(57)【要約】【課題】特別なセンサを新たに設けることなく、使用状態に応じた装置寿命を的確に検知することにより、無駄な交換やユーザーの満足度・利便性の低下の防止といった要請を両立することができる電磁誘導加熱方式のベルト定着装置を簡易な構成で安価に提供する。【解決手段】金属層７１ｂ，７１ｃを含む無端状のベルト部材７１と、このベルト部材７１の金属層７１ｂ，７１ｃを電磁誘導加熱する励磁コイル７５ｂとを有するベルト定着装置７において、ベルト部材７１の金属層７１ｂ，７１ｃの劣化を励磁コイル７５ｂを介して検知する劣化検知手段を備えていることを特徴とする。【選択図】図３
2007286407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を含む無端状のベルト部材と、このベルト部材の前記金属層を電磁誘導加熱する励磁コイルとを有し、
前記ベルト部材の前記金属層の劣化を前記励磁コイルを介して検知する劣化検知手段を備えていることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項２】
前記ベルト部材内において、前記金属層よりも曲げ歪が大きくなる領域に検知片を設け、
前記劣化検知手段は、前記金属層の劣化と相関を有する前記検知片の特性値の変化を、前記励磁コイルを介して検知することにより構成されてい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】
前記検知片は、前記金属層と同種の金属にて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のベルト定着装置。
【請求項４】
前記検知片は、最大通紙領域外に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のベルト定着装置。
【請求項５】
前記検知片は、大きさが５ｍｍ角〜３０ｍｍ角、厚さが３μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のベルト定着装置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、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置に用いられる未定着トナー像を加熱・加圧定着する定着装置に関するものであり、特に、電磁（磁気）誘導加熱方式のベルト定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公平５−０９０２７号公報
【特許文献２】特開平４−１６１９７４号公報
【０００３】
従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）化し、このトナー像を感光体ドラム上から記録媒体に直接転写した後に、或いは、このトナー像を一旦中間転写体に一次転写し、該中間転写体から記録媒体に二次転写紙した後に、定着装置によって当該トナー像を記録媒体に定着している。
【０００４】
このような画像形成装置に用いられる定着装置としては、加熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。
【０００５】
この加熱ローラ方式の定着装置は、互いに圧接されて回転する加熱ローラ（定着ローラ）と加圧ローラのローラ対を基本構成とし、このローラ対の圧接ニップ部に未定着トナー画像を担持した記録材を導入して挟持搬送させることで未定着トナー画像を記録材面に加熱・加圧定着させるものである。
【０００６】
加熱ローラは一般にアルミ金属ローラを基体とし、その外側に耐熱ゴムを上層としてコートし、内部に熱源としてヒータを配設したものであり、熱源であるヒータの通電電力により、該ヒータを発熱・発光させて、輻射・対流によって加熱ローラの基体であるアルミ金属ローラを加熱するものである。ここで、ローラ基体であるアルミ金属ローラは受けた熱をローラ全体に温度差のないよう伝導する役割を担う。
【０００７】
このようにして一様な温度分布となった加熱ローラは、その上層にコートされた耐熱ゴムを介して記録材上の未定着トナー像を加熱・溶融させて記録材に染み込ませ定着させる。すなわち、伝熱経路としては、ヒータ→ヒータガラス管→管内空間（放射、対流）→ローラ基体→耐熱ゴムといった伝熱モデルにより被加熱部材としての記録材に熱を伝達する構成である。このような従来の加熱ローラ方式の定着装置の一般的な概略構成を図８に示す。
【０００８】
