JP6305125B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明はシート上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファックス、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に用いられる。

従来より、画像形成装置では、シート上にトナーの画像を形成して、これを定着装置（画像加熱装置）により加熱、加圧することでシートに画像を定着させている。このようにして用いられる定着装置において、昨今では、通電によって発熱する抵抗発熱層を備えた定着ベルトを用いる定着装置が提案されている（特許文献１）。このような構成の定着装置は、定着ベルト自体が発熱するため、シート上の画像に効率よく熱を供給することができ、省エネルギー性に優れている。

また、特許文献１には、定着ベルトの破れによって抵抗発熱層を流れる電流が減少した場合に、抵抗発熱層への給電を遮断する構成が開示されている。詳細には、抵抗発熱層と電源とを電気的に接続する回路に電流検知手段を設けて抵抗発熱層を流れる電流の大きさを計測している。そして、計測した電流値とあらかじめ定められた閾値とを比較して、電流値が閾値を下回った場合に、定着ベルトに破れがあると判定している。そして、定着ベルトに破れがあると判定した場合には抵抗発熱層への給電を遮断することで、電流の集中による定着ベルトの局所的な昇温の発生を防止している。

特開２０１１−２４８０９８号公報

しかしながら、特許文献１のように、抵抗発熱層を流れる電流の減少に基づいて定着ベルトの破れを検知する方法は、その精度の点で改善の余地がある。なぜならば、抵抗発熱層を流れる電流の総量に比べると、定着ベルトの破れに伴う電流の減少量は小さいためである。特に、定着ベルトの破れがまだ軽微な段階では、抵抗発熱層を流れる電流の減少量が非常に小さいため、閾値を用いた判定で定着ベルトの破れを検知することは困難であった。そのため、定着ベルトの破れを感度良く検知可能な定着装置が望まれる。

本発明は、抵抗発熱層の破れを検知して、抵抗発熱層への給電を停止する画像加熱装置を提供することを目的とする。

第１発明は、画像加熱装置において、給電により発熱する抵抗発熱層と抵抗発熱層の幅方向の一端側に電気的に接続する第１の電極と抵抗発熱層の幅方向の他端側に電気的に接続する第２の電極とを備えシート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、幅方向において第１及び第２の電極の間に設けられ抵抗発熱層と電気的に接続する第３の電極と、第１及び第２の電極の間に電圧を印加することで抵抗発熱層に給電をおこなう給電手段と、第１の電極に接続する第１の抵抗素子と第２の電極に接続する第２の抵抗素子とによって抵抗発熱層に電気的に接続される直列に接続した第１及び第２の抵抗素子であって第１の抵抗素子の抵抗値に対する第２の抵抗素子の抵抗値の比がベルトの使用前における第１の電極から第３の電極に至る抵抗発熱層の抵抗値に対する第２の電極から第３の電極に至る抵抗発熱層の抵抗値の比に等しくなるように設けられた第１及び第２の抵抗素子と、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子とを接続する接続点と第３の電極を電気的に接続して接続点と第３の電極の間に電流が流れたことを検知する検知手段と、検知手段が電流を検知したか否かに応じて給電手段による抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御する制御手段と、を有することを特徴とするものである。

第２発明は、給電により発熱する抵抗発熱層と抵抗発熱層の幅方向の一端側に電気的に接続する第１の電極と抵抗発熱層の幅方向の他端側に電気的に接続する第２の電極とを備えシート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、幅方向において第１及び第２の電極の間に設けられ抵抗発熱層と電気的に接続する第３の電極と、第１及び第２の電極の間に電圧を印加することで抵抗発熱層に給電をおこなう給電手段と、直列に接続された第１及び第２の抵抗素子であって抵抗発熱層と電気的に並列となるように給電手段より電圧を印加される第１及び第２の抵抗素子と、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との接続点と第３の電極を電気的に接続して前記接続点と前記第３の電極間に電流が流れたことを検知する検知手段と、検知手段が電流を検知したか否かに応じて給電手段による抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御する制御手段と、を有する画像加熱装置において、第１及び第２の抵抗素子の抵抗値は使用前のベルトにおける抵抗発熱層に給電を施したとき接続点と第３の電極の間の電流値がゼロとなるように設定されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、抵抗発熱層の破れを検知して、抵抗発熱層への給電を停止することができる。

実施例１における画像形成装置の断面図である。 実施例１における画像加熱装置の断面図である。 実施例１における画像加熱装置の正面図である。 実施例１における定着ベルトの層構成を示す部分断面図である。 実施例１における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。 抵抗発熱層を流れる電流について説明する説明図である。 実施例１における画像加熱装置の等価回路図である。 破れた定着ベルトの電位状態を示す図である。 定着ベルトの破れ箇所に応じたＰ３―Ｐ４間の電位差を示す図である。 実施例１における定着処理の制御手順を示すフロー図である。 実施例３における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、以下の実施例では、画像形成装置について、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。以降の説明において、このレーザービームプリンタをプリンタ１と呼ぶ。

［画像形成装置］
図１は、本実施例の画像形成装置であるプリンタ１の断面図である。プリンタ１は、画像形成部１０において感光ドラム１１に形成したトナー画像をシートＰに転写して、定着装置４０でシートＰに画像を定着させて、シートＰに画像を形成する画像形成装置である。以下、図１を用いてその構成を詳細に説明する。

図１に示すように、プリンタ１は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成する画像形成部（画像形成ステーション）１０を備えている。画像形成部１０は図１の左側から順にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色に対応した４つの感光ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ）を備えている。また、各感光ドラム１１の周囲には同様の構成として以下が配置されている。帯電器１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋ）。露光装置１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｂｋ）。現像装置１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋ）。一次転写ブレード１７（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋ）。クリーナ１５（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋ）。以後、Ｂｋ色のトナー画像を形成する構成について代表して説明し、他色に対応した構成については同一の記号を用いて記載してその説明を省略する。したがって、特に区別のない場合には上述した構成を次のように表記する。つまり、単に感光ドラム１１、帯電器１２、露光装置１３、現像装置１４、一次転写ブレード１７、クリーナ１５と称する。

電子写真感光体としての感光ドラム１１は駆動源（不図示）によって矢印方向（図１中の反時計回り方向）に回転駆動する。感光ドラム１１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１２、露光装置１３、現像装置１４、一次転写ブレード１７、クリーナ１５が配置されている。

感光ドラム１１は、帯電器１２によってその表面をあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、画像情報に応じてレーザ光を照射する露光装置１３によって露光され、静電潜像を形成される。この静電潜像は、現像装置１４によってＢｋ色のトナー画像になる。このとき他の色についても同様の工程がおこなわれる。そして、各感光ドラム１１上のトナー画像は、一次転写ブレード１７によって、中間転写ベルト３１に順次一次転写される。一次転写後、感光ドラム１１に転写されず残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。こうして、感光ドラム１１の表面は清浄になり、次の画像形成が可能な状態となる。

一方、給送カセット２０又はマルチ給送トレイ２５に置かれたシートＰは、給送機構（不図示）によって１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。シートＰとは、その表面に画像が形成される部材である。シートＰの具体例として、普通紙、厚紙、樹脂製のシート状部材、オーバーヘッドプロジェクター用フィルムなどがある。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦止めて、シートＰが搬送方向に対して斜行している場合はその向きを真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー画像と同期を取って、シートＰを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。二次転写ローラ３５は、中間転写ベルト３１上のカラーのトナー画像をシートＰに転写する。その後、シートＰは定着装置４０に向かって送り込まれる。そして、定着装置４０は、シートＰ上のトナー画像Ｔを加熱、加圧してシートＰに定着する。

［定着装置］
次に、プリンタ１に用いられる画像加熱装置である定着装置４０について説明する。図２は、本実施例における定着装置４０の断面図である。図３は、本実施例における定着装置４０の正面図である。図５は、本実施例における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。

