JP5980057B2 - 像加熱装置 - Google Patents

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）として用いれば好適な像加熱装置に関する。

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。このタイプの定着装置は、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータに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などを有している。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置の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トナー画像は記録材に定着される。

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（立ち上がり時間）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、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｔｏｕｔ 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。

ところで、このタイプの定着装置では、ヒータによって加熱した定着フィルムの外周面（表面）でトナー画像が記録材上に定着されるため、定着フィルムの熱伝導性を高めることが重要となる。しかし、定着フィルムを薄膜化して熱伝導性を改善しようとすると、定着フィルムの機械的特性が低下し、耐久性が犠牲になるという課題がある。

この課題を解決するために、定着フィルム自体に発熱層を設け、この発熱層に給電することにより定着フィルムそのものを直接発熱させ、トナー画像を記録材上に定着させる方式の定着装置が提案されている（特許文献１、２参照）。この方式の定着装置は、電源の投入から定着可能状態に達するまでの時間がさらに短く、消費電力も更に小さい為、省エネルギー性やユーザーの利便性という観点から非常に優れている。

特開２０００−０６６５３９号公報 特開平０６−２０２５１３号公報

発熱層をそれ自体に有する定着フィルムを用いた定着装置において、定着フィルムは、定着フィルムの回転、或いは定着フィルムのアライメントや駆動構成などの様々な要因により、記録材搬送方向と直交する長手方向の左右いずれかの方向に移動することがある。そこで、定着フィルムの長手方向の両端部を定着フランジによって付き当て構成で位置規制することによって、定着フィルムの長手方向の位置を定着フランジの付き当て位置で安定させるようにしている。しかしながら、定着フィルムの回転による寄り力により、定着フィルムの寄り方向側の端部が定着フランジに突き当たって僅かずつではあるが削れて摩耗しまうことがある。

発熱層を定着フィルム自体に有する定着フィルムの給電構成は、定着フィルムの長手方向の両端部に発熱層給電用の導電層を設け、この導電層に給電部材を電気的に接触させる構成としてある。定着フィルムの長手方向の端部の削れ（以下、端部削れと記す）が進行していくと、導電層と給電部材の接触部、もしくは導電層と給電部材の接触部の接触面積が低下するため、接点部の見かけの抵抗が削れに応じて上昇し、電力供給が不安定になりやすい。更に、導電層端部の変形や、導電層と給電部材の間に削れ粉などのゴミなどが挟まったりするなどの複合的要因が重なることにより、リーク放電などの問題を引き起こす可能性がある。

上記の問題を回避する簡易な方法としては、定着フィルムの長手方向において給電部材の幅を耐久による削れ量を見込んで長くする方法がある。しかしながら、定着装置が大型化しコスト増の原因となり、また、想定以上に削れ量が多い場合などもあり得るため、根本的解決方法になっていない。また、定着フィルムの端部削れによる問題は、定着フィルム端部の削れを光学センサーで検知し、定着フィルム端部の削れが所定の削れ量になった時点で交換メッセージを出す等の方法を取ることで回避可能である。しかしながら、新たに光学センサー及びその光学センサーの為の電気回路などを設ける必要があり、コストと性能の両方を同時に満たすことが困難であった。

本発明の目的は、回転可能な筒状の発熱部材の長手方向端部の摩耗を温度検出手段を用いて検知できるようにした像加熱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像加熱装置の構成は、回転可能な筒状の発熱部材と、前記発熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、温度検出手段を有し、前記発熱部材は、記録材搬送方向と直交する長手方向に、前記画像の加熱を行うための高温領域と、前記高温領域よりも温度の低い低温領域と、前記発熱部材の回転方向に前記高温領域と前記低温領域が共に存在する領域であり前記発熱部材の長手方向端部が摩耗する前の前記発熱部材の長手方向への移動量よりも小さい長手幅を有する領域と、を有し、回転する前記発熱部材の前記領域について前記温度検出手段で検出した温度変動パターンに基づき前記発熱部材の長手方向端部の磨耗を検知することを特徴とする。

本発明によれば、回転可能な筒状の発熱部材の長手方向端部の摩耗を温度検出手段を用いて検知できるようにした像加熱装置の提供を実現できる。

（ａ）は実施例１に係る定着装置の概略構成を表わす横断面図、（ｂ）は実施例１に係る定着装置の記録材導入側からの概略構成、及び定着フィルムへの給電系の概略構成を表わす図 実施例１に係る定着装置の給電部材、サブサーミスタ及び定着フィルムの層構成を表わす説明図 （ａ）は従来の自己発熱式の定着フィルムを長手方向に切断して開いた展開図、（ｂ）は実施例１の自己発熱式の定着フィルムを長手方向に切断して開いた展開図 実施例１の定着フィルムが長手方向中央位置から移動したときの定着フィルムの領域と、サブサーミスタと、給電部材の位置関係を表わす図 実施例１の定着フィルムの長手方向端部の削れ（磨耗）を検知するために制御部が実行する定着フィルムの長手方向の位置検出プロセスのフローチャート 実施例２に係る定着装置の自己発熱式の定着フィルムを長手方向に切断して開いた展開図 実施例２に係る定着装置において定着フィルムが長手中央位置から移動したときの定着フィルムの領域と、サブサーミスタと、給電部材の位置関係を表わす図 実施例２の定着フィルムの長手方向端部の削れ（摩耗）を検知するために制御部が実行する定着フィルムの長手方向の位置検出プロセスのフローチャート 実施例２に係る定着装置の温度変動パターンと位置判定プロセスを表わす説明図 画像形成装置の一例の概略構成を表わす横断面図

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

［実施例１］
（１−１）画像形成装置全体の説明
図１０は本発明に係る像加熱装置を定着装置として搭載する画像形成装置の一例の概略構成を表わす横断面図である。この画像形成装置は電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタである。