図８において、不図示の画像形成部から、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐが搬送ベルト１０１により、定着装置の加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２０との圧接ニップ部（定着ニップ部）へ搬送導入される。
【０００９】
加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２０は記録材Ｐが搬送ベルト１０１で搬送されて入口側センサ１１５で検知された信号に基づいてモータＭが駆動を始めることにより回転を開始する。
【００１０】
そして、記録材Ｐは加熱ローラ１１０と加圧ローラ１２０の圧接ニップ部に搬送され、該ニップ部にて加熱及び加圧を受けて排出され、出口側センサ１１７を通過する。その後、センサ１１７の信号がオンからオフに変化し、モータＭの駆動が停止する。
【００１１】
ここで、加熱源であるヒータは、通常、ガラス封止した細長い棒状のハロゲンヒータＨを用い、これをローラ中央部の中空部に通し、加熱ローラ１１０の温度制御は、ローラ１１０に近接させて配した温度検知素子１１９（例えば、サーミスタ感熱素子）によりローラ温度を検知し、交流電源とハロゲンヒータＨ間に設けられたスイッチング素子（例えば、トライアック）等によってオン／オフ制御を行い、目標の一定温度が得られるように制御している。
【００１２】
このような加熱ロール方式に対して、電磁誘導加熱方式の定着装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
上記特許文献１では、電磁誘導により加熱部材としての加熱ローラ（定着ローラ）に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が開示されている。このような電磁誘導加熱方式の定着装置においては、渦電流の局所的な発生を利用することで、定着ローラ基体の表面を選択的に加熱することができ、発熱箇所をトナーに近くすることができるため、伝熱経路としては、基体表面→耐熱ゴムといった単純な伝熱モデルとなり、ハロゲンランプを用いた上述の加熱ロール方式に比べウォームアップ時間が大幅に短縮できるという利点を有している。
【００１４】
また、上記定着ローラに換えて、定着部材として金属層を設けた薄肉の無端状の定着ベルトを用いるものがあり、該定着ベルトには、複数の支持ローラによって張架されたタイプと、内部に押圧部材を有し無張架の状態で周回駆動されるタイプとが知られている。定着ベルトは薄肉の耐熱性樹脂等を基層とし、ローラ部材に比べ熱容量が小さいため、ローラ部材よりも短時間でウォームアップを行うことができる。さらに、無張架タイプの定着ベルトは、他の部材と接触する面積を小さくすることができ、他の部材への熱移動が低減され、一層効率の良いウォームアップを行うことができる。
【００１５】
すなわち、加熱方式として電磁誘導を用い、定着部材として金属層を設けた薄肉の定着ベルトを用いることで、極めて短い時間でウォームアップを行うことができることになる。
【００１６】
ここで、上述のような定着ベルトを用いた電磁誘導加熱方式の定着装置の寿命を決める主なものは発熱層等の金属層である。一般に、電磁誘導加熱される発熱層は金属にて形成されるため、いわゆるニップ内での繰り返し変形により金属が疲労破壊を起こし、発熱層としての機能を果たさなくなり、当該時点が定着ベルトを用いた電磁誘導発熱方式の定着装置の寿命となってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、一般に、定着装置などの交換可能部品は、製造者（メーカー）が決めた寿命到達の直前にカスタマーエンジニアが交換するか、若しくは故障によりユーザーのクレームとして発生した時点で交換するのが通常であった。しかし、ユーザーの使用環境によっては、製造者が決めた寿命に到達しても正常に動作する装置もあるため、無駄な交換も存在するのが実情であり、また、クレームが出て初めて交換する方法では、使用不能な期間を発生させることになるため、ユーザーの満足度や利便性の低下に繋がってしまう。
【００１８】
そこで、無駄な交換やユーザーの満足度・利便性の低下の防止といった要請の両立を可能とするために、定着ベルトの使用状態に応じた適正な寿命の検知が従来から望まれていた。
【００１９】
