(57)【要約】【課題】速度検出パターンを有する無端状ベルトの耐久性を向上し、周回駆動の速度を長期間にわたって正確に検出する。【解決手段】トナー像を担持する記録シートに、加熱されて高温となった定着ベルトを圧接し、トナー像を記録シート上に定着する定着装置において、定着ベルトに速度検知パターンを設けておき、この定着ベルトへの光照射及び反射光の検知により定着ベルトの速度を検出する。そして、上記速度検出パターン２１ｅは、定着ベルト２１の基体層２１ａ、電磁誘導加熱される導電性層２１ｂ、弾性層２１ｃの上に形成され、これを表面離型層２１ｄによって被覆するものとする。トナー像を一旦中間転写ベルト上に転写し、このベルト上でトナー像を加熱溶融して記録シート上に圧着する画像形成装置の中間転写ベルトにおいても、同様の速度検出パターンを設け、速度センサによって速度を検出して制御を行うこともできる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状となったフィルム状のベルト構成体と、
該ベルト構成体の外周面上に形成され、周辺部と光の反射性が異なる速度検出パターンと、
光透過性の材料からなり、前記ベルト構成体の外周面及び前記速度検出パターンを被覆する表面層と、を有することを特徴とするベルト。
【請求項２】
前記ベルト構成体は、
耐熱性樹脂層と、
電磁誘導された渦電流で発熱する導電性層と、
該導電性層より外側に積層され、厚さ方向に柔軟な変形を許容する弾性層とを有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記速度検出パターンは、光反射機能を有する顔料とプライマーとの混合物を前記ベルト構成体の外周面上に塗布したものであることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項４】
周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
該ベルトを加熱する加熱装置と、
無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材とを有し、
前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、該記録シート上に担持されたトナーを加熱し、圧着する定着装置であって、
前記ベルトの外周面に、光を照射し、反射光を検知して周回速度を検出する速度検出手段を有し、
前記ベルトは、フィルム状のベルト構成体の外周面に、周辺部と光の反射性が異なる速度検知パターンを形成し、その上に、光透過性を有するとともにトナーとの付着性を低減する材料からなる表面層を形成したものであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記ベルト構成体は、少なくとも耐熱性の樹脂からなる基体層と、導電性層と、弾性層とを有し、
前記加熱装置は、前記ベルトと対向する位置に支持され、前記ベルトと垂直な方向の磁界による渦電流で前記導電性層を発熱させるものであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材の無端状となった周面の幅は、前記ベルトの幅より小さく設定され、
前記速度検知パターンは、前記ベルトの側縁近くの前記加圧部材と接触しない領域に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、
形成されたトナー像が一旦転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルト上に担持されたトナー像を加熱溶融する加熱装置と、
前記中間転写ベルト上のトナー像を記録シートに圧着し、転写と定着とを同時に行う二次転写手段とを有する画像形成装置であって、
前記中間転写ベルトは、フィルム状のベルト構成体の外周面上に、周辺部と光の反射性が異なる速度検知パターンを形成し、その上に、光透過性を有するとともにトナーとの付着性を低減する材料からなる表面層を形成したものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電電位の差による潜像に粉体トナーを付着させることによって形成された可視像を記録シートに定着する定着装置、画像形成装置及びこれらの装置で好適に用いることができるベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録シート上に静電的に転写した後、加熱部材と加圧部材との間に記録シートを挟み込んで、トナー像を加熱して記録シートに圧着する方法が広く採用されている。また、トナー像を中間転写体に一次転写した後、中間転写体上でトナー像を加熱し、このトナー像を記録シートに圧着して、二次転写と定着とを同時に行う画像形成装置も知られている。
【０００３】
上記加熱部材又は中間転写体を加熱する手段として、特開平１０−２５４２６３号公報、特開平１０−３０１４１５号公報、特開平１１−３５２８０４号公報等には、加熱部材又は中間転写体に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって導電性層を発熱させるものが記載されている。電磁誘導加熱装置は、一般に加熱部材の近傍に配置されるコイルと、このコイルに高周波電流を供給する高周波発生回路と、を備える。そして、高周波発生回路は、交流電源の電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧（直流電圧）を所定周波数の高周波に変換するスイッチング回路と、を備える。この高周波発生回路の出力端（スイッチング回路の出力端）に上記コイルが接続される。高周波発生回路が動作すると、コイルに高周波電流が供給され、コイルから高周波磁界が発生する。この高周波磁界が加熱部材、例えばロール状の部材や無端ベルト状の部材の周面を横切るように形成されて、加熱部材が有する導電性層に渦電流が生じる。そして、渦電流損に基づいて加熱部材が自己発熱し、その発熱によってトナーを溶融し、記録シート上に圧着する。
【０００４】
