JP2020030368A - 誘導加熱ユニット及びこれを用いた画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通電遮断素子が設けられる加熱回転体の長手方向の位置で、加熱回転体が破損した場合にも、通電を遮断することが可能な誘導加熱ユニット及びこれを用いた画像加熱装置を提供する。【解決手段】長手方向に沿って巻かれる螺旋形状の第１の導電経路と、第１の導電経路と交差し、交差している箇所で電気的に導通する第２の導電経路と、を備える筒状の加熱回転体と、加熱回転体の中空部で長手方向に交番磁界を発生させる、励磁コイルと磁性コアとを備えた励磁手段と、加熱回転体の異常昇温を感知して励磁コイルへの通電を遮断する第１の素子と、加熱回転体に破損がある場合に、加熱回転体に破損が無い場合に対し、異なる出力変化もしくは異なる出力を生じ、励磁コイルへの通電を遮断するために用いられる第２の素子と、を有し、第１及び第２の素子は、加熱回転体の長手方向に直交する同一断面内に設けられる。【選択図】図４

Description

本発明は、電磁誘導加熱方式の誘導加熱ユニット及びこれを用いた画像加熱装置に関する。

従来の電磁誘導加熱方式の画像加熱装置として、筒状の加熱回転体の内部に励磁コイルと磁性コアを配置し、加熱回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させ、加熱回転体の周回方向に発生する電流によって加熱回転体を発熱させるものがある（特許文献１）。

しかしながら、ウォームアップ時間を短くすべく加熱回転体を低熱容量に設計すると強度を十分に確保できないため、機外から侵入した異物や記録材との摺擦や、長期使用により加熱回転体が破損する可能性がある。図１６（Ａ）は、従来の抵抗発熱層を有する定着部材を用いた定着装置において、抵抗発熱層にクラックが生じた時の抵抗発熱層内を流れる電流を示した模式図である。

図１６（Ａ）で、破損の無い領域「Ｚ１」においては、定着スリーブ内に発生した誘導起電力によって、矢印で示すような周回方向に電流が流れる。破損領域「Ｚ２」では、周回方向に流れる電流が迂回して流れ、クラックＣの端部Ｃ２において局所的に大きな発熱量となってしまうという問題があった。

この問題に対し、特許文献２に開示されている定着装置は、発熱層を回転軸方向で電気的に分割するという対策が考えられている。図１６（Ｂ）は、その対策を講じた加熱回転体にクラックが生じた時の、電流を示した模式図である。破損の無い領域「Ｚ３」においては、定着スリーブ内に発生した誘導起電力によって、矢印に示すような周回方向に電流が流れる。破損領域「Ｚ４」では、周回方向に電流が流れず、領域全体が発熱しなくなる。

特開２０１４−０２６２６７号公報 特開２０１５−１１８２３２号公報

ここで、電磁誘導加熱方式に限らず一般的に定着装置において、サーモスイッチ、温度ヒューズなどの、異常昇温を検出して通電を遮断する通電遮断素子が設けている。通電遮断素子は、通電電力を制御するトライアックのショートなどにより、加熱回転体が通常使用領域以上の温度になった際に通電を遮断する役割を担っている。

この通電遮断素子の配置位置と、図１６（Ｂ）に示す破損して発熱できなくなった領域「Ｚ４」が一致した場合、Ｚ４以外の領域が通常使用領域以上の温度になっても通電遮断素子で検知出来ないという問題がある。

