JP6154782B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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には、被記録媒体にトナーを定着させる定着装置が設けられている。例えば、定着装置は、無端ベルト状の加熱回転ベルトと加圧ローラーとで形成される定着ニップ部に、未定着のトナーを担持した被記録媒体を挿通することによって、被記録媒体に熱及び圧力を加えてトナーを定着させる。例えば、定着ニップを加熱するヒーターは加熱回転ベルトの内側に設けられている。

停止状態の加熱回転ベルトがヒーターによって加熱されると、加熱回転ベルトが変形又は発火を起こしやすいという問題点がある。このため、加熱回転ベルトの回転状態に異常が生じた場合、ヒーターによる加熱を早期に停止する必要がある。

例えば、特許文献１に記載の定着装置は、加熱回転ベルト（第１回転体）の外周面の径方向の位置を定期的にセンサーで検出することにより、第１回転体の回転状態を判定することができる。

特開２０１０−２７６７５８号公報

しかしながら、本発明者は、鋭意研究により、第１回転体の外周面の位置に表れる更に小さな変化又は不規則な変化を検出して、第１回転体の回転状態の誤判定を抑制することが必要である点を見出した。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１回転体の回転状態の誤判定を抑制することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、被記録媒体にトナーを定着させる。前記定着装置は、第１回転体と、ヒーターと、受圧部材と、支持部材と、第２回転体と、位置検出部と、判定部とを備える。前記第１回転体は、無端ベルト状で周方向に回転可能である。前記ヒーターは、前記第１回転体を加熱する。前記受圧部材は、前記第１回転体の内側に配置され、前記第１回転体の内周面に当接する。前記支持部材は、前記第１回転体の前記内側に配置され、前記受圧部材を支持する。前記第２回転体は回転可能である。前記第２回転体は、前記第１回転体を介して前記受圧部材との間で前記被記録媒体を挟持して定着ニップを形成する。前記位置検出部は、前記第１回転体の外周面における径方向の位置を検出する。前記判定部は、前記位置検出部の検出結果に基づいて前記第１回転体の回転状態を判定する。前記位置検出部は、第１位置検出部材と、第２位置検出部材とを含む。前記第１位置検出部材は、前記第１回転体の回転方向に沿って前記定着ニップよりも上流側に配置される。前記第２位置検出部材は、前記回転方向に沿って前記定着ニップよりも下流側に配置される。

本発明に係る画像形成装置は、上記に記載の定着装置と、画像形成部とを備える。前記画像形成部は、前記トナーを前記被記録媒体に転写する。前記定着装置は、前記トナーを前記被記録媒体に定着させる。

本発明に係る定着装置によれば、第１回転体の回転状態の誤判定を抑制することが可能である。

本発明の実施形態１に係る定着装置の機能を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態２に係る定着装置における第１回転体を示す模式的な側面図である。 本発明の実施形態２に係る定着装置の判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る定着装置の判定処理を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３に係る定着装置における第１回転体を示す模式的な側面図である。 本発明の実施形態３に係る定着装置の判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る定着装置の判定処理を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態１〜実施形態３に係る定着装置の変形例を示す模式的な側面図である。 本発明の実施形態４に係る画像形成装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

（実施形態１）
図１を参照して、本発明に係る定着装置１００の実施形態１について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る定着装置１００の機能を示すブロック図である。

定着装置１００は、第１回転体１と、第２回転体４と、２つのヒーター６と、受圧部材２と、支持部材３と、位置検出部５と、制御部８とを備える。定着装置１００は、例えば、画像形成装置に搭載される。定着装置１００は、被記録媒体Ｐを加熱及び加圧することで、未定着のトナーＴＮを溶融させて被記録媒体Ｐに定着させる。

第１回転体１は、円筒状の加熱回転ベルトである。第１回転体１は、ロール状（無端ベルト状）に形成され、耐熱性を有する。第１回転体１は、被記録媒体Ｐの搬送方向Ｄと直交する方向に延びる回転軸を中心に、周方向（回転方向Ｒ１）に回転可能である。第１回転体１は、複数の層が積層されることによって形成される。複数の層は、金属層と弾性層と離型層とから構成される。金属層の外周面に弾性層が配置され、弾性層の外周面に離型層が配置される。例えば、金属層は、厚さ３０μｍのＳＵＳ（ステンレス鋼）である。弾性層は、厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴムである。離型層は、厚さ３０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のフッ素樹脂製の耐熱性フィルムである。

第２回転体４は、円柱状の加圧ローラーである。第２回転体４は、外周面４１及びローラー軸４２を含む。第２回転体４は、ローラー軸４２（回転軸）を中心に回転可能である。ローラー軸４２は第１回転体１の回転軸と平行である。以下、第１回転体１の回転軸及び第２回転体４のローラー軸４２に沿った方向を単に「軸方向」と記載する。第２回転体４は、芯金と弾性層と離型層とから構成される。芯金の外周面に弾性層が配置され、弾性層の外周面に離型層が配置される。例えば、芯金は直径１４ｍｍのアルミニウム又は鉄である。弾性層は、厚さ５．５ｍｍのシリコーンゴムである。離型層は、厚さ５０μｍのＰＦＡやＰＴＦＥのフッ素樹脂である。ローラー軸４２には、第２回転体４を回転させて駆動する第２回転体駆動部４３が直結される。第２回転体駆動部４３は、例えば、電動モーターである。

