ｃへとピンホール部を通じて電流が流れるようになる。

耐久による磨耗やニップ部Ｎを通過時に電流が流れて部分的に発熱することで、ピンホール部が大きくなってくると、発熱層３１ｂが露出してしまい、ピンホール部で露出した発熱層３１ｂにトナーが付着するようになり、記録材Ｐ上の画像汚れが発生してしまう。従って、定着ベルト３１の寿命とは、耐久により離型層３１ｃに生じたピンホール部が大きくなって記録材Ｐ上に許容を超える画像汚れ（画像汚れＮＧ）が発生する状態に至ったときと定義される。

本実施例においては、定着ベルト３１の耐久劣化が進行して定着ベルト３１の寿命が尽きて画像汚れＮＧが発生する前に、定着ベルト３１の交換を促す報知をするようにして装置のダウンタイムを軽減するようにしている。

即ち、加圧ローラ３５の表面層である導電性の離型層３５ｃに対しては導電ブラシ１０７が当接されていて、導電ブラシ１０７は保護抵抗１０８に接続されている。保護抵抗１０８の他端は電流検出回路（電流検出手段:電流検知手段）１０９に接続されて接地されている。即ち、加圧ローラ３５の導電性表層３５ｃは電流検出回路１０９を介して接地されている。電流検出回路１０９は加圧ローラ３５の導電性の離型層（導電性表層）３５ｃと接地との間を流れる電流を検出（検知）する。電流検出回路１０９により検出される電流値は制御回路部１００に入力する。

図６は本実施例における定着ベルト３１の寿命検出シーケンスの基本的な制御フローチャートである。制御回路部１００はプリント開始時の所定の定着動作開始タイミングにおいて定着ベルト３１への給電を開始して電流検出回路１０９の電流モニタを開始する（ＳＴＥＰ１〜２）。電流検出回路１０９の検出電流値Ｉと所定の第１の電流制限値（第１の電流閾値）Ｉ_-limit(1)との比較を行う（ＳＴＥＰ３）。

第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)は、電流検出回路１０９により検出される電流値が許容を超える画像汚れ（画像汚れＮＧ）を発生すると判定されるときの第１の電流制限値Ｉ_-limit(2)（第２の電流閾値）よりも小さい設定値である。

ＳＴＥＰ３において、検出電流値Ｉが第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)未満であれば、定着制御の終了（所定のプリントジョブの終了）まで画像形成動作を継続すると共に検出電流値Ｉのモニタリングも継続する。そして、リントジョブにおける定着制御の終了時に定着ベルト３１への給電を停止して、電流モニタを終了し、プリントを終了する（ＳＴＥＰ４〜６）。

ＳＴＥＰ３において、検出電流値Ｉが第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)以上（第１の電流閾値の閾値以上）の場合は、制御回路部１００は第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)との比較を行う（ＳＴＥＰ７）。第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)は、電流検出回路１０９により検出される電流値が画像汚れＮＧが発生すると判定されるときの第２の電流閾値であり、第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)よりも大きい設定値である。

この比較において検出電流値Ｉが第２の電流制限値Ｉ_-limit(1)未満であれば、制御回路部１００は報知手段１０１ａに定着ベルト３１の交換を促すメッセージを報知する（ＳＴＥＰ８）。本実施例においてはプリンタ操作部１０１の表示部（ユーザー操作部画面）１０１ａを報知手段として定着ベルト３１の交換を促すメッセージが表示（アラーム表示）される。ホスト装置２００の報知手段にメッセージが表示をすることもできる。

ここで、制御回路部１００が電流検出回路１０９の出力に応じて定着ベルト３１の交換を促すための信号を送信可能な送信手段である。また、プリンタ操作部１０１の表示部１０１ａが送信手段により送信された信号に応じて定着ベルト３１の交換を促すための報知を行う報知手段である。報知手段は、複合機の操作部に表示させるための信号の送信の場合、複合機とネットワーム接続されたパソコンにインストールされたプリンタドライバへの表示（モニタ）の場合などを含む。

そして、制御回路部１００は定着制御の終了（所定のプリントジョブの終了）まで継続して検出電流値Ｉのモニタリングを継続する。そして、定着制御の終了時に定着ベルト３１への給電を停止して、電流モニタを終了する（ＳＴＥＰ４〜６）。

使用者は報知手段１０１ａに定着ベルト３１の交換を促すメッセージが表示されたら、その旨をサービスマン（メンテナンスサービス業者）に連絡する。また、遠隔監視システムがある場合には当該システムにより自動的に定着ベルト３１の交換を促す情報がサービスマンに報知される。