本実施例に示す画像形成装置は、画像情報に基づいて記録材Ｐに未定着トナー画像を形成する画像形成部Ａと、記録材に形成された未定着トナー画像を記録材に定着する定着部（以下、定着装置と記す）Ｂなどを有している。

画像形成部Ａにおいて、２１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等の金属材料により形成されたシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。

感光ドラム２１は、ホストコンピュータやネットワーク上の端末機等の外部装置から出力されるプリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム２１の外周面（表面）が帯電ローラ（帯電手段）２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。感光ドラム２１表面の一様帯電面は、レーザービームスキャナ（露光手段）２３から出力される、外部装置からの画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬによって走査露光がなされる。これにより感光ドラム２１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この静電潜像に現像装置（現像手段）２４に設けられた現像スリーブ２４ａによってトナーを付着させトナー画像として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。

一方、給送ローラ２６の回転により給送カセット２５内に積載収納されている記録材Ｐが１枚ずつ繰り出されてレジストローラ２７に搬送される。この記録材Ｐはレジストローラ２７によって第１のシートパス２８ａより感光ドラム２１表面と転写ローラ２９の外周面（表面）とで形成された転写ニップ部Ｔｎに所定の制御タイミングにて送り出される。そしてこの記録材Ｐは転写ニップ部Ｔnで感光ドラム２１表面と転写ローラ２９表面とで挟持されその状態に搬送される。この搬送過程において転写ローラ２９にトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。これによって感光ドラム２１表面のトナー画像が転写ニップ部Ｔnで記録材Ｐ上に静電的に転写され、これにより記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。

未定着トナー画像を担持した記録材Ｐは感光ドラム２１表面から分離して転写ニップ部Ｔｎから排出され、第２のシートパス２８ｂより定着装置Ｂの定着ニップ部（ニップ部）Ｎに導入される。そしてこの記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過することによって未定着トナー画像は記録材Ｐに定着される。定着装置Ｂを出た記録材Ｐは搬送ローラ３１によって第３のシートパス２８ｃに搬送された後に排出ローラ３２によって排出トレイ３３上に排出される。

記録材Ｐ分離後の感光ドラム２１表面はクリーニング装置（クリーニング手段）３０によって転写残りトナー等が除去されて清浄面化され、感光ドラム２１は次の画像形成に供される。

（１−２）定着装置（像加熱装置）Ｂ
以下の説明において、定着装置及びこの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直交する方向をいう。長手幅とは長手方向の寸法をいう。短手幅とは短手方向の寸法をいう。

図１（ａ）は定着装置Ｂの概略構成を表わす横断面図、（ｂ）は定着装置Ｂの記録材導入側からの概略構成、及び定着フィルムへの給電系の概略構成を表わす図である。この定着装置Ｂは定着フィルム自体が発熱する自己発熱式定着フィルムを用いた定着装置である。図２は給電部材、サブサーミスタ及び定着フィルムの層構成を表わす説明図である。

定着装置Ｂは、画像形成部Ａで記録材上に形成された未定着トナー画像を記録材上に加熱定着するためのものである。図１（ａ）に示すように、未定着トナー画像ｔを坦持した記録材Ｐが定着装置Ｂの定着ニップ部Ｎを所定の搬送速度（プロセススピード１００ｍｍ／ｓ）で通過することにより、未定着トナー画像ｔは記録材Ｐに加熱定着される。

本実施例に示す定着装置Ｂは、自己発熱式の筒状の定着フィルム１（発熱部材）と、定着フィルム１を支持するフィルムホルダ（支持部材）２を有している。更に、定着フィルム１を介してフィルムガイド２と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（加圧部材）３などを有している。定着フィルム１と、フィルムホルダ２と、加圧ローラ３は、何れも長手方向に長い部材である。

図２に示されるように、定着フィルム１は、基層として筒状の導電性部材１０を有している。そしてその導電性部材１０の外周面上に中間層１１ｂを形成し、更にその中間層１１ｂの外周面上に表層１１ａを形成したものである。

導電性部材１０は、定着フィルム１のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担うベース層である。この導電性部材１０は、ポリイミド等の耐熱性樹脂でできている。更に、その耐熱性樹脂にカーボンなどの導電性フィラーを分散させることにより、定着フィルム１の長手方向両端部に設けられた導電部４ａ，４ｂに電流を流すことにより発熱するよう電気抵抗が調整されている。本実施例では、導電性部材１０として、外径φ１８、長手方向両端までの長手幅２４０ｍｍ、厚み５０μｍの導電性部材を用いており、長手方向両端間の実抵抗値は室温（２３℃）で約２０Ωであった。

中間層１１ｂは、表層１１ａと発熱層１０の接合を行う接着剤の役目を担っている。中間層１１ｂｂは、ポリイミド系耐熱接着剤などにより形成されている。表層１１ａは、離型性に優れたＰＦＡやＰＴＦＥなどにより形成されている。

定着フィルム１の長手方向両端部には、中間層１１ｂと表層１１ａは設けられておらず、定着フィルム１の外周面（表面）から導電性部材１０に給電可能なように、導電層４ａ及び導電層４ｂが形成してある。導電層４ａ及び導電層４ｂは、導電性部材１０表面上の長手方向両端から長手方向内側までの所定の領域に銀ペーストをコーティングすることによって形成されている。そして導電層４ａ及び導電層４ｂの導電性部材１０側の裏面が導電性部材１０表面と電気的に接続している。導電層４ａ及び導電層４ｂの長手幅は５ｍｍとしてある。

導電層４ａ及び導電層４ｂの抵抗は導電性部材１０の抵抗に比べて１／１００以下であるため、導電層４ａ及び導電層４ｂがコーティングされている部分は殆ど発熱しない。また、定着フィルム１の周方向が定着フィルム１の長手方向両端部の導電層４ａ及び導電層４ｂの周方向において同電位になる為、定着フィルム１の周方向の温度ムラを低減させることができる。

