特開 2024-178487 給電制御スイッチを有する定着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178487

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】給電制御スイッチを有する定着装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20241218BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20241218BHJP

   G03G 21/14 20060101ALI20241218BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20241218BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

G03G21/00 500

G03G21/16 152

G03G21/00 510

G03G21/14

H05B3/00 335

G03G15/20 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015874

(22)【出願日】2022-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】511076424

【氏名又は名称】ヒューレット－パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】山田 祥代

(72)【発明者】

【氏名】河本 惠司

【テーマコード（参考）】

2H033

2H171

2H270

3K058

【Ｆターム（参考）】

2H033AA25

2H033BA11

2H033BA12

2H033BB03

2H033BB05

2H033BB06

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB15

2H033BB19

2H033BB22

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB33

2H033BB37

2H033BB38

2H033BE00

2H033CA23

2H033CA24

2H033CA43

2H171FA05

2H171FA19

2H171GA09

2H171MA02

2H171MA16

2H171QA04

2H171QA08

2H171QA24

2H171QB03

2H171QB14

2H171QB32

2H171QB52

2H171QB55

2H171QC03

2H171QC22

2H171SA11

2H171SA14

2H171SA22

2H171SA26

2H270LA01

2H270LA44

2H270LD02

2H270LD05

2H270LD15

2H270MC44

2H270MC78

2H270MD02

2H270MG01

2H270MG02

2H270NE12

2H270NE18

2H270RA14

2H270RA27

2H270RB09

2H270ZC03

2H270ZC04

2H270ZC05

2H270ZC08

3K058AA29

3K058BA18

3K058CA02

3K058CA15

3K058CB10

3K058DA03

3K058FA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】スパークの発生を防止しつつ、定着装置を継続的に稼動させる。
【解決手段】一態様に係る画像形成装置は、回転可能な回転体と、回転体に電力を供給する電源と、回転体に対する電源からの電力の供給又は電力の供給停止を制御する給電制御スイッチ５５と、回転体が該回転体の表面上の特定部位を経由して電力が供給される回転位置になったときに電源から回転体への電力の供給が一時的に停止され、電力の供給を一時的に停止した後に回転体の回転に伴って、回転体が特定部位を除く部分を経由して電力が供給される回転位置になったときに電源から回転体への電力の供給が再開されるように、給電制御スイッチを制御する制御装置と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な回転体と、
前記回転体に電力を供給する電源と、
前記回転体に対する前記電源からの電力の供給又は電力の供給停止を制御する給電制御スイッチと、
前記回転体が該回転体の表面上の特定部位を経由して電力が供給される回転位置になったときに前記電源から前記回転体への電力の供給が一時的に停止され、電力の供給を一時的に停止した後に前記回転体の回転に伴って、前記回転体が前記特定部位を除く部分を経由して電力が供給される回転位置になったときに前記電源から前記回転体への電力の供給が再開されるように、前記給電制御スイッチを制御する制御装置と、
を備える画像形成装置。

【請求項2】

前記回転体は、電力を受けて発熱する発熱抵抗体と前記発熱抵抗体に電気的に接続された一対の電極とを有する定着ベルトを含む、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記一対の電極に摺接する一対の摺動コンタクトを更に備え、
前記電源は、一対の摺動コンタクトを介して前記一対の電極に電力を供給する、請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記一対の摺動コンタクト間のインピーダンスを測定する検知部を更に備え、
前記制御装置は、前記インピーダンスが閾値よりも大きくなる前記定着ベルトの前記一対の電極上の位置を前記特定部位として特定する、請求項３に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記検知部は、
前記電源よりも低い電圧を前記一対の摺動コンタクトに印加する低電圧電源と、
前記低電圧電源からの前記電圧の印加によって前記一対の摺動コンタクト間に付与される電圧に基づいて前記一対の摺動コンタクト間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、
前記低電圧電源と前記一対の摺動コンタクトとの電気的接続を制御する検知スイッチと、
を含む、請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記低電圧電源及び前記インピーダンス測定装置は、前記電源に対して電気的に並列に接続され、
前記制御装置は、前記インピーダンス測定装置が前記一対の摺動コンタクト間のインピーダンスを測定するときに、前記電源から前記一対の摺動コンタクトへの電力の供給が停止されるように前記給電制御スイッチを制御する、請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記一対の電極の表面を撮像する撮像部を更に備え、
前記制御装置は、前記撮像部によって取得された前記一対の電極の表面の画像に対して画像処理を行って前記特定部位を特定する、請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記発熱抵抗体は、略円筒形状を有し、
前記一対の電極は、前記発熱抵抗体の両端部において延在する略円環状を呈し、
前記特定部位は、前記一対の電極のうち少なくとも１つの電極の周方向位置を表し、
前記一対の摺動コンタクトは、前記定着ベルトの回転方向に固定された位置で前記一対の電極に対してそれぞれ対向している、請求項３に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記制御装置は、特定された前記特定部位に対応する前記定着ベルトの周方向における前記一対の電極の角度位置を記憶する記憶装置を有し、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶された前記一対の電極の角度位置に基づいて前記給電制御スイッチを制御する、請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記特定部位が検出されたタイミングに対応する特定タイミングを記憶する記憶装置を有し、
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶された前記特定タイミングに基づいて前記給電制御スイッチを制御する、請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項11】

