(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層が周回移動方向の全周にわたって設けられた定着回転体と、
当該定着回転体の外周面に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材と、
前記定着回転体の周回移動方向とは直交する方向の両側の端部のそれぞれにおいて、前記抵抗発熱層に対して給電する一対の給電部材と、
前記一対の給電部材のそれぞれと電源とを接続する一対の電流経路と、
前記一対の電流経路のそれぞれを電流遮断状態とする一対の電流遮断手段と、
前記一対の電流経路のそれぞれに設けられ、それぞれの電流を検出する電流検出手段と、
当該電流検出手段によって検出される電流を、予め設定された閾値と比較することによって前記定着回転体に地絡が発生していることを検出して、前記一対の電流遮断手段の両方を電流遮断状態にする制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記電流検出手段いずれか一方によって検出される電流に基づいて前記地絡の発生を検出することを特徴とする記載の定着装置。
【請求項２】
前記定着回転体は、定着ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記電流検出手段が設けられた電流経路に、当該電流経路の電圧を検出する電圧検出手段が設けられており、
前記制御手段は、当該電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記閾値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着回転体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、当該温度検出手段の検出結果に基づいて前記閾値を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層が周回移動方向の全周にわたって設けられた定着回転体と、
当該定着回転体の外周面に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材と、
前記定着回転体の周回移動方向とは直交する方向の両側の端部のそれぞれにおいて、前記抵抗発熱層に対して給電する一対の給電部材と、
前記一対の給電部材のそれぞれと電源とを接続する一対の電流経路と、
前記一対の電流経路のそれぞれを電流遮断状態とする一対の電流遮断手段と、
前記一対の電流経路のいずれか一方の電流を検出する電流検出手段と、
前記定着回転体の温度を検出する温度検出手段と、
前記電流検出手段によって検出される電流と、前記温度検出手段によって検出される温度とによって得られる電流−温度特性の変化に基づいて、前記定着回転体に地絡が発生していることを検出して、前記一対の電流遮断手段の両方を電流遮断状態にする制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記定着回転体は、定着ベルトであることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記制御手段は、求められた前記電流−温度特性を更新して記憶する記憶手段を有し、当該記憶手段にて記憶された電流−温度特性と新たに求められた電流−温度特性との比較に基づいて、前記定着回転体における地絡の発生を検出することを特徴とする請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を有す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、記録シート上に形成された未定着画像を加熱して記録シートに定着させる定着装置、当該定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、通常、画像データに対応したトナー画像を記録紙、ＯＨＰシート等の記録シートに転写した後に、記録シートに転写されたトナー画像を、定着装置において定着するようになっている。定着装置では、記録シート上のトナー画像を加熱して記録シートに対して加圧することによって記録シートに定着している。
【０００３】
このような定着装置として、通電によって発熱する抵抗発熱層を備えた発熱定着ベルトを用いる構成が提案されている。例えば、特許文献１には、カーボンナノ材料とフィラメント状金属粒子とをポリイミド樹脂に分散して成形された抵抗発熱層を有する発熱定着ベルトに、加圧ロールを圧接されることによって定着ニップを形成する定着装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された定着装置では、発熱定着ベルトの熱容量が小さいために、ウォーミングアップ時間が短くなり、しかも、消費電力も低減することができる。従って、発熱定着ベルトを短時間で定着温度にまで昇温することができ、また、低電力量で所定の定着温度に維持することができる。その結果、トナー画像を記録シートに、高速で、しかも、低電力量で熱定着することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、このような定着装置では、発熱定着ベルトに亀裂等の破損が生じると、破損部分において電流が流れない状態になるおそれがある。この場合には、破損部分の近傍において電流が集中することになる。発熱定着ベルトは、熱容量が非常に小さいために昇温性能に優れており、発熱量が少なくても温度上昇が大きく、電流が集中した部分は、過度に温度が上昇するおそれがある。
【０００６】
特許文献２には、熱容量の小さな厚膜抵抗発熱体がセラミック板上に形成されたヒーターによって周回移動する耐熱性フィルムを加熱する加熱装置を用いた定着装置において、厚膜抵抗発熱体に供給される電流に基づいてセラミック板の割れを検出して、発熱体の駆動を停止させる電源遮断機構を制御する構成が開示されている。このような構成により、セラミック板が割れた場合に、局所的に温度上昇することを防止することができる。
【０００７】
また、特許文献３には、特許文献２に開示された加熱装置と同様の加熱装置を用いた定着装置において、発熱体に対する最大供給可能電力比を算出し、算出された最大供給可能電力比に基づいて、発熱体への通電を遮断する構成が開示されている。このような構成によって、定着装置の定格電圧と異なる電圧が投入された場合に装置が破損することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２７２２２３号公報
【特許文献２】特開平６−２０２５１２号公報
【特許文献３】特開２００９−１８６９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された定着装置では、発熱定着ベルトを使用しているために、発熱定着ベルトの破損等によって、発熱定着ベルトの一部が、繊維状、帯状等に剥離するおそれがある。この場合、発熱定着ベルトは周回移動しているために、剥離した部分が周囲の板金等の導体に接触する可能性があり、この場合には、発熱定着ベルトを流れる電流は地絡（ボディアース）することになる。
【００１０】
これにより、発熱定着ベルトの抵抗発熱層を流れる電流を制御できなくなり、抵抗発熱層の一部に高電流が流れて、発熱定着ベルトが高温になるおそれがある。
特許文献２に開示された定着装置では、セラミック板上に厚膜抵抗発熱体が形成されたヒーターを使用しており、セラミック板が割れた場合に厚膜抵抗発熱体に供給される電流低下を検出する構成であるために、セラミック板の割れについてしか検出することができない。しかも、セラミック板が割れた場合にも、厚膜抵抗発熱体は地絡するおそれがない。
【００１１】
特許文献３に開示された定着装置でも、セラミック板上に発熱体が形成されたヒーターを使用しており、しかも、定着装置の定格電圧と異なる電圧が投入された場合に、発熱体において局所的に温度上昇することを防止する構成であることから、定着装置の定格電圧と異なる電圧が投入されたことしか検出することができない。さらには、セラミック板に割れ等の損傷が生じた場合にも、発熱体は地絡するおそれがない。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、抵抗発熱層を有する定着ベルトが破損等によって地絡が生じた場合にも、局所的に温度上昇することを未然に防止することができる定着装置を提供することにある。