本発明の目的は、通電遮断素子が設けられる加熱回転体の長手方向の位置で、加熱回転体が破損した場合にも、通電を遮断することが可能な誘導加熱ユニット及びこれを用いた画像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る誘導加熱ユニットは、長手方向に沿って巻かれる螺旋形状の第１の導電経路と、前記第１の導電経路と交差し、交差している箇所で電気的に導通する第２の導電経路と、を備える筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体の中空部で前記加熱回転体の長手方向に交番磁界を発生させる、励磁コイルと、前記励磁コイルの内側に設けられ前記交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、を備えた励磁手段と、前記加熱回転体の異常昇温を感知して前記励磁コイルへの通電を遮断する第１の素子と、前記加熱回転体に破損がある場合に、前記加熱回転体に破損が無い場合に対し、異なる出力変化もしくは異なる出力を生じ、前記励磁コイルへの通電を遮断するために用いられる第２の素子と、を有し、前記第１の素子と前記第２の素子は、前記加熱回転体の長手方向に直交する同一断面内に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る別の誘導加熱ユニットは、長手方向に沿って巻かれる螺旋形状の第１の導電経路と、前記第１の導電経路と交差し、交差している箇所で電気的に導通する第２の導電経路と、を備える筒状の加熱回転体と、前記加熱回転体の中空部で前記加熱回転体の長手方向に交番磁界を発生させる、励磁コイルと、前記励磁コイルの内側に設けられ前記交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、を備えた励磁手段と、前記加熱回転体の異常昇温を感知して前記励磁コイルへの通電を遮断する通電遮断手段と、前記加熱回転体に破損がある場合に、前記加熱回転体に破損が無い場合に対し、異なる出力変化もしくは異なる出力を生じ、前記励磁コイルへの通電を遮断するために用いられる破損検知手段と、を有し、前記通電遮断手段と前記破損検知手段は、前記加熱回転体の長手方向に直交する同一断面内に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る画像加熱装置は、上記誘導加熱ユニットを有することを特徴とする。

本発明によれば、通電遮断素子が設けられる加熱回転体の長手方向の位置で、加熱回転体が破損した場合にも、通電を遮断することが可能な誘導加熱ユニット及びこれを用いた画像加熱装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図 実施形態に係る定着装置の要部の横断側面図 実施形態に係る定着装置の要部の正面図 実施形態に係る定着装置の要部の斜視図とブロック図 コイル形状とコア形状の概念図 第１の導電経路の形状の概要を説明する概念図 第１の導電経路と第２の導電経路の関係を説明する概念図 螺旋方向に巻いた経糸と長手方向に形成した緯糸との織成を説明する図 通電遮断回路の回路図 第１の実施形態における通電遮断素子とクラックとの位置関係を示す図 第２の実施形態における通電遮断素子とクラックとの位置関係を示す図 第３の実施形態における破損判断手段としての反射光学センサを示す図 反射光の検知結果を示す図 第４の実施形態における破損判断手段としての誘導電流検出コイルを示す図 誘導電流検出コイルの検知結果を示す図 従来例における定着フィルムのクラックと電流集中を説明する図

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置１００の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置１００は、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタである。１０１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）であり、所定の周速度にて回転駆動される。感光ドラム１０１は回転する過程において、帯電ローラ１０２により所定の極性、所定の電位、に一様に帯電処理される。

１０３は、露光手段としてのレーザービームスキャナである。スキャナ１０３は、不図示のイメージスキャナやコンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に応じて変調したレーザー光Ｌを出力して、感光ドラム１０１の帯電処理した面を走査露光する。この走査露光により、感光ドラム１０１表面の電荷が除電されて感光ドラム１０１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａから感光ドラム１０１表面にトナーが供給されて静電潜像がトナー像として現像される。

１０５は、記録材Ｐが積載して収納される給紙カセットである。給紙開始信号に基づいて、給紙ローラ１０６が駆動されて給紙カセット１０５内の記録材Ｐが一枚ずつ分離して給紙される。その記録材Ｐは、レジストレーションローラ１０７を介して、感光ドラム１０１と転写ローラ１０８とで形成された転写ニップ部１０８Ｔに所定のタイミングで導入される。すなわち、感光ドラム１０１上のトナー像の先端部が転写ニップ部１０８Ｔに到達するタイミングで、記録材Ｐの先端部が転写ニップ部１０８Ｔに到達するようにレジストレーションローラ１０７で記録材Ｐの搬送が制御される。

転写ニップ部１０８Ｔに導入された記録材Ｐは、この転写ニップ部１０８Ｔで搬送され、その間、転写ローラ１０８は不図示の転写バイアス印加電源によって転写バイアス電圧が印加される。転写ローラ１０８は、トナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加されることで、転写ニップ部１０８Ｔにおいて感光ドラム１０１の表面側のトナー像が記録材Ｐの表面に転写される。