回転可能な回転体と、
前記回転体に電力を供給する電源と、
前記回転体に対する前記電源からの電力の供給又は電力の供給停止を制御する給電制御スイッチと、
前記回転体が該回転体の表面上の特定部位を経由して電力が供給される回転位置になったときに前記電源から前記回転体への電力の供給が一時的に停止され、電力の供給を一時的に停止した後に前記回転体の回転に伴って、前記回転体が前記特定部位を除く部分を経由して電力が供給される回転位置になったときに前記電源から前記回転体への電力の供給が再開されるように、前記給電制御スイッチを制御する制御装置と、
を備える定着装置。

【請求項12】

前記回転体は、電力を受けて発熱する発熱抵抗体と前記発熱抵抗体に電気的に接続された一対の電極とを有する定着ベルトを含む、請求項１１に記載の定着装置。

【請求項13】

前記一対の電極に摺接する一対の摺動コンタクトを更に備え、
前記電源は、一対の摺動コンタクトを介して前記一対の電極に電力を供給する、請求項１２に記載の定着装置。

【請求項14】

前記一対の摺動コンタクト間のインピーダンスを測定する検知部を更に備え、
前記制御装置は、前記インピーダンスが閾値よりも大きくなる前記定着ベルトの前記一対の電極上の位置を前記特定部位として特定する、請求項１３に記載の定着装置。

【請求項15】

前記制御装置は、測定された前記インピーダンスを閾値よりも大きくさせる複数の特定部位を記憶する記憶装置を含み、前記複数の特定部位は、前記一対の電極と前記一対の摺動コンタクトとの間の電気的接続を遮断する前記一対の電極の１以上の表面領域に相当し、
前記制御装置は、前記１以上の表面領域の大きさが基準サイズよりも大きい場合に警報を出力する、請求項１４に記載の定着装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

画像形成装置は、トナー像を用紙に定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧することでトナー像を用紙に定着させる。定着装置の方式の一つとして、発熱抵抗体を有する定着ベルトを備える自己発熱型の定着装置が知られている。自己発熱型の定着装置は、発熱抵抗体に電力を供給することで定着ベルトを加熱し、加熱された定着ベルトにトナー像が転写された用紙を通過させることで当該トナー像を用紙に定着させる。

【図面の簡単な説明】

【0002】

【図1】本明細書に開示された種々の例を実施するために使用することができる例示的な画像形成装置の概略図である。

【図2】例示的な定着装置を概略的に示す図である。

【図3】定着ベルトの部分的な断面図である。

【図4】制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図5】定着装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）は事前検知工程における検知スイッチ及び給電制御スイッチの状態を示す図であり、（ｂ）は給電制御工程における検知スイッチ及び給電制御スイッチの状態を示す図である。

【図7】一対の摺動コンタクトに付与される電力の経時的変化の一例を示すタイミングチャートである。

【図8】インピーダンス測定装置の抵抗値とゲインとの関係を示す図である。

【図9】測定されたインピーダンスの経時的変化の一例を示す図である。

【図10】記録媒体に記録された制御プログラムの機能構成を示す図である。

【図11】定着装置の変形例を概略的に示す図である。

【図12】定着装置の別の変形例を概略的に示す図である。

【図13】定着装置の別の変形例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0003】

以下では、図面を参照して、例示的な定着装置置及び当該定着装置を備える画像形成装置及びについて説明する。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。

【0004】

本開示に係る画像形成装置は、例えばプリンタ等の画像形成装置である。この画像形成装置は、自己発熱型の定着装置を備える。後述するように、自己発熱型の定着装置は、通電によって発熱する発熱抵抗体と当該発熱抵抗体に電気的に接続された一対の電極とを含む定着ベルトを有する。定着ベルトの一対の電極には、当該一対の電極に摺接する一対の摺動コンタクトから電力が供給される。このとき、一対の電極の表面に傷、割れ又は凹み等の異常がある特定部位があると、特定部位が存在する部分で一対の電極と一対の摺動コンタクトとが非接触となり、スパーク（火花放電）が発生することがある。例示的な定着装置は、特定部位への電力の供給を一時的に停止して、スパークの発生を防止する。

【0005】

図１は、例示的な画像形成装置を概略的に示す図である。図１に示す画像形成装置１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、印刷媒体である用紙５を搬送する搬送装置１０と、静電潜像を現像する複数の現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋ（以下、個々の構成要素を区別する必要がない場合には、「現像装置２０」と称する。）と、各色のトナー像を用紙５に二次転写する転写装置３０と、表面に静電潜像が形成される複数の感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋ（以下、個々の構成要素を区別する必要がない場合には、「感光体４０」と称する。）と、積層トナー像を用紙５に定着させる定着装置５０と、用紙５を排出する排出装置６０とを備える。これら搬送装置１０、現像装置２０、転写装置３０、感光体４０、定着装置５０及び排出装置６０は、画像形成装置１の筐体１５内に収容される。