定着装置４０は、通電によって発熱する抵抗発熱層１０２（以下、発熱層１０２と呼ぶ）を備えた定着ベルト１００（以下、ベルト１００と呼ぶ）を用いる画像加熱装置である。定着装置４０では、ベルト１００自体が発熱するため、シートＰ上の画像に効率よく熱を供給することができ、省エネルギー性に優れている。図２に示すように、ベルト１００がニップ形成部材１１３と加圧ローラ１１０（以後、ローラ１１０と呼ぶ）に挟持されるとニップ部Ｎが形成される。そして、ベルト１００は矢印方向（時計回り）に、ローラ１１０は矢印方向（反時計回り）に回転して、ニップ部Ｎに給送されたシートＰを挟持して搬送する。このとき、給電部材８１からの給電によりベルト１００が発熱しているため、シートＰ上の未定着のトナー画像Ｔは加熱・加圧されてシートＰに定着される。本実施例では、上述のようにして定着処理が行われる。以下、定着装置４０の構成について図面を用いて詳細に説明する。

図２に示すように、ベルト１００は、通電によるジュール熱で発熱し、シート上の画像をニップ部Ｎにて加熱する円筒状（エンドレス状）のベルト（フィルム）である。本実施例におけるベルト１００の外径はφ約３０ｍｍであり、長手方向（幅方向、図２中の奥手前方向）の長さは約３３０ｍｍである。ベルト１００の層構成については詳細を後述する。

ニップ形成部材１１３は、ニップ部Ｎの幅が所望の幅となるように、ベルト１００を内面側からローラ１１０に向けて押圧する。ニップ形成部材１１３は図２の奥手前方向を長手方向とする部材であり、パッドホルダ１１３ａ（以下ホルダ１１３ａと呼ぶ）とニップパッド１１３ｂ（以下パッド１１３ｂと呼ぶ）で構成される。パッド１１３ｂは、ニップ部Ｎの形状を決定する部材であり、幅（図２の矢印方向の長さ）５〜２０ｍｍ、長手方向長さ（図２の奥手前方向長さ）約３３０ｍｍ、厚み０．５〜２ｍｍの板状の部材が用いられる。ホルダ１１３ａは、パッド１１３ｂをローラ１１０に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ１１３ａは、ベルト１００の回転軌道を確保するためのガイド機能も備えている。

ニップ形成部材１１３は省エネルギーの観点から周囲の部材への熱移動の少ない材料を用いることが望ましく、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樹脂が用いられる。また、ニップ形成部材１１３はベルト１００からの電流が支持ステー１１２に流れ込まないような絶縁性を備えることが望ましい。本実施例では、住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。

なお、ニップ形成部材１１３は、必ずしもホルダ１１３ａとパッド１１３ｂによって構成されていなくてもよい。ニップ形成部材１１３は、ベルト１００をローラ１１０とともに挟持してニップ部Ｎを形成可能であればローラ形状の部材であってもよい。

支持ステー１１２は、ホルダ１１３ａを介してパッド１１３ｂを支持する。支持ステー１１２は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、本実施例においてはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を用いている。

図３に示すように、支持ステー１１２は、その長手方向の両端部において、左右のフランジ１１１ａ、１１１ｂに支持されている。フランジ１１１（１１１ａ、１１１ｂ）は、ベルト１００の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。本実施例のフランジ１１１は耐熱樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）により形成されている。なお、耐熱樹脂としては液晶ポリマー、フェノール樹脂等を用いてもよい。

フランジ１１１ａと加圧アーム１１４ａとの間には加圧バネ１１５ａが縮められた状態で設けられている。フランジ１１１ｂと加圧アーム１１４ｂとの間には加圧バネ１１５ｂが縮められた状態で設けられている。このような構成により、フランジ１１１、支持ステー１１２を介して、加圧バネ１１５（１１５ａ、１１５ｂ）の弾性力がニップ形成部材１１３に伝わる。そして、ベルト１００がローラ１１０の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅のニップ部Ｎが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が約１５６．８Ｎ、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

ローラ１１０は、ベルト１００に当接することでベルト１００と協働してニップ部Ｎを形成する。ローラ１１０には、金属製の芯金１１０ａ上に弾性層１１０ｂが、弾性層１１０ｂ上に離型層１１０ｃが順に積層された多層構造となっている。芯金１１０ａの材料の例としてはＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）、Ａｌ（アルミニウム）等が挙げられる。弾性層１１０ｂの材料の例としては弾性ソリッドゴム層、弾性スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴム層が挙げられる。離型層１１０ｃの材料の例としては次のようなフッ素樹脂材料が挙げられる。フッ素樹脂材とは、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・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）・ＦＥＰ（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）である。

本実施例のローラ１１０は、鉄製の芯金１１０ａと、芯金１１０ａ上の発泡シリコーンゴムの弾性層１１０ｂと、弾性層１１０ｂ上のフッ素樹脂チューブの離型層１１０ｃとを備えた構成となっている。また、ローラ１１０の弾性層１１０ｂ及び離型層１１０ｃを有する部分の寸法は、外径φ約２５ｍｍ、長さ約３００ｍｍである。

［定着ベルトの給電］
次に、ベルト１００の給電に関わる構成について詳細に説明する。図４はベルト１００の層構成を示す部分断面図である。本実施例の定着装置４０は、発熱層１０２に給電することでベルト１００を発熱させる構成となっている。発熱層１０２への給電は、ベルト１００端部の外周面側に設けられた電極１０５ａ、１０５ｂに給電部材８１ａ、８１ｂがそれぞれ当接して、電源回路７９の交流電圧を印加することによって行われる。以下、図面を用いて詳細に説明する。

本実施例におけるベルト１００は、図４に示すように、ベルト内面側からベルト外面側へ順に、発熱層１０２、弾性層１０６、離型層１０４を備えた３層複合構造である。また、ベルト１００の長手方向（ベルト１００の回転方向と水平方向において直交する方向）の両端部には、離型層１０４を設けておらず、電極１０５ａ、１０５ｂを設けている。以降、特別に区別のない場合は電極１０５ａ、１０５ｂをまとめて電極１０５と表記する。

弾性層１０６は、ベルト１００をシートＰの凹凸に追従させるための層である。弾性層１０６には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性及び耐熱性を有する材料を用いることができる。また、弾性層１０６の厚みは１００〜３００μｍ程度が好ましい。本実施例では厚さ約２００μｍのシリコーンゴムを用いた。

離型層１０４は、オフセットの防止やシートＰの分離性を向上させるための層である。離型層１０４の材料は、離型性の良好な耐熱樹脂が好ましく、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることが出来る。本実施例では厚さ約３０μｍのＰＦＡチューブを、シリコーン樹脂から成る接着剤により弾性層１０６上に接着して用いた。

発熱層１０２は、電極１０５から給電されてジュール熱を発生する層であり、ベースとなる樹脂材料に導電性フィラーを分散させることにより所望の電気抵抗率となるように調整されている。樹脂材料としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱樹脂を用いることが望ましい。また、導電性フィラーとしては銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル等の金属や、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンマイクロコイル等のカーボン系材料を単独又は混合して用いることができる。本実施例の発熱層１０２は、厚さ約１００μｍのポリイミド樹脂に導電性フィラーを添加したものを用いた。本実施例の発熱層１０２は、総抵抗値が約１０．０［Ω］となるように調整されている。