本発明の他の目的は、そのような定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１局面に係る定着装置は、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層が周回移動方向の全周にわたって設けられた定着回転体と、当該定着回転体の外周面に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着回転体の周回移動方向とは直交する方向の両側の端部のそれぞれにおいて、前記抵抗発熱層に対して給電する一対の給電部材と、前記一対の給電部材のそれぞれと電源とを接続する一対の電流経路と、前記一対の電流経路のそれぞれを電流遮断状態とする一対の電流遮断手段と、前記一対の電流経路のそれぞれに設けられ、それぞれの電流を検出する電流検出手段と、当該電流検出手段によって検出される電流を、予め設定された閾値と比較することによって前記定着回転体に地絡が発生していることを検出して、前記一対の電流遮断手段の両方を電流遮断状態にする制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記電流検出手段いずれか一方によって検出される電流に基づいて前記地絡の発生を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２局面に係る定着装置は、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層が周回移動方向の全周にわたって設けられた定着回転体と、当該定着回転体の外周面に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着回転体の周回移動方向とは直交する方向の両側の端部のそれぞれにおいて、前記抵抗発熱層に対して給電する一対の給電部材と、前記一対の給電部材のそれぞれと電源とを接続する一対の電流経路と、前記一対の電流経路のそれぞれを電流遮断状態とする一対の電流遮断手段と、前記一対の電流経路のいずれか一方の電流を検出する電流検出手段と、前記定着回転体の温度を検出する温度検出手段と、前記電流検出手段によって検出される電流と、前記温度検出手段によって検出される温度とによって得られる電流−温度特性の変化に基づいて、前記定着回転体に地絡が発生していることを検出して、前記一対の電流遮断手段の両方を電流遮断状態にする制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、前記定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の定着装置では、定着ベルトが破損して地絡した場合に、定着ベルトに電流が供給されることを確実に防止できるために、抵抗発熱層の地絡によって高電流が流れることによって局所的に温度上昇することを未然に防止することができる。
好ましくは、第１局面に係る定着装置において、前記定着回転体は、定着ベルトであることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、第１局面に係る定着装置において、前記電流検出手段が設けられた電流経路に、当該電流経路の電圧を検出する電圧検出手段が設けられており、前記制御手段は、当該電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記閾値を補正することを特徴とする。
好ましくは、第１局面に係る定着装置において、前記定着回転体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、当該温度検出手段の検出結果に基づいて前記閾値を補正することを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、第２局面に係る定着装置において、前記定着回転体は、定着ベルトであることを特徴とする。
好ましくは、第２局面に係る定着装置において、前記制御手段は、求められた前記電流−温度特性を更新して記憶する記憶手段を有し、当該記憶手段にて記憶された電流−温度特性と新たに求められた電流−温度特性との比較に基づいて、前記定着回転体における地絡の発生を検出することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の画像形成装置の実施の形態であるタンデム型中間転写方式のカラーレーザープリンタの概略構成を示す模式図である。
【図２】そのプリンタに設けられた定着装置における主要部の構成を説明するための模式図である。
【図３】その定着装置における主要部の構成を説明するための一方の端部の断面図である。
【図４】その定着装置における主要部の構成を説明するための側面図である。
【図５】その定着装置に用いられる定着ベルトの断面図である。
【図６】その定着装置に設けられた定着ベルトの制御部の具体例を示すブロック図である。
【図７】その定着ベルトに亀裂が生じた場合における亀裂の大きさと、昇温比との関係を示すグラフである。
【図８】その定着ベルトに亀裂が存在する場合における電流の変化率を示すグラフである。
【図９】定着装置を制御する制御部の動作説明のためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
＜画像形成装置の概略構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための模式図である。このカラープリンタは、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して外部の端末装置等から入力される画像データ等に基づいて、周知の電子写真方式により、フルカラーあるいはモノクロの画像を記録用紙、ＯＨＰシート等の記録シートに形成する。
【００２１】
プリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによるトナー画像を記録シート上に形成する画像形成部Ａと、画像形成部Ａの下側に配置された給紙部Ｂとを備えている。給紙部Ｂは、記録シートＳが内部に収容された給紙カセット２２を備えており、給紙カセット２２内の記録シートＳが画像形成部Ａに供給される
画像形成部Ａは、プリンタのほぼ中央部において一対のベルト周回ローラ２３および２４に水平状態で巻き掛けられて周回移動可能になった中間転写ベルト１８を備えている。中間転写ベルト１８は、図示しないモータによって、矢印Ｘで示す方向に周回移動するようになっている。
【００２２】
中間転写ベルト１８の下方には、プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが設けられている。プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、中間転写ベルト１８の周回移動方向に沿ってその順番で配置されており、それぞれが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによって中間転写ベルト１８上にトナー画像を形成する。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、画像形成部Ａに対して着脱可能になっている。
【００２３】
中間転写ベルト１８の上方には、中間転写ベルト１８を介して、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの上方に位置するように、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋが配置されている。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋのそれぞれに収容されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナーが供給される。
【００２４】
各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋから供給されるトナーの色のみがそれぞれ異なっていること以外は、概略同様の構成になっている。このために、以下においては、主としてプロセスユニット１０Ｙの構成のみを説明して、他のプロセスユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成の説明は省略する。
【００２５】
プロセスユニット１０Ｙは、中間転写ベルト１８の下方において中間転写ベルト１８に対向した状態で回転可能に配置された感光体ドラム１１Ｙを有している。感光体ドラム１１Ｙは、矢印Ｚで示す方向に回転されるようになっている。また、プロセスユニット１０Ｙには、感光体ドラム１１Ｙの下方において、感光体ドラム１１Ｙの表面を一様に帯電する帯電器１２Ｙが設けられている。帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対向して配置されている。
【００２６】
プロセスユニット１０Ｙには、さらに、帯電器１２Ｙに対して感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側であって、感光体ドラム１１Ｙに対して垂直方向の下方に配置された露光装置１３Ｙと、露光装置１３Ｙによる感光体ドラム１１Ｙの表面の露光位置よりも、感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側に配置された現像器１４Ｙとが設けられている。
露光装置１３Ｙは、帯電器１２Ｙによって一様に帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。現像器１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像を、Ｙ色のトナーによって現像する。
【００２７】
プロセスユニット１０Ｙの上方には、中間転写ベルト１８を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向する１次転写ローラ１５Ｙが設けられている。１次転写ローラ１５Ｙは、画像形成部Ａに取り付けられている。１次転写ローラ１５Ｙは、転写バイアス電圧が印加されることによって、感光体ドラム１１Ｙとの間に電界を形成するようになっている。