【0006】

搬送装置１０は、画像が形成される印刷媒体である用紙５を搬送経路１２上で搬送する。用紙５は、カセット７に積層されて収容され、給紙ローラ１１によりピックアップされて搬送される。搬送装置１０は、用紙５に転写されるトナー像が転写領域１３に到達するタイミングで、搬送経路１２を介して転写領域１３に用紙５を到達させる。

【0007】

現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋは、色ごとに設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体４０に担持させる現像ローラ４５を備えている。現像装置２０では、現像剤として、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる。つまり、現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ４５に担持させる。そして、現像ローラ４５の回転により現像剤が感光体４０と対向する現像領域まで搬送されると、現像ローラ４５に担持された現像剤に含まれるトナーが感光体４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。

【0008】

転写装置３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙５に二次転写する転写領域１３に搬送する。転写装置３０は、感光体４０からトナー像が一次転写される無端ベルトである中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を張架する張架ローラ３４と、アイドラローラ３５，３６と、中間転写ベルト３１を駆動する駆動ローラ３７と、感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋと共に中間転写ベルト３１をそれぞれ挟持する一次転写ローラ３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙ，３２Ｋと、駆動ローラ３７と共に中間転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。

【0009】

感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、静電潜像担持体、感光体ドラム等とも呼ばれる。感光体４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙ，４０Ｋは、色ごとに設けられている。各感光体４０は、中間転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体４０の周上には、現像装置２０と、帯電装置４１と、露光ユニット４２と、クリーニング装置４３とが設けられている。

【0010】

帯電装置４１は、例えば感光体４０に対して当接する帯電ローラであり、感光体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット４２は、帯電装置４１によって帯電した感光体４０の表面を、用紙５に形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。現像装置２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｋは、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンク１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋから供給されたトナーによって感光体４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンク１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ，１８Ｋ内には、それぞれ、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが充填されている。クリーニング装置４３は、感光体４０上に形成されたトナー像が中間転写ベルト３１に一次転写された後に感光体４０上に残存するトナーを回収する。

【0011】

定着装置５０は、定着ニップ領域１４に用紙５を通過させることで、中間転写ベルト３１から用紙５に二次転写されたトナー像を用紙５に定着させる。定着装置５０は、例えば自己発熱型の定着装置であり、無端状の定着ベルト５１と、定着ベルト５１の外周面に圧接された加圧ローラ５２と、定着ベルト５１に遊嵌された定着ローラ５３と、定着ベルト５１、加圧ローラ５２及び定着ローラ５３を収容するハウジング５８とを備えている。定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間には定着ニップ領域１４が形成される。用紙５が当該定着ニップ領域１４を通過するときにトナー像が用紙５に溶融定着される。

【0012】

排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙５を装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備えている。

【0013】

図２は例示的な定着装置５０を概略的に示す斜視図である。定着装置５０の定着ベルト５１は、回転軸線周りに回転可能な回転体である。図３は、例示的な定着ベルト５１の部分的な断面図である。定着ベルト５１は、弾性変形可能な略円筒形状のベルトであり、図３に示すように、絶縁層７１、発熱抵抗体７２、弾性層７３及び離型層７４が内周側から順に積層された積層構造を有している。

【0014】

定着ベルト５１の絶縁層７１は、弾性変形可能な絶縁性材料によって構成されている。発熱抵抗体７２は、略円筒形状を有している。発熱抵抗体７２には、耐熱性の絶縁樹脂に導電性フィラーが分散して配置されており、発熱抵抗体７２の抵抗値は所望の抵抗値となるように調整されている。発熱抵抗体７２に電力が与えられると、発熱抵抗体７２に電流が流れてジュール熱が発生する。発熱抵抗体７２の発熱によって定着ベルト５１が加熱される。

【0015】

弾性層７３は、発熱抵抗体７２の両端部を除き、発熱抵抗体７２の外周面を覆っている。離型層７４は、弾性層７３の外周面を覆っている。

【0016】

定着ベルト５１は、発熱抵抗体７２に電気的に接続する一対の電極７５を更に備えている。一対の電極７５は、略円環状を呈し、発熱抵抗体７２の弾性層７３から露出した部分、すなわち定着ベルト５１の両端部にそれぞれ設けられ、発熱抵抗体７２の外周面に沿って延在している。一対の電極７５は、金属等の導電性材料によって構成されている。すなわち、図３に示すように、定着ベルト５１の一対の電極７５の間の領域には絶縁層７１、発熱抵抗体７２、弾性層７３及び離型層７４が順に積層されており、定着ベルト５１の一対の電極７５が配置された領域には絶縁層７１、発熱抵抗体７２及び一対の電極７５が順に積層されている。

【0017】

定着ローラ５３は、定着ベルト５１の内径よりも小さな外径を有し、定着ベルト５１に遊嵌されている。定着ローラ５３は、芯金７７及び弾性層７８を有している。芯金７７は、例えば金属材料によって構成され、定着ベルト５１の回転軸線に平行な回転軸線４６に沿って延在する略円柱形状を有している。芯金７７の両端部には、定着装置５０のハウジング５８に軸支された軸部７９が設けられている。したがって、定着ローラ５３は、回転軸線４６周りに回転可能である。弾性層７８は、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性変形可能な材料によって構成され、芯金７７の外周面を覆うように設けられている。