外周面４１は、第１回転体１の外周面１１に当接するように配置される。第１回転体１は、第２回転体４の回転に従動して回転する。これにより、第１回転体１と第２回転体４との間で、トナーＴＮが転写された被記録媒体Ｐを挟持する定着ニップＮが形成される。第１回転体１の定着ニップＮの反対側の外部と、第１回転体１及び第２回転体４の軸方向の両端の外部とは、筐体によって囲われている。

２つのヒーター６は定着ニップＮを加熱する。ヒーター６は、例えば、ハロゲンヒーター又はセラミックヒーターを含む。２つのヒーター６の各々は、第１回転体１の内側における支持部材３よりも搬送方向Ｄの下流側及び上流側にそれぞれ配置される。ヒーター６は、定着ニップＮを通過するように搬送される被記録媒体Ｐに、第１回転体１を介して熱を付与する。トナーＴＮが転写された被記録媒体Ｐが定着ニップＮを通過すると、トナーＴＮが溶融して被記録媒体Ｐに定着する。

受圧部材２は、軸方向の断面視において、第１回転体１の径方向中心に向けて開放したＣ字形状を有する。具体的には、受圧部材２は、摺接平板部２１と、２つの側面板部２２と、２つの傾斜板部２３とを有する。摺接平板部２１は、定着ニップＮと平行に配置される。２つの側面板部２２は、摺接平板部２１に対して垂直に延びる。２つの傾斜板部２３の各々は、被記録媒体Ｐの搬送方向Ｄに沿った摺接平板部２１の両端と側面板部２２とを繋ぐ。受圧部材２は、例えば、厚さ０．２ｍｍのＳＵＳ（ステンレス鋼）から構成される。受圧部材２は、第１回転体１の内側において、軸方向に沿って延びる。受圧部材２の軸方向の両端は筐体に固定される。

受圧部材２は、第１回転体１を介して第２回転体４との間に定着ニップＮを形成する。第１回転体１が回転すると、第１回転体１の下部の内周面１２が摺接平板部２１及び傾斜板部２３に摺動する。受圧部材２は、第２回転体４から第１回転体１が受ける圧力を受け止めるために、一定以上の強度を要する。また、受圧部材２は、第１回転体１の内周面１２と接しているため、熱容量、耐熱性及び耐摩耗性に優れていることが好ましい。受圧部材２は、例えば、ＳＵＳから形成される。あるいは、受圧部材２は樹脂で形成されてもよい。

支持部材３は、軸方向の断面視において、略Ｔ字形状（Ｔ字形状を含む）を有する。具体的には、支持部材３は、下端板部３１と、立上げ板部３２と、断熱部材３３と、反射部材３４とを含む。支持部材３は、例えば、厚さ３ｍｍのＳＵＳから構成される。下端板部３１は、断熱部材３３を挟んで、受圧部材２の摺接平板部２１に突き当てられる。立上げ板部３２は、第１回転体１の径方向中心に向かって延び、第１回転体１の定着ニップＮの反対側の内周面１２に近接する高さを有する。下端板部３１の表面及び立上げ板部３２の両面の全域は、反射部材３４に覆われている。反射部材３４は、例えば、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム又は金膜で構成される。反射部材３４は、ヒーター６の輻射熱が光熱変換しないように輻射熱を反射する。断熱部材３３は、例えば、厚さ２ｍｍの耐熱性シリコーンスポンジ、シリコーン繊維加工布又はガラスウールから構成される。断熱部材３３は、受圧部材２から支持部材３に熱が伝達することを抑制する。

支持部材３は、受圧部材２と同様に、軸方向に沿って延び、軸方向の両端を筐体に固定される。支持部材３は、第１回転体１の内側に配置され、第２回転体４から受圧部材２が受ける圧力を受け止めて受圧部材２を支持する。これにより、定着ニップＮにおける圧力（定着圧）が安定し、定着ニップＮを通過する被記録媒体Ｐに強い圧力を加えることが可能である。なお、定着ニップＮにおける第１回転体１と第２回転体４との摩擦（摺動）により、第１回転体１の外周面１１において、定着ニップＮよりも回転方向Ｒ１の下流側に弛みが発生しやすく、上流側に張りが発生しやすい。

位置検出部５は、第１位置検出部材５１と、第２位置検出部材５２とを含む。第１位置検出部材５１及び第２位置検出部材５２（以下、単に「位置検出部材５１及び５２」と記載する。）の各々は、第１回転体１の軸方向の中央部に配置される。第１位置検出部材５１は、第１回転体１の回転方向Ｒ１に沿って定着ニップＮよりも上流側に配置される。第２位置検出部材５２は、定着ニップＮよりも下流側に配置される。位置検出部材５１及び５２は、位置を検出する光センサーである。

位置検出部材５１及び５２の各々は、第１回転体１の外周面１１に接触せずに、第１回転体１の外周面１１における径方向の位置Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ検出する。以下、「第１回転体１の外周面１１における径方向の位置Ｌａ、Ｌｂ」を単に「径方向位置Ｌａ、Ｌｂ」と記載する。具体的には、位置検出部材５１及び５２は、第１回転体１の外周面１１に光を照射することによる反射光を利用して、第１回転体１までの距離を計測する。位置検出部材５１及び５２は径方向位置Ｌａ及びＬｂを継続的に検出する。径方向位置Ｌａ及びＬｂは、例えば、第１回転体１の外周面１１の張り、弛み、変形又は膨張によって変化し得る。