なお、他のプロセスユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの上方にも、中間転写ベルト１８を挟んで各感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対向する１次転写ローラ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ設けられている。
【００２８】
感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成されたそれぞれのトナー画像は、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとの間にそれぞれ形成される電界の作用によって、中間転写ベルト１８上に１次転写される。
なお、フルカラー画像を形成する場合には、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成されたそれぞれのトナー画像が中間転写ベルト１８上の同じ領域に多重転写されるように、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの画像形成動作タイミングがずらされる。
【００２９】
これに対して、モノクロ画像を形成する場合には、選択された１つのプロセスユニット（例えばＫトナー用のプロセスユニット１０Ｋ）のみが動作されることにより、当該プロセスユニットの感光体ドラム（例えば感光体ドラム１１Ｋ）上にトナー画像が形成されて、形成されたトナー画像が、当該プロセスユニットに対向して配置された１次転写ローラ１５Ｋによって、中間転写ベルト１８における所定領域上に転写される。
【００３０】
なお、プロセスユニット１０Ｙには、トナー画像が転写された感光体ドラム１１Ｙをクリーニングするクリーニング部材１６Ｙが設けられている。
トナー画像が形成された中間転写ベルト１８の搬送方向下流側の端部（図１において右側の端部）には、シート搬送経路２１を挟んで中間転写ベルト１８に対向する２次転写ローラ１９が配置されている。２次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１８に圧接されており、両者の間に転写ニップが形成されている。２次転写ローラ１９には転写バイアス電圧が印加されるようになっており、これにより、中間転写ベルト１８との間に電界が形成される。
【００３１】
２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８とによって形成される転写ニップには、給紙部Ｂの給紙カセット２２からシート搬送経路２１に繰り出された記録シートＳが供給される。中間転写ベルト１８上に転写されたトナー画像は、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間の電界の作用により、シート搬送経路２１を搬送される記録シートＳに２次転写される。
【００３２】
転写ニップを通過した記録シートＳは、２次転写ローラ１９の上方に配置された定着装置３０に搬送される。定着装置３０では、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が加熱および加圧されることによって定着される。トナー画像が定着された記録シートＳは、排紙ローラ２４によって、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋの上方に配置された排紙トレイ２３上に排出される。
【００３３】
＜定着装置の構成＞
図２は、定着装置３０における主要部の構成を説明するための模式的な斜視図、図３は、その一方の端部の断面図、図４は、その定着装置３０の側面図である。なお、定着装置３０においては、図１に示すように、記録シートは、下方から上方に向って通過するが、図２の定着装置３０は、記録シートの通過方向を、紙面に対して直交する方向として示している。
【００３４】
図２〜図４に示すように、定着装置３０は、加圧部材としての加圧ローラ３２と、加圧ローラ３２に圧接された状態で回転可能に配置された円筒形状の定着ベルト３１と、定着ベルト３１の内部に配置されて定着ベルト３１の内周面に圧接された押圧ローラ３３とを備えている。定着ベルト３１は、加圧ローラ３２に圧接されて回転する定着回転体を構成しており、電力が供給されることによって発熱する構成になっている。
【００３５】
定着ベルト３１は、例えば、図２に示すように、軸方向長さが、加圧ローラ３２の外周面における軸方向長さよりも若干長くなっており、また、図４に示すように、加圧ローラ３２の直径よりも若干大きな直径を有している。定着ベルト３１と加圧ローラ３２とは、それぞれの軸心が平行な状態で、定着ベルト３１の外周面と加圧ローラ３２の外周面とが相互に圧接されるように配置されている。
【００３６】
押圧ローラ３３は、図３に示すように、軸心部に設けられた芯金３３ａと、芯金３３ａに積層された弾性層３３ｂとを有しており、弾性層３３ｂと芯金３３ａとが一体に構成されている。芯金３３ａにおける軸方向の両側の各端面には、回転軸３３ｃがそれぞれ設けられている。回転軸３３ｃは、芯金３３ａとは同軸状態になっており、軸心部に沿って外側に突出している。
【００３７】
芯金３３ａは、厚さが１．０〜１０ｍｍ程度のアルミニウム、鉄等の金属パイプによって構成されている。
なお、芯金３３ａは、パイプ形状に限らず、中実の円柱形状であってもよく、また、断面も円形状に限らず、外側に嵌合される弾性体３３ｂが円筒形状に保持される形状、例えば周方向に等しい間隔で突出する３つ以上の突起部を有するような形状であってもよい。
【００３８】
弾性層３３ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性に優れた弾性材料によって構成されている。弾性層３３ｂは、厚さが１〜２０ｍｍ程度になっており、外径が、定着ベルト３１の直径よりも若干小さく、２０〜１００ｍｍ程度になっている。弾性層３３ｂの軸方向長さは、定着ベルト３１の軸方向長さにほぼ等しくなっている。
加圧ローラ３２は、図３に示すように、パイプ形状の芯金３２ａの外周面に、弾性層３２ｂおよび離型層３２ｃが順番に積層されて、外径が２０〜１００ｍｍ程度の円柱形状に構成されている。芯金３２ａにおける軸方向の両側の各端面には、回転軸３２ｄがそれぞれ軸心部に沿って同軸状態で設けられている。
【００３９】
加圧ローラ３２の芯金３２ａは、厚さが１．０〜１０ｍｍ程度のアルミニウム、鉄等の金属パイプによって形成されている。なお、加圧ローラ３２の芯金３２ａも、パイプ形状に限らず、中実の円柱形状であってもよい。また、芯金３２ａの断面も円形状に限るものではなく、例えば、外側に嵌合される円筒形状の弾性層３２ｂを保持するために、周方向に等しい間隔で突出する３つ以上の突起部を有する断面形状等であってもよい。
【００４０】
弾性層３２ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の高耐熱性の弾性体によって、１〜２０ｍｍ程度の厚さに構成されている。
離型層３２ｃは、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン（４フッ化）樹脂）、ＥＴＦＥ（４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂）等のフッ素系チューブ、フッ素系コーティング等によって、離型性を有しており、例えば、５〜１００μｍ程度の厚さになっている。離型層３２ｃは、導電性であってもよい。
【００４１】
加圧ローラ３２は、図示しない付勢手段（例えば引っ張りバネ）によって、定着ベルト３１に向って付勢されており、これにより、加圧ローラ３２の弾性層３２ｂが、定着ベルト３１を介して押圧ローラ３３における弾性層３３ｂの外周面に押し付けられている。押圧ローラ３３の弾性層３３ｂは、加圧ローラ３２における弾性層３２ｂの外周面が押し付けられることによって、当該弾性層３２ｂの外周面に沿うように変形する。
【００４２】
定着ベルト３１は、加圧ローラ３２によって、押圧ローラ３３における変形した弾性層３３ｂの外周面に圧接されて、変形した弾性層３３ｂに沿った状態になっている。相互に圧接された定着ベルト３１と加圧ローラ３２との間には、記録シートＳが通過する定着ニップＮが形成されている。
加圧ローラ３２は、図示しないモータによって、図４に矢印Ａで示す方向に回転される。定着ベルト３１は、加圧ローラ３２によって押圧ローラ３３の外周面に圧接されていることにより、加圧ローラ３２の回転に追従して、図４に矢印Ｂで示す方向に回転（周回移動）する。押圧ローラ３３は、定着ベルト３１の回転に追従して同方向に回転する。
【００４３】
定着ニップＮに搬送された記録シートは、加圧ローラ３２と、加圧ローラ３２の回転に追従して回転している定着ベルト３１とによって、定着ニップＮを通過するように搬送される。
なお、記録シートは、搬送方向とは直交する方向の幅方向の中央が、定着ニップＮの軸方向における中央に一致した状態で搬送される。従って、定着ニップＮにおける軸方向の両側の各端部は、それぞれ、記録シートが通過しないシート非搬送領域（非通紙領域）になっている。
【００４４】
図４に示すように、定着ニップＮよりも定着ベルト３１の周回移動方向の下流側には、定着ニップＮを通過した記録シートＳを定着ベルト３１から剥離する分離爪３５が設けられている。
なお、加圧ローラ３２を回転駆動させる構成に代えて、押圧ローラ３３を回転駆動させる構成、あるいは、加圧ローラ３２および押圧ローラ３３の両方を回転駆動させる構成としてもよい。
【００４５】
