JP5423492B2 - 定着装置、及び、これを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機あるいはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置に搭載される定着装置であって、記録媒体上の未定着トナーを定着ニップ部で加熱及び加圧することによって定着させる定着装置の改良に関し、さらにはこれを備えた画像形成装置に関する。

従来から公知の電子写真方式を利用した画像形成装置においては、感光体などの像担持体の表面に静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像剤であるトナーによって現像することで可視像化し、さらに、この現像トナー像を記録紙などの記録媒体に転写して、当該記録媒体に画像（未定着トナー像）を担持させ、この記録媒体上の未定着トナー像に定着装置で熱と圧力とを加えることで定着させる構成が一般的に広く用いられている。この電子写真方式の画像形成装置における定着装置では、対向するローラ若しくはベルト、さらには、これらの組み合わせにより構成された定着ニップ部で、未定着トナー像を担持している記録媒体を挟持して加圧しながら加熱することにより未定着トナーを定着させている。

このような定着装置において、磁束乃至磁力線を発生させるコイル部を用いた電磁誘導加熱式の定着装置が知られていて、既に広く用いられている。この電磁誘導加熱式の定着装置は、例えば、発熱層を有する薄肉の定着スリーブが断熱弾性層の外周部に設けられた定着ローラなどの定着部材と、当該定着部材に圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラなどの加圧部材と、定着部材の外周面に近接・対向して定着部材を電磁誘導加熱させる電磁誘導加熱部材などで構成され、当該電磁誘導加熱部材は、（励磁）コイル部、当該コイル部を覆うためのコア、当該コイル部を保持すると共に定着部材に対向させるコイルガイドなどで構成される。そして、電磁誘導加熱部材のコイル部に高周波交番電流を通電させることにより、定着部材に設けられた定着スリーブなどが有する発熱層のまわりに双方向に交互に切り替わる磁束を、すなわち交番磁界を形成させて、当該交番磁界によって発熱層に渦電流を生じせしめ、この渦電流に対する発熱層の電気抵抗により発生するジュール熱で発熱層を、ひいては定着部材に設けられた定着スリーブを加熱する。このように加熱された定着スリーブが設けられた定着部材の熱により、定着ニップ部に搬送された記録媒体上のトナーを溶融させ、また、定着ニップ部で定着部材に圧接する加圧ローラからの加圧力により、溶融させたトナーを記録媒体上に半永久的な画像として定着させている。

この種の電磁誘導加熱方式における定着部材の定着スリーブは、定着ニップ部を形成するために、及び、効率的な発熱を確保するために、肉厚の薄い薄肉状に構成されていることから、部品不良などで当初から傷などが入っていた場合や、加熱暴走があった場合などでは、破損に至りやすいという問題がある。また、発熱層を有する定着スリーブよりも内周側に位置する断熱弾性層も、定着ニップ部を形成するために定着スリーブなどを介して長時間加圧ローラなどの加圧部材から圧力を受けているため、経時的に破損する恐れがある。

このような定着装置における構成部材の破損の問題に対して、例えば特許文献１では、定着ベルトの破損を検知する発明を開示している。この特許文献１では、定着ベルトであるエンドレスベルトを挟んで、電磁誘導加熱部材であるコイル部に対向する位置に配置される通電禁止手段であって、コイル部からの磁束で電圧若しくは電流を発生させるアンテナを持つ通電禁止手段を有し、エンドレスベルトの温度にかかわらずアンテナに発生する電圧若しくは電流が所定量を超えた場合に、この通電禁止手段が、コイル部への通電を禁止することを特徴とする発明を開示している。この通電禁止手段におけるアンテナは、エンドレスベルトが破損していなければ、当該エンドレスベルトによってコイル部に対して遮蔽されているので、電圧若しくは電流を検知せず、仮にエンドレスベルトが破損していると、破損箇所にはエンドレスベルトがないので、当該アンテナがコイル部と対向し、アンテナにコイルからの磁束による電圧若しくは電流が発生するので、これをもってエンドレスベルトの破損を検知するものである。

しかしながら、この特許文献１に開示される発明を用いれば、通電禁止手段のアンテナの作用によってエンドレスベルトの破断乃至破損は検知できるが、このエンドレスベルトが掛け回される定着ローラの破損に対しては検知できないという問題があった。本願出願人の経験によれば、この種の定着ローラは、加圧ローラとの圧接により経時的に突然破損するものが存在し、したがって、従来のベルト破損検知では、この定着ローラ自身の破損の問題を解決できないという問題があった。

