JP2019082603A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触式であって、加熱ベルトが破損する前に該ベルトの構造的な異常を検知でき、また、該ベルトの寄りを確実に検知できるようにする。【解決手段】加熱源に加熱され、金属層を有する加熱ベルト５１と、該ベルトの内側に接して設けられたニップ部形成部材５６と、該ベルトの外周面でニップ部形成部材と対向して設けられ、その対向面を押圧してなるニップ部５６ａで該ベルトを駆動し且つニップ部で用紙上に形成された像を定着させる加圧ローラ５２と、該ベルトと間隔をおき、金属層との対向領域で該ベルトの透磁率を検知する透磁率センサ６０と、検知された透磁率の変動から該ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する変位パターン演算部７３と、算出された変位パターンと前回の変位パターンとを比較して、異なる場合に故障と判定する故障判定部７５とを備えている。故障判定部が故障と判定した際に故障判定時の動作を行う。【選択図】図６

Description

本開示は、プリンタ、複写機及びファクシミリ等に搭載される定着装置に関する。

従来、電子写真技術が用いられているプリンタ、複写機及びファクシミリ並びにこれらを統合した複合機には、トナーを熱及び圧力によって用紙等の記録媒体上に定着する定着装置が搭載されている。定着装置には、加熱回転体として無端（エンドレス）状ベルトが用いられる場合がある。

無端状ベルトを用いた定着装置には、経時使用によるベルトの劣化により、該ベルトが変形したり、破損したりするという不具合が生じることがある。この場合の破損の要因は、ベルトの寄り（片寄り）によって、該ベルトの一方の端部への負荷が大きくなって発生することが多い。

特開２０１７−００３６９０号公報 特開２０１１−０３３８２７号公報 特開２００９−２５１４２９号公報

しかしながら、従来のベルトの不具合を検出する手段は、該ベルトが破損する兆候を事前に検知するものではなく、破損した後のベルトの温度変化、又は検出画像の不具合からベルトの破損を検知している。

また、ベルトの寄りを検知する検知手段は設けられているものの、複数の検知手段が配設されていたり、その構成が大がかりであったりして、小型の装置には適用が困難であるという問題もある。

また、検知手段がベルトとの接触式の場合には、ベルト又は検知手段の摩耗粉が発生すると共に、該検知手段自体がベルトの耐久性に影響を及ぼすことにもなる（例えば、特許文献１、２を参照。）。

一方、検知手段がベルトとは非接触式である光学式の場合は、埃や汚れによって正確な検知ができなくなることも考えられる（例えば、特許文献３を参照。）。

本開示は、前記従来の問題を解決し、非接触式で且つ簡易な構成であって、加熱ベルトが破損する前に該加熱ベルトの構造的な異常を検知でき、また、加熱ベルトの寄りを確実に検知できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本開示は、少なくとも一部に金属層を有する加熱ベルトの該金属層部分に非接触で対向するように、透磁率を検知する検知手段を配置する構成とする。

具体的に、本開示は、定着装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、本開示の第１の態様は、少なくとも一部に金属層を有するエンドレス状の加熱ベルトと、加熱ベルトを加熱する加熱源と、加熱ベルトの内側の一部の領域に該加熱ベルトと当接可能に設けられた押圧部材と、加熱ベルトの外周面における押圧部材の対向位置に当接して設けられ、押圧部材の対向面を押圧してなるニップ部で記録媒体を挟みながら加熱ベルトを駆動すると共に、ニップ部において記録媒体上に形成された像を定着させる加圧回転体と、加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ金属層と対向する領域に配設され、加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段と、演算手段により算出された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に故障と判定する故障判定手段とを備え、故障判定手段が故障と判定した際には、故障判定時の動作を行う。

これによれば、加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ金属層と対向する領域に配設され、加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段とを備えている。従って、定期的（周期的に）に測定して算出した透磁率の変位パターンの新旧を比較することにより、変動幅が相対的に大きい場合には、非接触状態で容易に故障と判断することができる。

本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、故障判定時の動作は、加熱ベルトの動作を停止する動作であってもよい。

これによれば、金属層を含む加熱ベルトの損傷を簡易な構成で且つ早期に検知することができる。

本開示の第３の態様は、上記第１又は２の態様において、演算手段により算出された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に、加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段をさらに備え、加熱ベルトにおける透磁率検知手段の検知範囲には、金属からなる透磁率検知パターンが選択的に配置されており、寄り検知手段がベルトの寄りの許容範囲を超えたことを検知した際には、寄り検知時の動作を行ってもよい。

