JP4933161B2

JP4933161B2 - 画像加熱装置

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Inventors: 高広後路
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Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。

この画像加熱装置としては、例えば、記録材上の未定着画像を固着画像として定着する定着装置や、記録材上に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。

従来、電子写真方式の複写機・プリンタなどの画像形成装置において、記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置としては、種々の方式のものが提案されている。

このような定着装置の１つに、誘導加熱させた定着ベルトを用いたものが、例えば、特許文献１〜４に開示されている。これらの定着装置は、定着ベルトとして、基材が磁性を有する金属で構成されていて、エンドレスで可撓性を有し、回転されるベルトを用い、このベルトを発熱させる誘導コイルと、ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段を有している。そして、ニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送してベルトの熱で加熱する構成である。ベルトの発熱は、誘導コイルに高周波電流を流して生じた交流磁界により、ベルトの金属層に発生した渦電流でジュール熱が生じることでなされる。

ベルトは、温度センサで検知されるベルト温度が所定温度に維持されるように誘導コイルに対する供給電力が制御されて温調される。

温度センサには、温度が低いほど抵抗値の高くなる特性の抵抗体（サーミスタ）が使われている。そのため、この抵抗体が制御回路に接続されていない断線した状態では、温度が低いものと誤検知をすることになる。そうすると、ベルトを止め処も無く加熱しつづけることになる。そこで、その抵抗体の接続コネクタに余分に２つのピンを設けて、その２つのピンを短絡する電線を接続して、その２つのピンの導通を検知する。これにより、コネクタが接続されてない時に導通が検知されないので、これをもって通電を禁止する構成が、例えば、特許文献５に開示されている。

また、特許文献６には、キュリー点が定着温度付近に設定される定着ローラを用いる誘導加熱装置において、誘導加熱される定着ローラに対する記録材の巻き付きジャムを、定着ローラの温度検知手段の信号と、定着ローラからの漏洩磁束を検知する手段（キュリー点到達検知手段）からの信号とに基づいて報知する構成が開示されている。
特開２００１−２４２７３２号公報特開２０００−２４２１０８号公報特開２０００−２１４７０３号公報特開平１０−０７４００４号公報特開平１１−３４４８９８号公報特開２００５−２０９６４４号公報

誘導加熱させる定着ベルトである、エンドレスで可撓性を有し、回転されるベルト（金属ベルト）は、耐久が進むと、その一部が破損する場合がある。そして、破損すると、一様にトナー画像を定着することが出来なくなる。複写ジョブが千枚に及ぶ場合もあり、そのジョブの直前もしくは、開始直後にベルト破損が起きた場合、大量に不完全なプリント出力をすることになるので、大変な無駄になってしまう。

特許文献６に開示の構成は、ローラの温度がキュリー温度に達することで磁束が漏洩することを利用して誘導加熱される定着ローラに対する記録材の巻き付きジャムを検知して報知するものであり、上記ベルトの破損を検知するものではない。また、キュリー点検知するための、定着ローラからの漏洩磁束を検知する手段は、ローラの一部にしか配置されていない為、特許文献６の構成では、漏洩磁束を検知する手段に対向しない領域でのベルトの破断は検知することはできない。

そこで、本発明は、上記ベルトの破損を適切に検知して、ベルトの破損に起因する無駄の発生を防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、磁束を発生するコイルと、前記コイルの磁束の作用により発熱する導電層を有しエンドレスで可撓性を有する回転可能なベルトと、を有し、前記ベルトの熱により画像を担持した記録材を加熱する画像加熱装置において、前記ベルトを挟んで前記コイルに対向していて前記ベルトの幅方向において画像加熱装置に通紙可能な最大サイズ記録材搬送領域の幅方向の半分以上に渡って延在しているアンテナであって、前記ベルトに破断を生じた場合のベルト破断部にて前記コイルから直接に作用する磁束により電圧もしくは電流を発生するアンテナを持ち、前記ベルトの温度にかかわらず前記アンテナに発生する電圧もくしは電流の量が所定量を超えた場合に前記コイルへの通電を禁止する通電禁止手段を有することを特徴とする。

本発明の構成によれば、ベルトが破損してベルトの全部もしくは一部がなくなった状態時にはコイルからアンテナに到達する磁束でアンテナに電圧と電流が発生する。そして、その電圧もしくは電流を検知してコイルの駆動を停止する。従って、ベルトが破損した時に、それを検知して無駄な動作を停止するので、ベルトの破損に起因する無駄が少なくて済む。