また、特許文献１に開示される定着装置では、通電禁止手段がコイルへの通電を禁止してしまうので、定着工程を、ひいては画像形成動作自体を実行することができなくなってしまうが、定着ローラ自身が破損する場合は、ほとんど場合、定着ローラはその端部から破損が始まるため、定着されるべき記録媒体のサイズや記録媒体種などによっては未だ定着装置を用いることが可能である場合もあり、この場合、定着ローラの交換までの間、記録媒体のサイズや記録媒体種などの通紙条件に応じて画像形成装置を使用可能にしたほうが使用者に対しては親切乃至有効、すなわち使い勝手が良い場合が多い。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着ローラ自身の破損を検知することができる定着装置であって、当該定着ローラの破損程度に応じて記録媒体への定着工程を実施することが可能な定着装置を提供することを目的とし、さらには、当該定着装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、
交番電圧を印加することで電力を供給して、交番電流を通電させることにより交番磁束を発生させるコイル部を有する電磁誘導加熱部材と、
前記コイル部の交番磁束の作用により加熱される発熱層を有する定着スリーブ及び前記定着スリーブ内周側に設けられる断熱弾性層を有する定着部材と、
前記定着部材と圧接することで、前記定着部材と定着ニップ部を形成する加圧部材と、
を備えて成り、
前記コイル部から発生させた磁束により加熱された発熱層を有する前記定着スリーブの熱と、前記加圧部材の前記定着部材への加圧力とによって、前記定着ニップ部に搬送される記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置において、
前記定着部材の断熱弾性層に導電性の薄膜層を設け、さらに当該薄膜層の電気抵抗を検知する破損検出手段を設け、当該破損検出手段が検知する前記薄膜層の電気抵抗の変動を検出することで、前記定着部材の破損を検出すること、及び、
前記破損検出手段により前記定着部材の破損が検出された際に、前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件を変更することを特徴とする定着を提案する。

さらに、本発明において、前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件の変更は、前記加圧部材が前記定着部材に圧接する加圧力を低減する変更であることを提案する。
さらにまた、本発明において、前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件の変更は、前記定着ニップ部に導入することのできる記録媒体サイズを制限する変更であることを提案する。

さらにまた、本発明において、前記薄膜層が、非通紙領域である前記定着部材の両端部にそれぞれ設けられ、前記破損検出手段が前記薄膜層に対応してそれぞれ設けられていると好適である。

さらにまた、本発明において、前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記コイルへの前記電力供給を低減すると共に、前記定着ニップ部を通過する記録媒体の通過速度を低減させることを提案する。
さらにまた、本発明において、前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記加圧部材が前記定着部材に圧接する加圧力を解除させることを特徴とする定着装置を提案する。
さらにまた、本発明において、前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記コイルへの電力供給を解除することを特徴とする定着装置を提案する。

さらにまた、本発明において、前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、破損程度を使用者に知らせるように構成すると好適である。
さらにまた、本発明において、画像形成動作を実施していないときは、前記破損検出手段の電源をｏｆｆにすると好適である。

さらにまた、本発明において、上記目的を達成するために、請求項１〜９のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置を提案する。

本発明によれば、定着部材の断熱弾性層に導電性の薄膜層を設け、さらに当該薄膜層の電気抵抗を検知する破損検出手段を設け、当該破損検出手段が検知する薄膜層の電気抵抗値の変動を検出するように構成しているので、断熱弾性層の破損と共に破損する薄膜層の破損を当該薄膜層の電気抵抗値変動により検出することが可能になる。また、この電気抵抗値の変動は、定着部材の破損程度と密接に関連しているので、当該電気抵抗値の変動程度乃至割合により、定着部材の破損程度乃至割合を認識することが可能であり、また、定着部材の破損は殆どがその端部から始まるので、当該定着部材の破損程度に応じて、ひいては検出された電気抵抗値の変動に応じて、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更することで、記録媒体種や記録媒体サイズなどの通紙条件によっては、定着工程を実施することが可能となり、使用者には使い勝手のよい定着装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明にかかる定着装置が搭載されるような画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 本発明にかかる定着装置が適用されるような電磁誘導加熱方式の定着装置の一例を示す概略断面図である。 本発明にかかる定着装置において、加圧部材が定着部材に圧接する構成を説明するための側面図である。 本発明にかかる定着装置の電磁誘導加熱部材を定着ローラから離間させた状態で示す断面を概略で示した概略展開断面図であり、定着部材である定着ローラの両端部に導電性の薄膜層がそれぞれ設けられている例を示す図である。 本発明にかかる定着装置の電磁誘導加熱部材を定着ローラから離間させた状態で示す断面を概略で示した概略展開断面図であり、定着部材である定着ローラの外周面全体にわたって導電性の薄膜層が設けられている図４で示した実施形態の変形例を示す図である。 本発明における定着ローラ破損時の制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

まず、画像形成装置の一例としてのフルカラー複写機を概略断面図で示している図１を用いて、本願発明の定着装置が設けられる画像形成装置の一例を説明する。この図１に示される画像形成装置であるフルカラー複写機は、当業者にはよく知られているため、以下では詳細な説明は省略し、概略で説明する。

図１に示されるように、この複写機は、主として４つの感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）及び周辺作像機器等をそのそれぞれに備えた４つの画像形成部１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と、これら４つの感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）に対向する位置でその表面に当接して配置される中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト５と、この中間転写ベルト５に一次転写されたトナー像が二次転写される記録紙などの記録媒体を積層して収納する記録媒体収納部としての給紙カセット５０などを備えて成る。なお、各感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）上には、互いに異なる色のトナー像、例えばイエロートナー像、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。また、中間転写ベルト５は、一般に複数のローラに内接及び／又は外接されることで張架されて走行駆動させられる構成部材であり、図示した例では、支持ローラ１５、１６及び１７に巻き掛けられ、この支持ローラ１５、１６、及び１７のうちの一つが図示しない駆動源からの駆動力を受けて回転することで図中反時計回りに回転駆動させられる。なお、駆動する支持ローラ以外の残りの支持ローラは、中間転写体５の回転に伴って従動回転させられる。さらに、この画像形成部１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）には、像担持体である感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の周変に、当該感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を所定の極性に一様に帯電させる帯電部材２（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と、帯電させられた感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の表面にスキャナ部６０により読み込まれた画像に対応する静電潜像を書き込むための書込みユニットである露光部４０と、当該静電潜像をトナーなどにより現像して可視像化する現像装置４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）となどが配置されていて、当該感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）上で可視像化されたトナー像が中間転写ベルト５に一次転写される。