図５は、定着ベルト３１の一方の端部における縦断面図である定着ベルト３１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）によって一定の厚さの円筒形状に構成された補強層３１ａと、補強層３１ａの外周面に積層された抵抗発熱層３１ｂと、抵抗発熱層３１ｂの外周面上に積層された弾性層３１ｃと、弾性層３１ｃの外周面上に積層された離型層３１ｄとを有している。
【００４６】
抵抗発熱層３１ｂは、耐熱性樹脂に、導電性フィラーおよび高イオン導電体粉末を一様に分散させて形成された成形体であり、全周にわたって一様な電気抵抗率に調整されている。従って、抵抗発熱層３１ｂは、電流が流れることによってジュール熱を発熱する。
抵抗発熱層３１ｂを構成する耐熱性樹脂としては、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が使用されるが、ＰＩが最も耐熱性に優れているために好ましい。なお、本実施形態では、ＰＩを用いている。
【００４７】
導電性フィラーとしては、電気抵抗率が低い（導電性が高い）金属材料の粉末と、電気抵抗率が高い（導電性が低い）炭素化合物粉末とを用いることが好ましい。高イオン導電体粉末としては、ヨウ化銀、ヨウ化銅等の無機化合物中の高イオン導電体粉末を用いることが好ましい。金属材料の粉末としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ等の金属材料の微粒子が好適である。炭素化合物粉末としては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブが好適である。
【００４８】
なお、高イオン導電体粉末は、抵抗発熱層３１ｂの機械的強度を低下させるおそれはないが、高イオン導電体粉末と、高抵抗の炭素化合物粉末とだけでは、抵抗発熱層３１ｂの電気抵抗率を、商用電源を用いた５００〜１５００Ｗ程度の電力の定着装置を所定の発熱量になるように調整することが容易でないために、低抵抗の金属粉末が用いられている。これら金属材料の粉末と、炭素化合物粉末と、高イオン導電体粉末とを用いることにより、機械的強度を低下させることなく、抵抗発熱層３１ｂを所定の電気抵抗率に容易に調整することができる。
【００４９】
なお、低抵抗の金属粉末、高抵抗の炭素化合物粉末、高イオン導電体粉末のそれぞれは、２種類以上の材料によって構成してもよい。
また、低抵抗の金属粉末、高抵抗の炭素繊維粉末、高イオン導電体粉末のそれぞれは、繊維状になっていることが好ましい。金属粉末、炭素繊維粉末、高イオン導電体粉末のそれぞれが繊維状になっていることによって、それぞれが接触する確率が高くなり、パーコレーションしやすくなるためである。
【００５０】
高抵抗フィラーを構成する炭素化合物粉末および高イオン導電体粉末のそれぞれは、温度が上昇すると体積抵抗率が低下する負の抵抗変化率（ＮＴＣ）を有する材料である。ＮＴＣを有する材料を用いることによって、抵抗発熱層３１ｂに負の抵抗変化率（ＮＴＣ）を付与することができる。
金属粉末の粒径は、０．０１〜１０μｍ程度が好ましく、このような粒径とすることにより、高抵抗である炭素化合物粉末および高イオン導電体粉末とは、全体にわたって線状に絡み合い、全体として均一な電気抵抗率を有する抵抗発熱層３１ｂに成型することができる。
【００５１】
耐熱性樹脂中に分散される導電性フィラーは、耐熱性樹脂に対して、低抵抗の金属粉末が、５０〜３００重量％、高抵抗の炭素化合物粉末および高イオン導電体粉末は、５〜１００重量％であることが好ましい。金属粉末、炭素化合物粉末、高イオン導電体粉末のそれぞれは、いずれも、多すぎると抵抗発熱層３１ｂの電気抵抗率が低下しすぎるおそれがあり、また、少なすぎると抵抗発熱層３１ｂの電気抵抗率が高くなりすぎるおそれがあり、いずれの場合にも、所定の電気抵抗率に調整することは容易ではない。
【００５２】
抵抗発熱層３１ｂの厚さは、任意であるが、５〜１００μｍ程度が好ましい。
抵抗発熱層３１ｂの電気抵抗率は、抵抗発熱層３１ｂに供給される電力、印加される電圧、抵抗発熱層３１ｂの厚さ、押圧ローラ３３の直径および軸方向長さ等に基づいて、任意に設定されるが、好ましくは、１．０×１０−６〜１．０×１０−２Ω・ｍ程度、より好ましくは、１．０×１０−５〜５．０×１０−３Ω・ｍ程度に設定される。
【００５３】
なお、抵抗発熱層３１ｂの電気抵抗率を調整するために、金属合金、金属間化合物等の導電性粒子を適宜混入してもよい。また、抵抗発熱層３１ｂの機械的強度を向上させるために、ガラスファイバー、ウィスカ（金属の針状単結晶）、酸化チタン、チタン酸カリウム等を混入してもよい。
さらに、抵抗発熱層３１ｂの熱伝導率を向上させるために、窒化アルミニウム、アルミナ等を混入してもよい。
【００５４】
また、抵抗発熱層３１ｂを安定的に製造するために、イミド化剤、カップリング剤、界面活性剤、消泡剤等を混入してもよい。
抵抗発熱層３１ｂは、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを有機溶媒中で重合して得られるポリイミドワニスに導電性フィラーを均一に分散させた状態で、円柱形状の金型に塗布してイミド転化させることによって製造される。
【００５５】
定着ベルト３１の離型層３１ｄは、弾性層３１ｃを介して抵抗発熱層３１ｂ上に積層されており、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン（４フッ化）樹脂）、ＥＴＦＥ（４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂）等のフッ素系チューブ、フッ素系コーティング等によって、離型性が付与されている。離型層３１ｄの厚さは、５〜１００μｍ程度が好ましい。フッ素系チューブとしては、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製の商品名「ＰＦＡ３５０−Ｊ」、「４５１ＨＰ−Ｊ」、「９５１ＨＰ  Ｐｌｕｓ」等が好適である。
【００５６】
弾性層３１ｃは、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の高耐熱性の弾性体によって構成されている。本実施形態では、弾性層３１ｃとしてシリコーン（Ｓｉ）ゴムを用いている。
離型層３１ｄは、定着ニップＮを通過する際に接触した記録シートＳが容易に剥離されるような剥離性を有している。
この離型層３１ｄは、例えば、水との接触角が９０°以上、好ましくは１１０°以上であって、表面粗さＲａが０．０１〜５０μｍ程度が好ましい。離型層３１ｄは、導電性であってもよい。本実施形態では、離型層３１ｄとしてＰＦＡを用いている。
【００５７】
補強層３１ａ、抵抗発熱層３１ｂ、弾性層３１ｃおよび離型層３１ｄのそれぞれは、所定の厚さになっており、これらによって構成された定着ベルト３１は、加圧ローラ３２が圧接されていない状態で、所定の直径の円筒形状を維持するように、所定の剛性を有している。定着ベルト３１は、加圧ローラ３２が圧接されることによる押圧ローラ３３の変形に追従して、加圧ローラ３２の外周面に沿った状態に変形する。
【００５８】
なお、定着ベルト３１は、このような４層構造に限るものではなく、抵抗発熱層３１ｂと離型層３１ｄとの２層構造であってもよい。また、いずれの場合にも、絶縁のためにＰＩ、ＰＰＳ等の樹脂層をさらに設ける構成であってもよい。なお、抵抗発熱層３１ｂは、離型層３１ｄよりも内周側に位置していればよい。
図５に示すように、定着ベルト３１の両側の端部におけるシート非搬送領域（非通紙領域）では、それぞれ、外周側に位置する離型層３１ｄおよび弾性層３１ｃが全周にわたって剥離されている。離型層３１ｄおよび弾性層３１ｃが剥離された抵抗発熱層３１ｂの外周面上には、電極３１ｇがそれぞれ設けられている。各電極３１ｇは、それぞれ、導電体によって、周方向に均一な厚さに構成されている。
【００５９】
各電極３１ｇを構成する導電体としては、例えば、抵抗発熱層３１ｂ上に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、真鍮、リン青銅等の金属を、直接、化学メッキあるいは電気メッキすることによって形成される。各電極３１ｇを金属のメッキによって形成する場合は、２種類の金属によってメッキすることが好ましい。例えば、抵抗発熱層３１ｂ上に、Ｃｕを、直接、化学メッキした後に、Ｃｕ上にＮｉを電気メッキすることが好ましい。
【００６０】
また、各電極３１ｇは、このような構成に限定されず、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属箔を、導電性接着剤により抵抗発熱層３１ｂ上に接着することによって形成してもよい。
さらには、抵抗発熱層３１ｂ上に、導電性インク、導電性ペーストを塗布することによって各電極３１ｇを形成してもよい。
図２に示すように、各電極３１ｇには、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂがそれぞれ対向して配置されている。第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂには、商用の交流電源３４から供給される交流電流が、第１電流経路４４および第２電流経路４５を介して供給されている。なお、第１電流経路４４および第２電流経路４５には、安全のために、電流を遮断する複数の機構がそれぞれ設けられているが、図２おいては図示せず、その詳細については後述する。