これによれば、選択的に配置された金属からなる透磁率検知パターンによる変位パターンに基づいて、加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段をさらに備えているため、該ベルトの寄りを検知することができる。

また、本開示の第４の態様は、少なくとも一部に金属層を有するエンドレス状の加熱ベルトと、加熱ベルトを加熱する加熱源と、加熱ベルトの内側の一部の領域に該加熱ベルトと当接可能に設けられた押圧部材と、加熱ベルトの外周面における押圧部材の対向位置に当接して設けられ、押圧部材の対向面を押圧してなるニップ部で記録媒体を挟みながら加熱ベルトを駆動すると共に、ニップ部において記録媒体上に形成された像を定着させる加圧回転体と、加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ金属層と対向する領域に配設され、加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段と、演算手段により算出された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に、加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段とを備え、加熱ベルトにおける透磁率検知手段の検知範囲には、金属からなる透磁率検知パターンが選択的に配置されており、寄り検知手段がベルトの寄りの許容範囲を超えたことを検知した際には、寄り検知時の動作を行う。

これによれば、加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ金属層と対向する領域に配設され、加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段と、透磁率の新旧の変位パターンから加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段とを備えている。従って、定期的（周期的に）に測定して抽出した透磁率の変位パターンを比較することにより、変動幅が許容範囲を超えた場合に、加熱ベルトの寄りを非接触状態で容易に検知することができる。

本開示の第５の態様は、上記第３又は第４の態様において、寄り検知手段は、回転中の加熱ベルトの透磁率の変動量が所定の範囲から外れたと判定された際に、加熱ベルトの動作を停止してもよい。

これによれば、加熱ベルトの損傷が大きくなる前に、該加熱ベルトを停止させることができる。

本開示の第６の態様は、上記第３又は第４の態様において、金属からなる透磁率検知パターンは、加熱ベルトの幅方向の厚さが異なるパターンであってもよい。

このようにすると、検知パターンの検知位置によって透磁率の変位パターンの変動量が変化するので、加熱ベルトの寄りを容易に且つ確実に検知することができる。

本開示の第７の態様は、上記第３又は第４の態様において、寄り検知手段は、回転中の加熱ベルトの透磁率の変動周期が所定の周期から外れたと判定された際に、加熱ベルトの動作を停止してもよい。

このようにしても、加熱ベルトの損傷が大きくなる前に、該加熱ベルトを停止させることができる。

本開示の第８の態様は、上記第７の態様において、金属からなる透磁率検知パターンは、加熱ベルトの幅方向の間隔又は面積が異なるパターンであってもよい。

このようにすると、検知パターンの検知位置によって透磁率の変位パターンが変動するので、ベルトの寄りを容易に且つ確実に検知することができる。

本開示の第９の態様は、上記第３〜第８の態様において、寄り検知手段が回転中の加熱ベルトの透磁率の変動範囲又は変動周期が所定量から外れたと判定した際に、加熱ベルトの寄りを補正する寄り補正手段をさらに備えていてもよい。

これによれば、加熱ベルトの寄りを補正する寄り補正手段を備えることにより、加熱ベルトを停止させることなく、ベルトの寄りを補正することができる。

本開示の第１０の態様は、上記第９の態様において、寄り補正手段は、加熱ベルトをその両端部で支持する支持部材の少なくとも一方に対して、該加熱ベルトにおける加圧回転体と対向する方向の荷重を調節する荷重調整手段であってもよい。

このようにすれば、加熱ベルトを停止させることなく、ベルトの寄りを確実に補正することができる。

また、本開示の第１１の態様は、上記第９の態様において、寄り補正手段は、前記加熱ベルトをその両端部で支持する支持部材の少なくとも一方に対して加圧し、加熱ベルトの回転中心と加圧回転体の回転軸とのアライメント位置を調整するアライメント調整手段であってもよい。

このようにしても、加熱ベルトを停止させることなく、ベルトの寄りを確実に補正することができる。

また、本開示の第１２の態様は、上記第９の態様において、寄り補正手段は、加熱ベルトの温度を局所的に調整する温度調整手段であってもよい。

このようにしても、加熱ベルトを停止させることなく、ベルトの寄りを確実に補正することができる。

本開示によると、少なくとも一部に金属層を有する加熱ベルトにおいて、非接触式で且つ簡易な構成であって、加熱ベルトが破損する前に該ベルトの構造的な異常を検知でき、また、加熱ベルトの寄りを確実に検知することができる。