上記したように４つの感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）にはそれぞれ異なるトナー像が形成されるが、各感光体１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）上に各色トナー像を形成し、その各トナー像を中間転写ベルト５上に転写（一次転写）する構成は実質的に同一であるため、以下では、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄを適宜省略して画像形成装置の動作を概略で説明する。

この図示された複写機では、スキャナ部６０にセットされた原稿が、当該スキャナ部６０における光学系によって読み取られ、各色トナーに対応した電気信号に変換される。具体的には、コンタクトガラス６５上に戴置された読み取られるべき原稿の画像に対して、光を照射させながら照明ランプを走査させる。そして、照明ランプからの光を受けた原稿から反射される反射光を、ミラーやレンズなどの適宜適切な光学部材を用いてカラーセンサーに結像させる。この結像された原稿のカラー画像情報は、カラーセンサーにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られ、電気的な画像信号に変換され、さらに、ＲＧＢの色分解画像信号に基づいて、画像処理部などで色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理などが実施され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーに応じた原稿カラー画像情報が得られるようになっている。

また、このスキャナ部６０で原稿情報を処理している間に、画像形成部１０では、先に述べた構成要素が駆動し、まずは感光体１が図中時計回りに回転する。この感光体１は、帯電部材２により一様に帯電させられ、その後、先に記述したスキャナ部６０によって読み取られた原稿カラー画像情報の電気信号に対応した露光部４０からの露光によって、感光体１上の電荷が部分的に消失させられることで静電潜像が形成される。次いで、現像装置４における現像ローラを介してこの静電潜像の電荷に応じた各色トナーが転移され、可視像化される。さらに、中間転写ベルト５の内側には、中間転写ベルト５を挟んで各感光体１に対向して位置する一次転写ローラ（図示せず）が配置されており、この一次転写ローラが中間転写ベルト５の裏面に当接することで、感光体１と中間転写ベルト５との適正な一次転写ニップ部が形成されるとともに、上記一次転写ローラには、感光体１上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これにより、感光体１と中間転写ベルト５との間に転写電界が形成され、感光体１上のトナー像が、その感光体１と同期して回転駆動される中間転写ベルト５上に静電的に一次転写される。このように、各感光体１には、各色トナー像がそれぞれ形成され、その各色のトナー像は、中間転写ベルト５の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト５上に一次転写により重ね合わされ、フルカラートナー像が形成される。

一方で、画像形成装置本体内の下部に配置された記録媒体収容部である給紙カセット５０から、記録媒体が適宜適切な搬送部材を用いて一枚ごとに搬送を開始させられ、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対（図示せず）まで搬送され、当該レジストローラ対において、所謂ループを形成することで記録媒体のレジストレーションが行われる。レジストレーションされた記録媒体は、中間転写ベルト５に逐次一次転写されることで形成されたフルカラートナー像とのタイミングを計って、レジストローラ対の回転駆動により搬送され、中間転写ベルト５の支持ローラの一つでもある二次転写バックアップローラ１５とこれに対向する二次転写ローラ１８とで構成される二次転写ニップ部で画像を二次転写される。二次転写された記録媒体は、記録媒体搬送方向下流側に配設された後述する定着装置１９までさらに搬送され、定着装置１９で熱と圧力とを受けることにより半永久画像として記録媒体に定着させられ、その後、さらに搬送されて排紙ローラ対６９を介して、排出トレイなどの記録媒体排出部に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、中間転写ベルト５上で記録媒体に二次転写されなかった二次転写残トナーは、中間転写クリーニング手段１４により除去・回収され、次の画像形成動作に備えることになる。

次に、図２を用いて定着装置１９の構成と作用についてさらに説明する。図２は、本発明が適用されるような電磁誘導加熱方式の定着装置の一例を概略断面図で示したものである。図２に示されるように、定着装置１９は、主として、電磁誘導加熱部材２５、当該電磁誘導加熱部材２５に対向する定着部材としての定着ローラ２０、当該定着ローラ２０に圧接する加圧部材としての加圧ローラ３０などで構成されていて、この他にも、図示はしないが、搬送されてきた記録媒体の定着ニップ部への搬送をガイドするガイド板や、定着ニップ部を脱した記録媒体を定着ローラ２０から分離するための分離板などから構成されている。さらには、後述する定着ローラ２０の定着スリーブ層２３の表面温度を検知するサーミスタやサーモパイルなどの温度検知手段（温度センサ）が設けられている。なお、図示しないガイド板の一例を説明すると、このガイド板は、定着ローラ２０と加圧ローラ３０とが圧接することで形成される定着ニップ部から記録媒体の搬送方向で見て上流側で、且つ、未定着トナー像が担持されている記録媒体の面に対向するように設けらえており、例えば、当該画像定着面に当接する複数の拍車が、記録媒体の幅方向に並設されている拍車ガイド板として構成される。なお、当該複数の拍車は、記録媒体に接触しても未定着トナー像に擦れ跡を生じさせないように、拍車の周面がノコ歯状に形成されるとよい。また、図示しない分離板は、定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に設けられ、定着ニップ部で定着完了後の記録媒体が定着ローラ２０に吸着して巻きつく搬送ジャムを防止するために設けられる。すなわち、定着完了後の記録媒体の先端部に分離板の先端部を接触させることで、記録媒体を定着ローラ２０から強制的に分離させている。

