JP2016136226A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト、かつ、精度よく温度制御を行う定着装置を提供する。【解決手段】加熱源６５により加熱されるとともに回転する加熱回転体６１と、加熱回転体６１の外周表面の一部と摺動接触する固定部材６２と、加熱回転体６１と固定部材６２に架け渡される定着ベルト６３と、定着ベルト６３を介して固定部材６２と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体６４と、を備えた定着装置６０において、固定部材６２に設けられて、加熱回転体６１の外周面温度を検知する温度検知手段６７，６８と、該温度検知手段６７，６８の検知結果に基づいて、加熱源６５を制御するコントローラＣと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置として複写機やレーザープリンタ等と呼称されているものが知られている。上記レーザープリンタ等においては、像支持体上に形成した静電潜像を現像装置によって現像し、現像されたトナー像を用紙の面上に転写して、定着装置により定着させて画像形成を行っている。

上記した画像形成装置として特許文献１に開示された構成のものがある。特許文献１に開示された画像形成装置においては、次の構成からなる定着装置が用いられている。特許文献１に記載の定着装置は、回転式の加熱ローラ、熱源、固定部材、加熱ローラと固定部材とに張架された定着ベルト及び加圧ローラを有している。加熱ローラは中空パイプ形に形成されており、この加熱ローラの内部に熱源が配置されている。

加圧ローラは、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成している。そのニップ部の圧力は、定着ベルトと固定部材とを介した加熱ローラと加圧ローラとの間の加圧力により付与されている。

上記従来の定着装置においては、剛性の高い加熱ローラと加圧ローラとが固定部材を挟んだ状態となっているため、大きな加圧力によっても固定部材が撓むことなく、幅広で均一なニップ部を形成することができる。

上記特許文献１に記載の定着装置においては、定着ベルトの表面温度を検知するためのサーモパイルが、定着ベルトに対して非接触で配置され、軸方向における通紙範囲内（用紙幅内）に設けられている。

そして、上記のサーモパイルによって、加熱ローラに掛け回された定着ベルトの掛け回し終わり後の位置において、その定着ベルトの表面温度を検知している。すなわち、定着ベルトを走行させているときには、サーモパイルによる検知温度に基づき、コントローラにより熱源をオンオフ制御して、定着ベルトの表面温度を所定温度に保持している。この所定温度に保持された定着ベルトが、ニップ部に進入し用紙上のトナー画像を加熱するようになっている。

上記のサーモパイルは、これを定着ベルトに非接触に配置しているため、定着ベルトに対して摩耗キズを発生させることはない。また、上記の定着装置においては、サーミスタが、加熱ローラに掛け回された定着ベルトの掛け回されている部分での定着ベルト表面温度を検知している。サーミスタは、定着ベルトに接触させて配置され、軸方向における通紙範囲（用紙幅）の外側に設けられる。

そして、定着ベルトを停止しているときには、サーミスタの検知温度に基づき、コントローラにより、熱源をオンオフ制御して加熱ローラと接触している定着ベルト表面温度を所定温度に保持する。

サーミスタは、加熱ローラに掛け回された定着ベルトの掛け回されている部分での定着ベルトの表面温度を検知しているため、加熱ローラの温度も同様に所定温度に保持される。このサーミスタは、定着ベルトに対して接触で配置しているため、定着ベルトに対して摩耗キズを発生させるが、通紙範囲外側に設けることで画像への影響はない。なお、摩耗キズの問題があるため通紙範囲内にサーミスタを配置できない。

しかしながら、上記特許文献１に記載の定着装置では、下記の課題が未解決のままである。すなわち、定着ベルトを停止しているときには、通紙範囲外のサーミスタで温度制御を行うため、通紙範囲内にある熱源を精度よく制御することが難しい。また、加熱ローラの軸方向の温度を均一にする目的で、加熱範囲が異なる複数のヒータを備えた定着装置においては、通紙範囲外のサーミスタのみで複数の熱源を制御することが難しい。

上記したような加熱範囲が異なる複数の加熱源を備えた定着装置においては、加熱範囲内に対応した位置に複数のサーモパイルを配置し、定着ベルトを停止しているときにも、サーモパイルによって温度制御を行うことが考えられる。しかしながら、サーモパイルはサーミスタに比較して高コストな部品であり、複数配置すると装置コストが上昇してしまう。

そこで本発明は、低コスト、かつ、精度よく温度制御を行える定着装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明に係る定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与される定着装置において、前記固定部材に設けられて、前記加熱回転体の外周面温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段の検知結果に基づいて、前記熱源を制御する制御手段と、を備えたものである。

本発明によれば、低コストで、かつ、精度よく温度制御することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を有する画像形成装置の全体概略構成を示す概略正面図である。 第一の実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。 図２に示す第一の実施形態に係る定着装置の正面図である。 加熱ローラの加熱範囲を示す説明図である。 図３に示す定着装置の主要部の一部を破断して示す部分正面図である。 固定部材の分解斜視図である。 第二の実施形態に係る定着装置の主要部を部分的に拡大して示す部分拡大正面図である。 他例に係る固定部材の一部を省略して示す部分斜視図である。 第三の実施形態に係る定着装置の主要部の一部を破断して示す部分正面図である。 定着ベルトの回転停止中の異常検知処理のフローチャートである。 定着ベルトの回転中の異常検知処理のフローチャートである。