図１は第１の実施形態に係る定着装置を含む画像形成装置の概略構成を示す正面図である。 図２は第１の実施形態に係る定着装置を示し、図３のII−II線における断面図である。 図３は第１の実施形態に係る定着装置を示す平面図である。 図４は第１の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトから検知された透磁率の変位パターンの通例を示す模式的なグラフである。 図５は第１の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトから検知された透磁率の変位パターンの異常例を示す模式的なグラフである。 図６は第１の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの故障の検知を実現する機能を示す機能ブロック図である。 図７は第２の実施形態に係る定着装置を示す平面図である。 図８（ａ）は第２の実施形態に係る定着装置における通常状態のベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な断面図であり、図８（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。 図９（ａ）は第２の実施形態に係る定着装置における右側に寄ったベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な断面図であり、図９（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。 図１０（ａ）は第２の実施形態に係る定着装置における左側に寄ったベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な断面構成と、図１０（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。 図１１は第２の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの寄りを補正する方法を示す模式的な正面図である。 図１２は第２の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの寄りを補正する方法の第１変形例を説明するための模式的な平面図である。 図１３は第２の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの寄りを補正する方法の第１変形例を示す模式的な平面図である。 図１４は第２の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの寄りを補正する方法の第２変形例を示す模式的な正面図である。 図１５は第２の実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの寄りの検知及び寄りの補正を実現する機能を示す機能ブロック図である。 図１６（ａ）は第３の実施形態に係る定着装置における通常状態のベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な平面図（展開図）であり、図１６（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。 図１７（ａ）は第３の実施形態に係る定着装置における左側に寄ったベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な平面図（展開図）であり、図１７（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。 図１８（ａ）は第３の実施形態に係る定着装置における右側に寄ったベルト位置で透磁率を検知した場合の模式的な平面図（展開図）であり、図１８（ｂ）はその場合の透磁率の変位パターンを示す模式的なグラフである。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は第１の実施形態に係る定着装置を含む画像形成装置（例えば、プリンタ）の概略構成（側面構成）を表している。

（画像形成装置の全体構成）
画像形成装置１は、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示すように、画像形成装置１は、画像形成部１００を含み、用紙（記録媒体）Ｐに画像を形成する。

詳細には、画像形成部１００は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０とを備えている。

記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラにより１枚毎ピックアップされて搬送される。

現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。続いて、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域にまで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動して、静電潜像が現像される。

転写ユニット３０は、各現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、該転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。

感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３とが設けられている。

帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化して、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられた、色ごとのトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像して、トナー像を生成する。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に、感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。

定着装置５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させて定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ベルト（定着ベルト）５１と、該加熱ベルト５１を押圧する加圧ローラ５２とを備えている。加圧ローラ５２は、加圧回転体の一例である。加熱ベルト５１及び加圧ローラ５２は円筒状に形成されている。加熱ベルト５１には、後述のように、その内部にハロゲンランプ等の加熱源が設けられている。加熱ベルト５１と加圧ローラ５２との間には両者の接触領域であるニップ部が設けられている。ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着することができる。トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト３１に残存するトナーは、ベルトクリーニング装置によって回収される。

画像形成装置１には、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置の外部へ排出するための排出ローラ５３，５４が設けられている。

（定着装置の構成）
次に、本実施形態に係る定着装置の構成について図面を参照しながら説明する。

図２は本実施形態に係る定着装置５０の断面構成を表している。上述したように、加熱ベルト５１は円筒状、すなわちエンドレス状のベルトである。加熱ベルト５１の内部には、該加熱ベルト５１を加熱する加熱源である、例えばハロゲンランプ５５が非接触状態で配置されている。加熱ベルト５１の内側の一部の領域には、該加熱ベルト５１と当接可能に設けられた押圧部材であるニップ部形成部材５６が配設されている。また、加熱ベルト５１の内側には、反射板５７がニップ部形成部材５６を覆うように配設されている。この反射板５７は、ハロゲンランプ５５の輻射熱をベルト側に反射するために設けられている。なお、本実施形態においては、加熱源であるハロゲンランプ５５を加熱ベルト５１の内側に配設したが、これに限られない。加熱源は加熱ベルト５１の外側から該加熱ベルトを加熱する構成であってもよい。

ここで、加熱ベルト５１は、例えば、下層から順に基層、中間層及び表層から構成されている。基層には、例えばステンレス又はニッケルを用いることができる。中間層には、例えばシリコーンゴムを用いることができる。表層には、例えばフッ素樹脂を用いることができる。このフッ素樹脂により、記録媒体である用紙の貼り付きを生じにくくすることができる。ニップ部形成部材５６には、例えば、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム材を用いることができる。このフッ素樹脂のコーティングにより、ニップ部形成部材５６と加熱ベルト５１の内周面との間に生じる摩擦を小さくすることができる。