このような電磁誘導加熱によれば、加熱部材又は中間転写体を直接加熱することができるとともに、高温となる範囲が極めて限られた範囲となり、加熱部材を短時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、装置の待機時に予備加熱を継続しておかなくても、起動時や待機状態から復帰する時に、短時間で効率良くウォーミングアップを行うことができ、消費電力を低減することができる。
【０００５】
上記のような装置では、トナー像を適切な温度で加熱して良好な定着を行なうために、加熱部材又は中間転写体の温度を測定して温度制御を行い、加熱部材を所定の温度に維持する必要がある。また、加熱部材は周回移動しながら急速に加熱されるものであり、周回移動が円滑に行われなかったときには、加熱部材が過度に加熱され高温となって損傷することがあるため、加熱部分の温度を測定して所定の値以上の異常温度を検出したときには加熱を停止するように制御される。なお、温度測定の手段としては、一般に、被測定体に接触させて温度を測定するサーミスタや熱電対等の温度センサや非接触式の赤外線センサ等が用いられる。
【０００６】
しかし、高周波磁界を発生するためのコイルを配置する位置や加熱部材の形態によっては、加熱部にセンサを設けることが難しい場合がある。このような場合に、加熱部の温度を正確に検知できないと、加熱部材が過度に加熱されてしまうことがあり、特に加熱部材としてベルトを用いる場合には部材厚が小さく急速に温度が上昇して損傷も生じやすい。このため、異常動作に対する厳重な監視を行う必要があり、温度を検知して制御するほかに、加熱部材の周回移動速度を検出して、速度が所定値より低下した時には直ちに加熱を停止するような制御が行われれる。
【０００７】
加熱部材の周回速度の検知は、加熱部材の周面に光反射性の材料からなる速度検出パターンを設けておき、この速度検出パターンに照射され反射した光を検知して速度を検出するものが一般に用いられる。そして、速度検出パターンは、加熱部材としてベルトを用いるときには、図９に示すように、ベルト１０１の表面にベルトと反射率の異なるテープ１０２を貼りつけたり、図１０に示すようにベルト１１１に貫通孔１１２を設けるなど機械的な加工を施すことによって設けられている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２５４２６３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１４１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２８０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような速度検出パターンを設けたベルトには次のような問題点がある。
ベルトの表面に貼着した速度検出パターンでは、ベルトが周回駆動されることによる継続的な曲率の変動、すなわち屈曲の繰り返しが生じ、表面層が繰り返し伸縮する。このため、金属箔を貼着したものでは経年によって接着剤層や金属箔に劣化が生じるおそれがある。また、定着ベルトは繰り返し加熱されるため、熱によって接着剤層が劣化し、速度検出パターンが脱落し易くなる。このように長期間の使用に対する耐久性に課題があり、速度検出パターンが脱落して安全装置として機能しなくなると、異常過熱状態が生じてベルト等が発煙・発火により焼損に至る可能性がある。
また、図１０に示すようにベルトに貫通孔を設けて速度検出パターンとする場合でも、孔を設けた部分が弱点となり易く、この部分から劣化を生じることが懸念される。
【００１０】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、速度検出パターンを有する無端状ベルトの耐久性を向上し、周回駆動の速度を長期間にわたって正確に検出することができるベルト、このベルトを用いた定着装置又は画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  無端状となったフィルム状のベルト構成体と、  該ベルト構成体の外周面上に形成され、周辺部と光の反射性が異なる速度検出パターンと、  光透過性の材料からなり、前記ベルト構成体の外周面及び前記速度検出パターンを被覆する表面層と、を有する定着ベルトを提供する。
【００１２】
このベルトでは、ベルト構成体の表面に速度検出パターンが形成され、この速度形成パターンの上に光透過性の表面層が形成されているので、この表面層がベルト構成体と密着して速度検出パターンを保護する。これにより、ベルトの外周面への光照射及び反射光の検知による速度検出機能は維持するとともに、ベルトの周回駆動によってベルトが繰り返し屈曲されても速度検出パターンがベルト構成体から剥がれ落ちたり、一部が欠け落ちたりするのを防止することができ、耐久性の高いベルトとなる。また、表面層とベルト構成体とが積層され、速度検出パターンがこれらの間に挟み込まれるので、繰り返し屈曲された時に生じる曲げひずみが小さくなり、繰り返し伸縮されることによる劣化を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のベルトにおいて、  前記ベルト構成体は、  耐熱性樹脂層と、  電磁誘導された渦電流で発熱する導電性層と、  該導電性層より外側に積層され、厚さ方向に柔軟な変形を許容する弾性層とを有するものとする。
【００１４】
このベルトでは、電磁誘導によって導電性層に渦電流を発生させ、急速に加熱することができるので、トナー像の定着ベルトとして用いたときに、熱利用の効率が向上するとともに、ウォーミングアップの時間が短縮される。そして、弾性層によってトナー像に密着し、良好な定着画像を得ることができる。また、弾性層の上に速度検出パターンが設けられているが、表面層と密着していることによって速度形成パターンの変形が拘束され、劣化が低減される。さらに、繰り返し加熱されることによる速度検出パターンの剥離が防止される。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のベルトにおいて、  前記速度検出パターンは、光反射機能を有する顔料とプライマーとの混合物を前記ベルト構成体の外周面上に塗布したものとする。