〈画像形成部〉
図１は、本発明に従う誘導加熱方式の画像加熱装置を定着装置２００として搭載した画像形成装置１００の一例の概略構成図である。この画像形成装置１００は、電子写真フルカラープリンタである。まず、画像形成部の概略を説明する。

ＵＹ（イエロー）・ＵＭ（マゼンタ）・ＵＣ（シアン）・ＵＫ（ブラック）は第１〜第４の４つの画像形成ユニットであり、図面上左から右にタンデム配置してある。各画像形成ユニットはそれぞれレーザー露光方式の電子写真プロセス機構であり、同じ構成とされている。

すなわち、各画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫにおいて、５１はドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の反時計方向に回転駆動される。５２は一次帯電ローラであり、ドラム５１の外周面を所定の極性・電位に一様に帯電する。５３はレーザー露光ユニットであり、ドラム５１の一様帯電面をレーザー光Ｌで走査露光して色分解画像信号に基づいた静電潜像を形成する。５４は現像器であり、ドラム面の静電潜像をトナー画像として可視化する。第１の画像形成ユニットＵＹの現像器５４には現像剤としてイエロートナーを収容してある。第２の画像形成ユニットＵＭの現像器５４にはマゼンタトナーを収容してある。第３の画像形成ユニットＵＣの現像器５４にはシアントナーを収容してある。第４の画像形成ユニットＵＫの現像器５４にはブラックトナーを収容してある。

そして、制御回路部（制御基板）５０に、パーソナルコンピュータ・イメージリーダ・ファクシミリ等の外部ホスト装置（不図示）から、プリントスタート信号と、フルカラー画像情報の色分解画像信号が送出される。これに基づいて、制御回路部５０により、第１の画像形成ユニットＵＹが、ドラム５１の面にイエロートナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第２の画像形成ユニットＵＭが、ドラム５１の面にマゼンタトナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第３の画像形成ユニットＵＣが、ドラム５１の面にシアントナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第４の画像形成ユニットＵＫが、ドラム５１の面にブラックトナー画像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。

各画像形成ユニットのドラムの面に形成される上記のトナー画像はそれぞれ一次転写部５５にて、回転駆動されるエンドレスでフレキシブルな中間転写体である中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）５６の面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト５６の面に上記４つのトナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。各画像形成ユニットにおいて、ベルト５６には転写されずにドラム５１上に残ったトナーは現像器５４により現像同時クリーニングされて除去・再用される。

ベルト５６は、駆動ローラ５８と、テンションローラを兼用させた従動ローラ５９と、二次転写対向ローラ６０との間に懸回張設してあり、矢印の時計方向にドラム５４の回転速度とほぼ同じ速度で回転駆動される。駆動ローラ５８と従動ローラ５９の間のベルト部分を各画像形成ユニットのドラム５４の下面に対向または接触させて一次転写部５５を形成させている。５７は一次転写帯電ローラであり、各一次転写部５５の位置においてベルト５６の裏面側に配置してあり、トナー画像の一次転写時にはトナーの帯電極性とは逆極性の所定の一次転写電圧が印加される。

ベルト５６の面に合成形成された未定着のフルカラートナー画像は、引き続くベルト５６の回転により二次転写部６１へ至る。二次転写部６１は、二次転写対向ローラ６０に対してベルト５６を挟ませて二次転写ローラ６２を圧接させて形成してある。二次転写ローラ６２とベルト５６とのニップ部が二次転写部６１である。この二次転写部６１に対して、所定の制御タイミングにて用紙ユニット６３からシート状の記録材（転写材）Ｐが給送されることで、記録材Ｐの面にベルト５６面の未定着のフルカラートナー画像が順次に一括して二次転写される。トナー画像の二次転写時にはトナーの帯電極性とは逆極性の所定の二次転写電圧が二次転写ローラ６２に印加される。

用紙ユニット６３には記録材Ｐが積載収納されていて、記録材Ｐの１枚給紙動作が所定の制御タイミングにて実行される。給紙された記録材Ｐはシートパス６４ａによりレジストローラ６５まで搬送される。その時、レジストローラ６５は停止しており、記録材Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫが画像形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ６５の回転駆動が開始される。このレジストローラ６５の回転開始のタイミングは、記録材Ｐの先端部と、各画像形成ユニットからベルト５６上に転写されたトナー画像の先端部が、二次転写部６１において一致するように設定されている。

