JP2018066810A - 定着装置、及びその定着装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を有する筒状の回転体に発生した破損の検知に優れる定着装置を提供すること。【解決手段】励磁コイル３に交番電流を流し磁性芯材２に交番磁束を発生させて筒状の回転体１を電磁誘導加熱させる定着装置において、前記回転体の外部で前記回転体の周回方向の曲面に対向し、かつ前記曲面の接線に対して平行に設置された磁束検出コイル５Ａ，５Ｂを有し、前記交番電流を流したときに前記磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値と所定の閾値との差異により前記回転体の破損状態を判断することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する電磁誘導加熱方式の定着装置、及びその定着装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置として、加圧ローラと共にニップ部を形成する導電性の筒状のフィルムを直接発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が知られている。特許文献１にはこのタイプの定着装置が開示されている。未定着のトナー画像を担持する記録材はニップ部で搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材上に定着される。

特許文献１は、発熱層を周回移動方向の全周にわたって設けた筒状のフィルムの内部に励磁コイルを巻き回した磁性コアを設置し、その励磁コイルに交番電流を流し磁性コア内に交番磁束を発生させて発熱層を発熱させる定着装置を開示している。この定着装置は、発熱層の厚みや、発熱層の材質の制約が小さく、発熱層を高効率で発熱させることができるというメリットがある。

特開２０１４−２６２６７号公報

上記のような電磁誘導加熱方式の定着装置においては、フィルムの周回方向に流れる電流の電流経路を阻害するような破損がフィルムに発生した場合に、その破損を検知することが求められている。

本発明の目的は、導電性を有する筒状の回転体に発生した破損の検知に優れる定着装置、及びその定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。

（１）上記の目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置であり、
導電性を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に設置され前記回転体の軸方向に開磁路を形成する磁性芯材と、
前記回転体の軸方向に沿って前記磁性芯材に巻き回された励磁コイルと、
を有し、前記励磁コイルに交番電流を流し前記磁性芯材に交番磁束を発生させて前記回転体を電磁誘導加熱させる定着装置において、
前記回転体の外部で前記回転体の周回方向の曲面に対向し、かつ前記曲面の接線に対して平行に設置された磁束検出コイルを有し、前記交番電流を流したときに前記磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値と所定の閾値との差異により前記回転体の破損状態を判断することを特徴とする。

（２）また、本発明に係る定着装置は、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置であり、
導電性を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に設置され前記回転体の軸方向に開磁路を形成する磁性芯材と、
前記回転体の軸方向に沿って前記磁性芯材に巻き回された励磁コイルと、
を有し、前記励磁コイルに交番電流を流し前記磁性芯材に交番磁束を発生させて前記回転体を電磁誘導加熱させる定着装置において、
前記回転体の外部で前記回転体の周回方向の曲面に対向し、かつ前記曲面の接線に対して平行に設置された第１の磁束検出コイルと、前記回転体の外部で前記曲面とは異なる前記回転体の周回方向の他の曲面に対向し、かつ前記他の曲面の接線に対して平行に設置された第２の磁束検出コイルと、を有し、前記交番磁界を流したときに前記第１の磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値と前記第２の磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値との差異により前記回転体の破損状態を判断することを特徴とする。

（３）本発明に係る画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、前記記録材に形成された前記画像を前記記録材に定着する定着部と、を備える画像形成装置において、
前記定着部が上記の（１）又は（２）に記載の定着装置であることを特徴とする。

本発明によれば、導電性を有する筒状の回転体に発生した破損の検知に優れる定着装置、及びその定着装置を備える画像形成装置の提供を実現できる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図 実施例１に係る定着装置の構成を示す断面図 定着装置を記録材の搬送方向上流側から見たときの図 フィルムの電磁誘導加熱、及び検知コイルを説明するための図 高周波インバータとフィルム破損検知回路部を説明するための図 定着駆動時の検知コイルの電流波形、及び励磁コイルの電流波形を示す図 フィルム破損検知制御を示すフローチャート 実施例２に係る定着装置の構成を示す断面図 フィルムの電磁誘導加熱、検知コイル、及び基準コイルを説明するための図 高周波インバータとフィルム破損検知回路部を説明するための図 定着駆動時の検知コイルの電流波形、基準コイルの電流波形、及び励磁コイルの電流波形を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の種々の構成に置き換えることは可能である。

［実施例１］
＜画像形成装置２００＞
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置を説明する。図１は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例ではモノクロプリンタ）１００の一例の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置１００において、記録材Ｐに画像を形成する画像形成部１２０は、像担持体としての感光ドラム１０１と、帯電部材１０２と、レーザスキャナ１０３と、を有する。更に画像形成部１２０は、現像器１０４と、感光ドラム１０１の外周面（表面）をクリーニングするクリーナ１０５と、転写部材１０６と、を有する。以上の画像形成部１２０の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。

３１は画像形成装置１００の制御部としてのコントローラであり、ＲＯＭ３２ａやＲＡＭ３２ｂなどのメモリ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。

装置本体１００Ａ内のカセット１１０に収納された記録材Ｐはローラ１１１の回転によって１枚ずつ繰り出されてローラ１１２に搬送される。そしてその記録材Ｐはローラ１１２の回転によって感光ドラム１０１と転写部材１０６とで形成された転写部に搬送される。転写部でトナー画像が転写された記録材Ｐは定着部としての定着装置２００に送られ、トナー画像は定着装置で記録材に加熱定着される。定着装置２００を出た記録材Ｐはローラ１１３の回転によってトレイ１１４に排出される。