【００１６】
このベルトでは、光反射性の速度検出パターンを簡単な工程により薄い層で形成することができる。したがって、製造のコストを低減することが可能になる。また、プライマーとして柔軟に変形するものを選択することができ、ベルトが繰り返し屈曲を受けても、速度検出パターンの劣化は少なくなる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、  周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、
該ベルトを加熱する加熱装置と、  無端状の周面を有し、該周面が前記ベルトの外周面に押圧される加圧部材とを有し、  前記ベルト又は前記加圧部材の無端状の周面が周回駆動されるのにともなって前記加圧部材と前記ベルトとの間に記録シートを挟み込み、該記録シート上に担持されたトナー像を加熱し圧着する定着装置であって、  前記ベルトの外周面に、光を照射し、反射光を検知して周回速度を検出する速度検出手段を有し、  前記ベルトは、フィルム状のベルト構成体の外周面に、周辺部と光の反射性が異なる速度検知パターンを形成し、その上に、光透過性を有するとともにトナー像との付着性を低減する材料からなる表面層を形成したものである定着装置を提供する。
【００１８】
この定着装置では、ベルトを加熱し、この熱によってトナー像を効率よく加熱溶融して記録シート上に定着することができる。そして、ベルトの表面層は光透過性の材料で形成されているので、速度検出パターンに光を照射し、その反射光を検知してベルトの周回駆動速度を検出することができ、駆動速度の制御、及びベルトの駆動に異常が生じたときの加熱の停止等の制御を行うことができる。また、上記速度検出パターンは、表面層で被覆されることによって保護され、速度検出パターンが剥がれ落ちたり劣化するのが防止されて耐久性が向上する。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の定着装置において、  前記ベルト構成体は、少なくとも耐熱性の樹脂からなる基体層と、導電性層と、弾性層とを有し、  前記加熱装置は、前記ベルトと対向する位置に支持され、前記ベルトと垂直な方向の磁界による渦電流で前記導電性層を発熱させるものとする。
【００２０】
この定着装置では、ベルトが繰り返し高温に加熱されるが、耐熱性を有するベルト構成体と表面層との間に速度検出パターンが挟み込まれて保護され、過酷な条件でも十分な耐久性を有するものとなる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の定着装置において、  前記加圧部材の無端状となった周面の幅は、前記ベルトの幅より小さく設定され、  前記速度検知パターンは、前記ベルトの側縁近くの前記加圧部材と接触しない領域に形成されているものとする。
【００２２】
この定着装置では、加圧部材の周面の幅が、ベルトの幅より小さくなっており、ベルトの側縁付近では加圧部材に押圧されない。したがって、この部分は記録シートと接触することがなく、加熱する必要もない。この部分に速度検出パターンを設けることによって、繰り返し圧力を受けたり、繰り返し温度変化を生じることがなく、速度検出パターンの劣化や損傷が生じる可能性が低減される。
【００２３】
請求項７に係る発明は、  静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移してトナー像を形成する画像形成部と、  形成されたトナー像が一旦転写される中間転写ベルトと、  前記中間転写ベルト上に担持されたトナー像を加熱溶融する加熱装置と、  前記中間転写ベルト上のトナー像を記録シートに圧着し、転写と定着とを同時に行う二次転写手段とを有する画像形成装置であって、  前記中間転写ベルトは、フィルム状のベルト構成体の外周面上に、周辺部と光の反射性が異なる速度検知パターンを形成し、その上に、光透過性を有するとともにトナーとの付着性を低減する材料からなる表面層を形成したものである画像形成装置を提供するものである。
【００２４】
この画像形成装置では、中間転写ベルトの駆動速度を速度検出パターンへの光照射及び反射光の検知によって正確に検出することができる。また、速度検出パターンが表面離型層によって被覆され保護されているので、繰り返し加熱されても充分な耐久性を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である定着装置又はベルトが用いられる画像形成装置の概略構成図であり、図２は、この画像形成装置で用いられている定着装置の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像ユニット４と、感光体ドラム１と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体５と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置７とを備えている。
【００２６】
また、上記中間転写体５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体５に一次転写する転写帯電器８と、２つの支持ロール９ａ、９ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール１０とが配置されており、これらによって中間転写体５が周回可能に張架されている。該転写対向ロール１０と中間転写体５を介して対向する位置には、中間転写体上のトナー像を記録紙に転写する転写ロール１１が配設されており、該転写対向ロール１０と転写ロール１１との圧接部に、用紙トレイ（図示しない）から記録紙Ｐが送り込まれる。圧接部の下流側には、記録紙上のトナー像を加熱溶融して記録紙に圧着する定着装置１２と、中間転写体５に沿った位置に、中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置１３とが設けられている。
【００２７】