その後、記録材Ｐは感光ドラム１０１の表面から分離されて搬送ガイド１０９を経由し定着装置Ａで定着処理される。定着装置Ａについては後述する。定着装置Ａを通った記録材Ｐは、排紙口１１１から排紙トレイ１１２上に排出される。一方、記録材Ｐが感光ドラム１０１から分離した後の感光ドラム１０１の表面は、クリーニング装置１１０でクリーニングされ、繰り返し画像形成動作に供される。

（誘導加熱ユニットおよび画像加熱装置）
本実施形態における画像加熱装置としての定着装置Ａ（図１）は、電磁誘導加熱方式の定着装置であり、加熱回転体としての定着フィルムを備えた誘導加熱ユニットと、定着フィルムに対向する対向体としての加圧部材として加圧ローラを備える。ここで、定着装置Ａを構成する部材に関し、長手方向とは、記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向である。

図２（Ａ）は定着フィルム１と加圧ローラ８を備えた本実施形態の定着装置Ａの要部の横断側面図、図２（Ｂ）は定着フィルム１の構成を示す図、図３は定着装置Ａの要部の正面図、図４は定着装置Ａの要部の斜視図とブロック図である。図２（Ａ）で、加圧部材としての加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金８ａの周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた耐熱性の弾性材層８ｂとを備え、更に表層として離型層８ｃを設けてある。

弾性層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。そして、芯金８ａの長手方向の両端部は装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。また、図３に示すように、加圧用ステイ５の長手方向の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ、１８ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂを縮設することで加圧用ステイ５に押し下げ力を作用させている。

なお、本実施形態の定着装置Ａでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。これにより、図２（Ａ）において、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されたスリーブガイド部材６の下面と加圧ローラ８の上面が、円筒形回転体である定着フィルム１を挟んで圧接する。そして、トナー画像を担持した記録材を挟持搬送する所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される。加圧ローラ８は、不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に回転駆動し、定着フィルム１の外面との摩擦力で定着フィルム１に回転力が作用される。

定着フィルム１の異常昇温を感知して後述の励磁コイル３への通電を遮断する通電遮断手段である第１の素子（通電遮断素子）であるサーモスイッチ２１は、図２（Ａ）に示す定着フィルム上部に表面からの距離２ｍｍの外側位置に非接触で取り付けられている。これにより、定着フィルム１に傷が付くことがなく、長時間の使用でも定着画像の劣化を防止することができる。本実施形態におけるサーモスイッチ２１は、図３、図４に示すように呈着フィルム１の長手方向の中央部に設けられる。

また、メインサーミスタとしての検温素子９ａ、サブサーミスタとしての検温素子９ｂ，９ｃは、図２（Ａ）に示すように、ニップ部Ｎに対し、記録材Ｐが定着装置Ａに搬送されてくる上流側で定着フィルム１の表面から距離２ｍｍの箇所に配置する。これにより、定着フィルム１は表面の温度が所定の目標温度に維持・調整される。メインサーミスタとしての検温素子９ａは、サーモスイッチ２１と同じように定着フィルム１の長手方向の中央部に、またサブサーミスタとしての検温素子９ｂ，９ｃは定着フィルム１の長手方向の端部に、配置される。

（誘導加熱原理）
本実施形態では、励磁手段として、励磁コイル３と磁性コア（以下、コア）を備える。そしてコア２は、図４に示すように定着フィルム１の中空部に、定着フィルム１の回転軸方向（母線Ｘ方向）に挿通されている。そのコア２の外周に、励磁コイル３が巻かれている（励磁コイル３の内側にコア２が設けられる）。コア２は円柱形状をしており、不図示の固定手段で、定着フィルム１の長手方向に直交する断面内で定着フィルム１のほぼ中央に、配置されている。コア２は、励磁コイル３にて生成された交番磁界の磁力線（磁束）を定着フィルム１の内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する役割がある。

図５は、コイル形状とコア形状の概念図である。励磁コイル３は、コア２に定着フィルム１の回転軸方向（母線方向Ｘ）に交差する方向に捲回されているため、この励磁コイル３に高周波電流を流すと、定着フィルム１の母線方向Ｘに交番磁界を発生させることができる。加熱回転体としての定着フィルム１の回転軸方向に交番磁界を発生させると、以下に示すように定着フィルム１の周回方向に発生する電流によって定着フィルム１を発熱させることができる。

