(57)【要約】【課題】  カラーオンデマンド定着装置におけるフィルム破断の検知。【解決手段】  フィルム内面に導電部材（板、ローラ、ブラシ）をニップ近傍で当接させ、フィルム破断面から導電性加圧ローラ流れる電流を検知する。ハロゲンヒータ（輻射表面加熱構成）とセラミックヒータの例。【選択図】  図１
2011081159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材と等速に回動可能で、内部に発熱源を備えた加熱部材と、前記加熱部材を外部より加圧する加圧部材とを有し、前記加熱部材と前記加圧部材とで圧接ニップを形成し、前記ニップ部で前記被加熱材を加熱する加熱装置において、
前記加熱部材と前記加圧部材間の少なくとも一部に電圧を印可する電圧印可手段と、前記電圧印可手段からの電流を検知する電流検知手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部材は可撓性を有するフィルムもしくはベルトであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記電流検知手段が一定以上の電流を検知した場合に前記発熱源への給電を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記電圧印可手段が金属薄板より形成され、前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接されニップを形成することを特徴とする請求項１乃至３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記電圧印可部材が導電性のブラシより形成された事を特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記電圧印可手段が前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接され少なくともニップの一部を形成する導電性のローラであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加圧部材の電気抵抗が１０４〜１０８Ωである事を特徴とする請求項１乃至６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記電圧印可部材に印可する電圧を、被加熱部材であるトナー像の耐電極性と同極性の電圧とする事を特徴とする請求項１乃至７に記載の加熱装置。
【請求項９】
前記加熱部材が少なくとも電気抵抗が１０１０Ω以上である抵抗層を有する事を特徴とする請求項１乃至８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記抵抗層として少なくともシリコーンゴムを含む弾性体を用いる事を特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置においてトナー像の定着に用いられる加熱装置（定着装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター、ＦＡＸ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置において近年重要性を増してきた課題として、所謂省エネに対する要請に対応することが挙げられる。従来のトナー像の定着装置は、トナーを融解して用紙に固着させる方式であるために、電力を直接熱エネルギーとして消費しており、かかる電力は、装置本体全体で使用される電力消費の大きな部分を占めている。
【０００３】
そして、加熱ローラを用いた加熱装置においては装置の暴走時の安全を確保するため、加熱ローラ表面に当接又は近接させた安全素子として発熱源（例えばハロゲンランプ）に直列に接続した温度検知素子を用いる。温度検知素子としてサーモスタット、サーモスイッチ、温度ヒューズなどを用いることが一般的である。故障によりハロゲンランプが点灯状態になり、加熱ローラが異常な高温になった場合、温度検知素子は設定温度で導通が遮断され、直列に接続されたハロゲンランプへの給電が遮断される。これにより、発火に至るような重大事故を防止している。
【０００４】
これに対し、定着装置の消費電力を低減するための一つの方向性として、オンデマンド化（通常はヒータに電流を流さず、例えば、画像形成の時のみにヒータを入れるリアルタイム化）が図られている。具体的には、定着部材を、薄肉ローラあるいは薄いベルト状若しくはフィルム状にすることで、従来の肉厚の加熱ローラに比べて格段に熱容量を小さくして、装置の立ち上がりを早くすると同時に、その間の消費電力を抑えるものである。オンデマンド化を図ることで、プリント信号を受け取ると、待ち時間が殆どない状態で直ぐにプリントが開始されるようになるため、従来の加熱ローラを用いた場合のように、非プリント時においても定着部材をプリント温度近辺の高温に保温しておくといった必要がなくなり、常温かせいぜい適度な低温に保てばよくなる。定着装置の保温時における放熱は、環境温度と、定着部材の設定温度の温度差に比例して大きくなるが、かかる放熱によってプリントしていない状態でも常時電力が消費される。従って、間欠的にプリントを繰り返すような移動状況下においては、定着装置をオンデマンド化することによって非常に大きな節電効果がもたらされる。
【０００５】