このような要請に対し、ハロゲンヒータを用いた従来の加熱ロール方式の定着装置については、定着部材の寿命を把握するための検知手段（例えば、特許文献２参照）が開示されているが、この先行技術に開示された検知手段は、ハロゲンヒータの特性に基づいて劣化を検知するものであり、当然に、電磁誘導加熱方式の定着装置には適用することができず、未だ、電磁誘導加熱方式の定着装置については、有効な寿命検知方法が開発されていないのが実情である。
【００２０】
そこで、本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、特別なセンサを新たに設けることなく、使用状態に応じた装置寿命を的確に検知することにより、無駄な交換やユーザーの満足度・利便性の低下の防止といった要請を両立することができる電磁誘導加熱方式のベルト定着装置を簡易な構成で安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明に係るベルト定着装置は、金属層を含む無端状のベルト部材と、このベルト部材の前記金属層を電磁誘導加熱する励磁コイルとを有するベルト定着装置において、前記ベルト部材の前記金属層の劣化を前記励磁コイルを介して検知する劣化検知手段を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
一般に、電磁誘導方式のベルト定着装置の定着ベルトには、発熱層や保護層といった金属層が形成されており、こうした電磁誘導方式のベルト定着装置の寿命を決定するのは、定着ベルトの回転に伴う繰り返しの曲げによる当該金属層の疲労破壊であることが判明している。
【００２３】
そこで、上述のように構成した本発明のベルト定着装置によれば、金属層を含む無端状のベルト部材と、このベルト部材の前記金属層を電磁誘導加熱する励磁コイルとを有するベルト定着装置において、前記ベルト部材の前記金属層の劣化を前記励磁コイルを介して検知する劣化検知手段を備えているので、特別なセンサを新たに設けることなく、使用状態に応じた装置寿命を的確に検知することができる電磁誘導加熱方式のベルト定着装置を簡易な構成で安価に実現することができる。
【００２４】
また、前記ベルト部材内において、前記金属層よりも曲げ歪が大きくなる領域に検知片を設け、前記劣化検知手段は、前記金属層の劣化と相関を有する前記検知片の特性値の変化を、前記励磁コイルを介して検知することにより構成されていてもよい。
【００２５】
このように構成した場合には、ベルト部材内において、金属層よりも曲げ歪が大きくなる領域に検知片を設け、劣化検知手段が、金属層の劣化と相関を有する検知片の特性値の変化を、励磁コイルを介して検知することにより構成されているので、ベルト部材の金属層の劣化を検知する劣化検知手段を簡易な構成で安価に実現することができる。
【００２６】
さらに、前記検知片は、前記金属層と同種の金属にて形成されていてもよい。
【００２７】
ここで、金属層と同種の金属とは、金属層が複数の金属層（例えば、銅発熱層とニッケル保護層）にて形成されている場合には、いずれかの金属層と同種の金属であればよいものとする。
【００２８】
このように構成した場合には、検知片が、金属層と同種の金属にて形成されているので、金属層の劣化をより精度良く確実に検知することができる。
【００２９】
さらにまた、前記検知片は、最大通紙領域外に設けられていてもよい。
【００３０】
このように構成した場合には、検知片が、最大通紙領域外に設けられているので、検知片が電磁誘導作用により発熱しても、定着処理に必要な所定の温度分布に影響を与えることなく、金属層の劣化を確実に検知することができる。
【００３１】
さらにまた、前記検知片は、大きさが５ｍｍ角〜３０ｍｍ角、厚さが３μｍ〜３０μｍであってもよい。
【００３２】
このように構成した場合には、定着特性に影響を与えることなく、ベルト部材の金属層の劣化を検知するのに必要十分な大きさの検知片を容易に実現することができる。
【００３３】
また、本発明は、上記ベルト定着装置を備える画像形成装置をも対象とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、使用状態に応じた装置寿命を的確に検知することにより、特別なセンサを新たに設けることなく、無駄な交換やユーザーの満足度・利便性の低下の防止といった要請を両立することができる電磁誘導加熱方式のベルト定着装置を簡易な構成で安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３６】
まず、本発明に係るベルト定着装置が適用可能な画像形成装置の概略構成について、図１を参照して説明する。
【００３７】