電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）は、ベルト１００の幅方向の両端部において、給電部材８１と電気的に接続する層である。電極１０５は、発熱層１０２に電気的接続しているため、１０５ａと１０５ｂの間に電圧を印加することによって発熱層１０２に給電ができる。ベルト１００の幅方向一端側の一部領域には、離型層１０４及び弾性層１０６を設けておらず、電極１０５ａを設けている。ベルト１００の幅方向他端側の一部領域には、離型層１０４及び弾性層１０６を設けておらず、電極１０５ｂを設けている。なお、電極１０５は発熱層１０２の幅方向一端側の領域に電気的に接続されていればよく、図５に示すように、発熱層１０２の外周面上に設けられる構成のみには限られない。例えば、電極１０５は発熱層１０２の内周面側に設けられてもよい。また、電極１０５と発熱層１０２の電気的な接点の位置は、発熱層１０２の幅方向端部に限られず、発熱層１０２の幅方向端部から中央側に多少ずれた位置であってもよい。電極１０５はベルト１００の全周にわたって設けられており、ベルト１００の回転中においても電極１０５と給電部材８１は電気的に接続している。

電極１０５には、ニッケル銅やロジウムなどの摩耗耐性と低抵抗を兼ね備えた材料が使用できる。このように発熱層１０２に比べて電極１０５の抵抗を十分に小さくすることで、電極１０５での発熱を抑えることができる。本実施例では、ベルト１００の長手方向両端部からそれぞれ約１５ｍｍまでの領域に、ニッケル銅を使用した厚さ約３０μｍの電極１０５を設けている。

図５に示すように、給電部材８１（８１ａ、８１ｂ）は、電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）と接触することで電気的な接続を行う部材である。図３に示すように、給電部材８１ａはベルト１００の長手方向の一端側においてベルト１００の外面側から電極１０５ａと接触している。給電部材８１ｂはベルト１００の長手方向の他端側において、ベルト１００の外面側から電極１０５ｂと接触している。

本実施例における給電部材８１は、ステンレス製の板バネであり、ベルト１００の外周面に向かって押圧された状態で配置されている。そして、回転するベルト１００に摺動しながら接触する。なお、給電部材８１の形状は板バネには限られない。例えば、摺動しながら接触するブラシであってもよく、また、ベルト１００に従動回転するコロであってもよい。

給電手段としての電源回路７９は、図５に示すように給電部材８１及び電極１０５を介して発熱層１０２に電力を供給する回路である。電源回路７９は、給電部材８１及び電極１０５を介して発熱層１０２と電気的に接続されている。そして、電源回路７９は、給電状態のときは、ベルト１００の長手方向一方の端部側と他方の端部側で電位差が生じるように発熱層１０２に実効値約１００［Ｖ］の交流電圧を印加する。このとき、発熱層１０２の総抵抗は１０．０［Ω］であるため、供給電力は約１０００［Ｗ］である。なお、電源回路７９が発熱層１０２に印加する電圧は一定電圧（直流）でもよいが、発熱層１０２の発熱効率から、交流電圧を印加することが望ましい。なお、本実施例の説明における絶縁性とは、電源回路７９による電圧の印加によって電流を生じない性質を指す。

サーミスタ１１８は、ベルト１００の表面温度を非接触で検知する温度検知手段である。本実施例のサーミスタ１１８は、ベルト１００の幅方向略中央の約１０ｍｍの領域の温度を検知するように配置されている。サーミスタ１１８は、Ａ／Ｄコンバータ（不図示）を介して制御回路１５０に接続されており、検知した温度に応じた出力を制御回路１５０に送信する。

制御回路１５０は、各種制御に伴う演算を行うＣＰＵと、各種プログラムを記憶したＲＯＭ等の不揮発媒体を備えた回路である。このＲＯＭにはプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこれを読みだして実行することで、各種制御を実行する。なお、制御回路１５０としては、同様の機能を果たせばＡＳＩＣ等の集積回路などでもよい。

図５に示すように、制御回路１５０は、電源回路７９の通電内容を制御するように電源回路７９と電気的に接続している。また、制御回路１５０は、サーミスタ１１８の出力を検知するようにサーミスタ１１８と電気的に接続している。

制御回路１５０はサーミスタ１１８からの出力を所定の周期（本実施例では約１００［μｓ］毎）でサンプリングしており、得られた温度情報を電源回路７９の通電制御に反映させている。つまり、制御回路１５０は、サーミスタ１１８の出力をもとに、電源回路７９を介して発熱層１０２へ供給する電力を制御している。本実施例では、制御回路１５０が電源回路７９の出力のデューティ比を制御することで、発熱層１０２の発熱量を調整する。このような制御をおこなうことで、ベルト１００は所定温度（１６０〜１９０℃）で一定に維持される。

［定着装置の駆動］
次に、定着装置の駆動に関わる構成について詳細に説明する。

図３に示すように、ローラ１１０の芯金１１０ａは、奥側と手前側の側板４１に軸受けを介して回転可能に保持されている。また、芯金１１０ａの軸線方向の一方側の端部にはギアＧが設けられており、モータＭの駆動力をローラ１１０の芯金１１０ａに伝達する。図２に示すように、モータＭからの駆動力が伝達されたローラ１１０は矢印方向（時計回り）に回転駆動する。そして、ニップ部Ｎにてベルト１００に駆動力を伝達することで、ベルト１００を矢印方向（反時計回り）に従動回転させる。

モータＭは、ギアＧを介してローラ１１０を駆動する駆動手段である。図５に示すように、制御回路１５０はモータＭの通電を制御するためにモータＭと電気的に接続されている。制御回路１５０によって通電が行われると、モータＭはギアＧの駆動を開始する。

制御回路１５０はモータＭの回転制御を行っている。制御回路１５０は、モータＭを介してローラ１１０とベルト１００を所定の速度で回転させる。そして、定着処理の実行にともないニップ部Ｎにて狭持搬送されるシートＰの速度が、所定のプロセススピード（本実施例では約２００［ｍｍ／ｓｅｃ］）となるように調整している。

［定着ベルト破れ検知］
次に、ベルト１００の異常を検知する方法について説明する。図６は、発熱層１０２を流れる電流について説明する説明図である。図７は定着装置４０の等価回路図である。本実施例のように、給電によって発熱するベルト１００を用いる定着装置４０には、次のような課題がある。発熱層１０２が正常な状態のときは、発熱層１０２の全体にほぼ均等に電流が流れるため、発熱層１０２全体が均等に発熱する。しかしながら、図６に示すように、発熱層１０２の一部に破れが生じると、破れ部分において電流が正常に流れることができず、電流は破れ部分を迂回する。この電流を迂回電流と呼ぶ。電流が破れ部分を迂回すると、破れの端部において電流が集中してしまい、局所的にジュール発熱量が大きくなる。これを部分昇温と呼ぶ。部分昇温の温度増加量は、発熱層１０２の破れの周方向成分が大きいほど大きい。部分昇温を生じた定着ベルト１００では、例えば、グロスむらやホットオフセット等の定着不良を招く虞がある。

上述したように、発熱層１０２に破れが生じると電流が流れ難くなる。つまり、発熱層１０２は見かけ上の抵抗が増加した状態となる。したがって、発熱層１０２の抵抗値の変化を検知すれば、ベルト１００の破れを検知することができる。そこで、本実施例では、発熱層１０２の複数の領域の抵抗値を比較することでベルトの破れを検知する。より詳細には、次のようにベルト１００の異常を検知している。まず、図５に示すように、発熱層１０２の長手方向中央付近に中間電極１１９を当接させる。そして、発熱層１０２に並列に接続された回路の、抵抗によって中間電極１１９と等電位に調整された点と中間電極１１９を導線によって電気的に接続する。こうすることで、発熱層１０２とこれに並列に接続された回路は、図７に示すブリッジ回路のような構成となる。このような構成では、発熱層１０２に異常が無い場合は導線に電流は流れない。しかしながら、発熱層１０２に異常が生じ、発熱層１０２の長手方向一端側と他端側で抵抗のバランスが崩れた場合、導線に電流が流れるようになる。したがって、この導線を流れる電流を電位差検知回路１４０によって検知することで、ベルト１００の破れを検知することができる。本実施例で説明する破れ検知の方法は、発熱層１０２に流れる電流の変化に応じて破れ検知を行う従来の検知の方法と比べて検知の感度が良い。これは、発熱層１０２に給電される電力に対する破れ検知の判定に使用可能な電力の割合が本実施例では従来例よりも大きいからである。
また、発熱層１０２の長手方向一端側と他端側で抵抗のバランスを見ており、発熱層１０２の全体の抵抗が変化するようなノイズを除去することができるため、本実施例は検知の精度がよい。 なお、本実施例中におけるベルト１００の破れとは、ニップ部Ｎへの異物の混入やジャム処理時の外力、使用にともなう疲労によって発熱層１０２の一部が損傷することを意味している。ベルト１００の破れは、ベルト１００の長手方向においてその端部や中央部等、どの位置でも発生し得る。本実施例では、上述した構成によって発熱層１０２の長手方向のほぼ全域の破れ検知することが出来る。以下、ベルト１００の破れ検知の方法について図面を用いて詳細に説明する。