【００６１】
第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂとしては、例えば、カーボン粉と、銅粉等の粉体を混合して焼成した導電ブラシが使用されており、各電極３１ｇに導電状態で圧接されている。
第１および第２の各給電部材３７ａおよび３７ｂは、定着ベルト３１が回転すると、抵抗発熱層３１ｂにおける両側のシート非搬送領域上にそれぞれ設けられた電極３１ｇにそれぞれ摺接する。これにより、第１および第２の各給電部材３７ａおよび３７ｂのそれぞれから、各電極３１ｇを介して、抵抗発熱層３１ｂに交流電流が供給されて、抵抗発熱層３１ｂが発熱する。
【００６２】
第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂとしては、導電ブラシに限らず、所定の部材にＣｕ、Ｎｉ等をメッキして形成することも可能である。また、第１および第２の各給電部材３７ａおよび３７ｂは、周回移動する各電極３１ｇに接触した状態で回転するような回転体としてもよい。
さらには、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂとしては、トランスを用いて、各電極３１ｇに対して非接触状態で電流を供給する構成であってもよい。このような構成の場合には、電源にインバータを用いることによって、効率よく各電極３１ｇに対して電流を供給することができる。
【００６３】
交流電源３４から、第１電流経路４４および第２電流経路４５を介して第１および第２の各給電部材３７ａおよび３７ｂにそれぞれ供給される交流電流は、第１給電部材３７ａまたは第２給電部材３７ｂから一方の電極３１ｇに供給されて、一方の電極３１ｇから、抵抗発熱層３１ｂを幅方向に沿って流れて、他方の電極３１ｇを介して他方の第２給電部材３７ｂまたは第１給電部材３７ａに供給される。
【００６４】
周回移動する定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂは、両側の電極３１ｇ間を電流が流れることによって発熱する。この場合、各電極３１ｇに対して、第１給電部材３７ａまたは第２給電部材３７ｂがそれぞれ全周にわたって摺接することによって、抵抗発熱層３１ｂが幅方向の全体にわたって電流が流れる。これにより、抵抗発熱層３１ｂは全体にわたって発熱状態になり、定着ベルト３１の全体が発熱状態になる。
【００６５】
定着ベルト３１における抵抗発熱層３１ｂは、全周にわたって一様な電気抵抗率になっているために、抵抗発熱層３１ｂには均一に電流が流れることになる。しかも、抵抗発熱層３１ｂにおける外周面上に設けられた各電極３１ｇは露出した状態になっているために、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂを各電極３１ｇに対して容易に摺接させることができる。従って、定着ベルト３１の最も内周側に抵抗発熱層３１ｂが配置されていても、抵抗発熱層３１ｂに対して容易に給電することができる。
【００６６】
定着ベルト３１における軸方向の中央部外周面に対向して、中央部温度センサ３６ｃが設けられている。また、定着ベルト３１における軸方向の両側の各端部におけるシート非搬送領域に近接した外周面には、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂが、それぞれ対向して設けられている。
中央部温度センサ３６ｃは、サーモパイルによって構成されている。第１端部温度センサ３６ａは、第１給電部材３７ａに近接して配置されており、サーモパイルによって構成されている。第２端部温度センサ３６ｂは、第２給電部材３７ｂに近接して配置されており、サーミスターによって構成されている。サーモパイルおよびサーミスターは、定着ベルト３１の外周面に接触する構成であってもよいし、非接触であってもよい。
【００６７】
中央部温度センサ３６ｃは、定着ベルト３１における軸方向の中央部の外周面の温度を検出する。中央部温度センサ３６ｃによる検出結果は、制御部４１に与えられている。第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂは、定着ベルト３１における軸方向の両側の各端部の外周面の温度を、それぞれ、検出している。第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂによる検出結果も、制御部４１に与えられている。制御部４１の構成については後述する。
【００６８】
＜定着装置の電気系統＞
図６は、定着装置３０の電気系統の構成を示すブロック図である。定着装置３０の電気系統には、中央部温度センサ３６ｃにて検出される定着ベルト３１の温度Ｔｃに基づいて、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂに供給される交流電流を制御する制御部４１が設けられている。制御部４１には、ＣＰＵ４１ａと、ＲＡＭ４１ｂおよびＲＯＭ４１ｃとが設けられている。
【００６９】
交流電源３４には、第１給電部材３７ａに対する電流経路である第１電流経路４４と、第２給電部材３７ｂに対する電流経路である第２電流経路４５とが接続されている。交流電源３４から出力される電流の第１電流経路４４と第２電流経路４５との電位差が、第１電圧検出器４２と、第２電圧検出器４３とによって、それぞれ別々に検出されるようになっている。なお、第１電圧検出器４２と、第２電圧検出器４３とは、いずれかが故障等が生じた場合のバックアップ用に設けられている。第１電圧検出器４２および第２電圧検出器４３の出力は、ＣＰＵ４１ａに与えられている。
【００７０】
第１電流経路４４には、第２電圧検出器４３から第１給電部材３７ａにかけて、第１ヒューズ４４ａ、第１電流検出器４４ｂ、第３リレー４４ｃ、第１リレー４４ｄ、サーモスタット４４ｅが、順番に配置されており、サーモスタット４４ｅに第１給電部材３７ａが接続されている。第１電流検出器４４ｂの出力は、ＣＰＵ４１ａに与えられている。
第１ヒューズ４４ａは、第１電流経路４４に流れる電流量が、許容電流量以上になることによって電流遮断状態になり、第１電流経路４４を電流遮断状態とする。第３リレー４４ｃおよび第１リレー４４ｄのそれぞれは、ＣＰＵ４１ａによってオン・オフ制御されるようになっており、それぞれは、オフ状態で第１電流経路４４を電流が流れる状態とし、オン状態で第１電流経路４４を電流遮断状態とする。
【００７１】
サーモスタット４４ｅは、定着ベルト３１における軸方向の中央部に対向して配置されており、対向する定着ベルト３１における軸方向の中央部の温度が、予め設定された上限温度に達すると、第１電流経路４４を電流遮断状態とする。
第２電流経路４５には、第２電圧検出器４３から第２給電部材３７ｂにかけて、第２ヒューズ４５ａ、第２電流検出器４５ｂ、第２リレー４５ｃ、トライアック４５ｄが、順番に配置されており、トライアック４５ｄに第２給電部材３７ｂが接続されている。第２電流検出器４５ｂの出力はＣＰＵ４１ａに与えられている。
【００７２】
第２ヒューズ４５ａは、第２電流経路４５を流れる電流が許容電流以上になることによって電流遮断状態になり、第２電流経路４５を電流遮断状態とする。第２リレー４５ｃおよびトライアック４５ｄのそれぞれは、ＣＰＵ４１ａによってオン・オフ制御されるようになっている。第２リレー４５ｃは、オフ状態で第２電流経路４５を電流が流れる状態とし、オン状態で第２電流経路４５を電流遮断状態とする。トライアック４５ｄは、オン状態で第２電流経路４５を電流が流れる状態とし、オフ状態で第２電流経路４５を電流遮断状態とする。
【００７３】
また、ＣＰＵ４１ａには、中央部温度センサ３６ｃの出力が与えられている。中央部温度センサ３６ｃは、前述したように、定着ベルト３１における幅方向中央部の外周面の温度、すなわち、シート搬送領域におけるシート搬送方向とは直交する方向の中央部の温度を検出している。
なお、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂのそれぞれの出力は、第１コンパレータ４６ａおよび第２コンパレータ４６ｂのそれぞれに与えられており、また、中央部温度センサ３６ｃの出力も、第３コンパレータ４６ｃにも与えられている。
【００７４】
第１コンパレータ４６ａおよび第２コンパレータ４６ｂには、定着ベルト３１における幅方向の両側の各シート非搬送領域における異常高温と認められる温度に対応した電圧値が閾値として予め設定されている。第１コンパレータ４６ａおよび第２コンパレータ４６ｂのそれぞれの出力は、第１電流経路４４の第１リレー４４ｄおよび第２電流経路４５の第２リレー４５ｃに与えられている。
【００７５】
第１コンパレータ４６ａおよび第２コンパレータ４６ｂのそれぞれは、ＣＰＵ４１ａとは独立しており、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂによって検出される温度が、異常高温と認められる温度以上になると、第１リレー４４ｄおよび第２リレー４５ｃをそれぞれオン状態とする。これにより、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれは、ＣＰＵ４１ａの制御以外でも電流遮断状態になる。
【００７６】
また、第３コンパレータ４６ｃには、定着ベルト３１の中央部のシート搬送領域における異常高温と認められる温度に対応した電圧値が閾値として設定されている。第３コンパレータ４６ｃの出力は、第１リレー４４ｄに与えられている。第３コンパレータ４６ｃは、中央部温度センサ３６ｃにて検出される温度が、異常高温と認められる設定温度以上になると、第１リレー４４ｄをオン状態とする。これにより、第１電流経路４４は電流遮断状態になる。
