JP2005267865A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のキュリー点を有し、磁束発生手段３の発生する磁束の作用により発熱する発熱部材１の該発熱により被加熱材Ｐを加熱する加熱装置において、発熱部材１のキュリー点の製造時のばらつきや耐久・劣化による温度公差許容レンジ外れに起因する障害の発生を未然に防ぐ。
【解決手段】前記加熱装置に装着された発熱部材１のキュリー点が所定範囲内かどうか判別する判別手段と、前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止する制御手段とを有することを特徴とする加熱装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、キュリー点特性を持つ誘導発熱部材を有し、磁束発生手段の発生磁束による該誘導発熱部材の発熱により被加熱材を加熱する加熱装置、および該加熱装置を定着装置を備えた、電子写真方式等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式等の複写機などには、記録媒体である記録紙ないし転写材などのシート上に転写方式もしくは直接方式で形成されたトナー像をシートに定着させる定着装置が設けられている。

この定着装置は、例えば、シート上のトナーを熱溶融させる加熱ローラとも指称される定着ローラと、当該定着ローラに圧接してシートを挟持する加圧ローラとを有している。定着ローラは中空状に形成され、この定着ローラの中心軸上には、発熱体が保持手段により保持されている。発熱体は、例えば、ハロゲンランプなどの管状発熱ヒータより構成され、所定の電圧が印加されることにより発熱するものである。このハロゲンランプは定着ローラの中心軸に位置しているため、ハロゲンランプから発せられた熱は定着ローラ内壁に均一に輻射され、定着ローラの外壁の温度分布は円周方向において均一となる。定着ローラの外壁は、その温度が定着に適した温度（例えば、１５０〜２００℃）になるまで加熱される。この状態で定着ローラと加圧ローラは圧接しながら互いに逆方向へ回転し、トナーが付着したシートを挟持搬送する。定着ローラと加圧ローラとの圧接部（ニップ部）において、シート上のトナーは定着ローラの熱により溶解し、両ローラから作用する圧力によりシートに定着される。

しかし、ハロゲンランプなどから構成される発熱体を備えた上記定着装置においては、ハロゲンランプからの輻射熱を利用して定着ローラを加熱するため、電源を投入した後、定着ローラの温度が定着に適した所定温度に達するまでの時間（以下、「ウォームアップタイム」という）に、比較的長時間を要していた。その間、使用者は複写機を使用することができず、長時間の待機を強いられるという問題があった。その一方、ウォームアップタイムの短縮を図ってユーザの操作性を向上すべく多量の電力を定着ローラに印加したのでは、定着装置における消費電力が増大し、省エネルギー化に反するという問題が生じていた。このため、複写機などの商品の価値を高めるためには、定着装置の省エネルギー化（低消費電力化）と、ユーザの操作性向上（クイックプリント）との両立を図ることが一層注目され重視されてきている。

かかる要請に応える装置として、特許文献１に示されるように、加熱源として高周波誘導を利用した誘導加熱方式の定着装置が提案されている。この誘導加熱定着装置は、金属導体からなる中空の定着ローラの内部にコイルが同心状に配置されており、このコイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラ自体の表皮抵抗によって定着ローラそのものをジュール発熱させるようになっている。この誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率がきわめて向上するため、ウォームアップタイムの短縮化が可能となる。

このような電磁誘導加熱方式の定着装置であっても、通紙可能な最大サイズの記録材の全域を定着温度で温めて定着するように作動するために、実際にトナーを定着する以上のエネルギーを消費し、また、記録材のサイズによっては、通紙域ではない領域が異常昇温して機内昇温や非加熱部材の熱劣化などを引き起こしてしまっていた。

この対応手段として、特許文献２では、定着温度近辺にキュリー点を持つ定着ローラが提案されている。キュリー点の特徴である透磁率変化点以上では温度昇温が弱くなり、必要以上に通紙域でない領域や非加熱部材が昇温を起こすことはなくなる。

また、特許文献３では定着温調温度をキュリー点以下に設定している。また、特許文献４では、キュリー点に達したかどうかの判断をして、達している場合給送間隔を変更している。
特開昭５９−３３７８７号公報 特開２０００−３９７９７号公報 特開平１１−１９０９５０号公報 特開平１０−１０４９７４号公報

しかし、キュリー点ローラは製造工程において設定キュリー点に対して実際のキュリー点にばらつきが発生する可能性がある。そのために、装置の組立て製造時や、定着ローラの交換時において、設定キュリー点に対して実際のキュリー点が温度公差許容レンジを下回っていて通常温調温度よりも低いキュリー点を持つ定着ローラが使用される可能性があり、この場合は定着性を満足することができない。または、設定キュリー点に対して実際のキュリー点が温度公差許容レンジを上回っていて周囲の耐熱温度よりも高いキュリー点を持つ定着ローラが使用される可能性もあり、万が一制御不可能になった場合、通常温調温度よりも温度が上昇し続けると、周囲の部品の故障、発煙、発火の恐れがある。