さらに上記フィルム上に弾性層を設け、高速な輻射により熱伝達する定着装置が本発明者らにより出願されている。前記発明によれば熱源から発生された赤外線が低熱容量のフィルム基層ならびに弾性層中を透過もしくは半透過した後、フィルム表面近傍に設けられた吸収層において発熱するため、フィルムの基層や弾性層の厚さに大きく影響されず良好な熱応答性が得られ、且つフィルム表面の十分な弾性によってカラー画像における定着性を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記薄肉のローラやフィルム、ベルトを加熱部材として用いた加熱装置においては、通紙時における異物の混入、ジャム処理時における傷、破壊、さらには耐久時における摩耗、疲労によって、フィルム・ベルトの一部分に破断、クラックなどが発生する可能性があるため、温度検知を用いた安全素子と対向していない部分で破断、クラックなどが発生した場合でも安全に装置を停止させる必要がある。
【０００８】
従って、本発明は上記課題を解決し、安全に加熱装置を停止させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本出願における第１の発明は、被加熱材と略等速に回動可能で、内部に発熱源を備えた加熱部材と、前記加熱部材を外部より加圧する加圧部材とを有し、前記加熱部材と前記加圧部材とで圧接ニップを形成し、前記ニップ部で前記被加熱材を加熱する加熱装置において、前記加熱部材と前記加圧部材間の少なくとも一部に電圧を印可する電圧印可手段と、前記電圧印可手段からの電流を検知する電流検知手段を設けたことを特徴とし、加熱部材の内部から漏れてくる電流を検知することができる。
【００１０】
本出願に係わる第２の発明は、前記加熱部材は可撓性を有するフィルムもしくはベルトであることを特徴とし、部分的な破断、クラックなどが発生する可能性がある加熱部材に対して加熱部材の内部から漏れてくる電流を検知することができる。
【００１１】
本出願に係わる第３の発明は、前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記発熱源への給電を停止することを特徴とし、前記加熱部材から漏れた電流を検知することから、温度を検知する方法よりも早く、破断、クラックなどの故障を判別することができ、安全に装置を停止させることができる。
【００１２】
本出願に係わる第４の発明は、前記電圧印可手段が金属薄板より形成され、前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接されニップを形成することを特徴とし、加熱部材内部からの漏れ電流の光検知素子からニップ全域にわたりフィルムの破断を検知し、安全に装置を停止させることが可能となる。
【００１３】
本出願に係わる第５の発明は、前記電圧印可部材が導電性のブラシより形成された事を特徴とし、電圧印可部材をニップ外に配置してもニップ全域にわたりフィルムの破断を検知し、安全に装置を停止させることができる。
【００１４】
本出願に係わる第６の発明は、前記電圧印可手段が前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接され少なくともニップの一部を形成する導電性のローラであることを特徴とし、前記電圧印可手段と前記加熱部材間の摩擦を減少することで摩擦帯電に伴う検知電流のノイズを減少し、前記電流検知素子の検知精度を向上させることができる。
【００１５】
本出願に係わる第７の発明は、前記加圧部材の電気抵抗が１０４〜１０８Ωである事を特徴とし、検知電流を確保し検知精度を向上させると共に良好な定着性を確保することができる。
【００１６】
本出願に係わる第８の発明は、前記電圧印可部材に印可する電圧を、被加熱部材であるトナー像の耐電極性と同極性の電圧とする事を特徴とし、フィルムが破断した際に、破断部位における電圧印可部材のトナー汚れを防止する事で検知電流を安定化し検知精度を向上させる。
【００１７】
本出願に係わる第９の発明は、前記加熱部材が少なくとも電気抵抗が１０１０Ω以上である抵抗層を有する事を特徴とし、定常時における電流量を減少し検知精度を向上させる。
【００１８】
本出願に係わる第１０の発明は、前記抵抗層として少なくともシリコーンゴムを含む弾性体を用いる事を特徴とし、優れた耐熱性と絶縁性を有する抵抗層を形成できるため、長期にわたり安定した検知精度を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被加熱材と略等速に回動可能で、内部に発熱源を備えた加熱部材と、前記加熱部材を外部より加圧する加圧部材とを有し、前記加熱部材と前記加圧部材とで圧接ニップを形成し、前記ニップ部で前記被加熱材を加熱する加熱装置において、前記加熱部材と前記加圧部材間の少なくとも一部に電圧を印可する電圧印可手段と、前記電圧印可手段からの電流を検知する電流検知手段を設けたことを特徴とし、加熱部材の内部から漏れてくる電流を検知し、定着装置への電力供給を停止するため、フィルム破断時における安全性を確保することができるようになった。
【００２０】
また前記加熱部材は可撓性を有するフィルムもしくはベルトであることを特徴とし、部分的な破断、クラックなどが発生する可能性がある加熱部材に対して加熱部材の内部から漏れてくる電流を検知することができる。
【００２１】
前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記発熱源への給電を停止することを特徴とし、前記加熱部材から漏れた電流を検知することから、温度を検知する方法よりも早く、破断、クラックなどの故障を判別することができ、安全に装置を停止させることができる。