図５は、励磁コイル３に矢印Ｉ１の向きに電流が増加している瞬間を示す。コア２は、励磁コイル３にて生成された磁力線を誘導し、磁路を形成する部材として機能する。図中Ｓは、定着フィルム１の一部分だけを模擬した回路の図である。定着フィルム１の発熱原理は、ファラデーの法則に従う。ファラデーの法則とは、「回路Ｓの中の磁界を変化させると、その回路の中に電流を流そうとする誘導起電力が生じ、誘導起電力は回路を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する」というものである。

図５に示すように、コア２の長手方向における中央部に回路Ｓを置き、コイル３には高周波交流を流す場合を考える。高周波交流を流した場合、コア２の内部には交番磁界が形成される。その時、回路Ｓに発生する誘導起電力は以下の式に従い、垂直に貫く磁束の時間変化に比例する。

Ｖ：誘導起電力
Ｎ：コイル巻き数
ΔΦ／Δｔ：微小時間Δｔでの回路を垂直に貫く磁束の変化
回路Ｓが閉じているときは、大きな電流が流れて、回路Ｓが持つ抵抗値によりジュール発熱する。回路Ｓが開いているときは、電圧はかかるものの電流が流れずジュール発熱は起こらない。

このコア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、フェライト樹脂等の高透磁率の強磁性体が好ましい。コア２は、定着フィルム１の中空部に収納可能な範囲で、断面積をできるだけ大きくすることが望ましい。本実施形態ではコア２の直径は５ｍｍ〜２５ｍｍとし、長手方向の長さ２３０〜３００ｍｍとする。励磁コイル３は、耐熱性のポリアミドイミドで被覆した直径１〜２ｍｍの銅線材（単一導線）を、コア２に２０巻で螺旋状に巻いて形成する。

（定着フィルム）
本実施形態の定着フィルム１は、第１の導電経路１ａ１と第２の導電経路１ａ２を備える。図６（Ａ）は、第１の導電経路１ａ１の形状の概要を説明する斜視図である。定着フィルム１の発熱層１ａは、直径３０ｍｍ、長手方向の長さ２４０ｍｍの円柱形状をしており、第１の導電経路１ａ１は、定着フィルム１の回転軸方向（母線方向Ｘ）に軸を持つ螺旋形状に形成する。図６（Ａ）で、第１の導電経路１ａ１として示す実線は、円柱の手前側を示し、点線は円柱の奥側の見えない部分を示している。図６（Ｂ）は、領域Ｄを拡大した図である。

次に、図７で第２の導電経路について説明する。第１の導電経路１ａ１のみでは、オープン回路となってしまうので、電流を流すことが出来ず、発熱を生じさせることも出来ない。図７に細線で示す第２の導電経路１ａ２は、定着フィルム１の回転軸方向（母線方向Ｘ）と平行な方向に形成する。第１の導電経路１ａ１と第２の導電経路１ａ２とは、丸印の部分で接触・導通しており、矢印Ｒで示す周回方向の電流ループを形成している。

よって、第１の導電経路１ａ１と第２の導電経路１ａ２の両者が接触・導通することで、クローズ回路（閉回路）を形成することが出来、周回方向の電圧によって電流が流れて発熱することが出来る。以上が、導電経路に関する説明である。

次に、上述した第１および第２の導電経路を実現するための定着フィルム１の構成について説明する。定着フィルム１の導電層１ａは、第１の導電経路１ａ１として螺旋方向に巻いた糸（経糸）と、第２の導電経路１ａ２として長手方向に形成した糸（緯糸）からなる複数糸を円筒形状に平織りした混用織物を用いる。すなわち、図８に示すように金属繊維よりなる糸１ｇ１を経糸とし、電気絶縁性の耐熱樹脂糸１ｇ２を緯糸とした織成により形成されたものであって、緯糸のうち少なくとも１本の１ｇ２Ａを第２の導電経路１ａ２として金属繊維よりなる糸で形成したものである。

そして、経糸として金属繊維よりなる糸１ｇ１を有する円筒網体１ａは、長手方向の巻き間隔を０．５ｍｍとして巻数４６０回の螺旋形状に形成される。糸１ｇ１の材質は、ステンレス鋼繊維、ニッケル繊維、銅繊維等が挙げられるが、素材の価格、耐食性、強度等から太さ５０μｍのステンレス鋼繊維が好ましい。螺旋状に巻かれている経糸は隣同志で非接触となっている。長手方向に形成した緯糸には、耐熱樹脂繊維が適しており、主にポリイミド樹脂性の直径５０μｍとした糸を用いることが出来る。