加圧ローラ５２は、加熱ベルト５１の外周面におけるニップ部形成部材５６の対向位置に当接して設けられる。

ここで、加圧ローラ５２は、例えば、内部の芯金５２ａと該芯金５２ａの外周面を覆う弾性体５２ｂとから構成されていてもよい。

上述したように、加圧ローラ５２は、加熱ベルト５１の外周面におけるニップ部形成部材５６の対向面を押圧してなるニップ部５６ａで用紙を挟みながら加熱ベルトを駆動する。このとき、用紙の上に静電塗布された像は、ニップ部５６ａにおいて加熱ベルト５１が発する熱と加圧ローラ５２からの圧力とによって溶融定着する。

（加熱ベルトの故障の検知方法）
以下、本実施形態に係る定着装置における加熱ベルトの故障を検知する検知方法について図面を参照しながら説明する。

図３は本実施形態に係る定着装置５０における加熱ベルト５１の一方の端部に、該加熱ベルト５１の故障を非接触且つ非光学的に検知可能な透磁率センサ６０を配設した平面構成を概略的に表している。透磁率センサ６０は、透磁率検知手段の一例である。透磁率センサ６０は、加熱ベルト５１が回転動作を行っている際の透磁率を検知する。加熱ベルト５１は、その両端部の内周面をそれぞれ支持部材５８によって摺動可能に支持されている。支持部材５８には、例えば、液晶ポリマ（Liquid Crystal Plastic：ＬＣＰ）樹脂を用いることができる。

なお、本実施形態においては、上述したように、加熱ベルト５１の基層として、該加熱ベルト５１の全周面にステンレス等の金属を用いたが、該基層に対して樹脂材等の非金属部材を用いてもよい。但し、この場合は、加熱ベルト５１における透磁率センサ６０の検知領域には、金属部材、例えばシート状の金属部材を設ける必要がある。

図４に示すように、加熱ベルト５１が回転すると、ベルト周長の周期でベルト位置が変動することを確認できる。この周期変動を検知することにより、加熱ベルト５１の回転の有無を検出することができる。

さらに、加熱ベルト５１に不具合が発生していない、通常時のベルトの１周期当たりの変位パターンを記憶装置に記憶させ、検知した透磁率の変位パターンを比較する。

ここで、図５に示すように、加熱ベルト５１が経時変化等の影響により劣化し傷ついた場合は、透磁率の変位パターンに異常変位が検出される。従って、本実施形態においては、加熱ベルト５１が破損してしまう前に加熱ベルト５１の故障を検出することができる。

図６は本実施形態に係る加熱ベルトの故障の検知を実現する機能ブロックの一例を表している。

図６に示すように、透磁率センサ６０は、複数の構成要素から信号を受信し且つ各構成要素を制御する、例えばマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）と接続されている。変動判定部７２は、透磁率センサ６０が検知した、回転中の加熱ベルト５１の透磁率の変動を判定する。これは、図４の場合も、図５の場合も同様である。変位パターン演算部７３は、変動判定部７２により判定された透磁率の変動から、加熱ベルト５１の周長当たり（１周期当たり）の透磁率の変位パターンを演算により算出する。メモリ装置からなる記憶部７４は、変位パターン演算部７３により算出された今回分の変位パターンを記憶する。故障判定部７５は、変位パターン演算部７３により算出された今回分の変位パターンが、記憶部７４に記憶された前回分又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に故障と判定する。

故障判定部７５が、例えば、図５に示した異常変位を検出した場合には、定着装置５０の動作を停止する。具体的には、例えば、ＭＰＵ７０を介して加圧ローラ５２の駆動を停止させる。

−効果−
第１の実施形態によると、少なくとも透磁率センサ６０の検知領域に金属層を有する加熱ベルト５１は、表層部に樹脂被膜が設けられてあっても、金属層の異常をいち早く検出することが可能となる。すなわち、従来、加熱ベルト５１が大きく損傷しなければ検出できなかった不具合を早い段階で検出できるようになる。このため、加熱ベルト５１の損傷によるダメージを他のユニットに波及させることなく、当該定着装置５０の停止が可能となる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る定着装置に用いる加熱ベルトの寄りを検知可能とする構成及び検知方法について図面を参照しながら説明する。以下、第１の実施形態で説明した構成部材及び構成要素には同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