制御部８は、制御基板に搭載される。制御部８は、判定部８１を含む。判定部８１は、回転判定部８１ａと、故障判定部８１ｂとを含む。判定部８１は、位置検出部５の検出結果に基づいて、第１回転体１の回転状態を判定する。具体的には、回転判定部８１ａは、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化の有無に基づいて第１回転体１の回転の有無を判定する。例えば、変化がある場合には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していると判断し、同様に、変化がない場合には、第１回転体１が回転していないと判断する。径方向位置の「変化」は、第２回転体４の駆動開始前の径方向位置（基準位置）とその後の径方向位置との差異を示す。故障判定部８１ｂは、ヒーター６による加熱開始後に、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々が規定の閾値より大きい場合、第１回転体１に故障が生じていると判定する。

制御部８は、更に第２回転体駆動制御部８２と、ヒーター制御部８３と、報知部８４とを含む。報知部８４には、表示出力部８５が接続される。第２回転体駆動制御部８２は、判定部８１の判定結果に基づいて第２回転体４の回転数を制御する。具体的には、第２回転体駆動制御部８２は、判定部８１から出力される判定信号Ｓ１に基づいて、第２回転体駆動部４３に制御信号Ｓ２を出力する。第２回転体駆動部４３は、第２回転体駆動制御部８２から出力された制御信号Ｓ２に基づいて、第２回転体４の回転駆動を停止又は続行するように制御する。

ヒーター制御部８３は、判定部８１の判定結果に基づいてヒーター６の発熱を制御する。ヒーター制御部８３は、判定部８１から出力される判定信号Ｓ１に基づいて、電源部からヒーター６への電力供給回路に介在するスイッチにＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ３を出力する。ヒーター制御部８３は、ＯＮ信号Ｓ３を出力することによってヒーター６が第１回転体１に対する加熱動作（ヒーター６の発熱）を行うよう制御する。同様に、ヒーター制御部８３は、ＯＦＦ信号Ｓ３を出力することによって、加熱前には加熱動作を行わないよう制御し、加熱時には加熱を停止するよう制御する。

報知部８４は、判定部８１から出力される判定信号Ｓ１に基づいて表示出力部８５に制御信号Ｓ４を出力し、定着装置１００の故障のような警告を表示する又は表示しないように表示出力部８５を制御する。表示出力部８５は、例えば、点灯又は文字によって警告を知らせる。また、表示出力部８５に代えて、警告を音により報知する警告音出力部、又は警告表示と警告音とを組み合わせたものを用いてもよい。

以上、図１を参照して説明したように、第１位置検出部材５１は、第１回転体１の回転方向Ｒ１に沿って定着ニップＮの上流側に配置され、第１回転体１の外周面１１の径方向の位置Ｌａの変化を検出する。一方、第２位置検出部材５２は、定着ニップＮの下流側に配置され、位置Ｌｂの変化を検出する。判定部８１は、位置検出部材５１及び５２の検出結果に基づいて、第１回転体１の回転状態を判定する。従って、第１回転体１が異常回転している場合に、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々における微細な変化又は不規則な変化を個別に検知することが可能である。また、第１回転体１が停止している場合に、単に回転の有無によって検知するだけでなく、径方向位置Ｌａを閾値と比較するとともに径方向位置Ｌｂを閾値と比較することによって、回転の有無を更に正確に検知することができる。その結果、第１回転体１の回転状態の誤判定を抑制することが可能である。

（実施形態２）
図１〜図４を参照して、本発明に係る定着装置１００の実施形態２について説明する。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、第１回転体１を示す模式的な側面図である。図２（ａ）〜図２（ｆ）において、図面が過度に複雑になることを避けるために、第２回転体４、ヒーター６、受圧部材２、支持部材３及びトナーＴＮを省略している。実施形態２では、実施形態１で説明した判定部８１が、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化方向の違いに基づいて第１回転体１の回転状態を判定する。

判定部８１は、径方向位置Ｌａの変化方向Ｄａと、径方向位置Ｌｂの変化方向Ｄｂとの違いに基づいて、第１回転体１の回転状態を判定する。径方向位置の「変化方向」は、基準位置に対して径外側方向（弛み方向）、径内側方向（張り方向）、又は変化なし、の３通りある。径外側方向は、第１回転体１の回転軸から径方向に沿って外周面１１に向かう方向である。径内側方向は、第１回転体１の外周面１１から径方向に沿って回転軸に向かう方向である。以下、径外側方向を「Ｘ１方向」、径内側方向を「Ｘ２方向」と記載する。

図２を参照して、径方向位置Ｌａ及びＬｂの変化方向Ｄａ及びＤｂの具体例を説明する。図２（ａ）は、径方向位置Ｌａ及びＬｂの基準位置を示している。例えば、定着ニップＮの上流側（下流側）における基準位置は、第２回転体４の駆動開始前に第１位置検出部材５１（第２位置検出部材５２）によって検出された径方向位置Ｌａ（径方向位置Ｌｂ）である。図２（ｂ）、及び図２（ｄ）〜図２（ｆ）において、２点鎖線は、当該基準位置の検出時における第１回転体１の外周面１１を示す。

図２（ｂ）は、第１回転体１が一定の回転数で回転している状態（定常回転状態）を示す。定常回転状態において、径方向位置Ｌａの変化方向ＤａはＸ２方向であり、径方向位置Ｌｂの変化方向ＤｂはＸ１方向である。この場合、第１回転体１の径方向位置Ｌａ及びＬｂは規則的に変化しており、各々の変化方向は異なっている。

