JPH09309642A - ベルト式加熱装置におけるベルトの寿命判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛇行修正によりベルトに与える機械的ストレ
スからベルトの劣化度を判定する装置を提供する。 【解決手段】 駆動ローラ１６、従動ローラ１８に支持
された無端状のベルト１２と、このベルトを所定の方向
に回転移動させるモータ１４と、ベルトを加熱するヒー
タ２６とを有するベルト式加熱装置に、ベルトがその幅
方向に関して第１の位置６４から第２の位置６８へと移
動したことを検出するセンサ５８、６０と、ベルトが第
２の位置に到達したことが検出されると、ベルトを第２
の位置から第１の位置に移動させる移動機構５６等と、
ベルトを第２の位置から第１の位置に移動する時間を計
測し累計する計時回路７２と、累計された時間からベル
トの寿命を判定する寿命判定回路７４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無端状のベルトを
介して被加熱部材を加熱するベルト式加熱装置におい
て、ベルトの寿命を判定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタなどの画像形成
装置における定着装置として、複数のローラに支持され
た無端状の薄肉ベルトの内側と外側にそれぞれ対向して
加熱装置と加圧ローラとを設け、加熱装置により加熱さ
れたベルトを介して、ベルトと加圧ローラとの接触部
（ニップ部）を通過するシート及びこれに保持された現
像剤を加熱することにより、この未定着現像剤を溶融し
てシートに定着するベルト式定着装置すなわちベルト式
加熱装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このベルト式定着装置
では、ベルトは繰り返し熱ストレスを受けることから、
劣化の進行が他の部材に比べて早い。したがって、ベル
トの劣化度すなわち寿命を判定し、適当な時期にベルト
を交換する必要がある。

【０００４】そこで、ベルトの寿命を判定する方法とし
て、加熱時間からベルトの劣化度を判定することが考え
られる。ところが、ベルト式加熱装置では、ベルトがそ
の幅方向に移動する即ち片寄りすることは避けられず、
現実には一定量以上片寄りが生じたときにベルトを逆方
向に強制的に移動させて片寄りを修正する方法が採られ
ており、この片寄り修正に伴う機械的なストレスが上記
熱ストレスと共にベルトの寿命を決定する大きな要因で
あったと考えられる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、片寄
り修正によりベルトに与える機械的ストレスからベルト
の劣化度を判定する装置を提供するもので、複数の支持
部材により支持された無端状のベルトと、上記ベルトを
所定の方向に回転移動させる駆動源と、上記ベルトを加
熱する加熱源とを有し、上記駆動源によりベルトを回転
移動しながら上記加熱源によりベルトを加熱し、加熱さ
れたベルトの外周面を被加熱部材に接触させてこれを加
熱するベルト式加熱装置において、上記ベルトがその幅
方向に関して第１の位置から第２の位置へと移動したこ
とを検出する検出手段と、上記ベルトが第２の位置に到
達したことが検出されると、ベルトを第２の位置から第
１の位置に移動させる移動手段と、上記ベルトを第２の
位置から第１の位置に移動する時間を計測し累計する計
時手段と、上記累計された時間からベルトの寿命を判定
する寿命判定手段と、を設けたものである。

【０００６】

【発明の作用及び効果】上記ベルト式加熱装置では、ベ
ルトはその回転移動と共に徐々に片寄りを生じる。そし
て、本発明では、ベルトが第１の位置から第２の位置に
移動すると、そのことが検出手段で検出される。続い
て、移動手段が動作し、ベルトを第２の位置から第１の
位置に強制移動させる。一方、計時手段は、ベルトを第
２の位置から第１の位置まで強制移動する時間を計測し
累計する。そして、寿命判定手段は、この累計時間から
ベルトの劣化度及び寿命を判定する。したがって、本発
明によれば、装置の機械誤差やベルトのロット差に影響
されることなく、片寄りを修正することによるベルトの
劣化度を定量的に判断することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１はベルト式
定着装置１０を示す。この定着装置１０において、定着
ベルト１２は耐熱性、離型性、耐久性に優れた無端状の
薄肉フィルムである。薄肉フィルムとしては、例えばポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、シ
リコーン樹脂、フッ素樹脂などの耐熱性樹脂からなる単
層フィルム、又はポリテトラフルオロエチレン、パーフ
ルオロアルコキシレンアルカンなどのフッ素樹脂に導電
材を添加した離型性コート層を上記単層フィルムの外周
面に設けた複合フィルムが好適に用いられる。

