(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の定着ベルトと、この定着ベルトを回転走行可能に支持する複数のローラーと、前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、シート状記録媒体を前記定着ベルトに押しつける加圧ローラーと、を備える定着装置において、
前記複数のローラーのうち１つのローラーが前記加熱手段を備える加熱ローラーであり、
前記加熱ローラーの前記定着ベルトが接触する周面のうち、前記シート状記録媒体が接触しない領域に、前記周面から加熱ローラーの中心側に向けてくぼむように設けられて前記定着ベルトと非接触状態となる凹部を形成し、
前記定着ベルトの、前記加熱ローラーの凹部を通過した部位の温度を検出する温度検知手段を備え、
前記加熱ローラーの、前記定着ベルトの前記凹部が設けられた部位に対応する領域と前記定着ベルトの前記凹部が設けられていない部位に対応する領域との間における温度変動を、前記温度検知手段により検出する、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度検知手段で検出された前記定着ベルトの前記温度変動に基づいて前記定着ベルトの回転走行状態を検出する走行状態検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項３】
前記走行状態検出手段で検出した定着ベルトの移動状態をフィードバックして前記定着ベルトの速度を制御するベルト走行制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度検知手段を、前記加熱ローラーと、定着ベルトが形成する定着ニップの入口と、の間に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のベルト定着装置。
【請求項５】
前記温度検知手段が、熱電堆を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記温度検知手段が検知した前記定着ベルトの温度に基づいて前記加熱手段への通電状態を制御する加熱制御手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の定着装置と、
前記定着装置に搬送するシート状記録媒体にトナー画像を形成する作像部と、
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、定着装置、および画像形成装置に係り、詳しくは定着ベルトを用いた定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、紙等のシート状記録媒体（以下、用紙という）上に転写され担持されているトナー像（未定着画像）を用紙に加熱定着することにより、複写物や記録物を出力する。このような画像形成装置として、複写機、ファクシミリ、プリンター、これらの機能を併せ持つデジタル複合機が知られている。
【０００３】
定着装置として、２つのローラー、すなわち定着ローラーおよびこの定着ローラーに押しつけられる加圧ローラーを備えるものの他、ローラーとこのローラーに押しつけられる環状の定着ベルトとを備えるものが知られている。定着ベルトを備える定着装置は、定着画像に接する側に複数のローラーに掛け回した定着ベルトを配置し、定着ベルトが掛け回されたローラーの１つに用紙を加圧する加圧ローラーを対向して配置する。
【０００４】
そして、定着ベルトを掛け回したローラーのうち加圧ローラーと対向するローラーを定着ローラーとし、この定着ローラー以外のローラーにベルトを加熱するための熱源を備え、加熱ローラーとする。定着ベルトを備える定着装置は、定着ベルトの熱容量が小さいため、ウオーミングアップタイムを短縮できる他、消費エネルギーを低減できるという利点がある。
【０００５】
このような定着装置には、定着ベルトの加熱を、加熱ローラーの約半周の領域で局部的に行う構造のものがある。このような構成の定着装置では、加熱中、定着ベルトを回転走行させ続ける必要がある。定着ベルトが回転走行していない状態で定着ベルトを加熱し続けると、定着ベルトが局部的に加熱され、その部分の温度が異常上昇して、発煙やベルトの溶融が生じるので、これを防止するためである。
【０００６】
そのため、定着ベルトの回転走行状態を常に検知する必要がある。従来、定着ベルトの回転走行状態を直接検知することに代え、定着ベルトを掛け回した定着ローラーその他のローラーの回転を検知することがある。
【０００７】