【００７７】
なお、第２電流経路４５に設けられた第２電流検出器４５ｂの出力は、第４コンパレータ４６ｄに与えられている。第４コンパレータ４６ｄには、第２電流経路４５を流れる電流量の許容上限値に対応した電圧値が設定されており、第４コンパレータ４６ｄの出力は、第２電流経路４５に設けられた第２リレー４５ｃに与えられている。第４コンパレータ４６ｄは、第２電流検出器４５ｂにて検出される電流量が、予め設定された上限値以上になると、第２リレー４５ｃをオン状態とする。これにより、第２電流経路４５は電流遮断状態になる。
【００７８】
ＣＰＵ４１ａは、中央部温度センサ３６ｃによって検出される定着ベルト３１の外周面の温度Ｔｃ、すなわち、シート搬送領域における軸方向の中央部の温度Ｔｃに基づいて、トライアック４５ｄをオン・オフ制御する。この場合、ＣＰＵ４１ａは、定着ベルト３１における軸方向の中央部の外周面の温度が所定の定着温度になるように、トライアック４５ｄをオン・オフ制御して、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂにそれぞれ供給される交流電流を制御する。
【００７９】
＜定着装置の動作＞
このような構成の定着装置３０では、ＣＰＵ４１ａによって、定着ベルト３１が、所定の定着温度になるように制御された状態で、記録シートが定着ニップＮを通過する。記録シートは、定着ニップＮを通過する間に、定着ベルト３１によって、搬送方向と直交する方向の全体に略均一に加熱される。このとき、記録シートＳは、定着ニップＮにおいて、相互に圧接された状態の定着ベルト３１および加圧ローラ３２によって加圧される。これにより、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が記録シートＳに定着される。
【００８０】
なお、定着ベルト３１の外周面が、所定の定着温度になった状態で、記録シートが定着ニップＮを通過すると、定着ニップＮにおけるシート通過領域では、定着ベルト３１の熱が記録シートに奪われるために、定着ベルト３１の外周面の温度が低下する。しかし、中央部温度センサ３６ｃによってシート通過領域での温度低下が検出されると、ＣＰＵ４１ａは、抵抗発熱層３１ｂでの温度が上昇するように、トライアック４５ｄを制御して、第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂに対する電流量を増加させる。
【００８１】
これにより、抵抗発熱層３１ｂは全体にわたって発熱量が増加する。この場合、記録シートが通過するシート通過領域では、抵抗発熱層３１ｂの発熱量が増加しても、記録シートによって熱が奪われるために、温度上昇が抑制され、所定の定着温度に維持されることになる。
しかしながら、定着ベルト３１の幅方向の両側端部におけるシート非搬送領域では、記録シートが存在しないために、抵抗発熱層３１ｂの熱が奪われず、温度が上昇することになる。この場合、抵抗発熱層３１ｂに含まれる炭素化合物粉末および高イオン導電体粉末のそれぞれは、温度が上昇すると体積抵抗率が低下する負の抵抗変化率（ＮＴＣ）を有しているために、シート非搬送領域において、温度が上昇することによって電気抵抗値が低下する。これにより、シート非搬送領域における発熱量は、シート搬送領域における発熱量よりも低下し、シート非搬送領域における温度上昇が抑制されることになる。
【００８２】
特に、高イオン導電体粉末としてＡｇＩまたはＣｕＩを用いた場合、所定の温度において、抵抗発熱層３１ｂの抵抗変化率が大きく、抵抗が急激に低下する。このような抵抗変化が著しい温度を相転移点と呼ばれている。ＡｇＩの相転移点は、通常、１４７℃であるが、高イオン導電体の相転移点は粒径に依存するために、粒径が小さいほど低温になる。このことから、定着温度に基づいて、高イオン導電体の粒径を選択すればよい。
【００８３】
特に、粒径が小さい高イオン導電体を使用する場合には、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）水溶液、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）水溶液および銀イオン伝導性の有機ポリマーであるＰＶＰ（Poly-N-vinyl-2-pyrrolidone）の水溶液を、常温および常圧下で混合して、ろ過および乾燥するといった簡便な方法で合成することができる。また、溶液の濃度、混合手順を変更することによって、１０〜５０ｎｍの範囲で選択されるサイズのナノ粒子を形成することができる。
【００８４】
＜制御部による定着ベルトの制御＞
ＣＰＵ４１ａは、中央部温度センサ３６ｃによって検出される定着ベルト３１の外周面の温度と、第１電流検出器４４ｂおよび第２電流検出器４５ｂのそれぞれによって検出される第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれを流れる電流に基づいて、定着ベルト３１の破損状態を検出し、その検出結果に基づいて、第１電流経路４４および第２電流経路４５を電流が流れない遮断状態とするようになっている。
【００８５】
すなわち、定着ベルト３１が破損して亀裂が生じると、定着ベルト３１における亀裂に隣接した部分に電流が集中し、その部分の温度は上昇する。このために、定着ベルト３１の破損状態については、定着ベルト３１における単位時間当たりの温度変化、および、定着ベルト３１を流れる電流の変化率のそれぞれに基づいて判断することができる。
図７のグラフは、定着ベルト３１において亀裂が生じた場合に、ベルト全周のうち、亀裂に対して周方向に隣接する部分での単位時間当たりの温度上昇率と、亀裂から離れた亀裂が生じていない部分での単位時間当たりの温度上昇率との比率を昇温比（最大値）として、亀裂が生じた定着ベルトの軸方向部分における亀裂以外の周方向長さに対する昇温比を示している。なお、図７において、横軸は、定着ベルト３１の周方向長さを１（１００％）として、亀裂が生じていない部分の周方向長さの割合を示している。
【００８６】
定着ベルト３１に亀裂が生じた場合、亀裂が生じていない部分の周方向長さの割合が０．９（９０％）では、昇温比は５程度になり、また、亀裂以外の部分の割合が０．８（８０％）では、昇温比は１０程度になる。さらに、亀裂以外の部分の割合が０．７（７０％）では、昇温比は１７倍程度になる。昇温比が大きくなれば、それだけ、短時間での温度上昇率が大きくなる。
【００８７】
従って、定着ベルト３１を所定の定着温度に制御している間に、中央部温度センサ３６ｃによって、定着ベルト３１における温度の上昇（ΔＴｃ）が検出された場合に、単位時間（Δｔ）当たりの温度上昇率（ΔＴｃ／Δｔ）を求めて、得られた温度上昇率（ΔＴｃ／Δｔ）が、予め設定された閾値Ｓｔ以上になった場合には、定着ベルト３１に亀裂が生じていると判定することができる。なお、この場合の閾値Ｓｔは、定着ベルト３１に生じた亀裂の大きさが許容範囲の上限に達したときにおける定着ベルト３１の単位時間当たりの温度上昇率に設定される。
【００８８】
また、定着ベルト３１に亀裂が生じると、亀裂が生じた部分では電流が流れず、亀裂に隣接する定着ベルト３１の部分において電流が集中する。従って、定着ベルト３１に亀裂が生じることにより、定着ベルト３１を流れる電流が低下することになる。このことから、定着ベルト３１を流れる電流に基づいて、定着ベルト３１に亀裂が生じていることを検出することができる。
【００８９】
図８は、定着ベルト３１に、周方向に沿った亀裂が生じた場合における電流変化率を示すグラフであり、横軸は時間（ｓ）、縦軸は、定着ベルト３１に亀裂が生じていない場合に定着ベルト３１を定着温度とするための基準電流Ｉｏに対して、周方向に沿った亀裂の長さが１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍのそれぞれの場合に流れる電流の割合（％）を、電流変化率としてそれぞれ示している。
【００９０】
周方向に沿って長さ１０ｍｍの亀裂が生じた場合には、電流変化率は９８.５％程度に低下し（図８に一点鎖線で示す）、周方向に沿って長さが２０ｍｍの亀裂が生じた場合には、電流変化率は９６.５％程度に低下し（図８に実線で示す）、周方向に沿って長さが３０ｍｍの亀裂が生じた場合には、電流変化率は９３.５％程度に低下する（図８に点線で示す）。
【００９１】
従って、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれを流れる電流Ｉ１およびＩ２が低下した場合に、基準電流Ｉｏに対する電流Ｉ１およびＩ２のそれぞれの電流変化率を求めて、得られたそれぞれの電流変化率が、予め設定された閾値Ｓｋ以下になっている場合には、それぞれ、定着ベルト３１に亀裂が生じていると判定することができる。
この場合の閾値Ｓｋは、定着ベルト３１に生じた亀裂の大きさが許容範囲の上限に達したときに定着ベルト３１に供給される電流に対応した電流変化率に設定される。
【００９２】
さらに、定着ベルト３１に亀裂等の損傷が生じて、定着ベルト３１の一部が、繊維状または帯状に剥離すると、その剥離部分を介して定着ベルト３１が地絡するおそれがある。定着ベルト３１が地絡すると、第１電流経路４４および第２電流経路４５をそれぞれ流れる電流が変化するために、第１電流検出器４４ｂおよび第２電流検出器４５ｂによって検出される第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれの電流に基づいて、定着ベルト３１の地絡を検出することができる。