＜定着装置（定着部）２００＞
本実施例の定着装置２００は電磁誘導加熱方式の装置である。図２は定着装置２００の概略構成を示す断面図である。図３は定着装置２００を記録材Ｐの搬送方向上流側から見たときの図である。

本実施例に示す定着装置２００は、導電性を有する筒状の回転体としての筒状のフィルム１と、磁性芯材としての磁性コア２と、磁界発生手段としての励磁コイル３と、支持部材としてのガイド６と、を有する。更に定着装置２００は、加圧回転体（ニップ部形成装置）としての加圧ローラ８と、規制部材としてのフランジ１２ａ，１２ｂと、加圧部材としてのステイ１９と、を有する。

記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、フィルム１の中空部（内部）には励磁コイル３が巻き回された磁性コア２、ガイド６、及びステイ１９が配置されている。ステイ１９はガイド６の加圧ローラ８とは反対側の平坦面に設置されている。

加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金の外周面上にローラ状に成形被覆させた耐熱性の弾性材層８ｂと、弾性材層の外周面上に設けられた離型層８ｃと、を有する。弾性材層８ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。

記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、加圧ローラ８の芯金８ａの両端部は定着装置２００のフレーム（不図示）に軸受けを介して回転可能に支持されている。

また、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ステイ１９の両端部とフレームのバネ受け部材１８ａ，１８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ，１７ｂを縮設することによってステイをフィルム１の母線方向に直交する垂直方向へ加圧している。ステイ１９は、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたガイド６を加圧バネ１７ａ，１７ｂの加圧力によってガイド６の加圧ローラ８側の平坦面をフィルム１の内周面（内面）に加圧してフィルムの外周面（表面）を加圧ローラ８の外周面（表面）に圧接させる。

これによって加圧ローラ８の弾性材層８ｂが潰れて弾性変形し、加圧ローラ８表面とフィルム１表面とでニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ８はモータ（不図示）によって図２に示す矢印方向に回転駆動される。フィルム１は加圧ローラ８の回転に追従して図２に示す矢印方向に回転する。

記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ガイド６の両端部に外嵌されたフランジ１２ａ，１２ｂは位置規制部材１３ａ，１３ｂによってフレームに支持固定されている。フランジ１２ａ，１２ｂは、フィルム１の回転時にフィルム側の規制面１２ａ１，１２ｂ１でフィルムの端面を受けてフィルムの母線方向に沿う寄り移動を規制する。フランジ１２ａ，１２ｂの材質としては、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。

フィルム１は、直径１０〜５０ｍｍの基層となる導電性部材でできた発熱層１ａと、発熱層の外周面上に設けた弾性層１ｂと、弾性層の外周面上に設けた離型層１ｃと、からなる複合構造の可撓性を有する筒形回転体である。発熱層１ａとして、膜厚１０〜５０μｍの金属フィルムを用いている。弾性層１ｂとして、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）、厚さ０．３ｍｍ〜０．１ｍｍのシリコーンゴムを用いている。離型層１ｃとして、厚さ５０μｍ〜１０μｍのフッ素樹脂チューブを用いている。

上記の発熱層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させて発熱層を発熱する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、フィルム１全体が加熱され、ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐを加熱して未定着のトナー画像Ｔを記録材上に定着する。

次に、発熱層１ａに対し、交番磁束を作用させ、誘導電流を発生させる原理と構成について詳述する。

図４は磁性コア２と励磁コイル３によるフィルム１の電磁誘導加熱を説明するための図である。

記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向において、磁性コア２は不図示の固定手段でフィルム１の中空部を貫通して配置され、フィルム１の軸方向に磁極ＮＰ，ＳＰを持つ直線状の開磁路を形成している。ここで、フィルム１の軸方向とは、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向に平行な方向である。

磁性コア２の材質は、ヒステリシス損が小さく比透磁率の高い材料、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）や、パーマロイ等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が好ましい。本実施例においては、比透磁率１８００の焼成フェライトを用いる。磁性コア２の形状は直径５〜３０ｍｍの円柱形状をしている。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、磁性コア２の長さは２４０ｍｍである。

励磁コイル３は、通常の単一導線をフィルム１の軸方向に沿って磁性コア２に螺旋状に巻き回して形成される。長さ２４０ｍｍの磁性コア２に対し、励磁コイル３は１８回巻きつけている。励磁コイル３には給電接点部３ａ，３ｂを介して高周波インバータ１６が接続されている。高周波インバータ１６から励磁コイル３に高周波電流（交番電流）が流れることにより、磁性コア２によって形成される磁路に交番磁束を発生させる。

以上のように構成された、電磁誘導加熱方式の定着装置２００の基本的な発熱原理はトランスと同様である。すなわち、励磁コイル３が入力側の１次側コイル（１８巻き）に相当し、フィルム１が出力側の２次側コイル（１巻き）に相当する。そして、１次側コイル（励磁コイル３）に２１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の交流電圧を印加すると、１次側コイルに電流が流れる。

