(57)【要約】【課題】  加熱フィルムの破れを適切に検知して、画像加熱処理を禁止する画像加熱装置を提供する。【解決手段】  画像加熱装置は以下を備える。シート上の画像を加熱するフィルムであって、可視光の通過を妨げる特性を備えたエンドレス状のフィルム（４２）と、フィルムのその長手方向全域に可視光を照射する光照射手段（４５）と、フィルムの破れを通過した光照射手段からの可視光を検知する検知手段（６０）と、検知手段の検知結果に基づいて画像加熱処理を禁止するか否かを制御する制御手段（１２１）と、を有することを特徴とする画像加熱装置。【選択図】  図４
2015118316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート上の画像を加熱するフィルムであって、可視光の通過を妨げる特性を備えたエンドレス状のフィルムと、
前記フィルムのその長手方向全域に可視光を照射する光照射手段と、
前記フィルムの破れを通過した前記光照射手段からの可視光を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて画像加熱処理を禁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。
【請求項２】
前記検知手段は、３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の波長の光に対して感度のピークを持つ光センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記光照射手段は、可視光域から赤外光域の光を放ち、前記フィルムを所定の温度に加熱す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。
【請求項４】
前記光照射手段は、前記フィルムの内側にその長手方向に沿って設けられる光源であることを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記フィルムに当接してこれを駆動する駆動回転体と、
前記フィルムをその内面から前記駆動回転体に向かって押圧してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記フィルムに当接してその形状を規制する規制部材と、を有すること特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記フィルムの周方向の曲率は、前記規制部材に規制される領域においてその周囲の領域よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記フィルムに発熱する発熱層を備える画像加熱装置であって、
前記発熱層を発熱させる発熱手段と、
前記フィルムの内側にその長手方向に沿って設けられ、前記フィルムの破れを通過した前記光照射手段からの可視光を前記検知手段が検知可能となるように前記可視光を導く導光部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記光照射手段は、前記フィルムの外側に設けられる光源であることを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記検知手段は、前記フィルムの外側に設けられる光センサであることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置では、画像形成部でシート上にトナーの画像を形成し、その後、定着装置（画像加熱装置）のニップ部で熱と圧を与えることによりシートに画像を定着させている。このような定着プロセスにおいて、ニップ部の幅を安定して確保するために、昨今では、ベルト状の加熱部材を用いてニップ部を形成する定着装置が利用されている。
【０００３】
特許文献１に記載の定着装置では、定着フィルムと加圧ローラとの間にニップ部を形成している。より詳細には、薄肉で低熱容量の定着フィルムをその内面から加圧板により加圧ローラに押し付けることで所望の幅のニップ部を形成している。
【０００４】
また、特許文献１に記載の定着装置は、定着フィルムの内面側に設けられた赤外線ヒータによって定着フィルムを加熱し、記録媒体上のトナー像に熱を与えることでこれを定着している。この赤外線ヒータの出力の制御は、定着フィルムの表面に対向して設置された非接触の温度センサの検知結果に基づいて行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された定着装置のように薄肉の定着フィルムを用いる定着装置では、異物の混入や使用に伴う疲労によって定着フィルムの一部分に破れを生じ得る。そして、定着フィルムに破れを生じると、破れ部分ではシートに対して適切に熱を伝えることができないため、画像加熱処理時にグロスむら等の画像不良の発生を招いてしまう。
【０００７】
そのため、センサ等によって定着フィルムの表面状態を監視して、定着フィルムに破れが生じている場合には、定着装置の画像加熱処理を禁止することが望ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の定着装置に設けられているような、非接触の温度センサ（赤外線センサ）によって定着フィルムの破れを検知する方法は精度の点で課題がある。温度センサを用いて破れを検知する場合、定着フィルム上の破れの発生部分と正常部分とにおける赤外線量の違いを検出することで破れの検知が行われる。したがって、温度センサの検出範囲に対して破れ部分の割合が大きい場合には正常に破れ検知することができる。一方、温度センサの検出範囲に対して破れ部分の割合が小さい場合には破れを検知することは困難である。したがって、定着フィルムの破れの初期症状であるひび割れの発生を検知できず、定着フィルム破れの早期発見が困難であった。
【０００９】
そのため、画像加熱装置は、赤外線検知とは異なる検知方法を用いることで、定着フィルム破れを適切に検知可能な検知手段を備えることが望ましい。そして、定着フィルム破れの初期症状を検知した場合には、画像加熱処理を禁止することが望ましい。
【００１０】