しかし、定着ベルトとこれを掛け回したローラーとがスリップすることがあり、この場合ローラーが回転しても、定着ベルトが走行していない状態となる。この状態では、ローラーが回転しているものとして検知されるため、定着ベルトは停止しているにもかかわらず走行していると誤検知してしまう。
【０００８】
そこで、ベルトに検知孔を少なくとも１つ設け、この検知孔を透過型の光センサーで検出する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００９】
また透過型センサーではなく反射型のセンサーを用い、検知用の反射部位を定着ベルトに設け、反射部位からの光の反射を検知して定着ベルトの回転走行を検出するようにしたものも知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した光を用いた検出には、光検知センサーを発熱体の近傍に配置しなければならず、センサーの使用温度条件を満足させることが難しい。
【００１１】
また特許文献１に開示されている技術のように、定着ベルトに検出孔を開けてしまうと、定着ベルトの強度を低下させるという問題がある。強度の低下は、定着ベルトをローラーに掛け回すことによる張力や、加圧ローラー等との間にはさまれることによる加圧力の影響を考慮すれば、好ましいものではなく、この点の改良も望まれていた。
【００１２】
さらに、ベルトに検知孔を設けることなく定着ベルトの回転走行状態を検知するものとして次のもの提案されている（特許文献２参照）。これは、停止した状態で定着ローラーを加熱し、一部加熱された定着ベルトの温度変動（温度リップル）を検知し、この温度変動の状態に基づいて定着ベルトの回転走行を検知するものである。しかし、この技術は、定着ベルトを必ず一度停止状態として加熱しなければならず、制御が煩雑となる。また、定着ベルトに温度変動が残っている間に定着を行うと、用紙の画像に影響が出るという問題がある。さらに、定着ベルトが一度回転を始めると温度変動が解消されていき、その後定着ベルトの走行状態の検出はできなくなるという問題もある。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点にかんがみてなされたものであり、熱による影響を受けるセンサーを使用せず、また定着ベルトに悪影響を与える加工を施さず、定着ベルトの回転走行を検知できる定着装置、および画像形成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】
【００１４】
本発明に係る定着装置は、環状の定着ベルトと、この定着ベルトを回転走行可能に支持する複数のローラーと、前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、シート状記録媒体を前記定着ベルトに押しつける加圧ローラーと、を備える定着装置において、前記複数のローラーのうち１つのローラーが前記加熱手段を備える加熱ローラーであり、前記加熱ローラーの前記定着ベルトが接触する周面のうち、前記シート状記録媒体が接触しない領域に、前記周面から加熱ローラーの中心側に向けてくぼむように設けられ、前記定着ベルトと非接触状態となる凹部を形成し、前記定着ベルトの、前記加熱ローラーの凹部を通過した部位の温度を検知する温度検知手段を備え、前記加熱ローラーの、前記定着ベルトの前記凹部が設けられた部位に対応する領域と前記定着ベルトの前記凹部が設けられていない部位に対応する領域との間における温度変動を、前記温度検知手段により検出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱による影響を受けるセンサーを使用したり、定着ベルトに影響を与える加工を施したりせずに、定着ベルトの回転走行状態を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同じく画像形成装置の定着装置の構成を示す断面図である。
【図３】同じく定着装置の加熱ローラーの構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。
【図４】同じく定着装置の制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明を実施するための形態（以下では単に実施形態と記載する）に係る定着装置、およびこの定着装値を備えた画像形成装置について説明する。
【００１８】
＜実施形態１＞
以下実施形態１に係る画像形成装置について説明する。図１は実施形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナーを用いて用紙に画像を形成するカラープリンターである。画像形成装置１００は、作像部１１０として、４色分の作像装置１１０Ｙ（イエロー）、１１０Ｃ（シアン）、１１０Ｍ（マゼンタ）、１１０Ｋ（黒）を備える。また、画像形成装置１００は、露光装置１２０、２次転写装置１３０、用紙供給装置１４０、用紙搬送装置１５０、トナー補給装置１６０、および実施形態１に係る定着装置２００を備える。