また、キュリー点ローラは耐久・劣化によりキュリー点が変化してしまう場合もある。この場合もその変化の度合いによっては、上記と同様な事態を生じることにもなる。

従って、本発明は、所定のキュリー点を有し、磁束発生手段の発生する磁束の作用により発熱する発熱部材の該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置、および該加熱装置を定着装置として備えた画像形成装置において、誘導発熱部材の実際キュリー点の温度公差許容レンジ外れに起因する上記のような障害の発生を未然に防ぐことを目的としている。

本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。

（１）所定のキュリー点を有し、磁束発生手段の発生する磁束の作用により発熱する発熱部材の該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、前記加熱装置に装着された発熱部材のキュリー点が所定範囲内かどうか判別する判別手段と、前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止する制御手段とを有することを特徴とする加熱装置。

（２）前記判別手段は、前記発熱部材の単位時間あたりの温度上昇が所定値より小さくなったときの前記発熱部材の温度が所定温度範囲外である場合、前記キュリー点が所定範囲外であると判別することを特徴とする（１）に記載の加熱装置。

（３）前記キュリー点が略定着温度付近に設定されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱装置。

（４）前記所定温度範囲は環境温度によって変更することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の加熱装置。

（５）前記加熱装置は、表示部を有し、前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記表示部に警告表示すること特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の加熱装置。

（６）前記キュリー点は、前記発熱部材が発熱を開始してから温度上昇が略収束した温度であることを特徴とする（１）に記載の加熱装置。

（７）前記判別手段は、前記発熱部材の発熱開始から所定時間が経過した時点において、前記発熱部材の単位時間あたりの温度上昇が所定値より大きい場合、前記発熱部材のキュリー点が所定範囲外であると判別することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の加熱装置。

（８）前記加熱装置は、前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止するモードを有し、前記モードが選択された場合、前記モードを所定時に行うことを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の加熱装置。

（９）前記加熱装置は、通電することにより磁束を発生するコイルと、該コイルに固定電流を通電する通電手段を有し、前記加熱装置は前記コイルから発生する磁束により前記発熱部材を発熱することを特徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載の加熱装置。

（１０）画像形成手段と、磁束発生手段の発生する磁束の作用により発熱し、所定温度にキュリー点を有する発熱部材と、前記発熱部材の熱により、前記画像形成手段により形成された画像を被加熱材に加熱定着する画像形成装置において、前記キュリー点が所定範囲内かどうか判別する判別手段と、前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

（１１）前記キュリー点が略定着温度付近に設定されていることを特徴とする（１０）に記載の画像形成装置。

すなわち、装置の、工場出荷時、設置時、誘導発熱部材交換時、電源ＯＮ時、スタンバイ復帰時、所定時間経過時等において、キュリー点測定モードを実行させ、測定キュリー点が、設定キュリー点のばらつき許容範囲（温度公差許容レンジ）の上限と下限とした所定の第１または第２の温度から外れているときには制御手段により装置の発熱が停止されるので、誘導発熱部材のキュリー点の製造時のばらつきや耐久・劣化による温度公差許容レンジ外れに起因する前記のような障害の発生を未然に防ぐことができる。

（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置１００は、転写式電子写真プロセス利用、レーザ走査露光方式、誘導加熱方式定着装置を備えた、デジタル画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。

１０１は原稿読取装置（イメージスキャナー）、１０２は領域指定装置（デジタイザー）であり、何れも画像形成装置１００の上面側に配設してある。原稿読取装置１０１は該装置の原稿台上に載置した原稿面を内部に設けた光源等からなる走査照明光学系により走査し、原稿面からの反射光をＣＣＤラインセンサ等の光センサにより読み取り、画像情報を時系列電気デジタル画素信号に変換する。領域指定装置１０２は原稿の読み取り領域等の設定を行い、信号を出力する。１０３はプリントコントローラーであり、不図示のパソコン等の画像データに基づくプリント信号を出力する。１０４は、原稿読取装置１０１、領域指定装置１０２、プリントコントローラー１０３等からの信号を受けて、画像出力機構の各部に指令を送る信号処理及び種々の作像シーケンス制御を行う制御部（ＣＰＵ、制御手段、キュリー点温度判別手段）である。