二次転写部６１にてベルト５６面からトナー画像の二次転写を受けた記録材Ｐはベルト５６面から分離されて、シートパス６４ｂを通って定着装置２００に導入される。記録材Ｐは定着装置２００によって未定着トナー画像が記録材Ｐの表面に熱圧定着される。定着装置２００を出た記録材Ｐはシートパス６４ｃを通って排紙トレイ６６上に排紙・積載される。ここで、本実施例の画像形成装置１００において、大小各種幅サイズの記録材の給紙・搬送は記録材幅中心で行なう所謂「中央基準搬送」である。

６７はベルト５６の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニットであり、二次転写部６１において、記録材Ｐに転写されずにベルト５６上に残ったトナーはこのユニット６７で除去される。

モノクロ画像モードの場合は、黒トナー画像を形成する第４の画像形成ユニットＵＫだけが画像形成動作して、モノクロ画像形成物が出力される。

〈定着装置２００〉
図２は本実施例における定着装置２００の要部の拡大横断側面模型図、図３は一部切り欠き平面模型図、図４は図２の（４）−（４）線に沿う断面模型図である。この定着装置２００は、誘導加熱方式・ベルト加熱方式の装置である。

ここで、以下の説明において、上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。

７１は定着ベルトユニット、７２は加圧ベルトユニット（ニップ形成部材）である。この両ユニット７１・７２を上下に配設して圧接させることで、定着ベルトユニット７１側の定着ベルト２と加圧ベルトユニット７２側の加圧ベルト９との間に定着ニップ部Ｎを形成させている。７３は定着ベルト２の誘導加熱源としての誘導コイルユニットであり、定着ベルトユニット７１の上側に配設してある。

（１）定着ベルトユニット７１
定着ベルトユニット７１において、６と７は上流側と下流側とに間隔をあけて並行に配列した入口上ローラと出口上ローラである。２は上記の両ローラ６・７間に懸回張設した、被加熱ベルトとしてのエンドレスの定着ベルトである。８は定着ベルト２の内側に配設した上パッドである。入口上ローラ６と出口上ローラ７は、それぞれ、両端軸部を装置筐体の奥側側板７４と手前側側板７５との間に回転可能に軸受保持させて配設してある。上パッド８も長手両端部を装置筐体の奥側側板７４と手前側側板７５との間に非回転に保持させて配設してある。また、入口上ローラ６はテンションローラとして定着ベルト２に張りを与える方向に移動付勢させてある。出口上ローラ７は駆動ローラとして駆動モータＭ１の回転力を伝達機構（不図示）を介して受けて、図２において矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この出口上ローラ７の回転により、定着ベルト２と入口上ローラ６が矢印の時計方向に連れ回る。

本実施例における定着ベルト２は、厚さ７５μｍのニッケルで出来た金属層（電磁誘導発熱層）を基層とし、その外周面を厚さ３００μｍのゴム層で覆った、全体にフレキシブルなエンドレスベルトである。金属層（導電層）が交流磁界で誘導加熱される。

図３・図４において、Ａは定着ベルト２の幅寸法（記録材搬送方向に直交する方向におけるベルト寸法）、Ｂは装置に通紙可能な最大サイズ記録材の通紙幅（最大サイズ記録材搬送領域の幅）である。本実施例においては、この通紙幅Ｂは、Ａ３縦送り通紙幅である２７９ｍｍの設定にしている。定着ベルト２の幅寸法Ａはその通紙幅２７９ｍｍよりも大きい３７０ｍｍにしてある。Ｃは最大サイズ記録材の通紙幅Ａよりも幅が小さい記録材（小サイズ記録材）を通紙したときの通紙領域幅、Ｄは非通紙領域幅である。Ｏ記録材の中央基準搬送線（仮想線）である。

４と５は、それぞれ、定着ベルト２の温度を検出する温度検知手段として、定着ベルト内面に弾性的に接触させて配設したメインサーミスタとサブサーミスタである。サーミスタは温度が低いほど高い抵抗値となる抵抗体である。メインサーミスタ４は、基部を上パッド８に固定して支持させたばね板４ａの先端部に保持させて、定着ベルト２の上行側ベルト部分の内面に、最大サイズ記録材の通紙幅Ａの略中央部に対応するベルト中央部位置において弾性的に接触させて配設してある。サブサーミスタ５は、基部を上パッド８に固定して支持させたばね板５ａの先端部に保持させて、定着ベルト２の上行側ベルト部分の内面に、最大サイズ記録材の通紙幅Ａの一方側の端部に対応するベルト端部位置において弾性的に接触させて配設してある。