（加熱ベルトの構成）
図７は本実施形態に係る加熱ベルト５１及び加圧ローラ５２の平面構成を概略的に表している。

図７に示すように、本実施形態に係る加熱ベルト５１は、金属からなる透磁率検知パターン８０が該加熱ベルト５１の一方の端部に選択的に配置されている。具体的には、本実施形態に係る透磁率検知パターン８０は、透磁率センサ６０の検知範囲ａ及びその周辺部に跨がるように配置されている。透磁率検知パターン８０は、互いの厚さ又は互いの透磁率が異なる第１の金属チップ８１及び第２の金属チップ８２から構成されている。

ここでは、図８（ａ）に示すように、透磁率の検知範囲ａに第１の金属チップ８１を配置し、該検知範囲ａの外側（ベルトの端部側）に第２の金属チップ８２を配置している。また、第１の金属チップ８１の厚さは、第２の金属チップ８２よりも薄く設定されている。各金属チップ８１、８２には、例えばニッケルを用いることができる。

また、第１の金属チップ８１と、第２の金属チップ８２との互いの透磁率を変える場合は、いずれか一方の金属の種類を変えればよい。例えば、一方をニッケルとし、他方をＳＵＳ（ステンレス鋼）とする等である。

（加熱ベルトの寄りの検知方法）
図８（ｂ）に示すように、上記の構成を持つ加熱ベルト５１を回転させると、ベルトに寄りが生じていない場合は、透磁率検知パターン８０のうちの第１の金属チップ８１に起因する周期で透磁率が検知される。なお、図８（ｂ）においては、変位パターンは透磁率の特徴部分のみを図示し、図４に示したような細かい変位パターンは図示を省略している。図８（ｂ）以降の図においても同様である。

これに対し、図９（ａ）に示すように、加熱ベルト５１が右側に寄り、透磁率の検知範囲ａに、第１の金属チップ８１と第２の金属チップ８２とが併存するようになった場合には、図９（ｂ）に示すように、通常よりも高い透磁率が検知される。これにより、加熱ベルト５１が右側に寄ったことを検知することが可能となる。図９（ｂ）の場合には、加熱ベルト５１の寄りの許容範囲ｂの上限を超えたことにより、加熱ベルト５１の右側の寄りの発生を検知している。

また、図１０（ａ）に示すように、加熱ベルト５１が左側に寄り、透磁率の検知範囲ａに、第１の金属チップ８１が配置されていない領域に進入した場合は、通常よりも低い透磁率が検知される。これにより、加熱ベルト５１が左側に寄ったことを検知することが可能となる。図１０（ｂ）の場合には、加熱ベルト５１の寄りの許容範囲ｂの下限を下回ったことにより、加熱ベルト５１の左側の寄りの発生を検知している。

このように、本実施形態に係る定着装置５０は、検知された透磁率に基づいて加熱ベルト５１の動作を停止させることができる。

また、本実施形態に係る定着装置５０は、検知された透磁率に基づいて、加熱ベルト５１の寄りを補正することも可能であり、該加熱ベルト５１が受ける負荷を再び低減することができるようになる。

（ベルトの寄りの補正方法）
以下に、加熱ベルト５１の寄りを補正する補正方法について説明する。図１１は本実施形態に係る加熱ベルト５１の寄りを補正する補正方法を概略的に表している。

図１１の正面図に示すように、加熱ベルト５１の両端部を支持する２つの支持部材５８の少なくとも一方に、該加熱ベルト５１における加圧ローラ５２と対向する方向の荷重Ｆを調節する荷重調整部７７（図１５を参照。）を設けている。荷重調整部７７は、寄り補正手段の一例である。荷重調整部７７は、例えば、棒状の押圧部材の一端を支持部材５８に当接し、その他端をモータの駆動により前後に駆動して、荷重Ｆを調整する機構を有していてもよい。

例えば、加熱ベルト５１が左側に寄った場合は、荷重調整部７７による荷重Ｆを大きくする。これにより、加熱ベルト５１を右側に移動させることができる。逆に、加熱ベルト５１が右側に寄った場合は、荷重調整部７７の荷重Ｆを小さくして加熱ベルト５１を左側に移動させることができる。この荷重Ｆの大小の変更処理は、荷重調整部７７が２つの支持部材５８の双方に設けられている場合も同様に行える。

なお、寄り補正手段は、上記の荷重調整部７７に限られない。例えば、荷重調整部７７に代えて、第１変形例として、図１３及び図１５に示すアライメント調整部７７Ａであってもよい。アライメント調整部７７Ａは、アライメント調整手段の一例である。加熱ベルト５１のアライメント調整部７７Ａは、例えば、加熱ベルト５１の支持部材５８の少なくとも一方に対して加圧する。この加圧によって、加熱ベルト５１の回転中心と加圧ローラ５２の回転軸とのアライメント位置５９を調整（変更）する。

