(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を該記録媒体に定着させる定着部材と、該定着部材を磁束によって誘導加熱するための誘導加熱部と、該定着部材を押圧して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置において、
前記定着部材は、断熱弾性層と、前記断熱弾性層の内部に内部導電層とを有し、
破損検知手段が前記内部導電層にのみ接続されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を該記録媒体に定着させる定着部材と、該定着部材を磁束によって誘導加熱するための誘導加熱部と、該定着部材を押圧して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置において、
前記定着部材は、断熱弾性層と、該断熱弾性層の外側に、前記誘導加熱部で発生される磁束によって発熱する外部導電層を有するスリーブ層とを有し、
破損検知手段が前記外部導電層に接続され、
前記断熱弾性層の内部に内部導電層が設けられ、前記破損検知手段は該内部導電層にも接続されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着装置において、前記破損検知手段は抵抗値検知回路であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の定着装置において、前記内部導電層が平坦な部材からなり、円筒形状又は略円筒形状に形成されることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の定着装置において、前記内部導電層が螺旋状に巻かれたワイヤからなることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の定着装置において、前記内部導電層が前記スリーブ層の近傍に位置していることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の定着装置において、前記内部導電層は、前記記録媒体の最大通紙幅の範囲外において前記スリーブ層の近傍に位置し、最大通紙幅の範囲内において前記スリーブ層から間隔をおいて位置していることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置において、前記内部導電層は、前記記録媒体の最大通紙幅の範囲外であって前記定着部材の両端部の２箇所に配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置において、前記加圧部材は前記記録媒体の最大通紙幅の範囲内に配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に設置される定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機等の画像形成装置において電磁誘導加熱方式の定着装置が知られており、例えば特許文献１が電磁誘導加熱方式の定着装置を開示している。この方式の定着装置は、定着ローラや定着ベルト等の定着部材、定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材、定着部材の外周面に対向して定着部材を電磁誘導加熱する誘導加熱部等で構成されている。誘導加熱部は、励磁コイル、励磁コイルを覆うコア及び励磁コイルを保持するとともに定着部材に対向するコイルガイド等で構成されている。
【０００３】
そして、誘導加熱部の励磁コイルが通電されると、定着部材の発熱層又は定着部材に当接する加熱部材の発熱層の周りに磁束が形成されて発熱層が電磁誘導加熱され、定着部材が直接的又は間接的に加熱される。そして、定着ニップ部の位置で定着部材に接触する記録媒体上のトナーが加熱・溶融されて、記録媒体上にトナーが定着される。
【０００４】
発熱層は、定着ニップ部の形成も兼ねるために薄膜であることが必要とされ、部品不良のために発熱層に傷が入っていたり、加熱暴走等の誤作動が生じたりした場合、発熱層と共にスリーブ層が破損し易い。そして、スリーブ層が破損すると、発熱層等の薄膜金属層の破損片が発生し、破損片の落下による装置の故障やユーザーが破損片を触れることによる怪我の恐れがある。
【０００５】
一方、発熱層よりも内周面側に配置されている断熱弾性層も、ニップ形成のために加圧部材によって高圧で押されながら回転するため摩耗し易く、想定寿命より長く使用されると、やはり破損する恐れがある。断熱弾性層が破損すれば、同様に破損片の落下による装置の故障が生じる恐れがある。また、断熱弾性層が破損すれば、これに伴ってそれよりも外周面側に配置されている表層のスリーブ層も破損する確率が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、断熱弾性層やスリーブ層の破損を早期に検知することで、これらの破損片の落下による装置の故障やユーザーが破損片を触れることによる怪我の恐れを排除することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明によれば、記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を該記録媒体に定着させる定着部材と、該定着部材を磁束によって誘導加熱するための誘導加熱部と、該定着部材を押圧して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置において、前記定着部材は、断熱弾性層と、前記断熱弾性層の内部に内部導電層とを有し、破損検知手段が前記内部導電層にのみ接続されることを特徴とする定着装置によって達成される。