なお、温度検知手段４・５は、定着ベルト面に非接触に近接させて配設するようにしてもよい。

（２）加圧ベルトユニット７２
１０と１１は上流側と下流側とに間隔をあけて並行に配列した入口下ローラと出口下ローラである。９は上記の両ローラ１０・１１間に懸回張設した、エンドレスの加圧ベルトである。１２は加圧ベルト９の内側に配設した下パッドである。入口下ローラ１０と出口下ローラ１１は、それぞれ、両端軸部を装置筐体の奥側側板７４と手前側側板７５との間に回転可能に軸受保持させて配設してある。下パッド１２も長手両端部を装置筐体の奥側側板７４と手前側側板７５との間に非回転に保持させて配設してある。また、入口下ローラ１０はテンションローラとして加圧ベルト９に張りを与える方向に移動付勢させてある。出口下ローラ１１は駆動ローラとして駆動モータＭ２の回転力を伝達機構（不図示）を介して受けて、図２において矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この出口下ローラ１１の回転により、加圧ベルト９と入口下ローラ１０が矢印の時計方向に連れ回る。

本実施例における加圧ベルト９は、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂からなる耐熱樹脂層を基層とし、その外周面を厚さ３００μｍのゴム層で覆った、全体にフレキシブルなエンドレスベルトである。加圧ベルト９の幅寸法は定着ベルト２と略同じにしてある。

そして、入口上ローラ６と入り口下ローラ１０とを、その間に定着ベルト２と加圧ベルト９を挟ませて約１９６Ｎ（約２０ｋｇ重）の力で圧接させている。また、上パッド８と下パッド１２とを、その間に定着ベルト２と加圧ベルト９を挟ませて約３９２Ｎ（約４０ｋｇ重）の力で圧接させている。また、出口上ローラ７と出口下ローラ１１とを、その間に定着ベルト２と加圧ベルト９を挟ませて約２９４Ｎ（約３０ｋｇ重）の力で圧接させている。これにより、定着ベルトユニット７１側の定着ベルと２の下行側ベルト部分と、加圧ベルトユニット７２側の加圧ベルト９の上行側ベルト部分とを圧接させて、記録材搬送方向において幅広の定着ニップ部Ｎを形成させている。

（３）誘導コイルユニット７３
誘導コイルユニット７３は、定着ベルトユニット７１の加圧ベルトユニット７２側とは反対側において、定着ベルト２の外面に対して所定の隙間Ｈを存して対峙させて、装置筐体の奥側側板７４と手前側側板７５とにブラケット７６を介して保持させてある。

誘導コイルユニット７３は、誘導コイル（以下、コイルと記す）１と、磁性体コア（以下、コアと記す）１ａとを備えている。コイル１は、例えば表面に融着層と絶縁層とを持つ銅線が複数回巻かれて構成されている。コア１ａは、例えばフェライトコアや積層コアから形成されている。より具体的には、本実施例における誘導コイルユニット７３はコイル１の電線としてリッツ線を用いている。これを横長・扁平の渦巻きコイルに巻回（ターン数は６ターン）してなるコイル１と、このコイル１を覆わせたコア１ａとを電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドした横長・薄板状の部材である。コア１ａは、コイル１の定着ベルト２に対面する側とは反対側の面を覆って、コイル１の発生磁界が定着ベルト２の電磁誘導発熱層であるニッケル金属層以外に漏れないようにしている。コイル１は、記録材通紙幅方向に沿っての長さが、最大サイズ記録材の通紙幅Ｂよりも長くなるように形成されている。

（４）定着動作
画像形成装置のメイン電源スイッチがオンされると、または画像形成装置の待機状態においてプリント開始信号が入力すると、モータＭ１とＭ２が駆動されて、定着ベルト２は時計方向に、加圧ベルト９が反時計方向に略同じ速度で回転駆動される。また、コイル１の端子１８−１・１８−２間に誘導加熱駆動回路２６から交流電流が流されることで、交流磁界（磁束）が発生する。この交流磁界の作用により定着ベルト２の基層、すなわち電磁誘導発熱層であるニッケル金属層が誘導発熱して、定着ベルト２が加熱される。この定着ベルト２の温度がメインサーミスタ４とサブサーミスタ５により検知され、この両サーミスタ４・５からそれぞれ定着ベルト２の温度に関する電気的情報が温度制御回路２３に入力する。本実施例においては、温度制御回路２３は、メインサーミスタ４で検知される温度が２００℃に維持されるようにコイル１の駆動を増減して温調する。すなわち、温度制御回路２３は、誘導加熱駆動回路２６からコイル１に供給する電力を制御して温調する。定着ベルト２は、メインサーミスタ４の部分で２００℃に温調され、回転移動につれて温度が低下して、入口上ローラ６と出口下ローラ１０の間では１８０℃くらいになっている。上パッド８と下パッド１２の間では１７０℃前後になっていて、出口上ローラ７と出口下ローラ１１の間では１６０℃前後の温度になっている。

