JP2013190752A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別途センサを設けることなく、定着ベルト１００の回転速度や幅方向の位置などを検知できる構造を実現する。
【解決手段】定着ベルト１００は、通電により発熱する抵抗発熱層と、抵抗発熱層に導通する電極部１０５とを有する。電極部１０５の周面の一部に絶縁部２００を設ける。給電部材８１は、電極部１０５の周面に接触して抵抗発熱層に電気を供給する。電圧検知部７８は、給電部材８１と絶縁部２００との間の通電状態を検知して、給電部材８１が絶縁部２００に接触したことを検知する。このように、電極部１０５の周面の一部に設けた絶縁部２００に給電部材８１が接触したことを検知しているため、別途センサを設けることなく、定着ベルト１００の回転速度や幅方向の位置などを検知できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、加熱することにより、未定着のトナー像を記録材に定着させる、或いは、定着画像の光沢度を調整する像加熱装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置では、電子写真方式などによる画像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写して、そのトナー像を像加熱装置（定着装置）で加熱することにより、記録材に画像を定着させる。また、定着した画像を像加熱装置で加熱して光沢度を調整する。

近年、このような像加熱装置として、通電により発熱する物質からなる抵抗発熱層を有する発熱回転体である加熱ローラを用いた構造が知られている（特許文献１、２参照）。このような像加熱装置は、短時間で加熱ローラ全周を加熱することが可能なため画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

一方、像加熱装置では、一般的に加熱ローラなどの加熱部材と加圧ローラなどの加圧部材とで加熱ニップ部を形成し、この加熱ニップ部に記録材を通過させることにより、記録材にトナー像を定着させる。この際、加熱部材の回転速度が変化してしまう。即ち、加圧部材のゴム表層が熱膨張して、この加圧部材の外径が大きくなる。加圧部材の外径が大きくなることで、この加圧部材の外周速度が大きくなるため、加圧部材に従動回転される加熱部材の回転速度が大きくなる。このため、加熱部材の回転速度を検知して加熱部材の回転を制御することが行われている。例えば、加熱部材であるフィルムにマーキングし、このマーキングを検知するセンサをフィルムに対向して設け、このセンサによりマーキングを検知することによりフィルムの回転速度を検知する構造が提案されている（特許文献３参照）。

また、加熱部材として無端状のベルトを用いた構造が知られているが、ベルトを用いた場合、ベルトの走行によりベルトが幅方向に片寄ってしまう、所謂「寄り」が生じる。このため、従来から、ベルトの端部にベルトの寄り（幅方向の位置）を検知するセンサを設け、このセンサの検知信号に基づいてベルトの寄りを制御する構造が提案されている（特許文献４参照）。

特開平９−１１４２９５号公報 特開平５−３５１３７号公報 特開２０００−３１５０２７号公報 特開平８−１２７４４９号公報

上述の特許文献３、４に記載された構造の場合、加熱部材の回転速度を検知したり、加熱部材としてのベルトの寄りを検知したりするために、別途、センサを設けている。このため、センサを設けるスペースを確保する分、装置が大型化してしまう。

特に、加熱部材として、通電により発熱する抵抗発熱層を有する発熱回転体を用いた場合、発熱回転体に給電する給電部材を発熱回転体の周辺に設ける必要があるため、更に上述のようなセンサを設けると、装置がより大型化してしまう。

本発明は、このような事情に鑑み、別途センサを設けることなく、発熱回転体の回転速度や幅方向の位置などを検知できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、通電により発熱する抵抗発熱層と、前記抵抗発熱層に導通する電極部とを有し、回転駆動される発熱回転体を有し、前記発熱回転体により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記電極部の周面に接触して給電を行う給電部材と、前記発熱回転体の回転に伴い前記給電部材と接触し得る位置に設けられ前記電極部とは電気的特性が異なる検知部と、前記給電部材が前記検知部と接触した際の通電状態を検知する検知手段と、を有することを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、検知手段が給電部材と検知部との間の通電状態を検知することにより、給電部材が検知部に接触したことを検知できる。このため、別途センサを設けることなく、発熱回転体の回転速度や幅方向の位置などを検知できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。 第１の実施形態の定着装置と転写部とを抜き出して示す模式図。 第１の実施形態の定着ベルトの一部を切断して示す概略構成断面図。 第１の実施形態の定着装置を記録材搬送方向から見た概略構成図。 電源供給部がＡＣ電源の場合の、定着ベルトの回転時に電圧検知部が検知する電圧信号と時間との関係を示す図。 電源供給部がＤＣ電源の場合の、定着ベルトの回転時に電圧検知部が検知する電圧信号と時間との関係を示す図。 記録材の搬送状態を定着装置と転写部とを抜き出して示す模式図。 第１の実施形態の定着ベルトの回転速度制御のブロック図。 同じくフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る定着ベルト及び給電に関する構成を模式的に示す斜視図。 本発明の第３の実施形態の定着装置を記録材搬送方向から見た概略構成図。 第３の実施形態に係る定着ベルト及び給電に関する構成を模式的に示す斜視図。 定着ベルトの回転時に電圧検知部が検知する電圧信号と時間との関係を示す図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ定着ベルトの幅方向位置が異なる状態を示し、各図の（ａ）は定着ベルト及び給電に関する構成を模式的に示す斜視図で、（ｂ）はその位置での電圧検知部が検知する電圧信号と時間との関係を示す図。 定着ベルトの幅方向の位置制御を説明するための概略構成図で、（Ａ）は図の右方向に、（Ｂ）は図の左方向にそれぞれ移動させる状態を示す図。 第３の実施形態の定着ベルトの幅方向の位置制御のブロック図。 同じくフローチャート。 本発明の第４の実施形態に係る定着ベルト及び給電に関する構成を模式的に示す斜視図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図９を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。まず、図１を用いては本実施形態の画像形成装置の構成を説明する。