【０００８】
また、本発明によれば、記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を該記録媒体に定着させる定着部材と、該定着部材を磁束によって誘導加熱するための誘導加熱部と、該定着部材を押圧して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置において、前記定着部材は、断熱弾性層と、該断熱弾性層の外側に、前記誘導加熱部で発生される磁束によって発熱する外部導電層を有するスリーブ層とを有し、破損検知手段が前記外部導電層に接続され、前記断熱弾性層の内部に内部導電層が設けられ、前記破損検知手段は該内部導電層にも接続される。
さらに、前記破損検知手段は抵抗値検知回路であると有利である。
【０００９】
また、前記内部導電層が平坦な部材からなり、円筒形状又は略円筒形状に形成されると有利である。
さらに、前記内部導電層が螺旋状に巻かれたワイヤからなると有利である。
【００１０】
また、前記内部導電層がスリーブ層の近傍に位置していると有利である。
さらに、前記内部導電層は、前記記録媒体の最大通紙幅の範囲外において前記スリーブ層の近傍に位置し、最大通紙幅の範囲内において前記スリーブ層から間隔をおいて位置していると有利である。
【００１１】
また、前記内部導電層は、前記記録媒体の最大通紙幅の範囲外であって前記定着部材の両端部の２箇所に配置されると有利である。
さらに、前記加圧部材は前記記録媒体の最大通紙幅の範囲内に配置されると有利である。
また、本発明の画像形成装置は前記定着装置を備えると有利である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スリーブ層の導電層に破損検知手段が接続されているため、これによってスリーブ層の破損を早期に検知することができ、破損片の落下による装置の故障やユーザーが破損片を触れることによる怪我を防止することができる。そして、破損が検知された際は、印刷動作を停止させたり、定着ローラを交換したりするなどの迅速な対処が可能となる。また、断熱弾性層の内部に内部導電層を設け、破損検知手段を内部導電層にのみ接続することにより、内部導電層より外側の断熱弾性層の破損をも早期に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す概略正面図である。
【図２】本発明に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の定着装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の定着装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の定着装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。先ず、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の構成・動作について説明する。
図１において、本発明に係る画像形成装置１はタンデム型カラー複写機であり、装置は、入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部２、原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部４、転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部７、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫを帯電する帯電部１２、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部１３、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部１５等を有する。
【００１５】
さらに、中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部１６、複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト１７、中間転写ベルト１７上に形成されたカラー画像を記録媒体Ｐ上に転写する２次転写ローラ１８、記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置１９等が設けられている。
【００１６】
次に、画像形成装置１における通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
