(57)【要約】【課題】定着装置の定着部材に生じた小さな亀裂等の損傷を早期検知し、損傷が拡大する前に定着装置を停止する。【解決手段】互いに当接状態で回転する定着部材（定着ベルト１５）と加圧部材（加圧ローラ１７）との間に未定着トナーを担持した記録媒体Ｐを通紙し、記録媒体上に未定着トナーを加熱定着させる定着装置である。加熱側となる定着部材（定着ベルト１５）の内側に光源（ハロゲンヒータ１８）を配設すると共に、外側に光源から出た光を検知する光量検知手段（光検知センサ２２ａ、２２ｂ）を配設することで、光量検知手段の検知結果に基づいて定着部材の損傷の有無を検知する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに当接状態で回転する定着部材と加圧部材との間に、未定着トナーを担持した記録媒体を通紙して該記録媒体上に前記未定着トナーを加熱定着させる定着装置であって、加熱側となる前記定着部材の内側に光源を配設すると共に、外側に前記光源から出た光を検知する光量検知手段を配設し、前記光量検知手段の検知結果に基づいて前記定着部材の損傷の有無を検知するようにした定着装置。
【請求項２】
前記光源がハロゲンヒータ等の光加熱ヒータである請求項１の定着装置。
【請求項３】
前記光加熱ヒータによって、前記定着部材を直接加熱す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】
前記光量検知手段が光波長７５０ｎｍ以上に分光感度のピークを有するフォトダイオードを受光部とした光検知センサである請求項１〜３のいずれか１の定着装置。
【請求項５】
前記光検知手段が検知した光量が一定値以上になった場合に前記定着部材に損傷が発生したと判断する請求項１〜４のいずれか１の定着装置。
【請求項６】
前記光源が配設された定着部材の軸線方向端部に、当該軸線方向端部から出た前記光源の光を遮る遮光部材を配設した請求項１〜５のいずれか１の定着装置。
【請求項７】
前記光源が配設された定着部材をハウジング内に収納し、当該ハウジング内に前記光量検知手段を配設した請求項１〜６のいずれか１の定着装置。
【請求項８】
前記定着部材は、定着ベルトであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させて定着を行なう定着装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に使用されている。かかる定着装置は、熱源により加熱され回転駆動される定着部材と、この定着部材に圧接されて回転する加圧部材とを有し、両部材によって形成される圧接部（ニップ）に記録媒体を通過させ、記録媒体上のトナーを記録媒体に加熱圧着する。定着部材と加圧部材の形式はローラタイプとベルトタイプがあり、一般的には定着部材としての定着ローラの内部に、加熱源としてのハロゲンランプを用いたハロゲンヒータを配置し、このハロゲンヒータによって定着部材を加熱するようにしている。
【０００３】
近年、環境規制、環境保護意識の高まりから、各種画像形成装置においても不使用時には定着ヒータへの通電を遮断し、必要な時のみ通電して、消費電力を低減することが行なわれている。このような省エネ型の画像形成装置では、印刷時に加熱側である定着ローラの表面温度を即座に設定温度まで上昇させる必要がある。
【０００４】
このため、定着ローラを低熱容量化するために、例えば定着ローラの肉厚を１ミリ以下にする等の対策が取られている。また、このように定着ローラを薄肉化する代わりに、定着ローラの回りに定着ローラが内接するように薄肉円筒状で径方向に可撓性を有する定着ベルトを配設し、この定着ベルトの両端部をリング状にガイドする左右一対のガイド部材を配設した定着装置が知られている（例えば下記特許文献１〜３）。
［特許文献１］特開２００２−２１４９５３号公報
［特許文献２］特開２００５−９２０８０号公報
［特許文献３］特開２００６−２６７９０１号公報
【０００５】
このような定着装置では、定着ベルトの両端部のみを左右一対のガイド部材で支持する形態となるため、定着ベルトの両端部の強度が問題となる。定着ベルトはこのような曲げ歪みに耐え得る素材が選定されるが、寿命を大幅に超えた使用や、指定以外の用紙の使用などで定着ベルトに過度の負荷が生じると定着ベルトに亀裂（クラック）が発生する可能性がある。亀裂が小さいと定着装置は作動可能であるが、小さな亀裂でもそのまま定着装置を作動させ続けると亀裂が拡大成長して最終的には定着ベルトが破れてしまう。
【０００６】
定着ベルトが破れると、定着ベルトを保持している保持部材（フランジ部材）から定着ベルトが脱落し、定着装置内部部品を損傷させる。また、定着ベルト以外の定着装置内部部品がヒータで加熱されて焼損する可能性もある。そのため、定着ベルトの亀裂が発生すると一刻も早く当該亀裂を検知して定着装置を停止する手段が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