［画像形成装置］
図１は、カラーの画像形成を行う画像形成装置の概略断面であり、記録材Ｐの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態ではカラー画像の画像形成で説明するが、モノクロ画像であっても本発明を適用できるのは言うまでもない。

記録材Ｐは、トナー像が形成されるものである。記録材Ｐの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製の記録材Ｐ状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。本実施形態の画像形成装置は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する４つの画像形成部（画像形成ステーション）を並べて配置したタンデム型である。このため、４つの画像形成媒体（像担持体）である感光ドラムａ（イエロー）、ｂ（マゼンタ）、ｃ（シアン）、ｄ（ブラック）が互いに平行に配置される。これら感光ドラムａ〜ｄの上部には、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段であり像担持体でもある中間転写ベルト２を配置している。

不図示のモータにより駆動される感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄの周囲には、それぞれ一次帯電器（一次帯電ローラ）、現像装置などが配置され、それらがプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄとしてユニット化されている。また、感光ドラムａ〜ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。

感光ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラムａ上に静電潜像が形成される。そして、これに現像装置からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。このトナー像が感光ドラムａの回転にともなって、感光ドラムａと中間転写ベルト２とが当接する一次転写部位に到来する。すると、転写帯電部材２ａに印加した一次転写バイアスによって、感光ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト２に転写される（一次転写）。

中間転写ベルト２のイエロートナー像を担持した部位が、中間転写ベルト２の回転方向下流の画像形成部に移動する。すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法で感光ドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成され、このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト２に転写される。同様に、中間転写ベルト２が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの一次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。

一方、記録材Ｐはカセット４に収納されている。記録材Ｐは、カセット４からピックアップローラ７により１枚ずつ送り出され、レジスト前搬送ローラ対８により、回転停止状態にあるレジストローラ対９へ送られる。レジストローラ対９に到達した記録材Ｐはレジストローラ対９により、先端の斜行を矯正され、所定のタイミングで回転を開始するレジストローラ対９によって、二次転写部に達する。そして、二次転写部を構成する二次転写ローラ対３に印加した二次転写バイアスによって、中間転写ベルト２上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（二次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、二次転写ローラ対３と像加熱装置である定着装置５との間の搬送ガイドに案内されて、定着装置５に搬送される。定着装置５では、記録材Ｐが熱および圧力を受けて、各色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定（定着）される。そして、記録材Ｐは、定着されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着装置５の下流に設けられた搬送ローラ対１０、１１によって、排紙トレイ１２に排紙される。

［定着装置］
次に、本実施形態の定着装置５の概略構成について説明する。図２に示す様に、定着装置５は、発熱回転体である定着ベルト１００と、定着ベルト１００との間で定着ニップ部を形成する加圧部材である加圧ローラ１１０とを有し、定着ベルト１００により記録材上の画像を加熱する。定着ベルト１００は、エンドレスベルトで、図３に示す様に、通電により発熱する抵抗発熱層１０２と、抵抗発熱層１０２に導通する電極部１０５とを有し、加圧ローラ１１０の回転につられて回転駆動される。このような定着ベルト１００について、図３を用いてより詳細に説明する。

定着ベルト１００は、内周側から外周側へ順に、基層１０１、抵抗発熱層１０２、弾性層１０３、離型層１０４の４層複合構造である。また、幅方向の端部には、抵抗発熱層１０２に給電するための電極部１０５を設けている。なお、「幅方向」とは、定着ベルト１００の表面に沿う方向で、定着ベルト１００の回転方向に交差（略直交）する方向であり、例えば、図３、図４の左右方向を指す。

基層１０１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。本実施形態では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。なお、基層１０１として導電性を有する材料を用いる場合は、基層１０１と抵抗発熱層１０２との間にポリイミドなどの絶縁層を設ける必要がある。

弾性層１０３は、シリコーンゴムなどの弾性を有するゴム材などの合成樹脂により構成され、基層１０１の外周側に設けられる。本実施形態では、ゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ３００μｍのシリコーンゴムを用いた。離型層１０４は、例えば、ＰＦＡなどのフッ素樹脂により構成され、弾性層１０３の外周を覆うように設けられている。本実施形態では、厚さ２０μｍのＰＦＡチューブを用いた。離型層１０４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１０４はシリコーン樹脂から成る接着剤により弾性層１０３と接着されている。

抵抗発熱層１０２は、樹脂材に導電性を有する粒子を分布させた抵抗発熱体である。本実施形態では、導電粒子として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１０１の幅方向中間部の外周に塗布することにより構成している。抵抗発熱層１０２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。なお、この抵抗値は定着装置５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。

電極部１０５は、定着ベルト１００の幅方向に関して所定位置である両端部の周面に設けられ、抵抗発熱層１０２の両端と電気的に接続される。このような電極部１０５は、銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いて筒状に形成している。そして、基層１０１の幅方向両端部に配置して、抵抗発熱層１０２と導通させている。また、電極部１０５の一部外周面が弾性層１０３及び離型層１０４から外れた位置に全周に亙って露出するようにしている。この露出した部分には、後述する給電部材８１が接触する。