以下、本発明の第一の実施形態に係る定着装置を用いた画像形成装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る定着装置を用いた画像形成装置の全体構成を示す概略正面図である。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付すことにより、それらの重複した説明を適宜に簡略化し又は省略する。

以下には、画像形成装置としてカラー複写機を例として説明する。図１に示す画像形成装置（以下、「カラー複写機」という。）１０は、本体２０の最上部にスキャナ３０を配置している。上記スキャナ３０の下方には、タンデム作像装置４０、本発明の第一の実施形態に係る定着装置６０及び収納カセット７０が順次配設されている。

＜スキャナ３０＞
スキャナ３０は、原稿３１を照射するハロゲンランプ等の光源３２、その反射光を反射するミラー３３、その反射光を集光するレンズ３４、入射した画像を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）３５を有している。なお、符号３６は原稿台である。

＜タンデム作像装置４０＞
タンデム作像装置４０は、後述する中間転写体５０の搬送方向に沿って並列されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの単色作像ユニットを有して構成されている。なお、符号４１は、単色作像ユニットの上方に配置された露光装置であって、４２はポリゴンミラー、４３はミラーである。

各単色作像ユニットは、ドラム形の像担持体４４のまわりに、帯電装置４５、現像装置４６、１次転写装置４７、クリーニング装置４８、除電装置等を適宜配設したものである。帯電装置４５は、本実施形態においては帯電ローラであり、像担持体４４に接触して電圧を印加することによりその像担持体４４の帯電を行うものである。

現像装置４６は、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用したものである。１次転写装置４７は、後述する中間転写体５０を挟んで像担持体４４に押し当てるように設けられている。なお、１次転写装置４７としては、図示したローラ形のものに限るものではなく、ブラシや非接触のチャージャとしてもよい。

クリーニング装置４８は、像担持体４４上の残留トナーを除去するものであり、像担持体４４に接触するクリーニングブレードやクリーニングブラシ等のクリーニング部材を備えている。除電装置は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４４の表面電位を初期化するものである。なお、単色作像ユニットを構成する部分の全部又は一部をプロセスカートリッジにより形成し、本体２０に対して着脱自在とした構成としてもよい。この場合、メンテナンス性を向上させることができる。

上記の構成からなるタンデム作像装置４０の動作は、次のとおりである。像担持体４４の回転とともに、帯電装置４５で像担持体４４の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３０の読み取り内容に応じ、上述した露光装置４１において、レーザやＬＥＤ等による書込み光１をポリゴンミラー４２で反射する。その反射光をさらにミラー４３で反射し、像担持体４４に照射して、その像担持体４４上に静電潜像を形成する。

その後、現像装置４６によってトナーを付着させてその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置４７で中間転写体５０上に転写する。画像転写後の像担持体４４の表面は、クリーニング装置４８で残留トナーを除去して清掃した後、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。なお、下記の第２の従動ローラ４９に近接した位置に、画像転写後に中間転写体５０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置を設けた構成にしてもよい。

＜中間転写体５０＞
中間転写体５０は、駆動ローラ５１と第１の従動ローラ５２及び第２の従動ローラ４９に張架され、図中時計回りに回転搬送されるようになっている。なお、駆動ローラ等は上記図示したものに限るものではないことは勿論である。例えば、中間転写体５０の片寄りを調整するローラに張架し、また、４つ以上のローラに張架してもよい。さらに、中間転写体５０は、図示水平に張架したものに限らず、傾斜させて張架してもよい。

ところで、上記した中間転写体５０の張架（張り渡し）領域の下方には、ローラを用いた２次転写装置５３が配置されている。２次転写装置５３は、画像転写後の用紙２を搬送する媒体搬送機能を有するものであり、従動ローラ５２に押し当てられ、中間転写体５０上の画像を用紙２に転写している。なお、２次転写装置５３として非接触のチャージャを配置してもよいが、その場合には別途媒体搬送機能を設けることが好ましい。

中間転写体５０の下方には、用紙２を収納するための収納カセット７０や、この収納カセット７０から用紙２を搬出する給紙ローラ７１等が設けてある。また、給紙ローラ７１から定着装置６０にかけて搬送路３が形成され、その搬送路３において給紙ローラ７１よりも搬送方向下流側に、用紙２を搬送するための一対のレジストローラ７２が配設されている。ここで、用紙２としては、普通紙以外に厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。

中間転写体５０の側方には、２つのローラ５４，５４間に、無端状の搬送ベルト５５が張架され、その搬送ベルト５５の図示左側方に、以下に詳述する第一の実施形態に係る定着装置６０が配設されている。

＜第一の実施形態に係る定着装置６０＞
図２は、第一の実施形態に係る定着装置６０を拡大して示す拡大側面図、図３は、図２に示す第一の実施形態に係る定着装置６０の正面図である。なお、図２は、用紙上のトナー画像を定着する定着動作時のものであり、加圧状態を示している。

第一の実施形態に係る定着装置（以下、単に「定着装置」という。）６０は、用紙２上の転写画像を定着させるためのものであり、その詳細は次のとおりである。図２に示すように、定着装置６０は、加熱回転体６１（以下、「加熱ローラ６１」ともいう。）、固定部材６２、定着ベルト６３、加圧回転体６４及び加熱源６５ａ，６５ｂ（区別しないときは加熱源６５とする）を主要の構成としている。この定着装置６０は、加熱ローラ６１と、固定部材６２と、定着ベルト６３と、加圧回転体６４と、を定着ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、ニップ部の圧力は、定着ベルト６３及び固定部材６２を介した加熱ローラ６１と加圧回転体６４との間の加圧力により付与される。なお、定着ニップ部とは、定着ベルト６３と加圧ローラ６４との接触部をいう。