すなわち、加熱ベルト５１に寄りが生じていない通常動作時には、該加熱ベルト５１と加圧ローラ５２との互いの回転中心は、一致するように配置されている（図１２を参照）。この状態を加熱ベルト５１と加圧ローラ５２とのアライメントが一致した（揃った）状態と呼ぶ。本変形例では、加熱ベルト５１の回転中心を、加圧ローラ５２の回転中心（回転軸）に対して適当にずらすことにより、加熱ベルト５１の寄りを矯正することができる。例えば、図１２は加熱ベルト５１の上方から見た平面構成であり、加熱ベルト５１が左側に寄っている状態を示す。この場合は、アライメント位置５９は、未だ調整（変更）されていない。図１３は、アライメント位置５９からアライメント調整位置５１ａとなるように、右側の支持部材５８に対して荷重Ｆ１を印加した状態を示す。これにより、加熱ベルト５１が右側に戻り、加熱ベルト５１の寄りが矯正される。なお、アライメント調整部７７Ａは、左側の支持部材５８に設けてもよく、また、両方の支持部材５８に設けてもよい。また、アライメント調整部７７Ａは、加圧ローラ５２に設けてもよい。

また、第２変形例として、寄り補正手段は、図１４及び図１５に示す温度調整部７７Ｂであってもよい。温度調整部７７Ｂは、温度調整手段の一例である。図１４に示すように、温度調整部７７Ｂは、加熱ベルト５１に対してその回転中心方向の位置に応じた温度を調整し、該加熱ベルト５１に局所的に温度差を付与することができる。例えば、加熱ベルト５１の一方の端部（図１４では左端部）の温度を局所的に高くなるように調整（図１４の温度Ｔ１）すれば、通常動作時（図１４の温度Ｔ０）と比べてその温度差分だけ加圧ローラ５１を構成する弾性体の端部が膨張してその径が増大する。その結果、加圧ローラ５１の径が増大した部位のロール径による速度差が発生して、加熱ベルト５１の寄りが矯正される。この場合の温度調整用の加熱手段には、加熱ベルト５１を局所的に加熱可能な、例えばハロゲンランプを用いることができる。

図１５は本実施形態に係る加熱ベルト５１の寄りの検知を実現する機能ブロックの一例を表している。

図１５に示すように、本実施形態に係る機能ブロックは、第１の実施形態で説明した故障の検知を実現する機能ブロックに、寄り検知手段である寄り検知部７６と、上述の荷重調整部７７とを加えた構成である。なお、故障判定部７５及び荷重調整部７７は、機能させてもよく、また、当該機能を休止させてもよい。

寄り検知部７６は、変位パターン演算部７３により算出された今回分の変位パターンが、記憶部７４に記憶された前回分又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に寄りが生じたと判定する。

寄り検知部７６が、例えば、図９又は図１０に示した異常変位を検出した場合には、定着装置５０の動作を停止するか、又は上述した荷重調整部７７の荷重Ｆの値を調整して、加熱ベルト５１の寄りを補正する。

定着装置５０の動作を停止する場合には、例えば、ＭＰＵ７０を介して加圧ローラ５２の駆動を停止させる。また、加熱ベルト５１の寄りを補正する場合には、ＭＰＵ７０を介して荷重調整部７７に調整を指示する。上述したように、荷重調整部７７に代えて、アライメント調整部７７Ａ及び温度調整部７７Ｂのうちのいずれか一方を用いてもよい。

−効果−
第２の実施形態によると、加熱ベルト５１における透磁率センサ６０の検知範囲ａを含む領域に、互いの厚さ又は互いの透磁率が異なる金属からなる透磁率検知パターン８０を設けている。このため、加熱ベルト５１の寄りを確実に検知することが可能となる。すなわち、加熱ベルト５１の寄りが大きくなるまで検出できなかった不具合を早い段階で検出できるようになる。これにより、加熱ベルト５１が受ける負荷を低減することができる。

また、故障判定部７５を機能させた場合には、第１の実施形態と同様の効果をも得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係る定着装置に用いる加熱ベルトの寄りを検知可能とする構成及び検知方法について図面を参照しながら説明する。以下、第２の実施形態で説明した構成部材及び構成要素には同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

（加熱ベルトの構成）
図１６（ａ）は本実施形態に係る加熱ベルトを展開した平面構成を表している。

図１６（ａ）に示すように、本実施形態に係る加熱ベルト５１は、金属からなる透磁率検知パターン８０が該加熱ベルト５１の一方の端部に選択的に配置されている。具体的には、本実施形態に係る透磁率検知パターン８０は、透磁率センサ６０の検知範囲ａ及びその周辺部に跨がるように配置されている。