このように構成される定着ベルト１００は、図４に示す様に、装置の固定の部分に加圧ローラ１１０に対する遠近動自在に支持され、定着ベルト１００の両端部に設けられた一対の定着フランジ１１１に支持されている。一対の定着フランジ１１１は、定着ベルト１００の幅方向（長手方向）の移動および周方向の形状を規制している。即ち、定着フランジ１１１の円筒面部分を定着ベルト１００の両端部にそれぞれ挿入することにより、定着ベルト１００の周方向の形状を規制する。また、定着フランジ１１１に形成された軸方向に直角な壁面に定着ベルト１００の両端縁部が突き当たることにより、定着ベルト１００の幅方向の移動が規制される。一対の定着フランジ１１１の壁面同士の間隔は、定着ベルト１００の幅方向の長さよりも大きくしている。

定着ベルト１００の内部には、図２に示す様に、両端部を定着フランジ１１１に支持された支持ステー１１２が配置されている。支持ステー１１２は、金属などの十分な剛性を有する材料により構成され、定着ベルト１００を加圧ローラ１１０方向へ加圧付勢するニップ形成部材１１３を支持する。ニップ形成部材１１３は、耐熱性を有し、摺動性に優れた樹脂材料により形成され、定着ベルト１００の内周面と摺動しつつ定着ベルト１００を加圧ローラ１１０に向けて付勢し、定着ベルト１００と加圧ローラ１１０との間で定着ニップ部を形成する。

ニップ形成部材１１３を付勢するために、図４に示すように、一対の定着フランジ１１１と、装置の固定の部分に支持された加圧アーム１１４との間に、加圧バネ１１５を弾性的に縮めた状態で設けている。これにより、一対の定着フランジ１１１、支持ステー１１２、ニップ形成部材１１３を介して定着ベルト１００が加圧ローラ１１０に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。本実施形態では、所定の押圧力として、一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）としている。

なお、支持ステー１１２は、ステンレス鋼などの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、本実施形態ではＳＵＳ３０４を用いている。また、ニップ形成部材１１３は、横断面略半円弧状樋型で、図２の紙面に垂直方向を長手とする耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステー１１２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。本実施形態では住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。

また、加圧ローラ１１０は、ステンレス製の芯金上に、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層、さらに厚み約５０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ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１１０の芯金の両端部が装置フレーム２４の側板間に回転可能に軸受保持されている。

図２に示す１１８は、温度検知手段としてのサーミスタである。サーミスタ１１８は支持ステー１１２に、定着ベルト１００の内面に弾性的に接触するように設置され、定着ベルト１００の内面の温度を検知する機能を担っている。具体的には、支持ステー１１２に固定支持させたステンレス製のアームの先端にサーミスタが取り付けられている。そして、アームが弾性揺動することにより、定着ベルト１００の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタが定着ベルト１００の内面に常に接する状態に保たれる。

サーミスタ１１８は、図示しないＡ／Ｄコンバータを介して制御手段としてのＣＰＵ１２１（制御回路部）に接続される。このＣＰＵ１２１はサーミスタ１１８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抵抗発熱層１０２への通電制御に反映させる。つまり、ＣＰＵ１２１は、サーミスタ１１８の出力をもとに、抵抗発熱層１０２への通電制御内容を決定し、電源供給部７９から給電部材８１を介して電極部１０５から定着ベルト１００の抵抗発熱層１０２へ供給する通電を制御する。なお、本実施形態の定着装置５での上記制御は、記録材Ｐにトナー像を定着するための温度を鑑みて、サーミスタ１１８の検知温度が１６０℃で一定となるように制御する。

加圧ローラ１１０は、駆動手段である定着モータ７６の回転が減速ギアＧを介して伝達されることにより、図２の矢印の方向に回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト１００は、この加圧ローラ１１０の回転に伴い従動回転する。定着ベルト１００の内面にはグリスが塗布され、バックアップ部材であるニップ形成部材１１３と定着ベルト１００内面との摩擦に起因して発生する、定着ベルト１００内面の磨耗を低減する。

加圧ローラ１１０が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト１００が従動回転すると、抵抗発熱層１０２に通電が行われる。そして、定着ベルト１００の温度が設定温度に立ち上がると、定着ニップ部Ｎに、二次転写ローラ対３（二次転写部）で転写された未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入口ガイド２０に沿って案内されて導入される。

定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト１００の外面に密着し、記録材Ｐが定着ベルト１００と共に移動する。定着ニップ部Ｎでの挟持搬送過程において、抵抗発熱層１０２で発生した熱が記録材Ｐに付与され、未定着トナー像が記録材Ｐ上に溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト１００から曲率分離され、定着排紙ローラである搬送ローラ対１０で排出される。

電極部１０５は、電源供給部７９と電気的に接続される給電部材８１と接触する。給電部材８１は、ステンレスの板ばね形状の部材で、回転する電極部１０５の周面に摺動しながら接触する。そして、電極部１０５を介して抵抗発熱層１０２に電気を供給する。給電部材８１の電極部１０５と接触する部分は、カーボンチップ等の摺動性に優れた部材により構成されている。このように構成される給電部材８１は、電極部１０５に押圧されることで電気的接続が良好に維持される。

また、電源供給部７９と給電部材８１との間には、給電部材８１に印加される電圧を検知する電圧検知部７８を設けている。本実施形態の場合、電圧検知部７８が給電部材８１と電極部１０５との間の通電状態を検知する検知手段に相当する。なお、通電状態を検知するために、電流を検知しても良い。

また、本実施形態の場合、図４に示すように、一方の電極部１０５の周面の一部に、電極部１０５の他の部分とは電気的特性が異なる検知部である絶縁部２００を有している。なお、検知部は絶縁部でなくても良く、例えば、通電はされるが、他の部分と電圧値（或いは電流値）が異なるようなものであっても良い。