本発明の目的は、フィルムの破れを適切に検知して、画像加熱処理を禁止する画像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、画像加熱装置において、シート上の画像を加熱するフィルムであって可視光の通過を妨げる特性を備えたエンドレス状のフィルムと、フィルムのその長手方向全域に可視光を照射する光照射手段と、前記フィルムの破れを通過した光照射手段からの可視光を検知する検知手段と、検知手段の検知結果に基づいて画像加熱処理を禁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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像加熱装置において、フィルムの破れを適切に検知して、画像加熱処理を禁止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における画像形成装置の断面図である。
【図２】実施例１における画像加熱装置による画像加熱プロセスの説明図である。
【図３】実施例１における画像加熱装置の正面図である。
【図４】実施例１におけるベルト破れ検知の説明図である。
【図５】実施例１におけるベルト破れ検知を行う構成の関係を示す説明図である。
【図６】ベルト破れ検知のフロー図である。
【図７】実施例２におけるベルト破れ検知の説明図である。
【図８】実施例２における加熱フィルムの積層構造を示す部分断面図である。
【図９】実施例２におけるベルト破れ検知を行う構成の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について、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、このレーザービームプリンタをプリンタ１と呼ぶ。
【実施例１】
【００１５】
（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の構成の説明図である。プリンタ１は、画像形成部２において感光体ドラム３に形成したトナーの画像をシート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。
【００１６】
図１に示すように、プリンタ１の内部中央には画像を形成するための画像形成部２が配置されている。画像形成部２は、ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラム３という）の周囲に、帯電器４、現像装置５、ドラムクリーニング装置６がそれぞれ設置されており、画像形成部２の上方には露光装置７が設置されている。現像装置５には単色カラートナー（ブラックトナー）が収納されている。
【００１７】
感光体ドラム３は、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（時計回り）に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電器４は、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光体ドラム３表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。現像装置５は、感光体ドラム３上に形成される各静電潜像にブラックトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。ドラムクリーニング装置６は、感光体ドラム３表面に残った転写残トナーを除去して回収する。露光装置７では、画像情報に対応して変調されたレーザ光が出力され、感光体ドラム３表面を露光する。これにより、帯電器４で帯電された感光体ドラム３表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。
【００１８】
転写ローラ３１は、感光体ドラム３に圧接してニップ部Ｔｅを形成する。感光体ドラム３に担持されたトナー画像Ｔは、転写バイアスが印加された転写ローラ３１によって後述のように搬送されてきたシートＰにニップ部Ｔｅにて転写される。
【００１９】
カセット２１から給紙ローラ対２２によって取り出されたシートＰは、搬送ガイド２３を通って、レジストローラ対２４に突き当たる。そして、感光体ドラム３によって搬送されるトナー画像に同期するようにレジストローラ対２４によって転写前搬送ガイド２５を通され、ニップ部Ｔｅへ給送される。ニップ部Ｔｅでトナー画像を転写されて感光体ドラム３から分離されたシートＰは、定着装置４０へ搬送される。定着装置４０は、シート上の未定着のトナー画像Ｔを、加熱・加圧してシートＰに定着させる。トナー画像Ｔを定着されたシートＰは、排紙搬送ガイド５１を通り、排紙ローラ５２によって、筐体上の排紙トレイ５３へ排出・積載される。このようにして、一連の画像形成プロセスが終了する。
【００２０】
（定着装置）
図２は、定着装置４０による画像加熱処理の説明図である。図３は定着装置４０の正面図である。
【００２１】
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。
【００２２】
定着装置４０は熱容量の小さな筒状のフィルム（ベルト）を内部からハロゲンヒータによって輻射加熱するベルト方式の画像加熱装置である。定着装置４０は、熱容量が小さく昇温速度が大きいため、使用時に通電するだけで即座に定着可能な状態となる。そのため、プリント待機時の消費電力が非常に小さいという利点を有する。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。
【００２３】
図２に示すように、加熱フィルム４２がニップパッド４７と加圧ローラ４１に挟持されるとニップ部Ｎが形成される。加熱フィルム４２は矢印Ｂ方向に、加圧ローラ４１は矢印Ａ方向に回転しており、ニップ部Ｎに搬送されたシートＰを矢印Ｃ方向に挟持して搬送する。このとき、加熱フィルム４２とニップパッド４７が発熱発光体４５によって加熱されているため、シートＰ上の未定着のトナー画像が加熱・加圧されて画像がシートＰに定着される。定着装置４０では、上述のようにして画像加熱処理が行われる。
【００２４】
加熱フィルム４２は、金属または樹脂をベースとする可撓性を有する円筒状（エンドレス状）のベルトである。加熱フィルム４２は、少なくともポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂またはニッケルやＳＵＳ（ステンレス鋼）といった金属製の基材上に離型層を設けることにより構成される。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、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。