定着装置の定着ベルトに限らず、画像形成装置で使用される中間転写ベルトや静電吸着ベルトなどベルトを用いた装置においては、そのベルトの幅方向端部の位置や状態を検出する各種手段が提案されている。例えば特許文献４（特開２０１１−３３８３２号公報）や特許文献５（特開２０１１−１１８２９６号公報）では、ベルトの端部位置をセンサで検知して当該ベルトに異常がないかどうかを検知するようにしている。
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１〜３のように定着ベルトの両端部を左右一対のガイド部材のみで支持する形式の定着装置においては、定着ベルトの両端部へ検知用フィラーを当接させるのが困難である。また、当該検知用フィラーをベルトの両端部に当接させることができたとしても、ベルトの両端部の位置はベルトに亀裂が発生してもほとんど変化せず、検知用フィラーでは定着ベルトの亀裂を直ちに検知することが困難であった。このため、定着ベルトが破れて初めて異常を検知するというのが実情であった。
【０００９】
本発明の目的は上述した実情を考慮して、定着装置に発生した小さな損傷でも早期に検知することができ、当該損傷が拡大する前に定着装置を停止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記課題を解決するため、互いに当接状態で回転する定着部材と加圧部材との間に、未定着トナーを担持した記録媒体を通紙して該記録媒体上に前記未定着トナーを加熱定着させる定着装置において、加熱側となる前記定着部材の内側に光源を配設すると共に、外側に前記光源から出た光を検知する光量検知手段を配設し、前記光量検知手段の検知結果に基づいて前記定着部材の損傷の有無を検知するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源を内側に配設した定着部材の損傷を当該定着部材の外側に配設した光量検知手段で早期に検知することができ、当該損傷が拡大する前に定着装置を停止することでより大きな故障が発生するのを未然に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の一例であるカラー複写機の構成を示す概略図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る定着装置の横断面図、（Ｂ）は同定着装置の縦断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る定着装置の横断面図、（Ｂ）は同定着装置の縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る定着装置の横断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る定着装置の横断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る定着装置の横断面図である。
【図７】光検知センサの検知光量の変化を示す図である。
【図８】定着ベルトの損傷発生時に定着装置を作動停止するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る定着装置２を搭載した画像形成装置の一例であるカラー複写機の構成を示す概略図であり、図２〜図６が当該定着装置２に適用する実施形態（第１〜第５実施形態）を示している。
【００１４】
（画像形成装置）
ここに示した画像形成装置Ａは、作像手段１で記録媒体Ｐ上に形成したトナー像を、定着装置２で記録媒体Ｐ上に定着する。定着装置２は図２〜図６に示すようにユニット化されており、画像形成装置Ａに対して容易に脱着できるようになっている。なお、図２の光検知センサ２２ａ、２２ｂは画像形成装置Ａの本体側に配設され、定着装置２を画像形成装置Ａに取り付けると光検知センサ２２ａ、２２ｂの検知先端部が定着装置２のハウジング２４ａに形成されたセンサ挿入穴２３に挿入されるようになっている。このように光検知センサ２２ａ、２２ｂを装置本体側に配設することで、センサのメンテナンスが容易になるという効果が得られる。
【００１５】
画像形成装置Ａの作像手段１は、図１に示すようにドラム状の感光体として構成された第１〜第４の像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫを有し、各像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１〜第４の像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫに対向して中間転写ベルト４が配置され、この中間転写ベルト４は、一方が駆動ローラでかつ他方が従動ローラであるローラ５、６に巻き架けられ、そのローラの１つが図示していない駆動手段によって回転駆動されることにより矢印方向に走行駆動される。第１〜第４の各像担持体３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にトナー像を形成する構成と作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体３Ｃを例にしてトナー像を形成する構成を説明する。
【００１６】