絶縁部２００としては、摺動性に優れた樹脂材料などの絶縁部材を用いる。また、絶縁部２００は、例えば、電極部１０５の一部に絶縁部２００の形状に合う凹部を形成し、この凹部に絶縁部材をはめ込むように設けることができる。この場合、絶縁部２００の外周面と電極部１０５の外周面とが同一周面上に存在させることが好ましい。或いは、絶縁シートを電極部１０５の一部に張り付けるようにしても良い。

何れにしても、給電部材８１と電極部１０５が接触している時には定着ベルト１００に電圧印加され発熱し、給電部材８１と絶縁部２００が接触した時には、導通が行われない構成となっている。なお、絶縁部２００は、完全に絶縁できなくても良く、この場合には、給電部材８１が絶縁部２００と接触した時の電圧値（或いは電流値）が、給電部材８１が電極部１０５と接触した時の電圧値（或いは電流値）よりも小さくなれば良い。

［定着ベルトの回転速度検知］
次に、本実施形態の定着ベルト１００の回転速度検知について説明する。前述したとおり、一方の電極部１０５の外周面において一部が絶縁部２００になっている。このため、給電部材８１は、定着ベルト１００が１回転する度に電極部１０５と絶縁部２００とにそれぞれ接触する。したがって、給電部材８１が絶縁部２００に接触したことを検知できれば、定着ベルト１００の回転特性を把握することができる。

本実施形態では、給電部材８１と絶縁部２００及び電極部１０５との間の通電状態を電圧検知部７８により検知することにより、給電部材８１が絶縁部２００に接触したことを検知するようにしている。即ち、給電部材８１と電極部１０５が接触している時には定着ベルトに電圧印加され発熱し、給電部材８１と絶縁部２００が接触した時には、導通が行われない。このため、定着ベルト１００が１回転する度に、給電部材８１と電極部１０５との間の通電状態が変化する。本実施形態では、絶縁部２００は周方向１個所に設けているため、１回転ごとに１回、通電されない状態が生じる。なお、絶縁部２００を周方向複数個所に設けても良い。

電源供給部７９は、ＡＣ電源であるため、電圧検知部７８により検知される電圧の信号は、図５に示す様に、給電部材８１が電極部１０５と接触している時には交流波形となる。一方、給電部材８１が絶縁部２００と接触している時には、導通されていないため、電圧波形はない。上記交流波形と導通のない時間が定着ベルト１００の１回転時間Ｔとなり、定着ベルト１００の周長と１回転時間ＴからＣＰＵ１２１において定着ベルト１００の回転速度が算出される。したがって、本実施形態では、ＣＰＵ１２１が回転速度算出手段に相当する。

なお、電源供給部７９がＤＣ電源の場合は、電圧検知部７８により検知される電圧は、図６に示すように矩形波の信号となるが、回転速度の算出は、ＡＣ電源の場合と同様に行える。また、絶縁部２００の定着ベルト１００の回転方向の長さは、電源供給部７９が交流電源の場合は少なくとも交流波形１位相から２位相分が導通していないことが判定できる長さが望ましい。

本実施形態の場合、上述のように、ＣＰＵ１２１で算出した定着ベルト１００の回転速度から、加圧ローラ１１０を駆動する定着モータ７６の駆動速度を、モータドライバ７７を介して制御する。そして、図７に示す様に、二次転写ローラ対３と定着装置５との間の記録材Ｐのループ量Ｌ（たわみ量）が所定の範囲になるように、定着ベルト１００の回転速度を制御する。

［定着ベルトの回転速度制御］
次に、上述のような定着ベルト１００の回転速度制御について、図７ないし図９を用いて説明する。画像形成プロセスにおいて、二次転写ローラ対３で記録材Ｐにトナー像を転写している際の二次転写ローラ対３での記録材搬送速度（二次転写ローラ対３の回転速度）Ｖ１に対し、定着ベルト１００の周速度（回転速度）Ｖ２を遅くすることが好ましい。そして、二次転写部と定着ニップ部Ｎとの間で記録材Ｐが所定のループ量Ｌを保持することが望ましい。

ここで、定着装置５の稼動に伴って加圧ローラ１１０の温度が上昇することで、加圧ローラ１１０はゴム層の膨張により外径が大きくなる。加圧ローラ１１０は、通常一定回転数で回転駆動させているため、高温時は低温時よりも外径が大きくなる分、回転速度が増加し記録材の搬送速度が速くなってしまう。このため、高温時には、定着装置５よりも上流側の処理部である二次転写ローラ対３で画像転写中に、記録材先端が定着装置５のニップ部で搬送される状態で、転写搬送速度よりも定着速度が大きくなる可能性がある。即ち、二次転写ローラ対３の記録材搬送速度よりも定着ベルト１００の記録材搬送速度が速くなる可能性がある。そして、この場合には、定着装置５で記録材を引っ張ることになり、この影響で二次転写部において画像ブレが生じてしまう。したがって、二次転写部と定着ニップ部Ｎとの間で記録材Ｐが所定のループ量Ｌを保持するように、定着ベルト１００の回転速度を制御することが好ましい。