【００２２】
前記電圧印可手段が金属薄板より形成され、前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接されニップを形成することを特徴とし、加熱部材内部からの漏れ電流の光検知素子からニップ全域にわたりフィルムの破断を検知し、安全に装置を停止させることが可能となる。
【００２３】
前記電圧印可部材が導電性のブラシより形成された事を特徴とし、電圧印可部材をニップ外に配置してもニップ全域にわたりフィルムの破断を検知し、安全に装置を停止させることができる。
【００２４】
前記電圧印可手段が前記回動可能な加熱部材を介して加圧部材と圧接され少なくともニップの一部を形成する導電性のローラであることを特徴とし、前記電圧印可手段と前記加熱部材間の摩擦を減少することで摩擦帯電に伴う検知電流のノイズを減少し、前記電流検知素子の検知精度を向上させることができる。
【００２５】
前記加圧部材の電気抵抗が１０４〜１０８Ωである事を特徴とし、検知電流を確保し検知精度を向上させると共に良好な定着性を確保することができる。
【００２６】
前記電圧印可部材に印可する電圧を、被加熱部材であるトナー像の耐電極性と同極性の電圧とする事を特徴とし、フィルムが破断した際に、破断部位における電圧印可部材のトナー汚れを防止する事で検知電流を安定化し検知精度を向上させる。
【００２７】
前記加熱部材が少なくとも電気抵抗が１０１０Ω以上である抵抗層を有する事を特徴とし、定常時における電流量を減少し検知精度を向上させる。
【００２８】
前記抵抗層として少なくともシリコーンゴムを含む弾性体を用いる事を特徴とし、優れた耐熱性と絶縁性を有する抵抗層を形成できるため、長期にわたり安定した検知精度を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態例における加熱装置構成の断面図
【図２】第１の実施形態例における加熱装置構成の正面図
【図３】第２の実施形態例における加熱装置構成の断面図
【図４】第２の実施形態例における定着ベルトにおける輻射と熱の作用説明図
【図５】第３の実施形態例における加熱装置構成の断面図
【図６】第３の実施形態例における電圧印可部材の正面図
【図７】本発明を用いた画像形成装置の全体概略図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１の実施形態例）
まず、本発明の加熱装置を用いた画像形成装置について説明する。
【００３１】
図７は本発明の加熱装置としての定着装置を具備したカラー画像形成装置の断面図である。
【００３２】
図７において２８は感光ドラムであり、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）又はアモルファスシリコン等の光導電体を塗布して構成することが可能である。
【００３３】
感光ドラム２８は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に所定速度（例：５０〜３００［ｍｍ／ｓｅｃ］）で駆動され、帯電器２９にて表面を暗部電位（例：−７００［Ｖ］）に帯電される。
【００３４】
次に露光装置３０により感光ドラム２８上はマゼンタの画像模様に従い露光され、画像部のみ表面電位を明部電位（例：−１５０［Ｖ］）に低下せしめて静電潜像が形成される。
【００３５】
回転支持体３０に支持された現像装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の現像材を含む。ここで各色現像材は懸濁重合法により合成され、球形で高い現像・転写効率を有する重量平均径６μｍのネガ帯電性トナーである。
【００３６】
該静電潜像はまずマゼンタの現像器２１ａが感光ドラム２８と対向するように３００［μｍ］の間隙を以って配備され、一例としてＤＣ−５００［Ｖ］にＡＣ２［ｋＶｐｐ］を重畳した現像バイアスによって現像されマゼンタトナー像として顕像化される。
【００３７】
顕像化された感光ドラム２８上のマゼンタトナー像は１０６〜１０９［Ω］に導電処理されたＰＶｄＦ等の中抵抗部材からなる中間転写ドラム２３に図示されていない転写電源から供給される転写バイアス（＋０．５〜２［ｋＶ］）を以って転写される。
【００３８】
中間転写ドラム上にＡ４サイズ１ページ分のマゼンタ画像を転写すると回転支持体２２が回転し、以上の工程をシアン、イエロー、ブラック各色について逐次行い、中間転写ドラム２３上に複数色のトナー像を形成する。
【００３９】
一方、ピックアップローラ２４はブラックトナー像と同期して転写紙カセット２５から転写紙Ｐを給紙する。転写ローラ３１に２次転写バイアス（＋１〜２［ｋＶ］）を印加することにより、転写紙Ｐには中間転写ドラム上のトナー像が転写され、定着装置２６に搬入される。
【００４０】
カラー画像を転写された転写材Ｐは、搬送手段により定着装置２６に搬送されて定着され、カラー印刷物として機外に排出されて排紙トレイ２０上に積載される。
【００４１】
なお、中間転写ドラム上の転写残トナーは帯電器３８によりポジ極性に帯電された後、感光ドラム２８上に回収され、感光ドラム２８上の転写残トナーと同様にクリーニング装置２７によって清掃される。
【００４２】