像担持体３Ｃは図１における時計方向に回転駆動され、この時、帯電ローラ８によって像担持体３Ｃ表面が所定の極性に均一に帯電される。次いで、その帯電面に、レーザ光書き込みユニット９から出射された光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって像担持体３Ｃ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１０によってシアントナー像として可視像化される。
【００１７】
中間転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｃにほぼ対向する位置には転写ローラ１１が配置されている。この転写ローラ１１には、像担持体３Ｃ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これによって像担持体３Ｃ上のシアントナー像が中間転写ベルト４上に転写される。中間転写ベルト４に転写されず、像担持体３Ｃ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去される。全く同様にして、第２〜第４の像担持体３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫ上にマゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、シアントナー像の転写された中間転写ベルト４上に順次重ね合されて転写される。
【００１８】
一方、作像手段１の下方でレーザ光書き込みユニット９の下方に設けられた給紙部１３からは、例えば、転写紙、樹脂シート、樹脂フィルム等からなる記録媒体Ｐが給送され、給紙部１３から給送された記録媒体Ｐは、矢印Ｂで示すように、中間転写ベルト４のローラ６へ向けて送り込まれる。中間転写ベルト４を挟んで、ローラ６にほぼ対向する位置には２次転写ローラ１４が配置され、記録媒体Ｐは中間転写ベルト４と２次転写ローラ１４間のニップに送り込まれる。
【００１９】
この２次転写ローラ１４に対し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって中間転写ベルト４上に重ね合わせトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐに転写されず、中間転写ベルト４上に残された転写残トナーは、中間転写ベルト用クリーニング装置７によって除去される。このようにして４色の未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐは、定着装置２に送り込まれ、この時、そのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００２０】
（定着装置）
前記定着装置２は本発明の実施形態（第１実施形態〜第５実施形態）に従って図２〜図６のように構成されており、以下第１実施形態から順に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る定着装置２−１は図２（Ａ）（Ｂ）の通りであり、この定着装置２−１は瞬時に立ち上げて例えば１０秒以内にクイックスタート可能に構成されている。
【００２２】
定着装置２−１は、薄肉円筒状で可撓性を有する横長の定着ベルト１５と、この定着ベルト１５内で下部内周面に当接した定着ローラ１６と、この定着ローラ１６に対向して定着ベルト１５の下方に配設され、定着ベルト１５を間に挟んでニップ部Ｎで定着ローラ１６に圧接される加圧部材である加圧ローラ１７と、定着ベルト１５の内部の定着ローラ１６の反対側に配設され輻射加熱により定着ベルト１５の内面を直接加熱する光源ないし光加熱ヒータとしての線状のハロゲンヒータ１８と、定着ローラ１６とハロゲンヒータ１８との間に配設された反射板１９と、加圧ローラ１７を駆動するモータＭを基本的構成要素としている。
【００２３】
定着ベルト１５の外周面には、ニップ部Ｎに近い位置でサーミスタなどの温度センサ２０が当接され、この温度センサ２０で測定した定着ベルト１５の温度情報をもとにニップ部Ｎの温度を一定に制御するようにしている。
【００２４】
（ハウジング）
定着装置２−１は図２（Ａ）（Ｂ）のように少なくとも通紙範囲で上下（図１では左右）に分離した一対のハウジング２４ａ、２４ｂを有する。一対のハウジング２４ａ、２４ｂは左右両側で一体連結され、一体型の定着装置ユニットを構成している。そして上側のハウジング内に定着ベルト１５が収納され、下側のハウジング内に加圧ローラ１７が収納されている。
【００２５】
上下のハウジング２４ａ、２４ｂの間の片側（図１では下側）に、ニップ部Ｎに向かう記録媒体Ｐの入口２５が形成され、反対側（図１では上側）に定着後の記録媒体Ｐが出る出口２６が形成されている。なお、加圧ローラ１７は必ずしもハウジング２４ｂ内に収納する必要はないが、定着装置２−１をユニット化して上側ハウジング２４ａ内に外光が入るのを極力抑制するために、加圧ローラ１７もハウジング２４ｂ内に収納するのがよい。
【００２６】