【００９３】
すなわち、定着ベルト３１の一部が剥離して地絡が生じると、地絡が生じた部分に近い電極３１ｇから抵抗発熱層３１ｂに供給される電流は、地絡部分を通ってボディアースされる。これにより、地絡が生じた部分に近い電極３１ｇに供給される電流量が増加することになる。従って、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれを流れる電流量Ｉ１およびＩ２が増加した場合には、基準電流Ｉｏに対するそれぞれの電流Ｉ１およびＩ２の電流変化率を求めて、得られた電流変化率が、予め設定された閾値Ｓｃ以上になった場合に、定着ベルト３１に地絡が生じていると判定することができる。
【００９４】
この場合の閾値Ｓｃは、定着ベルト３１に供給される電流の許容範囲の上限値に対応した電流上限値に設定される。
なお、第１電流経路４４および第２電流経路４５を流れる電流に基づいて、定着ベルト３１の亀裂および地絡について検出する場合には、交流電源３４における電圧変化、負荷変動による電圧変化等によって、単位時間当たりの電流量等が変化するために、定着ベルト３１の亀裂および地絡について検出するための閾値ＳｋおよびＳｃをそれぞれ補正することが好ましい。
【００９５】
例えば、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれにおける電圧が低下する場合には、亀裂が生じていると判定される電流変化率の閾値Ｓｋを、より小さな値に補正するとともに、地絡が生じていると判定される電流変化率の閾値Ｓｃを、より大きな値に補正する。これにより、定着ベルト３１に生じた亀裂および地絡を、それぞれ、迅速かつ正確に検出することができる。
【００９６】
また、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂは、負の抵抗変化率（ＮＴＣ）を有していることから、抵抗発熱層３１ｂの温度が変化することによって、抵抗発熱層３１ｂを流れる電流量も変化することになる。このために、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂにて検出される定着ベルト３１の温度に基づいて、定着ベルト３１の亀裂および地絡について検出するための閾値ＳｋおよびＳｃをそれぞれ補正することが好ましい。
【００９７】
例えば、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂのそれぞれにて検出される温度が低くなるほど、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂを流れる電流量が増加するために、亀裂が生じていると判定される電流変化率の閾値Ｓｋを、より大きな値に補正し、また、地絡が生じていると判定される電流変化率の閾値Ｓｃを、より小さな値に補正する。このような補正によっても、定着ベルト３１に生じた亀裂および地絡を、それぞれ、迅速かつ正確に検出することができる。
【００９８】
なお、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂは、正の抵抗変化率（ＰＴＣ）を有している場合にも、閾値ＳｋおよびＳｃをそれぞれ補正することが好ましい。この場合には、負の抵抗変化率（ＮＴＣ）を有している場合とは反対に、第１端部温度センサ３６ａおよび第２端部温度センサ３６ｂのそれぞれにて検出される温度が低くなるほど、閾値Ｓｋをよりも小さく、閾値Ｓｃをより大きく補正する。
【００９９】
図９は、制御部４１のＣＰＵ４１ａにて実行される制御の流れを示すフローチャートである。定着装置３０において、記録シートの定着動作が開始されると、ＣＰＵ４１ａは、中央部温度センサ３６ｃによって検出される定着ベルト３１の外周面の温度Ｔｃに基づいて、トライアック４５ｄをオン・オフ制御することにより、定着ベルト３１における軸方向の中央部の温度を定着温度に制御する（図９におけるステップＳ１１参照、以下同様）。このような状態で、定着ニップＮを記録シートが通過して、記録シート上のトナー画像が定着される。
【０１００】
このような定着動作の間において、ＣＰＵ４１ａは、中央部温度センサ３６ｃによって検出される定着ベルト３１の温度Ｔｃが、予め設定された所定の温度よりも上昇しているかを調べる（ステップＳ１２）、温度Ｔｃが、予め設定された所定の温度よりも上昇している場合には（ステップＳ１２において「ＹＥＳ」）、定着ベルト３１の上昇温度ΔＴｃに基づいて、単位時間Δｔ当たりにおける温度上昇率「ΔＴｃ／Δｔ」を演算する（ステップＳ１３）。なお、温度Ｔｃが上昇したことを検出しない場合には（ステップＳ１２において「ＮＯ」）、ステップＳ１６へと進む。
【０１０１】
ステップＳ１３において、温度上昇率「Ｔｃ／Δｔ」が演算されると、演算された温度上昇率「Ｔｃ／Δｔ」を、予め設定された閾値Ｓｔと比較し（ステップＳ１４）、温度上昇率「Ｔｃ／Δｔ」が閾値Ｓｔ以上になっていない場合には（ステップＳ１４において「ＮＯ」）、ステップＳ１６へ進む。
温度上昇率「Ｔｃ／Δｔ」が、閾値Ｓｔ以上になっている場合には（ステップＳ１４において「ＹＥＳ」）、定着ベルト３１に許容範囲の上限以上の亀裂が生じているものとして、第１電流経路４４に設けられた第３リレー４４ｃをオン状態として、第１電流経路４４を電流遮断状態とするとともに、第２電流経路４５に設けられたトライアック４５ｄをオフ状態および第２リレー４５ｃをオン状態として、第２電流経路４５を完全に電流遮断状態する（ステップＳ１５）。その後、定着装置３０を動作終了状態とする。
【０１０２】
このように、定着ベルト３１において、温度上昇率に基づいて許容範囲以上の亀裂が生じていることが検出された場合には、第１電流経路４４および第２電流経路４５の両方を電流遮断状態としているために、亀裂が生じた定着ベルト３１に対して電流が供給されるおそれがなく、定着ベルト３１は、亀裂に隣接する端部において温度上昇するおそれがない。
【０１０３】
定着ベルト３１の温度Ｔｃが所定の温度よりも上昇したことが検出されず（ステップＳ１２において「ＮＯ」）、また、定着ベルト３１の温度Ｔｃが所定の温度よりも上昇しているものの、温度上昇率「Ｔｃ／Δｔ」が閾値Ｓｔ以上になっていない場合には（ステップＳ１４において「ＮＯ」）、ステップＳ１６において、第１電流経路４４に設けられた第１電流検出器４４ｂにて検出される電流値Ｉ１が予め設定された所定の範囲以上に変化しているかを調べる。
【０１０４】
電流値Ｉ１が予め設定された所定の範囲以上に変化している場合には（ステップＳ１６において「ＹＥＳ」）、ステップＳ１７に進んで、検出された電流値Ｉ１を、第１電圧検出器４２または第２電圧検出器４３の出力と、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂにおける負の抵抗変化率（ＮＴＣ）とに基づいて、定着ベルト３１の亀裂および地絡について検出するための閾値ＳｋおよびＳｃをそれぞれ補正して、補正閾値ＳｋｈおよびＳｃｈとする（ステップＳ１７）。
【０１０５】
次いで、第１電流検出器４４ｂにて検出される第１電流経路４４の電流値Ｉ１と、基準電流Ｉｏとの比率である電流変化率Ｉ１／Ｉｏを演算して、亀裂検出のための補正閾値Ｓｋｈと比較する（ステップＳ１８）。電流変化率Ｉ１／Ｉｏが、補正閾値Ｓｋｈ以下になっている場合には、ステップＳ２０に進んで、第１電流経路４４に設けられた第３リレー４４ｃをオン状態として、第１電流経路４４を電流遮断状態とするとともに、第２電流経路４５に設けられたトライアック４５ｄをオフ状態として、第２電流経路４５を電流遮断状態する。その後、定着装置３０を動作終了状態とする。
【０１０６】
ステップＳ１８において、電流変化率Ｉ１／Ｉｏが、亀裂検出のための補正閾値Ｓｋｈ以下になっていない場合には（ステップＳ１８において「ＮＯ」）、ステップＳ１９に進んで、電流変化率Ｉ１／Ｉｏを、地絡検出の補正閾値Ｓｃｈと比較する（ステップＳ１９）。電流変化率Ｉ１／Ｉｏが、補正閾値Ｓｃｈ以上になっている場合（ステップＳ１９において「ＹＥＳ」）には、ステップＳ２０に進んで、第１電流経路４４に設けられた第３リレー４４ｃをオン状態として、第１電流経路４４を電流遮断状態とするとともに、第２電流経路４５に設けられたトライアック４５ｄをオフ状態として、第２電流経路４５を電流遮断状態する。その後、定着装置３０を動作終了状態とする。
【０１０７】
ステップＳ１９において、電流変化率Ｉ１／Ｉｏが、補正閾値Ｓｃｈ以上になっていない場合（ステップＳ１９において「ＮＯ」）には、ステップＳ２６に進んで、全ての記録シートに対する定着動作が終了したかを確認する。全ての記録シートに対する定着動作が終了していない場合には（ステップＳ２６において「ＮＯ」）、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１以下の動作を繰り返す。全ての記録シートに対する定着動作が終了している場合には（ステップＳ２６において「ＹＥＳ」）、定着装置３０を動作終了状態とする。
【０１０８】