以下、図１により本実施形態例における加熱装置としての定着装置を説明する。図１は定着装置側面から見た概略断面図である。また、図２は定着器正面から見た概略正面図である。
【００４３】
図１において加熱部材としての加熱フィルム３は発熱体であるところの出力５００〜１２００［Ｗ］のハロゲンランプ１を内包し、支持ステイ６によって加圧ローラと圧接され定着ニップを形成している。ハロゲンランプ以外にキセノンランプ等を使うことも可能である。
【００４４】
加熱フィルム３は金属または樹脂をベースとする可撓性を有するフィルムで、表層に離型層を有する。また、離型層との間に弾性層を設けることができる。
【００４５】
ベース層はニッケル、鉄、ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった金属あるいはポリイミドなどの樹脂を用いるとよい。厚さは好ましくは１０〜１００μｍがよい。
【００４６】
弾性層は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質である。
【００４７】
弾性層の厚さｔｓは５０≦ｔｓ≦１０００［μｍ］が好ましい。この弾性層は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは被加熱材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー層の凹凸に加熱面（離型層）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。弾性層の厚さとしては、５０μｍ以下では被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなり温度のレスポンスが低下する。より好ましくは弾性層の厚みｔｓは１００≦ｔｓ≦５００［μｍ］がよい。
【００４８】
弾性層の硬度は、硬度が高すぎると被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層の硬度としては５０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００４９】
弾性層の熱伝導率λに関しては、０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］がよい。熱伝導率λが０．２５［Ｗ／ｍ・℃］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、加熱フィルムの表層（離型層）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが０．８４［Ｗ／ｍ・℃］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが劣化したりする。よって熱伝導率λは０．２５〜０．８４［Ｗ／ｍ・℃］がよい。よリ好ましくは０．３３〜０．６３［Ｗ／ｍ・℃］がよい。
【００５０】
離型層はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。
【００５１】
離型層は表面抵抗が１０１１［Ω／ｃｍ２］以上の絶縁性をする。
【００５２】
離型層の厚さｔＲは１０≦ｔＲ≦１００［μｍ］が好ましい。離型層の厚さが１０［μｍ］よりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の低い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が１００［μｍ］を超えると熱伝導が低下するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層の効果がなくなってしまう。より好ましくは厚さｔＲが１０≦ｔＲ≦５０［μｍ］がよい。また、離型層はあらかじめチューブ状に成型されたものでも良い。
【００５３】
ここで本発明における効果を得るために加熱部材の電気抵抗としては高抵抗であることが必要である。加熱部材である加熱フィルムの電気抵抗としては１０１０Ω以上であることが好ましく、１０９Ω以下では定常時における検知電流が大きくなり検知精度が低下してしまった。ここで加熱フィルムの電気抵抗は本定着装置において低抵抗なアルミ製ローラを加圧ローラとして用いた状態で、支持ステイと加圧ローラ間に高抵抗計を用いて測定を行った。
【００５４】
加熱フィルム３は不図示のモータにより駆動される加圧ローラ５により従動回転とされ、加圧ローラ、転写材である紙と等速度にて回転する。加熱フィルム３は長手方向の両端面を図２に記載の規制部材４７と当接もしくは近接とされ、回転に伴うフィルムの偏りを防止する。
【００５５】
加圧ローラ５は厚さ１〜２０［ｍｍ］のシリコーンゴム層をアルミ、ステンレス、鉄等の金属製の芯金上に設ける事で形成されており、表層にはトナー汚染防止用のフッ素樹脂層を有している。また加圧ローラ５としてはシリコーンゴム層の代わりにシリコーンスポンジ層を用いることも同様に可能である。
【００５６】
ここで本発明における効果を得るために加圧部材としては導電性であることが必要である。加圧部材である加圧ローラの電気抵抗としては１０４〜１０８Ωであることが好ましく、１０８Ω以上では検知電流が小さくなり検知精度が低下し、また１０４Ω以下では転写紙上の電荷がリークしてトナー像に乱れが生じた。ここで加圧ローラの電気抵抗は本定着装置において加熱フィルムが無い状態において支持ステイと加圧ローラ間に１００Ｖを印可する事で測定を行った。