【００２５】
なお、ＰＴＦＥとは、ポリテトラフルオロエチレンである。ＰＦＡとは、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ある。ＦＥＰとは、テトラフルオロエチレン  ヘキサフルオロプロピレン共重合体である。ＰＥＥＫとは、ポリエーテルエーテルケトンである。
【００２６】
本実施例の加熱フィルム４２は、厚み５０μｍ、φ３０ｍｍ、長手方向の長さ３２０ｍｍのＳＵＳ基材上に、弾性層として３００μｍの厚みのシリコーンゴム層を設け、さらに表面の離型層として、フッ素樹脂チューブを被覆している。また、加熱フィルム４２の裏面には、耐熱性の黒色塗料が塗布されており、発熱発光体４５が放つ光を効率よく吸収する構成となっている。本実施例の加熱フィルム４２は可視光の透過を９９％以上妨げる特性を備えている。加熱フィルム４２の光の透過性は、後述する光センサ６０による光の検知に関係する。そのため、光センサ６０は可能な限り光の透過を妨げることが望ましい。
【００２７】
ニップパッド４７は、加熱フィルム４２を加圧ローラ４１に押し付けることで所望の幅のニップ部Ｎを形成する為の部材である。ニップパッド４７としては、幅５〜２０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚み０．５〜２ｍｍ程度の金属板、セラミック板等の板材が用いられる。ニップパッド４７は、ニップ部Ｎでの圧力分布を変化させる凹凸形状等を設けられていても構わない。また、板材にフッ素樹脂等の樹脂コーティングまたはガラスコーティング等を設けても構わない。本実例のニップパッド４７は、幅１０ｍｍ、厚み１ｍｍのアルミ平板表面にフッ素樹脂コーティングを施したものを用いている。
【００２８】
パッドホルダ４３は、ニップパッド４７を加圧ローラ４１に向かって押圧した状態で保持する部材である。パッドホルダ４３は、省エネルギーの観点から周囲の部材への熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、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性樹脂が用いられる。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。
【００２９】
パッドホルダ４３は、発熱発光体４５の輻射熱（赤外光）をニップパッド４７に直接輻射させるため、ニップパッド４７の幅方向両端部のみを保持し、幅方向中央部はその長手方向に沿ってスリット（空隙）を確保している。また、パッドホルダ４３は、加熱フィルム４２の回転軌道を確保するためのガイド機能も備えている。このとき、パッドホルダ４３及びニップパッド４７はニップ形成部材として機能している。
【００３０】
支持ステー４６は、パッドホルダ４３を介してニップパッド４７を支持する。支持ステー４６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を用いている。
【００３１】
また、支持ステー４６は長手方向の両端部に形状規制部材として機能する形状規制部４８（一方側に４８ａ、他方側に４８ｂ）を備えている。形状規制部４８は、加熱フィルム４２の周方向においてニップ部Ｎから離れた位置設けられており、加熱フィルム４２に内面から接触してその形状を規制している。なお、形状規制部４８は上述した形状に限られず、長手方向全域において、加熱フィルム４２に当接する形状であってもよい。また、摺動して接触する構造ではなく、コロ当接する構造であってもよい。また、形状規制部４８にはスリット（隙間、空隙）が設けられており、発熱発光体４５の光は、このスリット通過して加熱フィルム４２の内面に照射される。なお、光が通過可能な構成となっていれば、形状規制部４８を、透過性を有する耐熱ガラス等の部材に置き換えてもよい。
【００３２】
図３に示すように、支持ステー４６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。
【００３３】
フランジ１１１（１１１ａ、１１１ｂ）は、加熱フィルム４２の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。また、フランジ１１１は、フランジ１１１ａとフランジ１１１ｂの間を架け渡すように発熱発光体４５を保持している。フランジ１１１ａ、１１１ｂは耐熱樹脂であるＰＰＳ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。本実施例のフランジ１１１は遮光性を有し、発熱発光体４５の光が加熱フィルム４２の長手方向に漏れないように構成している。
【００３４】
なお、形状規制部４８と同様に、フランジ１１１には加熱フィルム４２の周方向においてニップ部Ｎから離れた位置にスリットが設けられており、発熱発光体４５の光が通過可能である。
【００３５】
フランジ１１１ａと加圧アーム１１４ａとの間に加圧バネ１１５ａが縮設されている。フランジ１１１ｂと加圧アーム１１４ｂとの間に加圧バネ１１５ｂが縮設されている。この構成により、フランジ１１１、支持ステー４６、ニップパッド４７を介して、加圧ばね１１５（１１５ａ、１１５ｂ）の弾性力で加熱フィルム４２が加圧ローラ４１の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅の定着ニップＮが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。本実施例の定着装置のニップ幅Ｎは、８ｍｍ〜９ｍｍの範囲になるように設定されている。また、ニップ部Ｎの長手方向の長さは３００ｍｍ程度となるように設定されている。
【００３６】
駆動回転体としての加圧ローラ４１は、加熱フィルム４２の外面に当接してニップ部Ｎを形成するローラ部材である。加圧ローラ４１は、芯材上に弾性層と離型層を設けることにより構成され、弾性層を有する部分の寸法はφ３０ｍｍ、長さ３００ｍｍとなっている。本実施例においては、芯材として鉄製の芯金が用いられ、芯金上に弾性層として発泡シリコーンゴム層、弾性層の上にフッ素樹脂チューブの離型層が設けられている。