加熱ローラ６１は、これの両端部が、図３に示すフレーム８４にベアリング６６を介して回転自在に支持されている。本実施形態において示す加熱ローラ６１は、熱伝導率のよい直径５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍの中空パイプ形のものであり、アルミニウム製のものである。

上記加熱ローラ６１の表面は、定着ベルト６３との接触や固定部材６２との摺動接触による摩耗を防止するため、アルマイト処理やフッ素樹脂処理等が施されている。また、内周面には耐熱黒塗装が施されている。これにより、加熱源６５ａ，６５ｂからの熱を吸収しやすくしている。

上記の構成からなる加熱ローラ６１は、定着ベルト６３の回転によって従動回転しながら、その定着ベルト６３を加熱するようにしている。なお、加熱ローラ６１は、加圧回転体６４（以下、「加圧ローラ６４」ともいう。）からの圧接力によっては撓むことがない剛性を有している。

図４は、加熱ローラの加熱範囲を示す説明図、図５は、図３に示す定着装置の主要部の一部を破断して示す部分正面図、図６は、固定部材の分解斜視図である。図４に示すように、加熱源６５ａは、通紙領域における加熱ローラ６１の軸方向の中央部を加熱する中央側熱源であって、小サイズ用紙（Ａ４縦）の通紙領域を主として加熱する。また、加熱源６５ｂは、加熱ローラ６１の軸方向の端部を加熱する端部側熱源であって、大サイズ用紙（Ａ３縦）などの通紙時に、加熱源６５ａとともに加熱される。

本実施形態においては、上記二つの加熱源６５ａ，６５ｂを加熱ローラ６１内に配置している。本実施形態において示す加熱源６５ａ，６５ｂとしてはハロゲンヒータを用いているが、これに限るものではなく、例えば赤外線ヒータ、誘導加熱装置、熱抵抗等を採用することができる。

固定部材６２は、図２，図５，図６に示すように、加熱ローラ６１の外周面に摺動接触し、図中の上下方向のみにわずかに移動可能に支持されている。この固定部材６２には、加熱源６５ａ，６５ｂに対応した位置に、温度検知センサ６７，６８が配設されており、加熱ローラ６１の表面温度を検知するようにしている。本実施形態においては、中央側熱源の加熱範囲に対応する位置に温度検知センサ６７（第１温度検知手段）を配置し、また、端部側熱源の加熱範囲に対応する位置に温度検知センサ６８（第２温度検知手段）を配置している。

固定部材６２は、これの接触上面６２ｂが加熱ローラ６１と摺動接触し、接触下面６２ａが定着ベルト６３と摺接するようになっている。固定部材６２の前後方向の幅寸法は、加熱ローラ６１の外径より小さく、かつ、定着ニップ部より広い幅としている。また、図中の上下方向は、定着ベルト６３が加熱ローラ６１と固定部材６２の両方に緩く張られるような寸法としている。

固定部材６２の材質としては、耐熱性に優れかつ摺動性が良好であり、加熱ローラ６１からの熱移動が少ない樹脂材料が好ましい。例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＩ（ポリイミド），ＬＣＰ（液晶ポリマー）等を用いることができる。また、固定部材６２は加熱ローラ６１との摺動面と定着ベルト６３との摺動面とを有しているので、各摺動面には摺動性に優れる樹脂（例えば、フッ素樹脂）をコーティングすることが好ましい。

図６に示すように、固定部材６２の定着ベルト６３との接触下面６２ａは、その定着ベルト６３を介した加圧ローラ６４の表面に沿う曲面とし、定着ベルト６３と加圧ローラ６４との間に定着ニップ部を形成している。

固定部材６２の接触上面６２ｂは、加熱ローラ６１の表面に沿う曲面とし、加圧ローラ６４の圧接力を加熱ローラ６１に伝えるようにしている。なお、接触上面６２ｂは、加熱ローラ６１の表面に沿う曲面に限るものではなく、例えば平面としてもよい。

固定部材６２には、これの接触上面６２ｂに、上記した温度検知センサ６７，６８を収容するためのセンサ収容部６２ｃ，６２ｄ（凹部）が、上記した小サイズ用紙の通紙領域、大サイズ用紙の通紙領域に対応した位置に凹設されている。センサ収容部６２ｃ，６２ｄは、図６に示すように、上面視において温度検知センサ６７，６８の輪郭形状に一致する方形にして形成されている。

本実施形態においては、温度検知センサ６７，６８をセンサ収容部６２ｃ，６２ｄに嵌合固定している。センサ収容部６２ｃ，６２ｄからは、信号線を配線するための信号線用溝６２ｅ，６２ｆが外端に至る長さにして形成されている。温度検知センサ６７，６８は、発泡シリコーンゴム等の耐熱弾性体にサーミスタを載せ、それらの外周面をフッ素樹脂テープ等の摺動性の良い耐熱テープで巻き付けて成型したものである。

温度検知センサ６７，６８は、センサ収容部６２ｃ，６２ｄに嵌合したときに、接触上面６２ｂよりわずかに突出するような寸法となっている。これにより、固定部材６２が加熱ローラ６１に当接するとき、温度検知センサ６７，６８の耐熱弾性体が圧縮され、それら温度検知センサ６７，６８が加熱ローラ６１に軽負荷で接触するようにしている。