【００５７】
本例では加熱フィルム３の内部にガイド部材４が２本配置され、加熱フィルムにより直進性を与え蛇行を抑制すると共に、加熱フィルムとハロゲンランプ１の接触を防止している。ガイド部材４はアルミニウムやステンレス等の金属製スリーブから構成され、フィルム軸方向全域に亘り、軸と平行に配置される。ここでガイド部材４は金属部材とすることで良好な熱伝導性により、加熱フィルムの軸方向における温度ムラ、特に小サイズ紙を定着したさいにおける昇温を抑え、安定した画像形成を可能とする。
【００５８】
加熱フィルムはサーミスタ６により表面温度を検知され、所定温度（１６０〜１９０℃）になるよう不図示の定着電源によりハロゲンランプをオン／オフされ、温度制御されている。
【００５９】
支持ステイ２は耐熱性・機械強度・そして低熱容量を満たすように厚さ０．３〜２［ｍｍ］のアルミ、ステンレス、鉄、銅といった金属材料の薄板より形成される。支持ステイ６は金属薄板のプレス加工によりニップを形成する底板部と、フィルムをガイドするエッジ部が形成される。
【００６０】
ここで支持ステイとフィルム内面の摺動性を向上させるため、フィルム内面にフッ素グリースやシリコーングリス、シリコーンオイルといった各種潤滑剤を塗布しておくこともできる。潤滑剤は支持ステイとフィルムとの摩擦を低減し、フィルムの回転速度を環境によらず一定に保つ効果が得られる。
【００６１】
なお、図２に示したように本発明と従来から用いられている温度検知による安全素子を併用することも可能であり、異常昇温時にはサーミスタ６、サーモスイッチ８によりハロゲンヒータへの電源供給を停止して、定着装置の発火、発煙を防止する。
【００６２】
サーモスイッチ８は加熱フィルム３に接触もしくは近傍に非接触で設置されている。加熱フィルム３が一定温度以上の時（一例２００℃）には供給電源Ｖｓｓからの電圧をサーモスイッチ８が遮断し、リレー回路１１の励磁コイルをオフにする事でリレー回路１１を遮断する。このようにして異常昇温時にはリレー回路１１を遮断することで強制的に定着電源からの電力供給を停止する。
【００６３】
またサーミスタ６は温度検知を行い、ＣＰＵ１３を通じてソリッドステートリレー７を制御し、定着電源１２に例えばＰＩＤ等の制御を行い加熱フィルムを適切な温度に設定する。また万が一加熱フィルムが設定温度以上に異常昇温した際にはＥｎａｂｌｅ信号をオフとし、否定論理積（ＮＡＮＤ）回路１０を通じてリレー回路１１を遮断する。ＣＰＵ１３は異常昇温のほか、サーミスタ故障や接触不良時等、通電しても温度が上昇しない場合にもリレー回路１１をオフにしてハロゲンヒータへの電力供給を停止する。
【００６４】
否定論理積回路１０は加熱フィルム温度が適切であり、且つ加熱フィルムに破断、クラックが無い場合にのみリレー回路１１をオンとしハロゲンヒータに通電を行う。
【００６５】
次に本発明の特徴である、加熱フィルムの破断、クラックの発生を検知するための電流検知機構について説明する。
【００６６】
図２中の４０は直流電源であり、本実施例における電圧印可部材であるところの支持ステイ２に直流電圧を印可している。支持ステイ２は絶縁性である加熱フィルム３を介して導電性である加圧ローラ５と当接ニップを形成しているため、加熱フィルムが破断、クラック等を発生した際には、加熱フィルムの破断面を通じて支持ステイ２と加圧ローラが接触し、直流電源４０より支持部材２に電流が流れる。
【００６７】
電流検知回路９は通常状態ではＥｎａｂｌｅ信号を否定論理積回路１０に送るが、支持ステイ２に流れる電流が一定値以上になるとＥｎａｂｌｅ信号をオフとする。電流検知回路としては一例としてオペアンプ等による電流−電圧変換回路を一部用いることができる。このように導電性である支持ステイと加圧ローラ間の電流を検知することで、絶縁性もしくは高抵抗（１０１０Ω以上）である加熱フィルムの破れ、クラックの発生をフィルム長手に亘って検知できるようになった。
【００６８】
電流検知回路のＥｎａｂｌｅ出力信号は常時モニタされており、加熱フィルムから漏れ電流が発生した場合には否定論理積回路１０を通じてリレー回路１１を遮断し、ハロゲンランプへの給電を停止する。
【００６９】
ここで電圧印可部材である支持部材に印可する電圧の絶対値としては１０〜１０００Ｖが好ましく、上述の電気抵抗を有する加圧ローラにおいて良好な検知精度をもたらす。支持部材印可電圧の絶対値が１０Ｖより小さいと破断時における電流検知が困難になり、また１０００Ｖより大きいと周囲との絶縁性を確保するためのコストアップ等の問題が生じた。
【００７０】
さらに電圧印可部材である支持部材に印可する電圧は被加熱材であるトナー像の帯電極性と同極性の電圧とする事が好ましい。本実施例ではネガ帯電性トナーを用いたため、支持部材にネガ極性として−１００Ｖを印可することで、フィルム破断時もしくは破断直後にトナー像を有する紙がニップに進入してきた際、破断面における支持部材当接面がトナーによって汚染されて高抵抗化するのを防ぎ、検知制度を向上させることができる。さらに支持部材の印可電圧をトナーと同極性とすることでニップにおいてはフィルム破断時以外にも静電界が作られるため、トナーが加熱フィルムへ付着する（所謂オフセット）事も防止し、長期にわたって良好な定着画質を得ることが可能となる。
【００７１】
すなわち、本実施例によれば、加熱部材における支持部材を金属部材により形成し加圧ローラと圧接する事で定着ニップを形成したため、簡易な構成で介在する加熱フィルムを加圧ローラに対して従動駆動とし、定着装置の小熱容量化と高速な立上げが達成できる。さらに前記支持部材に電圧を印可し定着ニップ中に流れる電流を検知することで加熱フィルムの破断やクラックを簡易な構成で検知できるようになった。