ここで、ここに図示する定着ローラ２０は、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）あるいは鉄（Ｆｅ）の芯金２１の表面に発泡ウレタンゴムなどの断熱性の高いスポンジ層である断熱弾性層２２が２〜１５ｍｍ程度の厚みで設けられており、さらに当該断熱弾性層２２の外周側に定着スリーブ層２３が積層され、これら３層で定着ローラ２０の外径がφ３０〜５０ｍｍ程度になるように構成されている。また、この定着スリーブ層２３は、例えば、内周面側から基材層、第一酸化防止層、発熱層、第二酸化防止層、弾性層、離型層が順次積層された多層構造体である。その構成の一例をさらに詳しく説明すると、基材層は４０μｍ程度のステンレスで形成され、第一及び第二酸化防止層は層厚が１μｍ以下のニッケルをストライクめっき処理することで形成され、発熱層は１０μｍ程度の銅で形成され、弾性層は層厚が１５０μｍ程度のシリコーンゴムで形成され、離型層は層厚が３０μｍ程度のＰＦＡ（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）で形成されている。

また、電磁誘導加熱部２５は、コイル部２６（励磁コイル）、コア部２７（励磁コイルコア）、コイルガイド２８などで構成され、当該コイル部２６は、定着ローラ２０の外周面の一部分を覆うように近接配置されたコイルガイド２８上において、細線を束ねたリッツ線を巻き回して、図２の紙面垂直方向である幅方向に延設したものである。なお、コイルガイド２８は、ガラス材料が４５％程度含有されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの耐熱性の高い樹脂材料からなり、定着ローラ２０の外周面に対して前記したコイル部２６を保持していて、コイルガイド２８と定着ローラ２０との間のギャップが２±０．１ｍｍ程度に設定されている。また、コア部２７は、比透磁率が２５００程度であるフェライトなどの強磁性体から成り、定着ローラ２０の発熱層に向けての効率のよい磁束を形成するために設けられ、アーチコア、センターコア、サイドコアなどで構成される。

さらに、加圧部材としての加圧ローラ３０は、鉄鋼、アルミニウムなどからなる円筒部材３２上に、肉厚が１〜５ｍｍ程度である、シリコーンゴムなどからなる弾性層３１及び層厚が２０〜２００μｍ程度である、ＰＦＡなどからなる離型層を積層したものが用いられる。ここで、図においては、加圧ローラ３０の当該離型層は省略して描かれていることに注意されたい。なお、図示はしないが、定着ニップ部における記録媒体への加熱効率を高めるために、加圧ローラ３０の円筒材３２内部にハロゲンヒータなどの加熱源を設け、当該加熱源の輻射熱で加圧ローラ３０自体を加熱することもできる。

このように構成される図示した例の定着装置１９では、図示しない駆動モータなどの駆動源によって定着ローラ２０が図２における矢印の如く半時計まわり方向に回転駆動され、それに伴い、定着ローラに圧接している加圧ローラ３０がやはり図示した矢印の如く時計回り方向に回転させられる。そして、定着ローラ２０に設けられた定着スリーブ層２３の発熱層が電磁誘導加熱部２５との対向位置で、電磁誘導加熱部２５から発生させられる磁束により加熱されることになる。ここで、この発熱層を磁束により加熱させるためには、まず、周波数可変の発振回路を有する電源部からコイル部２６に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交番電圧を印加することで交番電流を通電し、この交番電流の作用により、コイル部２６から定着スリーブ２３に向けた磁力線が双方向に切り替わるように形成される。この交番磁界が形成されることで、定着スリーブ２３の発熱層に渦電流が生じ、当該渦電流が流れることで、発熱層の電気抵抗との作用で発生するジュール熱によって発熱層が発熱し、定着スリーブ層２３が加熱される。その後、電磁誘導加熱部２５により加熱された定着スリーブ層２３は、定着ローラ２０の回転に伴って加圧ローラ３０との定着ニップ部に達し、この定着ニップ部で挟持される、未定着トナー像を担持している記録媒体に熱を加えることで未定着トナーを溶融させ、加圧ローラ３０が定着ローラ２０に圧接している加圧力の作用と相俟って、溶融したトナーが記録媒体に定着させられる。