これに対し、長手方向に形成した緯糸の一部（本実施形態では一本）をステンレス糸１ｇ２Ａで構成する。経糸と緯糸とは、組み合わさって接触しているため、電気的に導通することにより、第２の導電経路を作ることが出来る。よって、図７に示す閉回路Ｒを形成することが出来、発熱させることが可能となる。

（通電遮断素子）
図９は、通電遮断回路の回路図である。励磁回路２２から定着フィルム１への通電が停止されず、ＬＩＮＥ入力から電力が投入され続け定着フィルム１の温度が制御温度を超えた場合に、サーモスイッチ２１は、通電を遮断するように作動する。

サーモスイッチ２１は、＋２４ＶＤＣ電源とリレースイッチ２３とに直列に接続されており、所定温度を越えるとサーモスイッチ２１が切れる。サーモスイッチ２１が切れると、リレースイッチ２３への給電が遮断され、リレースイッチ２３への給電遮断により、励磁回路２２への給電が遮断され、励磁コイル３への給電も遮断される。サーモスイッチ２１が切れる所定温度は、例えば２２０°Ｃに設定される。通電遮断素子としては、サーモスイッチや温度ヒューズ等を用いることができ、本実施形態では所定の温度でバイメタルが反転することにより電流を遮断することができる機構をもつサーモスイッチを用いた。

（誘導加熱制御）
図４は、定着フィルム１と、コア２と、励磁コイル３と、回路ブロックを示す図である。プリンタコントローラ４１は、ホストコンピュータ４２との間で通信と、画像データの受信と、受け取った画像データをプリンタが印字可能な情報に展開すると共に、エンジン制御部４３との間で信号のやり取り及びシリアル通信を行う。

エンジン制御部４３は、プリンタコントローラ４１との間で信号のやり取りを行い、さらに、シリアル通信を介してプリンタエンジンの電力制御部４５、定着温度制御部４４の制御を行う。定着温度制御部４４は、メインサーミスタ９ａによって検出された温度を基に定着装置Ａの温度制御を行う。電力調整手段としての電力制御部４５は、励磁コイル３に印加する電圧を調整して励磁回路２２の電力の制御を行う。

このようなプリンタ制御部４１を有するプリンタシステムにおいて、ホストコンピュータ４２は、画像データを転送したり、ユーザからの要求に応じて様々なプリント条件を設定する。

（定着フィルムの破損判断手段）
第１の素子であるサーモスイッチ２１を備える本実施形態において、定着フィルムの破損の有無を判断する破損判断手段として第２の素子であるメインサーミスタ９ａを備える。すなわち、第１の素子であるサーモスイッチ２１を備える本実施形態において、定着フィルムの破損判断手段として破損検知手段（第２の素子）であるメインサーミスタ９ａを備える。

メインサーミスタ９ａは、図３、図１０に示すように、定着フィルム１の長手方向の中央部、すなわち長手方向の位置として第１の素子であるサーモスイッチ２１と同じ長手方向の位置に配置する。すなわち、第１の素子であるサーモスイッチ２１と第２の素子であるメインサーミスタ９ａは、定着フィルム１の長手方向に直交する同一断面内に設けられる。

本実施形態では、周回方向の位置・角度として図２のように配置したが、これに限られず、角度として装置構成上最も配置し易い任意の角度を選択出来る。その理由として、原理的に正常動作時は周回方向において均一に発熱するからであり、フィルム破損時には周回方向全てが発熱しなくなるからである。

なお、本実施形態では、非接触型の温度検知素子としてのサーミスタの位置として定着フィルム１の表面から距離２ｍｍの箇所に配置したが、本発明はこれに限定するものではなく、接触型のサーミスタを定着フィルム１の内面または外面に接触させても良い。

図４に示すように、定着フィルム１の温度は、メインサーミスタ９ａにより検出され、定着温度制御部４４でモニタされている。通常は、検出した温度を基に定着フィルム１の温度が所定の温度になるように発熱体への通電電力を電力制御部４５を介して制御している。しかし、定着フィルム１の一部に破損（クラック）が入ってしまうと、その部分の周回全体が発熱出来なくなってしまう。その昇温不良を、以下に示す方法で検出する。