先ず、原稿読込部４によって、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介してカラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。次いで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けてそれぞれ発せられる。
【００１７】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ図１において時計回りに回転している。感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。
【００１８】
イエロー成分に対応したレーザ光は、図１において最も左側の感光体ドラム１１Ｙの表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００１９】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、図１において左から２番目の感光体ドラム１１Ｍの表面に照射され、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、図１において左から３番目の感光体ドラム１１Ｃの表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、図１において左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫの表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２０】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程）。
【００２１】
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの感光体ドラムの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ（不図示）が設置されている。そして、転写バイアスローラの位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程）。
【００２２】
そして、１次転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。
【００２３】
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００２４】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト１７は、２次転写ローラ１８との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラが、２次転写ローラ１８との間に中間転写ベルト１７を挟み込んで定着ニップ部を形成している。そして、中間転写ベルト１７上に形成された４色のトナー像は、この定着ニップ部の位置に搬送されてきた記録媒体Ｐ上に転写される（２次転写工程）。このとき、中間転写ベルト１７には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
【００２５】
その後、中間転写ベルト１７は、中間転写クリーニング部１６の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト１７上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト１７上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００２６】
ここで、定着ニップ部の位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部７から、給紙ローラ８やレジストローラ等が設置された搬送経路Ｋ１を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部７には、記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ８が図中反時計回りに回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐが搬送経路Ｋ１に向けて給送される。
【００２７】
搬送経路Ｋ１に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ（不図示）のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト１７上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラが回転駆動されて、記録媒体Ｐが定着ニップ部に向けて搬送される。そして、定着ニップ部において記録媒体Ｐ上に所望のカラー画像が転写される。
【００２８】