５ａは定着フィルム１の導電部４ａに給電するための給電部材であり、５ｂは定着フィルム１の導電部４ｂに給電するための給電部材である。給電部材５ａ及び給電部材５ｂは、ＳＵＳの板バネにカーボンチップを接着して形成されている。給電部材５ａは板バネの圧力で導電層４ａに当接されており、給電部材５ｂは板バネの圧力で導電層４ｂに当接されている。そして交流電源Ｖから給電部材５ａ及び給電部材５ｂを介して定着フィルム１の対応する導電部４ａと導電部４ｂを通じて導電性部材１０に通電されることによって定着フィルム１の導電性部材１０を発熱させるようになっている。

定着フィルム１の長手方向において、給電部材５ａと導電部４ａが接触している長手幅、及び給電部材５ｂと導電部４ｂが接触している長手幅は、それぞれ、４ｍｍとしてある。非回転状態（非駆動状態）の定着フィルム１と、給電部材５ａ及び給電部材５ｂと、導電部４ａ及び導電部４ｂの位置関係は、次の通りである。定着フィルム１の長手方向中央位置が給電部材５ａと給電部材５ｂのちょうど中間に存在するとき、給電部材４ａと給電部材４ｂはそれぞれ対応する導電層４ａ，４ｂの長手方向中央部に位置している。

図１（ａ）に示されるように、フィルムホルダ２は、液晶ポリマー、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により板状に形成され、定着フィルム１の内側に配設されている。フィルムホルダ２の長手幅は定着フィルム１よりも長い。フィルムホルダ２の長手方向他端部は後述の定着フランジ９ｂが支持する矩形状の定着ステー７ｂと係合し、フィルムホルダ２の長手方向一端部は後述の定着フランジ９ａが支持する矩形状の定着ステー７ａと係合している。フィルムホルダ２の長手方向一端部側の定着ステー７ａと長手方向他端部側の定着ステー７ｂは同じ形状に形成してある。

図１（ｂ）において、９ａは定着フィルム１の長手方向一端部側で回転状態（駆動状態）の定着フィルム１の移動を規制する定着フランジ（移動規制部材）である。９ｂは定着フィルム１の長手方向他端部側で回転状態（駆動状態）の定着フィルム１の移動を規制する定着フランジ（移動規制部材）である。

定着フランジ９ａは、基部９ａ１と、規制部９ａ２と、ガイド部９ａ３などを有している。基部９ａ１は、フィルムホルダ２の長手方向一端部側の定着ステー７ａを収容可能に横断面略逆Ｕ字形状に形成してある。規制部９ａ２は、基部９ａ１の内側端部の外周から定着フィルム１の径方向に突出するように形成してある。規制部９ａ２の外径は定着フィルム１の外径よりも大きくなっている。ガイド部９ａ３は、規制部９ａ２の内側面から定着フィルム１の内部に突出するように形成してある。このガイド部９ａ３は、定着フィルム１の内径よりも僅かに小さい外径を有する横断面略逆Ｕ字形状に形成され、ガイド部９ａ３の外周面で定着フィルム１の回転をガイドするようになっている。

この定着フランジ９ａは、定着フランジ９ａの基部９ａ１を定着フレームに支持させることにより、定着フレームに取り付けられている。定着フランジ９ａの基部９ａ１にはフィルムホルダ２の長手方向一端部側の定着ステー７ａが加圧ローラ３の母線方向と直交する垂直方向に移動可能に収容されている。そして定着フィルム１の長手方向において規制部９ａ２が定着フィルム１の長手方向一端部と対向し、ガイド部９ａ３が定着フィルム１の長手方向一端部の内部に入り込んでいる。

定着フランジ９ｂは、基部９ｂ１と、規制部９ｂ２と、ガイド部９ｂ３などを有している。基部９ｂ１は、フィルムホルダ２の長手方向他端部側の定着ステー７ｂを収容可能に横断面略逆Ｕ字形状に形成してある。規制部９ｂ２は、基部９ｂ１の内側端部の外周から定着フィルム１の径方向に突出するように形成してある。規制部９ｂ２の外径は定着フィルム１の外径よりも大きくなっている。ガイド部９ｂ３は、規制部９ｂ２の内側面から定着フィルム１の内部に突出するように形成してある。このガイド部９ｂ３は、定着フィルム１の内径よりも僅かに小さい外径を有する横断面略逆Ｕ字形状に形成され、ガイド部９ｂ３の外周面で定着フィルム１の回転をガイドするようになっている。

この定着フランジ９ｂは、定着フランジ９ｂの基部９ｂ１を定着フレームに支持させることにより、定着フレームに取り付けられている。定着フランジ９ｂの基部９ｂ１にはフィルムホルダ２の長手方向他端部側の定着ステー７ｂが加圧ローラ３の母線方向と直交する垂直方向に移動可能に収容されている。そして定着フィルム１の長手方向において規制部９ｂ２が定着フィルム１の長手方向他端部と対向し、ガイド部９ｂ３が定着フィルム１の長手方向他端部の内部に入り込んでいる。

加圧ローラ３は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金３ａの長手方向両端部の軸部（不図示）間の外周面上に弾性層３ｂを有する弾性ローラである。弾性層３ｂとしては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成した弾性ソリッドゴム層を用いることができる。そして弾性層３ｂの外周面上にパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の離型性層３ｃを形成している。この加圧ローラ３は、定着フィルム１を介してフィルムホルダ２と対向するように配設され、芯金２４ａの長手方向両端部の軸部が装置フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。