以下は画像出力機構部（作像機構部）の説明である。１０５は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。感光ドラム１０５はその回転過程で、帯電装置１０６により所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に対して画像書き込み装置１０７による像露光Ｌを受けることで一様帯電面の露光明部の電位が減衰して感光ドラム１０５面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。画像書き込み装置１０７は本例の場合はレーザスキャナーであり、制御部（ＣＰＵ）１０４において信号処理された画像データに従って変調されたレーザ光Ｌを出力し、回転する感光ドラム１０５の一様帯電面を走査露光して原稿画像情報に対応した静電潜像を形成する。

次いで、その静電潜像が現像装置１０８によりトナー画像として現像される。そのトナー画像が転写帯電装置１０９の位置において、給紙機構部側から感光ドラム１０５と転写帯電装置１０９との対向部である転写部Ｔに所定の制御タイミングにて給送された記録媒体である記録材（転写材）Ｐに感光ドラム１０５面側から静電転写される。

給紙機構部は、本例の画像形成装置の場合は、小サイズ記録材を積載収容した第１のカセット給紙部１１０と、大サイズ記録材を積載収容した第２のカセット給紙部１１１と、第１または第２のカセット給紙部１１０・１１１から選択的に１枚分離給紙された記録材Ｐを転写部Ｔに所定のタイミングにて搬送する記録材搬送路１１２を有している。

転写部Ｔで感光ドラム１０５面からトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１０５面から分離され、定着装置１１４へ搬送されて未定着トナー画像の定着処理を受け、画像形成装置外部の排紙トレー１１５上に排紙される。

一方、記録材分離後の感光ドラム１０５面はクリーニング装置１１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供される。

（２）定着装置１１４
図２は定着装置１１４の要部の拡大横断面模型図である。この定着装置１１４は、加熱ローラ型、誘導加熱方式の加熱装置であり、互いに所定の押圧力で圧接させて所定のニップ長（ニップ幅）の定着ニップ部Ｎを形成させた一対の加熱部材（加熱媒体、定着部材）と加圧部材としての、上下並行２本の加熱ローラ１と加圧ローラ２を主体とする。

加熱ローラ（以下、定着ローラと記す）１は、例えば鉄、ニッケル、ＳＵＳ４３０などの誘導発熱体（導電性磁性材）から形成された、肉厚０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の中空（円筒状）の金属層（導電層、芯金）を有する、キュリー点特性を有するローラであり、その外周表面には、フッ素樹脂等をコーティングして耐熱性の離型層（伝熱材）１ａを形成してある。

本実施例における定着装置１１４は定着温度を２３０℃とし、定着ローラ１はキュリー点温度をそのほぼ定着温度に設定したキュリー点特性をもつ定着ローラ１である。すなわち、本実施例における定着ローラ１の誘導発熱体である金属層は、図３のように、２００℃で透磁率の変化点を持ち、２３０℃で透磁率が１に達する整磁合金である。透磁率が１に達する温度がその誘導発熱体に磁性が無くなる所謂キュリー点温度である。整磁合金は特開２０００−３９７９７号公報等に開示されるように、キュリー点温度を所望に調整した鉄−ニッケル合金等である。

定着ローラ１は両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板間に軸受を介して回転可能に支持させて配設してある。またその内空部には定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界を生じる、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３を挿入して配置してある。

加圧ローラ２は、軸芯２ａと、該軸芯の外回りに同心一体にローラ状に形成具備させた表面離型性耐熱ゴム層であるシリコーンゴム層２ｂ等からなる弾性ローラである。この加圧ローラ２は上記定着ローラ１の下側に並行に配列して、芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板間に軸受を介して回転自在に保持させて、かつ定着ローラ１の下面に対して不図示の付勢手段により弾性体層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力にて圧接させて加熱部としての所定のニップ長の定着ニップ部Ｎを形成させている。

定着ローラ１の内空部に挿入した磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなるコア（芯材）５、誘導コイル（励磁コイル、誘導発熱源）６、絶縁部材製のステー７等の組み立て体である。コア５はボビン４に形成した通孔に挿入させてあり、誘導コイル６はこのボビン４の周囲に銅線を巻回して形成されている。このボビン４・コア５・誘導コイル６のユニットをステー７に固定支持させてある。

上記のコイル・アセンブリ３を定着ローラ１の内空部に挿入して所定の角度姿勢でかつ定着ローラ１の内面と誘導コイル６との間に一定のギャップを保持させた状態にしてステー７の両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材（不図示）に非回転に固定支持させて配置してある。ボビン４・コア５・誘導コイル６のユニットは定着ローラ１の外部に露呈しないように収納されている。

コア５としては、透磁率が大きく自己損失の小さい材料がよく、例えばフェライト、パーマロイ、センダスト等が適している。ボビン４は、コア５と誘導コイル６とを絶縁する絶縁部としても機能している。