図１に模式的に示されるように、本発明が適用可能な画像形成装置１０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感光体ドラム１を備えており、この周囲に、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装置４と、感光体ドラム１と対向し、記録材Ｐを挟んで感光体ドラム１との間に転写バイアス電界を生成する転写ロール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とが設けられている。そして、記録材Ｐは感光体ドラム１と転写ロール５との対向部の搬送方向上流側から供給され、搬送方向下流側には記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像を加熱加圧して定着する定着装置７が設けられている。ここで、感光体ドラム１は、金属製ドラムの表面に有機感光材料、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層を形成したものを用いることができる。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帯電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に接触して従動回転するようになっている。そして、所定の電圧を印加することにより、帯電ロール２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させ、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。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り、これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、例えばブラックのトナーを収容しており、感光体ドラム１と近接して対向し、感光体ドラム上の潜像に対応してトナーを転移し、可視像を形成するものである。転写ロール５は、導電性若しくは半導電性のロール状部材からなり、感光体ドラム１との間に転写用バイアス電圧を印加することによって、感光体ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する。クリーニング装置６は、例えば不図示のブレードを有し、感光体ドラム１の表面にこのブレードを圧接し、感光体ドラム１上に残留するトナーを掻き取るように除去するものである。なお、ブレードに代えて、ロール状部材によってトナーを掻き取ったり、ブラシによってトナーを掃き出すものであってもよい。
【００３８】
ここで、本発明に係る定着装置７は、電磁誘導加熱される回転自在に形成された定着ベルト７１と、この定着ベルト７１の軸線と平行に圧接される加圧ロール７２とを備えた、電磁誘導加熱方式のベルト定着装置として構成されている。
【００３９】
なお、本発明に適用可能な画像形成装置としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、画像形成手段を回転体上に配置したいわゆるロータリー型や、並列配置したタンデム型のいずれにおいても適用可能である。
【００４０】
次に、本発明に係るベルト定着装置７の詳細について、図２〜図３を参照して説明する。ここで、図２は、本実施の形態に係るベルト定着装置の概略断面図であり、図３は、本実施の形態に係るベルト定着装置の概略正面図である。また、図４は、定着ベルトの構成を示す拡大断面図である。
【００４１】
図２及び図３に示すように、本実施の形態に係る定着装置７は、無端状の周面を有する定着ベルト７１と、この定着ベルト７１の外周面に当接される加圧ロール７２と、この加圧ロール７２と対向して定着ベルト７１の内周面に当接され、定着ベルト７１を加圧ロール７２に押圧する押圧パッド７３と、該押圧パッドを支持するパッド支持部材７４と、定着ベルト７１の外周面に沿って設けられ、該定着ベルト７１を加熱する電磁誘導加熱装置７５と、定着ベルト７１の両側縁部の内周面に当接されているガイド部材７６ａ、７６ｂ等とを備えている。また、加圧ロール７２と押圧パッド７３との圧接部の上流側には、定着ベルト７１の外周面と対向するように、定着ベルト７１の表面の温度を測定する温度センサ７７が設けられている。
【００４２】
定着ベルト７１は、図４に示すように、その内周面側から順に、耐熱性の高いシート状部材からなる基層７１ａと、その上に積層された発熱層としての導電性層７１ｂ、その上に保護層７１ｃ、さらに積層された弾性層７１ｄと、最も上層となる表面離型層７１ｅとから構成されている。また、各層の間には接着のためにプライマー層を設けてもよい。