定着フランジ９ａの内部において定着ステー７ａは加圧バネ（不図示）により加圧ローラ３の母線方向と直交する垂直方向に加圧されている。定着フランジ９ｂの内部において定着ステー７ｂは加圧バネ（不図示）により加圧ローラ３の母線方向と直交する垂直方向に加圧されている。この加圧バネの加圧力によりフィルムホルダ２が定着フィルム１を介して加圧ローラ３に加圧される。これにより加圧ローラ３の弾性層３ｂが弾性変形し、定着フィルム１の外周面（表面）と加圧ローラ３の外周面（表面）とで所定の短手幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

６ａは定着フィルム１表面において記録材Ｐが通過する領域（通紙領域）の温度を検出するためのメインサーミスタ（温度検出手段）である。６ｂは定着フィルム１表面において記録材Ｐが通過する領域（非通紙領域）の温度を検出するためのサブサーミスタ（温度検出手段）である。メインサーミスタ６ａと、サブサーミスタ６ｂは、それぞれ、定着フィルム１表面に当接している。

Ｖは交流電源である。１００はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとからなる制御部（制御手段）である。メモリには定着装置Ｂが記録材上の未定着トナー画像ｔを加熱定着するために必要な各種の制御シーケンスや制御テーブルなどが記憶されている。メインサーミスタ６ａ及びサブサーミスタ６ｂ、そして交流電源Ｖは制御部１００と電気的に接続しており、メインサーミスタ６ａ及びサブサーミスタ６ｂの検出信号（出力信号）に応じて、制御部１００が交流電源Ｖから導電性部材１０への通電を制御する。

メインサーミスタ６ａとサブサーミスタ６ｂの二つのサーミスタは、いずれか一方のサーミスタが故障した場合の故障検知の役割も持つ。本実施例においては、メインサーミスタ６ａは定着フィルム１表面の通紙領域の温度を検出し、サブサーミスタ６ｂは定着フィルム１表面の非通紙領域の温度を検出するため、定着フィルム１表面の通紙領域と非通紙領域の温度差などが測定可能である。

（１−３）定着装置の動作
制御部１００はプリント指令に応じて定着装置Ｂの駆動モータ（不図示）を回転駆動する。駆動モータの出力軸の回転は所定のギア列（減速ギア列）を介して加圧ローラ３の芯金３ａに伝達される。これにより加圧ローラ３は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向（図１（ａ）参照）へ回転する。加圧ローラ３の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３表面と定着フィルム１表面との摩擦力によって定着フィルム１に伝達される。これにより定着フィルム１は定着フィルム１内面がフィルムホルダ２と接触しつつ加圧ローラ３の回転に追従して矢印方向へ回転する。

また制御部１００はプリント指令に応じて通電制御回路（不図示）を立ち上げる。これによって交流電源Ｖから給電部材５ａ及び給電部材５ｂを介して定着フィルム１の対応する導電部４ａと導電部４ｂを通じて導電性部材１０に通電される。これによって導電性部材１０が発熱して定着フィルム１表面が急速に昇温する。更に、制御部１００は、メインサーミスタ６ａからの検出信号を取り込む。そしてこの検出信号に基づき導電性部材１０に印加する電圧のデューティー比や波数などを決定し適切に制御して定着フィルム１表面の温度を所定の温調温度（目標温度）に維持する。

駆動モータを回転駆動し、かつ定着フィルム１表面の温度を所定の温調温度に維持した状態において、未定着トナー画像ｔを担持する記録材Ｐがトナー画像担持面を定着フィルム１側にして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着フィルム１表面と加圧ローラ３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上のトナー画像ｔは定着フィルム１により加熱されて溶融すると共に定着ニップ部Ｎのニップ圧を受けて記録材上に定着される。トナー画像ｔが定着された記録材Ｐは定着フィルム１表面から分離して定着ニップ部Ｎから排出される。

（１−４）定着フィルム１の長手方向端部の摩耗検知の説明
図３（ａ）は従来の自己発熱式の定着フィルム１Ａを長手方向に切断して開いた展開図である。定着フィルム１Ａは、定着フィルム１Ａの表層１１ａの無い長手方向一端部と長手方向他端部に、抵抗が低い銀ペーストの導電層４ａ及び導電層４ｂがコーティングされている。導電層４ａ及び導電層４ｂは定着フィルム１の端面に対して平行に形成してある。

図３（ｂ）は本実施例の自己発熱式の定着フィルム１を長手方向に切断して開いた展開図である。本実施例の定着フィルム１は、表層１１ａと導通層４ｂが存在する領域Ｓ１を有していることを特徴とする。

図３（ｂ）において、領域Ｓ０は、表層１１ａで覆われている。定着フィルム１の長手方向において領域Ｓ０の外側に配設された領域Ｓ２は、図３（ａ）と同様、銀ペーストである導電層４ｂで覆われている。領域Ｓ１は、定着フィルム１の長手方向において領域Ｓ２と隣接するように定着フィルム１の長手方向他端部側に設けられている。そしてこの領域Ｓ１は、定着フィルム１の周方向において領域Ｓ２の導電層４ｂの内端縁の一部に導電層４ｂと連続するように設けられた四角形状の突部４ｂ１を領域Ｓ０の表層１１ａ内に有している。突部４ｂ１において、長手幅は４ｍｍ、定着フィルム１の周方向の寸法は１０ｍｍである。

定着フィルム１の領域Ｓ１と、給電部材５ａ及び給電部材５ｂと、サブサーミスタ６ｂと、の位置関係は次の通りである。定着フィルム１の長手方向中央位置が給電部材５ａと給電部材５ｂのちょうど中間に存在する（定着フィルム１の基準位置）とき、サブサーミスタ６ｂは領域Ｓ１の突部４ｂ１の長手方向中央に位置するようになっている。