【0018】

加圧ローラ５２は、定着ベルト５１に隣接して配置され、定着ベルト５１を介して定着ローラ５３に圧接されている。これにより、定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間に定着ニップ領域１４が形成される。加圧ローラ５２は、例えば芯金８０、弾性層８１及び離型層８２を有している。芯金８０は、例えば金属材料によって構成され、回転軸線４６に平行な回転軸線４８に沿って延在している。芯金７７の両端部は、例えば定着装置５０のハウジング５８に軸支されている。弾性層８１は、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性変形可能な材料によって構成され、芯金８０の外周面を覆うように設けられている。離型層８２は、例えばフッ素樹脂等の樹脂組成物によって構成され、弾性層８１の外周面を覆うように設けられている。

【0019】

加圧ローラ５２は、駆動モータからの駆動力を受けて、回転軸線４８周りに回転する。加圧ローラ５２と定着ローラ５３との間に定着ベルト５１が挟持された状態で加圧ローラ５２が回転すると、定着ベルト５１が従動回転すると共に、定着ローラ５３が回転軸線４６周りに従動回転する。

【0020】

定着装置５０は、高電圧電源５４、給電制御スイッチ５５、検知部５６、一対の摺動コンタクト６５及び制御装置９０を更に備えている。一対の摺動コンタクト６５は、例えば導電性材料によって構成されたカーボンブラシであり、一対の電極７５に電気的に接続されている。一対の摺動コンタクト６５は、定着ベルト５１の回転方向に固定された位置において、一対の電極７５に対してそれぞれ対向して配置されている。また、一対の摺動コンタクト６５には、配線８４の両端がそれぞれ接続されている。配線８４には、高電圧電源５４及び給電制御スイッチ５５が直列に接続されている。定着ベルト５１が回転したときに、一対の摺動コンタクト６５は、一対の電極７５に摺接して高電圧電源５４からの電力を一対の電極７５を介して定着ベルト５１に供給する。

【0021】

高電圧電源５４は、発熱抵抗体７２を発熱させるための電力を定着ベルト５１に供給する電源である。例えば、高電圧電源５４は、一対の摺動コンタクト６５を介して電圧を一対の電極７５に印加する。高電圧電源５４は、交流電源であり、例えば実効値で１００Ｖ以上２４０Ｖ以下の交流電圧を一対の摺動コンタクト６５に印加する。高電圧電源５４から一対の電極７５に電圧が印加されると、当該一対の電極７５の間で発熱抵抗体７２に電流が流れ、ジュール熱によって定着ベルト５１が加熱される。

【0022】

給電制御スイッチ５５は、高電圧電源５４と一対の摺動コンタクト６５の一方との間において配線８４に接続されている。給電制御スイッチ５５は、定着ベルト５１に対する高電圧電源５４からの電力の供給又は電力の供給停止を制御する。例えば、給電制御スイッチ５５がオンになると、高電圧電源５４と一対の摺動コンタクト６５とが電気的に接続され、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５へ電力が供給される。一方、給電制御スイッチ５５がオフになると、高電圧電源５４と一対の摺動コンタクト６５との電気的接続が遮断され、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が停止される。

【0023】

検知部５６は、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定する。図２に示すように、検知部５６は、低電圧電源９１、インピーダンス測定装置９２及び検知スイッチ９３を含む。低電圧電源９１、インピーダンス測定装置９２及び検知スイッチ９３は、配線８６に直列に接続されている。配線８６は一対の端子を有しており、配線８６の一方の端子８６ａは、高電圧電源５４と一方の摺動コンタクト６５との間で配線８４に接続され、配線８６の他方の端子８６ｂは、給電制御スイッチ５５と他方の摺動コンタクト６５との間で配線８４に接続されている。したがって、低電圧電源９１、インピーダンス測定装置９２及び検知スイッチ９３は、高電圧電源５４及び給電制御スイッチ５５に対して電気的に並列に接続されている。

【0024】

低電圧電源９１は、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定するために、高電圧電源５４の電圧よりも低い電圧を一対の摺動コンタクト６５に印加する。低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５に与えられる電圧は、一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５との間でスパークが発生しない程度に低い直流電圧であり、例えば５Ｖである。

【0025】

また、インピーダンス測定装置９２は、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５に電圧が印加されたときに一対の摺動コンタクト６５に付与される電圧の大きさに基づいて、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定する。例えば、インピーダンス測定装置９２は、オームの法則を利用して、一対の摺動コンタクト６５に付与される電圧と配線８６を流れる電流とに基づいて、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを検出する。ここで、インピーダンス測定装置９２は、１００Ω以上の抵抗値を有していてもよい。インピーダンス測定装置９２が１００Ω以上の抵抗値を有することにより、検知部５６のゲインが高められる。