上記のように、温度検知センサ６７，６８を固定部材６２に一体的に設けることにより、加熱ローラ６１の軸方向における複数位置の表面温度を容易に検知することができる。これにより、省スペース化を図ることができる。また、温度検知センサ６７，６８をサーミスタとしているので、サーモパイルを追加する場合と比較して、コスト低減を実現することができる。

ところで、定着ベルト６３は、加熱ローラ６１と固定部材６２との外側に楕円状に掛け回された可撓性のものである。この定着ベルト６３は、固定部材６２に対し、加圧ローラ６４による加圧によって密着する一方、円形に戻ろうとする力（張力）が生じるため、加熱ローラ６１に密着する。

上記した定着ベルト６３は、例えば耐熱性の高い、厚さが０．０５〜０．２ｍｍのポリイミド樹脂の表層と裏層に離型層をコーティングした、直径５８ｍｍのものである。ここで、表離型層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴムとフッ素樹脂の２層構造、シリコーンゴムとフッ素樹脂の混合体等の材質から構成され、用紙２上のトナーの凹凸に追従するために弾性を持たせている。

裏離型層は、固定部材６２との摺動抵抗を低減させるために、フッ素樹脂処理が施されている。なお、定着ベルト６３の基材としては、樹脂に限らず、例えばステンレス、ニッケル、銅等の金属や、ゴム等を用いてもよい。

以上のように構成した定着ベルト６３は、加熱ローラ６１に巻きついて加熱され、定着ニップ部で用紙２を加熱加圧することにより、用紙２上のトナー画像を定着させる。定着ベルト６３の表面に接触している部材は、温度検知センサ６７及び図２に示す分離板６９の突き当て部であるが、いずれも用紙２の幅より外側に配置している。そのため、用紙２の幅内の定着ベルト６３に磨耗傷を生じさせることがない。これにより、通紙された用紙２のトナー画像に磨耗傷が転写されることによる画像劣化を防ぐことができる。

加圧ローラ６４は、定着ベルト６３を介して固定部材６２に対して押し当てられて、定着ニップ部を形成している。この加圧ローラ６４の内部には、ハロゲンヒータ等の加熱源８０を配設し、また、加熱ローラ６１と同様にして外周面に接触式の温度センサ（サーミスタ）８１が押し当てられている。そして、サーミスタ８１の検知温度に基づき、図２に示す制御手段としてのコントローラＣにより加熱源８０をオンオフ制御し、加圧ローラ６４を所定温度に保持している。なお、加熱源８０を必ずしも加圧ローラ６４に設ける必要はない。また、コントローラＣは、定着装置６０に設ける構成としているがこれに限られず、画像形成装置内に設ける構成としてもよい。

上記加圧ローラ６４には、図２における図示上方向の加圧力が与えられ、この加圧力は定着ベルト６３、固定部材６２及び加熱ローラ６１に伝達される。これにより、定着ニップ部、固定部材６２と定着ベルト６３との接触部、固定部材６２と加熱ローラ６１との接触部には圧力が生じることになる。

本実施形態において示す加圧ローラ６４は、鋼等の金属パイプに厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層を設け、直径が５０ｍｍ、両端のジャーナル部６４ａを直径２０ｍｍに絞ったものを用いている。加圧ローラ６４の両端のジャーナル部６４ａには、ベアリング８２が嵌合されているとともにギヤ８６が固定されている。加圧ローラ６４は、フレーム８４に回転可能に設けた加圧レバー８５とスプリング８３によって、ベアリング８２を介して加熱ローラ６１方向に加圧されている。この構成により、加圧機構部を構成している。そして、駆動源からの駆動力が上記ギヤ８６に入力されることにより、反時計回りに回転する。このように構成された加圧ローラ６４が回転することにより、定着ニップ部の定着ベルト６３が従動回転する。

ところで、定着ベルト６３の定着ニップ部の出口側には、その定着ベルト６３から用紙２を分離補助するための分離板６９が、これの先端部が定着ベルト６３と接触しないように設置されている。分離板６９は、搬送方向下流側に回転支点を有し、その先端近傍の位置決め部（軸方向で見て、用紙２の幅より外側にある）を定着ベルト６３にバネ部材等で付勢している。これにより、分離板６９の先端部と定着ベルト６３とを微小なギャップとなるようにしている。すなわち、定着ニップ部の出口側で自然分離した用紙２は、この分離板６９によってガイドされる。これにより、用紙２が定着ベルト６３に巻きつくことはない。

サーモパイル９０（第３温度検知手段）は、加熱ローラ６１に掛け回された定着ベルト６３の掛け回し終わり後の位置での表面温度を検知するものである。このサーモパイル９０は、定着ベルト６３に対して非接触で配置され、図３に示すように、軸方向における通紙範囲内（用紙２の幅内）の中央部に設けられている。なお、サーモパイル９０を廃止し、上記した温度検知センサ６７の検知温度に基づき、加熱源６５ａの加熱温度を制御してもよい。また、上記した定着装置６０の入口側には、入口ガイド９４が設けられ、その入口ガイド９４により用紙２を定着ニップ部へと導くようになっている。

上述した定着装置６０によれば、次の効果を得ることができる。本実施形態に係る定着装置６０は、ニップ部の圧力を固定部材６２だけではなく加熱ローラ６１も利用して受けているので、固定部材６２を大きくする（強度を増やす）ことなく、幅広かつ高面圧なニップを得ることができる。これにより、高速印刷や高画質画像の対応が可能となる。また、固定部材６２が小さく、かつ加熱ローラ６１と接触しているため、定着ベルト６３の周長を短くすることができ、装置を小型化できる。