入口２５と出口２６はニップ部Ｎの直近までテーパ状のガイド２４ａ１、２４ａ２、２４ｂ１、２４ｂ２を延ばすことで入口隙間と出口隙間をできるだけ狭くし、少なくとも定着ベルト１５を収納した上側のハウジング２４ａ内に外部の光が実質的に入らないように構成されている。上側ハウジング２４ａの左右両側板部は、定着ローラ１６、ハロゲンヒータ１８及び反射板１９等の各種部品の両端部を支持しており、ハロゲンヒータ１８の両端部を通すための側板部の挿通穴からヒータの光の一部が漏れ出る構造になっている。
【００２７】
（ガイド部材）
定着ベルト１５の両端部内周面の上半分は、記録媒体Ｐが通らない非通紙部に配設された円弧状のガイド部材２１の曲面部２１ａによって支持されている。このガイド部材２１は左右一対で構成され、前記ハウジング２４ａの内側面に固定されている。定着ベルト１５はニップ部以外ではこの左右一対のガイド部材２１のみで支持されている。従って、定着ベルト１５から逃げる熱を最低限にすることができ、クイックスタートを容易化することができる。定着ベルト１５は、加熱回転時にはその熱や回転力によって撓みやすくなるが、自己剛性により変形（凹み現象）することなく略円筒形状を維持するようになっている。
【００２８】
ガイド部材２１はハロゲンヒータ１８からの輻射熱による温度上昇を防止するために、ハロゲンヒータ１８の発光部から軸線方向及び径方向にできるだけ遠ざけて配設している。ガイド部材２１の外端部は半径方向外方に延びてフランジ部２１ｂを構成し、当該フランジ部２１ｂの外側面がハウジング２４ａの内側面に固定されている。そしてこのフランジ部２１ｂの内側面によって定着ベルト１５の幅方向の位置規制、すなわち定着ベルト１５の端部方向への寄り止めを行なっている。
【００２９】
（光検知センサ）
上側ハウジング２４ａには、光量検知手段としての２つの光検知センサ２２ａ、２２ｂを挿入するためのセンサ挿入穴２３が形成されている。そして定着装置２−１を画像形成装置Ａに装着すると、装置本体側の２つの光検知センサ２２ａ、２２ｂの検知先端部が前記センサ挿入穴２３に外側から挿入されるようになっている。なお、光検知センサ２２ａ、２２ｂの挿入をスムーズに行うため、センサ挿入穴２３に対する光検知センサ２２ａ、２２ｂの挿入方向は、装置本体に対する定着装置２−１の装着方向と一致させておくのがよい。図１では定着装置２（２−１）を装置本体の右側から水平方向に挿入する場合を想定している。光検知センサ２２ａ、２２ｂの検知先端部は、ガイド部材２１の内側端部の直近上方でハウジング２４ａ内に露出し、この検知先端部によって定着ベルト１５の表面側の空間の光量を検知するようにしている。
【００３０】
定着ベルト１５はその左右両端部がガイド部材２１だけで支持されているため、ガイド部材２１による支持部分と非支持部分との間で最も大きな内部応力が発生すると考えられる。この支持部分と非支持部分の間がガイド部材２１の内側端部に対応し、定着ベルト１５が損傷する場合はガイド部材２１の内側端部の位置を起点にして損傷（亀裂Ｃ等）が発生する可能性が高い。
【００３１】
そこで前記のような光検知センサ２２ａ、２２ｂの検知先端部の位置としている。この第１実施形態ではハロゲンヒータ１８を光検知センサ２２ａ、２２ｂの光源として利用しているので、センサ用の専用光源を配設する必要がなく、部品点数、部品スペース及び電気消費量を節約して装置の小型化、低コスト化及び低維持費を実現することができる。
【００３２】
光検知センサ２２ａ、２２ｂは、受光部にＳｉ（シリコン）フォトダイオードが採用されており、Ｓｉフォトダイオードに入射した光が電流に変換されてアナログ信号を出力するようになっている。Ｓｉフォトダイオードは３００〜１１００ｎｍの波長領域を検知することが可能であり、ピーク感度（分光感度）は７５０ｎｍ以上の赤外線領域であり、最大感度は近赤外線領域の下限波長に相当する９００ｎｍ付近である。
【００３３】
一方、ハロゲンヒータ１８から放射される光は近赤外線領域の９００ｎｍ〜１６００ｎｍ付近にピークをもつ。従って、Ｓｉフォトダイオードはハロゲンヒータ１８の近赤外線を検知するのに好適である。また、フォトダイオードには、ゲルマニウムフォトダイオードもあり、これを受光部として用いることもできる。
【００３４】
また、フォトダイオード以外の受光部として使用可能な素子としては、硫化カドミウムを用いたＣｄｓ、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサがあり、これらを利用した光検知センサ２２ａ、２２ｂを使用することもできる。光検知センサ２２ａ、２２ｂから出力されたアナログ信号は、図示しないＣＰＵで演算されて光量値（ルクス）を得る。この光量値による定着装置２−１の作動停止については図７、図８を参照して後述する。
【００３５】
なお、前記のＣＰＵを介さずに、光検知センサ２２ａ、２２ｂからの所定値以上の出力信号を受けると直ちに定着装置２又は画像形成装置Ａの電源を自動的にオフにする光量検知部を配設してもよい。こうすることで、ＣＰＵソフトが誤動作している場合でも確実に定着装置２を電源オフにすることができる。
【００３６】
（定着ベルト）
定着ベルト１５はそれ自体の剛性で円筒形状を保持することが可能であるため、ガイド部材２１との間で発生する当接圧は小さく、定着ベルト１５は低摩擦で安定走行可能である。また、定着ベルト１５の変形はニップ部Ｎのみであるため、比較的高剛性の金属製円筒体でも使用可能である。