まず、発熱層１０２の破れに伴う見かけ上の抵抗値の変化について検証する。そのため、破れがないときの発熱層１０２の電位状態と、周方向に約４０ｍｍの破れがあるときの発熱層１０２の電位状態とを比較する。検証には、未使用のベルト１００と、幅方向一端側から約８３ｍｍの位置に周方向に約４０ｍｍの破れを生じたベルト１００を用いた。図８は、ベルト１００の破れに伴う電圧降下を示す図である。図８の約０ｍｍの位置は発熱層１０２の幅方向一端に相当し電位は約１００［Ｖ］である。図８の約３３０ｍｍの位置は発熱層１０２の幅方向の他端に相当し電位は約０［Ｖ］である。

破れのないベルト１００における発熱層１０２の電位状態を図８に実線で示す。破れのあるベルト１００において、発熱層１０２の破れの中心と同位相の領域の電位状態を図８に破線で示す。破れのあるベルト１００において、破線の領域と対向する発熱層１０２の領域（破線の領域から１８０度位相がずれた領域）の電位状態を図８に一点鎖線で示す。

図８によれば、ベルトの破れ位置に相当する幅方向約８３ｍｍの位置の近傍では、破線が大きく変動していることがわかる。つまり、ベルト１００の破れによって発熱層１０２の電位が変動することがわかる。したがって、電位の変化を検出することで、ベルト１００の破れを検出することが可能である。

また、ベルト１００の破れ位置から離れたベルト１００の中央の位置（約１６５ｍｍの位置）を見てみると破線と実線の間で電位差を生じていることがわかる。したがって、ベルト１００の幅方向の一点の電位の変化を監視していれば、破れが生じる位置から幅方向に離れていてもベルト１００の破れを検知することができる。

また、一点鎖線も破線と同様に実線の間に電位差を生じている。これは、ベルト１００の周方向の位相に関係なく電位差が発生する事を意味している。したがって、ベルト１００の周方向の一点の電位の変化を監視すれば、ベルト１００の周方向のどの位置が破れてもベルト１００の破れを検知することができる。

上述した検証に基づき、本実施例では次のような方法によりベルト１００の破れを検知する。本実施例のベルト破れ検知の原理について、まず、等価回路を用いて説明する。図７に示す回路は抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ０１、抵抗Ｒ０２からなるブリッジ回路である。抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ０１の間は接続点Ｐ１によって電気的に接続されている。抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ０２の間は接続点Ｐ２によって電気的に接続されている。抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ３２の間は接続点Ｐ３によって電気的に接続されている。抵抗Ｒ０１と抵抗Ｒ０２の間は接続点Ｐ４によって電気的に接続されている。接続点Ｐ１とＰ２の間には電源回路７９によって電圧が印加されている。このようなブリッジ回路では、Ｒ１３に対するＲ３２の抵抗値比（Ｒ３２：Ｒ１３）がＲ０１に対するＲ０２の抵抗値比（Ｒ０２：Ｒ０１）に等しいとき、Ｐ３とＰ４が等電位となる。つまり、Ｐ３とＰ４の間の電位差Ｐ３−Ｐ４が０［Ｖ］となり、Ｐ３とＰ４の間には電流が流れない状態となる。一方で、Ｒ１３とＲ３２の抵抗値比がＲ０１とＲ０２の抵抗値比と異なるとき、Ｐ３とＰ４の間に電位差が生じる。つまり、電位差Ｐ３−Ｐ４が０［Ｖ］とは異なり、Ｐ３とＰ４の間には電流が流れる状態となる。したがって、この回路では、Ｒ１３とＲ３２の抵抗値比とＲ０１とＲ０２の抵抗値比をあらかじめ等しい状態にしておくことで、Ｐ３とＰ４の間に電流が流れたときに、４つの抵抗のいずれかが変動したことを検知することができる。

ここで、図７の接続点Ｐ１は定着装置４０の電極１０５ａに相当する。図７の接続点Ｐ２は定着装置４０の電極１０５ｂに相当する。図７の接続点Ｐ３は定着装置４０の中間電極１１９に相当する。したがって、図７においてＰ１とＰ３の間の位置する抵抗Ｒ１３は、定着装置４０の構成では、発熱層１０２の幅方向一端側から幅方向中央までの領域の抵抗に相当する。図７においてＰ３とＰ２の間の位置する抵抗Ｒ３２は、定着装置４０の構成では、発熱層１０２の幅方向他端側から幅方向中央までの領域の抵抗に相当する。本実施例では、中間電極１１９がベルト１００の幅方向の略中央に配置されているので、Ｒ１３、Ｒ３２の抵抗値はそれぞれ約５［Ω］となる。

図５に示すように、ベルト１００の幅方向中央には、発熱層１０２に内周面側から接触する中間電極１１９が設けられている。

中間電極１１９は、電極１０５ａ（Ｐ１）と電極１０５ｂ（Ｐ２）の間において発熱層１０２の電位（Ｐ３）を取得するための部材である。中間電極１１９は、図２に示すように支持ステー１１２に支持されており、その先端が発熱層１０２の内周面に摺動可能に接触している。中間電極１１９の先端にはカーボンブラシや金属ブラシ等が使用でき、発熱層１０２に５〜２０ｇｆ程度の軽圧力で接触することが望ましい。また、発熱層１０２から中間電極１１９の接点に迂回する電流を抑えることが好ましく、中間電極１１９を発熱層１０２と同抵抗率に調整するか、接触幅（ベルト幅方向に沿った長さ）をできるだけ短くするとよい。本実施例では、ベルト１００の幅方向中央において、接触幅が約２ｍｍのカーボンブラシを発熱層１０２に約５ｇｆの加圧力で接触させた。なお、中間電極１１９の位置は、ベルト１００の幅方向の中央には限られない。Ｒ１３とＲ３２の抵抗値比に相当する抵抗値となるように抵抗Ｒ０１とＲ０２を調整可能な範囲において、ベルト１００の幅方向における中間電極１１９の位置を適宜設定可能である。しかしながら、ベルト破れの検知精度の観点から、Ｒ１３とＲ３２の抵抗値比が１：４から４：１の範囲に収まる位置に中間電極１１９を設けることが望ましく、Ｒ１３とＲ３２の抵抗値比が１：１となるように中間電極１１９を設けることがより望ましい。

図５に示すように、定着装置４０には抵抗Ｒ０１及びＲ０２が配置されている。抵抗Ｒ０１とＲ０２は回路基板に形成された導電パターン（導線）によって電気的に直列に接続されており、Ｒ０１とＲ０２を直列抵抗とみたとき、これは発熱層１０２と電気的に並列に接続されている。

つまり、抵抗Ｒ０１は、一端が電極１０５ａ（Ｐ１）と等電位になるように給電部材８１ａを介して電極１０５ａ（Ｐ１）と電気的に接続されており、他端が抵抗Ｒ０２に電気的に接続されている。また、抵抗Ｒ０２は。一端が電極１０５ｂ（Ｐ２）と等電位となるように給電部材８１ｂを介して電極１０５ａ（Ｐ２）に電気的に接続されており、他端が抵抗Ｒ０１に電気的に接続されている。なお、抵抗Ｒ０１とＲ０２の接続する導線の一点は図７における接続点Ｐ４に相当する。