図２（ｃ）は、第１回転体１が正常に回転を開始しなかった状態、又は回転の開始直後に停止した状態を示す。例えば、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々は、基準位置の検出の前後において変化が見られない。このように変化が全く見られない場合、第１回転体１はヒーター６によって加熱されていないことが多い。

図２（ｄ）及び図２（ｅ）は、第１回転体１の回転数が一定でない状態（異常回転状態）を示す。図２（ｄ）は、異常回転状態において、変化方向Ｄａ及びＤｂが共にＸ１方向であり変化方向が一致していることを示している。同様に、図２（ｅ）は、変化方向Ｄａ及びＤｂが共にＸ２方向であり変化方向が一致していることを示している。

図２（ｆ）は、第１回転体１が正常に回転を開始しなかった状態又は回転の開始直後に停止した状態において、第１回転体１がヒーター６によって加熱されている場合を示す。この場合、熱によって第１回転体１に部分的に変形が生じる可能性がある。例えば、径方向位置Ｌｂのみ変化方向ＤａがＸ１方向となる場合のように、径方向位置Ｌａ及びＬｂのいずれか一方にのみ変化が表れる。

図３及び図４を参照して、回転判定部８１ａ及び故障判定部８１ｂによる判定処理の具体例について説明する。図３及び図４は、定着装置１００の判定処理を示すフローチャートである。

ステップＳＴ１において、第１回転体１の径方向位置Ｌａ及びＬｂを検出する。具体的には、第１位置検出部材５１は、第２回転体駆動部４３による第２回転体４の駆動開始前、すなわち、第１回転体１の停止中に、径方向位置Ｌａを検出する。一方、第２位置検出部材５２は、第１回転体１の停止中に径方向位置Ｌｂを検出する。基準位置は、例えば、第２回転体４の駆動開始前（第１回転体１の停止中）の径方向位置Ｌａ及びＬｂである（図２（ａ）参照）。

ステップＳＴ２において、第２回転体４の回転を開始する。具体的には、第２回転体駆動制御部８２は、第２回転体４が回転して駆動するよう第２回転体駆動部４３を制御する。第２回転体４の回転に応じて、第１回転体１は従動して回転する。

ステップＳＴ３において、径方向位置Ｌａの変化後の位置を検出する。例えば、第１位置検出部材５１は、第２回転体４が駆動（第１回転体１が回転）してから３秒後の径方向位置Ｌａを検出する。

ステップＳＴ４において、ステップＳＴ３と同様に、径方向位置Ｌｂの変化を検出する。なお、ステップＳＴ３及びステップＳＴ４は同じタイミングで処理される。

ステップＳＴ５及びステップＳＴ６において、回転判定部８１ａは、径方向位置Ｌａ及びＬｂの変化方向Ｄａ及びＤｂに基づいて、第１回転体１の回転の有無を判定する。具体的には、まず、ステップＳＴ５において、径方向位置Ｌａ及びＬｂの双方に変化がある場合（Ｙｅｓ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していると判定し、判定処理がステップＳＴ６に進む（図２（ｂ）、図２（ｄ）又は図２（ｅ）参照）。径方向位置Ｌａ又はＬｂのいずれかの変化がない場合（Ｎｏ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していないと判定し、判定処理がステップＳＴ１４に進む（図２（ｃ）又は図２（ｆ）参照）。第１回転体１が回転していないと判定された場合には、定着装置１００に異常が生じている可能性があるため、適切な処理を行う必要がある。

回転判定部８１ａにおいて第１回転体１が回転していないと判定される代表的な状況は、第１回転体１の外周面１１が第２回転体４の外周面４１に対してスリップし、第１回転体１が全く従動せず回転していない、あるいは、第２回転体駆動部４３の不良により第２回転体４が全く回転していないなどの回転不良が発生している状況である。

ステップＳＴ６において、径方向位置Ｌａの変化方向Ｄａと径方向位置Ｌｂの変化方向Ｄｂとが異なる場合（Ｙｅｓ）には、故障判定部８１ｂは、定着装置１００に異常が生じていないと判定し、判定信号Ｓ１を出力して、判定処理がステップＳＴ７へ進む（図２（ｂ）参照）。同様に、変化方向Ｄａと変化方向Ｄｂとが一致する場合（Ｎｏ）には、故障判定部８１ｂは、定着装置１００に異常が生じていると判定し、判定処理がステップＳＴ１４へ進む（図２（ｂ）又は図２（ｅ）参照）。

ステップＳＴ７において、ヒーター６の発熱を開始する。具体的には、ヒーター制御部８３は、回転判定部８１ａ及び故障判定部８１ｂから出力される判定信号Ｓ１に基づいて、電源部からヒーター６への電力供給回路に介在するスイッチにＯＮ信号Ｓ３を出力することにより、ヒーター６による第１回転体１の加熱動作（ヒーター６の発熱）を開始するように制御する。これにより、定着装置１００は、定着ニップＮを通過する被記録媒体Ｐに付着しているトナーＴＮを溶解させる。同時に、定着装置１００は、第２回転体４によって被記録媒体Ｐに圧力を加え、トナーＴＮを被記録媒体Ｐに定着させる。

続けて、ステップＳＴ８〜ステップＳＴ１２において、ヒーター６による加熱動作が行われている状態で、回転判定部８１ａ及び故障判定部８１ｂによる判定が行われる。判定処理は、ステップＳＴ１、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ６における判定処理と同様である。