その後、定着ニップ部の位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置１９の位置に搬送される。そして、記録媒体Ｐは、定着装置１９において定着ローラ及び加圧ローラによる熱と圧力を受け、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される（定着工程）。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、破線矢印に示されるように、排紙ローラ９によって装置本体１外に出力画像として排出され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２９】
次に、図２を用いて、画像形成装置本体１に設置される定着装置１９の構成・動作について詳述する。
先ず、定着装置１９は、磁束発生手段としての誘導加熱部２５、誘導加熱部２５に対向する定着部材としての定着ローラ２０、定着ローラ２０に圧接する加圧部材としての加圧ローラ３０、記録媒体Ｐを定着ニップ部に案内する入口ガイド板４１及び拍車ガイド板４２、記録媒体Ｐを定着ローラ２０から分離させる分離ガイド板４３、定着装置外に記録媒体Ｐを案内する出口ガイド板５０、定着ローラ２０及び加圧ローラ３０の温度を検知するサーミスタ６１及び６２等で構成されている。
【００３０】
ここで、定着部材としての定着ローラ２０は、鉄やステンレス鋼等からなる芯金２３上に、内周面側から発泡シリコーンゴム等からなる断熱弾性層２２と、スリーブ層２１が順次積層されたものであって、その外径は４０ｍｍ程度に形成されている。
【００３１】
定着ローラ２０のスリーブ層２１は、内周面側から基材層、第１酸化防止層、発熱層、第２酸化防止層、弾性層、離型層が順次積層された多層構造体である。詳しくは、基材層は層厚が４０μｍ程度のステンレスで形成され、第１酸化防止層及び第２酸化防止層は層厚が１μｍ以下のニッケルをストライクめっき処理によって形成したものである。発熱層は層厚が１０μｍ程度の銅で形成されたものであり、弾性層は層厚が１５０μｍ程度のシリコーンゴムで形成されたものである。離型層は層厚が３０μｍ程度の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）で形成されたものである。
【００３２】
このように構成された定着ローラ２０は、誘導加熱部２５から発せられる磁束によってスリーブ層２１の発熱層が電磁誘導加熱されることになる。なお、定着ローラ２０の構成は、本実施形態のものに限定されることなく、例えば、スリーブ層２１を断熱弾性層２２（定着補助ローラ）に接着しないで別体化することもできる。ただし、スリーブ層２１（定着スリーブ）を別体化した場合には、稼動中にスリーブ層２１が幅方向（スラスト方向）に移動するのを抑止するための部材を設置することが好ましい。
【００３３】
ここで、定着ローラ２０に対向する定着ニップ部の搬送方向上流側の位置には、複数の拍車が幅方向に並設された拍車ガイド板４２が設置されている。拍車ガイド板４２は、定着ニップ部に送入される記録媒体Ｐの定着面であって画像が定着される面に対向する位置に配設されて、記録媒体Ｐを定着ニップ部に案内するものである。記録媒体Ｐ上の未定着画像であるトナー像Ｔに拍車ガイド板４２の拍車が接触してもその画像に擦れ跡が生じないように、拍車の周面は鋸歯状に形成されている。
【００３４】
また、定着ローラ２０に対向する定着ニップ部の搬送方向下流側の位置であって、定着ニップ部から送出される記録媒体Ｐの定着面に対向する位置には、分離ガイド板４３が設置されている。分離ガイド板４３は、定着ニップ部から送出された定着工程後の記録媒体Ｐが、定着ローラ２０に接着して巻き付く不具合を防止するためのものである。すなわち、定着工程後の記録媒体Ｐがトナー像Ｔの粘着力により定着ローラ２０に接着してしまった場合に、記録媒体Ｐの先端に分離ガイド板４３が接触して、記録媒体Ｐを定着ローラ２０から強制的に分離させるようになっている。
【００３５】
また、定着ニップ部及び記録媒体Ｐの搬送方向上流側であって、定着ニップ部に近接する位置には、定着ローラ２０に接触する接触型温度検知センサとしてのサーミスタ６２が配設されている。サーミスタ６２は、駆動部側の幅方向端部に配設されており、定着ローラ２０の幅方向端部の表面温度を検知する。
【００３６】
また、図示は省略するが、定着ローラ２０の幅方向中央部に対向する位置には、非接触型温度検知センサとしてのサーモパイルが配設されている。
そして、サーミスタ６２とサーモパイルによって、定着ローラ２０上の定着温度を検知して、サーミスタ６２とサーモパイルによる検知結果に基づいて、誘導加熱部２５による加熱量を調整する。なお、本実施形態では、定着工程時（通紙時）における定着温度が１６０〜１６５℃になるように誘導加熱部２５の制御が行われている。
【００３７】
次に、加圧部材としての加圧ローラ３０は、鉄鋼やアルミニウム等からなる円筒部材３２上に、シリコーンゴム等からなる弾性層３１やＰＦＡ等からなる離型層（不図示）が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３１は、肉厚が１〜５ｍｍとなるように形成されている。また、加圧ローラ３０の離型層は、層厚が２０〜２００μｍとなるように形成されている。加圧ローラ３０は定着ローラ２０に圧接しており、定着ローラ２０と加圧ローラ３０との圧接部によって定着ニップ部が形成され、定着ニップ部に記録媒体Ｐが搬送されて、定着ローラ２０及び加圧ローラ３０による熱と圧力を受け、表面に転写されたトナー像Ｔが記録媒体Ｐ上に定着される。