【００３７】
加圧ローラ４１の芯金は、装置フレームの奥側と手前側の側板１１３において軸受けを介して回転可能に保持されている。また、芯金の軸線方向の一方側の端部にはギアＧ設けられており、モータＭの駆動が伝達される。
【００３８】
図２に示すように、加圧ローラ４１は、モータＭによって矢印Ａ方向に回転駆動され、ニップ部Ｎにて加熱フィルム４２に駆動を伝達することで、加熱フィルム４２を矢印Ｂ方向に従動回転させる。
【００３９】
このとき、ニップパッド４７及びパッドホルダ４３は加熱フィルム４２に対して摺動する。そこで、摺動性を向上させるため加熱フィルム４２の内面にフッ素グリ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することが好ましい。潤滑剤を塗布することにより、加熱フィルム４２はニップパッド４７及びパッドホルダ４３との摩擦を低減することができるため、安定して回転することができる。
【００４０】
光照射手段としての発熱発光体４５は、通電によって発熱し、可視光域から赤外光域の波長を発生させる光源である。なお、可視光域の波長は３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満であり、赤外光域の波長は０．７５μｍ以上１０００μｍ未満である。発熱発光体４５は、加熱フィルム４２およびニップパッド４７を、赤外線を放出して加熱する。図２に示すように、発熱発光体４５は、加熱フィルム４２から離間した位置、好ましくは中心部付近に設けられる。発熱発光体４５としては、ランプヒータ、電熱線などが用いられる。本実施例においては、５００〜１２００［Ｗ］の出力で使用され、使用時に８００ルーメン以上の明るさを持ち、長手方向の長さが３００ｍｍ程度の円筒状のハロゲンランプを用いている。発熱発光体４５は、後述する光検知を精度よく行うために可能な限り明るいことが望ましく、８００ルーメン以上が好適である。
【００４１】
図２に示すように、サーミスタ１１８は加熱フィルム４２の表面側に接して設けられており、加熱フィルム４２の表面温度を検出している。サーミスタ１１８が検知した温度に応じた出力を後述する制御回路１２１に出力することで、発熱発光体４５への通電が制御され、加熱フィルム４２は所定温度（１６０〜１９０℃）に維持される。
【００４２】
（ベルト破れ検知）
図４は、本実施例のベルト破れ検知の説明図である。図５は、本実施例のベルト破れ検知の構成の関係を示す説明図である。
【００４３】
次に、ベルト破れを検知するための構成について説明する。本実施例では加熱フィルム４２の破れの検知を、加熱フィルム４２の破れから漏れ出る発熱発光体４５からの可視光を光センサ６０で検出することによって行う。本実施例の説明における破れは、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等によって定着フィルム４２の一部が破損すること、破損した部位を意味している。破れは、定着フィルム４２の長手方向の全域において端部や中央部等、どの位置でも発生し得る。したがって、本実施例では、長手方向の全域に光が当たる領域を設けている。
【００４４】
また、光センサ６０が可視光を検出し易くなるように、形状規制部４８によって、加熱フィルム４２の光センサ６０に対向する領域の曲率を大きくしている。加熱フィルム４２の曲率を大きくした領域では、破れ部分の隙間が広がりやすいため、可視光をより多く通過させることができ検知性が向上する。したがって、加熱フィルム４２に生じた破れを早期に検知可能となっている。以下、ベルト破損検知に関する構成について図を用いて詳細に説明する。
【００４５】
図５に示すように、光センサ６０は、加熱フィルム４２の外側において、加熱フィルム４２の外面と対向するようにその長手方向に沿って設けられている。また、発熱発光体４５は、加熱フィルム４２の内側において、加熱フィルム４２の内面と対向するようにその長手方向に沿って設けられている。本実施例の定着装置は、光センサ６０と発熱発光体４５の間に加熱フィルム４２以外のものが配置されない構成となっている。したがって、サーミスタ１１８は、加熱フィルム４２の外側において、光センサ６０と対向しない位置に設けられている。
【００４６】
また、形状規制部４８及びフランジ１１１は、発熱発光体４５と光センサ６０の間の位置においてスリット（空隙、切れ目）を有している。このように構成することで、加熱フィルム４２には、その長手方向全域において発熱発光体４５の光が照射される領域４２ａ（照射領域）が形成される。そのため、領域４２ａでは、加熱フィルム４２の長手方向のどの位置に破れがあっても光が漏れ出る構成となっている。
【００４７】
検知手段としての光センサ６０は、発熱発光体４５が放つ光を電圧に変換して検出可能な光検出素子である。光検出素子とは、例えば、フォトダイオード、ＣＭＯＳセンサである。発熱発光体４５は、可視光域から赤外光域の光を放つが、光センサ６０としては可視光線である３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の波長の光を検出するセンサが望ましい。特に、３８０ｎｍ以上７５０未満の波長の光に対して感度のピークを持つことが好ましい。なぜならば、従来の赤外線センサのように、３μｍ以上１２μｍ未満の波長の光を検出すると、加熱フィルム４２の発する赤外光を誤検知する虞があるからである。そのため、本実施例では、５００ｎｍ付近の波長の光に対して感度のピークを持つＣＭＯＳリニアイメージセンサＳ８３７７−５１２Ｑ（浜松ホトニクス）を長手方向に沿って１０個並べて用いている。なお、本実施例の光センサ６０は、発熱発光体４５からの受光量が大きいほど高い値のＶｏｕｔを制御回路１２１に出力する。
【００４８】
本実施例の形状規制部４８は、加熱フィルム４２の光センサ６０と対向する領域４２ａの曲率が大きくなるように加熱フィルム４２の形状を規制している。
【００４９】
具体的には、加熱フィルム４２の周方向において領域４２ａ（規制領域）の曲率がその周辺部分の曲率よりも大きくなるように加熱フィルムの形状を規制している。このとき、領域４２ａの曲率は、ニップ部Ｎの近傍（ニップパッド４７及びパッドホルダ４３の当接によって形状を規制される領域）を除いて加熱フィルム４２の周方向において一番大きいことが好ましい。つまり、ニップ部Ｎの近傍の次に曲率が大きいことが望ましい。