このために本実施形態の場合には、図８に示す様に、ＣＰＵ１２１は、電圧検知部７８、紙検知センサ１２２、モータドライバ７７、回転速度センサ３ａに接続されている。電圧検知部７８は、上述したように、給電部材８１と電極部１０５との間の通電状態を検知し、ＣＰＵ１２１はこの検知信号に基づいて定着ベルト１００の回転速度を算出する。紙検知センサ１２２は、定着ニップ部Ｎの記録材搬送方向下流に位置し、記録材が定着ニップ部Ｎを通過したことを検知する。モータドライバ７７は、ＣＰＵ１２１からの指示に基づいて定着モータ７６を制御する。本実施形態では、ＣＰＵ１２１及びモータドライバ７７が回転制御手段に相当する。回転速度センサ３ａは、二次転写ローラ対３の回転速度を検知する。例えば、二次転写ローラ対３の何れかのローラの回転軸にエンコーダを設け、ＣＰＵ１２１がこのエンコーダの信号から二次転写ローラ対３の回転速度を算出する。なお、このように回転速度を算出せずに、電圧検知部７８の出力に基づいて、例えばテーブルなどを参照して、定着モータ７６の回転速度を制御するようにしても良い。

定着ベルト１００の回転速度制御は、例えば図９に示すようなフローで行う。まず、本体動作開始後、電圧検知部７８による定着ベルト１００の回転速度の検知、及び、回転速度センサ３ａによる二次転写ローラ対３の回転速度の検知を開始する（Ｓ１）。そして、ＣＰＵ１２１が、定着ベルト１００の回転速度Ｖ２が二次転写ローラ対３の回転速度Ｖ１よりも遅いか否かを判断する（Ｓ２）。例えば、加圧ローラ１１０の熱膨張により定着ベルト１００の回転速度Ｖ２が二次転写ローラ対３の回転速度Ｖ１よりも速い場合には、モータドライバ７７を介して定着モータ７６の速度を遅くする（Ｓ３）。

記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎを通過し、紙検知センサ１２２が記録材の先端を検知（紙検知センサ１２２がＯＮ）する（Ｓ４）。この時、二次転写ローラ対３の記録材搬送速度Ｖ１と定着ベルト１００の回転速度Ｖ２より、二次転写ローラ対３と定着ニップ部Ｎ間で記録材Ｐが所定のループ量Ｌになるまでの時間Ｔ１をＣＰＵ１２１で算出する（Ｓ５）。時間Ｔ１経過後（Ｓ６）は、ループ量Ｌを維持するために二次転写ローラ対３の記録材搬送速度Ｖ１と定着ベルト１００の回転速度Ｖ２を同じにするように、定着モータ７６を制御する（Ｓ７）。ここでは、Ｓ３で定着モータ７６の速度を遅くしたため、定着モータ７６の速度を速くする制御を行う（Ｓ８）。この定着ベルト１００の回転速度制御を、紙検知センサ１２２がＯＦＦ、即ち、記録材Ｐの後端が紙検知センサ１２２を通過する（Ｓ９）まで行う。このような制御は、連続して通紙される記録材Ｐに対してそれぞれ行う。

本実施形態によれば、電圧検知部７８が給電部材８１と絶縁部２００との間の通電状態を検知することにより、給電部材８１が電極部１０５の周面の一部に設けた絶縁部２００に接触したことを検知できる。このため、別途センサを設けることなく、上述したように、定着ベルト１００の回転速度を検知できる。この結果、定着装置５、延いては画像形成装置の小型化を図れる構造で、定着ベルト１００の回転速度検知が可能となる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１０を用いて説明する。本実施形態の構成は、上述の第１の実施形態の構成に対し、絶縁部２００を有する側の電極部１０５と接触する給電部材８１を追加したものである。即ち、給電部材８１を定着ベルト１００の周方向に複数配置したものである。なお、図示の例の場合、給電部材８１を２個としている。以下、第１の実施形態と同じ構成の部分は同じ符号を付与して説明を省略又は簡略にし、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１０に示す様に、絶縁部２００を有する電極部１０５側に、給電部材８１を２つ配置している。２つの給電部材８１の定着ベルト１００の回転方向の距離は、絶縁部２００の回転方向における長さよりも大きい。さらに定着ベルト１００の回転速度を検知するための電圧検知部７８は、一方の給電部材８１に電気的に接続されている。

これにより、一方の給電部材８１が絶縁部２００と接触している時でも、他方の給電部材８１は電極部１０５と接触する。このため、定着ベルト１００に対し、電源供給部７９からエネルギーをロスすることなく供給することが可能である。また、定着ベルト１００の回転速度検知は、一方の給電部材８１の通電状態を電圧検知部７８によって検知することができるため、第１の実施形態と同様に行える。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図１１ないし図１７を用いて説明する。本実施形態では、上述の第１、第２の実施形態と異なり、給電部材８１が絶縁部２００ａに接触したことを検知して、定着ベルト１００の幅方向の位置（寄り位置）を検知するようにしている。そして、定着ベルト１００の寄り制御を行うようにしている。以下、第１、第２の実施形態と同じ構成の部分は同じ符号を付与して説明を省略又は簡略にし、これら各実施形態と異なる点を中心に説明する。

定着ベルト１００を走行させる方式の定着装置５においては、機械的な装置のばらつきや、定着ベルト１００の回転軸と加圧ローラ１１０の回転軸の僅かなずれなどによって、定着ベルト１００が軸方向のどちらかに片寄ることがある。定着ベルト１００の片寄りを放置すると定着ベルト１００の寄りが大きくなり、定着ベルト１００がベルト支持部材（定着フランジ１１１の壁面）に突き当たってしまう。この時、寄り方向の力が掛かり過ぎると、定着ベルト１００にしわが発生して良好な定着が行えない可能性がある。更には、定着ベルト１００に破損が生じる可能性もある。そこで、本実施形態では、以下のように定着ベルト１００の寄りを検知し、定着ベルト１００の寄り制御を行っている。