具体的には、ステップＳＴ８において、上述のステップＳＴ１と同様に、第１位置検出部材５１及び第２位置検出部材５２は、径方向位置Ｌａ及びＬｂを継続的に検出する。ステップＳＴ８は、ヒーター６による加熱動作が行われている点においてステップＳＴ１とは異なる。基準位置はステップＳＴ１と同様である。また、基準位置は、例えば、ヒーター６による加熱動作開始から１秒後の径方向位置Ｌａ及びＬｂとしてもよい。

ステップＳＴ９において、上述のステップＳＴ３と同様に、第１位置検出部材５１は径方向位置Ｌａの変化後の位置を検出する。

ステップＳＴ１０において、上述のステップＳＴ４及びステップＳＴ９と同様に、第２位置検出部材５２は径方向位置Ｌｂの変化後の位置を検出する。

ステップＳＴ１１において、上述のステップＳＴ５と同様に、径方向位置Ｌａ及びＬｂの双方に変化がある場合（Ｙｅｓ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していると判定し、判定処理がステップＳＴ１２に進む。径方向位置Ｌａ又はＬｂのいずれかに変化がない場合（Ｎｏ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していないと判定し、判定処理がステップＳＴ１５に進む。

ステップＳＴ１２において、上述のステップＳＴ６と同様に、径方向位置Ｌａの変化方向Ｄａと、径方向位置Ｌｂの変化方向Ｄｂとが異なる場合（Ｙｅｓ）には、故障判定部８１ｂは、定着装置１００に異常が生じていないと判定し、判定処理がステップＳＴ１３へ進む。また、変化方向Ｄａと変化方向Ｄｂとが一致する場合（Ｎｏ）には、故障判定部８１ｂは、定着装置１００に異常が生じていると判定し、判定処理がステップＳＴ１５へ進む。

ステップＳＴ１３において、定着装置１００による定着動作が停止している場合（Ｙｅｓ）、判定処理は終了する。また、定着動作が停止していない場合（Ｎｏ）、判定処理がステップＳＴ８の前に戻り、引き続き位置検出部材５１及び５２の各々は径方向位置Ｌａ及びＬｂを検出する。このとき、基準位置は、ステップＳＴ１又はステップＳＴ８における基準位置と同様でもよいし、再度規定してもよい。このように、定着装置１００による定着動作が停止するまで、判定処理は繰り返し行われる。

ステップＳＴ１４において、ヒーター制御部８３は、回転判定部８１ａ又は故障判定部８１ｂから出力される判定信号Ｓ１に基づいて、制御信号Ｓ３を出力しないように制御する。これにより、ヒーター６は、第１回転体１の加熱を行わない状態を維持する。なお、ヒーター制御部８３は、制御信号Ｓ３を出力することにより、ヒーター６による加熱を行わないように制御してもよい。ステップＳＴ１４においてヒーター制御部８３による制御が行われた後、判定処理がステップＳＴ１６へ進む。

ステップＳＴ１６において、回転判定部８１ａ又は故障判定部８１ｂから出力される判定信号Ｓ１に基づいて、第２回転体駆動制御部８２は、第２回転体駆動部４３に制御信号Ｓ２を出力し、第２回転体４の回転駆動を停止するように制御する。ステップＳＴ１６において第２回転体駆動制御部８２による制御が行われた後、判定処理がステップＳＴ１７へ進む。

ステップＳＴ１７において、回転判定部８１ａ又は故障判定部８１ｂから出力される判定信号Ｓ１に基づいて、報知部８４は、表示出力部８５に制御信号Ｓ４を出力して、警告表示するように表示出力部８５を制御する。ステップＳＴ１７を経て、判定処理は終了する。

ステップＳＴ１５において、回転判定部８１ａ又は故障判定部８１ｂから出力される判定信号Ｓ１に基づいて、ヒーター制御部８３は、制御信号Ｓ３を出力する。これにより、電力供給回路中のスイッチがＯＦＦに制御され、電源部からヒーター６への電力の供給が停止し、ヒーター６による加熱が停止する。

そして、上述と同様に、ステップＳＴ１６において、第２回転体駆動制御部８２は、第２回転体４の回転駆動を停止させるように制御する。その後、ステップＳＴ１７において報知部８４は、警告表示するように表示出力部８５を制御する。ステップＳＴ１７を経て、判定処理が終了する。

以上、図１〜図４を参照して説明したように、判定部８１は、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化方向Ｄａ、Ｄｂの違いに基づいて、第１回転体１の回転状態を判定する。従って、第１回転体１が異常回転（又は停止）した際に、第１回転体１の外周面１１に表れる不規則な変化に応じて、第１回転体１の回転状態を判定することが可能である。

さらに、判定部８１によって、第１回転体１の回転に異常が生じていると判定された場合、ヒーター制御部８３は、第１回転体１を加熱しないようにヒーター６を制御する。第２回転体駆動制御部８２は、第１回転体１が加熱されていないことを確認した後に第２回転体４を停止させる。従って、第１回転体１の異常回転時に、ヒーター６によって第１回転体１に変形のような異常が生じることを早期に抑制できる。

（実施形態３）
図１及び図５〜図７を参照して、本発明に係る定着装置１００の実施形態３について説明する。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１回転体１を示す模式的な側面図である。図２と同様に、図５（ａ）〜図５（ｄ）において、第２回転体４、ヒーター６、受圧部材２、支持部材３及びトナーＴＮは省略している。実施形態３は、実施形態２で説明した判定部８１が変化方向の違いに基づいて判定することに対して、判定部８１が径方向位置Ｌａ及びＬｂにおける各々の変化量の和に基づいて判定する点で異なる。