なお、当該定着ニップ部を形成するために、加圧ローラ３０を定着ローラ２０に圧接させ、さらにはこの圧接による加圧力を調整することのできる加圧調整手段の一例を側面図である図３を用いて説明する。ここに図示した加圧調整手段では、図３に示されるように、一端部３３が定着装置１９側に固定された付勢部材３１（図示した例ではつるまきバネ）の他端部３２を、リンク３５のリンク端部３６に接続する。この際、付勢部材３１は、定常的にリンク３５が加圧ローラ３０から離れる方向（図３中では左方）に付勢力を付与している。また、当該リンク３５の付勢部材３１が接続されていない端部３７は、リンク支点３７として構成されており、当該リンク支点３７を介してリンク３５が定着装置１９に回動可能に固定される。さらに、当該リンク３５を、加圧ローラ３０の軸が回転可能に嵌挿されている軸受けやあるいは加圧ローラ軸本体などに圧接させることで、加圧ローラ３０を定着ローラ２０に圧接させるように構成するが、この際、付勢部材３１は、本来的にリンク３５が図中左方に回動するように付勢力を付与して、加圧ローラ３０からの圧接力が定着ローラ２０に加わらないようにしているので、リンク３５を付勢部材３１の付勢力に抗して、定着ローラ２０側へ押圧するためのカム機構８０が設けられている。このカム機構８０は、図示しない例えばステッピングモータなどの駆動源からの駆動力で回動可能なカム８１と、このカム８１にフィラー支点８５を介して接続され、断面が半円形状にされたフィラー８２とで構成されている。そして、カム８１が図示した例では時計回りに回動させられることで、フィラー支点８５を中心に共に時計回りに回動するフィラー８２の先端部がリンク３５に当接し、さらにリンク３５を押圧することによって、リンク３５が接触する加圧ローラ３０の軸受けや軸が付勢部材３１の付勢力に抗して定着ローラ２０側に移動し、これによって、加圧ローラ３０が定着ローラ２０への所望の圧接力で圧接できるように構成されている。なお、図３は、図２などに示される定着装置の断面図とは逆側から眺めた図になっており、したがって、加圧ローラ３０と定着ローラ２０との図面における位置が図２とは入れ替わっていることに注意されたい。

さらにまた、この定着装置１９では、図示しないサーミスタなどの接触型温度センサが、図２で見て紙面の鉛直方向に延在する定着ローラ２０の定着スリーブ層２３の両端部に接触して設けられていて、さらに、定着スリーブ２３の中央部にはやはり図示しないサーモパイルなどの非接触型の温度センサが設けられている。これらの温度センサは、定着スリーブ層２３の表面温度を検知するために設けられており、これら温度センサの検知温度に基づいて、電磁誘導加熱部２５への供給電力量を制御する（例えば、交番電圧印加のタイミングや電圧量などを制御する）ことにより、電磁誘導加熱部２５が定着スリーブ層２３を加熱する加熱量を制御している。なお、本実施形態では、定着工程が実施される際の定着スリーブ層２３の表面温度を１６０〜１６５℃になるように電磁誘導加熱部２５への電力供給制御が実施されている。また、先に記述したように、加圧ローラ３０の内部にハロゲンヒータなどの加熱源を設ける場合には、加圧ローラ側にも、同様にサーミスタやサーモパイルなどの温度センサが設けられ、当該加熱源の温度制御が実施される。

これまで本願発明が適用されるような電磁誘導過熱方式の定着装置の一例を説明してきたが、本願発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、ここに図示した定着ローラ２０は、定着スリーブ層２３と一体化され、図示しない駆動源により、定着ローラ２０と定着スリーブ層２３が共に回転する構成となっているが、この他に、例えば定着ローラ２０とは別体で無端ベルト状の定着スリーブ２３を構成し、位置固定式の定着ローラ２０の外周面をこの定着スリーブ２３が摺動するように構成することもできる。定着スリーブ２３を定着ローラ２０と別体で構成した場合には、加圧ローラ３０側が回転駆動させられ、この加圧ローラ３０の回転駆動に伴い、別体の定着スリーブ層２３が位置固定式の定着ローラ２０の外周面を摺動させられる。また、この場合には、定着スリーブ２３の回転中に定着スリーブ２３が定着ローラ２０の長手方向乃至軸線方向に移動していってしまうのを防止するための定着スリーブ移動防止部材を設けておくほうが好ましい。

次いで、本願発明にかかる定着装置１９の好適な実施例を、図４を用いて説明する。図４は、本発明にかかる定着装置１９の電磁誘導加熱部材２５を定着ローラ２０から離間させた状態で示す断面を概略で示した概略展開断面図であり、定着部材である定着ローラ２０の両端部に導電性の薄膜層７３がそれぞれ設けられている例を示す図である。また、図４における左方には、定着ローラ２０と加圧ローラ３０とを抽出して側面から眺めた側面図も併せて描いている。図４に示されるように、本発明では、定着ローラ２０の断熱弾性層２２の両端部にそれぞれ導電性の薄膜層７３を設けていることに第一の特徴がある。ここに図示した例における薄膜層７３は、銅などの導電性を有する薄肉状の金属材料（例えば、その肉厚が１０μｍ程度）から成り、断熱弾性層２２の両端部で、その両端部表面全周をそれぞれ覆うように、当該断熱弾性層２２と定着スリーブ層２３との間に設けられている。また、当該薄膜層７３は、例えば、断熱弾性層２２の外周面にシリコーン接着剤などにより接着されて固定されている。なお、この薄膜層７３が設けられる定着ローラ２０における配設位置は、定着ローラ２０の両端部であって、定着ローラ２０と加圧ローラ３０とで形成される定着ニップ部で記録媒体が通紙されない非通紙領域（最大通紙幅よりも外側）に設けてある。このように構成することで、薄膜層７３を設けたことによる定着ニップ部の断熱性低下や、定着ニップ部を形成するためのフレキシビリティ低下を招くことがなくなるので好適である。