定着ローラ１の外周上には、定着ローラ１の温度を検出する中央温度検知装置１１が設けられている。この中央温度検知装置１１は、定着ローラ１を隔てて誘導コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に圧接している。中央温度検知装置１１は、例えば、サーミスタより構成される。

１３は分離爪であり、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐが定着ローラ１に巻き付くのを抑え、定着ローラ１から分離させる役目をする。

前記のボビン４、ステー７、分離爪１４は耐熱および電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されている。

１４は定着ローラクリーナであり、クリーニング部材としてのクリーニングウエブ１４ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１４ｂと、ウエブ巻取り軸部１４ｃと、該両軸部１４ｂ・１４ｃ間のウエブ部分を定着ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１４ｄなどからなる。押し付けローラ１４ｄで定着ローラ１に押し付けたウエブ部分で定着ローラ１面にオフセットしたトナーが拭われて定着ローラ面が清掃される。定着ローラ１に押し付けられるウエブ部分は繰り出し軸部１４ｂ側から巻取り軸部１４ｃ側にウエブ１４ａが少しずつ送られることで徐々に更新される。

本実施例では、通紙は中央基準で行われる。すなわち、いかなる記録材サイズでも、記録材の中央部が定着ローラ軸方向中央部を通過することになる。

画像形成装置の制御部１０４は装置のメイン電源スイッチＳＷ（図４）のＯＮにより装置を起動させて所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。

制御部１０４は、定着装置１１４については、所定の制御タイミングにおいて駆動源Ｍにより定着ローラ１を図２において矢印Ａの時計方向に所定の速度にて回転駆動する。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も矢印Ｂの反時計方向に回転する。また所定の制御タイミングにて励磁回路１１６からコイル・アセンブリ３の誘導コイル６に所定固定値の高周波電流の通電を開始する。これにより誘導コイル６の周囲には高周波交番磁界が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して昇温していく。定着ローラ１の温度は迅速に立ち上っていき、透磁率の変化点温度を経て、定着ローラ１の透磁率が１になる所謂キュリー点温度に収束していく。そして、誘導コイル６に対する上記の高周波電流の通電が続行される限り、定着ローラ１はほぼそのキュリー点温度の加熱状態に維持される（自己温調状態）。

本実施例における定着装置１１４は、上記のように、定着温度を２３０℃とし、定着ローラ１はキュリー点温度をそのほぼ定着温度に設定したキュリー点特性をもつ定着ローラ１であるから、定着ローラ１の加熱温度はその定着温度２３０℃にほぼ収束して自己温調状態になる。

上記の定着ローラ１の経時的温度変化がサーミスタ１１で検知されて、その検知温度情報が制御部１０４に入力する。制御部１０４は入力する検知温度情報により定着ローラ１の温度がキュリー点温度に収束したことを検知する。

この定着ローラ１の自己温調状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラの熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に加熱加圧定着される。

（３）キュリー点測定モード
誘導発熱部材である定着ローラ１のキュリー点の製造時のばらつきや耐久・劣化による温度公差許容レンジ外れに起因する前記のような障害の発生を未然に防ぐために、本実施例の画像形成装置は下記のようなキュリー点測定モードを具備させている。

本実施例のキュリー点測定モードは、装置に装着されているキュリー点特性を持つ定着ローラ１の実際のキューリ点を測定し、それが設定キュリー点の温度公差許容レンジ内にあるかどうかを判定し、その判定結果により画像形成装置の画像形成動作実行の可否制御をする制御モードである。

図５はキュリー点測定モードの基本フローチャート図である。図６はキュリー点測定モード時のキュリー点判定処理を示したフローチャート図である。図７はキュリー点測定モード時の定着ローラ１の温度上昇を時系列に示した図である。

本実施例のキュリー点測定モードは、画像形成装置の操作部（不図示）に具備させたモード選択スイッチ１１７（図４）により該モードが選択された場合において実行されるようになっている。このキュリー点測定モードの実行は、画像形成装置の工場出荷時、設置時、定着部材交換時、電源ＯＮ時、スタンバイ復帰時、所定時間経過時等のいずれでもよい。

図５のキュリー点測定モードの基本フローチャート図に示すように、制御部１０４は、ステップＳ２００において、モード選択スイッチ１１７によってキュリー点測定モードが選択されているかどうかを判断する。キュリー点測定モードが選択されていなかったらそのまま何もせず終了となる。