【０００８】上記定着ベルト１２は、モータ１４に駆動
連結されている駆動ローラ１６、この駆動ローラ１６と
ほぼ平行に支持されている従動ローラ１８、ヒータを内
蔵した加熱ユニット２０の周囲に巻回されて支持されて
おり、モータ１４の駆動に基づいてベルト１２は矢印２
２方向に回転移動するようにしてある。また、定着ベル
ト１２の外側には、加熱ユニット２０に対向して加圧ロ
ーラ２４が設けてあり、図示しないスプリングなどの付
勢手段により加圧ローラ２４が加熱ユニット２０に押圧
されている。なお、加圧ローラ２４は、この加圧ローラ
２４とベルト１２との接触長（ニップ長）を大きくする
ために、外周部にシリコンゴムなどの離型性のよいゴム
弾性層を有するローラを使用するのが好ましい。また、
加圧ローラ２４のベルト１２に対する圧接力は、トナー
像の潰れを防止するために、例えば４〜１０ｋｇの力で
加圧ローラ２４を加熱ユニット２０に向けて付勢するの
が好ましい。

【０００９】加熱ユニット２０は、ベルト１２に対向す
るヒータ２６と、このヒータ２６を支持する予熱用伝熱
部材２８と、ベルト対向面を除いて該伝熱部材２８の周
囲を覆う断熱部材３０と、ベルト１２の移動方向に関し
て断熱部材３０の下流側に設けた冷却用伝熱部材３２と
を備えており、これらの各部材は接着剤等により一体的
に組み合わされている。ヒータ２６としては、例えばＡ
ｇ／Ｐｂ、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎなどの電気抵抗材料を非
導電性基板上に線状又は帯状にスクリーン印刷したもの
が好適に用いられる。予熱用伝熱部材２８と冷却用伝熱
部材３２としては、例えばアルミナやチッ化アルミニウ
ムなどが好適に用いられる。断熱部材３０としては、ポ
リフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイ
ミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーなど
の高耐熱樹脂、又はこれらの樹脂とセラミックス金属・
ガラス等の複合材料で構成されたもの、若しくはこれら
を発泡して断熱性を高めたものが好適に用いられる。な
お、図示していないが、ベルト１２の内側又は外側に
は、ベルト１２の温度を検出する検温素子を設け、この
検温素子の出力に応じてヒータ２６への通電量を制御し
てもよい。

【００１０】以上の構成からなる定着装置１０の動作に
ついて説明する。定着装置１０では、モータ１４の駆動
に基づいて駆動ローラ１６が矢印３４方向に回転する。
これにより、ベルト１２は矢印２２方向に回転移動する
とともに、ベルト１２と接触している従動ローラ１８と
加圧ローラ２４がそれぞれ矢印３６、３８方向に回転す
る。加熱ユニット２０では、ヒータ２６に所定の電流が
印加され、その発熱によりベルト１２を加熱する。ま
た、ヒータ２６の熱は予熱用伝熱部材２８に伝わり、こ
の予熱用伝熱部材２８の熱によりヒータ２６で加熱され
る以前にベルト１２が予熱される。そして、未定着トナ
ー４０を有するシート４２が搬送装置４４により、ベル
ト１２と加圧ローラ２４との接触部に供給されると、上
述のようにして加熱されたベルト１２がトナー４０及び
シート４２に接触してこれらを加熱する。その結果、ト
ナー４０が溶融し、ベルト１２と加圧ローラ２４との圧
接力により溶融トナー４０がシート４２に定着される。
このようにして加熱されたトナー４０とシート４２並び
にヒータ２６の対向部を通過したベルト１２は、冷却用
伝熱部材３２との対向部でこれに熱が奪われて冷却され
る。