【0026】

検知スイッチ９３は、低電圧電源９１と一対の摺動コンタクト６５との間に設けられ、低電圧電源９１と一対の摺動コンタクト６５との電気的接続を制御する。例えば検知スイッチ９３がオンになると、低電圧電源９１と一対の摺動コンタクト６５とが電気的に接続され、一対の摺動コンタクト６５へ微弱な電力が供給される。このとき、給電制御スイッチ５５はオフにされる。一方、検知スイッチ９３オフになると、低電圧電源９１と一対の摺動コンタクト６５とが電気的に遮断され、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が停止される。

【0027】

制御装置９０は、プロセッサ、記憶装置、通信装置、入力装置及び表示装置等を備える。制御装置９０は、定着装置５０の各部と通信可能に接続され、定着装置５０の各部の動作を制御する。例えば、制御装置９０は、給電制御スイッチ５５及び検知スイッチ９３に制御信号を送出し、給電制御スイッチ５５及び検知スイッチ９３のオン／オフを切り替える。また、制御装置９０は、駆動モータの駆動を制御して加圧ローラ５２の回転を制御する。制御装置９０の記憶装置には、定着装置５０で実行される各種処理をプロセッサに実行させるための制御プログラムが格納されている。

【0028】

図４を参照して、制御装置９０の機能構成を説明する。図４は、制御装置９０の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置９０は、機能的構成要素として、インピーダンス取得部１０１、特定部１０２、制御部１０３及び出力部１０４を備えている。制御装置９０の各機能部の動作は、後述の制御方法の説明において詳細に説明するので、ここでは各機能部の機能を簡単に説明する。

【0029】

インピーダンス取得部１０１は、インピーダンス測定装置９２によって測定された一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを受信する。特定部１０２は、一対の電極７５の特定部位１２０を特定する（図６（ａ）参照）。特定部位１２０は、一対の電極７５の表面に傷、割れ又は凹み等が形成された部分であり、定着ベルト５１の回転に伴って定着ベルト５１の回転方向に移動する。一対の電極７５の表面に特定部位１２０が存在すると、当該特定部位１２０が形成された部分で一対の電極７５と一対の摺動コンタクト６５とが非接触になり、電気的接続が遮断される。これにより、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスが増大する。そこで、特定部１０２は、インピーダンス測定装置９２によって測定されるインピーダンスが閾値よりも大きくなる一対の電極７５上の位置を特定部位１２０として特定する。

【0030】

すなわち、特定部位１２０とは、一対の電極７５のうち少なくとも１つの電極７５の周方向位置を表しており、より具体的には、傷等によって一対の摺動コンタクト６５に対する電気的接続が遮断された電極７５上の１以上の表面領域を意味する。特定部１０２は、特定された特定部位１２０を示す情報を記憶装置１０５に保存する。特定部位１２０を示す情報は、例えば、特定部位１２０に対応する定着ベルト５１の回転角度（角度位置）、又は、特定部位１２０が検出されたタイミングを示す情報である。

【0031】

制御部１０３は、定着装置５０の各部の動作を制御する。例えば、制御部１０３は、給電制御スイッチ５５及び検知スイッチ９３のオン／オフを制御する。より具体的に説明すると、制御部１０３は、インピーダンス測定装置９２によって一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定するときに、給電制御スイッチ５５をオフにし、検知スイッチ９３をオンにする。これにより、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が遮断され、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が許容される。一方、定着ニップ領域１４を通過する用紙５にトナー像を定着させる場合には、検知スイッチ９３をオフにし、給電制御スイッチ５５をオンにする。これにより、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が遮断され、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が許容される。

【0032】

ここで、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが特定部位１２０に対向するときに、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５に電力が供給されると、一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５との間でスパークが発生することがある。スパークが発生すると、定着ベルト５１又はその周囲の部品に損傷が生じ、定着装置５０の稼動に支障をきたす恐れがある。そこで、制御部１０３は、スパークの発生を未然に防ぐために、一対の摺動コンタクト６５から一対の電極７５への電力の供給を制御する。より具体的に説明すると、制御部１０３は、記憶装置１０５に記憶された特定部位１２０を取得し、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも一方が特定部位１２０に対向しないときに給電制御スイッチ５５をオンにして高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５へ電力を供給し、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも一方が特定部位１２０に対向するときに給電制御スイッチ５５をオフにして高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給を一時的に遮断する。言い換えれば、制御部１０３は、定着ベルト５１が特定部位１２０を経由して電力が供給される回転位置になったときに、高電圧電源５４から定着ベルト５１への電力の供給が一時的に停止されるように給電制御スイッチ５５を制御する。また、制御部１０３は、定着ベルト５１への電力の供給が一時的に停止された後、定着ベルト５１の回転に伴って、定着ベルト５１が特定部位１２０を除く部分を経由して電力が供給される回転位置になったときに、高電圧電源５４から定着ベルト５１への電力の供給が再開されるように給電制御スイッチ５５を制御する。なお、回転位置とは、基準回転角度に対する定着ベルト５１の回転角度である。

【0033】

出力部１０４は、各種情報を表示装置に出力する。例えば、出力部１０４は、一対の電極７５と一対の摺動コンタクト６５との電気的接続を遮断する特定部位１２０に対応する表面領域の大きさが基準サイズよりも大きい場合に警報を表示装置に出力する。特定部位１２０に対応する表面領域の大きさとは、例えば定着ベルトの回転方向における一対の電極７５の表面上の傷の大きさである。出力部１０４は、例えば、インピーダンスが閾値よりも大きくなる時間長を測定し、測定された時間長が予め設定された時間長よりも長いときに、特定部位１２０に対応する表面領域の大きさが基準サイズよりも大きいと判定する。