上記感光体ドラム１は、ドラム表面にＳｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、Ｃｄｓ等の各種無機感光材料、有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を有するものを用いることができる。
【００２８】
上記帯電装置２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ロールと感光体ドラム１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電するものである。
【００２９】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向にスキャンするものである。これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００３０】
上記現像ユニット４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容した４台の現像器が回転可能に支持されており、順次各現像器が感光体ドラム１と近接・対向し、各色に対応した潜像にトナーを転移して可視像を形成するものである。
【００３１】
ベルト状の上記中間転写体５は、ベース層と表面層との２層構造となっており、ベース層には、耐熱性、強度、表面平滑性を考慮してポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、アルミニウム、ステンレス等の金属を用い、表面層には、耐熱性およびトナーとの離型性の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いている。
【００３２】
上記転写帯電器８は、感光体ドラム１上のトナー像が、効率良く中間転写体５へ転移するように、電圧を印加することによって中間転写体５の裏面に電荷を付与するものである。
【００３３】
上記転写ロール１１は、導電性もしくは半導電性のロール状部材からなり、転写対向ロール１０との間に電圧を印加することによって、中間転写体上のトナー像を記録紙に一括転写する。
【００３４】
次に、上記定着装置１２が有する構成の詳細を図２に基づいて説明する。
この定着装置１２は、無端状の定着ベルト２１と、該定着ベルト２１の周面と対向する位置に支持された電磁誘導加熱装置２２と、定着ベルト２１に圧接される加圧ロール（加圧部材）２３と、定着ベルト２１の内側に支持され、加圧ロール２３との間に定着ベルト２１を挟み込む加圧対向部材２４と、加圧ロール２３と加圧対向部材２４との圧接部の下流側近傍に支持された剥離部材２５とを有している。また、加圧ロール２３と加圧対向部材２４との圧接部の上流側に定着ベルト２１の内周面の温度を測定する温度検出装置２６が設けられ、定着ベルト２１の外周面と対向するように速度センサ２７が設けられている。
【００３５】
上記定着ベルト２１は、図３に示すように、ポリイミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高いシート状部材を基体層２１ａとし、その上に導電性層２１ｂ、さらにその上に弾性層２１ｃ、表面離型層２１ｄを積層したものである。
【００３６】
導電性層２１ｂは、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれら主体の合金や、非磁性ステンレス、アルミニウム、銅などの非磁性金属、またはこれら主体の合金を、厚さ５μｍ〜５０μｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。弾性層２１ｃは、記録紙上のトナー像に定着ベルト２１の表面を密着させるものであり、耐熱性を有し、熱伝導率の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴム等が用いられ、厚さは１０μｍ〜５００μｍ、硬度は６００（ＪＩＳ−ＫＡ型試験機）以下とするのが望ましい。表面離型層２１ｄは、厚さが１μｍ〜１００μｍの、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（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）等の離型性及び耐熱性の高いものを用いることができる。
【００３７】
また、定着ベルト２１の最表層である表面離型層２１ｄとその内側の弾性層２１ｃとの間には、速度センサ２７によって定着ベルトの回転速度を検出するため、該速度センサ２７から照射された光を反射する単数又は複数の速度検出パターン２１ｅが設けられている。この速度検出パターン２１ｅは弾性層２１ｃの上に厚さが１０μｍから２００μｍ程度のアルミ箔を接着剤で貼り付けたものであり、弾性層２１ｃに貼着した後に表面離型層２１ｄを形成することによって速度検出パターン２１ｅの全体を被覆し、保護するものとなっている。
【００３８】
上記加圧ロール２３は、金属製の円筒状芯金２３ａを芯材とし、該芯金２３ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層２３ｂを備えている。この加圧ロール２３は、駆動モータ（図示しない）によって回転駆動され、これにともなって定着ベルト２１が従動回転する。
【００３９】
この加圧ロール２３は、図４に示すように、周面の幅が上記定着ベルト２１の幅よりも小さくなっており、定着ベルト２１の両側縁付近は加圧ロール２３と接触しないようになっている。そして、記録紙は加圧ロール２３の周面の幅より狭い範囲を通過するものとなっており、記録紙が通過する領域Ａが電磁誘導加熱装置２２によって加熱される。上記速度検出パターン２１ｅは、上記定着ベルト２１の加圧ロール２３と接触しない部分に形成されており、加熱時にも高温にはならず、加圧ロール２３に圧接されることもないので、速度検出パターン２１ｅが設けられた位置で損傷や劣化が生じにくいものとなっている。
【００４０】