【００１９】
各作像装置１１０Ｙ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｋの構造は同一である。作像装置１１０Ｙ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｋは、それぞれ像担持体である感光体ドラム１１２を備える。さらに、作像装置１１０Ｙ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｋは、感光体ドラム１１２を帯電する帯電装置１１３、感光体ドラム１１２に残留した現像剤等を除去するクリーニング装置１１４、感光体ドラム１１２の潜像をトナーで現像する現像装置１１５を備える。
【００２０】
露光装置１２０は、光源であるレーザー装置１２１と、レーザー光を感光体ドラム１１２に導くミラー１２２等を備える。露光装置１２０は、入力された画像信号に基づいてレーザー光を変調、走査して各作像装置１１０Ｙ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｋの感光体ドラム１１２を露光して潜像を形成する。
【００２１】
２次転写装置１３０は、中間転写体である転写ベルト１３１、転写ベルト１３１を回転走行可能に支持する懸架ローラー１３２，１３３、１３４を備える。また、２次転写装置１３０は、各感光体ドラム１１２に形成されたトナー像を転写ベルト１３１に転写する１次転写ローラー１３５、および転写ベルト１３１上に転写されたトナー像をさらに用紙に転写する２次転写ローラー１３６を備える。
【００２２】
用紙供給装置１４０は、用紙束Ｓｔを格納する用紙カセット１４１、１４２、この用紙カセット１４１、１４２に配置された用紙束から最上位の用紙を２次転写装置１３０に搬送するピックアップローラー１４３、および搬送ローラー対１４４等を備える。
【００２３】
用紙搬送装置１５０は、用紙を用紙供給装置１４０から２次転写装置１３０、定着装置２００を経て機外まで搬送する。また用紙搬送装置１５０は、用紙の両面に印刷を行う場合、定着が完了した用紙を反転して、再度２次転写装置１３０に搬送する。用紙搬送装置１５０は、用紙搬送路１５１と、この用紙搬送路１５１をはさんで配置した複数の搬送ローラー対１５２を備える。
【００２４】
また、用紙搬送装置１５０は、２次転写が終了した用紙を定着装置２００に搬送するベルト搬送装置１５３を備える。ベルト搬送装置１５３は、環状の搬送ベルト１５４、この搬送ベルト１５４を掛け回した駆動ローラー１５５および従動ローラー１５６を備える。
【００２５】
トナー補給装置１６０は、現像装置１１５にトナーを補給する。トナー補給装置１６０は、交換可能な各色のトナーボトル１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋを備える。
【００２６】
定着装置２００は、用紙上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。定着装置２００の詳細については、後述する。
【００２７】
上記構成の画像形成装置１００で用紙にカラー印刷を行う場合について説明する。まず１色目、イエローの作像装置１１０Ｙにおいて、感光体ドラム１１２を帯電装置１１３によって一様に帯電した後、露光装置１２０から照射されたレーザー光によって潜像を形成し、現像装置１１５によって現像し、トナー像を形成する。
【００２８】
１次転写ローラー１３５は、感光体ドラム１１２上に形成されたトナー像を、転写ベルト１３１上に転写する。１次転写が終了した感光体ドラム１１２は、クリーニング装置１１４がクリーニングし、次の画像作成に備える。クリーニング装置１１４は、回収した残留トナーを、作像装置の取り出し方向（感光体ドラムの回転軸方向）に設置した廃トナー回収ボトル（図示していない）に貯蔵する。
【００２９】
同様の画像形成工程を、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の各作像装置１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｋにおいても行い、各色のトナー像を形成し、転写ベルト１３１上の先に形成されたトナー像に順次重ねて転写する。
【００３０】
一方、ピックアップローラー１４３は、用紙カセット１４１、１４２の用紙を用紙搬送装置１５０で用紙搬送装置１５０に搬送し、転写ベルト１３１上に形成されたトナー像を２次転写ローラー１３６で用紙に転写する。ベルト搬送装置１５３は、トナー像が転写された用紙を定着装置２００に搬送し、定着装置２００は、トナー像を用紙に定着し、機外に排出する。