［定着ベルトの寄り検知］
本実施形態の場合、一方の電極部１０５の外周面に設けた絶縁部２００ａを、定着ベルト１００の幅方向の少なくとも２個所で、回転方向の長さが異なるようにしている。本実施形態では、図１１及び図１２に示す様に、絶縁部２００ａの回転方向の長さが、幅方向に関して変化するような形状としている。図１１では、絶縁部２００ａの形状を略台形としているが、三角形や半円などその他の形状とすることもできる。また、図１２に示す様に、回転方向長さが異なる形状を幅方向に並べて配置するようにしても良い。即ち、絶縁部２００ａを、定着ベルト１００の幅方向の異なる位置に且つ回転方向の長さが互いに異なるように複数設けられた、複数の検知部２００ａ１、２００ａ２、２００ａ３により構成する。

更に、幅方向に関し、回転方向の絶縁部の数を異ならせても良い。言い換えれば、絶縁部の数を変えることにより、絶縁部の回転方向の長さを幅方向に関して異ならせるようにしても良い。例えば、幅方向の第１の位置には１個の絶縁部を、その第１の位置から幅方向にずれた第２の位置に２個の絶縁部を、それぞれ設けるようにしても良い。また、回転方向の異なる位置に、それぞれ絶縁部を回転方向に断続的に設け、それぞれの位置での絶縁部が断続的に形成された領域の回転方向の長さを異ならせるようにしても良い。

このような本実施形態の場合も、上述の各実施形態と同様に、給電部材８１と電極部１０５が接触している時には定着ベルト１００に電圧印加され発熱し、給電部材８１と絶縁部２００ａが接触した時には、導通が行われない構成となっている。また、図１２に示すように、上述の第２の実施形態と同様に、絶縁部２００ａがある電極部１０５と接触する給電部材８１は、回転方向に２つ配置されている。

また、本実施形態の場合も、定着ベルト１００が１回転する度に給電部材８１は電極部１０５と絶縁部２００ａと接触することになり、電圧検知部７８により検知する電圧の信号は、図１３に示す様になる。即ち、給電部材８１が電極部１０５と接触している時には交流波形となり、絶縁部２００ａと接触している時には、導通されていないため、電圧波形はない。

ここで、上記交流波形の時間及び導通がない時間を定着ベルト１００の１回転時間Ｔ１とし、そのうちの導通がない時間である絶縁部２００ａと給電部材８１とが接触した時間をＴ２とする。そうすると、絶縁部２００ａの回転方向の長さの違いによりＴ２／Ｔ１が変化する。本実施形態では、上述したように、絶縁部２００ａの回転方向の長さが幅方向に関して異なるため、Ｔ２／Ｔ１の値が分かれば、定着ベルト１００の幅方向の位置を求めることができる。

このために、ＣＰＵ１２１は、電圧検知部７８により検知した信号からＴ２／Ｔ１の値を算出し、この値から定着ベルト１００の幅方向の位置を特定（検知）する。したがって、本実施形態では、ＣＰＵ１２１が位置検知手段に相当する。なお、定着ベルト１００の回転速度は、前述の各実施形態のように変化するため、この回転速度と各位置におけるＴ２／Ｔ１との関係を予め求めて、この関係から定着ベルト１００の幅方向の位置を特定するようにしても良い。

但し、回転速度の変化の範囲は狭いため、各位置におけるＴ２／Ｔ１の範囲を予め決めておき、回転速度に拘らず、Ｔ２／Ｔ１の算出結果と予め決めた範囲との関係から定着ベルト１００の幅方向の位置を特定するようにしても良い。この場合、速度変化を考慮して、各位置におけるＴ２／Ｔ１の差が大きくなるようにすることが好ましい。例えば、図１２に示す様に、絶縁部２００ａとして、回転方向長さが異なる形状を幅方向に並べて配置したような、言い換えれば、図１１に示した形状のように回転方向長さが滑らかに変化するものよりもステップ状に変化する形状とする。

以下、定着ベルト１００の幅方向の位置の検知（寄り検知）について、図１４を用いて具体的に説明する。図１４は、図１２と同様の形状の絶縁部２００ａを設けている。

定着ベルト１００が幅方向に関して図１４（Ａ）（ａ）の位置で回転している時、給電部材８１が検知部２００ａ２を通過するため、電圧検知部７８による検知信号は、図１４（Ａ）（ｂ）に示すような電圧検知波形を示す。この状態から、図１４（Ｂ）（ａ）に示すように、定着ベルト１００が幅方向一方に片寄った時は、給電部材８１が検知部２００ａ１を通過するため、電圧検知部７８による検知信号は、図１４（Ｂ）（ｂ）に示すような電圧検知波形を示す。ここで、図１４（Ｂ）（ａ）の検知部２００ａ１は、図１４（Ａ）（ａ）の検知部２００ａ２よりも絶縁部２００ａの回転方向の長さが長いため、ＣＰＵ１２１で算出されたＴ２／Ｔ１が大きくなる。

一方、図１４（Ａ）（ａ）の状態から、図１４（Ｃ）（ａ）に示すように、定着ベルト１００が幅方向他方に片寄った時は、電圧検知部７８による検知信号は、給電部材８１が検知部２００ａ３を通過するため、図１４（Ｃ）（ｂ）に示すような電圧検知波形を示す。ここで、図１４（Ｃ）（ａ）の検知部２００ａ３は、図１４（Ａ）（ａ）の検知部２００ａ２よりも絶縁部２００ａの回転方向の長さが短いため、ＣＰＵ１２１で算出されたＴ２／Ｔ１が小さくなる。