【００５０】
遮光カバー７０は、加熱フィルム４２を覆うようにその長手方向にそって設けられている。遮光カバー７０は、外光を可能な限り遮断することで、光センサ６０の誤検知を防止している。また、光センサ６０と対向していない領域からも光の漏れを検知可能にするため、図４に示すように、光センサ６０に集光する機能を有している。本実施例の遮光カバー７０は、内面側を白色に塗装されたガラス基板からなり、表面の粗さがＲｚ：１０［μｍ］以下に抑えられている。
【００５１】
（画像加熱装置の制御）
次に、ベルト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。制御回路１２１は、光センサ６０によって加熱フィルム４２の破れが検知された場合に、画像加熱処理の実行を禁止する制御をおこなっている。定着フィルム４２に破れを生じたまま画像の定着を行うと、破れた部分において適切な定着が行われずに不良画像の発生を招く。また、定着フィルム４２に破れを生じたまま定着装置４０の使用を続けると、破れが次第に拡大していき、定着フィルム４２の一部または全部が裂けて定着装置４０から脱落する虞がある。したがって、本実施例では上述した制御を行うことで、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画像加熱処理と呼ぶ。なお、画像加熱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、上述した画像加熱処理を禁止するため、発熱発光体４５への通電と、モータＭへの通電を遮断している。以下、図面を用いて詳細に説明する。
【００５２】
制御手段として制御回路１２１は、例えば、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。そして、このＲＯＭには図６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の画像加熱処理の制御を行う。なお、制御回路１２１は、同様の機能を果たせばＡＳＩＣ等の集積回路でもよい。
【００５３】
図５に示すように、制御回路１２１は、サーミスタ１１８及び光センサ６０の出力を検出可能に電気的に接続されている。また、モータＭ及び発熱発光体４５の通電内容を制御可能に電気的に接続されている。
【００５４】
制御回路１２１はサーミスタ１１８からの出力を所定の周期（本実施例では１００μｓ毎）でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱発光体４５への通電制御に反映させている。つまり、制御回路１２１は、サーミスタ１１８の出力をもとに、発熱発光体４５へ供給する通電を制御している。本実施例では、制御回路１２１が受信したジョブの実行指示に応じて、加熱フィルム４２の温度がジョブ中に所定温度（１６０〜１９０℃）で一定となるように制御している。
【００５５】
また、制御回路１２１はモータＭの通電内容の制御を行っている。通電が行われるとモータＭは駆動力を開始する。モータＭは機械的にギアＧに接続されており、ギアＧを介して加圧ローラ４１を駆動し、加熱フィルム４２を加圧ローラ４１に従動回転させている。このように構成することで、加圧ローラ４１と加熱フィルム４２に挟持されたシートＰが、所定のプロセススピード（本実施例では２５０ｍｍ／ｓｅｃ）で搬送される。
【００５６】
制御回路１２１は、光センサ６０からの出力を所定の周期（本実施例では１０μｓ毎）でサンプリングしており、得られた出力に基づき発熱発光体４５及びモータＭへの通電を制御している。本実施例では、光センサ６０が所定値Ｘ（本実施例ではＸ＝０［Ｖ］）よりも大きい出力を行った場合に、画像加熱処理を禁止するため、ジョブ中であれば発熱発光体４５及びモータＭへの通電を中断する制御を行う。なお、本実施例では、定着装置４０を外光から確実に遮断しており、また、破れ位置以外から加熱フィルム４２の外に光が漏れの無いように構成している。また、加熱フィルム４２から透過する光は、光センサ６０が反応しない程度に微小である。したがって、所定値Ｘを０［Ｖ］に設定している。しかしながら、光センサ６０が誤検知しないように、加熱フィルム４２の光の透過性などの定着装置４０の構成によって所定値Ｘの大きさは適宜設定可能である。つまり、所定値Ｘによって対応できる範囲であれば、加熱フィルム４２の光の透過は許容される。
【００５７】
定着装置４０は、制御回路１２１が図６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動作する。
【００５８】
制御回路１２１は、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１２１は、前回転による定着装置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１６０℃）に達するまで発熱発光体４５に通電が行われるように制御回路が制御を行う。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１２１はモータＭに通電してこれを駆動させる。モータＭの駆動により加圧ローラ４１が回転駆動され、加熱フィルム４２は加圧ローラ４１に従動回転する。
【００５９】
上記したウォームアップ動作に伴い、制御回路１２１は、光センサ６０の出力のサンプリングを開始する（Ｓ３）。制御回路１２１は光センサ６０の出力値の判定を行う（Ｓ４）。制御回路１２１は光センサの出力Ｖｏｕｔが所定値Ｘよりも大きい値であるという検知結果の場合（Ｖｏｕｔ）＞０［Ｖ］）、加熱フィルム４２に破れが生じていると判定してＳ７へ進む。また、制御回路１２１は光センサの出力Ｖｏｕｔが所定値Ｘ以下であるという検知結果が出た場合（Ｖｏｕｔ＝０［Ｖ］）、加熱フィルム４２が正常であると判定してＳ５へ進む。
【００６０】
制御回路１２１は、加熱フィルム４２に破れがあると判定した場合、定着装置４０の画像加熱処理を禁止するため、ジョブの実行中であれば発熱発光体４５とモータＭへの通電と中断する（Ｓ７）。そして、制御回路１２１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のプリンタドライバ画面にて行われてもよい。