上記電磁誘導加熱装置２２は、定着ベルト２１の外周面に沿って、この外周面とのギャップが１〜３ｍｍとなるよう配置されており、定着ベルト２１の導電性層を発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置２２は、台座２２ａに支持されたフェライト等からなる磁性体コア２２ｂと、この磁性体コア２２ｂの周囲に巻き回された励磁コイル２２ｃと、この励磁コイル２２ｃに交流電流を供給する励磁回路２２ｄとで主要部が構成されている。台座２２ａは、非磁性で耐熱性を有するものであり、ポリカーボネイト、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス又は液晶ポリマー等が用いられる。磁性体コア２２ｂは、単一のコアブロック、あるいは複数のコアブロックを連続で配設する。
【００４１】
上記加圧対向部材２４は、加圧ロール２３の周面に沿った形に湾曲した当接面を備える弾性部材２４ａと、この弾性部材２４ａを支持し、両端部で固定支持された支持部材２４ｂと、この支持部材２４ｂに支持され、定着ベルト２１の幅方向における両端部で内周面に当接され、定着ベルト２１の位置を規制するベルト走行ガイド２４ｃによって主要部が構成されている。また、上記加圧対向部材２４の、電磁誘導加熱装置２２と対向する部分には、定着ベルト２１の導電性層２１ａを通過した磁束を集める磁性体２４ｄが設けられている。磁性体２４ｄは、鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等が用いられる。
【００４２】
上記弾性部材２４ａは、加圧ロール２３に圧接されており、加圧ロール２３の周面に倣って凹型であるため、定着ベルト２１を介して加圧ロール２３との間に十分な圧接幅を得ることができる。また、弾性部材２４ａの表面には低摩擦層２４ｅが設けられており、定着ベルト２１の内周面との間の摩擦を低減するものとなっている。一方、上記ベルト走行ガイド２４ｃは、金属又は耐熱性樹脂によって形成されたものを用いることができるが、定着ベルト２１の内周面と摺擦するため、摩擦係数が低くかつ定着ベルト２１からの熱移動量を低減するために熱伝導率の低い材料からなるものが望ましい。
【００４３】
上記剥離部材２５は、一端が固定支持された支持部２５ａと、これに支持されている剥離シート２５ｂとからなり、剥離シート２５ｂの先端が定着ベルト２１に近接又は接触するように配置されている。これにより、圧接部を通過した記録紙Ｐと定着ベルト２１との間に剥離シート２５ｂが入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト２１から剥離する。
【００４４】
上記温度検出装置２６は、定着ベルト２１に接触して該定着ベルト２１の温度を検出する温度センサ３１と、温度センサ３１を支持し、該温度センサ３１を定着ベルト２１の内周面に圧接する弾性支持部材３２と、弾性支持部材３２の一部が湾曲した状態となるように該弾性支持部材３２を拘束する拘束部材３３とで構成されている。そして、温度センサ３１の検出値によって、励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃへの電力供給量が制御され、定着ベルト２１の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。
【００４５】
上記温度センサ３１は、被測定体に接触した状態で温度を測定するものであり、ゼーベック効果を利用した熱電対や、抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等が用いられる。これらの接触式の温度センサは安価であるため、装置のコストを低減できる。
【００４６】
上記弾性支持部材３２は、定着ベルト２１の曲率より大きい曲率で弾性的に湾曲した状態となるように支持された弾性支持部３２ａと、該弾性支持部３２ａと連続し、折り曲げられた屈曲部３２ｂと、該屈曲部３２ｂの先端を折り曲げた係止部３２ｃとを有している。上記弾性支持部３２ａの一端は拘束部材３３に固定され、弾性支持部３２ａの先端側に取り付けられた温度センサ３１が湾曲した弾性支持部３２ａの弾性反発力で定着ベルト２１の内周面に押圧されている。この弾性支持部材３２は、１枚の板バネを折り曲げて弾性支持部３２ａと、屈曲部３２ｂと、係止部３２ｃとを形成したものであってもよいし、弾性支持部３２ａとなる板バネに他の部材を接合して屈曲部３２ｂ及び係止部３２ｃを形成してもよい。板バネは、バネ定数ｋが０．０１Ｎ／ｍｍ以上、１Ｎ／ｍｍ以下であり、厚みが０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下、幅が０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であるものが望ましい。
【００４７】
上記拘束部材３３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂からなる板状部材又はブロック状部材であって、加圧対向部材２４に固定され、ガイドとなる孔又はスリットが設けられている。ガイドには弾性支持部材３２の屈曲部３２ｂが挿通され、屈曲部をその軸線方向と直角方向に拘束し、軸線方向には移動可能となるように案内するものとなっている。
【００４８】
上記屈曲部３２ｂの拘束により、弾性支持部３２ａには湾曲するような変形が生じ、湾曲面の外側に取り付けられた温度センサ３１が定着ベルト２１に圧接されるときの接触圧を小さくすることができる。そして、屈曲部３２ｂが軸線方向に移動可能となっていることにより、温度センサ３１は弾性支持部３２ａの弾性反発力で進退可能となり、定着ベルト２１の変位に対して追従するものとなっている。また、弾性支持部３２ａの反発力によって屈曲部３２ｂがガイドから脱落する方向に移動したときには、係止部３２ｃが拘束部材３３に係止され、屈曲部３２ｂがガイドから脱落するのを抑止するものとなっている。
【００４９】