【0034】

次に、図５を参照して例示的な定着装置５０の制御方法について説明する。図５は、例示的な定着装置５０の制御方法を示すフローチャートである。図５に示す各工程は、制御装置９０が定着装置５０の各構成要素を制御することにより実行される。図５に示すように、例示的な制御方法は、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定する事前検知工程ＳＴ１と、一対の摺動コンタクト６５への電力供給を制御する給電制御工程ＳＴ２とを含む。

【0035】

事前検知工程ＳＴ１は、後述する工程ＳＴ１１～ＳＴ１７を含む。事前検知工程ＳＴ１では、まず制御装置９０の制御部１０３は、給電制御スイッチ５５をオフにして定着ベルト５１への給電を停止させる（工程ＳＴ１１）。次に、制御部１０３は、加圧ローラ５２を駆動して定着ベルト５１を一定の回転速度で回転させる（工程ＳＴ１２）。次に、制御部１０３は、検知スイッチ９３をオンにする（工程ＳＴ１３）。

【0036】

図６（ａ）に示すように、給電制御スイッチ５５をオフにし、検知スイッチ９３をオンにすることにより、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が停止され、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５へ電力が供給される。低電圧電源９１からの電力が一対の摺動コンタクト６５に供給されることにより、一方の摺動コンタクト６５、一方の電極７５、発熱抵抗体７２、他方の電極７５及び他方の摺動コンタクト６５を経由して、配線８６に電流Ｉが流れる。インピーダンス測定装置９２は、配線８６を流れる電流Ｉと、一対の摺動コンタクト６５間に付与される電圧とに基づいて一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを測定する（工程ＳＴ１４）。インピーダンスの測定は、定着ベルト５１を回転させながら連続的又は周期的に行われる。

【0037】

なお、一対の摺動コンタクト６５間のインピーダンスを周期的に測定する場合には、インピーダンス測定装置９２は、検出すべき特定部位１２０のサイズに応じた周期でインピーダンスを測定する。例えば、定着ベルト５１の回転速度が６００ｍｍ／ｓであり、定着ベルト５１の回転方向において０．０８ｍｍ以上の長さの特定部位１２０を検出する場合には、インピーダンス測定装置９２は、８ｋＨｚ以上のサンプリング周波数でインピーダンスを測定する。これにより、検出ピッチが０．０８ｍｍ以下となり、検出すべき大きさの特定部位１２０を適切に検出することができる。インピーダンス測定装置９２は、測定したインピーダンスを制御装置９０に出力する。制御装置９０のインピーダンス取得部１０１は、インピーダンス測定装置９２によって測定されたインピーダンスを取得する。

【0038】

図７は、インピーダンス測定装置９２によって測定されたインピーダンスの経時的変化の一例を示している。図６（ａ）に示すように、一対の電極７５の表面に特定部位１２０が形成されている場合には、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも一方が一対の電極７５上の特定部位１２０に対向するタイミングで一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５とが部分的に非接触になり、インピーダンスが増加する。そこで、特定部１０２は、測定されたインピーダンスが閾値よりも大きくなる一対の電極７５上の位置を特定部位１２０として特定する（工程ＳＴ１５）。すなわち、特定部位１２０は、一対の電極７５の表面に形成された傷等によって一対の電極７５と一対の摺動コンタクト６５との電気的接続が遮断される一対の電極７５の一部分である。

【0039】

図８は、インピーダンス測定装置９２の抵抗値と検知部５６のゲインとの関係を示している。図８のグラフの横軸はインピーダンス測定装置９２の抵抗値を示し、当該グラフの縦軸は一対の摺動コンタクト６５に与えられる検出電圧、及び、検知部５６のゲインを示している。なお、検知部５６のゲインとは、一対の摺動コンタクト６５が特定部位１２０に対向するときに検出される検出電圧（異常時検出電圧）と一対の摺動コンタクト６５が特定部位１２０に対向していないときに検出される検出電圧（正常時検出電圧）との比である。図８に示すように、インピーダンス測定装置９２が１００Ω以上の抵抗値を有している場合には、検知部５６のゲインは２０ｄＢ以上になる。このように、インピーダンス測定装置９２の抵抗値を１００Ω以上にすることにより、高い精度で特定部位１２０を特定することが可能となる。

【0040】

特定部１０２は、特定した特定部位１２０を定着ベルト５１の回転角度と関連付けて記憶装置１０５に記憶する（工程ＳＴ１６）。例えば、特定部１０２は、定着ベルト５１上の基準点が一対の摺動コンタクト６５に対向する定着ベルト５１の回転角度を基準回転角度（０°）として設定し、当該基準回転角度を基点として特定部位１２０が検出された回転角度を記憶装置１０５に記憶してもよい。なお、定着ベルト５１の回転開始時点のタイミングを基準として、特定部位１２０が検出されたタイミング（特定タイミング）を記憶装置１０５に記憶してもよい。制御部１０３は、特定部位１２０が検出された回転角度又はタイミングを記憶装置１０５に保存した後に、検知スイッチ９３をオフにする（工程ＳＴ１７）。