これによりフィルム１を貫通する方向に発生した磁束が磁性コア２に流れ、その磁束によって２次側コイル（フィルム１）に誘導起電力が生じ、フィルム１の周回方向に沿って電流が流れる。この誘導加熱が行われる系においてフィルム１の抵抗損失により発熱する原理である。

９，１０，１１は温度検出手段としての温度検出素子である。温度検出素子９，１０，１１は、記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、ニップ部Ｎの上流側にフィルム１内面に接するように配設されている。記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向において、温度検出素子９は、大サイズ記録材と小サイズ記録材が必ず通過するフィルム１中央部（通過領域）の温度を検出する。温度検出素子１０，１１では、大サイズ記録材が通過し小サイズ記録材が通過しないフィルム１端部（非通過領域）の昇温具合を検出することができる。

各温度検出素子９，１０，１１はＣＰＵ３２内部の定着温度制御部４４に接続されている。温度検出素子９によって検出された温度を基にエンジン制御部４３はフィルム１に投入すべき電力を算出する。またエンジン制御部４３は、周波数制御部４５、及び電力制御部４６から出力する制御信号を入力し、その制御信号に基づき周波数制御部、及び電力制御部を介して高周波電流駆動制御手段（通電駆動手段）としての高周波インバータ１６を駆動する。これによりフィルム１の表面温度が所定の定着温度（目標温度）に維持・調整される。

フィルム１の軸方向において、フィルム１の両端部にフィルム１の両端部の破損状態を検知する為の磁束検出コイル（以降、検知コイルと記す）５Ａ，５Ｂが配置されている。検知コイル５Ａ，５Ｂは基板やシート等の平面上に巻いたコイルであり、このコイル内を通過するフィルム１からの漏れ磁束を検知するものである。

検知コイル５Ａ，５Ｂの設置位置について、図４を参照しながら説明する。

フィルム１の軸方向において、磁性コア２の左側の端部から１５ｍｍ内側のフィルム１の外部に磁束検出コイルである検知コイル５Ａが設置される。一方、検知コイル５Ａとは磁性コア２の長手中央位置に対して左右対称の位置である、右側の端部から１５ｍｍ内側のフィルム１の外部に磁束検出コイルである検知コイル５Ｂが設置される。

検知コイル５Ａ，５Ｂは、図２に示すように、フィルム１の周回方向において、記録材Ｐの搬送方向のニップ部Ｎ下流側に設置される。そしてこの検知コイル５Ａ，５Ｂは、フィルム１の外部でフィルム１の周回方向の曲面ＣＳ１に所定の間隙をおいて対向し、かつその曲面ＣＳ１の接線Ｔ１に対して平行に設置される。なお、図４では、検知コイル５Ａ、及び検知コイル５Ｂの接続状態を説明するため検知コイル５Ａと検知コイル５Ｂを温度検出素子９，１０，１１と同じ側に示している。

検知コイル５Ａ，５Ｂの接続状態に関して説明する。

検知コイル５Ａ，５Ｂの一端はグランドに接続されている。検知コイル５Ａのもう片方の一端はＩ−Ｖ変換回路４７ａに接続されている。検知コイル５Ｂのもう片方の一端はＩ−Ｖ変換回路４７ｂに接続されている。Ｉ−Ｖ変換回路４７ａ，４７ｂの出力はピークホールド回路４８ａ，４８ｂに入力され、ピークホールド回路４８ａ，４８ｂの出力がＣＰＵ３２の検知結果比較部４９に入力される。

図５は本実施例における高周波インバータ１６、及びフィルム破損検知回路部１５０を説明するための回路図である。

高周波インバータ１６は励磁コイル３の給電接点部３ａ，３ｂに接続されるものである。

商用電源５０は、画像形成装置１００を接続する商用電源（交流電源）であり、インレット５１を介して画像形成装置１００に交流電力を供給する。本回路は、商用電源５０と直接接続された一次側と、商用電源５０と非接触に接続された二次側と、によって構成されている。商用電源５０の波形は、横軸を時間ｔ、縦軸を電圧Ｖとしたとき波形１のような波形である。

商用電源５０から入力された電力は、インレット５１、ＡＣフィルタ５２、スイッチ素子の一例であるトライアック６１を介し、整流手段の一例であるダイオードブリッジ８１〜８４に入力され、全波整流される。整流された電圧は、コンデンサ８５に充電される。続いて、ＦＥＴ８６，８７と電圧共振用コンデンサ８８から成る高周波インバータ１６に入力され、定着装置２００の等価インダクタンスＬ及び抵抗Ｒと高周波インバータ１６に搭載される共振コンデンサ８９と、から成る共振回路に電力供給される。

７１は画像形成装置１００の電源装置（電源部）であり、商用電源５０の電力がＡＣフィルタ５２を介して入力され、不図示の二次側の負荷に所定の電圧を出力している。

また、ＣＰＵ３２は、高周波インバータ１６の動作にも使用され、各入出力ポートを備えており、ＲＯＭ３２ａやＲＡＭ３２ｂなどのメモリに接続されている。すなわち、画像形成装置１００において、本回路の一次側では、高周波インバータ１６や二次側に電力を供給するための電源装置７１が、商用電源５０と接続されて電力供給を受ける構成である。

また、電源装置７１の二次側では、感光ドラム１０１を回転させる不図示のモータやレーザスキャナ１０３等、画像形成時に動作するモータやユニットが、商用電源５０とは非接触に接続されて電力供給を受ける構成である。