さらに、固定部材６２の形状によって、ニップ部の出口における定着ベルト６３の曲率を大きくすることができ、分離性能に優れ、自然分離が可能である。また、加熱ローラ６１は回転しながら定着ベルト６３と接しているため、加熱ローラ６１から定着ベルト６３への熱伝達効率も優れたものとすることができる。またさらに、固定部材６２の加熱ローラ６１との摺動接触面に温度検知センサ６７，６８を設けることにより、加熱ローラ６１の温度を、低コストで精度よく制御することができる。

なお、上記の実施家形態においては、加圧ローラ６４側に加圧機構部を設けた構成について例示したが、加熱ローラ６１側に加圧機構部を設けた構成にしてもよい。すなわち、加圧ローラ６４をフレーム８４に固定し、加熱ローラ６１側から加圧するようにしてもよい。また、固定部材６２を固定して、加熱ローラ６１側及び加圧ローラ６４側の両方向から加圧するようにしてもよい。

ところで、図２に示すコントローラＣの入力側には、上記した温度検知センサ６７，６８，８１、サーモパイル９０が、また、出力側には加熱源６５ａ，６５ｂ，８０がそれぞれ接続されており、所要のプログラムの実行により次の機能を実現している。

温度検知センサ６７，６８、サーモパイル９０によって検知した加熱回転体６１の外周面の温度に基づき、その加熱回転体６１の表面温度が所定の温度となるように加熱源６５ａ，６５ｂによる加熱温度を調整する機能。この機能を「加熱温度調整手段Ｃａ」という。

具体的には、定着ベルト６３を停止しているときには、温度検知センサ６７の検知温度に基づき加熱源６５ａを、また、温度検知センサ６８の検知温度に基づき加熱源６５ｂをそれぞれオン／オフ制御して加熱ローラ６１を所定の温度に保持している。

定着ベルト６３を走行させているときには、サーモパイル９０の検知温度に基づき、加熱源６５ａを、また、温度検知センサ６８の検知温度に基づき、加熱源６５ｂをオンオフ制御して加熱ローラ６１を所定の温度に保持している。

次に、上述した構成からなる画像形成装置の動作について説明する。

（原稿の複写）
スキャナ３０の原稿台３６上に原稿３１をセットし、原稿押えで押さえ、スタートスイッチ等によりスキャナ３０を駆動し、原稿３１の読み取りを行う。原稿の読み取りは、上記した光源３２で原稿３１を照射し、その反射光をミラー３３で反射してレンズ３４により集光し、ＣＣＤ３５に入射した画像を電気信号に変換することにより行われる。

次いでスタートスイッチが押されると、駆動モータにより駆動ローラ５１が回転駆動され、従動ローラ４９，５２が従動回転し、中間転写体５０が回転搬送される。個々の単色作像手段の像担持体４４上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像が形成され、中間転写体５０の搬送とともに、形成された単色画像が順次重ねられ、１次転写して中間転写体５０上に合成カラー画像が形成される。

一方、給紙ローラ７１の回転により収納カセット７０から用紙２を繰り出されて、搬送路３に搬送され、レジストローラ７２に突き当たることにより停止する。中間転写体５０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ７２が回転し、中間転写体５０と２次転写装置５３との間に用紙２が送り込まれる。２次転写装置５３で中間転写体５０上の合成カラー画像を一括して２次転写し、用紙２上にカラー画像が形成される。

画像転写後の用紙２は、搬送ベルト５５により定着装置６０に搬送される。そして、定着装置６０で熱と圧力とを加えられて転写画像が定着された後、排紙トレイ８７上にスタックされる。画像転写後の中間転写体５０は、タンデム作像装置４０による再度の画像形成に備え、ベルトクリーニング装置により残留する残留トナーが除去される。

次に、第二の実施形態に係る定着装置１００について、図７を参照して説明する。図７は、第二の実施形態に係る定着装置１００の主要部を部分的に拡大して示す部分拡大正面図である。なお、図中、上記したものと同一又は相当する部分には同一の符号を付すことにより、それらの重複した説明を適宜に省略する。

＜第二の実施形態に係る定着装置１００＞
上記した加熱ローラ６１は定着ベルト６３によって従動回転しているため、各々の部材に速度差が生じることがなく、各々の部材の磨耗劣化を防止することができる。しかしながら、加熱ローラ６１は、固定部材６２と摺動しながら回転する。このため、定着ベルト６３による加熱ローラ６１の駆動力よりも、固定部材６２との摺動抵抗が大きくなると、加熱ローラ６１が回転しないという問題が生じる。加熱ローラ６１が回転しないと、定着ベルト６３の加熱効率が悪化するばかりでなく、定着ベルト６３の回転抵抗となり、その定着ベルト６３が回転しなくなるという虞もある。

そこで、図７に示すように、加圧ローラ６４と加熱ローラ６１とをギヤ９１，９２によりギヤ連結し、加熱ローラ６１とギヤ９１との間にワンウェイクラッチ９３を設けた構成にする（回転機構部）。ここで、加熱ローラ６１は定着ベルト６３によって従動回転し、ギヤ９１は加熱ローラ６１より数％（１〜５％程度）遅い速度で回転している。