【００７２】
（第２の実施形態例）
以下に本実施形態例における加熱装置としての定着装置を説明する。図３は定着装置側面から見た概略断面図である。
【００７３】
本実施形態例は電圧印可手段として導電性ローラを用いて加熱フィルム内面の摩滅を防止すると共に、本発明におけるフィルム破断検知の精度を向上する物である。さらに本実施例では加熱フィルムとして赤外透過性を有する弾性フィルムを用いる事で加熱フィルム表面近傍を高速に加熱し、高速かつ高画質な画像出力を可能とする物である。
【００７４】
次に本実施例における定着装置の構成について説明する。
【００７５】
図３中の４３は加熱フィルムであり、内部には発熱体であるところの出力５００〜１２００［Ｗ］のハロゲンランプ１を備える。ここで輻射光源としては赤外線を効率よく、且つ高速に輻射すれば種類は問わず、ハロゲンランプ以外にもキセノンランプ等を使うことも可能であるが、本例におけるハロゲンランプ１は波長０．８μｍ以上の赤外線を投入電力の８５％以上の高効率で放射することが可能であり、また熱容量の小さなタングステンフィラメントを加熱することで輻射するため、高速な立上げと応答性を得る事を可能とする。
【００７６】
ハロゲンランプ中の発熱体のコイルをほぼ均等に巻き、セグメント化することなく画像域全域にわたり設置している。したがって発熱体をセグメント化した際のコイル間に生じる非コイル部での輻射光量低下を防ぎ、定着画像における長手方向での発熱体コイル跡（グロスむら、定着性むら）の発生を防止している。加熱フィルム４３には温度検知手段であるサーミスタ６が設置され、サーミスタにより検出される加熱フィルム４３の表面温度に従いハロゲンランプ１には電力が供給され、投入電力の約９０％が赤外領域の波長である出力光として輻射される。
【００７７】
ハロゲンランプ１の周囲にはフィルム保持部材として、金属製の支持ローラ４２ａ、４２ｂ、４２ｃが３本配設されている。加熱フィルム４３は支持ローラ４２により回動自在に支持され、加圧ローラ５と圧接される。
【００７８】
支持ローラ４２ａはステンレス、アルミニウム等の金属製ローラであり、より高速な立上げを実現するために肉厚０．３〜２［ｍｍ］程度の中空スリーブとしてもよい。支持ローラ４２ａは下流加圧用であり、９８〜４９０［Ｎ］にて加圧ローラ中心方向に加圧される。また支持ローラ４２ｂは上流加圧用で、下流加圧ローラ４２ａよりも低い当接圧を実現するように９．８〜３００［Ｎ］で加圧ローラ中心に向けて加圧されている。支持ローラ４２ｃはフィルム制御用で、加圧フィルム３を上方に張架することで支持ローラ４２ａと４２ｂ間における張力を発生せしめ、加熱フィルム４３を加圧ローラと密着させ、安定した定着ニップを形成している。さらに支持ローラ４２ｃの片方の端部を不図示のカムにより上下動させることで加熱フィルム位置を軸方向に移動することができるため、不図示のフィルム位置検知手段からの情報に応じて支持ローラ４２ｃを移動しフィルムの蛇行や片寄りを抑えることが出来る。
【００７９】
また支持ローラ４２ａは不図示の駆動モータによって加圧ローラと等速に駆動され、同様に不図示の駆動モータによって駆動される加圧ローラ５と等速に加熱フィルム４３を回転する。
【００８０】
加圧ローラ５は厚さ１〜１０［ｍｍ］のシリコーンゴム層をアルミ、ステンレス、鉄等の金属製の芯金上に設ける事で形成されており、表層にはトナー汚染防止用のフッ素樹脂層を有している。
【００８１】
上記のように加熱フィルムに支持ローラを持った構成においても前記実施形態例と同等の効果を得ることができる。
【００８２】
また本実施形態例ではフィルム保持部材として３本の支持ローラを用いたが、本発明はこれにとどまらず２本もしくは４本以上の支持ローラを用いて同様の圧分布を設けても本発明の効果を得ることは可能である。
【００８３】
次に他の加熱フィルム３の構成について図４を用いて説明する。
【００８４】
加熱フィルム４３は耐熱・摺動性に優れた厚さ２０〜２００［μｍ］の耐熱基層４３ａ上に厚さ５０〜１０００［μｍ］の弾性層４３ｂそして更に厚さ５〜５０［μｍ］の赤外線吸収層４３ｃを設けたシームレスフィルムである。
【００８５】
フィルム基層４３ａとしてはポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド等の耐熱性樹脂を用いることが出来る。特にポリイミドフィルムは優れた機械強度と耐熱性を有すると共にハロゲンランプの放射する波長３［μｍ］以下の赤外光を８０［％］以上透過するため、本発明における表面加熱の効果をより効果的に得ることが出来る。
【００８６】
弾性層４３ｂとしてはＬＴＶ、ＨＴＶ、ＲＴＶ等各種シリコーンゴム、もしくはフッ素ゴム等の耐熱性が高いゴム或いはスポンジが形成されており、柔らかく且つ永久歪の小さいものが用いられる。ここでトナー表面の凹凸に対応するだけの柔軟性を得るために弾性層の硬度としてはＪＩＳ−Ａ硬度で５０°以下の物が好ましい。またシリコーンゴムによる弾性層も波長３［μｍ］以下の赤外光を８０［％］以上透過させることが可能であり、効率的な表面加熱を実現する。
【００８７】