抵抗素子Ｒ０１及び抵抗素子Ｒ０２は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ３２の抵抗値比と等しくなるようにその抵抗値比が決定される。本実施例では、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ３２が１：１であるので、抵抗Ｒ０１と抵抗Ｒ０２も１：１である。ここで、本実施例の説明における抵抗値比が等しいとは、抵抗値比が実質的に等しいという意味であり、必ずしも完全に一致していなくてもよい。しかしながら、ベルト破れの検知精度の点から、抵抗Ｒ０１に対する抵抗Ｒ０２の抵抗値比（Ｒ３２：Ｒ１３）を抵抗Ｒ１３に対する抵抗Ｒ３２の抵抗値比（Ｒ０２：Ｒ０１）に可能な限り近づけること望ましい。Ｒ３２：Ｒ１３に対するＲ０２：Ｒ０１の誤差は、好ましくは約１％以下であり、より好ましくは約０．１％以下である。

なお、Ｒ１３とＲ３２の実際の抵抗値比は発熱層１０２の体積抵抗のバラつきや、中間電極１１９の取り付け精度によって、理想とする抵抗値比とは若干異なる値となる。そのため、理想とする抵抗値比に合わせた抵抗Ｒ０１とＲ０２をそのまま用いてしまうと、Ｐ３−Ｐ４に電位差が生じてしまい、これらの間に電流が意図せず流れてしまう虞がある。そこで、実際のＲ１３とＲ３２の抵抗値比に抵抗Ｒ０１とＲ０２の抵抗値比を近づけられるように、抵抗Ｒ０１とＲ０２の少なくとも一方を可変抵抗にすることが望ましい。そして、発熱層１０２に破れの無い使用前のベルトに対して、電位差Ｐ３−Ｐ４が０［Ｖ］となるように可変抵抗の抵抗値を調整することが望ましい。使用前のベルト１００とは、装置に組み付けられてからユーザーによる定着処理が行われていない状態のベルト１００を指す。つまり、Ｐ３−Ｐ４間に電流が流れない状態、つまり、Ｐ３−Ｐ４間を流れる電流が０［Ａ］となるように、可変抵抗を調節することが望ましい。抵抗のこのような調整は、定着装置４０の組み立て時や、定着装置４０の出荷前の検査時に行われる。また、プリンタ１のメンテナンスを行うサービスマンによって、定着装置４０またはベルト１００の交換時に行われる。

本実施例では、抵抗Ｒ０１に可変抵抗を用いており、必要に応じて抵抗値を調整することが可能である。可変抵抗としては、半固定抵抗やデジタルポテンショメータなどを適宜利用できる。

また、抵抗Ｒ０１とＲ０２はベルト１００の総抵抗値に対して十分に高い抵抗値を有している。そのため、ベルト１００と並列に接続されたＲ０１とＲ０２の合成抵抗は十分に高く、Ｒ０１とＲ０２には電流がほとんど流れない。そのため、Ｒ０１とＲ０２の発熱量は無視できる程度となる。本実施例ではベルト１００の総抵抗値が約１０［Ω］であり、Ｒ０１及びＲ０２の抵抗値は約５０［ｋΩ］である。

電位差検知回路１４０（以下、検知回路１４０と呼ぶ）は、電位差Ｐ３−Ｐ４を検知する検知手段である。詳細には、検知回路１４０は、抵抗Ｒ０１とＲ０２の接続する導線の一点（Ｐ４）と中間電極１１９（Ｐ３）を、抵抗Ｒ０１や抵抗Ｒ０２を介さずに検知回路１４０自らを介して電気的に接続している。そして、Ｐ３−Ｐ４間に電流が流れたか否かを検知している。検知回路１４０としては検流計や電圧計、各種電流検出アンプ等を用いることができる。検知回路１４０は信号を制御回路１５０に送信可能となるように制御回路１５０に電気的に接続しており、Ｐ３−Ｐ４間に電位差が生じた場合に制御回路１５０に信号を出力する。なお、検知回路１４０は、意図しない電気ノイズによる影響を除去するために、コンデンサー等を用いたローパスフィルター備えていてもよい。本実施例では、前述した可変抵抗の調整を検知回路１４０の出力を確認しておこなっている。具体的には、使用前のベルト１００における発熱層１０２に給電回路７９によって給電を施した状態で、検知回路１４０の出力を監視している。そして、検知回路１４０が、Ｐ３―Ｐ４間の電流値がゼロである状態の出力を行うように抵抗Ｒ０１の抵抗値を調整している。なお、Ｐ３―Ｐ４間の電流値がゼロである状態とは、電流値が０［Ａ］である状態に限られない。抵抗値比Ｒ３２：Ｒ１３に対するＲ０２：Ｒ０１の誤差を許容する範囲で生じる微小な電流値は同様にゼロであるみなしてもよい。また、可変抵抗の調整をする際は、検知回路１４０以外の方法でＰ３―Ｐ４間の電流値を監視してもよく、例えば別途、電流計を接続して用いてもよい。また、可変抵抗を調整する際は、給電回路７９以外の給電方法で給電しても構わない。しかしながら、装置の実際の使用条件で可変抵抗を調整するほうが調整の精度を高めるためには有効であるため、検知回路１４０と給電回路７９を用いて可変抵抗を調整することが望ましい。

次に、上述した破れ検知の構成を用いて電位差Ｐ３−Ｐ４とベルト１００の破れる位置の関係について検証を行った。図９は、定着ベルトの破れ箇所に応じた電位差Ｐ３−Ｐ４を示す図である。検証は、中間電極１１９を発熱層１０２の幅方向の一端から約１６５ｍｍの位置に設け、０ｍｍ〜１６５ｍｍの各位置でベルト１００が破れた場合に電位差Ｐ３−Ｐ４を計測することによって行う。なお、ベルト破れは先ほどの検証と同様に周方向に約４０ｍｍとした。

図８の検証で行った破れ位置と同様に、一端から約８３ｍｍの位置に破れを生じた場合、電位差Ｐ３−Ｐ４は約４．５［Ｖ］である。そのため、Ｐ３−Ｐ４間には約１８０［μＡ］の電流が流れ、ベルト１００の破れを感度よく検知可能であることがわかる。なお、ここでは、周方向に約４０ｍｍの破れが生じた場合を例に挙げたが、周方向に約１０ｍｍ程度の破れであっても電位差Ｐ３−Ｐ４は約０．５［Ｖ］となる。そして、Ｐ３−Ｐ４間には約２０［μＡ］の電流が流れるため、ベルト１００の破れを十分に検知可能である。また、図９において、一端から約１６５ｍｍの近傍位置に破れを生じた場合、電位差Ｐ３−Ｐ４の値が小さくなる傾向にある。これは、ベルト１００の破れによる見かけ上の抵抗の増加が、破れを中心に幅方向に対称に広がるためであると考えられる。そのため、Ｒ１３とＲ３２の抵抗が同量だけ増加して抵抗値比が変化せずにＰ３−Ｐ４に電位差が生じ難い。そのため、中間電極１１９のある位置ではベルト破れ検知の感度が低下する虞がある。

しかしながら、ベルト１００の破れの発生位置の傾向を検証したところ、本実施例の構成で十分に実用的であることがわかった。なぜならば、ベルト破れのほとんどは、ベルト１００の幅方向端部から発生するものと、シートＰの幅サイズの端部に応じた位置で発生するに分類されるからである。これは、ベルト１００の幅方向端部ではフランジ１１１による応力を受け、シートＰの幅サイズの端部に応じた位置ではシートＰがある部分とない部分の段差によって応力を受けるためであると考えられる。そのため、ベルト１００の端部から離れており、また、シートＰの端部に応じた位置とも離れた中央位置では、ベルト破れが発生し難いといえる。また、ベルト１００が曲率を有しているため、ベルト１００上に発生したベルト破れはベルト１００の幅方向に拡大しやすい。そのため、仮に一端から１６５ｍｍの位置にベルト破れが発生したとしても、ベルト破れはベルト１００の幅方向に拡大するため、電位差Ｐ３−Ｐ４が大きな値を示し、検知回路１４０による検知が容易となる。したがって本実施例の構成によればベルト破れの検知をベルト１００の幅方向の全域において実施することができる。