制御回路１２１は一度エラー表示すると、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。
【００６１】
制御回路１２１は、加熱フィルム４２が正常であると判定した場合、検知温度がＴ２（本実施例では１６５℃）になるように発熱発光体４５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画像加熱処理を行う（Ｓ５、Ｓ６）。そして、ジョブを実行している間は、光センサ６０の出力のサンプリングを引き続き行う（Ｓ３）。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１２１は発熱発光体４５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）。
【００６２】
本実施例によれば、発熱発光体４５を内包した加熱フィルム４２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、光センサ６０を設けている。そして、加熱フィルム４２の破れから漏れ出る光を検出することで、加熱フィルム４２の破れの発生を検知可能である。
本実施例によれば、加熱フィルム４２の光センサ６０と対向する領域の曲率を大きくすることで、加熱フィルム４２の破れの発生を精度よく検知可能である。
本実施例によれば、加熱フィルム４２の破れから漏れ出る光を光センサ６０に集光する遮光カバー７０を備えることで、加熱フィルム４２の破れの発生を早期に検知可能である。
本実施例によれば、形状規制部４８及びフランジ１１１にスリットを設けることで、発熱ベルト１００の長手方向全域において破れを検知可能である。
本実施例によれば、光センサ６０が可視光を検出するため、加熱フィルム４２の発する赤外光によって誤検知することなく適切に破れを検知することができる。
本実施例によれば、加熱フィルム４２の破れが検知された際に、画像加熱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。
【実施例２】
【００６３】
図７は、実施例２におけるベルト破れ検知の説明図である。図９は、実施例２におけるベルト破れ検知を行う構成の関係を示す説明図である。
【００６４】
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で説明した定着装置は、発熱発光体４５の輻射によって加熱フィルム４２を加熱する方式を採用していた。一方、実施例２の定着装置は、図７に示すように加熱フィルム４２の代わりに発熱層１０２への通電で発熱する発熱ベルト１００を用いる方式を採用している。発熱ベルト方式では、発熱ベルト１００に破れが生じると、破れの周囲に電流が集中することにより部分昇温を生じるという固有の課題がある。そのため、実施例２では、実施例１に挙げた課題に併せて上述した課題を解決可能である。
【００６５】
なお、発熱ベルト方式では、発熱ベルト自体が発熱するため、加熱をするための発熱発光体４５が不要である。そこで、この方式の定着装置においても光検出によるベルト破れ検知が可能となるように、別途光源を有している。
光源としては、省エネルギーの観点からＬＥＤタイプの電灯６２が用いられている。本実施例では、発熱ベルト１００外側に、その長手方向に沿って電灯６２（反射板）を設け、発熱ベルト１００の表面を照らしている。また、本実施例の定着装置は、耐熱性の観点から光センサ６０を発熱ベルトの長手方向端部に設けている。そして、発熱ベルト１００の内側にその長手方向にそって導光部材６１を設けることで、破れを通過して発熱ベルト１００内側に侵入した光を光センサ６０に導光している。
【００６６】
以下、図面を用いて実施例２の定着装置４０の構成について詳細に説明する。なお、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。
【００６７】
図７に示すように、発熱ベルト１００がニップパッド４７と加圧ローラ４１に挟持されるとニップ部Ｎが形成される。発熱ベルト１００は矢印Ｂ方向に、加圧ローラ４１は矢印Ａ方向に回転しており、ニップ部Ｎに搬送されたシートＰを矢印Ｃ方向に挟持して搬送する。このとき、発熱ベルト１００は給電部材８１からの給電により発熱するため、シートＰ上の未定着のトナー画像が加熱・加圧されて画像がシートＰに定着される。定着装置４０では、上述のようにして画像加熱処理が行われる。
【００６８】
本実施例の発熱ベルト１００は、実施例１の加熱フィルム４２と同様に、ニップパッド４７、パッドホルダ４３、支持ステー４６によって支持されている。そして、発熱ベルト１００が加圧ローラ４１の上面に対して加圧されることで、定着ニップＮが形成される。
【００６９】
また、発熱ベルト１００は、実施例１の加熱フィルム４２と同様に、フランジ１１１ａ、１１１ｂ、形状規制部４８ａ、４８ｂによってその形状を規制されている。
【００７０】
また、発熱ベルト１００は、実施例１の加熱フィルム４２と同様に、加圧ローラ４１に従動回転する。
【００７１】
発熱ベルト１００は、金属または樹脂をベースとする可撓性を有する円筒状（エンドレス状）のベルト（フィルム）である。図８は発熱ベルト１００の長手方向に沿った部分断面図であり、矢印先端方向が内周側である。図８に示すように、発熱ベルト１００は、内周側から外周側へ順に、基層１０１、発熱層１０２、離型層１０４を有する３層複合構造である。また、長手方向の端部には、給電部材８１（８１ａ８１ｂ）と電気的に接続可能な電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）が設けられている。
【００７２】
基層１０１は発熱ベルト１００のベースとなる層で、耐熱性材料が使用される。耐熱性材料としては例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の樹脂ベルト、更にはＳＵＳ、ニッケルなどの金属ベルトを使用できる。また、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、基層１０１の厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上がよい。
【００７３】