従って、ワンウェイクラッチ９３は、
（加熱ローラの回転速度）＞（加熱ローラのギヤ回転速度）
この状態ではフリー状態であるが、加熱ローラ６１の回転速度がスリップ等で低下すると、
（加熱ローラの回転速度）＝（加熱ローラのギヤ回転速度）
でロックし、加熱ローラ６１は数％遅い回転数で駆動回転する。

すなわち、定着ベルト６３と加熱ローラ６１との間にスリップが生じても、加熱ローラ６１が駆動されることにより、定着ベルト６３を回転させるので、定着ベルト６３がスリップで回転停止を防止できる。また、上述のように、定着ベルト６３は加圧ローラ６４によって従動回転している。しかしながら、定着ベルト６３は固定部材６２と摺動しながら回転するため、加圧ローラ６４による定着ベルトの駆動力よりも固定部材６２との摺動抵抗が大きくなると、定着ベルト６３が回転しないという問題が発生する。

特に、定着ニップ部において用紙２の搬送中は、加圧ローラ６４と定着ベルト６３間に用紙２が存在するため、加圧ローラ６４による定着ベルト６３の駆動力が低下してしまう。すなわち、定着ベルト６３が回転しないと、用紙２を搬送することができなくなってしまう。

そこで、図７に示すように、加熱ローラ６１と加圧ローラ６４とをギヤ９１，９２とを噛合連結して、加熱ローラ６１も回転駆動するようにする。ここで、加熱ローラ６１の速度は、加圧ローラ６４による定着ベルト６３の駆動速度と略同じ（±１％）であるか、速くなるよう（０〜１０％の範囲）に設定する。

また、定着ベルト６３の内面は、上述のようにフッ素樹脂処理が施され、潤滑剤が塗布されているため、加熱ローラ６１との接触面でスリップしやすい状態となっている。そのため、定着ベルト６３と異なる速度で加熱ローラ６１を回転させても、安定してスリップするため、定着ベルト６３の走行に問題はないが、定着ベルト６３を駆動することは可能である。ただし、加熱ローラ６１と定着ベルト６３との速度差による磨耗劣化には留意する必要が生じる。

ニップ部で用紙２の搬送中は、上述のように、加圧ローラ６４による定着ベルト６３の駆動力が低下トしてしまうが、加熱ローラ６１による定着ベルト６３の駆動力があるため、定着ベルト６３が回転しないという課題を解決できる。さらに、加熱ローラ６１が駆動回転しているため、上述のような定着ベルト６３と加熱ローラ６１とのスリップによって加熱ローラ６１が回転しないという問題も生じない。

また、定着ベルト６３よりも加熱ローラ６１を遅く回転させられるが、加熱ローラ６１が定着ベルト６３の回転抵抗となってしまい、ニップ出口部での定着ベルト６３が弛み、用紙２の分離性が不安定となる可能性がある。よって、加熱ローラ６１は定着ベルト６３と等速（±１％）、又は速く（０〜１０％の範囲）で回転させることが好ましい。

なお、上記温度検知センサ６７，６８は、上述した形態や個数に限るものではなく、適宜選択された形態や本数にすることができる。また、固定部材６２に設ける温度検知センサは１つであってもよい。図８は、他例に係る固定部材１１０の一部を省略して示す部分斜視図である。

図８に示すように、他例に係る固定部材１１０は、これの接触上面１１０ｂが加熱ローラ６１の表面に沿う曲面とし、加圧ローラ６４の圧接力を加熱ローラ６１に伝えるようにしている。また、接触下面１１０ａは、上記した定着ベルト６３を介した加圧ローラ６４の表面に沿う曲面とし、定着ベルト６３と加圧ローラ６４との間に定着ニップ部を形成している。

固定部材１１０の接触上面１１０ｂには、上記した小サイズ用紙の通紙領域、大サイズ用紙の通紙領域に対応した位置に上記したものと同等の温度検知センサ６７，６８が一体に成型されている。この構成によれば、組立性を向上させることができる。

上述した実施形態においては、加熱回転体（加熱ローラ）の内部に加熱源を配置した例について説明したが、これに限るものではなく、例えば加熱ローラの外部に誘導加熱装置を加熱源として設けた構成にしてもよい。また、加熱回転体の内外にそれぞれ加熱源を配設してもよいことを付記する。

＜第三の実施形態に係る定着装置６０＞
本発明に係る定着装置は、第一の実施形態に示したように、固定部材６２に、加熱ローラ６１の外周表面の温度を検知する温度検知センサを備えるものである。また、第一の実施形態に係る定着装置６０では、加熱範囲が異なる複数の加熱源６５ａ，６５ｂを備え、固定部材６２にこれに対応させて複数の温度検知センサ６７，６８を配置することで、加熱範囲が異なる複数の加熱源を有する定着装置においても低コスト、かつ精度よく温度制御することが可能となっている。

ところで、特許文献１に示した定着装置および第一、第二の実施形態に係る定着装置６０，１００を含めた、各種の定着装置では、定着装置に異常が発生した場合に、各種の異常を検知する異常検知手段を有することが一般的である。そして、異常検知手段が異常を検知すると、定着装置は停止し、画像形成装置本体に異常発生のメッセージが表示されるようになっている。

定着装置６０に発生する異常の一つの態様として、用紙２が定着ベルト６３に巻き付いて定着装置６０内に残留する異常があげられる。定着ベルト６３に用紙２が巻き付いた状態で加熱源６５を動作させると、場合によっては、用紙２が焦げるおそれがあり、異臭が発生してしまう。