即ち、仮に定着フィルム１が長手方向中央位置から定着フィルム１の長手方向一端部側と長手方向他端部側の左右いずれかに２ｍｍを超えて移動した場合、サブサーミスタ６ｂは領域Ｓ１から外れることになる。定着フィルム１と定着フランジ９ａ，９ｂとの間はガタ分として約０．５ｍｍの隙間がある。仮にこのガタ分だけ定着フィルム１が左右いずれかに偏っても、給電部材５ａ及び給電部材５ｂは対応する導電層４ａ及び導電層４ｂから外れることは無く、またサブサーミスタ６ｂも領域Ｓ１から外れることはない。

定着フィルム１の導電層４ａと導電層４ｂの間に所定の電流を流した場合、この導電層４ａ及び導電層４ｂを介して発熱層１０に通電され、発熱層１０が発熱して導電層４ａ及び導電層４ｂに被覆されていない領域が高温領域となる。これに対し、導電層４ａ及び導電層４ｂに被覆された領域は電流が抵抗の低い導電層を通るため、発熱しない低温領域となる。

このため、領域Ｓ１において、導電層４ａ及び導電層４ｂに被覆されていない領域（表層１１ａだけの領域）が高温領域となり、導電層４ｂで形成された突部４ｂ１が低温領域となる。その為、領域Ｓ１を定着フィルム１の回転方向（図３の縦方向）で見たときに、高温領域と低温領域が混在することになる。ここで、高温領域とは未定着トナー画像ｔを記録材Ｐに加熱定着するときの通常の温調ｆ温度では１８０℃であり、定着フィルム１の通紙領域全体でほぼ均一である。また、低温領域は高温領域からの熱伝導などで徐々に昇温するが、最大でも５０℃程度で落ち着く。

つまり、領域Ｓ１は、定着フィルム１の回転方向に高温領域と低温領域が共に存在する領域であり、定着フィルム１の長手方向端部が摩耗する前の定着フィルム１の長手方向への移動量（５ｍｍ）よりも小さい長手幅（４ｍｍ）を有する領域である。

図４は定着フィルム１が長手方向中央位置から移動したときの定着フィルム１の領域Ｓ１と、サブサーミスタ６ｂと、給電部材５ｂの位置関係を表わす図である。

図４（ｂ）は定着フィルム１の領域Ｓ１の突部４ｂ１の長手方向中央にサブサーミスタ６ｂが存在している状態を表わしている。この場合、給電部材５ｂは導電層４ｂの領域内で導電層４ｂと適切に接触している。従って給電部材５ｂを介して導電層４ｂに安定した給電（通電）が行える。

図４（ｅ）は定着フィルム１が回転・発熱しているときにサブサーミスタ６ｂが検出した領域Ｓ１の温度変動パターンを表わしている。サブサーミスタ６ｂが領域Ｓ１内に在る場合、定着フィルム１の回転に伴い導電層４ｂの突部４ａ１が一回転毎に１回通過する。そのため、サブサーミスタ６ｂの検出した温度は、図４（ｅ）に示されるように、定着フィルム１の一回転毎に高温から低温に短時間だけ低下し、再度高温に戻る温度変動パターンを示す。つまり、サブサーミスタ６ｂが図４（ｅ）に示す温度変動パターンのように高温から低温へ変化する短時間の温度変動を検出している場合、給電部材５ｂは導電層４ｂ内で導電層４ｂと適切に接触していることが分かる。

図４（ｂ）中では省略されているが、給電部材５ｂとは反対側の給電部材５ａも導電層４ａ内で導電層４ａと適切に接触しているような位置関係にある。

図４（ａ）は定着フィルム１の長手方向一端部（図１（ｂ）の左側の端部）が削れることによって、定着フィルム１の長手幅が短くなった場合に、定着フィルム１が長手方向一端部側に２ｍｍ以上移動した場合を表わしている。図４（ｄ）は定着フィルム１が回転・発熱しているときにサブサーミスタ６ｂが検出した領域Ｓ２の温度変動パターンを表わしている。

図４（ａ）の場合、サブサーミスタ６ｂが接触している定着フィルム１の領域は領域Ｓ２になる。このため、図４（ｄ）に示されるように、定着フィルム１が加熱されているにもかかわらずサブサーミスタ６ｂは導電部４ｂの温度（温度変動のない一定の低温）を検出することになる。つまり、サブサーミスタ６ｂが図４（ｄ）に示すような温度変動パターンを検出している場合、定着フィルム１は長手方向一端部側に寄っており、そのため給電部材５ｂと導電層４ｂの接触面積が低下していることが分かる。

図４（ｃ）は定着フィルム１の長手方向他端部（図１（ｂ）の右側の端部）が削れることによって、定着フィルム１の長手幅が短くなった場合に、定着フィルム１が長手方向他端部側に２ｍｍ以上移動した場合を表わしている。図４（ｆ）は定着フィルム１が回転・発熱しているときにサブサーミスタ６ｂが検出した領域Ｓ０の温度変動パターンを表わしている。

図４（ｃ）の場合、サブサーミスタ６ｂが接触している定着フィルム１の領域は領域Ｓ０になるため、定着フィルム１が加熱されている間、図４（ｆ）に示されるように、サブサーミスタ６ｂは表層１１ａの温度（一定の高温）を検出することになる。つまり、サブサーミスタ６ｂが図４（ｆ）に示すような温度変動パターンを検出している場合、定着フィルム１は長手方向他端部側に寄っており、給電部材５ｂと導電層４ｂの接触面積が低下していることが分かる。

定着フィルム１において、領域Ｓ１は、高温領域と低温領域が共に存在する領域であり、かつ定着フィルム１の長手方向への移動量以下の長手幅を有する領域である。

図５は定着フィルム１の長手方向端部の削れ（磨耗）を検知するために制御部１００が実行する定着フィルム１の長手方向の位置検出プロセスのフローチャートである。

ＳＴＥＰ１では、制御部１００は定着フィルム一回転分の時間の間のメインサーミスタ６ａの検出温度ｍａｉｎ（Ｘ）と、サブサーミスタ６ｂの検出温度ｓｕｂ（Ｘ）と、を取り込む。