本実施例においては、高周波インバータ１６にて定着装置２００に電力投入する例について説明しているが、電圧共振回路など共振回路の種類は本実施例に限定されるものではない。

一方、商用電源５０の電力は、ＡＣフィルタ５２を介してＺＥＲＯＸ生成回路７５に入力される。ＺＥＲＯＸ生成回路７５は、商用電源５０の電圧が０Ｖ近辺のある閾値電圧以下の電圧になっているときにＨｉｇｈレベルかまたはＬｏｗレベルの信号を出力し、それ以外の場合にＬｏｗレベルかまたはＨｉｇｈレベルの信号を出力する構成となっている。

そして、ＣＰＵ３２には、抵抗７６を介して商用電源５０の電圧の周期とほぼ等しい周期のパルス信号がＰＡ１に入力される。ＣＰＵ３２は、ＺＥＲＯＸ信号のＨｉｇｈ→ＬｏｗまたはＬｏｗ→Ｈｉｇｈに変化するエッジを検出し、電力制御回路６０のタイミング制御に利用する。

電力制御回路６０を説明する。

ＣＰＵ３２により決定されたタイミングで出力ポートＰＡ２がＨｉｇｈレベルとなると、ベース抵抗６７を介したトランジスタ６５がオンする。トランジスタ６５がオンするとフォトトライアックカプラ６２がオンする。なお、フォトトライアックカプラ６２は、一次と二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。抵抗６６はフォトトライアックカプラ６２内の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗である。

抵抗６３，６４はトライアック６１のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ６２がオンすることによりトライアック６１がオンする。トライアック６１は、一旦オンすると商用電源５０の次のＺＥＲＯＸポイントになるまでオン状態を保持する素子であるので、オンタイミングに応じた電力が高周波インバータ１６を介して定着装置Ａに投入される。

次に、高周波インバータ１６について説明する。

ＣＰＵ３２がＰＡ３から所定の周波数のパルス信号をＨｉ−ｇａｔｅ駆動回路７７に向けて出力すると、Ｈｉ−ｇａｔｅ駆動回路７７は、一次−二次を絶縁した上でスイッチング素子８６に向けて、ゲート波形を出力する。スイッチング素子８６は、ゲート波形がＨｉｇｈの期間ドレインソース間をＯＮし、Ｌｏｗの期間ＯＦＦする。

同様にして、ＣＰＵ３２がＰＡ４から所定の周波数のパルス信号をＬｏ−ｇａｔｅ駆動回路７８に向けて出力すると、Ｌｏ−ｇａｔｅ駆動回路７８は、一次−二次を絶縁した上でスイッチング素子８７に向けて、ゲート波形を出力する。スイッチング素子８７は、ゲート波形がＨｉｇｈの期間ドレインソース間をＯＮし、Ｌｏｗの期間ＯＦＦする。

スイッチング素子８６とスイッチング素子８７は所定の周波数で交互にＯＮ−ＯＦＦし、後段の給電接点部３ａ，３ｂに方形波を供給することで、定着装置２００の等価インダクタンスＬと共振コンデンサ８９が共振し、定着装置２００が発熱する。

定着装置２００に配置された温度検出素子９は、一方をグランド、もう一方が固定抵抗７３を介して電源電圧Ｖｃｃ１に接続されており、さらに抵抗７４を介してＣＰＵ３２のアナログ入力ポートＡＮ０に接続されている。温度検出素子９は高温になると抵抗値が低下する特性を持っており、固定抵抗７３との分圧電圧から予め設定された温度テーブル（不図示）によって温度に変換することにより、定着装置２００の温度をＣＰＵ３２は検出する。

続いて、フィルム破損検知回路部１５０を説明する。

検知コイル５Ａは、オペアンプ１３２、及び抵抗器１３１，１３３を有する誘導電流検出手段としてのＩ−Ｖ変換回路４７ａに接続される。検知コイル５Ｂは、オペアンプ１３７、及び抵抗器１３６，１３８を有する誘導電流検出手段としてのＩ−Ｖ変換回路４７ｂに接続される。また、Ｉ−Ｖ変換回路４７ａ，４７ｂのショットキーダイオード１３４，１３９により検知コイル５Ａ，５Ｂに流れる片半波のみが、電圧に変換され、負電位となる半波はクランプされる。

Ｉ−Ｖ変換回路４７ａの出力電圧は後段のピークホールド回路４８ａに入力され、ＣＰＵ３２のアナログデジタル変換ポートＡＮ２に入力される。Ｉ−Ｖ変換回路４７ｂの出力電圧は後段のピークホールド回路４８ｂに入力され、ＣＰＵ３２のアナログデジタル変換ポートＡＮ３に入力される。

ピークホールド回路４８ａは、オペアンプ１２１で構成されるボルテージフォロアの出力値をダイオード１２２及びコンデンサ１２３にて最大値を保持する構成となっている。また、保持電圧は抵抗１２４を介したＦＥＴ１２５にてディスチャージされる。ディスチャージする信号ＤはＣＰＵ３２の出力ポートＰＡ５から例えばＺＥＲＯＸ信号に同期したタイミングで出力されるものである。