【００１１】次に、図２は、ベルト１２の片寄り（蛇
行）を補正すると共にその蛇行修正処理に基づいてベル
ト１２の寿命を判定する蛇行修正兼寿命判定装置５０を
示す。この蛇行修正兼寿命判定装置５０において、従動
ローラ１８の両端側軸受５２はそれぞれスプリング５４
により付勢されており、これによりベルト１２にテンシ
ョンが加えてある。また、各軸受５２はソレノイド５６
に連結されており、従動ローラ１８の駆動ローラ１６に
対する位置関係が、従動ローラ１８と駆動ローラ１６が
平行な状態、従動ローラ１８が駆動ローラ１６に対して
一方向に傾斜した状態、又はこれと反対に従動ローラ１
８が駆動ローラ１６に対して逆方向に傾斜した状態のい
ずれかに切り替えできるようにしてある。また、ベルト
１２の両側にはそれぞれ２組のベルト検出用センサ５
８、６０（例えばフォトセンサ）が設けてあり、ベルト
１２の幅よりも少し広い幅の第１領域６２の両端境界
（第１の境界６４）上にそれぞれ第１センサ５８の検出
部が設けてあり、この第１領域６２を含む第２領域６６
の両端境界（第２の境界６８）上にそれぞれ第２センサ
６０の検出部が設けてあり、これらのセンサ５８、６０
の検出信号から、ベルト１２が第１の領域６２の内側に
あるか、第１の領域６２を越えて第２の領域６６の内側
にあるか、それとも第２の領域６６の外側にあるかが判
定できるようになっている。

【００１２】上記ソレノイド５６は制御装置７０に接続
されており、制御装置７０からの信号に基づいてオン／
オフ制御されるようになっている。また、センサ５８、
６０も制御装置７０に接続されており、これらセンサ５
８、６０の信号により制御装置７０がベルト１２の位置
を検出するようにしてある。制御装置７０はまた、計時
回路７２、ベルト寿命判定回路７４、表示回路７６に接
続されており、これらの回路によりベルト１２の寿命を
判定し、その結果を警報するようにしてある。

【００１３】上記蛇行修正兼寿命判定装置５０による蛇
行修正について、図２、３を参照して説明する。ベルト
式定着装置１０では、駆動ローラ１６と従動ローラ１８
との僅かな設定誤差やベルトの不均一性に基づき、ベル
ト１２は不可避的に幅方向に移動（片寄り）する（図３
では、この移動を「自然移動」として表してある）。そ
して、本装置５０では、ベルト１２の周端部が第２の境
界６８を越えて第２の領域６６の外側に出ると、これを
センサ６０が検出して制御装置７０に出力する。制御装
置７０は、センサ６０からの信号を受けると、ベルト１
２を第１に領域６２の内側に戻すために必要な一方のソ
レノイド５６をオンして従動ローラ１８を傾ける。その
結果、ベルト１２は第１の領域６２の内側に向かって移
動する（図３では、この移動が「強制移動」として表し
てある）。また、ベルト１２の周端部が第１の境界６４
に到達したことがセンサ５８の出力から検出されると、
制御装置７０は上記ソレノイド５６をオフして、再び従
動ローラ１８を駆動ローラ１６と平行な状態に復帰す
る。このようにして、ベルト１２は絶えず自然移動と強
制移動を繰り返し、第２の領域６６の内側に維持され
る。

【００１４】次に、上記蛇行修正をもとにしたベルト１
２の寿命判定について説明する。制御装置７０は、第２
の境界６８に対応した第２センサ６０からベルト検出信
号が入力されると、これに対応する信号を計時回路７２
に出力する。この出力信号に基づいて、計時回路７２は
タイマ（図示せず）をスタートする。その後、上述のよ
うにソレノイド５６の駆動によりベルト１２が強制移動
し、ベルト１２の周端部が第１の境界６４に到達したこ
とが第１センサ５８で検出されると、計時回路７２はタ
イマを停止する。そして、計時回路７２は、第２センサ
６０がベルト１２の周端部を検出してから第１センサ５
８がベルト１２の周端部を検出するまでの時間Δτすな
わちベルト１２の強制移動に要する時間を求める。ま
た、計時回路７２は、時間Δτを累計する。一方、制御
装置７０は、計時回路７２で求めた累計時間Σ（Δτ）
に対応する信号を寿命判定回路７４に出力する。寿命判
定回路７４は、予め求めてある累計時間と寿命（劣化
度）との関係を示すテーブルから、上記累計時間Σ（Δ
τ）に対応する信号に応じてベルト１２の寿命を判定す
る。判定結果は制御装置７０に出力される。制御装置７
０は、判定結果を表示回路７６又は警報回路に出力し
て、図示しないディスプレイ等にベルト寿命を表示す
る。したがって、利用者等はディスプレイに表示された
寿命を確認することにより、ベルトの交換時期を予測す
ることができる。