そして、画像形成プロセス側から未定着トナー画像ｔが形成された記録材Ｐが定着装置２００に対して搬送される。記録材Ｐはガイド１３に案内されて定着ニップ部Ｎに導入される。記録材Ｐはトナー画像担持面側が定着ベルト２に対面して定着ニップ部Ｎに進入して挟持搬送されて、トナー画像担持面側が加熱状態の定着ベルト２の面に圧接される。これにより、未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に固着画像として熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベルト２の面から分離されて排出搬送される。

定着装置２００に通紙される記録材Ｐが最大サイズ記録材の通紙幅Ｂよりも幅が狭い小サイズ記録材であり、それが連続的に通紙されると、定着ベルト２の非通紙部領域Ｄの温度が所謂「非通紙部昇温」していく。サブサーミスタ５はその非通紙部昇温温度が高くなりすぎないかを監視する役目をしている。制御回路部５０（図１）は、温度制御回路２３がサブサーミスタ５から入力する温度に関する電気的情報により非通紙部温度が高くなりすぎであることを検知したら、非通紙部昇温を緩和する制御をする。たとえば、記録材搬送間隔を広げる制御、紙間では定着ベルト２の加熱をオフする制御などである。

（５）定着ベルト２の破断等の検知
３は定着ベルト２の破断やめくれの発生を検知するために配設した、磁束で電圧もしくは電流を発生するアンテナであり、定着ベルト２を中にして、誘導コイルユニット７３のコイル１に対峙させ、定着ベルト発熱領域の幅方向の半分以上に渡って延在させてある。ループアンテナ３の配置領域は、好ましくは記録材最大サイズの搬送領域の略全域に渡って配置することが好ましい。このアンテナ３は、図４のように、斜線部の領域Ａ−１（３−Ｆ−１）と領域Ａ−２（３−Ｆ−２）を囲ったループを形成したループアンテナである。アンテナ３を形成する部材としては２５０℃以上の耐熱の絶縁被覆を持った電線である。領域Ａ−１と領域Ａ−２を交流磁束が通過することで、交流の電圧と電流がループアンテナ３に発生する。

図４のように、ループアンテナ３の全長域が、電磁誘導発熱層である金属層を有する定着ベルト２によりコイル１に対して遮蔽されていれば、コイル１の発生磁界はループアンテナ３には届かないので、ループアンテナ３には交流の電圧と電流は発生しない。

図５は上記のループアンテナ３を含む制御系統のブロック図である。温調制御回路２３にはメインサーミスタ４とサブサーミスタ５がコネクタ（着脱可能な電気的接続手段）１７を介して接続されている。温調制御回路２３はメインサーミスタ４で検知される定着ベルト温度が目標の２００℃に維持されるように、コイル１に電力を供給する誘導加熱駆動回路（コイル駆動電源）２６に制御信号を出力している。Ｓｉｇ５がＯＮ／ＯＦＦの信号でハイレベルがＯＮの意味で、Ｓｉｇ６がコイル１の駆動電力の大きさを指定する信号である。

アンテナ３は、コネクタ１６・１７とを介して制御系に接続されている。アンテナ３の端子の一方１６−１がＤＣ電源１５がＧＮＤに対して３．３Ｖの電圧を出力しているものを接続し、もう一方１６−２は交流検知回路２１と直流検知回路２２に接続している（Ｓｉｇ１）。この交流検知回路２１がアンテナ３に発生する電圧もしくは電流の量が所定量を超えたことを検知するアンテナ検波手段（電力検知手段）である。

これら回路２１、２２の出力Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３の一方でもハイレベルであると、論理回路のＮＯＲ２４の出力Ｓｉｇ４がローレベルとなる。（出力Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３の両方がローレベルのときのみ出力Ｓｉｇ４がハイレベルとなる。）そして、論理回路のＡＮＤ２５により温調制御回路２３の出力するＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓｉｇ５によらず、誘導加熱駆動回路２６にＯＦＦの信号が与えられる（Ｓｉｇ７）。