ピークホールド回路４８ｂは、オペアンプ１２６で構成されるボルテージフォロアの出力値をダイオード１２７及びコンデンサ１２８にて最大値を保持する構成となっている。また、保持電圧は抵抗１２９を介したＦＥＴ１３０にてディスチャージされる。ディスチャージする信号ＤはＣＰＵ３２の出力ポートＰＡ５から例えばＺＥＲＯＸ信号に同期したタイミングで出力されるものである。

図６は励磁コイル３に駆動電流（交番電流）を通電中の励磁コイル３に流れる電流波形とその時の検知コイル５Ａに流れる電流波形を表したものである。図６（ａ）はフィルム１に破損がない場合の電流波形、図６（ｂ）は検知コイル５Ａの巻き位置近辺でフィルム１に破損が生じている場合の電流波形を表している。

まず図６（ａ）を説明すると、高周波インバータ１６から励磁コイル３に駆動電流Ｉ１が流れることにより、フィルム１端部からの漏れ磁束に検知コイル５Ａが誘導されることにより誘導電流Ｉａが発生する。

一方、図６（ｂ）はフィルム１上のＣ部の位置にフィルム１の周回方向に流れる電流経路を阻害するように破損が生じている。このとき、検知コイル５Ａに発生する誘導電流Ｉａの波形は、Ｄ及び、Ｄ´の部分において電流が大きくなる。これはフィルム１の破損部Ｃからの漏れ磁束が増えることにより、増えた漏れ磁束に誘導される電流が増加するためである。フィルム１の破損部Ｃからの漏れ磁束が増える要因としては、破損部Ｃから磁束が漏れることと、破損することにより破損部Ｃを迂回して電流が流れるようになることによって、誘導電流が流れていない箇所から磁束が漏れることの二つの要因が考えられる。

上記のＤ及びＤ´における電流ピーク値（電流値）の絶対値が所定の破損閾値（閾値）を超えたか否かで、破損の有無を検知することが出来る。つまり、検知コイル５Ａに流れる誘導電流と所定の破損閾値との差異によりフィルム１の破損状態を判断する。

ここでは、検知コイル５Ａについて説明したが、検知コイル５Ｂ近傍でフィルム１に破損が発生した場合にも検知コイル５Ｂに流れる電流も同じようになる。

検知コイル５Ａ，５Ｂに流れる電流はＩ−Ｖ変換回路４７ａ，４７ｂによって電圧に変換され、ピークホールド回路４８ａ，４８ｂによってピークホールドされ、所定の破損閾値を超えたか否かをＣＰＵ３２は検知する。ＣＰＵ３２はピークホールド回路４８ａ，４８ｂの値が所定の破損閾値を超えた場合にフィルム１に破損が発生したと判断する。

上記の破損閾値は、高周波インバータ１６が励磁コイル３に流す駆動電流Ｉ１の振幅電圧、及び駆動周波数などに応じて変更してもよい。

図７はＣＰＵ３２のフィルム破損検知制御を示すフローチャートである。

図７に示すフローチャートを用いて、本実施例におけるフィルム破損検知制御を定着装置２００の駆動シーケンスと共に説明する。このフローチャートに示す制御処理は、予めＣＰＵ３２に格納されたプログラムに従って実行されるものである。

まず、温度検出素子９の検出結果を基に現在の温度を検出し（Ｓ１０１）、定着温度と現在温度との差分より投入電力を決定する（Ｓ１０２）。投入電力と通電タイミングとの相関テーブルは予めＣＰＵ３２のメモリ内に格納されており、商用電源５０の入力周波数により補正された通電タイミングＴｏｎが電力制御回路６０をオンするタイミングとして決定する（Ｓ１０３）。

ＣＰＵ３２がＺＥＲＯＸ信号を検知すると（Ｓ１０４）、タイマＴを０クリアし、タイマのカウントアップを開始する（Ｓ１０５）。タイマＴが通電タイミングＴｏｎ以上経過したタイミング（Ｓ１０６）で電力制御回路６０をオンする（Ｓ１０７）と共に、フィルム１の破損検知を開始する（Ｓ１０８）。

フィルム１の破損検知信号はＩ−Ｖ変換回路４７を介して得られるアナログ電圧である。ＣＰＵ３２は所定電圧以上を検出した場合にはフィルム１が破損と判断（Ｓ１１５）し、所定電圧未満の場合には正常状態とし次のＺＥＲＯＸ信号の入力を待ちながら（Ｓ１０９）、継続的にフィルム１の破損検知信号をモニタする。

一方、Ｓ１０４にてＺＥＲＯＸ信号検知後のタイマＴを基にＣＰＵ３２は並行して、次の電力を決定する為の現在温度を検出するタイミングＴｔｅｍｐ時間が経過するのを待つ（Ｓ１１０）。Ｔｔｅｍｐ経過後は前回同様、検知温度情報から次の通電タイミングＴｏｎを算出まで行い（Ｓ１１１〜Ｓ１１３）、定着装置２００への電力投入が継続であれば（Ｓ１１４）、Ｓ１０５に戻る。Ｓ１１４で定着装置２００への電力投入終了とは、画像形成装置１００において、プリント終了した場合か、ジャムやエラー等の緊急停止要因により、定着装置２００への電力投入が禁止されることである。