キュリー点測定モードが選択された場合は、制御部１０４は、定着装置１１４に対して電力を供給し始める（Ｓ２０１）。すなわち、通常の画像形成動作実行時と同様に、定着ローラ１を回転駆動させると共に、通電手段としての励磁回路１１６からコイル・アセンブリ３の誘導コイル６に所定固定値の高周波電流の通電を開始してキュリー点の測定、適否判定を行う判定処理を実行する（Ｓｅｑ１）。この判定処理（Ｓｅｑ１）についての詳しい説明は後述する。判定処理が終了したら、定着装置１１４に対する電力供給を停止する（Ｓ２０２）。以上がキュリー点測定モードの処理の基本フローである。

では次に、判定処理（Ｓｅｑ１）について図６と図７を使って詳しく説明する。図６に示す通り、まず、判定処理にかかる時間Ｔｉｍｅ１が経過したかどうかを判定する（ステップＳ３００）。

この時間Ｔｉｍｅ１は、通常の画像形成動作実行時と同様に、励磁回路１１６からコイル・アセンブリ３の誘導コイル６に高周波電流の通電を開始してから定着ローラ１の表面温度が環境温度から定着目標温度（＝ほぼ設定キュリー点温度）まで上昇するに要する一般的な所要時間よりもある程度長くした時間に設定される。

また、制御部１０４には定着ローラ１の温度推移情報がサーミスタ１１から経時連続的（時系列）に入力する。定着ローラのキュリー点が所定範囲にあるか否かを判別する判別手段としての制御部１０４はサーミスタ１１から経時連続的に入力する定着ローラ温度推移情報から、上記の時間Ｔｉｍｅ１が経過するまでの時点において、定着ローラ１の温度上昇の傾きが所定の傾きよりも小さくなったか否かを判定する（Ｓ３０１）。ここでは、上記の時間Ｔｉｍｅ１が経過するまでの時点において、定着ローラ１の温度上昇が収束しているか否かの確認を行う。つまり、キュリー点に到達したか否かを確認する。

次にＳ３０１において、キュリー点に到達したと判断した場合、上記の時間Ｔｉｍｅ１が経過した時点においてサーミスタ１１で測定される定着ローラ１の表面温度ＴＥＭＰを実測キュリー点とし、これが予め決められた第１温度Ｔｅｍｐ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３０２）。第１温度Ｔｅｍｐ１は、周囲の部品の故障、発煙、発火の恐れがある温度に設定されている。

また、Ｓ３０１において、キュリー点に到達していないと判断した場合、Ｓ３００に戻って同様の処理を行う。

次にＳ３０２において、定着ローラ１の表面温度ＴＥＭＰ（実測キュリー点）が予め決められた第１温度Ｔｅｍｐ１よりも小さいと判断された場合、表面温度ＴＥＭＰが予め決められた第２温度Ｔｅｍｐ２よりも小さいか否かを判定する（Ｓ３０３）。第２温度Ｔｅｍｐ２は、画像の定着性を満足することができるぎりぎりの温度に設定されている。

次にＳ３０３において、定着ローラ１の表面温度ＴＥＭＰが予め決められた第２温度Ｔｅｍｐ２よりも大きいと判断された場合、定着装置１１４に取り付けられたキュリー点特性を持つ定着ローラ１は、設計（設定キュリー点）における温度公差許容レンジ内に入っているので、周辺機器や定着装置１１４そのものに対して障害を与えることなく、記録媒体である記録紙ないし転写材への画像の定着性を満足することができると判断することができる。つまり、図７に示す温度上昇特性Ｐ１，Ｐ２（破線）と類似した温度上昇特性の定着ローラであることが判断できる。

またＳ３０２において、定着ローラ１の表面温度ＴＥＭＰが予め決められた第１温度Ｔｅｍｐ１よりも大きい場合は、定着ローラ１の実際のキュリー点が設定キュリー点（定着目標温度）の温度公差許容レンジの上限よりも大きいものであると判断することができる。つまり、図７に示すように、定着装置１１４に取り付けられた定着ローラ１が、万が一故障による制御不能状態になった場合に、キュリー点特性により温度上昇が収束したとしても、周囲の部品の故障、発煙、発火の恐れがある温度上昇特性Ｐ３（実線）に類似した温度上昇特性の定着ローラであることが判定できる。この場合は、制御部１０４は誘導コイル６に対する通電を遮断して定着ローラ１の発熱を停止するとともに、この画像形成装置による画像形成動作の実行を禁止状態（コピー動作禁止）にし（Ｓ３０４）、その旨を表示器１１８（図４）に警告表示する。