上記速度センサ２７は、定着ベルト２１の外周面に向けて光照射を行い、該定着ベルト２１の周面に設けられた速度検出パターン２１ｅによる反射光を検知するものである。そして、速度検出パターン２１ｅが１箇所に設けられている場合には定着ベルト２１の周長、速度検出パターン２１ｅが複数設けられている場合は該速度検出パターン間の距離と、最初の反射光を検知してから次の反射光を検知するまでの時間とから、定着ベルト２１の周回速度を検出するものである。検出された周回速度が設定値を下回った場合には、何らかの不具合があり異常加熱のおそれがあるとして制御装置２８に対して異常信号を出力し、電磁誘導加熱装置２２の出力を停止させるようになっている。  また、通常の周回速度であっても異常加熱が発生した場合には定着ベルトに当接させた温度センサ３１で異常温度を検知して同様に電磁誘導加熱装置２２の出力を停止させる。
なお、上記画像形成装置で用いられるトナーは、イエロー、マゼンタ、シアン又はブラックの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料によって形成することができる。
【００５０】
次に、上記画像形成装置及び定着装置１２の動作について説明する。
まず、感光体ドラム１の表面が帯電装置２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３から像光が照射されて感光体ドラム１の表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１の回転により現像ユニット４の１つの現像器４ａと対向する位置に移動し、現像器４ａから１色目のトナーが転移され、トナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム１の周回移動により中間転写体５との対向位置に搬送され、中間転写体上に静電的に一次転写される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置６により除去され、感光体ドラム１の表面は除電露光装置７により電位的に初期化され、再び帯電装置２との対向位置に移動する。
【００５１】
以後、現像ユニット４の３つの現像器４ｂ、４ｃ、４ｄが順次感光体ドラム１と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー像が順次形成され、中間転写体５上に重ねて転写される。
【００５２】
中間転写体上に重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写体５の周回移動により、転写ロール１１と転写対向ロール１０との対向位置に搬送され、用紙トレイから送り込まれた記録紙Ｐに当接される。転写ロール１１と中間転写体５との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー像Ｔは記録紙上に二次転写される。
【００５３】
未定着のトナー像Ｔを担持した記録紙Ｐは定着装置１２へ搬送され、定着装置１２の有する定着ベルト２１と加圧ロール２３との間に送り込まれる。
定着装置１２では、加圧ロール２３が駆動を開始し、定着ベルト２１が従動して周回を開始するのとほぼ同時、あるいは開始直後に、電磁誘導加熱装置２２が有する励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃに交流電流が供給される。励磁コイル２２ｃに交流電流が供給されると、励磁コイル２２ｃの周囲に矢印Ｈで示される磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束Ｈが定着ベルト２１が有する導電性層２１ｂを横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように、導電性層２１ｂには渦電流が発生し、該導電性層２１ｂの表皮抵抗及び導電性層２１ｂを流れる電流の大きさに比例して発熱する。一方、導電性層２１ｂを貫通した磁束は、加圧対向部材２４が有する磁性体２４ｄに向かって閉じた経路を形成する。
【００５４】
上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐは、電磁誘導加熱装置２２によって所定の温度に加熱された定着ベルト２１と、加圧ロール２３とによって加熱押圧され、トナー像Ｔは記録紙Ｐに溶融圧着される。そして、記録紙Ｐは、加圧ロール２３と弾性部材２４ａとの圧接部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト２１から剥離され易い状態となり、さらに、剥離部材２５によって定着ベルト２１から剥離される。
【００５５】
一方、定着ベルト２１が周回移動すると、該定着ベルト２１は無張力状態で支持されているため周面の形状が変化する。この形状の変化にともなって、温度センサ３１が当接している位置でも、定着ベルト２１はその周面と直角方向に変位する。これに対して温度検出装置３２は、弾性支持部３２ａが変形し、屈曲部３２ｂが拘束部材３３に対して摺動することにより、温度センサ３１が定着ベルト２１の進退に追従して常に接触した状態が維持される。これにより、温度センサ３１は定着ベルト２１の温度を正確に検出する。そして、この検出値に基づいて励磁回路２２ｄから励磁コイル２２ｃへ電力供給が制御され、定着ベルト２１の表面が所望の温度に加熱される。
【００５６】
このとき、弾性支持部３２ａは、屈曲部３２ｂが拘束されることによってあらかじめ湾曲しているため、定着ベルト２１と温度センサ３１との接触圧による変位量が少なくなっている。これにより、温度センサ３１と定着ベルト２１の内周面との接触圧は小さく保持されるとともに、定着ベルト２１の変位に適切に追従することが可能となる。したがって、柔軟なベルト状部材である定着ベルト２１を過度に変形させることなく、温度を正確に検出することができる。
【００５７】
一方、定着ベルト２１の駆動とともに、速度センサ２７は定着ベルト２１の外周面に向けて光照射を行い、速度検出パターン２１ｅで反射する光を検知して定着ベルト２１の速度を検出する。そして、周回速度に異常が認められた場合には直ちに電磁誘導加熱装置２２の駆動を停止する。
【００５８】
次に、図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの他の例について説明する。