Ｓ１１５により、フィルム１が破損と判断したＣＰＵ３２はその後、定着装置２００への電力投入を禁止し（Ｓ１１６）、画像形成動作を緊急停止するとともに、操作パネル（不図示）などを介して故障を報知する（Ｓ１１７）。

以上説明したように、本実施例の定着装置２００は、フィルム１の外部に設置された検知コイル５Ａ，５Ｂに流れる誘導電流の値と所定の破損閾値との差異を検知する。これによってフィルム１に発生した破損を確実に検知することが可能となる。

[実施例２]
定着装置２００の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置２００が実施例１と異なる点は、検知コイル５Ａ、及び検知コイル５Ｂに流れる誘導電流の値が、投入電力や駆動周波数、共振コンデンサ８９によって変わることに対応するためのコイル（基準コイル）を追加した点である。

本実施例の定着装置２００は、フィルム１破損の検知精度がより向上し、投入電力や駆動周波数、共振コンデンサ８９を変えた場合のフィルム１破損検知に対する影響度が大きい場合に有効な装置である。

図８は定着装置２００の概略構成を示す断面図である。図９は磁性コア２と励磁コイル３によるフィルム１の電磁誘導加熱を説明するための図である。

図９では磁性コア２に対する励磁コイル３の巻き方、及び励磁コイル３に接続されている高周波インバータ１６、ＣＰＵ３２は実施例１で説明した図４と同じであるので詳細な説明は割愛する。なお、図９では温度検出素子１０，１１の図示を省略している。

以下、本実施例の定着装置２００について、実施例１と異なる構成のみを説明する。

基準コイル５Ａ´，５Ｂ´の設置位置について、図８、図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、フィルム１の軸方向において、第１の磁束検出コイルである検知コイル５Ａの設置位置と同じ位置に第２の磁束検出コイル（以降、基準コイルと記す）５Ａ´が設置される。基準コイル５Ａ´は、フィルム１の周回方向において、記録材Ｐの搬送方向のニップ部Ｎ下流側の検知コイル５Ａとは異なる位置に設置される。

またフィルム１の軸方向において、第１の磁束検出コイルである検知コイル５Ｂの設置位置と同じ位置に第２の磁束検出コイル（以降、基準コイルと記す）５Ｂ´が設置される。基準コイル５Ｂ´は、フィルム１の周回方向において、記録材Ｐの搬送方向のニップ部Ｎ下流側の検知コイル５Ｂとは異なる位置に設置される。

つまり、基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、フィルム１の軸方向において、検知コイル５Ａ，５Ｂと同じ位置に設置され、フィルム１の軸方向において、検知コイル５Ａ，５Ｂとは異なる位置に設置される。

図８に示すように、基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、記録材Ｐの搬送方向のニップ部Ｎ下流側の検知コイル５Ａ，５Ｂとニップ部Ｎとの間に設置される。そしてこの基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、フィルム１の外部でフィルム１の周回方向の曲面ＣＳ２に所定の間隙をおいて対向し、かつその曲面ＣＳ２の接線Ｔ２に対して平行に設置される。この基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、検知コイル５Ａ、５Ｂに比べてフィルム１の周回方向に広い範囲を覆うように配置される方が好ましい。つまり、基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、検知コイル５Ａ，５Ｂよりもフィルム１の周回方向に大きいことが好ましい。

なお、図９では、検知コイル５Ａ，５Ｂ、及び基準コイル５Ａ´，５Ｂ´の接続状態を説明するため検知コイル５Ａ，５Ａ´、及び基準コイル５Ｂ，５Ｂ´を温度検出素子９と同じ側に示している。

基準コイル５Ａ´，５Ｂ´の接続状態に関して説明する。

基準コイル５Ａ´，５Ｂ´の一端はグランドに接続されている。基準コイル５Ａ´のもう片方の一端はＩ−Ｖ変換回路４７ａ´に接続されている。基準コイル５Ｂ´のもう片方の一端はＩ−Ｖ変換回路４７ｂ´に接続されている。つまり、基準コイル５Ａ´，５Ｂ´は、それぞれ独立のＩ−Ｖ変換回路４７ａ´，４７ｂ´に接続されている。

後述するようにＩ−Ｖ変換回路４７ａ´、４７ｂ´のそれぞれの電流−電圧変換抵抗には可変抵抗となっている部分もある。そのため、励磁コイル３に所定周波数の電流を流した際に対象位置の検知コイル５Ａ，５Ｂに流れる誘導電流から変換される電圧値が同じになるように可変抵抗により調整される。調整は組み立て段階において、組み立て後のユニット動作確認工程などにおいて、励磁コイル３に通電しながら行われるものである。

図９に示すように、Ｉ−Ｖ変換回路４７ａ´、４７ｂ´の出力はそれぞれ独立したピークホールド回路４８ａ´、４８ｂ´に入力され、ピークホールド回路４８ａ´、４８ｂ´の出力がＣＰＵ３２の検知結果比較部４９に入力される。

図１０は本実施例におけるフィルム破損検知回路部１５１を説明するための回路図である。

高周波インバータ１６は実施例１と同様の構成である。またフィルム破損検知回路部１５１は検知コイル５Ａ，５Ｂ、及び基準コイル５Ａ´，５Ｂ´を含めた構成である。図１０に示すフィルム破損検知回路部１５１は代表的に検知コイル５Ａ、及び基準コイル５Ａ´に接続された構成のみを記載している。