ＳＴＥＰ２では、サブサーミスタ６ｂの検知温度ｓｕｂ（Ｘ）を時間ｄｔで微分し、ｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）を算出する。ここで、時間ｄｔはサブサーミスタ６ｂが導電層４ｂの突部４ｂ１の低温領域を検知するのに十分な時間である必要がある。本実施例では、突部４ｂ１の回転方向長さは１０ｍｍ、通常時の定着フィルム１の回転速度は１００ｍｍ／ｓであるため、突部４ｂ１をセンシングするには１０ｍｓｅｃ間隔のサンプリング時間があれば十分である。即ち、ｄｔ＝１０ｍｓｅｃでｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）を算出することは、１０ｍｓｅｃ毎のサブサーミスタ６ｂの検出温度差を算出することに等しい。

ＳＴＥＰ３では、サブサーミスタ６ｂの検出温度の微分値ｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）の絶対値が所定値Ａ（本実施例では３０℃）以上か未満かを判断する。微分値ｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）の絶対値が所定値Ａ以上である場合（ＹＥＳ）、短時間に大きな温度変動があったと判断し、定着フィルム１の長手方向の位置は正常と判断して、ＳＴＥＰ４に進む。微分値ｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）の絶対値が所定値Ａ未満である場合（ＮＯ）、定着フィルム１の長手方向の位置が異常と判断して、ＳＴＥＰ７に進む。

ＳＴＥＰ４では、定着フィルム二回転分（本実施例では２０００ｍｓｅｃ）のサブサーミスタ６ｂの検出温度の微分値ｄ／ｄｔ・ｓｕｂ（Ｘ）のうちで、所定値Ａ以上となったタイミングの間隔ΔＴを算出する。

ＳＴＥＰ５では、ΔＴに所定のマージン（例えば通常の１．１倍である）を掛けた値Ｃ以上か未満かを判断する。ΔＴがＣ以上である場合（ＹＥＳ）、定着スリップと判断してＳＴＥＰ６に進む。ΔＴがＣ未満である場合（ＮＯ）、全て正常と判断して一連の処理を終了する。

ＳＴＥＰ６では、所定の表示部に「定着フィルムスリップ警報」を表示して一連の処理を終了する。

ＳＴＥＰ７では、定着フィルム１の移動方向を確認するため、サブサーミスタ６ｂの検出値の平均値Ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（Ｘ）｝を算出し、Ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（Ｘ）｝が所定値Ｂ（本実施例では１００℃）以上か未満かを判断する。Ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（Ｘ）｝が所定値Ｂ以上である場合（ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ８ａに進む。Ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（Ｘ）｝が所定値Ｂ未満である場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰ８ｂに進む。

ＳＴＥＰ８ａでは、所定の表示部に「定着フィルム右寄り警報」を表示して一連の処理を終了する。

ＳＴＥＰ８ｂでは、所定の表示部に「定着フィルム左寄り警報」を表示して一連の処理を終了する。

本実施例の定着装置Ｂは、図５に示す定着フィルム１の長手方向の位置検出プロセスを一定時間毎に行うことで、長期の耐久で定着フィルム１の長手方向端部が削れて摩耗してきた場合に、所定の削れ量を超えた時点でその摩耗を検知することが可能となる。しかも、サブサーミスタ６ｂを温度検出手段として使用している為、専用の検知手段を持つ必要が無く、低コストで、かつ効果的に定着フィルム１の長手方向端部の摩耗の検知を行なうことができる。

定着装置Ｂでの記録材Ｐの搬送異常などを検知する場合、制御部１００は次のような処理を行う。即ち、定着フィルム１の一回転に必要な時間が所定以上であった場合に、定着フィルム１が加圧ローラ３に安定的に従動回転されていないと判定し、「定着フィルムスリップ警報」を表示する。これにより、定着装置Ｂでの記録材Ｐの搬送異常などを検知することも可能となる。

また、制御部１００は、電気ノイズ等による誤検知を回避するため、例えば１０回転中で警報が３回以上検知した場合に画像形成装置の稼動を停止する、などの誤検知回避機能などを持っても良い。

［実施例２］
定着装置Ｂの他の例を説明する。本実施例では、実施例１の定着装置Ｂと同じ部材及び部分には同一の符号を付している。

（２−１）定着フィルム１の長手方向端部の摩耗検知の説明
図６は本実施例の定着装置Ｂにおける自己発熱式の定着フィルム１を長手方向に切断して開いた展開図である。図７は定着フィルム１が長手中央位置から移動したときの定着フィルム１の領域Ｓ１と、サブサーミスタ６ｂと、給電部材５ｂの位置関係を表わす図である。

本実施例の定着フィルム１は、実施例１と同様、表層ａと導電層４ａが存在する領域Ｓ１を有していることを特徴とする。そしてこの点を除いて実施例１の定着フィルム１と同じ構成としてある。上記領域Ｓ１は、定着フィルム１の周方向において領域Ｓ２の導電層４ｂの内端縁の一部に導電層４ｂと連続するように設けられた三角形状の突部４ｂ２を領域Ｓ０の表層１１ａ内に有している。突部４ｂ２において、長手幅は４ｍｍ、三角形部分は領域Ｓ１の面積を表層１１ａと導電層４ｂで丁度二分割した形になっている。

定着フィルム１の領域Ｓ１と、給電部材５ａ及び給電部材５ｂと、サブサーミスタ６ｂと、の位置関係は次の通りである。定着フィルム１の長手方向中央位置が給電部材５ａと給電部材５ｂのちょうど中間に存在する（定着フィルム１の基準位置）とき、サブサーミスタ６ｂは領域Ｓ１の突部４ｂ２の長手方向中央に位置するようになっている。