【００４３】
基材層７１ａとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が好適に用いられる。厚さは、強度と柔軟性の両立及び立ち上がり時間の短縮という観点から、１０〜１００μｍ、好ましくは厚さ５０〜１００μｍ（例えば、７５μｍ）が適している。なお、本実施の形態においては、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂が使用されている。
【００４４】
導電性層７１ｂは、電磁誘導加熱装置７５によって生じる磁界の電磁誘導作用により誘導発熱する発熱層であり、鉄・コバルト・ニッケル・銅・アルミニウム・クロム等の金属層を１〜３０μｍ程度の厚み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。なお、本実施の形態では、厚さ１０μｍの銅が使用されている。
【００４５】
保護層７１ｃは、定着ベルト７１の厚さ方向の中立面（定着ベルト７１が変形しても曲げ歪みが発生しない面）に発熱層（導電性層）７１ｂ内が位置するように調整するための層であり、所定のヤング率及び厚さがあれば材料の限定はないが、製造コスト、熱容量などを考慮すると、やはり金属層で形成することが望ましい。なお、本実施の形態では、厚さ５μｍのニッケルが使用されている。
【００４６】
すなわち、本実施の形態において、導電性層（発熱層）７１ｂ及び保護層７１ｃは、いずれも金属層として形成されている。
【００４７】
弾性層７１ｄは、厚さが１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜５００μｍの耐熱性、熱伝導性が良いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。なお、本実施の形態では、厚さ３００μｍのシリコーンゴムが使用されている。
【００４８】
表面離型層７１ｅは、記録材Ｐ上に転写された未定着トナー像と、直接接触する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層７１ｅを構成する材料としては、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。本実施の形態では、厚さ３０μｍのＰＦＡが使用されている。
【００４９】
さらに、本実施の形態における定着ベルト７１では、ベルト全体が曲げられたときの曲げ歪が、上記発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃといった金属層よりも曲げ歪みが大きくなるような箇所に、本発明の劣化検知手段を構成する薄板（薄膜）状の検知片７１Ｓが設けられている。具体的には、定着ベルト７１の厚さ方向の、中立面よりも外側（加圧ロール７２と対向する表面側）であって、かつ、金属層である発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃよりも外側に、大きさが５ｍｍ角〜３０ｍｍ角、厚さが３μｍ〜３０μｍの金属片７１Ｓが、最大通紙領域Ｒの外部（軸方向外側）に設けられている。この検知片７１Ｓは、定着ベルト７１の寿命を決める発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃの劣化を検知するためのものであり、材質としては、定着ベルト７１の曲げに対して、金属層（発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃ）の劣化と相関を有する部材であれば、適宜選定可能であるが、発熱層７１ｂ又は保護層７１ｃと同じ金属材料であることが好ましい。
【００５０】
なお、本実施の形態では、検知片７１Ｓを定着ベルト７１の厚さ方向の、中立面よりも外側であって、かつ、金属層である発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃよりも外側に設けているが、発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃといった金属層よりも曲げ歪みが大きくなるような箇所であれば、例えば、定着ベルト７１の厚さ方向内側に設けても差し支えない。
【００５１】
このように検知片７１Ｓの材質を、発熱層７１ｂを形成する金属（本例では、銅）又は保護層７１ｃを形成する金属（本例では、ニッケル）と同じ金属材料とすることで、これらの金属層の劣化をより精度良く確実に検知することが可能となる。