実施例１と異なり、検知コイル５Ａと基準コイル５Ａ´は、それぞれ、独立してＩ−Ｖ変換回路４７ａと４７ａ´に接続されている。

検知コイル５Ａに接続された第１の誘導電流検出手段としてのＩ−Ｖ変換回路４７ａは、抵抗器１３１，１３３、及びオペアンプ１３２を有する。このＩ−Ｖ変換回路４７ａは、検知コイル５Ａに流れる誘導電流を検出して電圧に変換する。基準コイル５Ａ’に接続された第２の誘導電流検出手段としてのＩ−Ｖ変換回路４７ａ´は、検出値調整手段としての可変抵抗器２３６、抵抗器２３８、及びオペアンプ２３７を有する。このＩ−Ｖ変換回路４７ａ´は、基準コイル５Ａ’に流れる誘導電流を検出して電圧に変換する。

Ｉ−Ｖ変換回路４７ａの出力電圧は後段のピークホールド回路４８ａに入力され、ＣＰＵ３２のアナログデジタル変換ポートＡＮ２に入力される。Ｉ−Ｖ変換回路４７ａ´の出力電圧は後段のピークホールド回路４８ａ´に入力され、ＣＰＵ３２のアナログデジタル変換ポートＡＮ３に入力される。ここで、ピークホールド回路４８ａは実施例１のピークホールド回路４８ａと同じ構成とされており、ピークホールド回路４８ａ´は実施例１のピークホールド回路４８ｂと同じ構成とされている。そのため、ピークホールド回路４８ａ，４８ａ´の詳細な説明は割愛する。

可変抵抗器２３６は所定周波数の電流が定着装置２００に投入された際に、Ｉ−Ｖ変換回路４７ａの出力電圧とＩ−Ｖ変換回路４７ａ´の出力電圧が所定の比率になるように調整される。よって可変抵抗器２３６はＩ−Ｖ変換回路４７ａとＩ−Ｖ変換回路４７ａ´の少なくとも何れか一方に備えられていればよい。

図１１は励磁コイル３に駆動電流（交番電流）を通電中の励磁コイル３に流れる電流波形とその時の検知コイル５Ａ、基準コイル５Ａ´に流れる電流波形を表したものである。また図１１（ａ）はフィルム１に破損がない場合の電流波形、図１１（ｂ）は検知コイル５Ａの巻き位置近辺でフィルム１に破損が生じている場合の電流波形を表している。検知コイル５Ａの電流波形については、実施例１と同様のため説明は省略する。

まず図１１（ａ）を説明すると、高周波インバータ１６から励磁コイル３に駆動電流Ｉ１が流れることにより、フィルム１端部からの漏れ磁束に基準コイル５Ａ´が誘導されることにより誘導電流Ｉａ´が発生する。基準コイル５Ａ´は検知コイル５Ａに比べてフィルム１の周回方向に広い範囲を覆っているため、基準コイル５Ａ´に流れる誘導電流Ｉａ´は検知コイルの誘導電流Ｉａよりも大きくなる。

一方、図１１（ｂ）はフィルム１上のＣ部の位置にフィルム１の周回方向に流れる電流経路を阻害するように破損が生じている。このとき、検知コイル５Ａに発生する誘導電流Ｉａの波形は、Ｄ及び、Ｄ´の部分において電流が大きくなる。しかしながら、基準コイル５Ａ´に流れる電流波形は、Ｅ及び、Ｅ´の部分において図１１（ａ）と比較してほとんど変わらない。基準コイル５Ａ´は、検知コイル５Ａに比べてフィルム１の周回方向に広い範囲を覆っているため、フィルム１の破損が発生したとしても影響を受けにくいためである。

従ってフィルム１の破損発生時には、基準コイル５Ａ´の誘導電流Ｉａ´の波形は変わらず、検知コイル５Ａの誘導電流Ｉａの波形のみＤ及びＤ´の部分において絶対値が大きくなる。そのため、検知コイル５Ａの誘導電流Ｉａのピーク値と基準コイル５Ａ´の誘導電流Ｉａ´のピーク値をＣＰＵ３２が比較することでフィルム１の破損を検知することになる。

つまり、Ｉ−Ｖ変換回路４７ａが検出した誘導電流とＩ−Ｖ変換回路４７ａ´が検出しした誘導電流との差が可変抵抗器２３６で調整された初期の差と所定値以上異なった場合にフィルム１に破損が発生したと判断する。つまり、検知コイル５Ａに誘導される誘導電流の電流値と基準コイル５Ａ´に誘導される誘導電流の電流値との差異によりフィルム１に破損が発生したと判断する。

ここでは、検知コイル５Ａ、及び基準コイル５Ａ´について説明したが、検知コイル５Ｂ近傍でフィルム１に破損が発生した場合にも検知コイル５Ｂ、基準コイル５Ｂ´に流れる誘導電流も同じようになる。

本実施例の定着装置２００のフィルム破損検知制御のフローチャートは実施例１にて説明した図７と同様であるので詳細な説明は割愛する。

本実施例においては、検知コイルと基準コイルのそれぞれに流れる誘導電流をＩ−Ｖ変換、ピークホールドした後の出力を比較してフィルム１の破損判断を行ったが、これに限定されるものではない。