【００３７】
加圧ローラ１７が図２の時計方向に回転駆動されることで、定着ベルト１５が反時計方向に従動回転する。そして、定着ベルト１５と加圧ローラ１７のニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐが送り込まれ、熱及び圧力により未定着トナー像が永久画像として記録媒体Ｐに定着される。定着ベルト１５は低熱容量であるので、ニップ部Ｎの所定温度を得るために回転させながらハロゲンヒータ１８によって加熱する。
【００３８】
定着ベルト１５はハロゲンヒータ１８の輻射熱でその内面が直接加熱されるが、定着装置２−１を予熱なしでクイックスタート可能にするため、ハロゲンヒータ１８の加熱効率を最大限に高める必要がある。そこで、定着ベルト１５の内面に黒色処理（化学処理、めっき等）を施して、赤外線反射率を低下させると共にハロゲンヒータ１８の熱吸収率を高めることで加熱効率を向上させている。定着ローラ１６はハロゲンヒータ１８により輻射加熱されるが、定着ベルト１５と回転接触しているため過度に温度上昇することはない。
【００３９】
定着ベルト１５は、ハロゲンヒータ１８の輻射熱に対して十分な耐熱性を有する耐熱性基材で構成され、ニッケル、ステンレス等の金属材料又はポリアミドイミド、ポリイミド等の耐熱樹脂材料を使用することができる。通常は耐久性およびコストの観点から金属材料が使用される。金属材料を定着ベルトの基材として使用した場合、その外周側を耐熱性のある樹脂で被覆した少なくとも２層構造とするのが望ましい。このような耐熱性樹脂としては、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等がある。また、定着ベルト１５の基材を金属材料で円筒形状とした場合の直径は３０〜６０ｍｍ、好ましくは３０〜５０ｍｍで、厚さは１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍの範囲にあることが望ましい。
【００４０】
この第１実施形態の定着ベルト１５は、少なくとも基材（１０〜５０μｍのＮｉ、ＳＵＳ等）と、中間層（５０〜３００μｍ厚の耐熱弾性部材のＳｉゴム又はフッ素ゴム）と、表層（離型部材のＳｉゴム又は１〜５０μｍのフッ素樹脂）との３層を有する円筒体である。このような３層以上に構成した定着ベルト１５はカラー画像形成装置の高画質対応として必須である。
【００４１】
（定着ローラと加圧ローラ）
定着ローラ１６は心金となる金属製パイプの外周面に発泡シリコーンゴム層などの弾性層を所定厚で形成したものである。。一方、加圧ローラ１７は心金となる金属製パイプの表層に断熱耐熱部材（例えばＳｉゴム等）を所定厚（例えば１〜５ｍｍ厚）で形成し、さらに当該断熱耐熱部材の上にフッ素樹脂を所定厚（例えば１〜５０μｍ厚）で塗布したものである。
【００４２】
加圧ローラ１７の両端部を支持する軸受１７ａは図２（Ｂ）のようにバネ２７で支持されており、このバネ２７の力で加圧ローラ１７の外周面が定着ローラ１６の外周面に圧接され、定着ローラ１６の圧接部分が弾性変形して所定長を有するニップ部Ｎが形成されるようになっている。そして定着ベルト１５を定着ローラ１６の接線方向からニップ部Ｎに導入するように構成されている。このように定着ローラ１６と加圧ローラ１７のニップ部Ｎに定着ベルト１５が挟まれることにより、加圧ローラ１７の回転力が定着ベルト１５に伝わって定着ベルト１５が従動回転する。
【００４３】
（定着装置の作動）
以上の定着装置２−１において、加圧ローラ１７が回転駆動されるとそれに伴って定着ベルト１５が従動回転し、またハロゲンヒータ１８が定着作動時にのみ点灯し、かつ、ニップ部Ｎの温度を温度センサ２０からの信号で所定温度に維持するように一定周期で点滅及びデューティ制御される。点滅周期は、例えば定着ベルト１５の回転周期に対して１／５程度よりも短く、ハロゲンヒータ１８のハロゲンサイクルよりは長い一定周期とすることができる。
【００４４】
ハロゲンサイクルとは、フィラメントから蒸発したタングステンとハロゲンランプ内に封入されたハロゲンガスとの間の熱化学的な循環反応である。ハロゲンヒータの点滅時間がきわめて短く、ガラス管壁の温度が２５０℃に達しない状態が続くと、ハロゲンサイクルが不完全なまま終了することになり、ガラス管の黒化現象が生じたり、フィラメントの寿命が短くなるという不具合を引き起こす。一方、回転周期が長すぎると定着ベルト１５の温度変化が大きくなり過ぎる。そこでハロゲンヒータ１８の点滅周期は前記のように設定するとよい。
【００４５】
そしてニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温度調節された状態において、作像手段１で記録媒体Ｐ上に形成されたトナー像が記録媒体Ｐと共に定着装置２に搬送される。未定着トナー画像を載せた記録媒体Ｐは、記録媒体Ｐの画像面を上向き即ち定着ベルト１５側にした状態で、定着ベルト１５と加圧ローラ１７の間のニップ部Ｎに送り込まれる。
【００４６】