また、Ｓ３０３において、定着ローラ４の表面温度ＴＥＭＰが予め決められた第２温度Ｔｅｍｐ２よりも小さいと判断された場合は、定着ローラ１の実際のキュリー点が設定キュリー点（定着目標温度）の温度公差許容レンジの下限よりも小さいものであると判断することができる。つまり、図７に示すように、定着装置１１４に取り付けられた定着ローラ１が、通常の定着設定温度よりも低いキュリー点を持ち、画像の定着性を満足することができない温度上昇特性Ｐ４（実線）に類似した温度上昇特性の定着ローラであることが判定できる。この場合も、制御部１０４は誘導コイル６に対する通電を遮断して定着ローラ１の発熱を停止するとともに、この画像形成装置による画像形成動作の実行を禁止状態にし（Ｓ３０４）、その旨を表示器１１８（図４）に警告表示する。

また、Ｓ３００において、定着ローラ１の表面温度がキュリー点に到達する前に、判定処理にかかる時間Ｔｉｍｅ１経過したと判断した場合も、制御部１０４は誘導コイル６に対する通電を遮断して定着ローラ１の発熱を停止するとともに、この画像形成装置による画像形成動作の実行を禁止状態にし（Ｓ３０４）、その旨を表示器１１８（図４）に警告表示する。つまり、図７に示すように、定着装置１１４に取り付けられた定着ローラ１が、万が一故障による制御不能状態になった場合に、定着ローラの表面温度が上がりつづけると、周囲の部品の故障、発煙、発火の恐れがある温度上昇特性Ｐ５の温度上昇特性に類似した定着ローラであることが判定できるからである。

従って、画像形成装置の工場出荷時、設置時、定着部材交換時に上記のキュリー点測定モードを実行することで、装置に装着されているキュリー点特性を持つ定着ローラ１の実際のキュリー点が設定キュリー点の温度公差許容レンジ内にあるかどうかが判定でき、温度公差許容レンジ外の判定のときは定着ローラ不良として定着ローラ１を交換する処置により定着ローラ１のキュリー点不適に起因する障害、定着不良トラブルの発生を未然に防ぐことができる。

また、画像形成装置の設置後においても、ユーザにおいて、電源ＯＮ時、スタンバイ復帰時、所定時間経過時等の適時に、上記のキュリー点測定モードを選択して実行することで、キュリー点特性を持つ定着ローラ１の耐久・劣化によるキュリー点変化をチェックして、定着ローラ１の耐久・劣化に拘わらず実際のキュリー点が設定キュリー点の温度公差許容レンジ内にあるかどうかが判定でき、温度公差許容レンジ外の判定のときは画像形成動作の実行が禁止状態になると共に、その旨が表示器１１８に警告表示されるので、定着ローラ１のキュリー点不適に起因する障害、定着不良トラブルの発生を未然に防ぐことができる。この場合においてユーザはサービスマンコールにより定着ローラ１の交換をしてもらう。

ここで、本実施例の画像形成装置は、
１）室温、湿度を検知する環境センサ１１９（図４）を具備させて、その検知情報を制御部１０４に入力している。制御部１０４は上記のキュリー点測定モードにおける第１温度Ｔｅｍｐ１または／および第２温度Ｔｅｍｐ２の設定を、予めメモリしてある環境温度と第１温度Ｔｅｍｐ１または／および第２温度Ｔｅｍｐ２との相関テーブル、例えば、表１のような相関テーブルあるいは相関演算式に従って適正に変更制御するようにしている。

２）また、定着目標温度も予めメモリしてある環境と定着目標温度との相関テーブルあるいは相関演算式に従って適正に変更制御するようにしている。具体的には、環境温度が所定温度より低い場合に、第１温度Ｔｅｍｐ１または／および第２温度Ｔｅｍｐ２の設定温度を上げている。これは、環境温度の低下に伴い、定着性を満足する為の下限値が上昇する為、第１温度Ｔｅｍｐ１の設定値をあげることで、定着性の確保を図っている。

以上のように、本実施例は、誘導発熱部材としての定着ローラ１を誘導発熱させて収束した温度を実測キュリー点とし、設定キュリー点と比較する。比較によりある公差以上である場合、サーミスタ１１もしくは定着ローラ１の異常を検知することができる。キュリー点の確認を行うタイミングは、工場出荷時、設置時、定着部材交換時、電源ＯＮ時、スタンバイ復帰時、所定時間経過時等のいずれでもよい。

尚、本実施例では定着ローラの温度を直接サーミスタの検知結果に基いてキュリー点が所定範囲内か否かを判別したが、これに限らず、例えば定着ローラの透磁率の変化を直接もしくは間接的に測定し、その測定結果に基いて定着ローラのキュリー点が所定範囲内か否かを判別してもよい。

図８は本実施例における誘導加熱方式の定着装置の概略構成図である。本実施例の定着装置はヒータ（加熱体）として固定の誘導発熱部材を用いたフィルム加熱方式の定着装置である。