図示していないが、直列に接続された検知コイルと基準コイルに流れる誘導電流をＩ−Ｖ変換、ピークホールドした後の出力（電流値）と所定の値（電流値）とを比較してフィルム１の破損判断を行ってもよい。つまり、検知コイルと基準コイルは直列に接続されており、直列に接続された検知コイルと基準コイルに誘導される誘導電流をＩ−Ｖ変換回路で電圧に変換し、Ｉ−Ｖ変換回路の出力をピークホールド回路でピークホールドする。そしてＣＰＵでピークホールド回路の出力と所定の値との差異によりフィルム１が破損していると判断する。

以上説明したように、本実施例の定着装置２００は、フィルム１の外部に設置された検知コイル５Ａ，５Ｂに流れる誘導電流と基準コイル５Ａ´，５Ｂ´に流れる誘導電流との差異を検知する。これによって投入電力や駆動周波数、共振コンデンサ８９を変えた場合においても、フィルム１の破損を確実に検知することが可能となる。

１ 筒状のフィルム、２ 磁性コア、３ 励磁コイル、
５Ａ，５Ｂ 磁束検知コイル（第１の磁束検知コイル）、
５Ａ´，５Ｂ´ 第２の磁束検知コイル、
４７ａ，４７ｂ，４７ａ，４７ｂ， Ｉ−Ｖ変換回路、２３６ 可変抵抗器、
Ｐ 記録材、Ｔ 未定着のトナー画像、

Claims (11)

1. 記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置であり、
   導電性を有する筒状の回転体と、
   前記回転体の内部に設置され前記回転体の軸方向に開磁路を形成する磁性芯材と、
   前記回転体の軸方向に沿って前記磁性芯材に巻き回された励磁コイルと、
   を有し、前記励磁コイルに交番電流を流し前記磁性芯材に交番磁束を発生させて前記回転体を電磁誘導加熱させる定着装置において、
   前記回転体の外部で前記回転体の周回方向の曲面に対向し、かつ前記曲面の接線に対して平行に設置された磁束検出コイルを有し、前記交番電流を流したときに前記磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値と所定の閾値との差異により前記回転体の破損状態を判断することを特徴とする定着装置。
2. 前記磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する誘導電流検出手段を有し、前記誘導電流検出手段が検出した前記誘導電流の電流値が所定の前記閾値を超えた場合に前記回転体が破損していると判断することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 所定の前記閾値は、前記励磁コイルに流す前記交番電流に応じて変更されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置であり、
   導電性を有する筒状の回転体と、
   前記回転体の内部に設置され前記回転体の軸方向に開磁路を形成する磁性芯材と、
   前記回転体の軸方向に沿って前記磁性芯材に巻き回された励磁コイルと、
   を有し、前記励磁コイルに交番電流を流し前記磁性芯材に交番磁束を発生させて前記回転体を電磁誘導加熱させる定着装置において、
   前記回転体の外部で前記回転体の周回方向の曲面に対向し、かつ前記曲面の接線に対して平行に設置された第１の磁束検出コイルと、前記回転体の外部で前記曲面とは異なる前記回転体の周回方向の他の曲面に対向し、かつ前記他の曲面の接線に対して平行に設置された第２の磁束検出コイルと、を有し、前記交番電流を流したときに前記第１の磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値と前記第２の磁束検出コイルに誘導される誘導電流の電流値との差異により前記回転体の破損状態を判断することを特徴とする定着装置。
5. 前記第２の磁束検出コイルは、前記回転体の軸方向において、前記第１の磁束検出コイルと同じ位置に設置され、前記回転体の周回方向において、前記第１の磁束検出コイルとは異なる位置に設置されることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記第２の磁束検出コイルは、前記第１の磁束検出コイルよりも前記回転体の周回方向に大きいことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
7. 前記第１の磁束検出コイルと前記第２の磁束検出コイルは直列に接続されており、直列に接続された前記第１の磁束検出コイルと前記第２の磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する誘導電流検出手段を有し、前記誘導電流検出手段が検出した前記誘導電流の電流値と所定の値との差異により前記回転体が破損していると判断することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一項に記載の定着装置。
8. 前記第１の磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する第１の誘導電流検出手段と、前記第２の磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する第２の誘導電流検出手段と、を有し、前記第１の誘導電流検出手段が検出する前記誘導電流の電流値と前記第２の誘導電流検出手段が検出する前記誘導電流の電流値との差異により前記回転体が破損していると判断することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一項に記載の定着装置。
9. 前記第１の磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する第１の誘導電流検出手段と、前記第１の磁束検出コイルとは独立して前記第２の磁束検出コイルに誘導される誘導電流を検出する第２の誘導電流検出手段と、を有し、前記第１の誘導電流検出手段と前記第２の誘導電流検出手段の少なくとも一方に検出値調整手段が備えられており、前記第１の誘導電流検出手段が検出した前記誘導電流と前記第２の誘導電流検出手段が検出した前記誘導電流との差が前記検出値調整手段で調整された初期の差と所定値以上異なった場合に前記回転体が破損していると判断することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか一項に記載の定着装置。
10. 前記検出値調整手段とは電流を電圧に変換する為の可変抵抗器であることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 記録材に画像を形成する画像形成部と、前記記録材に形成された前記画像を前記記録材に定着する定着部と、を備える画像形成装置において、
    前記定着部が請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。