さらに、本願発明では、この薄膜層７３に接触する電極などを介してそれぞれ接続される破損検出手段４６であって、当該薄膜層７３に一定電圧を印加することで、この薄膜層７３に流れる電流値を監視する破損検出手段４６が設けられることに更なる特徴がある。図４においては、この破損検知手段４６は、定着ローラ２０一方の端部（図中右方）に設けられた薄膜層７３にだけ設けられているが、実際には他方の端部（図中左方）に設けられたもう一方の薄膜層７３にも設けられている。この破損検出手段４６では、当該電流値の変動を検知することで薄膜層７３の電気抵抗の変動を検知することができるように構成されていて、破損検知手段４６からの一定電圧を、破損していない状態の定着ローラ２０に印加した場合の電流値、ひいてはオームの法則により求められる電気抵抗値を初期値として用いている。そして、仮に、定着ローラ２０の断熱弾性層２２が破損乃至欠損した場合には、これの全周を覆っている薄膜層７３も破損乃至欠損することになるので、この薄膜層７３の電気抵抗値が変動し、電気抵抗値が変動したことに伴って、一定電圧を印加している破損検知手段４６に流れる電流値が初期値から変動するというものである。なお、本願出願人の経験によれば、定着ローラ２０は、加圧ローラ３０からの圧接力を長時間受けていること、さらに電磁誘導加熱部材２５などから経時的には長時間加熱されていることから、突然に破損することがあるので、定着ローラ２０の外周面を覆う薄膜層７３を設け、この薄膜層７３の電気抵抗値を検出する破損検出手段４６を用いることで、このような定着ローラ２０における突然の破損乃至欠損を効果的に検出することが可能となる。また、定着ローラ２０の破損乃至欠損は、その端部側から始まることがほとんどであり、この事実からも、薄膜層７３を定着ローラ２０の両端部に設けることで好適に定着ローラ２０の破損を検出することができる。

ここで、この定着ローラ２０が破損した破損程度は、薄膜層７３の電気抵抗値の変動割合とほぼ比例状態にあり、電気抵抗値の変動程度を先に記述した初期値との割合に変換することで、定着ローラ２０の破損程度を検出することができる。この定着ローラ２０の破損程度と、初期電流値に対する検出電流値割合、ひいては電気抵抗値の変動割合の一例を以下の表１に示す。

なお、図４に示した実施例の場合には、破損検知手段４６は、定着ローラ２０の両端部にそれぞれ設けられているので、この場合におけるローラ破損率は、これら破損検知手段４６がそれぞれ検出したローラ破損率の合算で求められる。すなわち、一方の破損検知手段４６だけが電気抵抗値変動を検出した場合には、一方のローラ端部だけが破損しているので、定着ローラ２０に対する一方の薄膜層７３の破損割合だけがローラ破損率として検出されるが、両方の破損検知手段４６が電気抵抗値変動を検出した場合には、両方の薄膜層７３の破損割合の合計が定着ローラ２０の破損割合乃至破損程度として検出される。

ここで、既述のとおり本願出願人の経験からは、定着ローラ２０の破損は、その殆どが端部から始まることがわかっている。したがって、表１に示されるように電気抵抗値が変動したことで、定着ローラ２０の破損が検出された場合は、定着ローラ２０はその端部から破損している場合が殆どである。この場合に、定着ローラ２０が破損しているからといっても、未だ画像形成装置は、記録媒体のサイズや記録媒体種などの、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件（定着ニップ部への通紙条件）によっては定着工程を実施できる場合もあり、当該定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更・限定することで、記録媒体を定着処理可能に構成したほうが使用者に対して使い勝手が良い場合が多い。したがって、本願発明の発明者らは、定着ローラ２０の破損が検知された際に、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更して限定するように構成することを考え出した。

ここで、この定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更するに際し、まずは、比較的に加圧ローラ３０による定着ローラ２０への加圧力が低減されても十分に画像定着が行える記録媒体種に関しては、破損検知手段４６が検知している電気抵抗値に応じて、加圧ローラ３０による定着ローラ２０への圧接力を低減して、定着工程を、ひいては画像形成動作を実施できるように構成した。加圧ローラ３０の定着ローラ２０への加圧力を低減したとしても、画像定着に問題が生じない記録媒体種に関しては、例えば、厚紙や封筒などが上げられ、この種の記録媒体は、定常的に記録媒体にシワなどが発生しないように加圧ローラ３０の圧接力を低減させて定着工程が実施されているものである。

この加圧ローラ３０による定着ローラ２０への加圧力を低減させる構成を図３に戻って説明すると、先に説明したように、図３における加圧ローラ３０は、フィラー８２の回動作用によりリンク３５を付勢部材３１の付勢力に抗して定着ローラ２０の方へ移動させることで、リンク３５と接触する加圧ローラ３０を定着ローラ２０に圧接させて所望の加圧力を発揮できる構成を採用しているが、このフィラー８２の回動範囲を低減することで、定常的な乃至通常の圧接力を低減することが可能となる。すなわち、定着ローラ２０が破損した場合には、定着ローラ２０が破損していない場合のフィラー８２の回動範囲乃至距離に対して、当該フィラー８２の回動距離を低減することで加圧ローラ３０からの定着ローラ２０への加圧力を低減することが可能となる。

なお、定着ローラ２０の破損程度が一定以上になった場合には、定着装置へ与えるダメージが大きく乃至深刻になることが考えられるため、例え厚紙や封筒などの記録媒体種であっても定着工程を実施できないように構成したほうがよい。そのため、一定の破損率を破損検出手段４６が検知した場合には、加圧ローラ３０の定着ローラ２０への加圧力を解除して、画像形成動作を停止させるのが好適である。この画像形成動作を停止させる破損率を、例えば１０％に設定した場合の加圧ローラ３０の定着ローラ２０への加圧力程度の一例を表２に示す。