【００３１】
次に実施形態１に係る定着装置２００について説明する。図２は同画像形成装置の定着装置の構成を示す断面図である。また、図３は同じく定着装置の定着ローラーの構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に相当する断面図、図４は図１に示した定着装置の制御系を示すブロック図である。
【００３２】
実施形態１に係る定着装置２００は、加熱ローラーの周面のうち、用紙が接触しない領域に定着ベルト２１０と非接触状態となる凹部を形成している。そして、定着ベルトのうち、前記加熱ローラーの凹部を通過した部位の温度を測定する温度センサーを備え、温度センサーで定着ベルトの温度変動（温度リップル）を検出し、これの温度変動に基づいて定着ベルトの回転走行状態を検知する。
【００３３】
実施形態１に係る定着装置２００は、環状の定着ベルト２１０と、定着ベルト２１０が掛け回される定着ローラー２２０および加熱ローラー２３０と、加圧ローラー２４０とを備える。また、定着装置２００は、定着ベルト２１０の外側から定着ベルト２１０を押しつけ、定着ベルト２１０に張力を与えるテンションローラー２５０を備える。定着ローラー２２０は、ローラー駆動モーター３５０（図２には図示していない：図４参照）で回転駆動される。加熱ローラー２３０および加圧ローラー２４０は、加熱手段としてヒーター２３１、２４１を内蔵する。
【００３４】
さらに、定着装置２００は、定着ローラー２２０を清掃するウエブユニット２６０、加熱ローラー２３０にオイルを塗布するオイル塗布装置２７０を備える。また定着装値２００は、加圧ローラー２４０、シリコンオイルをためて加圧ローラー２４０にシリコンオイルを塗布するオイル槽２８０を備える。また、定着装置２００は、定着ベルト２１０の温度を検知する手段として温度センサー２９０を備える。温度センサー２９０は、非接触式の赤外線センサーであり、熱電堆（サーモパイル：ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）を備えるものとして構成することが好ましい。熱電堆は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する電気素子であり、複数の熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）を直列あるいは並列に接続して構成される。温度を検知する手段としては他にも種々適宜のものを採用できる。
【００３５】
実施形態１に係る定着装置２００において、加熱ローラー２３０の周面には、用紙が接触しない領域に、周面から中心側に向けくぼむように設けられ、定着ベルトと非接触状態となる凹部２３２を形成する。また、温度センサー２９０は、定着ベルト２１０のうち、凹部２３２を通過した部位の温度を測定する。この温度センサー２９０で測定して定着ベルト２１０の温度変動（温度リップル）を検知し、定着ベルト２１０の回転走行状態を検知する。なお、図中符号１５７は、ベルト搬送装置１５３の搬送ベルト１５４の温度を検知するセンサーを示している。
【００３６】
ここで、温度センサー２９０は、加熱ローラー２３０と、ニップ部２１１の入口との間に配置する。このニップ部は、定着ベルト２１０の定着ローラー２２０巻き掛部と、加圧ローラー２４０との間に形成する。定着装値２００は、温度センサー２９０で定着ベルト２１０の回転駆動を検知するとともに、温度センサー２９０の検出結果に基づいて定着ベルト２１０の温度を制御する。なお、温度制御用、回転検知用のセンサーを個別に設けてもよい。
【００３７】
次に加熱ローラー２３０について詳細に説明する。図３は同加熱ローラーの構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。実施形態１に係る定着装置２００では、加熱ローラー２３０の表面に２つの凹部２３２を設けている。凹部２３２は、加熱ローラー２３０の中心をはさんで反対側に形成する。凹部２３２は、加熱ローラー２３０のうち用紙が接触しない領域（図３中の用紙非接触領域）に形成する。また、凹部２３２の幅方向寸法（図中ｗ）は温度センサー２９０の検知幅と、加熱ローラー２３０の軸方向移動寸法の和より大きくする。
【００３８】
なお、実施形態１に係る定着装置２００では、凹部２３２を２カ所に設けたが、凹部２３２は、１カ所以上あればよい。また、凹部２３２は、温度センサー２９０と用紙幅方向の同位置に形成する。さらに、凹部２３２は、加熱ローラー２３０の幅方向の片側に設けるだけでよい。また、凹部２３２の深さは、定着ベルト２１０に温度センサー２９０で検出できる温度変動が発生すれば足り、これは、ローラー回転線速度、温度に基づいて定める。なお、凹部２３２は、加熱ローラー２３０の筒状部材２３５の肉厚寸法によっては筒状部材２３５を貫通して設けても構わない。