【0041】

次いで、給電制御工程ＳＴ２が行われる。給電制御工程ＳＴ２は、後述する工程ＳＴ２１～ＳＴ２５を含む。給電制御工程ＳＴ２では、まず制御部１０３が、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが特定部位１２０に対向するか否かを判定する（工程ＳＴ２１）。例えば制御部１０３は、特定部位１２０が検出された回転角度を記憶装置１０５から取得し、定着ベルト５１の回転角度が記憶装置１０５から取得した回転角度と一致する場合に、一対の摺動コンタクト６５が特定部位１２０に対向していると判定する。一方、制御部１０３は、定着ベルト５１の回転角度が記憶装置１０５から取得した回転角度と一致しない場合には、一対の摺動コンタクト６５が特定部位１２０に対向していないと判定する。

【0042】

一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが特定部位１２０に対向していないと判定された場合には、制御部１０３が給電制御スイッチ５５をオンにする（工程ＳＴ２２）。図６（ｂ）に示すように、給電制御スイッチ５５がオンになり、検知スイッチ９３がオフになると、低電圧電源９１から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が停止され、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５へ電力が供給される。高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５に電力が供給されると、一方の摺動コンタクト６５、一方の電極７５、発熱抵抗体７２、他方の電極７５及び他方の摺動コンタクト６５を経由して、配線８４に電流ｉが流れる。定着ベルト５１の発熱抵抗体７２に電流ｉが流れることによりジュール熱が発生し、定着ベルト５１が加熱される。加熱された定着ベルト５１は、加圧ローラ５２と共に定着ニップ領域１４を通過する用紙５を加圧及び加熱して、用紙５にトナー像を定着させる。

【0043】

一方、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが特定部位１２０に対向すると判定された場合には、制御部１０３が給電制御スイッチ５５をオフにする（工程ＳＴ２５）。その結果、図７に示すように、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力供給が一時的に遮断され、一対の摺動コンタクト６５への通電が一時的に停止される。一対の摺動コンタクト６５への通電が停止されることにより、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが特定部位１２０に対向するときに一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５との間でスパークが発生することが防止される。

【0044】

制御部１０３による給電制御スイッチ５５の制御は、定着ベルト５１への給電制御が終了するまで継続して行われる（工程ＳＴ２３）。給電制御スイッチ５５の制御は、検出すべき特定部位１２０のサイズに応じた周期で繰り返し行われる。給電制御が終了すると、制御部１０３によって給電制御スイッチ５５がオフにされる（工程ＳＴ２４）。

【0045】

なお、制御装置９０の出力部１０４は、定着ベルト５１の回転方向における一対の電極７５上の特定部位１２０の大きさが基準サイズよりも大きいときに、表示装置に警報を出力してもよい。出力部１０４は、例えば、インピーダンスが閾値よりも大きくなる時間長を測定し、測定された時間長が予め設定された時間長よりも長いときに、特定部位１２０の長さが基準サイズよりも大きいと判定する。

【0046】

また、一対の電極７５に複数の特定部位１２０が形成されている場合には、出力部１０４は、複数の特定部位１２０の累積サイズが基準サイズよりも大きいときに表示装置に警報を出力してもよい。例えば図９に示すように、定着ベルト５１が一回転する間に測定されたインピーダンスが閾値を３回超えており、閾値を超えた時間長がそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３であるとする。この場合、出力部１０４は、時間長Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の合計が所定の時間長を超えると判定したときに表示装置に警報を出力する。これにより、一対の電極７５の表面に形成された傷の累積サイズが基準サイズよりも大きいことをオペレータに報知することができる。

【0047】

次に、図１０を参照して、制御装置９０のプロセッサで実行可能な命令を含む制御プログラム２１０及び制御プログラム２１０を記憶する記録媒体２２０について説明する。図１０は、記録媒体２２０に記録された制御プログラム２１０の構成を示す図である。

【0048】

図１０に示されるように、制御プログラム２１０は、メインモジュール２００、インピーダンス取得モジュール２０１、特定モジュール２０２、制御モジュール２０３及び出力モジュール２０４を備える。メインモジュール２００は、制御装置９０に係る処理を統括的に制御する部分である。インピーダンス取得モジュール２０１、特定モジュール２０２、制御モジュール２０３及び出力モジュール２０４を実行することにより実現される機能はそれぞれ、上述したインピーダンス取得部１０１、特定部１０２、制御部１０３及び出力部１０４の機能と同様である。

【0049】

制御プログラム２１０は、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及び半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体２２０によって提供される。制御プログラム２１０は、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。