【００３８】
なお、本実施形態では、定着ローラ２０の加熱効率を高めるために、加圧ローラ３０にハロゲンヒータ等のヒータ３３が内設されている。ヒータ３３に電力が供給されることにより、ヒータ３３の輻射熱によって加圧ローラ３０が加熱され、定着ローラ２０の表面も加圧ローラ３０を介して加熱される。
【００３９】
また、定着ニップ部及び記録媒体Ｐの搬送方向上流側であって、定着ニップ部に近接する位置には、加圧ローラ３０に接触する接触型温度検知センサとしてのサーミスタ６１が配設されている。サーミスタ６１は、駆動部側の幅方向端部に配設されており、加圧ローラ３０の幅方向端部の表面温度を検知する。
【００４０】
また、図示は省略するが、加圧ローラ３０の幅方向中央部に対向する位置には、非接触型温度検知センサとしてのサーモパイルが配設されている。
そして、サーミスタ６１とサーモパイルによって、加圧ローラ３０上の温度を検知して、サーミスタ６１とサーモパイルによる検知結果に基づいて、ヒータ３３による加熱量を調整している。
【００４１】
ここで、加圧ローラ３０に対向する定着ニップ部の搬送方向上流側の位置であって、定着ニップ部に送入される記録媒体Ｐの非定着面に対向する位置には、入口ガイド板４１が設置されている。入口ガイド板４１は、定着ニップ部に送入される記録媒体Ｐを定着ニップ部に案内するものである。
【００４２】
また、加圧ローラ３０に対向する定着ニップ部の搬送方向下流側の位置であって、定着ニップ部から送出される記録媒体Ｐの非定着面に対向する位置には、出口ガイド板５０が設置されている。出口ガイド板５０は、定着ニップ部から送出された定着工程後の記録媒体Ｐを定着工程後の搬送経路に向けて案内するためのものである。出口ガイド板５０は、定着ニップ部に記録媒体Ｐが詰まったときなどに回転軸５０ａを中心に図中矢印方向に回転して開けることができ、記録媒体Ｐを取り除くことができるようになっている。
【００４３】
誘導加熱部２５は、励磁コイルとしてのコイル部２６、励磁コイルコアとしてのコア部２７、定着部材に対向してコイル部２６を保持するコイルガイド２８等で構成される。コイル部２６は、定着ローラ２０の外周面の一部を覆うように配設されたコイルガイド２８上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向）に延設したものである。
【００４４】
コイルガイド２８は、ガラス材料が４５％程度含有されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の耐熱性の高い樹脂材料からなり、定着ローラ２０の外周面に対向してコイル部２６を保持している。なお、本実施形態では、誘導加熱部２５のコイルガイド２８の対向面と定着ローラ２０の外周面とのギャップが２±０．１ｍｍに設定されている。
【００４５】
コア部２７は、比透磁率が２５００程度であるフェライト等の強磁性体からなり、定着ローラ２０のスリーブ層２１内の発熱層に向けて効率のよい磁束を形成するためのものであり、アーチコア、センターコア、サイドコア等で構成されている。
また、本実施形態では、誘導加熱部２５は定着ローラ２０の側方に配設されている。
【００４６】
このように構成された定着装置１９は次のように動作する。
不図示の駆動モータによって定着ローラ２０が図２において反時計回りに回転駆動され、それに伴い加圧ローラ３０が時計回りに回転する。そして、定着ローラ２０のスリーブ層２１内の発熱層は、誘導加熱部２５との対向位置で誘導加熱部２５から発生される磁束によって加熱される。
【００４７】
詳しくは、発振回路を有する周波数可変の電源部（不図示）からコイル部２６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交番電流が通電されることで、コイル部２６から定着ローラ２０のスリーブ層２１に向けて磁力線が双方向に交互に切り替わるようにして形成される。このように交番磁界が形成されることで、スリーブ層２１の発熱層に渦電流が生じ、その電気抵抗によってジュール熱が発生して発熱層は誘導加熱される。このようにして、定着ローラ２０のスリーブ層２１は自身の発熱層の誘導加熱によって加熱される。
【００４８】
その後、誘導加熱部２５によって加熱された定着ローラ２０の表面は、加圧ローラ３０との当接部である定着ニップ部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱、溶融し、記録媒体Ｐ上に定着させる。
【００４９】
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、矢印Ｙ１の搬送方向に、入口ガイド板４１又は拍車ガイド板４２に案内されながら定着ローラ２０と加圧ローラ３０の間の定着ニップ部に送入される。そして、定着ローラ２０から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔは記録媒体Ｐに定着され、矢印Ｙ２の搬送方向に、記録媒体Ｐは定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間から送出される。