このように、定着ローラ２０の破損程度に応じて、加圧ローラ３０の定着ローラ２０への加圧力を加圧調整手段を用いて低減させるように構成しておけば、定着ローラ２０が破損していたとしても、記録媒体種やサイズなどの通紙条件次第では、画像形成動作が実施できるため、使用者には使い勝手の良い定着装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。

次いで、破損検出手段４６が定着ローラ２０の破損を検知している場合は、たとえ厚紙や封筒などの記録媒体種であっても、定着ニップ部に導入することができる記録媒体サイズも制限することが好ましい。したがって、本発明では、破損検知手段４６が検知している電気抵抗値に応じて、ひいては定着ローラ２０の破損程度に応じて、定着ニップ部に導入できる記録媒体サイズを制限するようにも構成した。このローラ破損率に対する定着ニップ部への導入可能な記録媒体サイズの関係の一例を表３に示す。

このように、定着ローラ２０の破損程度に応じて、定着ニップ部に導入することのできる記録媒体サイズを制限するように、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更しておけば、あるいは、これに加えて、既述の加圧ローラ３０の定着ローラ２０への加圧力を低減させるように構成しておけば、定着ローラ２０が破損していたとしても、記録媒体種や記録媒体サイズなどの通紙条件次第では、画像形成動作が実施できるため、使用者には使い勝手の良い定着装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。

さらにまた、定着装置１９における定着ローラ２０の延命措置を講じるために、定着ローラ２０への加熱程度を低減すると好ましい。これは、電磁誘導加熱部材２５への供給電力量を低減することで達成が可能である。しかしながら、この場合、定着ローラ２０の所望温度に対する昇温が低減されてしまう、あるいは、定着されるべき記録媒体が通過することで奪われた熱が所望の定着温度まで復帰する時間が長くかかってしまうなどの不具合が結果として生じてしまうことが考えられるので、記録媒体の定着ニップ部への通紙速度、すなわち記録媒体の通過線速を低減させることで、通常の通紙条件と同等の熱量を記録媒体に付与できるように構成するのが好ましい。定着ローラ２０の破損程度に対する、この電磁誘導加熱部２５への電力量の変化と、通紙速度との関係の一例を表４に示す。

なお、例えばローラ破損率が１０％を超えたような場合は、先に記述したように、定着装置へ与えるダメージが深刻になることが考えられるため、電磁誘導加熱部２５への電力供給をやめて、定着工程及び画像形成装置における画像形成動作を停止するのが好ましい。

また、本発明では、定着ローラ２０の破損が破損検出手段４６により検出された際に、破損検出手段４６が検知している電気抵抗値、ひいては定着ローラ２０の破損程度に応じて、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件を変更して、記録媒体種などの通紙条件次第では定着工程を実施するように構成しているので、このローラ破損程度を使用者に知らせるように構成するのが好適である。例えば、上記した実施例のように、定着ローラ２０の破損程度が１０％以上のときに定着工程及び画像形成動作を停止するように構成した場合において、破損を検知したとしても破損程度が１０％以下の場合には、画像形成装置本体に設けたディスプレイなどに所定の大きさの、例えば小画面で定着ローラ２０が破損していることを使用者に通知し、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件が変更されて限定されていることを知らせると共に、定着ローラ２０の交換を促すようにする。その一方で、破損程度が１０％以上の場合には、ディスプレイなどに所定の大きさの、例えば大画面で画像形成が実施できなくなっていることを使用者に通知する。この関係を表５に示す。

なお、使用者への通知は、このようなディスプレイ上に表示させるものに限られず、例えば警告ランプを点灯させることで表示してもよい。この場合、ローラ破損率に対応する別個の警告ランプを設けてもよいし、あるいは、警告ランプを共通にしてランプ色を異なるようにしてもよい。

さらに、破損検出手段４６は、定着ローラ２０の破損を検出し、さらに、当該破損程度を認識するためだけに設けられているので、画像形成ジョブが入力されていない例えば待機時などには、動作させておく必要がない。そこで、画像形成ジョブが入力された場合にだけ破損検出手段の電源をＯＮにして、定着ローラ２０が現在破損しているか否かを検出させ、画像形成ジョブが終了した場合には、当該破損検出手段４６の電源をＯＦＦにする。このように構成しておけば、画像形成装置が待機状態にある場合などの消費電力を抑えることができるので好適である。

これまで、薄膜層７３が定着ローラ２０の非通紙領域である両端部に設けられる例を説明してきたが、その変形例として、図５に示すように、薄膜層７３を定着ローラ２０の外周面全体にわたって設けることもできる。図５は、図４と同様に、本発明にかかる定着装置１９の電磁誘導加熱部材２５を定着ローラ２０から離間させた状態で示す断面を概略で示した概略展開断面図であり、定着部材である定着ローラ２０の断熱弾性層２２の外周面全体にわたって導電性の薄膜層７３が設けられている例を示す図である。この図５に示すように薄膜層７３を定着ローラ２０の断熱弾性層２２の外周面全体を覆うように設けることで、定着ローラ２０の端部から始まる破損以外の破損をも検知することが可能となる。なお、この図５に示したような場合には、破損検知手段４６は一つだけ設ければよく、部品点数の削減もその効果としてあげられる。