１０は加熱部材としての定着フィルムアセンブリである。このアセンブリ１０は、ヒータとしての横長・薄板状の誘導発熱部材１Ａ、このヒータ１Ａを下面の長手に沿って固定して支持させたヒータ支持部材８、このヒータ支持部材８の内側に配設した磁性コア５・誘導コイル６等よりなるコイル・アセンブリ３、上記のヒータ１Ａ−ヒータ支持部材８−コイル・アセンブリ３の組立体にルーズに外嵌した円筒状の耐熱樹脂製の定着フィルム９と、ヒータ１Ａの温度を検知する検温素子としてのサーミスタ１１、等からなる。

本実施例における定着装置は定着温度を２３０℃とし、誘導発熱部材としてのヒータ１Ａはキュリー点温度をそのほぼ定着温度に設定したキュリー点特性をもつものである。

２は加圧部材としての加圧ローラである。この加圧ローラ２は、軸芯２ａと、該軸芯の外回りに同心一体にローラ状に形成具備させた表面離型性耐熱ゴム層であるシリコーンゴム層２ｂ等からなる弾性ローラである。この加圧ローラ２は芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置の手前側と奥側の側板間に軸受を介して回転自在に保持させてある。

この加圧ローラ２の上側に、上記の定着フィルムアセンブリ１０をヒータ１Ａ側を下向にして加圧ローラ２２に並行に配列し、ヒータ支持部材８の左右の端部に不図示の付勢手段で押し下げ力を作用させている。これにより、ヒータ支持部材８の下面のヒータ１Ａが定着フィルム９を挟んで加圧ローラ２に弾性層２ｂの弾性に抗して圧接して定着フィルム９と加圧ローラ２との間に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ２１は駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２の回転駆動による該加圧ローラ２と定着フィルム９の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で円筒状の定着フィルム９に回転力が作用する。その結果、該定着フィルム９が内面を定着ニップ部Ｎにおいてヒータ１Ａの下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向にヒータ支持部材８の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。定着フィルム９は、加圧ローラ２の回転周速度にほぼ対応した周速度をもった回転状態となる。

定着フィルム９の内面には潤滑剤として、フッ素系のグリスが塗布され、該定着フィルム９とヒータ１Ａ・ヒータ支持部材８との摺動性を確保している。

制御部１０４は、所定の制御タイミングにおいて駆動源Ｍにより加圧ローラ２を回転駆動させ、また所定の制御タイミングにて励磁回路１１６からコイル・アセンブリ３の誘導コイル６に所定固定値の高周波電流の通電を開始する。これにより誘導コイル６の周囲には高周波交番磁界が発生し、誘導発熱部材であるヒータ１Ａが電磁誘導発熱して昇温していく。ヒータ１Ａの温度は迅速に立ち上っていき、透磁率の変化点温度を経て、ヒータ１Ａの透磁率が１になる所謂キュリー点温度に収束していく。そして、誘導コイル６に対する上記の高周波電流の通電が続行される限り、ヒータ１Ａはほぼそのキュリー点温度の加熱状態に維持される（自己温調状態）。本実施例における定着装置は、上記のように、定着温度を２３０℃とし、ヒータ１Ａはキュリー点温度をそのほぼ定着温度に設定したキュリー点特性をもつ誘導発熱部材であるから、ヒータ１Ａの加熱温度はその定着温度２３０℃にほぼ収束して自己温調状態になる。

上記のヒータ１Ａの経時的温度変化がサーミスタ１１で検知されて、その検知温度情報が制御部１０４に入力する。制御部１０４は入力する検知温度情報によりヒータ１Ａの温度がキュリー点温度に収束したことを検知する。

このヒータＡ１の自己温調状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着フィルム９を介したヒータ１Ａの熱と定着ニップ部Ｎの加圧力で、未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に加熱加圧定着される。

このような定着装置を備えた画像形成装置にも実施例１と同様にキュリー点測定モードを具備させることで、装置に装着されている誘導発熱部材としてのキュリー点特性を持つヒータ１Ａの実際のキュリー点が設定キュリー点の温度公差許容レンジ内にあるかどうかが判定でき、温度公差許容レンジ外の判定のときはヒータ不良としてヒータ１Ａを交換する処置によりヒータ１Ａのキュリー点不適に起因する障害、定着不良トラブルの発生を未然に防ぐことができる。

［その他］
１）本発明は、特許文献３のように定着温調温度をキュリー点以下に設定して誘導発熱部材の温度を温調制御するタイプの誘導加熱方式の定着装置、更には非通紙部昇温を防止するための磁束遮蔽板、その駆動手段を具備させているタイプの誘導加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置についても適用して誘導発熱部材のキュリー点不適に起因する障害、定着不良トラブルの発生を未然に防ぐことができる。