また、ＳＴＥＰ７において、検出電流値Ｉが第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)以上（第２の電流閾値の閾値以上）の場合は、制御回路部１００は定着装置の動作（画像形成装置の動作）を禁止する（ＳＴＥＰ９）。そして、報知手段１０１ａに定着ベルト３１が寿命に到達した旨のメッセージを報知する。使用者は報知手段１０１ａに定着ベルト３１の交換を促すメッセージが表示されたら、その旨をサービスマンに連絡する。また、遠隔監視システムがある場合には当該システムにより自動的に定着ベルト３１が寿命に到達した旨の情報がサービスマンに報知される。

検出電流Ｉとピンホール径φｐの関係は、図７に示すように検出電流Ｉが大きいほどピンホール径φｐも大きくなっている。画像汚れＮＧと判定されるときの検出電流Ｉ（第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)）に対して、第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)は小さく設定されている。そのため、検出電流値Ｉと第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)とを比較することで、画像汚れＮＧが発生する前に定着ベルト３１の交換を促すことができる。そして、定着ベルト３１の交換を促す報知がなされた後も検出電流値Ｉが第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)になるまでの間は装置の稼動は可能である。

即ち、第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)による定着ベルト３１の交換を促すメッセージの報知に基づいてサービスマンの到来を待つ間においても引き続いて装置を使用することが可能である。したがって、画像汚れＮＧと判定されるときの第２の電流制限値Ｉ_-limit(2)に基づいて装置動作が停止された状態でサービスマンの来訪を待つ場合に比べて装置のダウンタイムを大幅に軽減することができる。

［実施例２］
定着ベルト３１の離型層３１ｃのピンホールが生じると、そのピンホール部がニップ部Ｎを通過する際に、発熱層３１ｂから加圧ローラ３５へ電流が流れる。この電流の流れにより、ピンホールが大きくなる現象を低減化するために、発熱層３１ｂへの通電を以下のように制御しても良い。

図１０に、制御回路部１００がこの制御を実施した際の、電流検出回路１０９の検出電流Ｉおよび発熱層３１ｂへの通電ＯＮ／ＯＦＦ状態の時間推移を示す。制御回路部１００は検出電流値Ｉが所定の電流制限値Ｉ_-limit（所定の電流値）を超えるようになったとき、検出電流値Ｉがピークとなる間隔ｔ_-ｐｅａｋを計測する。ｔ_-ｐｅａｋが定着ベルト３１の回転周期と一致していた場合、検出電流値Ｉ≧電流制限値Ｉ_-limitを検出してからｔ_-ｐｅａｋ経過後に発熱層３１ｂへの通電をＯＦＦする。

上記の所定の電流制限値Ｉ_-limitは、実施例１における第１の電流制限値Ｉ_-limit(1)と同じであっても良いし、それよりも小さい設定値、或いはそれよりも大きい設定値であってもよい。

その後、ピンホール部がニップ部Ｎを通過するだけの時間が経過後、または、前回検出電流値Ｉ＜電流制限値Ｉ_-limitを検出してからｔ_-ｐｅａｋ経過後、再度、発熱層３１ｂへの通電をＯＮする。

図１１では、ピンホール部がニップ部Ｎを通過している間、発熱層３１ｂへの電圧供給を遮断するのではなく、供給電圧を低減させて発熱層３１ｂの発熱量を制御する場合の例を示す。検出電流値Ｉ≧電流制限値Ｉ_-limitを検出した場合、ピンホール部がニップ部Ｎを通過するタイミングで発熱量を低減させている。

このように制御することで、発熱層３１ｂに対する通電をＯＦＦする場合よりも記録材Ｐの加熱不足が発生しにくくなる。また、ピンホール部がニップ部Ｎを通過するときに発熱量を低減させる一方で、それ以外のタイミングでは発熱量を増加させることで、定着ベルト３１の温度をピンホールが発生する前後で一定に保つことができるようになる。

本実施例２をまとめると次のとおりである。制御回路部１００は、電流検出回路１０９が定着ベルト３１の回転周期で所定の電流値以上の電流を検出した場合、次の制御をする。即ち、所定の電流値以上の電流を検出する定着ベルト３１の周方向位置がニップ部Ｎを通過するタイミングにおいて、電流検出回路１０９からの電圧供給を遮断する或いは供給電圧を低減させる。

この制御により、定着ベルト３１に生じた離型層３１ｃのピンホール部がニップ部Ｎを通過する際に、発熱層３１ｂから加圧ローラ３５への電流の流れにより、ピンホールが大きくなる現象を低減化することが出来る。即ち、定着ベルト３１の使用寿命を延ばすことができる。