このように定着ベルト１００の幅方向の位置によってＴ２／Ｔ１が変化するため、このＴ２／Ｔ１から定着ベルト１００の幅方向の位置を特定できる。なお、絶縁部２００ａの定着ベルト１００の回転方向の最小長さは、電源供給部７９が交流電源の場合は少なくとも交流波形１位相から２位相分が導通していないことが判定できる長さが望ましい。また、本実施形態の場合も、電源供給部７９としてＤＣ電源を用いても良く、この場合も、前述の図６に示したような矩形波から、Ｔ２／Ｔ１に相当する値を算出し、同様に、定着ベルト１００の幅方向位置を検知できる。

［定着ベルトの寄り制御］
次に、上述した定着ベルト１００の幅方向位置の検知に基づいて行う定着ベルト１００の寄り制御について、図１５ないし図１７を用いて説明する。本実施形態では、制御手段としてのＣＰＵ１２１が、定着ベルト１００が幅方向において所定ゾーン内を走行するように制御している。具体的には、給電部材８１が複数の検知部２００ａ１、２００ａ２、２００ａ３のうちの１つと接触しているときの電圧検知部７８の出力に基づいて、加圧ローラ１１０の回転軸の一端部を支持する非駆動側の軸受２１０の位置を記録材搬送方向に変更している。こうすることで、定着ベルト１００の回転軸と加圧ローラ１１０の回転軸との関係が若干変化し、定着ベルト１００の幅方向の位置を変更することができる。

図１５に示す様に、加圧ローラ１１０の回転軸は、一端部を軸受２１０により、他端部を軸受２１１により回転自在に支持されている。回転軸の他端側には定着モータ７６の回転を減速して伝達する減速ギアＧが固定されている。また、回転軸の他端側は、軸受２１１に揺動可能に支持されている。

回転軸の一端部を支持する軸受２１０は、図１５の矢印方向、記録材搬送方向に移動自在に配置されている。また、軸受２１０にはカム２２０が当接する。カム２２０は、ステッピングモータ７５の駆動により回転し、軸受２１０との当接位置が変化することにより、軸受２１０を図１５の矢印方向に移動させる。これにより、軸受２１０に支持された加圧ローラ１１０の回転軸の一端部が移動し、定着ベルト１００の回転軸と加圧ローラ１１０の回転軸との関係を変化させる。そして、定着ベルト１００の幅方向の位置を調整する。本実施形態では、ステッピングモータ７５及びカム２２０が位置調整手段に相当する。なお、定着ベルト１００の幅方向の位置調整は、例えば、軸受２１０をボールねじ機構など他のアクチュエータで移動させることにより行っても良い。

ステッピングモータ７５は、図１６に示すように、モータドライバ７４を介してＣＰＵ１２１からの指示に基づいて制御される。ＣＰＵ１２１は、上述したように、電圧検知部７８の検知信号から定着ベルト１００の寄り位置を特定し、定着ベルト１００の寄り位置が適正な位置になるように、ステッピングモータ７５を制御する。本実施形態では、ＣＰＵ１２１が位置制御手段に相当する。

定着ベルト１００の寄り制御は、例えば図１７に示すようなフローで行う。まず、定着ベルト１００が回転している時に、定着ベルト１００の幅方向の位置を電圧検知部７８により検知する（Ｓ１１）。次に、電圧検知部７８で検出した信号からＣＰＵ１２１が算出したＴ２／Ｔ１が所定の範囲であるか判定する（Ｓ１２）。Ｔ２／Ｔ１が所定の範囲ではない場合には、ステッピングモータ７５を駆動して定着ベルト１００の位置を変更する（Ｓ１３）。

即ち、定着ベルト１００が図１５の左方向に寄っている場合、カム２２０を回転させて図１５（Ａ）のように、加圧ローラ１１０の回転軸の一端部（軸受２１０側の端部）が同図の矢印方向に移動させる。これにより、定着ベルト１００を図１５の右方向に移動させられる。一方、定着ベルト１００が図１５の右方向に寄っている場合、カム２２０を回転させて図１５（Ｂ）のように、加圧ローラ１１０の回転軸の一端部（軸受２１０側の端部）を同図の矢印方向（図１５（Ａ）の場合の逆方向）に移動させる。これにより、定着ベルト１００を図１５の左方向に移動させられる。

カム２２０により加圧ローラ１１０の軸受２１０の位置を変更させる量が大きいと、定着ベルト１００が逆側に急激に片寄ってしまう。このため、カム２２０によって、軸受２１０の位置を変更できる最少量は、記録材搬送方向に０．１ｍｍから０．２ｍｍとすることが望ましい。

本実施形態によれば、電圧検知部７８が給電部材８１と絶縁部２００ａとの間の通電状態を検知することにより、絶縁部２００ａの複数の検知部２００ａ１、２００ａ２、２００ａ３のうちの何れか１つに接触したことを検知できる。このため、別途センサを設けることなく、上述したように、定着ベルト１００の幅方向の位置を検知できる。この結果、定着装置５、延いては画像形成装置の小型化を図れる構造で、定着ベルト１００の幅方向の位置検知が可能となる。

なお、本実施形態の場合も、上述の各実施形態と同様に、電極部１０５と絶縁部２００ａとの検知信号から定着ベルト１００の回転速度を算出することもできる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図１８を用いて説明する。本実施形態の場合、上述の第３の実施形態と異なり、給電部材としての給電部を、定着ベルト１００の幅方向に複数設けて、定着ベルト１００の幅方向の位置を検知するようにしている。以下、第３の実施形態と同じ構成の部分は同じ符号を付与するか、図面を省略して、その説明を省略又は簡略にし、第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１８に示すように、一方の電極部１０５に配置する給電部材８１Ａは、定着ベルト１００の幅方向の異なる位置にそれぞれ配置された第１の給電部８１ａと第２の給電部８１ｂとを有する。第１の給電部８１ａ及び第２の給電部８１ｂは、上述の各実施形態の給電部材８１とそれぞれ同じ構成である。