具体的には、本実施形態に係る透磁率検知パターン８０は、例えば、線状の第１の金属チップ８３と、該第１の金属チップ８３における内側の端部と対向する線状の第２の金属チップ８４と、第１の金属チップ８３における外側の端部と対向する線状の第３の金属チップ８５とから構成されている。

ここでは、図１６（ａ）に示すように、第１の金属チップ８３は、透磁率の検知範囲ａを基準として、ベルトの寄りが生じない検知範囲ａと、該検知範囲ａの両側（左右の寄りを検知可能）とに延びるように配置されている。第２の金属チップ８４は、加熱ベルト５１が左側に寄ったことを検知する範囲で、且つ、第１の金属チップ８３とはベルト回転方向で周期がずれる位置に配置されている。また、第３の金属チップ８５は、加熱ベルト５１が右側に寄ったことを検知する範囲で、且つ、第１の金属チップ８３及び第３の金属チップ８４とはベルト回転方向で周期がずれる位置に配置されている。

（加熱ベルトの寄りの検知方法）
図１６（ｂ）に示すように、上記の構成を持つ加熱ベルト５１を回転させると、ベルトに寄りが生じていない場合は、透磁率検知パターン８０のうちの第１の金属チップ８３に起因する周期で透磁率が検知される。

これに対し、図１７（ａ）に示すように、加熱ベルト５１が左側に寄り、透磁率の検知範囲ａに、第１の金属チップ８３と第２の金属チップ８４とが併存するようになった場合には、図１７（ｂ）に示すように、ベルト周期当たりに、第１の金属チップ８３及び第２の金属チップ８４に起因する２つの周期で透磁率が検知される。このとき、２つの透磁率の検知周期から、該当する金属チップは、第１の金属チップ８３と第２の金属チップ８４とであることが検知されて、当該加熱ベルト５１が左側に寄っていると判定することができる。

また、図１８（ａ）に示すように、加熱ベルト５１が右側に寄り、透磁率の検知範囲ａに、第１の金属チップ８３と第３の金属チップ８５とが併存するようになった場合には、図１８（ｂ）に示すように、ベルト周期当たりに、第１の金属チップ８３及び第３の金属チップ８５に起因する２つの周期で透磁率が検知される。このとき、２つの透磁率の検知周期から、該当する金属チップは、第１の金属チップ８３と第３の金属チップ８５とであることが検知されて、当該加熱ベルト５１が右側に寄っていると判定することができる。

このように、本実施形態に係る定着装置５０は、検知された透磁率に基づいて加熱ベルト５１の動作を停止させることができる。また、第２の実施形態と同様に、荷重調整部７７等の荷重調整手段を設けることにより、加熱ベルト５１の左右の寄りを補正することができる。

なお、第３の実施形態においても、第２の実施形態で説明した機能ブロック（図１５）と同等の機能ブロックを用いることができる。

（加熱ベルトの構成の一変形例）
本実施形態においては、図１６（ａ）の構成に代えて、第１の金属チップ８３と第２の金属チップ８４との間に、金属シートを全面的に又はその一部に貼附してもよい。同様に、第１の金属チップ８３と第３の金属チップ８５との間にも、金属シートを全面的に又はその一部に貼附してもよい。すなわち、第２の金属チップ８４と第３の金属チップ８５との面積を増やすようにする。

このようにすると、加熱ベルト５１に寄りが発生した際の異常時の変位パターンがピーク状ではなく、台形状でその面積として現れるので、寄りの検知が容易となる。

−効果−
第３の実施形態によると、加熱ベルト５１における透磁率センサ６０の検知範囲ａを含む領域に、加熱ベルト５１の幅方向に沿って回転方向の長さが異なる金属からなる透磁率検知パターン８０を設けている。このため、加熱ベルト５１の寄りを確実に検知することが可能となる。すなわち、加熱ベルト５１の寄りが大きくなるまで検出できなかった不具合を早い段階で検出できるようになる。これにより、加熱ベルト５１が受ける負荷を低減することができる。

また、故障判定部７５を機能させた場合には、第１の実施形態と同様の効果をも得ることができる。

１ 画像形成装置
５０ 定着装置
５１ 加熱ベルト
５２ 加圧ローラ（加圧回転体）
５５ ハロゲンランプ（加熱源）
５６ ニップ部形成部材（押圧部材）
６０ 透磁率センサ（透磁率検知手段）
７３ 変位パターン演算部（演算手段）
７５ 故障判定部（故障判定手段）
７６ 寄り検知部（寄り検知手段）
７７ 荷重調整部（荷重調整手段）
７７Ａ アライメント調整部（アライメント調整手段）
７７Ｂ 温度調整部（温度調整手段）
８０ 透磁率検知パターン
１００ 画像形成部