これにより、ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１５の外面に密着して定着ベルト１５と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送される。このニップ部Ｎを定着ベルト１５と一緒に記録媒体Ｐが挟持搬送されていく過程において、記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像が定着ベルト１５で加熱されて記録媒体Ｐに加熱定着される。記録媒体Ｐはニップ部Ｎを通過すると定着ベルト１５の外面から分離して排出搬送されていく。記録媒体上の加熱定着トナー画像はニップ部Ｎ通過後、冷却して永久固着像となる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る定着装置２−２を図３に基づき説明する。この第２実施形態の定着装置２−２も上側ハウジング２４ａ内に定着ベルト１５を収納し、下側ハウジング２４ｂ内に加圧ローラ１７を収納した構成は第１実施形態と同じである。第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の定着装置２−２の定着ローラ１６に代えて定着ブロック３０を使用した点である。また、図３（Ｂ）のようにハロゲンヒータ１８の両端部を、ハウジング２４ａの幅方向外側に屈曲して延ばした別部材の支持板３２で支持するようにし、光検知センサ２２ｃをハウジング２４ａ内の幅方向中央部に１つ配設している。その他はほぼ第１実施形態とほぼ同様である。
【００４８】
定着ブロック３０は断面矩形状の棒材で構成され、定着ベルト１５内で軸線方向に配設された固定ステー３１の下面に固定されている。固定ステーは加圧ローラ１７から定着ブロック３０に作用する加圧力を支持する。そして定着ベルト１５が定着ブロック３０の下面と摺接しながら回転し、この摺接部分に加圧ローラ１７が当接することでニップ部Ｎが形成されるようになっている。なお、固定ステー３１の上面は反射面とされ、ハロゲンヒータ１８の光を効率的に定着ベルト１５に照射するようにしている。
【００４９】
第１実施形態と異なりハウジング２４ａにセンサ挿入穴を形成しないで光検知センサ２２ｃを完全にハウジング２４ａ内に閉じ込めたのは、定着装置２−２の外側に配設される可能性のあるハロゲンヒータ１８以外の光源からの光による誤作動を防止するためである。また、光検知センサ２２ｃをハウジング２４ａ内の幅方向中央部に１つで配設しているので、第１実施形態に比べてセンサの部品点数、部品スペース及びコストを半減することができる。ハウジング２４ａ内の幅方向中央部は定着ベルト１５の両端部から最も離れており（ハウジング２４ａの側板部２４ａ３間の幅をＷとするとＷ／２だけ離間）、定着ベルト１５の両端部からハウジング２４ａ内に漏れたハロゲンヒータ１８の光が最も届きにくい位置である。従って、定着ベルト１５の正常時に光検知センサ２２ｃがハロゲンヒータ１８からの光で誤作動することがない。
【００５０】
一方、前述したようにハロゲンヒータ１８の両端部を別部材の支持板３２で支持したことにより、ハロゲンヒータ１８の両端部から漏れ出た光が光検知センサ２２ｃに到達するのが支持板３２や当該支持板３２を取り付けたハウジング２４ａの側板部２４ａ３で遮られる。このように支持板３２や側板部２４ａ３が遮光部材として機能することで光検知センサ２２ｃの誤作動をなくし検出精度を向上させることができる。
【００５１】
従って、定着ベルト１５の両端部付近で発生した亀裂Ｃから定着ベルト１５の外側空間に漏れ出たハロゲンヒータ１８の光を、当該亀裂位置から少し離れた光検知センサ２２ｃでも精度良く検知することができる。なお、ハウジング２４ａの内面に必要に応じて鏡面を形成してもよい。これにより、定着ベルト１５の両端部付近の小さな亀裂Ｃから定着ベルト１５の外側空間に漏れ出たハロゲンヒータ１８のわずかな光でも、光検知センサ２２ｃまで効率的に到達させることが可能になる。
【００５２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る定着装置を図４に基づき説明する。この第３実施形態の定着装置２−３も上側ハウジング２４ａ内に定着ベルト３５を収納し、下側ハウジング２４ｂ内に加圧ローラ１７を収納した構成である。但し、定着ベルト３５の構成や加熱ヒータ１８ａの配置等が前述した第１実施形態及び第２実施形態と異なる。定着ローラ１６ｂは加圧ローラ１７とほぼ等径の円筒体で構成され、定着ローラ１６ｂと加圧ローラ１７との間にニップ部Ｎが形成される。またこの定着ローラ１７の左上方の上側ハウジング２４ａ内にハロゲンヒータ１８ａを内蔵した加熱ローラ３６が配設され、定着ローラ１６ｂと加熱ローラ３６との間に定着ベルト３５が所定の張力で掛け渡されている。なお、定着ローラ１６ｂと加熱ローラ３６の外周には定着ベルト３５を間に挟んでそれぞれ温度センサ２０が当接されている。
【００５３】
定着ベルト３５の内側における定着ローラ１６ｂと加熱ローラ３６との間には光源ランプ１８ｂが配設され、光検知センサ２２ｄが上側ハウジング２４ａ内の右隅部に配設されている。光源ランプ１８ｂは、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ等の可視光領域の光を照射するものであればよく、定着ベルト３５を加熱する作用は必要ない。