【００５２】
また、検知片７１Ｓを、最大通紙領域Ｒの軸方向外側に設けることにより、当該検知片７１Ｓが電磁誘導作用により発熱しても、定着ベルト７１上の未定着画像の定着に必要な所定の温度分布に影響を与えることなく、金属層の劣化検知を行うことが可能となる。なお、この検知片７１Ｓを用いた劣化検知の方法については後述する。
【００５３】
次に、加圧ロール７２は、金属製の円筒状芯金７２ａを芯材とし、該芯金２ａの表面にシリコーンゴム・フッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性層７２ｂと、最表面に表面離型層７２ｃとを備えており、該加圧ロール７２と押圧パッド７３とで定着ベルト７１を挟持した状態に保持して定着ニップを形成している。
【００５４】
この加圧ロール７２は、２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト７１を介して押圧パッド７３に圧接されており、駆動モータＭによって周回駆動され、これに伴って定着ベルト７１が従動回転する。そして、当該定着ニップに未定着トナー像が転写された記録材Ｐを通過させることにより、熱及び圧力で未定着トナー像を記録材Ｐ上に定着して、定着画像を形成するようになっている。
【００５５】
押圧パッド７３は、ＳＵＳ、鉄等の金属又は耐熱性を有する樹脂等からなる台座７３ａに接着された、シリコーンゴム等の弾性部材７３ｂを備え、定着ベルト７１を加圧ロール７２に押し付けるものであり、弾性部材７３ｂ及び定着ベルト７１と加圧ロール７２との間にニップ部が形成される。なお、本実施の形態では、押圧パッド７３と定着ベルト７１との相互摺動摩擦力を低減するために、これらの間に耐熱性のグリス等の潤滑剤を塗布している。
【００５６】
ガイド部材７６は耐熱性樹脂からなり、パッド支持部材７４を支持し、軸方向両端部で固定支持された支持部７２１と、定着ベルト７１の端部側縁を規制する内面ガイド部７２２と、定着ベルト７１の軸方向両端部と嵌合するエッジガイド部７２３とを備えるものである。
【００５７】
また、電磁誘導加熱装置７５は、定着ベルト７１の外周面に沿って、この外周面とのギャップが２ｍｍ程度となるよう配置されており、定着ベルト７１の導電性層を誘導加熱して発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置７５は、定着ベルト７１の外周面に沿った曲面を有する台座７５ａと、台座７５ａに支持された励磁コイル７５ｂと、この励磁コイル７５ｂに交流電流を供給する励磁回路７５ｃとで主要部が構成されている。
【００５８】
台座７５ａは、絶縁性および耐熱性を有する材料からなり、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。
【００５９】
励磁コイル７５ｂとしては、例えば、耐熱性の絶縁材料（例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等）によって相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回（例えば、１１ターン）巻いたものが定着ベルト７１の軸方向略全域に亘って延在するターン部７５ｄ（励磁コイル７５ｂを上方から見た形状）として形成されている。そして、励磁コイル７５ｂは接着剤によって固められることでその形状を維持しながら台座７５ａに固定されている。
【００６０】
この電磁誘導加熱装置７５においては、励磁回路７５ｃから励磁コイル７５ｂに交流電流が供給されると、励磁コイル７５ｂの周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。ここで、交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、本実施の形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。そして、この磁束が定着ベルト７１の導電性層７１ｂを横切るとき、この磁界の変化を妨げるような磁界が生じるように導電性層７１ｂ中に渦電流が発生し、当該導電性層７１ｂには、その表皮抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ2Ｒ）でジュール熱が発生し、定着ベルト７１が所定の温度まで加熱されるようになっている。
【００６１】
次に、上述した本発明に係る検知片７１Ｓによる定着ベルト７１の劣化検知方法について説明する。