ステップＳ１６において、第１電流検出器４４ｂにて検出される電流値Ｉ１が所定範囲以上に変化していない場合には（ステップＳ１６において「ＮＯ」）、ステップＳ２１に進んで、第２電流検出器４５ｂにて検出される電流値Ｉ２が所定範囲以上に変化しているかを調べる。電流値Ｉ２が予め設定された所定の範囲以上に変化している場合には（ステップＳ２１において「ＹＥＳ」）、ステップＳ２２に進んで、検出された電流値Ｉ２を、第２電流経路４５の電圧を検出する第２電圧検出器４３の出力と、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ｂにおける負の抵抗変化率（ＮＴＣ）と、に基づいて、定着ベルト３１の亀裂および地絡について検出するための閾値ＳｋおよびＳｃを、それぞれ補正して、補正閾値ＳｋｈおよびＳｃｈとする。
【０１０９】
次いで、第２電流検出器４５ｂにて検出される電流値Ｉ２と、基準電流Ｉｏとの比率である電流変化率Ｉ２／Ｉｏを演算して、亀裂検出のための補正閾値Ｓｋｈと比較する（ステップＳ２３）。比率Ｉ２／Ｉｏが、補正閾値Ｓｋｈ以下になっている場合には、ステップＳ２５に進んで、第２電流経路４５に設けられたトライアック４５ｄをオフ状態および第２リレー４５ｃをオン状態として、第２電流経路４５を完全に電流遮断状態するとともに、第１電流経路４４に設けられた第１リレー４４ｄおよび第３リレー４４ｃをオン状態として、第１電流経路４４を完全に電流遮断状態とする。その後、定着装置３０における定着動作を終了する。
【０１１０】
ステップＳ２３において、電流変化率Ｉ２／Ｉｏが、亀裂検出のための補正閾値Ｓｋｈ以下になっていない場合には（ステップＳ２３において「ＮＯ」）、ステップＳ２４に進んで、電流変化率Ｉ２／Ｉｏを、地絡検出の補正閾値Ｓｃｈと比較する。電流変化率Ｉ２／Ｉｏが、補正閾値Ｓｃｈ以上になっている場合には、ステップＳ２５に進んで、第２電流経路４５に設けられたトライアック４５ｄをオフ状態および第２リレー４５ｃをオン状態として、第２電流経路４５を完全に電流遮断状態するとともに、第１電流経路４４に設けられた第１リレー４４ｄおよび第３リレー４４ｃをそれぞれオン状態として、第１電流経路４４を完全に電流遮断状態とする。その後、定着装置３０を動作終了状態とする。
【０１１１】
このように、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれにおける電流変化率に基づいて定着ベルト３１に地絡が生じていることを検出し、地絡が生じていることが検出された場合には、第１電流経路４４および第２電流経路４５の両方を電流遮断状態とするために、第１電流経路４４および第２電流経路４５のいずれかの経路からも電流が供給されることがなく、地絡によって定着ベルト３１に対する電流量が増加して定着ベルト３１が局部的に温度上昇することを防止することを確実に防止することができる。
【０１１２】
特に、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれにおける電流変化率を検出しているために、第１電流経路４４および第２電流経路４５のそれぞれに接続された第１給電部材３７ａおよび第２給電部材３７ｂに対して軸方向に離れた位置で地絡が生じた場合にも、その地絡を確実に検出することができる。
例えば、第１給電部材３７ａに対して軸方向に離れた位置で地絡が生じた場合には、第１電流経路４４から供給される電流は、定着ベルト３１における地絡が生じた部分まで、比較的長い距離にわたって抵抗発熱層３１ｂを通過するために、第１電流経路４４における電流増加量が小さい場合がある。このために、第１電流経路４４における電流変化率の変化が小さく、迅速に地絡を迅速かつ高精度で検出できないおそれがある。
【０１１３】
しかし、この場合には、他方の第２電流経路４５に近い位置において定着ベルト３１が地絡していることから、第２電流経路４５から供給される電流量が増加し、第２電流経路４５の電流変化率が大きくなる。これにより、定着ベルト３１が地絡していることを、迅速かつ高精度で検出することができる。
なお、このような構成に限らず、第１電流経路４４および第２電流経路４５のいずれか一方にのみ電流検出器を設けて、当該電流検出器にて検出される電流経路の電流変化率に基づいて定着ベルト３１の地絡を検出するようにしてもよい。この場合には、電流検出器が設けられる電流経路が、電源におけるアース側の場合には、定着ベルト３１が完全に切断されていない限り、抵抗発熱層３１ｂを電流が流れるために、当該電流経路にも、低電流が流れる。このことから、当該電流経路を流れる電流が、予め設定された閾値よりも低くなった場合には、定着ベルト３１に地絡が生じているものと判断することができる。
【０１１４】
＜変形例＞
なお、上記の実施形態において、ＣＰＵ４１ａは、第１電流経路４４および第２電流経路４５の両方またはいずれか一方の電流変化率に基づいて、定着ベルト３１が地絡していることを検出する構成であったが、このような構成に限らず、例えば、第１電流経路４４および第２電流経路４５の両方またはいずれか一方を流れる電流と、定着ベルト３１の温度に基づいて、定着ベルト３１の地絡を検出するようにしてもよい。
【０１１５】
例えば、定着装置３０において定着動作が実施されと、第１電流経路４４に設けられた第１電流検出器４４ｂにて検出される電流と、中央部温度センサ３６ｃにて得られる定着ベルト３１の温度とに基づく電流−温度特性を、１ジョブ毎に、制御部４１におけるＲＡＭ４１ｂに記憶する。この場合、１ジョブの定着動作が実施され毎に、ＲＡＭ４１ｂに記憶された電流−温度特性を更新する。
【０１１６】
そして、定着動作が実施される場合には、第１電流検出器４４ｂにて検出される電流と中央部温度センサ３６ｃにて検出される定着ベルト３１の温度とに基づく電流−温度特性を、ＲＡＭ４１ｂに記憶された電流−温度特性と比較し、その時点における電流−温度特性が、ＲＡＭ４１ｂに記憶された電流−温度特性に対して大きくシフトしている場合には、定着ベルト３１に地絡が生じているものと判定する。
【０１１７】
定着ベルト３１における地絡は、通常、定着ベルト３１の経時的な劣化によって、定着ベルト３１において急に剥離等が生じることにより発生する。従って、定着ベルト３１の地絡も急に発生し、定着ベルト３１における電流−温度特性も急激に変化する。このために、定着ベルト３１における電流−温度特性が、ＲＡＭ４１ｂに記憶された電流−温度特性に対して急激に変化することにより、定着ベルト３１の地絡を検出することができる。
【０１１８】
この場合、定着ベルト３１における抵抗発熱層３１ｂは、経時的に変化することによって、電気抵抗率も経時的に変化する。しかし、ＲＡＭ４１ｂに記憶された電流−温度特性は、定着動作が実行される毎に更新されるために、抵抗発熱層３１ｂにおける経時的な電気抵抗率の変化が反映されることになる。従って、抵抗発熱層３１ｂにおける電気抵抗率が経時的に変化しても、定着ベルト３１の地絡を高精度で確実に検出することができる。
【０１１９】
なお、上記の説明では、定着装置３０の電源として、商用の交流電源を用いる構成であったが、直流電源を用いる構成であってもよい。
また、本発明に係る画像形成装置は、モノクロ画像を形成するプリンタに限るものではなく、タンデム型カラーデジタルプリンタであってもよい。さらには、プリンタに限らず、複写機、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）、ＦＡＸ等（いずれの場合にも、カラー画像用、モノクロ画像用のいずれであってもよい）にも適用できる。カラー画像用の画像形成装置の場合には、図５に示す定着ベルト３１が好適に使用することができる。
【０１２０】
さらに、上記実施の形態では、定着ベルト３１に加圧ローラを圧接して定着ニップを形成する構成であったが、定着ベルト３１に代えて、周面に抵抗発熱層が設けられた押圧ローラを用いてもよい。また、定着ベルト３１に圧接される加圧手段は、加圧ローラに限らず、加圧ベルトを用いてもよい。さらには、加圧手段としては、回転している必要がなく、固定的に設けられた加圧部材等を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層を有する定着ベルトを用いる場合に、定着ベルトの地絡によって局所的に温度上昇すること未然に防止する技術として有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
３０      定着装置
３１      定着ベルト
３１ａ    補強層
３１ｂ    抵抗発熱層
３１ｃ    弾性層
３１ｄ    離型層
３２      加圧ローラ
３３      押圧ローラ
３４      交流電源
３６ａ    第１端部温度センサ
３６ｂ    第２端部温度センサ
３６ｃ    中央部温度センサ
３７ａ    第１給電部材
３７ｂ    第２給電部材
４１      制御部
４１ａ      ＣＰＵ
４１ｂ      ＲＡＭ
４１ｃ      ＲＯＭ
４２      第１電圧検出器
４３      第２電圧検出器
４４      第１電流経路
４４ｂ    第１電流検出器
４４ｃ    第３リレー
４４ｄ    第１リレー
４５      第２電流経路
４５ｂ    第２電流検出器
４５ｃ    第２リレー
４５ｄ    トライアック
【図１】
0005521780.tif 000002
【図２】
0005521780.tif 000003
【図３】
0005521780.tif 000004
【図４】
0005521780.tif 000005
【図５】
0005521780.tif 000006
【図６】
0005521780.tif 000007
【図７】
0005521780.tif 000008
【図８】
0005521780.tif 000009
【図９】
0005521780.tif 000010