【００１５】ベルト１２の寿命判定は、ベルト１２の累
計走行量を考慮して行ってもよい。この寿命判定は、ベ
ルト１２が加熱ユニット２０との接触により摩耗する場
合には特に有効である。ベルト走行量を考慮したベルト
の寿命判定について図４のフローチャートを参照して説
明する。この寿命判定では、まずベルトの累計走行量が
予め決められている第１の基準値Ｌ１よりも大きいか否
か判定する（＃１）。走行量が基準値Ｌ１よりも小さい
場合、強制移動累計時間Σ（Δτ）による寿命判定は実
行しない。他方、走行量が基準値Ｌ１よりも大きい場
合、累計時間Σ（Δτ）と、ベルト交換が必要な限界累
計時間Ｔとを比較し（＃２）、累計時間Σ（Δτ）が限
界時間Ｔよりも大きいときは警告を発する（＃３）。し
かし、累計時間Σ（Δτ）が限界時間Ｔよりも小さい場
合、走行量がベルトの耐久寿命に対応した限界走行量Ｌ
２と比較し（＃４）、走行量が限界走行量Ｌ２を越えて
いるときはベルトの交換を警告する。なお、ベルトの累
計走行量は、モータ１４の回転数又は回転時間を計測す
ることにより求めてもよいし、加圧ローラ２４の回転数
を計測して求めてもよい。＃１を省き、ベルトの累計走
行量がＬ１よりも小さい場合にも、Σ（Δτ）による寿
命判定を実行するようにしてもよい。

【００１６】また、上記実施例では、ベルト１２の両側
にそれぞれ２つのセンサ５８、６０を設けたが、定常状
態において従動ローラ１８を駆動ローラ１６に対して僅
かに傾けておき、それにより常に一定方向にベルトの自
然移動が生じるようにしておけば、両側にセンサを設け
る必要はない。

【００１７】さらに上記実施例では、センサ５８、６０
でベルトの周端部を検出するものとしたが、ベルトの周
端部に沿って一つ又は複数の光透過孔を設け、これらベ
ルト周端部と光透過孔を一つ又は２つの光検出装置で検
出するようにしてもよい。又は、光透過孔をベルト周端
部から異なる距離の位置にそれぞれ一つ又は複数（複数
列）設け、透過孔を通じて透過する光を検出することに
よりベルトの自然移動量を検出してもよい。その他、ベ
ルトの周方向に複数の透過孔を形成すると共に、外側に
ある透過孔列のピッチと内側にある透過孔のピッチを違
えて、光検出装置による透過光の検出時間間隔の違いか
らベルトが所定の位置に移動したことを検出するように
してもよい。

【００１８】そしてまた、ベルトに磁石又は磁性部材を
設け、これを磁気検出装置で検出することによりベルト
の移動量を検出してもよく、この磁気式検出装置には上
述した光検出装置を用いた変形例を同様に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るベルト式加熱装置（定着装置）
の正面図である。

【図２】 図１に示す加熱装置における蛇行修正兼寿命
判定装置の機械的構成と電気的な構成を示す図である。

【図３】 ベルトの自然移動と強制移動を表したもので
ある。

【図４】 寿命判定のフローチャートである。

【符号の説明】

１０…定着装置、１２…定着ベルト、１６…駆動ロー
ラ、１８…従動ローラ、２０…加熱ユニット、２６…ヒ
ータ、２４…加圧ローラ、５０…蛇行修正兼寿命判定装
置、５８…第１のセンサ、６０…第２のセンサ、６２…
第１の領域、６４…第１の境界、６６…第２の領域、６
８…第２の境界、７０…制御装置、７２…計時回路、７
４…寿命判定回路、７６…表示回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の支持部材により支持された無端状
   のベルトと、上記ベルトを所定の方向に回転移動させる
   駆動源と、上記ベルトを加熱する加熱源とを有し、上記
   駆動源によりベルトを回転移動しながら上記加熱源によ
   りベルトを加熱し、加熱されたベルトの外周面を被加熱
   部材に接触させてこれを加熱するベルト式加熱装置にお
   いて、 上記ベルトがその幅方向に関して第１の位置から第２の
   位置へと移動したことを検出する検出手段と、 上記ベルトが第２の位置に到達したことが検出される
   と、ベルトを第２の位置から第１の位置に移動させる移
   動手段と、 上記ベルトを第２の位置から第１の位置に移動する時間
   を計測し累計する計時手段と、 上記累計された時間からベルトの寿命を判定する寿命判
   定手段と、を備えたベルトの寿命判定装置。