【0050】

以上説明した画像形成装置１、定着装置５０、制御方法、制御プログラム２１０及び記録媒体２２０では、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向するときに、給電制御スイッチ５５が作動されて高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が遮断される。したがって、一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５との間でスパークが生じることが抑制され、一対の電極７５の破損を未然に防ぐことができる。また、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向していないときには、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５へ電力が供給される。すなわち、定着ベルト５１が一回転する間において、定着ベルト５１が特定部位１２０を除く部分を経由して電力が供給される回転位置にあるときに高電圧電源５４から定着ベルト５１に電力が供給され、定着ベルト５１の回転に伴って、定着ベルト５１が特定部位１２０を経由して電力が供給される回転位置になったときに高電圧電源５４から定着ベルト５１への電力の供給が一時的に停止され、定着ベルト５１が更に回転して、再び定着ベルト５１が特定部位１２０を除く部分を経由して電力が供給される回転位置になったときに、高電圧電源５４から定着ベルト５１への電力の供給が再開されるように、給電制御スイッチ５５のオン／オフが動的に制御される。このように給電制御スイッチ５５を動的に制御することにより、一対の電極７５に特定部位が存在する場合でもあっても、スパークの発生を抑制しつつ、定着装置５０を継続的に稼動させることができる。

【0051】

本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれかひとつの特定の例及び実施形態により達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例もその配置及び詳細について修正することができることは明らかであるべきだ。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。

【0052】

例えば、図２に示す定着装置５０では、一対の電極７５が定着ベルト５１の両端部に設けられているが、一対の電極７５が定着ベルト５１の両端部以外の位置に設けられていてもよい。図１１（ａ）及び１１（ｂ）は、定着装置の変形例を示している。図１１（ａ）及び１１（ｂ）に示す定着装置は、発熱抵抗体７２の外周面を覆うよう配置された略円筒形状の電極７５を備えている。この電極７５の外周面には、定着ベルト５１の回転軸線に平行に延在する一対の摺動コンタクト６５が当接している。この定着装置では、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５に電力が供給されたときに、定着ベルト５１の発熱抵抗体７２に周方向に電流が流れ、定着ベルト５１が発熱する。このような構成であっても、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向するときに、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が遮断されることにより、スパークの発生を防止することができる。

【0053】

図１２（ａ）及び１２（ｂ）は、定着装置の別の変形例を示している。この定着装置は、発熱抵抗体７２の内周面及び外周面を覆う略円筒形状の一対の電極７５を備えている。一対の摺動コンタクト６５は、定着ベルト５１の回転軸線に平行に延在しており、発熱抵抗体７２の内周面及び外周面を覆う一対の電極７５にそれぞれ当接する。この定着装置５０では、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５に電力が供給されたときに、定着ベルト５１の発熱抵抗体７２の厚み方向に電流が流れ、定着ベルト５１が発熱する。このような構成であっても、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向するときに、高電圧電源５４から一対の摺動コンタクト６５への電力の供給が遮断されることにより、スパークの発生を防止することができる。

【0054】

図２に示す例では、制御装置９０が、検知部５６によって測定されたインピーダンスに基づいて特定部位１２０を特定しているが、制御装置９０はインピーダンスを用いずに特定部位１２０を特定してもよい。例えば、図１３に示すように、定着装置５０は、一対の電極７５の表面を撮像する撮像部９５を更に備えていてもよい。制御装置９０は、撮像部９５によって取得された一対の電極７５の表面の画像に対して画像処理を行い、一対の電極７５の表面に形成された傷によって生じるコントラストの差異等から特定部位１２０を特定する。このように特定部位１２０を特定した場合であっても、一対の摺動コンタクト６５と一対の電極７５との間でスパークが生じることを抑制し、一対の電極７５の破損を未然に防ぐことができる。

【0055】

なお、定着装置５０は、回転可能な回転体として、略円筒形状を有する定着ベルト５１に代えて、略円柱形状を有する定着ローラを備えていてもよい。この場合、定着装置５０の制御装置９０は、定着ローラの表面上の特定部位を経由した定着ローラへの電力の供給が停止され、定着ローラの表面上の特定部位を除く部分を経由した定着ローラへの電力の供給が許容されるように、給電制御スイッチ５５を動的に制御する。これにより、スパークの発生を防止しつつ、定着装置５０を継続的に稼動させることができる。

【0056】

さらに、図２に示す例では、給電制御スイッチ５５は、高電圧電源５４と一対の電極７５との間に設けられ、高電圧電源５４と一対の電極７５との電気的接続を制御しているが、給電制御スイッチ５５は、高電圧電源５４の作動又は作動停止を制御してもよい。例えば、給電制御スイッチ５５は、画像形成装置１の主電源（例えば外部電源）と高電圧電源５４との間に設けられ、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向するときに、高電圧電源５４の作動を停止して定着ベルト５１の電力の供給を一時的に停止し、一対の摺動コンタクト６５の少なくとも１つが定着ベルト５１の特定部位１２０に対向していないときに、高電圧電源５４を作動させて定着ベルト５１に電力を供給してもよい。

【0057】

また、定着装置５０は、必ずしも一対の摺動コンタクト６５を備えていなくてもよい。例えば、定着装置５０は、一対の摺動コンタクト６５に代えて、非接触で一対の電極７５に電力を供給する非接触給電装置を備えていてもよい。そして、給電制御スイッチ５５は、一対の電極７５上の特定部位１２０の位置に応じて非接触給電装置の作動又は作動停止を制御してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】