【００３９】
次に、定着装置２００の制御について説明する。定着装置２００は、温度センサー２９０の検出値に基づいて定着ベルト２１０の走行状態と、加熱ローラー２３０の加熱状態を制御する。図４は実施形態１に係る定着装置の制御系を示すブロック図である。定着装置２００の制御は、定着装置制御装置３００で行われる。定着装置制御装置３００は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等を備えたマイクロコンピューターで構成される。定着装置制御装置３００では、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行して、その機能を実現する。なお、定着装置制御装置３００は、画像形成装置１００の全体制御を行う制御装置でその機能を分担することができる。
【００４０】
定着装置制御装置３００は、図４に示すように、走行状態検出手段３１０と、走行制御手段３２０とを備える。また、定着装値制御装置３００は、温度検出手段この走行状態検出手段３１０が検出した走行状態に基づいてローラー駆動モーター３５０を制御する走行制御手段３２０と、温度検出手段３３０と、加熱制御手段３４０とを備える。
【００４１】
走行状態検出手段３１０は、温度センサー２９０で検出した定着ベルト２１０の温度変動から定着ベルト２１０の回転走行状態を検出する。すなわち、走行状態検出手段３１０は、定着ベルト２１０で検出される低温領域が所定タイミングで出現するかを監視する。この低温領域は定着ベルト２１０の凹部２３２に対応する領域に発生し、定着ベルト２１０の走行速度により低温領域の検出タイミングが定まる。
【００４２】
走行制御手段３２０は、走行状態検出手段３１０の検出結果に基づいてローラー駆動モーター３５０をフィードバック制御する。すなわち、走行制御手段３２０は、低温領域の検出タイミングに基づく定着ベルト２１０の走行速度に基づいてローラー駆動モーター３５０を制御する。
【００４３】
温度検出手段３３０は、温度センサー２９０の検出値から定着ベルト２１０の温度を検出する。加熱制御手段３４０は、低温領域以外の領域の検出温度に基づいて加熱ローラー２３０のヒーター２３１への電圧を増減して、定着ベルト２１０が所定の温度になるよう制御する。
【００４４】
以上のように、実施形態１によれば、周囲温度条件に左右されるセンサーを用いず、定着ベルトに構造的均一性を阻害する検知孔を設けることなく定着ベルト２１０の回転走行状態を検出し、かつ温度制御を行える。
【００４５】
また、実施形態１によれば、温度センサー２９０を加熱ローラー２３０とニップ部２１１の間に配置している。このため、定着ベルト２１０が十分に温まった状態で温度測定ができ、加熱ローラー２３０の凹部２３２と、凹部を形成していない箇所での温度変動を検出するのが容易になる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
実施形態１では、加熱ローラーには２カ所に凹部を形成したが、凹部は、加熱ローラーに１カ所あるいは３カ所以上に形成することができる。凹部の数を増やすと、定着ベルトの速度を精緻に検出できる。また、実施形態１では、画像形成装置としてカラープリンターを例として説明したが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、デジタル複合機とすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
２００：定着装置
２１０：定着ベルト
２１１：ニップ部
２２０：定着ローラー
２３０：加熱ローラー
２３１、２４１：ヒーター
２３２：凹部
２４０：加圧ローラー
２３１、２４１：ヒーター
２５０：テンションローラー
２６０：ウエブユニット
２７０：オイル塗布装置
２８０：オイル槽
２９０：温度センサー
３００：定着装置制御装置
３１０：走行状態検出手段
３２０：走行制御手段
３３０：温度検出手段
３４０：加熱制御手段
３５０：ローラー駆動モーター
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００２−４０８３９公報
【特許文献２】特開２０１０−１２２４５０公報
【図１】
0005800186.tif 000002
【図２】
0005800186.tif 000003
【図３】
0005800186.tif 000004
【図４】
0005800186.tif 000005