加熱フィルム４３のポリイミド基層４３ａ上に設けられたシリコーンゴム層４３ｂは厚さ５０〜１０００［μｍ］で形成されており、カラー画像における厚いトナー層に対しても均一な加圧がなされるように設定される。弾性層を保有しないハードローラもしくはフィルムを加熱部材として用いたカラー画像形成においては、定着画像中に多色トナー層と単色トナー層が近傍に存在すると単色トナー層部分への加圧が十分になされずに定着不良やＯＨＰにおける透過性不良が生じ易くなるのに対して、本実施形態例における弾性層を設けた加熱フィルムではトナー層の凹凸に対応するため多色トナー層と単色トナー層の双方への加圧が可能となり、したがってカラー定着画像においても均一な定着性とＯＨＰにおける高い透過性が得られた。
【００８８】
さらに弾性層４３ｂ中には機械強度、電気抵抗や熱伝導率を調整するために微粒子を適宜分散しても良く、シリカ、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の微粒子を分散することでゴムの圧縮永久歪を軽減する事が出来る。輻射光の散乱を抑えることで輻射光量を減衰を抑制することができ、本発明における弾性層中のフィラー微粒子の粒径としては透過する赤外線の波長以下とする事が好ましく、さらに好ましくは０．３［μｍ］以下であることが好ましい。
【００８９】
また、弾性層中を熱伝導ではなく主に輻射により熱伝達を行うため、加熱部材表面に赤外線の吸収層４３ｃを設けて加熱フィルム表面を発熱させている。
【００９０】
吸収層４３ｃとしては従来のＰＦＡ、ＰＴＦＥ等フッ素樹脂からなる離型層中に赤外線吸収物質であるところのカーボンブラック、グラファイト等の炭素系粒子、または酸化鉄等の各種金属酸化物粒子を分散することで赤外光を良好に吸収する事が出来る。また赤外線吸収物質としてカーボンブラック等の導電体を用いることで表面の電気抵抗を低抵抗化することもでき、１０６〜１０１４［Ω／ｃｍ］程度に制御することで、静電オフセットを防止することも可能である。
【００９１】
ここで加熱フィルム中の輻射光量（実線）と温度分布（破線）について図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）の縦軸はフィルム断面における厚さ方向の位置ｙ、横軸は輻射光量（実線）と温度Ｔ（破線）を表している。加熱フィルム内部にあるハロゲンランプが照射した輻射光はフィルム基層４３ａと、弾性層４３ｂ中ではあまり減衰せず、加熱フィルム表面にある離型層４３ｃにおいてその７０［％］以上を吸収されている。したがってフィルム表面側が高速に加熱されることになる（Ａ）。
【００９２】
一方従来の定着ニップにおいて熱伝導により同様のフィルムを加熱すると、Ａと同等の温度をフィルム表面にて得るためにはＢに示したようにフィルム内面を表面温度より相当高く（２０〜５０［℃］）設定する必要があった。
【００９３】
したがって本構成をとることによりフィルム内面温度を低下することが可能となり、熱伝導を用いた従来の定着装置よりも加熱部材表面を定着温度まで加熱するのに必要な熱量が低下し省エネが達成されると共に、加熱部材とりわけ弾性層の長寿命化も図られる。
【００９４】
さらに、加熱フィルム中の弾性層４３ｂは熱伝導性が低くむしろ断熱効果をもたらす。したがってニップを構成する支持ローラ４２の温度は加熱フィルム内面からは積極的に上昇させる必要がなく、フィルム表面に蓄えられた熱量によってトナーおよび転写材を十分に加熱し、連続プリント時にも良好な定着性が実現される。
【００９５】
加熱フィルムとして基層、弾性層と離型層からなる３層構成としたが、その中間に例えば導電プライマ−層や接着層を入れて４層以上の構成としても本実施形態例における効果を得る事ができる。
【００９６】
加熱フィルムを本構成とすることで絶縁性の高いフィルム基層ならびに弾性層を用いるため、フィルム破断が無い通常時には定着ニップにおいて高い絶縁性を確保でき、フィルム破断に関しても良好な検知が可能となる。
【００９７】
また本発明では電圧印可手段と加圧部材間において加熱フィルム存在時に良好な絶縁性が得られれば良いため、例えば上述したような導電層を弾性層上に設けても検知精度が極端に低下することはなかった。
【００９８】
ここで本実施例におけるフィルム破断検知について説明する。本実施例では電圧印可部材として支持ローラ４２ａを用いており、検知バイアスとして−３００Ｖを直流電源１３から不図示のグラファイト性接点を経由して回転する支持ローラ４２ａに供給している。
【００９９】
一方、加圧ローラ５は前記実施例と同様に導電性とされており、本実施例では一例として１０７Ωのものを用いた。
【０１００】
加圧ローラ５は電流検知回路４４を介して接地されており、絶縁性もしくは高抵抗フィルムの一部もしくは全体が破断した際には検知バイアスが電流として流れるため、電流検知回路４４により検知される。
【０１０１】
原理的には実施例１同様に通常フィルムに破断が無い状況では電流検知回路４４はＥｎａｂｌｅ信号をヒータ制御回路に送りフィルムの温度制御を行えるようにするが、万が一フィルムに破断が生じ電流検知回路４４に検知電流が流れた際にはＥｎａｂｌｅ信号を遮断し、一切のヒータ点灯を中止する。
【０１０２】
ここで電流検知回路４４の位置としては実施例１同様に直流電源のホット側に入れることも可能であるが、接地側に入れることで電流検知回路の耐圧を下げ低コスト化することも可能となる。ただし本実施例の構成では検知バイアス以外に被加熱材として定着ニップに進入してきた紙の帯電電荷の影響を受けるおそれがあるため、紙間等の定着ニップに紙が存在しない時にフィルム破れの検知を行うことで、検知精度を向上できる。