判定部８１は、第１位置検出部材５１が検出する径方向位置Ｌａの変化量Ｑａと、第２位置検出部材５２が検出する径方向位置Ｌｂの変化量Ｑｂとの和に基づいて回転状態を判定する。径方向位置の「変化量」は、例えば、基準位置に対する、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の振れ幅を示す。なお、図５において、２点鎖線は、図２を参照して説明した基準位置検出時における第１回転体１の外周面１１を示す。

図５を参照して、変化量Ｑａ及びＱｂの具体例を説明する。図５（ａ）は、第１回転体１が回転し始めた直後の状態を示す。変化量が安定しておらず、例えば、変化量Ｑａは０．２ｍｍ、変化量Ｑｂは０．３ｍｍであり、変化量の和は０．５ｍｍである。

図５（ｂ）は、図２（ｃ）と同様に、第１回転体１がヒーター６によって加熱されることなく停止している状態を示す。例えば、変化量Ｑａ及びＱｂの各々は、０ｍｍである。

図５（ｃ）は、図２（ｂ）と同様に、第１回転体１の定常回転状態を示す。定常回転状態において、変化量Ｑａと変化量Ｑｂとの差は小さく、安定している。例えば、変化量Ｑａ及びＱｂの各々は、０．５ｍｍであり、変化量の和は１．０ｍｍである。

図５（ｄ）は、第１回転体１の異常回転状態を示す。異常回転状態において、変化量Ｑａ及びＱｂの各々の大きさには差が生じやすく、定常回転状態の変化量よりも極端に大きく（又は小さく）なることもある。例えば、変化量Ｑａは０．６ｍｍ、変化量Ｑｂは１．０ｍｍであり、変化量の和は１．６ｍｍである。

図６及び図７を参照して、回転判定部８１ａ及び故障判定部８１ｂによる判定処理の具体例について説明する。図６及び図７は、定着装置１００の判定処理を示すフローチャートである。なお、実施形態２との違いが明確になるように、実施形態２における判定処理と同様の点については説明を省略する。

ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４の各々は、図３を参照して説明したステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の各々に対応している。

ステップＳＴ２５において、故障判定部８１ｂは、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化量の和に基づいて、第１回転体１が回転しているか否かを判定する。具体的には、変化量Ｑａ及びＱｂの和が、予め設定された閾値よりも大きい場合（Ｙｅｓ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１が回転していると判定し、判定信号Ｓ１を出力して、判定処理がステップＳＴ２６へ進む。同様に、変化量Ｑａ及びＱｂの和が、閾値よりも小さい場合（Ｎｏ）には、回転判定部８１ａは、第１回転体１は故障により回転数が少ない（又は回転していない）と判定し、判定信号Ｓ１を出力して、判定処理がステップＳＴ３２へ進む。

例えば、ステップＳＴ２５における閾値を０．４ｍｍと設定した場合、図５（ａ）を参照して説明したように変化量Ｑａ及びＱｂの和が０．５ｍｍであれば、閾値より大きいため、第１回転体１が回転していると判定される。変化量Ｑｂの変化量も含めて判定するため、変化量Ｑａが微細な変化量（０．２ｍｍ）であっても誤検知しにくい。また、図５を参照して説明したように、変化量Ｑａ及びＱｂの和が０ｍｍであれば、閾値より小さいため、第１回転体１は故障により回転していないと判定される。

閾値は、第１回転体１の変形による定着装置１００の機能の低下を考慮して予め設定する。具体的には、第１回転体１の変形により、第１回転体１の内周面１２と受圧部材２との摺動性が確保できない状況や、定着ニップＮにおいて第２回転体４の外周面４１に対して第１回転体１の外周面１１がスリップして第１回転体１が回転しない状況や、定着ニップＮが形成されない状況に至らないように、閾値を設定することが好ましい。また、閾値は、設計マージンを考慮して設定することが好ましい。

ステップＳＴ２６〜ステップＳＴ２９の各々は、図３及び図４を参照して説明したステップＳＴ７〜ステップＳＴ１０の各々に対応している。

ステップＳＴ３０において、故障判定部８１ｂは、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化量Ｑａ、Ｑｂの和に基づいて、第１回転体１が故障しているか否かを判定する。ステップＳＴ３０は、ヒーター６による第１回転体１の加熱動作（ヒーター６の発熱）が行われている点でステップＳＴ２５とは異なる。このため、ステップＳＴ２５における閾値よりも大きな閾値を設定し、第１回転体１の回転の異常を判定する。具体的には、変化量Ｑａ及びＱｂの和が、予め設定された閾値よりも小さい場合（Ｎｏ）には、故障判定部８１ｂは、第１回転体１に故障が生じていないと判定し、判定信号Ｓ１を出力して、判定処理がステップＳＴ３１へ進む。同様に、変化量Ｑａ及びＱｂの和が、閾値よりも大きい場合（Ｙｅｓ）には、故障判定部８１ｂは、第１回転体１に故障が生じていると判定し、判定信号Ｓ１を出力して、判定処理がステップＳＴ３３へ進む。