即ち、仮に定着フィルム１が長手方向中央位置から定着フィルム１の長手方向一端部側と長手方向他端部側の左右いずれかに２ｍｍを超えて移動した場合、サブサーミスタ６ｂは領域Ｓ１から外れることになる。定着フィルム１と定着フランジ９ａ，９ｂとの間はガタ分として約０．５ｍｍの隙間がある。仮にこのガタ分だけ定着フィルム１が左右いずれかに偏っても、給電部材５ａ及び給電部材５ｂは対応する導電層４ａ及び導電層４ｂから外れることは無く、またサブサーミスタ６ｂも領域Ｓ１から外れることはない。

つまり、領域Ｓ１は、定着フィルム１の回転方向に高温領域と低温領域が共に存在する領域であり、定着フィルム１の長手方向端部が摩耗する前の定着フィルム１の長手方向への移動量（５ｍｍ）よりも小さい長手幅（４ｍｍ）を有する領域である。

図７は定着フィルムが長手方向中央位置から移動してたときの定着フィルム１の領域Ｓ１と、サブサーミスタ６ｂと、給電部材５ｂの位置関係を表わす図である。

図７（ｂ）は定着フィルム１の領域Ｓ１の突部４ｂ２の長手方向中央にサブサーミスタ６ｂが存在している状態を表わしている。この場合、給電部材５ｂは導電層４ｂの領域何で導電層４ｂと適切に接触している。従って給電部材５ｂに安定した給電（通電）が行える。

図７（ｂ）中では省略されているが、給電部材５ｂとは反対側の給電部材６ａも導電部４ａ内で導電部４ａと適切に接触しているような位置関係にある。

図７（ｅ）は定着フィルム１が回転・発熱しているときにサブサーミスタ６ｂが検出した領域Ｓ１の温度変動パターンを表わしている。

図７（ｂ）に示されるように、通電・加熱されつつ回転する定着フィルム１が長手方向中央位置に存在する場合、サブサーミスタ６ｂは表層１１ａ（高温領域）を一回転の半分だけ通過し、導電層４ｂ（低温領域）を同様に一回転の半分通過することになる。

そのときのサブサーミスタ６ｂが検出した温度は、図７（ｅ）に示されるように、高温領域と低温領域をほぼ同じ時間だけ検出すること事が分かる。逆に言えば、サブサーミスタ６ｂが検出した温度推移が、高温領域を検出した時間と低温領域を検出した時間が等分の場合、定着フィルム１は長手方向中央位置に存在することが分かる。

図７（ａ）は定着フィルム１の長手方向一端部が削れることによって、定着フィルム１の長手幅が短くなった場合に、定着フィルム１が長手方向一端部側に移動した場合を表わしている。図７（ｄ）は定着フィルム１が回転・発熱しているときにサブサーミスタ６ｂが検出した領域Ｓ２の温度変動パターンを表わしている。

図７（ａ）のように、定着フィルム１が長手方向中央位置から定着フィルム１の長手方向一端部側に移動する。すると、図７（ｄ）に示されるように、サブサーミスタ６ｂが表層１１ａを通過する時間（即ち高温領域を検出する時間）が短くなり、導電層４ｂを通過する時間（即ち低温領域を検知する時間）が増える。そして定着フィルム１が長手方向中央位置から２ｍｍ以上定着フィルム１の長手方向一端部側に移動した場合、つまり、サブサーミスタ６ｂが領域Ｓ２に達した場合、図７（ｄ）のようにサブサーミスタ６ｂが検出する温度は低温領域のみの温度となる。

同様に、図７（ｃ）のように、定着フィルム１が長手方向中央位置から定着フィルム１の長手方向他端部側に移動する。すると、図７（ｆ）に示されるように、サブサーミスタ６ｂが表層１１ａを通過する時間（即ち高温領域を検知する時間）が長くなり、導電層４ｂを通過する時間（即ち低温領域を検知する時間）が短くなる。そして定着フィルム１が中央基準で２ｍｍ以上定着フィルム１の長手方向他端部に移動した場合、つまり、サブサーミスタ６ｂが領域Ｓ０に達した場合、図７（ｆ）のようにサブサーミスタ６ｂが検出する温度は高温領域のみの温度となる。

本実施例の定着装置Ｂでは、制御部１００がサブサーミスタ６ｂの検出した温度を監視し、高温領域の時間と低温領域の時間の比から後述のｔｐを算出することで、定着フィルム１の長手方向の位置を検知する事が可能となる。ここで、ｔｐとは、フィルムの長手方向の位置情報を表している。例えば定着フィルム１の位置を検知してエラーが発生する前に何らかの手段で定着フィルム１の位置を制御すれば、ｔｐを用いることで定着フィルム１の位置を制御することができる。しかし、本実施例では、アクティブな定着フィルム制御は行わないので、単に定着フィルム１のエラー判定手段として用いている。

また、低温領域から高温領域へ立ち上がる時間間隔（もしくは高温領域から低温領域へ立ち下がる時間間隔）は定着フィルム１の一回転する周期に等しいので、この立ち上がり（もしくは立下り）周期から定着フィルム１の回転速度を求めることが可能となる。

図８は定着フィルム１の長手方向端部の削れ（摩耗）を検知するために制御部１００が実行する定着フィルム１の長手方向の位置検出プロセスのフローチャートである。図９は温度変動パターンと位置判定プロセスを表わす説明図である。

ここで、定着フィルム１の直径がφ１８、周長が５６．６２ｍｍ、理論上の回転速度が１００ｍｍ／ｓであるため、理論上は定着フィルム１の一回転に必要な時間は５６５．２ｍｓｅｃである。制御部１００の温度検知は１０ｍｓｅｃ毎に可能であるため、定着フィルム一回転中で約５６回の温度検知が可能である。