【００５４】
定着ベルト３５が亀裂等で損傷すると光源ランプ１８ｂの光が定着ベルト３５の外側に漏れ、これをハウジング２４ａの内側に設けた光検知センサ２２ｄが検知することで定着ベルト３５の損傷を検出することができる。光源ランプ１８ｂはハロゲンヒータのように定着ベルト３５の加熱状態に応じて点滅する必要がないので、常に定着ベルト３５の内面を照射することができ、亀裂等の損傷を一刻も早く検出することができる。なお、光検知センサ２２ｄは光源ランプ１８ｂの波長領域に対応したピーク感度を有するセンサとするのが良い。
【００５５】
また、図４において光源ランプ１８ｂを省略し、その代わりに加熱ローラ３６を光透過可能な構成としてもよい。この場合、定着ベルト３５に亀裂や破れ等の損傷が生じると、加熱ローラ３６内部のハロゲンヒータ１８ａの光が加熱ローラ３６を透過し、定着ベルト３５の損傷部を通って光検知センサ２２ｄまで到達することで定着ベルト３５の損傷を検出することができる。加熱ローラ３６を光透過可能な構成とするには、その材質を耐熱ガラスとするか、或いは加熱ローラ３６の表面をパンチングメタルのように多数の孔が空いた多孔構造にすることができる。
【００５６】
（第４実施形態）
図５に第４実施形態に係る定着装置２−４を示す。この定着装置２−４は、図３の定着装置２−２のハロゲンヒータ１８の代わりに一対のＩＨ加熱装置１８ｃで定着ベルト１５を加熱し、また光源としてハロゲンヒータ１８に代えて加熱作用のない光源ランプ１８ｄを配設したものである。ＩＨ加熱装置１８ｃは定着ベルト１５に近接して配置され、電磁誘導により定着ベルト１５を加熱する。定着ベルト１５には、ＩＨ加熱装置１８ｃにより発生する交番磁界で発熱するように、電磁誘導で発熱する発熱層や磁束を誘導する磁束誘導層を設けることができる。
【００５７】
上側ハウジング２４ａ内には、光源ランプ１８ｄと対向する位置に光検知センサ２２ｃが配設され、定着ベルト１５が損傷した場合に、光源ランプ１８ｄの光を当該損傷部から一対のＩＨ加熱装置１８ｃの間を通して光検知センサ２２ｃで受光するようにしている。それ以外の構成は図３の第２実施形態と同じである。このような定着装置２−４においても、定着装置２−４の動作中に光源ランプ１８ｄを常時点灯することで、前述の第３実施形態と同様に定着ベルトの損傷を常時検知することが可能となる。
【００５８】
（第５実施形態）
図６に第５実施形態に係る定着装置２−５を示す。この定着装置２−５は、図２の１本の定着ローラ１６を、入口２５側の定着ローラ１６ｃと、この定着ローラ１６ｃよりも小径で定着ベルト１５を加圧ローラ１７の回りに巻き付けてニップ部Ｎを延長する出口２６側の補助ローラ１６ｄの２本で構成したものである。２本のローラ１６ｃ、１６ｄの間の定着ベルト１５と加圧ローラ１７でニップ部Ｎが形成される。定着ローラ１６ｃと補助ローラ１６ｄは、表層を耐熱樹脂（例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等）で形成される。
【００５９】
この第５実施形態では、定着ローラ１６ｃと補助ローラ１６ｄによってニップ部Ｎを比較的長く形成することができるから、ガイド部材２１が定着ベルト１５に接触する部分を最低限とすることができる。従って、定着ベルト１５は低張力でガイドされ、またニップ部Ｎでの加圧力も小さいため、定着ベルト１５への負荷が少ない。また、定着ベルト１５から定着ローラ１６ｃ、補助ローラ１６ｄ、ガイド部材２１への熱移動量が小さく、昇温時間の速い定着装置２−５とすることができ、かつ、これらの部材は連続通紙時の温度上昇問題も解決する。
【００６０】
加圧ローラ１７は、補助ローラ１６ｄよりも定着ローラ１６ｃに対してより強く加圧することで、定着ローラ１６ｃとの圧接部一箇所による定着ベルト１５の駆動力が支配的になるようにする。これにより、比較的幅広のニップ部Ｎを有する定着装置においても、圧接部一箇所で駆動しているため定着ベルト１５が安定して走行可能である。
【００６１】
前記補助ローラ１６ｄは、加圧ローラ１７の周面に当接する平面を有する固定部材で構成することも可能である。巻き付け部材である補助ローラ１６ｄを、ローラに代えて固定部材とすることで、定着ベルト１５の弾性力によるニップ面圧に加えて、当該固定部材の加圧力もニップ面圧に加えることが可能となり、定着性の悪い記録媒体も確実に定着することができる。
【００６２】
（光量検知手段の判断動作）
次に、定着ベルトが損傷した場合の定着装置２の作動停止について第１実施形態の定着装置２−１を例に説明する。定着装置２−１が作動を開始すると加圧ローラ１７が駆動されて定着ベルト１５が従動回転する。また、ハロゲンヒータ１８はその通電のオン・オフによる点滅を繰り返しながら定着ベルト１５の表面が一定温度になるように加熱する。正常作動時はハロゲンヒータ１８の光が定着ベルト１５によって遮られるため、光検知センサ２２によって検知される定着ベルト１５の表面側の明るさは図７の「正常時」に示すように所定の光量Ｓよりも少ないほぼ一定値である。
【００６３】