本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が３０ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。尚、基層１０１として導電性を有する材料を用いる場合は、基層１０１と発熱層１０２との間にポリイミドなどの絶縁層を設ける必要がある。また、本実施例の基層１０１は内面側を白色に塗装されており、光を反射しやすい構成となっている。本実施例の発熱ベルト１００は可視光の透過を９９％以上妨げる特性を備えている。
【００７４】
離型層１０４はシートＰの剥離性を向上させるための層である。離型層１０４としては必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてＰＦＡチューブとＰＦＡコートを使い分けることが出来る。本実施例では厚さ２０μｍのＰＦＡチューブを用いた。また、離型層１０４はシリコーン樹脂から成る接着剤により発熱層１０２と接着されている。
【００７５】
発熱層１０２は、導電粒子としてのカーボンを含有したポリイミド樹脂を均一な厚さで基層１０１上に塗布した抵抗発熱体である。発熱層１０２の総抵抗値は１０．０Ωである。従って、電圧が１００Ｖの交流電源を通電する際に発生する電力は１０００Ｗである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、カーボンの混合比率により適宜調整することができる。
【００７６】
更に、発熱ベルト１００の長手方向の両端部には電極１０５が形成されており、電極１０５は発熱層１０２の両端と電気的に接続されている。電極１０５は銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いている。
【００７７】
図９に示すように、給電部材８１（８１ａ、８１ｂ）は、発熱ベルト１００と接触することで電気的な接続を行う一対の部材である。給電部材８１ａは発熱ベルト１００の幅方向一端側において発熱ベルト１００の電極１０５ａに当接している。給電部材８１ｂは発熱ベルト１００の幅方向他端側において、電極１０５ｂ当接している。
【００７８】
本実施例における給電部材８１は、ステンレス製の板ばね形状の部材であり、発熱ベルト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、回転する発熱ベルト１００に摺動しながら接触する。なお、給電部材８１の形状は板バネ形状のみには限られない。例えば、摺動しながら接触するブラシ形状であってもよく、また、発熱ベルト１００に従動回転するコロ形状であってもよい。
【００７９】
図８に示すように、電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ）は、給電部材８１（８１ａ、８１ｂ）と接触することで電気的に接続する発熱ベルト１００の導電部位である。電極１０５は、発熱ベルト１００の長手方向の両端部において発熱ベルト１００の全周にわたって設けられている。電極１０５をこのような形状にすることで、回転する発熱ベルト１００に対して給電部材８１（８１ａ、８１ｂ）は常に電気的に接続することが可能となる。
【００８０】
制御回路１２１はサーミスタ１１８からの出力を所定の周期（１００μｓ毎）でサンプリングしており、得られた温度情報に応じて通電回路７９を介した発熱ベルト１００への通電を制御している。
【００８１】
通電回路７９は、給電部材８１及び電極１０５を介して発熱ベルト１００に電力を供給する回路である。通電回路７９と電気的に接続された電極１０５は、給電部材８１と接触しており発熱ベルト１００への通電が可能となっている。発熱ベルト１００に電力を供給する方法は交流電圧を印加するものと、直流電圧を印加するものと、これらを重畳したものと、がある。本実施例では、実効値１００Ｖの交流電圧を印加することで発熱ベルト１００に給電している。
【００８２】
本実施例では、制御回路１２１が受信したジョブの実行指示に応じて、発熱ベルト１００の温度がジョブ中に所定温度（１６０〜１９０℃）で一定となるように制御している。
【００８３】
光照射手段としての電灯６２は、発熱ベルト１００の表面を外側から照らす光源である。電灯６２は、赤外光以外の光を発することが可能な光源であればよく、可視光を放つ蛍光灯や白熱電球が例として挙げられる。しかしながら、紫外線を放つ紫外線ランプは、コストの増加につながるため好ましくない。本実施例の電灯６２は、省エネルギーの観点からＬＥＤタイプの電灯が用いられており、その出力は８００ルーメンである。電灯６２は、発熱ベルト１００から発せられる熱気から十分退避された位置に設けられている。電灯６２は、制御回路１２１によって通電を制御されており、ＯＮ・ＯＦＦの切り替えが可能である。
【００８４】
導光部材６１は、発熱ベルト１００の径方向から侵入する電灯６２の光線を発熱ベルト内において反射・散乱させる反射板である。導光部材６１は、発熱ベルト１００の内部において、支持ステー４６によってその長手方向に沿った長さで設けられている。導光部材６１は、光センサ６０側の長手方向端部に比べて反対側の端部が、電灯６２に近づくように発熱ベルト１００の長手方向に対して所定の角度（本実施例では２度）に傾いている。このような構成によって電灯６２の光線を光センサ６０側に反射し易くなっている。導光部材６１は白色に塗装された耐熱性のガラス基板からなり、表面の粗さがＲｚ：１０［μｍ］以下に抑えられている。
【００８５】
光センサ６０は、加熱フィルム４２の長手方向に沿って空けられた１１１ａの孔に設置されており、加熱フィルム４２の内側に侵入した電灯６２の光線を検知可能となっている。また、その位置は、発熱ベルト１００から発せられる熱気から十分退避された位置である。
【００８６】
実施例２において、定着装置４０は、制御回路１２１が図６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動作する。
【００８７】
制御回路１２１は、ジョブの実行指示を受信する（Ｓ１）。次に、制御回路１２１は、前回転による定着装置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、１６０℃）に達するまで制御回路１２１は発熱ベルト１００に通電を行う。検知温度が目標温度Ｔ１に到達すると、制御回路１２１はモータＭに通電してこれを駆動させる。モータＭの駆動により加圧ローラ４１が回転駆動され、発熱ベルト１００は加圧ローラ４１に従動回転する。