ＳＴＥＰ１１では、サブサーミスタ６ｂの検知温度ｓｕｂ（Ｘ）をサンプリングする。基準温度（本実施例では１００℃）以上かどうかで高温と低温に２値で規格化する（規格化した温度データを表しているのが図９（ａ）である）。低温から高温へ立ち上がったタイミングをｔ０、次に高温から低温へ立ち下がったタイミングをｔ１、更に再度低温から高温へ立ち上がったタイミングをｔ２としてＳＴＥＰ１２に進む。

ＳＴＥＰ１２では、立ち上がり・立ち下がりのいずれかが検知できなかった場合、ＳＴＥＰ１７に進む。ｔ０、ｔ１、ｔ２の全てが検知できた場合、ＳＴＥＰ１３に進む。

ＳＴＥＰ１３では、定着フィルム１の理論上の周長Ｌ（本実施例ではφ１８の定着フィルムを使用している為、Ｌ＝５６．５２ｍｍ）をｔ２からｔ０を差し引いた値で割り、定着フィルム１の回転速度Ｒを得る。

ＳＴＥＰ１４では、定着フィルム１の回転速度Ｒが所定値（正常な回転速度の９５％（本実施例では９５ｍｍ／ｓ））以上か未満かを判断する。回転速度Ｒが所定値以上の場合（ＹＥＳ）、正常とみなしてＳＴＥＰ１５に進む。定着フィルムの回転速度Ｒが所定値未満の場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰ１６に進む。

ＳＴＥＰ１５では、ｔｐ＝（ｔ１−ｔ０）／（ｔ２−ｔ０）を算出して定着フィルム１の位置を求める。図９（ａ）のようにｔｐ＝０．５のとき、定着フィルム１は長手方向中央位置に在ると判断できる。図９（ｂ）のようにｔｐ＜０．５のときは定着フィルム１は長手方向一端部側に移動していると判断できる。図９（ｃ）のようにｔｐ＞０．５のときは定着フィルム１は長手方向他端部側に移動していると判断できる。

ＳＴＥＰ１６では、定着フィルム１の回転速度Ｒが理論値よりも遅い場合は、図９（ｄ）のように、ｔ０を基準としたｔ１およびｔ２が、理論値よりも大きくなる事が分かる。この場合、定着スリップと判断し、所定の表示部に「定着フィルムスリップ警報」を表示して一連の処理を終了する。

ＳＴＥＰ１７では、定着フィルム１の移動方向を確認するため、サブサーミスタ６ｂの検知温度の平均値ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（ｘ）｝を算出し、ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（ｘ）｝が所定値Ｂ（本実施例では１００℃）以上か未満かを判断する。ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（ｘ）｝が所定値Ｂ以上である場合（ＹＥＳ）、ＳＴＥＰ１８ａに進む。ａｖｅｒａｇｅ｛ｓｕｂ（ｘ）｝が所定値Ｂ未満である場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰ１８ｂに進む。

ＳＴＥＰ１８ａでは、所定の表示部に「定着フィルム右寄り警報」を表示して一連の処理を終了する。

ＳＴＥＰ１８ｂでは、所定の表示部に「定着フィルム左寄り警報」を表示して一連の処理を終了する。

本実施例の定着装置Ｂは、図８に示す定着フィルム１の長手方向の位置検出プロセスを一定時間毎に行うことで、長期の耐久で定着フィルム１の長手方向端部が削れて摩耗してきた場合に、所定の削れ量を超えた時点でその摩耗を検知することが可能となる。

また、定着フィルム１の回転速度が所定値未満になった時点で、「定着フィルムスリップ警報」を表示することにより、定着装置Ｂでの記録材Ｐの搬送異常などを検知することも可能となる。

また、定着フィルム１の長手方向の位置は、ＳＴＥＰ１５で算出されたｔｐから判断することが可能である。そのため、定着フィルム１と加圧ローラ３の角度を調節する機構を備えることで、定着フィルム１の長手の偏り自体を制御することも可能である。

１：定着フィルム、３：加圧ローラ、４ａ，４ｂ：導電層、５ａ，５ｂ：給電部材、６ｂ：サブサーミスタ、１０：発熱層、１００：制御部、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、Ｓ０：高温領域、Ｓ１：領域、Ｓ２：低温領域、ｔ：未定着トナー画像、

Claims (4)

1. 回転可能な筒状の発熱部材と、前記発熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
   温度検出手段を有し、前記発熱部材は、記録材搬送方向と直交する長手方向に、前記画像の加熱を行うための高温領域と、前記高温領域よりも温度の低い低温領域と、前記発熱部材の回転方向に前記高温領域と前記低温領域が共に存在する領域であり前記発熱部材の長手方向端部が摩耗する前の前記発熱部材の長手方向への移動量よりも小さい長手幅を有する領域と、を有し、回転する前記発熱部材の前記領域について前記温度検出手段で検出した温度変動パターンに基づき前記発熱部材の長手方向端部の磨耗を検知することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記高温領域は通電により発熱する発熱層によって形成され、前記低温領域は前記発熱層と電気的に接続され前記発熱層よりも抵抗の低い導電層によって形成され、前記導電層に給電部材を接触させ、前記給電部材を介して前記導電層に通電することにより前記発熱層を発熱させることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 制御手段を有し、前記制御手段は、前記発熱部材が回転している際に、前記温度検出手段で検出した前記温度変動パターンに基づいて、前記発熱部材の長手方向の位置を判断することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 制御手段を有し、前記制御手段は、前記発熱部材が回転している際に、前記温度検出手段で検出した前記温度変動パターンに基づいて、前記発熱部材の回転速度を求めることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。