この定着ベルト４１は、図５に示すように、ポリイミド層４１ａの外側に金属層４１ｂを形成し、さらにその外側に第２のポリイミド層４１ｃを形成して金属層４１ｂをポリイミド層４１ａ，４１ｃで挟み込むようにしたものである。そして、その外側に弾性層４１ｄ及び表面離型層４１ｅを形成したもので、速度検出パターン４１ｆは弾性層４１ｄと表面離型層４１ｅとの間に形成されている。このような定着ベルト４１は、次のような工程によって形成することができる。
【００５９】
厚さ６０ｕｍのポリイミドフィルムを外形が３０ｍｍのチューブ状に形成したもの（日東電工製）を第１のポリイミド層４１ａとし、その外側表面に無電解ニッケルメッキを行う。この工程は、無電解ニッケルメッキ液中に上記ポリイミドフィルムを浸漬し、外周面上に約１μｍ程度の厚さのニッケルメッキ層を形成する。次に電磁誘導によって発熱する金属層４１ｂとして銅を電解メッキで１０μｍの厚さで積層する。  次いでポリイミドワニスを用い、常法により、厚さ４０μｍのポリイミド層４１ｃを上記金属層４１ｂの上に形成し、ポリイミド層４１ａ，４１ｂによって電磁誘導発熱層を挟み込む構造とする。次に、第２のポリイミド層４１ｃの外側表層上に１ｕｍ程度のシランカップリング剤系プライマー（図示しない）を塗布し、乾燥した後、弾性層４１ｄとしてシリコーンゴムを成型して被覆する。被覆したゴム層を研削して、厚さを２００μｍから５００ｕｍに調整した後、その上にシリコーン系プライマー（図示しない）を１μｍ程度の厚さで塗布し、速度検出パターン４１ｆである１０〜２００ｕｍ厚のアルミ箔を無端状となったベルトの非加熱部分、すなわち周面の側縁部付近に貼りつける。  そして、ベルトの外周面全体をトナー離型性を有するＰＦＡチューブ等を用いて被覆し、厚さ３０ｕｍの表面離型層４１ｅを形成する。
【００６０】
このような定着ベルトでは、図３に示す定着ベルトと同様に、長期間の使用によって速度検出パターン４１ｆが損傷したり劣化することがなく、さらに電磁誘導によって発熱する金属層４１ｂがポリイミド層４１ａ，４１ｃに挟まれているので、繰り返し屈曲されても生じる曲げひずみが小さく、金属層の劣化を防止することができる。これにより長期間にわたって安定した電磁誘導加熱を行うことができる。
【００６１】
また、以上に説明した実施の形態では、速度検出パターンを、アルミ箔の貼着によって形成したが、次のような構成によるものを採用することもできる。
この実施形態では、ポリイミド層、金属層、弾性層を積層した上に、プライマーと光反射機能を有する顔料との混合物を１０μｍから１００μｍ程度の厚さで塗布することによって速度検出パターンを形成する。プライマーは、表面離型層と弾性層とを密着させるのに適した一般的なものを適宜に選択することができる。また、光反射機能を有する顔料は、例えば日本光研工業製のパール顔料（ＭＦ−１００，ＭＭ−１００Ｒ）等を用いることができる。混合比はプライマーに５〜２０重量％の顔料を混合するのが望ましい。このプライマーの塗布は、例えば所定の範囲にマスキングを行い、０．１〜０．２Ｍｐａ程度の圧力でスプレーコートを行う。塗布したパターンは焼き付けを行って固定化した後、ＰＦＡによって被覆する。
【００６２】
図６は、本願発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム５１と、この感光体ドラム５１の周囲に、帯電装置５２と、露光装置５３と、現像ユニット５４と、無端状の中間転写ベルト５５と、クリーニング装置５６と、除電露光装置５７とを備えている。また、中間転写ベルト５５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５５に一次転写させる転写帯電器５８と、２つの支持ロール５９ａ、５９ｂと、二次転写を行うための転写ロール６０とが配置されており、これらによって中間転写ベルト５５が周回可能に張架されている。さらに、転写ロール６０と中間転写ベルト５５を介して対向する位置には、加圧ロール６１が配設されている。また、中間転写ベルト５５の内周面に沿って、中間転写ベルト５５及び中間転写ベルト５５上のトナー像を加熱する電磁誘導加熱装置６２と、該中間転写ベルト５５の温度を測定する温度検出装置６３と、中間転写ベルト５５の外周面に光照射を行って周回速度を検出する速度センサ６４と、中間転写ベルト５５上の残留トナーを除去するクリーニング装置６５とが設けられている。
なお、感光体ドラム５１、帯電装置５２、露光装置５３、現像ユニット５４、クリーニング装置５６、除電露光装置５７、転写帯電器５８は、図１に示す画像形成装置と同様のものを用いることができる。
【００６３】
上記中間転写ベルト５５は、図７に示すように、耐熱性の高いシート状部材からなる基体層５５ａと、その上に積層された導電性層５５ｂと、最も上層となる表面離型層５５ｃとの３層で構成されており、導電性層５５ｂは、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となる材質が選択される。また、表面離型層５５ｃは、離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、光透過性の材料特に透明の材料がよく、例えばＰＦＡ等が用いられる。
【００６４】
また、上記中間転写ベルトは導電性層５５ｂの上に速度検出パターン５５ｄが形成されており、これを覆うように表面離型層が形成されている。上記速度検出パターン５５ｄは、光を反射しにくい材料を所定範囲に塗布したものであり、銅・アルミニウム等の金属で形成されている導電性層が大きな反射率を有するのに対して反射率が大きく異なるものとしている。
【００６５】
上記速度センサ６４は、図２に示す定着装置で用いているものと同じものを用いることができる。ただし、この画像形成装置では速度検出パターン５５ｄが光を反射しにくい領域となっており、この速度検出パターン５５ｄによって反射光が検知できなくなった後、反射光が検知された時から中間転写ベルトが１周し、速度検出パターン５５ｄによって反射光の遮断及び再検出が行われるまでの時間、又は複数の速度検出パターンによって反射光の遮断及び再検出が行われる時間から中間転写ベルトの速度を検出するものとなっている。
【００６６】