【００８８】
上記したウォームアップ動作に伴い、制御回路１２１は、電灯６２への通電を行うとともに、光センサ６０の出力のサンプリングを開始する（Ｓ３）。
【００８９】
光検知の準備が整うと制御回路１２１は光センサ６０の出力値の判定を行う（Ｓ４）。制御回路１２１は光センサの出力Ｖｏｕｔが所定値Ｘよりも大きい場合（Ｖｏｕｔ＞０［Ｖ］）、発熱ベルト１００に破れが生じていると判定してＳ７へ進む。また、制御回路１２１は光センサの出力Ｖｏｕｔが所定値Ｘ以下である場合（Ｖｏｕｔ＝０［Ｖ］）、発熱ベルト１００が正常であると判定してＳ５へ進む。
【００９０】
制御回路１２１は、発熱ベルト１００に破れがあると判定した場合、画像加熱処理を禁止するため、ジョブの実行中であれば発熱ベルト１００とモータＭへの通電と中断する（Ｓ７）。そして、制御回路１２１は、画像形成装置の操作部（不図示）にエラーを表示する（Ｓ８）。エラーの表示は、画像形成装置本体の操作部によって行われるものに限られず、画像形成装置に接続された情報端末のプリンタドライバ画面にて行われてもよい。
制御回路１２１は一度エラー表示すると、定着装置４０の交換が行われるか、サービスマンにより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。
【００９１】
制御回路１２１は、発熱ベルト１００が正常であると判定した場合、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動作を行う（Ｓ５、Ｓ６）。そして、ジョブを実行している間は、光センサ６０の出力のサンプリングを引き続き行う（Ｓ３）。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１２１は発熱ベルト１００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）。
【００９２】
なお、本実施例のように発熱ベルト１００を用いる定着装置４０において、光源として、実施例１のように発熱発光体４５を用いてもよい。その際は、発熱層への通電による発熱ベルト１００の加熱量と、発熱発光体４５による発熱ベルト１００の加熱量との合計が適切な値となるように制御することが好ましい。
【００９３】
本実施例によれば、発熱ベルト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、電灯６２及び光センサ６０を設け、発熱ベルト１００の破れから侵入する光を検出することで、発熱ベルト１００の破れの発生を検知可能である。
【００９４】
本実施例によれば、発熱ベルト１００の光センサ６０と対向する領域の曲率を大きくすることで、発熱ベルト１００の破れの発生を精度よく検知可能である。
【００９５】
本実施例によれば、規制部材として機能する形状規制部４８及びフランジ１１１にスリットを設けることで、発熱ベルト１００の長手方向全域において破れを検知可能である。
本実施例によれば、光センサが可視光を検出するため、発熱ベルト１００の発する赤外光により誤検値することなく適切に破れを検知することができる。
【００９６】
本実施例によれば、発熱ベルト１００の破れが検知された際に、画像加熱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。
【００９７】
（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、本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。
【００９８】
光センサ６０は、加熱フィルム４２の破れを通過した可視光を検知できればよく、したがって、光源と光センサ６０の位置関係は、実施例１及び２の配置のみには限られない。例えば、複数の導光部材を介してもよく、光源及び光センサ６０は加熱フィルム４２の外側の離れた位置に設けてあってもよい。加熱フィルム４２は、ニップパッド４７及びパッドホルダ４３によって支持されるオンデマンド方式の構成に限られず、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、加熱フィルム４２はこ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上述した実施例のようにオンデマンド方式の構成が望ましい。
【００９９】
加熱フィルム４２の加熱方法は、発熱発光体４５を用いるものには限られない。たとえば、ニップパッド４７の代わりにセラミックヒータを設けて、これに摺動させながら加熱フィルム４２を加熱する方法であってもよい。
【０１００】
発熱ベルト１００の加熱方法は、電極から給電による発熱層の発熱を用いるものには限られない。例えば、発熱ベルト１００に設けられた金属層を電磁誘導によって発熱させる方法であってもよい。
【０１０１】
加熱フィルム４２とニップ部Ｎを形成するものは、加圧ローラ４１のみには限られない。例えば、複数のローラによってベルトが架け渡されたユニットである加圧ベルトユニットを用いてもよい。
【０１０２】
プリンタ１を例に説明した画像形成装置は、モノクロの画像を形成する画像形成装置に限られず、フルカラー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、複合機等、種々の用途で実施できる。
【０１０３】
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。
【符号の説明】
【０１０４】
４１  加圧ローラ
４２  加熱フィルム
４３  パッドホルダ
４５  発熱発光体
４６  支持ステー
４７  ニップパッド
４８  形状規制部
６０  光センサ
１１１  フランジ
１２１  制御回路
Ｍ  モータ
Ｐ  シート
【図１】
2015118316.tif 000003
【図２】
2015118316.tif 000004
【図３】
2015118316.tif 000005
【図４】
2015118316.tif 000006
【図５】
2015118316.tif 000007
【図６】
2015118316.tif 000008
【図７】
2015118316.tif 000009
【図８】
2015118316.tif 000010
【図９】
2015118316.tif 000011