（定着装置の制御）
次に、ベルト１００の破れが検知された際の定着装置４０の動作の制御について説明する。図１０は定着処理の制御手順を示すフロー図である。制御手段としての制御回路１５０は、検知回路１４０によってベルト１００の破れが検知された場合に、発熱層１０２への給電を停止（禁止）する制御をおこなっている。ベルト１００が破れた状態で発熱層１０２への給電を続けると、破れ位置の近傍においての部分的な昇温を招く。したがって、本実施例では上述した制御を行うことで、前述した部分的な昇温の発生を防止している。また、制御回路１５０は、検知回路１４０によってベルト１００の破れが検知された場合に、モータＭへの給電を停止する制御をおこなっている。ベルト１００に破れを生じたまま画像の定着を行うと、上述した部分昇温によって、適切な定着が行われずに不良画像の発生を招く。したがって、本実施例では上述した制御を行うことで、定着処理を停止して不良画像の出力を防止している。なお、本実施例では、シートＰ上のトナーの画像Ｔを加熱・加圧することでシートＰに画像Ｔを定着させる処理を定着処理と呼ぶ。また、定着処理は未定着のトナー画像ＴをシートＰに定着する処理のみには限られない。例えば、半定着済みの画像をシートＰに定着させる処理や、定着済みの画像に対して加熱処理を施す処理であってもよい。本実施例では、上述した定着処理を禁止するため、発熱層１０２への通電と、モータＭへの通電を停止している。以下、図面を用いて詳細に説明する。

図５に示すように、制御回路１５０は、検知回路１４０の出力を検知できるように検知回路１４０に電気的に接続されている。また、制御回路１５０はモータＭ及び発熱層１０２の通電を制御するようにモータＭおよび電源回路７９に電気的に接続されている。

制御回路１５０は、検知回路１４０からの出力を所定の周期（本実施例では約１００［μｓ］毎）でサンプリングしており、得られた出力に基づき発熱層１０２及びモータＭへの通電を制御している。本実施例では、検知回路１４０がＰ３−Ｐ４間の電流の存在を検知した場合、言い換えると、電位差Ｐ３−Ｐ４が約０［Ｖ］でない場合、制御回路１５０はベルト破れありと判定して定着処理を禁止する。つまり、制御回路１５０は、ジョブの実行中であれば発熱層１０２及びモータＭへの通電を中断する制御を行い、ジョブの実行中でなければその後のジョブを実行しない制御を行う。

なお、定着装置４０の構成と仕様によっては、ベルト１００の破れの有無によらずにＰ３−Ｐ４に電位差が生じる場合がある。このような電位差の発生は、例えば、中間電極１１９と発熱層１０２の摺動によるスパイクノイズが原因として挙げられる、また、定着処理の実行に伴うベルト１００の温度分布の偏りが原因として挙げられる。

このようなノイズの影響を受ける場合、ベルト１００の破れに基づき適切に定着処理を禁止できるように、制御回路１５０によるベルト破れの判定にノイズを考慮した閾値を設けることが望ましい。例えば、制御回路１５０は、閾値Ｘを０．５［Ｖ］に設定して、電位差Ｐ３−Ｐ４が０．５［Ｖ］以上となる電流が検知回路１４０を流れた場合に定着処理を禁止する。このように構成することで、ノイズを原因とする０．５［Ｖ］未満の電位差Ｐ３−Ｐ４によって検知回路１４０に電流が流れた場合に制御回路１５０が誤って定着処理を停止してしまう問題を解消することができる。

したがって、本発明においては、「Ｐ３とＰ４の間に電流が流れた」ということは、二通りの意味を持つ。一つ目は、Ｐ３とＰ４の間に全く電流が流れていない状態から電流が流れる状態に変化した、という意味である。二つ目は、Ｐ３とＰ４の間に微弱な電流が流れている状態から所定値以上の電流が流れる状態に変化した。という意味である。

また、本発明においては、「検知回路１４０が電流を検知したか否か」ということは、二通りの意味を持つ。一つ目は、Ｐ３とＰ４の間に電流が流れたか、それとも流れていないか、という意味である。二つ目は、Ｐ３とＰ４の間に微弱な電流が流れているか、それとも所定値以上の電流が流れているか、という意味である。ここで、微弱な電流とは例えば、電位差Ｐ３−Ｐ４が０．５［Ｖ］未満のときに流れる電流のことである。また、所定値以上の電流とは例えば、電位差Ｐ３−Ｐ４は０．５［Ｖ］以上のときに流れる電流である。そして、Ｐ３とＰ４の間に電流が流れたことを検知回路１４０が検知した場合、制御回路１５０は電源回路７９を制御して発熱層１０２への給電を停止する。また、制御回路１５０はモータＭを制御してその駆動を停止させる。

制御回路１５０が備えるＲＯＭには図１０に記載のフローチャートに対応したプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこれを読みだして実行することで、定着装置４０の定着処理の制御を行う。定着装置４０は、制御回路１５０が図１０に記載のフローチャートに対応したプログラムを実行することで次のように動作する。

図１０に示すように、制御回路１５０は、まず、ジョブの実行指示を受信する（ＳＴＥＰ１、以下、Ｓ１のようにＳＴＥＰをＳと省略）。次に、制御回路１５０は、定着装置４０のウォームアップ動作を行う（Ｓ２）。ウォームアップ動作では、サーミスタ１１８の検知温度が所定の目標温度Ｔ１（本実施例では約１６０℃）に達するまで発熱層１０２に通電が行われるように制御回路１５０が制御を行う。サーミスタ１１８の検知温度が目標温度Ｔ１に到達すると、制御回路１５０はモータＭに通電してこれを駆動させる。モータＭの駆動によりローラ１１０が回転駆動され、ベルト１００はローラ１１０に従動回転する。

上記したウォームアップ動作の開始に伴い、制御回路１５０は、検知回路１４０の出力のサンプリングを開始する（Ｓ３）。検知温度が目標温度Ｔ１に到達する前では、ベルト１００は回転しない状態である。このとき、制御回路１５０は検知回路１４０の出力をサンプリングする。そして、制御回路１５０は、検知回路１４０の出力に基づき判定を行う（Ｓ４）。制御回路１５０は、検知回路１４０が電流を検知した場合（電位差Ｐ３−Ｐ４が０［Ｖ］ではない場合）、ベルト１００に破れが生じていると判定してＳ７へ進む。つまり、定着装置４０の立ち上げ時に、ベルト１００のほぼ全域において破れを即座に検知することができる。これは、例えば、停止中の定着装置４０にジャム処理を施したときに生じた発熱層１０２の破れを検知するのに有効である。

また、制御回路１５０は検知回路１４０によってベルト１００の破れが検知されない場合（電位差Ｐ３−Ｐ４が０［Ｖ］）、ベルト１００が正常であると判定してＳ５へ進む。

制御回路１５０は、ベルト１００に破れがあると判定した場合、定着装置４０の定着処理を禁止するため、ジョブの実行中であれば発熱層１０２とモータＭへの通電を中断する（Ｓ７）。そして、制御回路１５０は、プリンタ１の操作部（不図示）にエラーを表示する（Ｓ８）。エラーの表示は、プリンタ１本体の操作部によって行われるものに限られず、プリンタ１に接続された情報端末（不図示）のプリンタドライバの表示画面にて行われてもよい。