【０１０３】
本実施例では電圧印可部材として導電性の支持ローラを用いたため、電圧印可部材と加熱フィルムの摩擦を低減し、加熱フィルムが摩滅を低減するため加熱フィルムを高寿命化すると共に、加熱フィルム内面が摩滅することにより発生する絶縁性の摩滅粉が電圧印可部材と加熱フィルム間に蓄積して高抵抗化するのを防ぐためフィルム破断時における検知電流を長期にわたり安定して確保できる。
【０１０４】
さらに電圧印可部材として導電性の支持ローラを用いる事で、従来のようにグリース等の潤滑剤を加熱フィルム内面に塗布する必要がなくなるため、グリースの電気抵抗に影響を受けず、長期にわたり安定した検知電流を確保できるようになった。
【０１０５】
（第３の実施形態例）
以下に本実施形態例における加熱装置としての定着装置を説明する。本実施形態例は電圧印可手段として導電性ブラシを用いることで定着ニップ以外に電圧印可部材を設ける事を可能とし、ニップ部にセラミックヒータ等の絶縁性の熱源を配置した際にもフィルム破断やクラックの検知を可能とした物である。
【０１０６】
図５は定着装置側面から見た概略断面図である。
【０１０７】
本実施例では熱源としてセラミックヒータ１４を用いて、実施例１同様の加熱フィルム３と直接当接して加熱する。セラミックヒータ１４としては例えばアルミナ、窒化アルミ等の絶縁性かつ熱伝導性の高い基板に銀パラジウム等の通電発熱抵抗層ならびにガラス保護層を設けた物を用いることができる。
【０１０８】
セラミックヒータ１４の裏面にはサーミスタ１５が当接され、セラミックヒータの温度を検知している。サーミスタ１５の検知信号は前述の実施例同様に不図示の定着電源回路に接続され、セラミックヒータの温度を１６０〜２００℃に制御している。
【０１０９】
フィルムガイド１７は液晶ポリマー等の耐熱樹脂より構成され、セラミックヒータ１４を保持すると共に加熱フィルム３の内面に沿って配置され加熱フィルムを回動可能に支持する。
【０１１０】
支持ステイ１６は例えばステンレス、鋼板等の金属部材より構成され、フィルムガイド１４を長手方向均一に加圧支持する。
【０１１１】
本実施例における電圧印可部材である導電ブラシ１８は支持ステイ１６に固定され、ブラシの先端を加熱フィルム３に沿って当接するように配置される。
【０１１２】
ここで導電ブラシとしては例えばステンレスブラシ、アモルファス繊維、カーボン繊維等の導電性と耐熱性を兼ね備えた物が適用できる。
【０１１３】
図６に示したように導電ブラシ１８は導電基材１８ａ上に導電繊維部１８ｂ、１８ｃを植毛することで形成される。導電繊維の電気抵抗としては正確な検知電流を確保するために１０８Ω以下が好ましい。
【０１１４】
また導電ブラシ１８としては図６（ａ）に示したように長手方向全域にわたり植毛を施して、全域にわたるフィルム破断検知を行っても良いし、またコストダウンのため図６（ｂ）に示したようにフィルム破断が発生しやすい箇所、一例として両端部のみに植毛を施して検知を行ってもよい。
【０１１５】
導電ブラシ１８には前記実施例同様に直流電源４０より検知バイアスが供給されており、もしも加熱フィルムに破断が生じた際には破断面における導電ブラシが加圧ローラ５と当接する事で検知電流が発生する。
【０１１６】
検知電流は電流検知回路１９により検知され、前記実施例同様に定着電源回路にフィードバックされ、フィルム破断により一定以上の電流が流れた際にはセラミックヒータ１４への電力供給を停止して画像不良の発生を防止する。
【０１１７】
ここで電流検知回路１９の位置としては直流電源の接地側に接続することが好ましく、図中１９Ｂに接続した場合と比較して紙やフィルムの帯電電荷に影響を受けにくく、精度良くフィルム破断を検知できるようになった。
【０１１８】
また本実施例における加熱フィルム３としては実施例１同様に径方向に関して絶縁性が高ければ（＞１０１０Ω）良く、例えば高抵抗である耐熱樹脂をベースとすれば離型層を有する２層フィルムもしくは弾性層と離型層を有する３層フィルムとする事が出来る。また導電性の金属をベースとした加熱フィルムの際にもシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく高抵抗な弾性層を設けることで本発明に用いることが可能である。またシリコーンオイル等の離型材を加熱フィルム表面に塗布する機構を設ければ、加熱フィルムに離型層を設ける必要も無く、本発明の効果を得ることが可能である。
【０１１９】
また本実施例ではセラミックヒータを用いた定着装置に電圧印可部材である導電ブラシを設けてフィルム破断を検知したが、本発明における効果はこれに限らず、熱源としてハロゲンヒータ、磁気誘導加熱を用いて、定着ニップ部にガラス板など絶縁性の物質を配置した構成にも適用可能であり、フィルム破断の検知を行うことが出来る。
【符号の説明】
【０１２０】
１  ハロゲンランプ
２  支持ステイ
３  加熱フィルム
４  ガイド部材
５  加圧ローラ
６  サーミスタ
７  ソリッドステートリレー
９  電流検知回路
１１  リレー回路
１２  定着電源
１３  直流電源
４３  加熱フィルム
【図１】
2011081159.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011081159.tif 000006
【図５】
2011081159.tif 000007
【図６】
2011081159.tif 000008
【図７】
2011081159.tif 000009