例えば、ステップＳＴ３０における閾値を１．５ｍｍと設定した場合、図５（ｃ）を参照して説明したように変化量Ｑａ及びＱｂの和が１．０ｍｍであれば、閾値より小さいため、第１回転体１に異常が生じていないと判定される。また、図５（ｄ）を参照して説明したように、変化量Ｑａ及びＱｂの和が１．６ｍｍであれば、閾値より大きいため、第１回転体１の回転に異常が生じていると判定される。変化量Ｑａが定常回転時の変化量（０．５ｍｍ）に近い０．６ｍｍであっても、変化量Ｑｂの変化量も含めて判定するため、異常回転の発生を発見しやすい。

故障判定部８１ｂにおいて変化量Ｑａ及びＱｂの和が規定の閾値より大きいと判定される代表的な状況は、何らかの要因により第１回転体１に変形が生じて、第１回転体１が歪んでいたり、第１回転体１の外周面に凹凸が形成されている状況である。

ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３５の各々は、図３及び図４を参照して説明したステップＳＴ１３〜ステップＳＴ１７の各々と同様である。ステップＳＴ３１又はステップＳＴ３５を経て、判定処理が終了する。

以上、図１及び図５〜図７を参照して説明したように、判定部８１は、径方向位置Ｌａ及びＬｂの変化量を検出する。判定部８１は、径方向位置Ｌａ及びＬｂの各々の変化量Ｑａ、Ｑｂの和に基づいて、第１回転体１の回転状態を判定する。従って、ヒーター６による加熱の開始前に、径方向位置Ｌａ及びＬｂの微細な変化量で回転の有無を判定可能である。また、ヒーター６による加熱の開始後に、第１回転体１の回転異常により径方向位置Ｌａ及び径方向位置Ｌｂのうち、一方の径方向位置にのみ変化量が大きく表れ、他方の径方向位置の変化量が小さい場合であっても、異常の有無の誤判定を抑制することができる。

なお、一般的に、加熱回転ベルトは、回転開始直後に外周面の弛み及び張りが極端に小さく又は大きくなりやすい（ベルトが暴れやすい）ことが知られている。このようなベルトの暴れは特に異常ではない。例えば、加熱回転ベルトが冷えた状態で一定時間回転を停止していると、加熱回転ベルトの可撓性が低下し定着ニップによる凹凸形状が残る。この状態で加熱回転ベルトが回転を開始すると、ベルトが暴れやすい。一方、加熱回転ベルトが回転を開始し加熱される（加熱回転ベルトの温度が上昇する）と、加熱回転ベルトの可撓性が高まり回転が徐々に滑らかになる。その結果、加熱回転ベルトの弛み又は張りの大きさは徐々に安定する。本発明の実施形態３に係る定着装置１００は、ステップＳＴ２５において、径方向位置Ｌａ及びＬｂの微細な変化量によって第１回転体１（加熱回転ベルト）回転の有無を判定可能であり、ベルトが暴れても誤判定を抑制できる。また、異常回転を判定する場合には、回転開始直後の状態を除いて判定するように設計することが好ましい。

また、図８に示すように、ヒーター６は電磁誘導コイル６１又は抵抗発熱体６５を含んでいてもよい。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、定着装置１００の変形例を示す模式的な側面図である。

図８（ａ）において、ヒーター６は、第１回転体１の外部に配置された電磁誘導コイル６１と、磁性体コア６２と、ボビン６３とを含む。第１回転体１は、更に電磁誘導発熱層を含む。ヒーター６は、第１回転体１の幅方向に延びて、外周面１１の略半分を囲うように第１回転体１に対向して配置される。電磁誘導コイル６１から発せられる磁束により、電磁誘導発熱層が発熱し、第１回転体１が加熱される。

図８（ｂ）において、ヒーター６は、定着ニップＮの近傍に配置された抵抗発熱体６５を含む。ヒーター６は、例えば、セラミックヒーターである。抵抗発熱体６５は受圧部材２によって保持される。

（実施形態４）
図９は、本発明の実施形態４に係る画像形成装置２００を示す模式図である。画像形成装置２００は、複写機、プリンター、ファクシミリ又はこれらの機能を兼ね備えた複合機であり得る。以下、画像形成装置２００として複写機を例に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。画像形成装置２００は、定着装置１００と画像読取部１１０と画像形成部１７０とを備える。画像形成部１７０は、給紙カセット１２０、作像部１３０、トナー補給装置１４０、用紙排出部１５０及び用紙搬送部１６０を有している。画像形成部１７０は、画像読取部１１０によって読み取られた画像データに基づいて画像を形成する。

給紙カセット１２０には、印刷用の被記録媒体Ｐが収容されている。複写を行う際、給紙カセット１２０内の被記録媒体Ｐは、作像部１３０と定着装置１００とを経由して用紙排出部１５０から排出されるように、用紙搬送部１６０によって搬送される。

作像部１３０では、トナー像を被記録媒体Ｐに形成する。作像部１３０には、感光体１３１と現像装置１３２と転写装置１３３とが含まれている。

感光体１３１には、画像読取部１１０で生成された原稿画像の電子信号に基づいたレーザーによって静電潜像が形成される。現像装置１３２は現像ローラー１２１を有している。現像ローラー１２１は、感光体１３１にトナーを供給して静電潜像を現像させることで、感光体１３１にトナー像を形成する。トナーは、トナー補給装置１４０から現像装置１３２へ補給される。