制御回路１５０は、一度のエラー表示をすると、定着装置４０の交換が行われるか、サービスマンによる修理が行われるまで、ジョブの実行を禁止する制御を行う。

制御回路１５０は、ベルト１００に破れが無いと判定した場合、サーミスタ１１８の検知温度がＴ２（本実施例では約１６５℃）になるように発熱層１０２に通電を行い、受信したジョブの実行指示の終了条件に達するまで定着処理を行う（Ｓ５、Ｓ６）。そして、ジョブを実行している間、制御回路１５０は検知回路１４０の出力のサンプリングを引き続き行う（Ｓ３）。このような制御を行うことで、ジョブの実行中に発生するベルト１００の破れを検知することができる。受信したジョブの実行指示の終了条件に達すると、制御回路１５０は発熱層１０２とモータＭへの通電を停止して、定着装置４０を正常に停止させる（Ｓ９）。

上述したように、検知回路１４０は発熱層１０２に給電が行われているときに動作する。したがって、定着処理の実行時や、定着処理の実行前のウォーミングアップ時などのタイミングでベルト１００の破れを検知して発熱層１０２への通電を停止できる。

上述したように本実施例では、ベルト１００を用いてシート上の画像を加熱する定着装置４０において、検知回路１４０を設けている。そして、検知回路１４０は、ベルト１００の破れ状態を従来の方式に比べて感度良く検知することができる。そのため、本実施例によれば、ベルト１００の破れの発生を速やかに検知できる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、発熱層１０２への給電を停止することでベルト１００の部分昇温を防止することができる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、定着処理を禁止することで不良画像の出力を防止することができる。

次に、実施例２の画像加熱装置について説明する。実施例１では、検知回路１４０によってベルト破れの検知を行っているが、実施例２では、これに併せてサーミスタ１１８によるベルト破れの検知を行っている。詳細には、実施例２では、検知回路１４０による検知が困難なベルト１００の中央付近のベルト破れをサーミスタ１１８によって検知している。そのため、実施例１のベルト破れ検知は十分に実用的であったが、実施例２ではより確実にベルト１００の破れを検知することができる。以下、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例２の定着装置４０の構成は、定着処理の制御が異なる点以外は実施例１の基本構成と同様である。そのため、実施例１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施例のサーミスタ１１８は、図４に示すように、ベルト１００の中間電極１１９と接触し得る領域を含むベルト１００の中央の幅１０ｍｍの領域の温度を検知している。なお、サーミスタ１１８は、ベルト１００の裏面、表面のどちらの温度を検知する構成であってもよい。サーミスタ１１８を発熱層１０２に接触させて用いる場合は、発熱層１０２からの電流が流れ込まないようにポリイミドテープで絶縁するなどの工夫をするとよい。そして、制御回路１５０は、サーミスタ１１８の検知結果に基づいて発熱層１０２への給電を停止（禁止）する制御を行う。詳細には、通常の定着温度（１６０度〜１９０度）よりも明らかに高い温度（例えば２５０度）をサーミスタ１１８が検知した場合、制御回路１５０は発熱層１０２への給電を停止（禁止）する。上述したベルト破れの検知方法を、実施例１のベルト破れの検知方法と合わせて用いることによりで、ベルト１００の全域において実施例１よりもより確実にベルト破れを検知することが出来る。なお、このサーミスタ１１８は、ベルト１００の温度制御に用いられるものを併用しているため、コストアップとはならない。

詳細には、本実施例では、実施例１で図１０を用いて説明した制御に加えて以下の制御を行う。図１０のＳ２において、ウォームアアップ動作を開始して、検知温度が目標温度Ｔ１に到達した後にサーミスタ１１８によるベルト破れ検知が行われる。検知温度が目標温度Ｔ１に到達した後では、ベルト１００は回転している状態である。このとき、制御回路１５０は、ベルト１００が少なくとも１回転する間のサーミスタ１１８の出力をサンプリングする。そして、制御回路１５０は、サンプリングしたサーミスタ１１８の出力に基づき判定を行う（Ｓ４）。制御回路１５０は、サーミスタ１１８がベルト１００の異常昇温（本実施例では２５０度以上）を検知した場合、ベルト１００に破れが生じていると判定してＳ７へ進む。したがって、検知回路１４０での検知が困難な位置のベルト１００の破れを検知することができる。そのため、ベルト１００の破れを全域においてより確実に検知することができる。

そして、ジョブを実行している間、制御回路１５０はサーミスタ１１８の出力のサンプリングを引き続き行う（Ｓ３）。このような制御を行うことで、ジョブの実行中に発生するベルト１００の破れをより確実に検知することができる。

本実施例によれば、ベルト１００が少なくとも１回転する間のサーミスタ１１８の出力をサンプリングすることで制御回路１５０はベルト１００の破れをより確実に検知できる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、発熱層１０２への給電を停止することでベルト１００の部分昇温を防止することができる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、定着処理を禁止することで不良画像の出力を防止することができる。

なお、本実施例のベルト破れ検知に併せて実施例２で説明したサーミスタ１１８によるベルト破れ検知を行ってもよい。

次に、実施例３の画像加熱装置について説明する。図１１は実施例３における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。実施例１では、１つの検知回路１４０によってベルト破れの検知を行っているが、実施例３では、２つの検知回路１４０ａ、１４０ｂによってベルト破れの検知を行っている。詳細には、実施例３では、検知回路１４０ａによる検知が困難なベルト１００の中央付近のベルト破れを検知回路１４０ｂによって検知している。そのため、実施例１のベルト破れ検知は十分に実用的であったが、実施例２ではより確実にベルト１００の破れを検知することができる。以下、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例２の定着装置４０の構成は、検知回路１４０ａ、１４０ｂに関する構成以外は実施例１の基本構成と同様である。そのため、実施例１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

中間電極１１９ａは、電極１０５ａと電極１０５ｂの間において発熱層１０２の電位（Ｐ３）を取得するための部材である。本実施例では、中間電極１１９ａはベルト１００の幅方向中央に設けられている。

中間電極１１９ｂは、電極１０５ａと電極１０５ｂの間において発熱層１０２の電位（Ｐ５）を取得するための部材である。本実施例では、中間電極１１９ｂはベルト１００の幅方向の一端からの距離と他端からの距離が３：１となる位置に設けられている。

抵抗Ｒ０１及びＲ０２の抵抗値は約５０［ｋΩ］であり、抵抗Ｒ０１に対する抵抗Ｒ０２の抵抗値比はＲ３２：Ｒ１３に対応している。抵抗Ｒ０３の抵抗値は約７５［ｋΩ］、抵抗Ｒ０３の抵抗値は約２５［ｋΩ］であり、その抵抗Ｒ０３に対する抵抗Ｒ０４の抵抗値比はＲ５２：Ｒ１２に対応している。また、抵抗Ｒ０１とＲ０３は可変抵抗であり、必要に応じて抵抗値を調整することが可能である。

検知回路１４０ａは、電位差Ｐ３−Ｐ４を検知する検知手段である。詳細には、検知回路１４０は、抵抗Ｒ０１とＲ０２の接続する導線の一点（Ｐ４）と中間電極１１９ａ（Ｐ３）を、抵抗Ｒ０１や抵抗Ｒ０２を介さずに検知回路１４０ａ自らを介して電気的に接続している。そして、Ｐ３−Ｐ４間に電流が流れたか否かを検知している。検知回路１４０としては検流計や電圧計、各種電流検出アンプ等を用いることができる。検知回路１４０ａは信号を制御回路１５０に送信可能となるように制御回路１５０に電気的に接続しており、Ｐ３−Ｐ４間に電位差が生じた場合に制御回路１５０に信号を出力する。