定着温度制御部４４は、メインサーミスタ９ａの出力としての検出温度により、サーミスタ９ａの出力変化としての温度上昇率と温度維持率を算出する。また、電力制御部４５より算出された電力により、投入電力による予測温度上昇率範囲と予測温度維持率範囲を算出する。そして、これらの演算結果を比較して、投入電力の予測温度上昇率範囲または予測温度維持率範囲の下限よりも下回っている場合は、エンジン制御部４３は定着装置Ａの故障（定着フィルムの破損）と判断して電力制御部４５を介して通電を停止する。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、定着フィルム１の長手方向で、通電遮断素子であるサーモスイッチ２１の配置位置と、破損して発熱できなくなった領域が一致する場合、かつ定着フィルム１の加熱が開始した場合、上述したように定着フィルム１への通電を停止できる。即ち、定着フィルム１の長手方向で通電遮断素子が配置された領域における定着フィルムが破損しても、破損検知手段であるメインサーミスタ９ａが作動し、エンジン制御部４３は定着装置Ａの故障と判断して電力制御部４５を介して通電を停止することができる。

なお、本実施形態では、破損判断手段として通電遮断素子の配置を長手方向の中央部に置く構成について説明したが、長手方向の中央部に限定されるものではなく、他の理由から好ましい場所があれば、発熱領域内の任意の場所に配置することが出来る。

《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態と定着フィルム１の破損判断手段のみが異なり、その他定着スリーブ、通電遮断素子、定着器の主要部品の構成は第１の実施形態と同一である。以下、本実施形態の破損判断手段に関して説明する。第１の実施形態では、
破損判断手段としてメインサーミスタ９ａのみの出力変化を用いたが、本実施形態では定着フィルム１の長手方向の中央部に設けられるメインサーミスタ９ａの他に、長手方向の端部に設けられるサブサーミスタ９ｂ、９ｃの出力を用いる。

すなわち、第１の素子であるサーモスイッチ２１を備える本実施形態において、定着フィルムの破損判断手段として破損検知手段（第２の素子）であるメインサーミスタ９ａ、サブサーミスタ９ｂ、９ｃを備える。

定着フィルム１に破損（クラック）がある場合、図１１に示すようにクラックＣがある領域Ｚ４（長手方向の中央部領域）は発熱できず、低温となる。従って、長手方向の中央部領域に設けられるメインサーミスタ９ａの検知温度は上昇しないことになる。それに対し、サブサーミスタ９ｂ，９ｃが設けられる長手方向の端部領域は発熱するので、メインサーミスタ９ａとサブサーミスタ９ｂまたは９ｃとの検知温度の差は大きく広がっていく。

この差が所定の値より大きくなった場合に、メインサーミスタ位置に破損（クラック）が生じて昇温不良が発生していると判断して、定着装置Ａを停止する。具体的には、メインサーミスタ９ａとサブサーミスタ９ｂとの検知温度の差Ｔ２１と、メインサーミスタ９ａとサブサーミスタ９ｃとの検知温度の差Ｔ３１とのいずれかが、１００℃を超えたら破損（クラック）による昇温不良と判断する。そして、電力制御部４５を介して通電を停止する。

なお、本実施形態では、非接触型の温度検知素子としてのサーミスタを定着フィルム１の表面から距離２ｍｍの箇所に配置したが、本発明はこれに限定するものではなく、接触型のサーミスタを定着フィルム１の内面または外面に接触させても良い。また、メインサーミスタとサブサーミスタの構成は必ずしも検知方式が一致している必要はなく、異なる検知方式のサーミスタを組み合わせても良い。更に、サブサーミスタの個数も２つに限定されるものではなく、３個、４個と数を増やして組み合わせて使っても良い。

《第３の実施形態》
本発明の第３の実施形態は、第１、第２の実施形態と破損判断手段のみが異なり、その他の定着スリーブ、通電遮断素子、定着器の主要部品の構成は同一である。本実施形態では、破損判断手段として光検知素子である反射型光学センサを備える。すなわち、第１の素子であるサーモスイッチ２１を備える本実施形態において、定着フィルムの破損判断手段として破損検知手段（第２の素子）である反射型光学センサを備える。