定着ニップ部を通過した定着ローラ２０の表面は、その後再び誘導加熱部２５との対向位置に達する。
【００５０】
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
本実施形態では、定着装置は電磁誘導加熱によって加熱されるものであったが、定着装置の形態はこれに限定されるものではなく、定着ローラ内部に設けられたハロゲンヒータのみを熱源とするものでもよいし、従来から提案されている無端ベルトを用いたベルト定着装置でもよい。
【００５１】
次に、本発明の特徴部について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の定着装置を示す。
定着ローラ２０の断熱弾性層２２は芯金２３上に形成され、断熱弾性層２２上にスリーブ層２１が形成され、スリーブ層２１は断熱弾性層２２と共に回転するようになっている。そして、本実施形態では断熱弾性層部分は、内周面側から断熱弾性層２２、導電部材７１及び断熱弾性層２２の３層構造になっている。導電部材７１は、例えば１０μｍ程度の薄膜の銅等からなる平坦な部材であり、発泡シリコーンゴム等の断熱弾性層の間にシリコーン接着剤等で接着固定されて円筒形状に形成されている。銅は薄膜であるためフレキシブルであり、またその外側に弾性層を備えているため定着ニップ部の形成への影響はなく、図示のように、定着ローラ２０は加圧ローラ３０の押圧により変形し、加圧ローラ３０が定着ローラ２０側に食い込むようにして定着ニップ部が形成される。
【００５２】
定着ローラ２０は加圧ローラ３０の押圧によって変形しているため、経時的に劣化して、円筒形状のスリーブ層２１には皺が寄ったり亀裂が入ったりすることがある。特に、スリーブ層２１のローラ軸方向の或る箇所で円周方向に亀裂が入り、スリーブ層２１が２つに分断されたような場合、定着ローラ２０の表面には大きな破損が生じているため、高品質の画像を保障する定着が実現されなくなる。従って、このような場合、早期にスリーブ層２１の破損を検知して、印刷を停止する、定着ローラ２０を交換する等の対処が必要になる。
【００５３】
また、スリーブ層２１の破損のみならず、それよりも内周面側に配置された断熱弾性層２２が破損する場合もある。断熱弾性層２２も、定着ニップ部の形成のために加圧ローラ３０によって高圧で押されながら回転するため摩耗し易いからである。このとき、断熱弾性層２２が破損すれば、スリーブ層２１の破損と同様に断熱弾性層２２の破損片の落下による装置の故障が生じる恐れがある。また、内周面側の断熱弾性層２２が破損していれば、それよりも外周面側に配置されている定着スリーブ２１も破損していることが確かな信頼度で推測される。従って、これらのスリーブ層２１や断熱弾性層２２の破損をいち早く検知することが必要となる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、定着ローラ２０のスリーブ層２１と導電部材７１のいずれか一方又は両方に抵抗値検知回路７２を接続する。スリーブ層２１においては、特に加熱暴走等によって破損が生じやすい発熱層に抵抗値検知回路７２を接続すれば好ましい。また、それよりも内周面側の基材層と第１酸化防止層のいずれか一方又は両方に抵抗値検知回路７２を接続してもよい。内周面側のこれらの層に破損が生じていれば、外周面側の発熱層等にも破損が生じていることが容易に推測できるからである。また、導電部材７１に抵抗値検知回路７２を接続して、この破損を検知すれば、それよりも外周面側の断熱弾性層２２の破損をも検出することができるため、定着工程に重大な影響を及ぼす定着ローラ２０のこのような大きな破損をいち早く検出することができる。
【００５５】
円筒形状のスリーブ層２１の発熱層に抵抗値検知回路７２が接続されているとき、Ｒ＝Ｖ／Ｉの関係式を用い、一定の電圧Ｖを印加しながら回路に流れる電流Ｉを観測することで抵抗値Ｒを検出することができる。破損がない状態では、発熱層の抵抗値Ｒは例えば１．５Ωであるが、ローラの両端部から中央部に向かってローラ全幅の１／５程度破損が生じたとき、抵抗値Ｒは０．１Ω上がる。
【００５６】
また、円筒形状の導電部材７１に抵抗値検知回路７２が接続されているとき、同様に、破損がない状態では、導電部材７１の抵抗値Ｒは例えば１．５Ωであるが、ローラの両端部から中央部に向かってローラ全幅の１／５程度破損が生じたとき、抵抗値Ｒは０．１Ω上がる。
【００５７】
従って、１．７Ω以上の抵抗値Ｒが検出されたときにこれを破損検知条件としておけば、確かな信頼度で定着ローラ２０の大きな破損を検出することができる。このような破損検知時には、画像形成装置本体のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータのモニター上に「定着ユニットの異常」を表示させると共に印刷動作を停止させ、定着ローラ２０を交換することで、破損の進行による破損片の落下による装置の故障や破損片を触ることによるユーザーの怪我等のトラブルを防止することができる。もちろん、スリーブ層２１又は導電部材７１のいずれかが破損した状態に対応する１．６Ω以上の抵抗値Ｒを破損検知条件として設定してもよい。