２）実施例１の定着装置において、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３は誘導発熱部材としての定着ローラ１の外側に配設した装置構成にすることもできる。

３）実施例２の定着装置において、定着フィルム９は複数本の懸架部材間に懸回張設して駆動ローラで回動駆動させる装置構成にすることもできる。また定着フィルム９は繰り出し軸にロール巻きにした有端の長尺部材にして巻取り軸側に走行移動させる装置構成にすることもできる。

４）本発明の加熱装置は、実施例の定着装置に限られず、その他、仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録媒体を再加熱してツヤ等の表面性を改質する像加熱装置、記録媒体以外のシート状の被加熱熱材を通紙して、乾燥、加熱ラミネート、熱プレスシワ取り，熱プレスカール取り等の加熱処理装置としても使用できる。

実施例１の画像形成装置の概略構成図 定着装置の拡大横断面模型図 定着ローラの金属層（誘導発熱部材）の温度による透磁率変化の説明図 制御系のブロック図 キュリー点測定モードの基本フローチャート図 キュリー点測定モード時のキュリー点判定処理を示したフローチャート図 キュリー点測定モード時の定着ローラの温度上昇を時系列に示した図 実施例２における定着装置の拡大横断面模型図

符号の説明

１・・加熱部材（定着ローラ）、１ａ・・金属層（誘導発熱部材）、２・・加圧部材（加圧ローラ）、３・・コイル・アセンブリ（磁束発生手段）、４・・ボビン、５・・磁性コア、６・・誘導コイル、７・・ステー、１Ａ・・ヒータ（誘導発熱部材）、８・・ヒータ支持部材、９・・定着フィルム、１０・・定着フィルムアセンブリ、１１・・温度センサ、１３・・分離爪、１００・・画像形成装置、１０１・・原稿読取装置、１０２・・デジタイザー、１０３・・プリントコントローラ、１０４・・制御部（ＣＰＵ）、１０５・・感光ドラム、１０７・・画像書き込み装置、１０５・・感光ドラム、１０８・・現像装置、１０９・・転写装置、１１４・・定着装置、１１６・・励磁回路、Ｓ２００〜Ｓ３０４・・キュリー点測定モードにおける各処理のステップ、Ｓｅｑ１・・キュリー点測定モードにおける判定処理、Ｐ１〜Ｐ５・・さまざまな温度上昇特性をもつ定着ローラの温度上昇カーブ、ＴＥＭＰ・・キュリー点測定モードで測定したキュリー点温度、Ｔｅｍｐ１・・温度公差許容レンジにおける最高許容温度、Ｔｅｍｐ２・・温度公差許容レンジにおける最低許容温度、Ｔｉｍｅ１・・キュリー点測定モード処理時間

Claims (11)

1. 所定のキュリー点を有し、磁束発生手段の発生する磁束の作用により発熱する発熱部材の該発熱により被加熱材を加熱する加熱装置において、
   前記加熱装置に装着された発熱部材のキュリー点が所定範囲内かどうか判別する判別手段と、
   前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止する制御手段と
   を有することを特徴とする加熱装置。
2. 前記判別手段は、前記発熱部材の単位時間あたりの温度上昇が所定値より小さくなったときの前記発熱部材の温度が所定温度範囲外である場合、前記キュリー点が所定範囲外であると判別することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記キュリー点が略定着温度付近に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 前記所定温度範囲は環境温度によって変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱装置。
5. 前記加熱装置は、表示部を有し、前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記表示部に警告表示すること特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
6. 前記キュリー点は、前記発熱部材が発熱を開始してから温度上昇が略収束した温度であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
7. 前記判別手段は、前記発熱部材の発熱開始から所定時間が経過した時点において、前記発熱部材の単位時間あたりの温度上昇が所定値より大きい場合、前記発熱部材のキュリー点が所定範囲外であると判別することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
8. 前記加熱装置は、前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止するモードを有し、前記モードが選択された場合、前記モードを所定時に行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の加熱装置。
9. 前記加熱装置は、通電することにより磁束を発生するコイルと、該コイルに固定電流を通電する通電手段を有し、前記加熱装置は前記コイルから発生する磁束により前記発熱部材を発熱することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の加熱装置。
10. 画像形成手段と、磁束発生手段の発生する磁束の作用により発熱し、所定温度にキュリー点を有する発熱部材と、前記発熱部材の熱により、前記画像形成手段により形成された画像を被加熱材に加熱定着する画像形成装置において、
    前記キュリー点が所定範囲内かどうか判別する判別手段と、
    前記判別手段により前記キュリー点が所定範囲外であると判別された場合に、前記発熱部材の発熱を停止する制御手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
11. 前記キュリー点が略定着温度付近に設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。