すなわち、図１２に示すように、反射型光学センサ５０は、発光部５１と受光部５２とを備える。そして、定着フィルム１の表面に対して検知センサ５０の発光部５１からスポット光を照射し、その正反射光を受光部５２で受光し、受光した光量を検知するものである。

受光部５２で受光した受光光量は常時モニタされ、定着フィルム１が回転していると周回方向全域をスキャンすることが出来る。図１３（Ａ）は、定着フィルム１に傷がない正常状態における反射光の検知結果である。定着フィルムの回転に対して、全時間に渡って安定した反射光量が得られている。

定着フィルム１の表面のフッ素樹脂層は高光沢であるため、光学センサ５０の発光部５１から照射された光の正反射光量が大きい。図１３（Ｂ）は、定着フィルム１にクラックＣがある状態における反射光の検知結果である。図１３（Ｂ）では、一回転周期毎に反射光量が減少している。これは、定着フィルム１のクラックＣからは反射光量が得られないことに起因する。よって、図１３（Ｂ）の点線Ｔのように反射光量に閾値を定めておけば、定着フィルムの傷を検知する事が出来る。

なお、本実施形態では反射型光学センサを用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、透過型光学センサを用いても良い。すなわち、発光部と受光部の一方を定着フィルム１の内面側に設け、発光部と受光部の他方を定着フィルム１の外面側に設けても良い。

《第４の実施形態》
次に、図１４及び図１５を用いて本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態は、第１乃至第３の実施形態と破損判断手段のみが異なり、その他定着スリーブ、通電遮断素子、定着器の主要部品の構成は同一である。本実施形態では、破損判断手段としてコイル素子である誘導電流検出コイル（以下、検知コイル）を備える。すなわち、第１の素子であるサーモスイッチ２１を備える本実施形態において、定着フィルムの破損判断手段として破損検知手段（第２の素子）である検知コイルを備える。

図１４において、励磁コイル３の周囲には定着フィルム１の破損状態を検知する為の検知コイル６１Ａ、６１Ａ’がそれぞれ各１ターン巻きつけられている。具体的には、コア２の長手方向の一端部から１５ｍｍの位置に第１の検知コイル６１Ａが巻かれている。一方、検知コイル６１Ａとはコア２の長手方向の対称位置（他端部から１５ｍｍの位置）に検知コイル６１Ａ’が巻かれている。サーモスイッチ２１は、検知コイル６１Ａと同一の長手方向位置に配置されている。

検知コイル６１Ａ’の一端はグランドに接続されており、他端は検知コイル６１Ａと直列になるように接続されている（以降、この直列に接続されたコイルを検知コイル６１Ａ−Ａ’と表記する）。さらに、検知コイル６１Ａの巻き方向と検知コイル６１Ａ’の巻き方向は、コア２の軸方向に見て一方が時計回り、他方が反時計回りになるように反対向きに巻かれている。

検知コイル６１Ａのもう一端はＩ−Ｖ変換回路６０に接続されており、検知結果比較部６２に入力される。図１５は、励磁コイル３に駆動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６１Ａ−Ａ’に流れる誘導電流波形を表したものである。また、図１５（Ａ）は定着フィルム１の破損がない場合の各電流波形、図１５（Ｂ）は検知コイル６１Ａ’の巻き位置近辺に定着フィルム１の破損が生じている場合の電流波形を表している。

まず、図１５（Ａ）を説明すると、励磁回路２２から励磁コイル３に駆動電流Ｉ１が流れることにより、検知コイル６１Ａには誘導電流Ｉａが発生する。同様に、検知コイル６１Ａと対称位置に巻かれた検知コイル６１Ａ’には、誘導電流Ｉａと振幅が同じで電流の向きが反転した誘導電流Ｉａ’が発生する。検知コイル６１Ａと６１Ａ’は直列に接続されている為、検知コイル６１Ａ及び６１Ａ’に流れる電流はうち消され、合成電流はほぼ０となる。

一方、図１５（Ｂ）では、定着フィルム１のＣ部の位置に、定着フィルム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６１Ａ’に発生する誘導電流Ｉａ’は振幅が大きくなる。これは、定着フィルム１の周回方向の抵抗値が実質的に上がった為、磁束により誘導される定着フィルム１の周回電流量が減った分、検知コイル６１Ａ’側に誘導される電流量の割合が増える為である。