定着ベルト１５に亀裂や破れ等の損傷が発生すると、当該損傷箇所からハロゲンヒータ１８の光が定着ベルト１５の表面側に漏れ出る。そして図７の「亀裂有」に示すように、光検知センサ２２ａ、２２ｂによって検知される光量が、ヒータ点灯中は正常時に比較して光量が大きく上昇する。定着ベルト１５の亀裂部分が光検知センサ２２ａ、２２ｂの方向を向いた時だけ光量が増大するため、図７のように光量が定着ベルト１５回転周期に合わせて増減する。
【００６４】
なお、ハロゲンヒータ１８の点滅周期は図７の亀裂部分による光量増減の周期より大幅に短いので、図７の光量増減が「亀裂」による周期であるか点滅による周期であるかは容易に判別可能である。
【００６５】
以上のように定着ベルト１５が損傷すると光検知センサ２２ａ、２２ｂによって光が検知され、この検知結果に基づいて定着装置が作動停止する。図８はこのような作動停止のフローを示す。ステップＳ１で定着動作が開始すると、ステップＳ２で光検知センサ２２ａ、２２ｂによる光量検知が開始する。そしてステップＳ３で光量の大きさが判定され、光量が図７の所定光量Ｓよりも小さい時はステップＳ３の判断を繰り返す。このように光検知センサ２２ａ、２２ｂで検知した光量が閾値としての所定光量Ｓより大きいか小さいかで定着ベルト１５の損傷の有無を判断するので、判断結果の信頼性が向上する。
【００６６】
光量Ｓの設定は、定着ベルト１５の損傷（クラック）を通してセンサが実際に検知する光量を予め測定して設定する。この際、センサ感度を高くするため、光源としてのハロゲンヒータ１８のピーク波長と光検知センサ２２ａ、２２ｂのピーク感度をできるだけ近付けた組み合わせとするのが望ましい。
【００６７】
光量が所定光量Ｓ以上のとき、ステップＳ４で所定時間経過したか否かが判定され、所定時間以内であれば再度ステップＳ３の判断を繰り返す。そして所定時間を経過していれば、定着ベルト１５が損傷したものと判断し、ステップＳ５で定着動作を停止する。この所定時間は、前述したハロゲンヒータ１８の点滅周期と亀裂による周囲の判別に利用することができる。
【００６８】
続いてステップＳ６で所定の表示手段により異常が発生したことを知らせる表示をおこない、ユーザのメンテナンスを促す。第１実施形態のように左右一対で光検知センサ２２ａ、２２ｂを配置した場合、各々のセンサ２２ａ、２２ｂで前記判断フローを実行することができる。なお、図７の検知光量と図８のフローは他の実施形態で定着ベルトに損傷が発生した場合でも同様である。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では画像形成装置の一例であるカラー複写機を例示したが、本発明はモノクロ複写機に適用してもよい。また前記実施形態では定着部材としての定着ベルトを加熱側としてその内部に光源を配設したが、定着部材を加熱する代わりに加圧部材としての加圧ローラを加熱したり、定着ベルトと加圧ローラ１７の双方を加熱したりすることも可能である。加圧ローラを加熱する場合は当該加圧ローラを定着ローラと同じような構成とし、その内側に光源を配設して加圧ローラの損傷を外側に配設した光検知センサで検知することもできる。また、定着部材と加圧部材はそれぞれ図２、図３のローラタイプ又は円形ベルトタイプで構成する他、図４のように少なくとも２つのローラ間に掛け渡した掛け渡しベルトタイプで構成することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１：作像手段
２：定着装置
３：像担持体
４：中間転写ベルト
５、６：ローラ
７：クリーニング装置
８：帯電ローラ
９：レーザ光書き込みユニット
１０：現像装置
１１：転写ローラ
１２：クリーニング装置
１３：給紙部
１４：２次転写ローラ
１５：定着ベルト
１６：定着ローラ
１７：加圧ローラ
１８：ハロゲンヒータ
１８ａ：ハロゲンヒータ
１８ｂ：光源ランプ
１８ｃ：ＩＨ加熱装置
１８ｄ：光源ランプ
１９：反射板
２０：温度センサ
２１：ガイド部材
２１ａ：ガイド部材の曲面部
２１ｂ：ガイド部材のフランジ部
２２：光検知センサ
２３：センサ挿入穴
２４ａ：上側ハウジング
２４ｂ：下側ハウジング
３０：定着ブロック
３１：固定ステー
３２：支持板
３５：定着ベルト
３６：加熱ローラ
Ａ：画像形成装置
Ｃ：亀裂
Ｌ：レーザビーム
Ｍ：モータ
Ｎ：ニップ部
Ｐ：記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００２−２１４９５３号公報
【特許文献２】特開２００５−９２０８０号公報
【特許文献３】特開２００６−２６７９０１号公報
【特許文献４】特開２０１１−３３８３２号公報
【特許文献５】特開２０１１−１１８２９６号公報
【図１】
2013250388.tif 000003
【図２】
2013250388.tif 000004
【図３】
2013250388.tif 000005
【図４】
2013250388.tif 000006
【図５】
2013250388.tif 000007
【図６】
2013250388.tif 000008
【図７】
2013250388.tif 000009
【図８】
2013250388.tif 000010