転写装置１３３は、感光体１３１に形成されたトナー像を被記録媒体Ｐに転写する。

定着装置１００によって被記録媒体Ｐを加熱及び加圧することで、作像部１３０において形成された未定着のトナーを溶融させて被記録媒体Ｐに定着させる。

以上、図面（図１〜図９）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（４））。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）図１〜図９を参照して説明した定着装置１００では、第２回転体４（加圧ローラー）を回転駆動し、第１回転体１（加熱回転ベルト）が従動して回転するが、本発明はこれに限定されず、第１回転体１を回転駆動し、第２回転体４が従動して回転してもよい。また、加圧ローラーとして第２回転体４を用いたが、これに代えて、無端状に形成されたフレキシブルなベルトからなる加圧回転体を用いることができる。

（２）図１〜図９を参照して説明した定着装置１００では、回転判定部８１ａから出力される判定信号Ｓ１に基づいて第２回転体４の回転駆動制御及びヒーター６の発熱制御を自動的に行うようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示出力部８５から発せられる警告表示を見て、人為的な操作により、第２回転体４の回転駆動制御及びヒーター６の発熱制御を行ってもよい。

（３）ヒーター６の個数及び配置は、図１〜図９を参照して説明した定着装置１００の構成に特に限定されない。また、ヒーター６がハロゲンヒーター、電磁誘導コイル６１、又は抵抗発熱体６５を含むことを例示したが、本発明はこれに限定されない。

（４）図１〜図９を参照して説明した定着装置１００では、定着ニップＮの上流側に位置する第１位置検出部材５１及び定着ニップＮの下流側に位置する第２位置検出部材５２の個数はそれぞれ１つであるが、本発明は、少なくともそれぞれ１つずつであればよい。例えば、位置検出部５として、２つの第１位置検出部材５１及び２つの第２位置検出部材５２が配置されてもよい。また、軸方向の配置位置についても特に限定はない。例えば、第１位置検出部材５１及び第２位置検出部材５２は、第１回転体１の軸方向に移動可能に構成されていてもよい。この場合、故障判定部８１ｂは、第１回転体１の軸方向における複数の位置において、第１回転体１の故障を判定することができる。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１ 第１回転体
１００ 定着装置
１１ 外周面
１２ 内周面
１７０ 画像形成部
２ 受圧部材
２００ 画像形成装置
３ 支持部材
４ 第２回転体
５ 位置検出部
５１ 第１位置検出部材
５２ 第２位置検出部材
６ ヒーター
６１ 電磁誘導コイル
６５ 抵抗発熱体
８１ 判定部
８２ 第２回転体駆動制御部
８３ ヒーター制御部
Ｄａ、Ｄｂ 変化方向
Ｌａ、Ｌｂ 径方向位置
Ｎ 定着ニップ
Ｐ 被記録媒体
Ｑａ、Ｑｂ 変化量
Ｒ１ 回転方向
ＴＮ トナー

Claims (6)

1. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   無端ベルト状で周方向に回転可能な第１回転体と、
   前記第１回転体を加熱するヒーターと、
   前記第１回転体の内側に配置され、前記第１回転体の内周面に当接する受圧部材と、
   前記第１回転体の前記内側に配置され、前記受圧部材を支持する支持部材と、
   前記第１回転体を介して前記受圧部材との間で前記被記録媒体を挟持して定着ニップを形成する回転可能な第２回転体と、
   前記第１回転体の外周面における径方向の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部の検出結果に基づいて前記第１回転体の回転状態を判定する判定部と
   を備え、
   前記位置検出部は、前記第１回転体の回転方向に沿って前記定着ニップよりも上流側に配置される第１位置検出部材と、前記回転方向に沿って前記定着ニップよりも下流側に配置される第２位置検出部材とを含み、
   前記判定部は、前記第１位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の変化方向と、前記第２位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の前記変化方向との違いに基づいて前記第１回転体の前記回転状態を判定する、定着装置。
2. 前記判定部は、前記第１位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の変化量と、前記第２位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の変化量との和に基づいて前記回転状態を判定する、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ヒーターは、ハロゲンヒーター、電磁誘導コイル、及び抵抗発熱体のいずれか１つを含む、請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記判定部の判定結果に基づいて前記ヒーターの発熱を制御するヒーター制御部と、
   前記判定部の判定結果に基づいて前記第２回転体の回転数を制御する第２回転体駆動制御部と
   を更に備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 被記録媒体にトナーを定着させる定着装置であって、
   無端ベルト状で周方向に回転可能な第１回転体と、
   前記第１回転体を加熱するヒーターと、
   前記第１回転体の内側に配置され、前記第１回転体の内周面に当接する受圧部材と、
   前記第１回転体の前記内側に配置され、前記受圧部材を支持する支持部材と、
   前記第１回転体を介して前記受圧部材との間で前記被記録媒体を挟持して定着ニップを形成する回転可能な第２回転体と、
   前記第１回転体の外周面における径方向の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部の検出結果に基づいて前記第１回転体の回転状態を判定する判定部と
   を備え、
   前記位置検出部は、前記第１回転体の回転方向に沿って前記定着ニップよりも上流側に配置される第１位置検出部材と、前記回転方向に沿って前記定着ニップよりも下流側に配置される第２位置検出部材とを含み、
   前記判定部は、前記第１位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の変化量と、前記第２位置検出部材が検出する前記外周面の前記位置の変化量との和に基づいて前記回転状態を判定する、定着装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置と、
   前記トナーを前記被記録媒体に転写する画像形成部と
   を備え、
   前記定着装置は、前記トナーを前記被記録媒体に定着させる、画像形成装置。

Images