上記温度検出装置６３は、図２に示す定着装置が有する温度検出装置２６と同様のものを用いることができ、温度センサは弾性支持部の弾性反発力によって中間転写体５５の内周面に圧接され、温度を検出するものとなっている。そして、弾性支持部の弾性反発力が抑制されるため、温度センサが中間転写体５５に強く圧接されて中間転写ベルト５５が過度に変形したり、傷付くことがないようにしている。
【００６７】
この画像形成装置では、感光体ドラム５１から中間転写体５５上に転写され、複数色が重ね合わされたトナー像Ｔは、中間転写体５５の周回移動により、電磁誘導加熱装置６２と対向する加熱領域を通過する。トナー像Ｔは、中間転写体上で加熱されて溶融し、転写ロール６０と加圧ロール６１との圧接部に搬送される。この搬送にタイミングを合わせて、記録紙Ｐが用紙トレイ（図示しない）から中間転写体５５と加圧ロール６１との間に送り込まれ、トナー像Ｔが記録紙Ｐに圧着され、転写と定着とが同時に行なわれる。
【００６８】
このとき、温度検出装置６３の検出値によって電磁誘導加熱装置６２に供給する電力が制御され、中間転写体５５の表面温度が所望の温度を維持するようになっている。また、異常温度が検出されると直ちに電力の供給が遮断される。
【００６９】
一方、中間転写ベルトの駆動時は、速度センサ６４によって駆動速度が継続的に検出されており、駆動が停止したり駆動速度が異常に低下したときには直ちに電磁誘導加熱装置６２への電力供給を停止し、中間転写ベルト５５が過度に加熱されて損傷するのを防止するようになっている。
【００７０】
なお、上記中間転写ベルトは、例えば図３又は図５に示す定着ベルトのように弾性層を設け、表面離型層の内側にある層の光の反射性が小さい場合には、速度検出パターンとして光反射性が良好なものを形成し、このパターンによって反射する光を検知して速度を検出することもできる。
【００７１】
また、以上に説明した実施の形態では、速度検出パターンはベルトの周方向の一箇所又は複数箇所に設けるものであったが、図８に示すようにベルト７１の周方向に連続するように速度検出パターン７１ａを設け、周方向の１箇所又は複数の位置で切断された形状に形成することもできる
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係るベルト又は定着装置では、ベルトの周回速度を検出するための速度検出パターンが、最外層とその内側層との間に形成されており、繰り返し屈曲されることによって剥がれ落ちたり、熱による劣化を生じることがなくなる。  また、非加熱領域あるいは加圧部材によって押圧される領域外に形成することによって熱的要因あるいは機械的要因による劣化を防止することができる。また、本発明の定着装置では、ベルトの速度検出パターンが加熱・加圧等によって剥落したり劣化するのが防止され、ベルトの駆動速度の検出を長期間にわたって安定的に行うことができ、加熱装置による過加熱等の異常状態の発生及びベルトの損傷を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である定着装置を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置で用いられる定着装置を示す概略構成図である。
【図３】図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの拡大断面図である。
【図４】図２に示す定着装置の概略正面図である。
【図５】図２に示す定着装置で用いることができる定着ベルトの他の例を示す拡大断面図である。
【図６】本願発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】図６に示す画像形成装置で用いることができる中間転写ベルトの拡大断面図である。
【図８】本願発明の他の実施形態であるベルトを示す拡大断面図である。
【図９】従来のベルトを示す概略斜視図及び拡大断面図である。
【図１０】従来のベルトの他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１、５１      感光体ドラム
２、５２      帯電装置
３、５３      露光装置
４、５４      現像ユニット
５            中間転写体
６、５６      クリーニング装置
７、５７      除電露光装置
８、５８      転写帯電器
９、５９      支持ロール
１０            転写対向ロール
１１、６０      転写ロール
１２            定着装置
１３、６５      クリーニング装置
２１、７１      定着ベルト
２１ａ              基体層
２１ｂ              導電性層
２１ｃ              弾性層
２１ｄ              表面離型層
２１ｅ              速度検出パターン
２２、６２      電磁誘導加熱装置
２３            加圧ロール（加圧部材）
２４            加圧対向部材
２５            剥離部材
２６、６３      温度検出装置
２７、６４      速度センサ
２８            制御装置
３１            温度センサ
３２                弾性支持部材
３３                拘束部材
４１            定着ベルト
４１ａ          第１のポリイミド層
４１ｂ          金属層
４１ｃ          第２のポリイミド層
４１ｄ          弾性層
４１ｅ          表面離型層
４１ｆ          速度検出パターン
５５            中間転写ベルト
５５ａ          基体層
５５ｂ          導電性層
５５ｃ          表面離型層
５５ｄ          速度検出パターン
６１            加圧ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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