結果として、検知コイル６１Ａ及び６１Ａ’に流れる電流は打ち消し合うことはできず、破損量に応じた振幅量を持った電流が流れることとなる。検知コイル６１Ａ及び６１Ａ’に流れる電流は電圧に変換され、所定閾値以上であるか否かを検知結果比較部６２は検出することとなる。

なお、本実施形態ではコアを１周巻きまわすコイル形状を用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、他のコイル形状を取っても良い。

また、上述した第２の素子として、定着フィルムの温度を検知する温度検知素子、定着フィルムの表面からの光を検知する光検知素子、定着フィルムからの誘導電流を検知するコイル素子のうちの少なくとも２つを備えるようにしても良い。

１・・定着フィルム、１ａ１・・導電経路１、１ａ２・・導電経路２、２・・磁性コア、３・・励磁コイル、９ａ・・検温素子（メインサーミスタ）、２１・・サーモスイッチ

Claims (10)

1. 長手方向に沿って巻かれる螺旋形状の第１の導電経路と、前記第１の導電経路と交差し、交差している箇所で電気的に導通する第２の導電経路と、を備える筒状の加熱回転体と、
   前記加熱回転体の中空部で前記加熱回転体の長手方向に交番磁界を発生させる、励磁コイルと、前記励磁コイルの内側に設けられ前記交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、を備えた励磁手段と、
   前記加熱回転体の異常昇温を感知して前記励磁コイルへの通電を遮断する第１の素子と、
   前記加熱回転体に破損がある場合に、前記加熱回転体に破損が無い場合に対し、異なる出力変化もしくは異なる出力を生じ、前記励磁コイルへの通電を遮断するために用いられる第２の素子と、
   を有し、
   前記第１の素子と前記第２の素子は、前記加熱回転体の長手方向に直交する同一断面内に設けられることを特徴とする誘導加熱ユニット。
2. 前記第２の素子は、前記加熱回転体の温度を検知する温度検知素子であり、前記温度検知素子の出力変化を基に、前記加熱回転体の破損の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
3. 前記第２の素子は、前記加熱回転体の温度を検知する複数の温度検知素子であり、前記複数の温度検知素子の出力を基に、前記加熱回転体の破損の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
4. 前記第２の素子は、前記加熱回転体の表面からの光を検知する光検知素子であり、前記光検知素子の出力を基に、前記加熱回転体の破損の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
5. 前記第２の素子は、前記加熱回転体からの誘導電流を検知するコイル素子であり、前記コイル素子の出力を基に、前記加熱回転体の破損の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
6. 前記第２の素子として、前記加熱回転体の温度を検知する温度検知素子、前記加熱回転体の表面からの光を検知する光検知素子、前記加熱回転体からの誘導電流を検知するコイル素子のうちの少なくとも２つを備えることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱ユニット。
7. 前記第１の素子は、サーモスイッチであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の誘導加熱ユニット。
8. 前記加熱回転体は、フィルムで構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱ユニット。
9. 長手方向に沿って巻かれる螺旋形状の第１の導電経路と、前記第１の導電経路と交差し、交差している箇所で電気的に導通する第２の導電経路と、を備える筒状の加熱回転体と、
   前記加熱回転体の中空部で前記加熱回転体の長手方向に交番磁界を発生させる、励磁コイルと、前記励磁コイルの内側に設けられ前記交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、を備えた励磁手段と、
   前記加熱回転体の異常昇温を感知して前記励磁コイルへの通電を遮断する通電遮断手段と、
   前記加熱回転体に破損がある場合に、前記加熱回転体に破損が無い場合に対し、異なる出力変化もしくは異なる出力を生じ、前記励磁コイルへの通電を遮断するために用いられる破損検知手段と、
   を有し、
   前記通電遮断手段と前記破損検知手段は、前記加熱回転体の長手方向に直交する同一断面内に設けられることを特徴とする誘導加熱ユニット。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の誘導加熱ユニットと、
    前記加熱回転体に対向し、前記加熱回転体と共にトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成する対向体と、
    を有することを特徴とする画像加熱装置。