この用紙２の巻きつき異常を検知するために、反射型フォトセンサーを定着ベルト面に非接触で配置する方式が知られている。具体的には、定着ベルト６３のベルト面を反射率の低い色（例えば、黒色）とし、反射型フォトセンサーをベルト面からの反射光を検出できない距離に配置し、反射率の高い用紙２（例えば、白紙）が定着ベルト６３に巻き付いた状態となると反射型フォトセンサーが用紙２を検知する、というものである。

しかしながら、この方式では、透明なＯＨＰシートや、黒画像が形成された用紙、などの巻き付きを検出することは難しかった。

そこで、第三の実施形態に係る定着装置６０では、定着ベルト６３への用紙２の巻き付き等の異常を、反射型フォトセンサーを用いることなく、かつ、反射率の低い用紙など用紙の種別や用紙への形成画像によらず、検出するものである。なお、以下の説明では、第一の実施形態に係る定着装置６０との同様の点についての説明は適宜省略する。

第三の実施形態に係る定着装置６０の拡大側面図は図２、正面図は図３で示される。また、図９は第三の実施形態に係る定着装置６０の主要部の一部を破断して示す部分正面図である。

サーモパイル９０は、図２に示すように定着ベルト６３に非接触で配置される。また、軸方向における配置位置は、図９に示すように、定着装置６０に通紙する最小の用紙サイズ（例えば、ハガキサイズ）の通紙範囲内（ハガキ幅内という）に設けられることが好ましい。

また、固定部材６２には、温度検知センサ６７，６８が配設されており、温度検知センサ６７は、軸方向において、サーモパイル９０と同様にハガキ幅内に配置される。また、温度検知センサ６８は、大サイズ用紙の通紙領域に配置されている。なお、本実施形態において、サーモパイル９０は、温度検知センサ６７と同様に定着装置６０に通紙する最小の用紙サイズの通紙範囲内に設けられているが、サーモパイル９０の軸方向における配置位置はこれに限られるものではない。

なお、第三の実施形態に係る定着装置６０でも、第一の実施形態と同様に、定着ベルト６３を停止しているときには、温度検知センサ６７の検知温度に基づき加熱源６５ａを、また、温度検知センサ６８の検知温度に基づき加熱源６５ｂをそれぞれオン／オフ制御して加熱ローラ６１を所定の温度に保持している。一方、定着ベルト６３を走行させているときには、サーモパイル９０の検知温度に基づき、加熱源６５ａを、また、温度検知センサ６８の検知温度に基づき、加熱源６５ｂをオンオフ制御して加熱ローラ６１を所定の温度に保持している。

第三の実施形態では、定着装置６０のコントローラＣは異常検出手段として機能する。図１０および図１１は、異常検出手段が、温度検知センサ６７と、外表温度検知手段としてのサーモパイル９０からの出力に基づいて定着装置６０の異常を検知するフローチャートである。

図１０は、定着ベルト６３の回転停止中の異常検知処理のフローチャートである。回転停止中において、温度検知センサ６７で検知した温度をＡ１、サーモパイル９０で検知した温度をＢ１とする。

定着ベルト６３の回転停止中において、先ず、温度検知センサ６７は温度Ａ１を検知し（Ｓ１０１）、サーモパイル９０は温度Ｂ１を検知する（Ｓ１０２）。Ｓ１０１およびＳ１０２の処理の前後は問わず、同時に取得することが好ましい。また、温度Ａ１，Ｂ１は所定間隔で継続して取得される値である。

次いで、異常検出手段は、温度Ａ１と温度Ｂ１の差の絶対値と、閾値Ｘ１とを比較する（Ｓ１０３）。閾値Ｘ１は、正常／異常を判断するための規定値であって予め求められる値である。

Ｓ１０３の判断において、温度Ａ１と温度Ｂ１の差の絶対値が閾値Ｘ１以下である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）は、正常であると判断され、異常検出はされない（Ｓ１０１へ戻る）。これに対し、温度Ａ１と温度Ｂ１の差の絶対値が閾値Ｘ１を超える場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）は、異常であると判断し、加熱源６５への給電を停止する（Ｓ１０４）。加熱源６５への給電停止後、画像形成装置への異常表示を通知する（Ｓ１０５）。

図１１は、定着ベルト６３の回転中の異常検知処理のフローチャートである。回転中において、温度検知センサ６７で検知した温度をＡ２、サーモパイル９０で検知した温度をＢ２とする。

定着ベルト６３の回転中において、先ず、温度検知センサ６７は温度Ａ２を検知し（Ｓ２０１）、サーモパイル９０は温度Ｂ２を検知する（Ｓ２０２）。Ｓ２０１およびＳ２０２の処理の前後は問わず、同時に取得することが好ましい。また、温度Ａ２，Ｂ２は所定間隔で継続して取得される値である。

次いで、異常検出手段は、温度Ａ２と温度Ｂ２の差の絶対値と、閾値Ｘ２とを比較する（Ｓ２０３）。閾値Ｘ２は、正常／異常を判断するための規定値であって予め求められる値である。なお、定着ベルト６３の回転中は、定着ベルト６３と加熱ローラ６１の温度が略同等となるため、回転停止中の閾値Ｘ１に比較してＸ２は小さい値である。