［実施例３］
図１２は本実施例３の定着装置２１の概略構成図である。本実施例３の定着装置２１において、第１の回転体としての定着ベルト３１は、内周側から外周側へ順に、基層と、基層の外側に設けられた導電層と、導電層の外側に設けられた絶縁性表層としての離型層と、の３層複合構造である。導電層は発熱層としての機能は具備させていない。

その代わりに、ニップ部Ｎの位置においてバックアップ部材３３に対して通電により発熱して所定の温度に温調制御されるセラミックヒータＨを固定して配設してある。本実施例１の図１におけるサーミスタ３６はヒータＨに具備させてある。その他の装置構成は本実施例１や２と同様であるので再度の説明を省略する。

本実施例３の定着装置２１において、ニップ部Ｎに導入された記録材Ｐは定着ベルト３１を介したヒータＨの熱により加熱される。また、定着ベルト３１の導電層には、定着ベルト３１に対するトナーの静電オフセットの防止や画像の尾引きといった画像不良の防止のために、電圧印加手段（１０３）から所定の電圧が印加される。

本実施例３の定着装置２１の場合も、定着ベルト３１に設けた導電層から別の導電部へ電流が流れた場合でも装置を即座に停止せずに装置の使用を引き続き可能とした状態でサービスマンの到来を待つことができる。従って、装置のダウンタイムを軽減することができる。

［実施例４］
ベルト加熱方式の画像加熱装置は実施例１乃至３の加圧部材駆動式・テンションレスタイプの装置に限られない。図１３のように、画像加熱部材としての可撓性を有する定着ベルト３１を、駆動ローラ３８を含む複数本の懸架部材３８・３９間に張設して駆動ローラ３８により回転駆動する構成の装置とすることもできる。加圧ローラ３５は定着ベルト３１の回転に従動回転するローラとすることができる。

又、定着ベルト３１が上記のように駆動されるものである場合にはニップ形成部材３５は回転体でなくてもよい。図１４のように、表面の導電性表層３５ｃを定着ベルト３１や記録材よりも摩擦係数が小さいものとした、パッドや板部材などの非回転部材の形態のものとすることもできる。

［その他の事項］
１）画像加熱部材としての第１の回転部材３１はベルト体に限られない。ローラ体であってもよい。また、加圧部材としての第２の回転部材３５はローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。

２）第１の回転部材３１と第２の回転部材３５の少なくとも一方の回転部材を他の内部加熱手段或いは外部加熱手段で加熱する構成にしてもよい。

３）本発明の画像加熱装置は、実施例のような、記録材に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても有効である。

４）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

２１・・画像加熱装置、３１・・第１の回転部材、３１ｂ・・導電層、３１ｃ・・絶縁性表層、３５・・第２の回転部材、３５ｃ・・導電性表層、１００・・制御手段、ｔ・・画像、Ｐ・・記録材、１０３・・電圧印加手段、１０６・・電流検出手段、１０１ａ・・報知手段

Claims (6)

1. 導電性発熱層と絶縁性表層を有し記録材上の画像を加熱する画像加熱部材と、
   導電性表層を有し前記画像加熱部材との間で記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記画像加熱部材の導電性発熱層に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記ニップ形成部材の導電性表層と接地との間を流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段の出力に応じて前記画像加熱部材の交換を促すための信号を送信可能な送信手段と、
   を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記送信手段により送信された信号に応じて前記画像加熱部材の交換を促すための報知を行う報知手段を有することを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 導電層および前記導電層の外側に設けられた絶縁性表層を有する第１の回転部材と、導電性表層を有し前記第１の回転部材とニップ部を形成する第２の回転部材と、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材の少なくとも一方の回転部材を加熱する加熱手段と、制御手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、
   前記第１の回転部材の導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、前記第２の回転部材の導電性表層と接地との間に配設された電流検出手段と、報知手段と、を有し、前記制御手段は、前記電流検出手段により検出される電流値が許容を超える画像汚れが発生すると判定されるときの第２の電流閾値よりも小さく設定された第１の電流閾値の閾値以上の電流値を検出した際に前記第１の回転部材の交換を促すメッセージを前記報知手段により報知することを特徴とする画像加熱装置。
4. 前記制御手段は、前記電流検出手段が前記第２の電流閾値の閾値以上の電流値を検出したときには画像加熱装置の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
5. 前記制御手段は、前記電流検出手段が前記第１の回転部材の回転周期で所定の電流値以上の電流を検出した場合、前記所定の電流値以上の電流を検出する第１の回転部材の周方向位置が前記ニップ部を通過するタイミングにおいて、前記電圧印加手段からの電圧供給を遮断する或いは供給電圧を低減させることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像加熱装置。
6. 記録材に未定着の画像を形成する画像形成手段と、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像加熱装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。