【００６２】
一般に、本実施の形態のように、発熱層である金属層７１ｂの膜厚が１〜３０μｍ程度の場合には、膜厚が厚い方が誘導発熱しやすい、つまり力率が高くなる。従って、定着ベルト７１の回転に伴って検知片７１Ｓが回転して励磁コイル７５ｂを横切る際に、検知片７１Ｓが励磁コイル７５ｂの直下にある時とそうでない時とでは力率が異なり、検知片７１Ｓが励磁コイル７５ｂの直下にある時が最も力率が高くなる。
【００６３】
そこで、本発明に係る劣化検知手段は、電磁誘導加熱手段である励磁コイル７５ｂを劣化検知手段として流用（兼用）し、検知片７１Ｓの力率の変化を励磁コイル７５ｂを介してモニターすることにより定着ベルト７１の金属層７１ｂ，７１ｃの劣化検知を可能としている。このような劣化検知手段を構成する検知片７１Ｓの回転位置に応じた力率の経時変化を図５に示す。
【００６４】
図５から理解されるように、定着ベルト７１の回転周期をＴ0として、検知片７１Ｓが励磁コイル７５ｂのターン部７５ｄの直下にきた時（図中、ｔ0＋ｎＴ0の時：ｎは整数）にその力率は最大値をとることがわかる。
【００６５】
また、検知片７１Ｓは、定着ベルト７１の厚さ方向の、発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃよりもベルト外側で、かつ、中立面よりも外側に設けられているため、定着ベルト７１が定着ニップ内などで変形する際、検知片７１Ｓに発生する曲げ歪みは発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃに発生する曲げ歪みよりも大きくなる。従って、定着ニップ内での繰り返し変形により、発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃよりも検知片７１Ｓの方に早い段階で劣化（クラック）が発生することとなる。すなわち、図６に模式的に示すように、検知片７１Ｓのクラック発生サイクル（クラック発生時刻）を縦軸とし、発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃのクラック発生サイクル（クラック発生時刻）を横軸とした場合、両者の関係は線形の相関を有し、検知片７１Ｓのクラック発生の方が、発熱層７１ｂ／保護層７１ｃのクラック発生よりも早いことが理解される。
【００６６】
検知片７１Ｓにクラックが発生すると、励磁コイル７５ｂを介して検知される力率の最大値はクラックが入っていない場合に比べ小さくなる。つまり、図７に模式的に示すように、上記の力率最大値を時間に対してプロットすると、ある時点まで一定値を示し、検知片７１Ｓにクラックが発生し始めるとほぼ線形に力率が低下し、ある値で安定する。そして、検知片７１Ｓにクラックが発生する時期と発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃにクラックが発生する時期とは線形の相関を有するので、検知片７１Ｓにクラックが発生する時期を検知することで、定着ベルト７１の寿命を決定する発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃの寿命を予測することが可能となる。
【００６７】
すなわち、本実施の形態に係る劣化検知手段によれば、検知片７１Ｓの力率の変化を励磁コイル７５ｂを介してモニターしておくことで、定着ベルト７１の発熱層７１ｂ及び／又は保護層７１ｃの寿命と検知片７１Ｓの寿命との所定の相関関係に基づいて、定着ベルト７１の使用状態に応じた的確な寿命の検知が可能となる。
【００６８】
また、電磁誘導加熱手段である励磁コイル７５ｂを劣化検知手段として流用することにより、特別なセンサを新たに設けることなく、装置の小型化・コストダウンに寄与することができる。
【００６９】
次に、このような劣化検知手段を用いた具体的な検証結果について説明する。
【００７０】
検証に当たっては、まず、最大通紙領域Ｒの軸方向外側において、定着ベルト７１のニッケル保護層７１ｃ（厚さ５μｍ）上に、薄いプライマー層を介して３μｍ厚のニッケル検知片７１Ｓを設けた。中立面の位置は、各層のヤング率を調整することで、厚さ１０μｍの銅発熱層７１ｂの中心とし、中立面と保護層７１ｃのニッケル表面までの距離を１０μｍに設定すると共に、中立面と検知片７１Ｓ表面との距離は１３μｍに設定した。
【００７１】
従って、計算上は、定着ベルト７１が変形した際、保護層７１ｃ表面に発生する曲げ歪みと検知片７１Ｓ表面に発生する曲げ歪みの比は、１：１．３となる。
【００７２】