Ｓ２０３の判断において、温度Ａ２と温度Ｂ２の差の絶対値が閾値Ｘ２以下である場合（Ｓ２０３：ＮＯ）は、正常であると判断され、異常検出はされない（Ｓ２０１へ戻る）。これに対し、温度Ａ２と温度Ｂ２の差の絶対値が閾値Ｘ２を超える場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）は、異常であると判断し、加熱源６５への給電を停止する（Ｓ２０４）。加熱源６５への給電を停止後、定着ベルト６３の回転を停止し（Ｓ２０５）、画像形成装置への異常表示を通知する（Ｓ２０６）。

上述した異常検出手段を備えた定着装置６０とすることで、以下のような異常を検知することが可能となる。

先ず、通紙中に、定着ベルト６３に用紙２が巻き付く異常が発生すると、画像形成装置内の用紙搬送経路に複数配置されている用紙検知センサによって、用紙ジャムを検知し、画像形成装置を停止させる。画像形成装置の停止後は、通常、ユーザによって用紙除去が行われるが、目視確認しづらい定着ベルト６３に巻き付いた用紙２がそのまま定着装置６０に残留する場合がある。

その後、回転停止した状態から、加熱源６５の動作を開始すると、定着ベルト６３の表面に用紙２が巻き付いた状態であるため、サーモパイル９０の検知温度は、停止中の制御対象である温度検知センサ６７の検知温度よりも低くなる。図１０に示した異常検知処理によって、このような異常を検知することが可能となる。

しかしながら、回転停止中に異常検知ができなかった場合は、定着ベルト６３は回転を開始する。回転中は、サーモパイル９０の検知温度が制御対象となるため、用紙２が巻き付いた状態の定着ベルト６３を所定温度にコントロールしようとすると、温度検知センサ６７はサーモパイル９０の検知温度より高くなってしまう。

このとき、図１１に示した異常検知処理によって、回転停止中における異常検知のための閾値Ｘ１に比較して、回転中の異常検知のための閾値Ｘ２は小さい値としているため、回転停止時と比較して精度よく、異常を検知することが可能となる。

また、定着ベルト６３のスリップ等による定着ベルト６３の回転不良や、定着ベルト６３の破損等によっても、温度検知センサ６７とサーモパイル９０の温度差が生じる場合があり、これらの異常を検知することも可能である。

２ 用紙
３０ スキャナ
３１ 原稿
３２ 光源
３６ 原稿台
４０ タンデム作像装置
４１ 露光装置
４２ ポリゴンミラー
４４ 像担持体
４５ 帯電装置
４６ 現像装置
５０ 中間転写体
５１ 駆動ローラ
５２ 従動ローラ
５５ 搬送ベルト
６０ 定着装置
６１ 加熱ローラ（加熱回転体）
６２ 固定部材
６２ｃ，６２ｄ センサ収容部
６２ｅ，６２ｆ 信号線用溝
６４ａ ジャーナル部
６５ａ 加熱源
６５ｂ 加熱源
６６ ベアリング
６７，６８ 温度検知センサ
６９ 分離板
７０ 収納カセット
７１ 給紙ローラ
７２ レジストローラ
８０ 加熱源
８１ 温度検知センサ
８５ 加圧レバー
８６ ギヤ
９０ サーモパイル
９１，９２ ギヤ
９３ ワンウェイクラッチ
１００ 定着装置
１１０ 固定部材
Ｃ コントローラ
Ｃａ 加熱温度調整手段

特開２０１１−１９１３８０号公報

Claims (10)

1. 熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
   前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、
   前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与される定着装置において、
   前記固定部材に設けられて、前記加熱回転体の外周面温度を検知する温度検知手段と、
   該温度検知手段の検知結果に基づいて、前記熱源を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記温度検知手段は、前記固定部材における前記加熱回転体との摺接面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記固定部材に前記温度検知手段を収容する凹部が形成されるとともに、前記温度検知手段は、前記凹部に嵌合していることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記温度検知手段は、前記加熱回転体の軸方向に沿って複数配置されることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
5. 前記熱源は、前記加熱回転体の軸方向中央側を加熱する中央側熱源と、端部側を加熱する端部側熱源からなるとともに、
   前記温度検知手段は、前記中央側熱源と前記端部側熱源の加熱範囲に対応する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記温度検知手段は、前記中央側熱源の加熱範囲に対応する前記温度検知手段を第１温度検知手段、端部側熱源の加熱範囲に対応する前記温度検知手段を第２温度検知手段として、
   前記第１温度検知手段が配置される前記加熱回転体の軸方向位置に対応する前記定着ベルトの外周表面の温度を検知する第３温度検知手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記定着ベルトの停止時は、前記第１温度検知手段の検知温度に基づき前記中央側熱源を制御し、かつ前記第２温度検知手段の検知温度に基づき前記端部側熱源を制御し、
   前記定着ベルトの回転時は、前記第３温度検知手段の検知温度に基づき前記中央側熱源を制御し、かつ前記第２温度検知手段の検知温度に基づき前記端部側熱源を制御することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記定着ベルトの外周表面の温度を検知する外表温度検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記温度検知手段と、前記外表温度検知手段との検知結果の比較に基づいて、定着装置の異常を検知することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記制御手段は、前記温度検知手段の検知温度と、前記外表温度検知手段の検知温度との差の絶対値が所定値以上の場合に、定着装置の異常を検知することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記温度検知手段および前記外表温度検知手段は、前記加熱回転体の軸方向において、使用する最小サイズの用紙の通紙範囲内に設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の定着装置。
10. 請求項１から９までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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