検知回路１４０ｂは、電位差Ｐ５−Ｐ６を検知する検知手段である。詳細には、検知回路１４０は、抵抗Ｒ０１とＲ０２の接続する導線の一点（Ｐ６）と中間電極１１９ｂ（Ｐ５）を、抵抗Ｒ０１や抵抗Ｒ０２を介さずに検知回路１４０ｂ自らを介して電気的に接続している。そして、Ｐ５−Ｐ６間に電流が流れたか否かを検知している。検知回路１４０ｂとしては検流計や電圧計、各種電流検出アンプ等を用いることができる。検知回路１４０ｂは信号を制御回路１５０に送信可能となるように制御回路１５０に電気的に接続しており、Ｐ５−Ｐ６間に電位差が生じた場合に制御回路１５０に信号を出力する。

制御回路１５０は、検知回路１４０ａ、１４０ｂの出力をもとにベルト破れの判定を行う。このとき、検知回路１４０ａによって検知が困難な、ベルト１００の幅方向中央の破れは検知回路１４０ｂによって精度よく検知することができる。また、検知回路１４０ｂによって検知が困難な、ベルト１００の幅方向の一端からの距離と他端からの距離が３：１となる位置の破れは、検知回路１４０ａによって精度よく検知することができる。そして、検知回路１４０ａ、検知回路１４０ｂのそれぞれにおいて、実施例１で図１０を用いて説明した制御を行う。したがって、検知回路１４０ａ、１４０ｂによってベルト１００の破れを全域において検知することができる。

本実施例では、中間電極１１９と検知回路１４０を２つ併用する構成を例に説明したが、これらを３つ以上併用する構成であってもよい。

本実施例によれば、ベルト１００を用いてシート上の画像を加熱する定着装置４０において、検知回路１４０ａと１４０ｂを設けている。検知回路１４０ａと１４０ｂがそれぞれ電流を検知することで、ベルト１００の破れの発生をその幅方向の全域において精度よく検知することができる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、発熱層１０２への給電を停止することでベルト１００の部分昇温を防止することができる。

本実施例によれば、ベルト１００の破れが検知された際に、定着処理を禁止することで不良画像の出力を防止することができる。

（その他の実施例）
以上、本発明を適用することができる実施例について説明したが、各実施例で例示した寸法等の数値は一例であって、この数値に限定されるものではない。発明を適用できる範囲において、数値は適宜選択できる。また、発明を適用できる範囲において実施例に記載の構成を適宜変更してもよい。

ベルト１００は、ニップ形成部材１１３のみによってその内面を支持される構成に限られない。例えば、複数のローラに架け渡されるベルトユニット方式であってもよい。その際、ベルト１００はこれらの複数のローラによって回転駆動されてもよい。しかしながら、低熱容量化の観点から実施例のような構成が望ましい。

ニップ形成部材は、ホルダ１１３ａとパッド１１３ｂとから構成されるものには限られない。例えば、ベルト１００の内周に挿入されたローラ部材であってもよい。ニップ形成部材１１３にローラ部材を用いる場合、中間電極１１９の代わりに、ローラ部材の幅方向の一部の離型層と弾性層に導電性を持たせるとよい。そして、ローラ部材の芯金を介して実施例のＰ３に相当する電位を取得できるように工夫すればよい。

ベルト１００とニップ部Ｎを形成するものは、ローラ１１０のようなローラ部材には限られない。例えば、複数のローラにベルトを架け渡した加圧ベルトユニットを用いてもよい。

プリンタ１を例に説明した画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

以上の説明における画像加熱装置は、未定着のトナー画像をシートＰに定着する装置のみには限られない。例えば、半定着済みのトナー画像をシートＰに定着させる装置や、定着済みの画像に対して加熱処理を施す装置であってもよい。したがって、画像加熱装置としての定着装置４０は、例えば、画像の光沢や表面性を調節する表面加熱装置であってもよい。

４０ 定着装置
７９ 電源回路
８１ 給電部材
１００ 定着ベルト
１０２ 抵抗発熱層
１０５ 電極
１１０ 加圧ローラ
１１９ 中間電極
１４０ 電位差検知回路
１５０ 制御回路

Claims (6)

1. 給電により発熱する抵抗発熱層と、前記抵抗発熱層の幅方向の一端側に電気的に接続する第１の電極と、前記抵抗発熱層の幅方向の他端側に電気的に接続する第２の電極と、を備え、シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、
   前記幅方向において前記第１及び第２の電極の間に設けられ前記抵抗発熱層と電気的に接続する第３の電極と、
   前記第１及び第２の電極の間に電圧を印加することで前記抵抗発熱層に給電をおこなう給電手段と、
   前記第１の電極に接続する第１の抵抗素子と前記第２の電極に接続する第２の抵抗素子とによって前記抵抗発熱層に電気的に接続される直列に接続した第１及び第２の抵抗素子であって、前記第１の抵抗素子の抵抗値に対する前記第２の抵抗素子の抵抗値の比が、前記ベルトの使用前における前記第１の電極から前記第３の電極に至る前記抵抗発熱層の抵抗値に対する前記第２の電極から前記第３の電極に至る前記抵抗発熱層の抵抗値の比に等しくなるように設けられた第１及び第２の抵抗素子と、
   前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する接続点と前記第３の電極を電気的に接続して前記接続点と前記第３の電極との間に電流が流れたことを検知する検知手段と、
   前記検知手段が電流を検知したか否かに応じて前記給電手段による前記抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記第３の電極は、前記抵抗発熱層にその内周面側から接触して電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記第１及び第２の抵抗素子の少なくとも一方は前記ベルトの使用前に抵抗値を調整可能な可変抵抗であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
4. 前記ベルトの前記第３の電極と接触し得る領域の温度を検知する温度検知手段を有し、前記制御手段は前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段による前記抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
5. 前記幅方向において前記第１及び第２の電極の間で且つ前記第３の電極とは異なる位置に設けられ前記抵抗発熱層と電気的に接続する第４の電極と、
   前記第１の電極に接続する第３の抵抗素子と前記第２の電極に接続する第４の抵抗素子とによって前記抵抗発熱層に電気的に接続される直列に接続した第３及び第４の抵抗素子であって、前記第３の抵抗素子の抵抗値に対する前記第４の抵抗素子の抵抗値の比が、前記ベルトの使用前における前記第１の電極から前記第４の電極に至る前記抵抗発熱層の抵抗値に対する前記第２の電極から前記第４の電極に至る前記抵抗発熱層の抵抗値の比と等しくなるように設けられた第３及び第４の抵抗素子と、
   前記第３の抵抗素子と前記第４の抵抗素子とを接続する接続点と前記第４の電極を電気的に接続して前記第３の抵抗素子と前記第４の抵抗素子とを接続する接続点と前記第４の電極との間に電流が流れたことを検知する更なる検知手段と、を有し、
   前記制御手段は前記検知手段が電流を検知したか否かに応じて前記給電手段による前記抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
6. 給電により発熱する抵抗発熱層と、前記抵抗発熱層の幅方向の一端側に電気的に接続する第１の電極と、前記抵抗発熱層の幅方向の他端側に電気的に接続する第２の電極と、を備え、シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、
   前記幅方向において前記第１及び第２の電極の間に設けられ前記抵抗発熱層と電気的に接続する第３の電極と、
   前記第１及び第２の電極の間に電圧を印加することで前記抵抗発熱層に給電をおこなう給電手段と、
   直列に接続された第１及び第２の抵抗素子であって、前記抵抗発熱層と電気的に並列となるように前記給電手段より電圧を印加される第１及び第２の抵抗素子と、
   前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とを接続する接続点と前記第３の電極を電気的に接続して前記接続点と前記第３の電極の間に電流が流れたことを検知する検知手段と、
   前記検知手段が電流を検知したか否かに応じて前記給電手段による前記抵抗発熱層への給電を停止するか否かを制御する制御手段と、を有し、
   前記第１及び第２の抵抗素子の抵抗値は、使用前の前記ベルトにおける前記抵抗発熱層に給電を施したとき、前記接続点と前記第３の電極の間の電流値がゼロとなるように設定されていることを特徴とする画像加熱装置。
   

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