【００５８】
また、スリーブ層２１のローラ軸方向の或る箇所で円周方向に亀裂が入り、スリーブ層２１が２つに分断されたような場合、Ｉ＝０となり、抵抗Ｒの値が急激に増大して検出できなくなる。いずれにしろ、１．６Ω又は１．７Ω以上の抵抗値Ｒを破損検知条件としておけば、このような甚大なスリーブ層２１の破損にも対応することができる。
【００５９】
なお、円筒形状の導電部材７１に代えて、コイルを用い、断熱弾性層部分を断熱弾性層２２、コイル及び断熱弾性層２２の３層構造にしてもよい。具体的には、定着ローラ２０の一方の端部から一本の銅線等のワイヤを挿入し、ローラ軸の周りに螺旋状に巻き付け、定着ローラ２０の他方の端部から導出させる。そして、抵抗値検知回路７２をワイヤの両端部に接続して、この抵抗値Ｒを検出する。定着スリーブ２０の劣化に伴ってワイヤも劣化していずれかの箇所で破断し、２つの部分に分裂した場合、抵抗Ｒの値が急激に増大して検出できなくなる。従って、このときワイヤよりも外周面側の断熱弾性層２２やスリーブ層２１の破損も生じていると考えられるため、画像形成装置本体のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータのモニター上に「定着ユニットの異常」を表示させると共に印刷動作を停止させ、定着ローラ２０を交換すればよい。
【００６０】
また、導電部材７１又はコイルの配置箇所はスリーブ層２１の近傍であると好ましい。これらを、加圧ローラ３０からの圧力を受けにくい芯金２３の近傍に配置した場合、スリーブ層２１やその近傍の断熱弾性層２２は破損しているのに導電部材７１又はコイルは破損しておらず、従って抵抗値Ｒに変動がなく、スリーブ層２１や断熱弾性層２２の破損が検出されないことがあるからである。一方、導電部材７１又はコイルの抵抗値Ｒを正確に検知するために、これらをスリーブ層２１に接して配置せず、スリーブ層２１との間に適度の厚さの断熱弾性層を配置するのが好ましい。
【００６１】
抵抗値検知回路７２は、定着ローラ２０の軸心の一方の側に固定させ、これにより定着ローラ２０の回転と共に回転させてもよい。また、中空の芯金２３を用い、これに抵抗値検知回路７２からの配線を通すことで他方の側まで配線を延在させてもよい。これらにより、抵抗値検知回路７２とその配線は定着ローラ２０の範囲内でのみ回転することになり、定着ニップ部の形成に影響しない。
【００６２】
図４は、本発明の第２の実施形態の定着装置を示す。以下では、主に第１の実施形態との相違点を説明する。
定着ローラ２０の断熱弾性層２２は芯金２３上に形成され、断熱弾性層２２上にスリーブ層２１が形成され、スリーブ層２１は断熱弾性層２２と共に回転するようになっている。そして、本実施形態では断熱弾性層部分は、内周面側から断熱弾性層２２、導電部材７３及び断熱弾性層２２の３層構造になっている。第１の実施形態と同様に、導電部材７３は、例えば１０μｍ程度の薄膜の銅等からなる平坦な部材であり、発泡シリコーンゴム等の断熱弾性層の間にシリコーン接着剤等で接着固定され、円筒形状に形成されている。そして、定着ローラ２０のスリーブ層２１と導電部材７３のいずれか一方又は両方に抵抗値検知回路７２を接続する。
【００６３】
ところで、定着装置によっては、定着ローラ２０の両端部において、スリーブ層２１が幅方向（スラスト方向）・ローラ軸方向に移動するのを抑止するための抑止部材が、スリーブ層２１に当接して設置されており、この場合抑止部材との当接によって両端部が摩耗し易い。
【００６４】
そこで、本実施形態では、円筒形状の導電部材７３を、最大通紙幅Ｗ１の範囲外であって定着ローラ２０の両端部においてはスリーブ層２１の近傍に位置決めする一方、最大通紙幅Ｗ１の手前側で内周面側に延在させ、最大通紙幅Ｗ１の範囲内においてスリーブ層２１から間隔を置いて芯金２３の近傍に位置決めしている。そして、定着ローラ２０と共に定着ニップ部を形成する加圧ローラ３０は最大通紙幅Ｗ１の範囲内に配置されている。これにより、最大通紙幅Ｗ１の範囲内における導電部材７３は、加圧ローラ３０からの圧力がほとんど届かないため、定着ニップ部の形成に影響されなくなり、定着ニップ部の形成に必要な定着ローラ２０のフレキシビリティを確保することができ、また最大通紙幅Ｗ１の範囲内における導電部材７３は通常破損することはない。
【００６５】
一方、最大通紙幅Ｗ１の範囲外であって定着ローラ２０の両端部においては経時的変化により摩耗・破損が生じ易い。よって、この部分で円周方向に亀裂が入り、導電部材７３が２つに分断されたような場合、抵抗値Ｒの上昇から破損を検知することができる。本実施形態によれば、スリーブ層２１や断熱弾性層２２等の破損が生じ易い定着ローラ２０の両端部において、導電部材７３の追加によっても通紙領域における定着ローラの断熱性や定着ニップ部の形成に必要なフレキシビリティを低下させることなく破損検知が可能となる。
【００６６】