本実施形態では、電圧検知部７８ａ、７８ｂを有する。第１の検知部材である電圧検知部７８ａは、第１の給電部８１ａと絶縁部２００ｂ及び電極部１０５との間の通電状態を検知する。第２の検知部材である電圧検知部７８ｂは、第２の給電部８１ｂと絶縁部２００ｂ及び電極部１０５との間の通電状態を検知する。これら電圧検知部７８ａ、７８ｂは、検知手段を構成し、第１の給電部８１ａが絶縁部２００ｂに接触したこと、第２の給電部８１ｂが絶縁部２００ｂに接触したことをそれぞれ検知する。

絶縁部２００ｂの形状は、幅方向の長さが、第１の給電部８１ａと第２の給電部８１ｂの間隔よりも僅かに大きくする。そして、定着ベルト１００の幅方向の位置によって、第１の給電部８１ａと第２の給電部８１ｂとの何れか、或いは、両方が検知できるように配置する。

位置検知手段であるＣＰＵ１２１は、電圧検知部７８ａ、７８ｂにより検知した信号から定着ベルト１００の幅方向の位置を検知する。即ち、第１の給電部８１ａ及び第２の給電部８１ｂの両方が絶縁部２００ｂを検知した場合を所定の位置とした場合、いずれか一方のみの給電部が絶縁部２００ｂを検知した場合、定着ベルト１００が所定の位置からずれたことになる。したがって、第１、第２の給電部８１ａ、８１ｂの信号から定着ベルト１００の寄り位置を検知できる。そして、検知結果に基づいて、第３の実施形態と同様に、定着ベルト１００の寄り制御を行う。

なお、図示の例では、絶縁部２００ｂの回転方向の長さを幅方向に関して変化させてないが、第３の実施形態のように変化させても良い。これにより、第１の給電部８１ａと第２の給電部８１ｂとで、それぞれＴ２／Ｔ１を算出すれば、より高精度に定着ベルト１００の幅方向の位置を検知できる。

また、給電部の数を軸方向に増やしても良い。また、軸方向に複数の給電部を回転方向にずらすように配置すれば、第２の実施形態と同様の効果も得られる。また、本実施形態の場合も、上述の各実施形態と同様に、電極部１０５と絶縁部２００ｂとの検知信号から定着ベルト１００の回転速度を算出することもできる。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、加圧ローラを回転駆動することにより回転させられる定着ベルトを有する構成について説明した。但し、本発明は、このような構成に限らず、定着ベルトとして、複数の張架ローラに張架され、そのうちの１個の張架ローラを行動ローラとしてものであっても良い。この場合、第３、第４の実施形態のように寄り制御を行う際には、１個の張架ローラを揺動するステアリングローラとして、このステアリングローラを揺動させることにより寄り制御を行っても良い。また、第１、第２の実施形態のように、回転速度を検知するだけであれば、発熱回転体として、ベルト状のもの以外の構成（例えばローラ状）のものを適用しても良い。

５・・・定着装置（像加熱装置）、７５・・・ステッピングモータ、７６・・・定着モータ（駆動手段）、７８・・・電圧検知部（検知手段）、７８ａ・・・電圧検知部（検知手段、第１の検知部材）、７８ｂ・・・電圧検知部（検知手段、第２の検知部材）、８１、８１Ａ・・・給電部材、８１ａ・・・第１の給電部、８１ｂ・・・第２の給電部、１００・・・定着ベルト（発熱回転体）、１０２・・・抵抗発熱層、１０５・・・電極部、１１０・・・加圧ローラ、１２１・・・ＣＰＵ（制御手段段）、２００、２００ａ、２００ｂ・・・絶縁部（検知部）、２００ａ１、２００ａ２、２００ａ３・・・検知部、２１０・・・軸受、２２０・・・カム、Ｐ・・・記録材

Claims (5)

1. 通電により発熱する抵抗発熱層と、前記抵抗発熱層に導通する電極部とを有し、回転駆動される発熱回転体を有し、前記発熱回転体により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記電極部の周面に接触して給電を行う給電部材と、
   前記発熱回転体の回転に伴い前記給電部材と接触し得る位置に設けられ前記電極部とは電気的特性が異なる検知部と、
   前記給電部材が前記検知部と接触した際の通電状態を検知する検知手段と、
   を有することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記検知部は絶縁部である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記発熱回転体を回転駆動する駆動手段と、
   前記検知手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御する回転制御手段と、を有する、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記発熱回転体はエンドレスベルトであり、
   前記検知部は前記発熱回転体の幅方向の異なる位置に且つ回転方向の長さが互いに異なるように複数設けられ、
   前記給電部材が前記複数の検知部のうちの１つと接触しているときの前記検知手段の出力に基づいて、前記発熱回転体が幅方向において所定ゾーン内を走行するように制御する制御手段を有する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記発熱回転体はエンドレスベルトであり、
   前記給電部材は前記発熱回転体の幅方向の異なる位置に設けられた第１及び第２の給電部を有し、
   前記検知手段は、前記第１の給電部と前記検知部との間の通電状態を検知する第１の検知部材と、前記第２の給電部と前記検知部との間の通電状態を検知する第２の検知部材を有し、
   前記第１の検知部材及び前記第２の検知部材の出力に基づいて、前記発熱回転体が幅方向において所定ゾーン内を走行するように制御する制御手段を有する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。

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