最後に、本発明における定着ローラ破損時の制御の一例を示すフローチャートを示した図６を用いて、本願発明の定着装置１９の制御を説明する。

まず、ステップ１（Ｓ１）として、画像形成装置に画像形成ジョブが入力されているか否かが判断される。この際、画像形成ジョブが入力されていなければ、破損検出手段４６の電源はＯＦＦのままであり（ステップ２：Ｓ２）、入力されていれば、破損検出手段４６の電源をＯＮにする（ステップ３：Ｓ３）。そして、当該破損検出手段４６が薄膜層７３に流れる電流を検知し、当該電流値からオームの法則を利用して電気抵抗値を検知する（ステップ４：Ｓ４）。さらに、当該検知された電気抵抗値が、定着ローラ２０が破損していないときに破損検出手段４６が検知した初期の電気抵抗値から変動しているか否かの判定が行われる（ステップ５：Ｓ５）。この際、電気抵抗値に変動がなければ、定着ローラ２０は破損していないので、そのまま画像形成動作が実施される（ステップ６：Ｓ６）。その一方で、電気抵抗値が変動している場合には、定着ローラ２０が破損していると判断される（ステップ７：Ｓ７）。ここで、定着ローラ２０の破損が検出された場合には、電気抵抗値の変動割合から定着ローラ２０の破損程度が判断され、当該破損程度が例えば１０％以上であるか否かが判断される（ステップ８：Ｓ８）。この破損程度が１０％以上であれば、加圧ローラ３０が定着ローラ２０へ圧接している加圧力を加圧調整手段を介して解除させて、画像形成動作を停止させるか、あるいは開始させない（ステップ９：Ｓ９）。この際、電磁誘導加熱部材２５への電力供給も同時に停止させることもできる。また、画像形成装置に設けられた例えばディスプレイや点灯ランプなどに、定着ローラ２０が破損しているため画像形成の実行が不可能であることを表示させる。これに対して、定着ローラの破損程度が１０％以下である場合には、定着ニップ部への記録媒体の搬送の条件、すなわち通紙条件を変更して（ステップ１０：Ｓ１０）、画像形成動作が実行可能か否かを判断させる（ステップ１１：Ｓ１１）。この際、変更される通紙条件は、通紙可能な記録媒体サイズ、加圧ローラ３０が定着ローラ２０に圧接する加圧力などであり、現在入力されている画像形成ジョブがこの通紙条件で画像形成不可能であれば、画像形成動作を中止してあるいは開始せずに（ステップ１２：Ｓ１２）、使用者に、例えばディスプレイや点灯ランプなどを用いて、定着ローラ２０が破損しているため所定の記録媒体でしか画像形成が実行できない旨を通知すると共に、定着ローラ２０の交換を促す。現在入力されている画像形成ジョブが、変更された通紙条件で画像形成可能であれば、画像形成動作を変更された通紙条件で実行する（ステップ１３：Ｓ１３）。なお、この際には、画像形成動作を実行したとしても、使用者に、例えばディスプレイや点灯ランプなどを用いて、定着ローラ２０が破損しているため、所定の記録媒体でしか今後の画像形成が実行できない旨を通知するようにする。

本発明は、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機あるいはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置に搭載される定着装置であって、記録媒体上の未定着トナーを定着ニップ部で加熱及び加圧することによって定着させる定着装置に対して、さらには当該定着装置を備えた画像形成装置に対して、好適に利用することができる。

１９ 定着装置
２０ 定着部材
２３ 定着スリーブ
２５ 電磁誘導加熱部
４６ 破損検出手段
３０ 加圧部材
７３ 導電性薄膜層

特開２００７−３２８１５９号公報

Claims (10)

1. 交番電圧を印加することで電力を供給して、交番電流を通電させることにより交番磁束を発生させるコイル部を有する電磁誘導加熱部材と、
   前記コイル部の交番磁束の作用により加熱される発熱層を有する定着スリーブ及び前記定着スリーブ内周側に設けられる断熱弾性層を有する定着部材と、
   前記定着部材と圧接することで、前記定着部材と定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   を備えて成り、
   前記コイル部から発生させた磁束により加熱された発熱層を有する前記定着スリーブの熱と、前記加圧部材の前記定着部材への加圧力とによって、前記定着ニップ部に搬送される記録媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置において、
   前記定着部材の断熱弾性層に導電性の薄膜層を設け、さらに当該薄膜層の電気抵抗を検知する破損検出手段を設け、当該破損検出手段が検知する前記薄膜層の電気抵抗の変動を検出することで、前記定着部材の破損を検出すること、及び、
   前記破損検出手段により前記定着部材の破損が検出された際に、前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件を変更することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件の変更は、前記加圧部材が前記定着部材に圧接する加圧力を低減する変更であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ニップ部への前記記録媒体の搬送の条件の変更は、前記定着ニップ部に導入することのできる記録媒体サイズを制限する変更であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の定着装置。
4. 前記薄膜層が、非通紙領域である前記定着部材の両端部にそれぞれ設けられ、前記破損検出手段が前記薄膜層に対応してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記コイル部への前記電力供給を低減すると共に、前記定着ニップ部を通過する記録媒体の通過速度を低減させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記加圧部材が前記定着部材に圧接する加圧力を解除させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、前記コイル部への電力供給を解除することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記定着部材の破損が検出された際に、前記破損検出手段が検知している電気抵抗値に応じて、破損程度を使用者に知らせるように構成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 画像形成動作を実施していないときは、前記破損検出手段の電源をｏｆｆにすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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