Claims (12)

1. 少なくとも一部に金属層を有するエンドレス状の加熱ベルトと、
   前記加熱ベルトを加熱する加熱源と、
   前記加熱ベルトの内側の一部の領域に該加熱ベルトと当接可能に設けられた押圧部材と、
   前記加熱ベルトの外周面における前記押圧部材の対向位置に当接して設けられ、前記押圧部材の対向面を押圧してなるニップ部で記録媒体を挟みながら前記加熱ベルトを駆動すると共に、前記ニップ部において記録媒体上に形成された像を定着させる加圧回転体と、
   前記加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ前記金属層と対向する領域に配設され、前記加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、
   前記透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、前記加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段と、
   前記演算手段により算出された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に故障と判定する故障判定手段とを備え、
   前記故障判定手段が故障と判定した際には、故障判定時の動作を行う定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記故障判定時の動作は、前記加熱ベルトの動作を停止する動作である定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記演算手段により演算された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に、前記加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段をさらに備え、
   前記加熱ベルトにおける前記透磁率検知手段の検知範囲には、金属からなる透磁率検知パターンが選択的に配置されており、
   前記寄り検知手段がベルトの寄りの許容範囲を超えたことを検知した際には、寄り検知時の動作を行う定着装置。
4. 少なくとも一部に金属層を有するエンドレス状の加熱ベルトと、
   前記加熱ベルトを加熱する加熱源と、
   前記加熱ベルトの内側の一部の領域に該加熱ベルトと当接可能に設けられた押圧部材と、
   前記加熱ベルトの外周面における前記押圧部材の対向位置に当接して設けられ、前記押圧部材の対向面を押圧してなるニップ部で記録媒体を挟みながら前記加熱ベルトを駆動すると共に、前記ニップ部において記録媒体上に形成された像を定着させる加圧回転体と、
   前記加熱ベルトの外周面と間隔をおき且つ前記金属層と対向する領域に配設され、前記加熱ベルトの透磁率を検知する透磁率検知手段と、
   前記透磁率検知手段が検知した透磁率の変動から、前記加熱ベルトの周長当たりの透磁率の変位パターンを算出する演算手段と、
   前記演算手段により算出された今回の変位パターンが前回又はそれ以前の変位パターンと異なる場合に、前記加熱ベルトに寄りが生じたことを検知する寄り検知手段とを備え、
   前記加熱ベルトにおける前記透磁率検知手段の検知範囲には、金属からなる透磁率検知パターンが選択的に配置されており、
   前記寄り検知手段がベルトの寄りの許容範囲を超えたことを検知した際には、寄り検知時の動作を行う定着装置。
5. 請求項３又は４に記載の定着装置において、
   前記寄り検知手段は、回転中の前記加熱ベルトの透磁率の変動量が所定の範囲から外れたと判定された際に、前記加熱ベルトの動作を停止する定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置において、
   前記金属からなる透磁率検知パターンは、前記加熱ベルトの幅方向の厚さが異なるパターンである定着装置。
7. 請求項３又は４に記載の定着装置において、
   前記寄り検知手段は、回転中の前記加熱ベルトの透磁率の変動周期が所定の周期から外れたと判定された際に、前記加熱ベルトの動作を停止する定着装置。
8. 請求項７に記載の定着装置において、
   前記金属からなる透磁率検知パターンは、前記加熱ベルトの幅方向の間隔又は面積が異なるパターンである定着装置。
9. 請求項３〜８のいずれか１項に記載の定着装置において、
   前記寄り検知手段が回転中の前記加熱ベルトの透磁率の変動範囲又は変動周期が所定量から外れたと判定した際に、前記加熱ベルトの寄りを補正する寄り補正手段をさらに備えている定着装置。
10. 請求項９に記載の定着装置において、
    前記寄り補正手段は、前記加熱ベルトをその両端部で支持する支持部材の少なくとも一方に対して、前記加熱ベルトにおける前記加圧回転体と対向する方向の荷重を調節する荷重調整手段である定着装置。
11. 請求項９に記載の定着装置において、
    前記寄り補正手段は、前記加熱ベルトをその両端部で支持する支持部材の少なくとも一方に対して加圧し、前記加熱ベルトの回転中心と前記加圧回転体の回転軸とのアライメント位置を調整するアライメント調整手段である定着装置。
12. 請求項９に記載の定着装置において、
    前記寄り補正手段は、前記加熱ベルトの温度を局所的に調整する温度調整手段である定着装置。

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