また、第１の実施形態と同様に、破損がない状態の導電部材７３の抵抗値Ｒを把握し、所定の抵抗値を破損検知条件として設定し、抵抗値検知回路７２によってある抵抗値以上が検知されたときに、これよりも外周面側に配置されている定着スリーブ２１や断熱弾性層２２の破損が生じたと判断することができる。そして、画像形成装置本体のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータのモニター上に「定着ユニットの異常」を表示させると共に印刷動作を停止させたり、定着ローラ２０を交換したりすることで、破損の進行による破損片の落下による装置の故障や破損片を触ることによるユーザーの怪我等のトラブルを防止することができる。
【００６７】
なお、円筒形状の導電部材７３に代えて、コイルを用い、断熱弾性層部分を断熱弾性層２２、コイル及び断熱弾性層２２の３層構造にしてもよい。具体的には、定着ローラ２０の一方の端部から一本の銅線等のワイヤを挿入し、ローラ軸の周りに螺旋状に巻き付け、定着ローラ２０の他方の端部から導出させる。このとき、ワイヤが、最大通紙幅Ｗ１の範囲外であって定着ローラ２０の両端部においてはスリーブ層２１の近傍に位置決めされ、最大通紙幅Ｗ１の手前側で内周面側に延在させられ、最大通紙幅Ｗ１の範囲内において芯金２３の近傍に位置決めされるようにすればよい。そして、抵抗値検知回路７２をワイヤの両端部に接続して、この抵抗値Ｒを検出する。定着スリーブ２０の劣化に伴ってワイヤも劣化していずれかの箇所で破断し、２つの部分に分裂した場合、抵抗Ｒの値が急激に増大して検出できなくなる。従って、このときワイヤよりも外周面側の断熱弾性層２２やスリーブ層２１の破損も生じていること判断することができる。
【００６８】
図５は、本発明の第３の実施形態の定着装置を示す。以下では、主に第１及び第２の実施形態との相違点を説明する。
定着ローラ２０の断熱弾性層２２は芯金２３上に形成され、断熱弾性層２２上にスリーブ層２１が形成され、スリーブ層２１は断熱弾性層２２と共に回転するようになっている。そして、本実施形態の断熱弾性層部分は、最大通紙幅Ｗ１の範囲外であって定着ローラ２０の両端部の２箇所において、内周面側から断熱弾性層２２、導電部材７５及び断熱弾性層２２の３層構造になっている。導電部材７５は、例えば１０μｍ程度の薄膜の銅等からなる平坦な部材であり、発泡シリコーンゴム等の断熱弾性層の間にシリコーン接着剤等で接着固定され、略円筒形状に形成されている。
【００６９】
本実施形態では、両端部の導電部材７５は略円筒形状であり、具体的には、導電部材７５はローラ軸の中心の周りに例えば３４０°の範囲にわたって延在しており、導電部材７５の２つの端部は離間している。そして、抵抗値検知回路７２は導電部材７５の一方の端部及び他方の端部に接続している。従って、導電部材７５にローラ軸方向に亀裂が入り、導電部材７５が２つに分断されたような場合、Ｉ＝０となり、抵抗値Ｒが急上昇するため導電部材７５の破損を検知することができる。また、抵抗値検知回路７２は、定着ローラ２０のスリーブ層２１にも接続していてもよく、これによりスリーブ層２１の抵抗値Ｒの変化によりスリーブ層２１の破損を検知することができる。そして、定着ローラ２０と共に定着ニップ部を形成する加圧ローラ３０は最大通紙幅Ｗ１の範囲内に配置されているため、加圧ローラ３０からの圧力は導電部材７５に影響しない。
【００７０】
よって、本実施形態によっても、スリーブ層２１や断熱弾性層２２等の破損が生じ易い定着ローラ２０の両端部において、導電部材７５の追加によっても通紙領域における定着ローラの断熱性や定着ニップ部の形成に必要なフレキシビリティを低下させることなく破損検知が可能となる。
【００７１】
なお、略円筒形状の導電部材７５に代えて、コイルを用い、最大通紙幅Ｗ１の範囲外であって定着ローラ２０の両端部の２箇所において、断熱弾性層部分を断熱弾性層２２、コイル及び断熱弾性層２２の３層構造にしてもよい。具体的には、定着ローラ２０の一方の端部から一本の銅線などのワイヤを挿入し、往路ではローラ軸の周りに螺旋状に巻き付けながら奥まで延在させ、そこから折り返して復路では往路と同様のルートを辿らせ、定着ローラ２０の一方の端部から再び導出させれば、ワイヤが重なることもない。そして、抵抗値検知回路７２をワイヤの両端部に接続して、この抵抗値Ｒを検出する。定着スリーブ２０の劣化に伴ってワイヤも劣化していずれかの箇所で破断し、２つの部分に分裂した場合、抵抗Ｒの値が急激に増大して検出できなくなる。従って、このときワイヤよりも外周面側の断熱弾性層２２やスリーブ層２１の破損も生じていると判断することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  画像形成装置
１９  定着装置
２０  定着ローラ（定着部材）
２１  スリーブ層
２２  断熱弾性層
２５  誘導加熱部
３０  加圧ローラ（加圧部材）
７１，７３，７５  導電部材（内部導電層）
７２  抵抗値検知回路（破損検知手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２００７−３２８１５９号公報
【図１】
0005515898.tif 000002
【図２】
0005515898.tif 000003
【図３】
0005515898.tif 000004
【図４】
0005515898.tif 000005
【図５】
0005515898.tif 000006