ここで、曲げ歪みとクラック発生サイクルとは、広い範囲で言うと線形関係ではないが、定着ニップ内での歪みレベルで言うと、３割の違いはほぼ線形関係であると言って良い。よって、長時間の定着動作において、検知片７１Ｓにクラックが発生し始めるまでのサイクル数、すなわち力率最大値が減少し始めるまでのサイクル数をＣｈとしたとき、その時点から０．３×Ｃｈサイクルで保護層７１ｃにクラックが発生する、つまり寿命になると予測できる。
【００７３】
従って、例えば、クラック発生サイクル数Ｃｈの後、適切な時点で定着ベルト７１の寿命直前であることを示すメッセージを表示することで、使用状態に応じた定着ベルト７１の的確な寿命を検知することができ、これにより、無駄な交換の防止とユーザーの利便性の低下防止といった要請の両立が可能となる。
【００７４】
実際に、所定の定着条件で１．３×Ｃｈサイクル付近で定着ベルト７１の保護層７１ｃにクラックが発生することを確認し、これにより本発明に係る劣化検知手段により、定着ベルト７１の使用状態に応じた的確な寿命を検知できることが確認できた。
【００７５】
なお、上述の実施の形態では、検知片７１Ｓの力率の変化を検知することにより、劣化検知手段を構成して定着ベルト７１の寿命を検知したが、本発明はこのような劣化検知手段に限定されるものではなく、定着ベルト７１の金属層７１ｂ，７１ｃの寿命と相関を有する検知片７１Ｓの磁気特性値の変化を、励磁コイル７５ｂを介してモニターすることにより劣化検知手段を構成することができる。例えば、検知片７１Ｓのインダクタンスの変化を、励磁コイル７５ｂを介してモニターすることにより、定着ベルト７１の劣化を検知するように構成してもよい。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、より精度の高い金属層の劣化を安定して検知するという観点から、定着ベルト７１内に金属層７１ｂ，７１ｃと同種の金属で形成された検知片７１Ｓを設けることにより、金属層７１ｂ，７１ｃの劣化を検知したが、従来の装置構成を流用して、より簡易な構成で金属層７１ｂ，７１ｃの劣化を検知するという観点からは、検知片７１Ｓを省略して、励磁コイル７５ｂの電圧／電流をモニターすることにより、定着ベルト７１の金属層７１ｂ，７１ｃの劣化を判別するように構成してもよい。すなわち、このように構成した場合には、金属層７１ｂ，７１ｃに実際にクラックが発生した時点で、例えば、当該クラック発生部分のインダクタンスが変化して励磁コイル７５ｂに誘導される電圧／電流が変化するので、検知片７１Ｓを設ける場合に比し、金属層７１ｂ，７１ｃの劣化を精度よく迅速で安定したタイミングで検知するという点では劣るものの、励磁コイル７５ｂに誘導される電圧／電流をモニターすることにより、従来と全く同様な装置構成で定着ベルト７１の劣化を判定することが可能となり、特別なセンサを設けるような構成に比し、大幅なコストダウン及び装置小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の概略断面図である。
【図３】本発明に係る定着装置の概略正面図である。
【図４】本発明に係る定着装置に用いられる定着ベルトの構成を示す拡大断面図である。
【図５】検知片の回転位置に応じた力率の経時変化を示す図である。
【図６】発熱層及び／又は保護層のクラック発生サイクルと検知片のクラック発生サイクルとの線形関係を示す図である。
【図７】クラックの発生に伴う力率の最大値の変化を模式的に示す図である。
【図８】従来の加熱ローラ方式の定着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１：感光体ドラム、２：帯電ロール、３：露光装置、４：現像装置、５：転写ロール、６：クリーニング装置、７：ベルト定着装置、１０：画像形成装置、７１：定着ベルト、７１Ｓ：検知片、７１ａ：基層、７１ｂ：導電性層、７１ｃ：保護層、７１ｄ：弾性層、７１ｅ：表面離型層、７２：加圧ロール、７３：押圧パッド、７４：パッド支持部材、７５：電磁誘導加熱装置、７５ａ：台座、７５ｂ：励磁コイル、７５ｃ：励磁回路、７５ｄ：ターン部、１０１：搬送ベルト、１１０：加熱ローラ、１１５：入口側センサ、１１７：出口側センサ、１１９：温度検知素子、１２０：加圧ローラ、Ｈ：ハロゲンヒータ、Ｍ：モータ、Ｐ：記録材、Ｒ：最大通紙領域
【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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