このＮＯＲ２４とＡＮＤ２５が、ベルトの温度に関わらず交流検知回路２１の検知に基づき、コイル駆動電源である誘導加熱駆動回路２６のコイル駆動を停止する（コイルへの通電を禁止する）保護回路（禁止手段）である。

以上、アンテナ３、交流検知回路２１、保護回路が、前記ベルトの破断（捲りも含む）を検知して前記コイルへの通電を禁止する通電禁止手段である。

交流検知回路２１は、Ｓｉｇ１に交流電圧成分がのっていると、Ｓｉｇ２の出力がハイレベルになる。直流検知回路２２は、Ｓｉｇ１に直流電圧成分がのっていると、Ｓｉｇ３の出力がローレベルになる。

誘導加熱駆動回路２６が最大電力を出力している時、コイル１の端子１８−１、１８−２には、図６に示す電圧と電流が加わっている。電圧と電流の位相がずれていて、力率は０．３６程度である。１９はインダクタ成分で４６μＨ、２０は抵抗成分で３Ω、定着ベルト２も含めた２７ｋＨｚでの、等価のインピーダンスである。

図７に、図５の交流検知回路２１と直流検知回路２２の詳細図と、回路２１・２２の定数を示した。

（５−１）正常状態時
正常状態時とは、定着ベルト２に破断やめくれが発生しておらず、定着ベルト２が全域にあるときである。この正常状態時には、図４のように、ループアンテナ３の全長域が、電磁誘導発熱層である金属層を有する定着ベルト２によりコイル１に対して遮蔽されている。従って、コイル１の発生磁界はループアンテナ３には届かないので、ループアンテナ３には交流の電圧と電流は発生しない。

この状態時の交流検知回路２１と直流検知回路２２の状態を説明する。図８の条件１の欄に条件内訳を示した。先に説明した図２〜図４に示す状態で、コネクタ１６・１７は正常に接続された状態である。この時に図７のＳｉｇ１の信号の電圧Ｖ１は直流の３．３Ｖになる。波形として図９に示す。比較器３５のプラス端子に入力される電圧は、コンデンサ２７が直流電圧をカットするので０Ｖとなる。

ここで、比較器とは＋端子側の入力が−端子の入力よりも大きいときハイレベル信号を出力する回路のことをいう。この電圧波形を図１０に示す。また比較器３５のマイナス端子に入力される電圧のＶｒｅｆが０．３Ｖに設定されているので、比較器３５はＳｉｇ２にローレベルを出力する。またトランジスタ３９は抵抗３７を介してベースに直流電圧が加わるので、ＯＮしてトランジスタ３９のコレクタのＳｉｇ３がローレベルになる。そして、誘導加熱駆動回路２６は温調制御回路２３からの信号Ｓｉｇ５、６に基づいて制御される。

（５−２）定着ベルト２の破断あるいはめくれ発生時
図１１は、定着ベルト２に破損を生じて、あるいはめくれを生じて、部分的に無くなった状態を示している。この図１１の状態においては、アンテナ３の領域Ａ−１とコイル１の間にはニッケル製の定着ベルト２があって、コイル１の発生する交流磁界がアンテナ３の領域Ａ−１には届かない。しかし、アンテナ３の領域Ａ−２とコイル１の間にはニッケル製の定着ベルト２が無く、コイル１の発生する交流磁界がアンテナ３の領域Ａ−２に届く。そのために、アンテナ３の端子１６−１と１６−２の間に交流電圧と交流電流が発生する。

図８の条件２のように、定着ベルト２が幅方向において略半分無い状態で、またコネクタ１７は正常に接続された状態であると、アンテナ３にコイル１の発生する磁界が届いて１Ｖ振幅の交流成分の電圧が発生する。そして、直流成分の３．３Ｖに１Ｖ振幅の交流成分が重畳された電圧がＳｉｇ１に現れる。これは図１２に示す波形である。このとき、コンデンサ２７（図７）は、Ｓｉｇ１が交流電圧なので、電流が流れる。このときダイオード２８と３０とで、その交流成分のうち、流れる方向で分離されて、コンデンサ２９が充電される。コンデンサ２９は抵抗３２から放電するが、その放電の時定数は、２７ｋＨｚより圧倒的に長いので、直流の電圧となり、約１Ｖとなる。その電圧波形を図１３に示す。その時には、比較器３５のプラス側の電圧が１Ｖでマイナス側の電圧が０．３Ｖであるから、比較器３５の電圧はハイレベルになり、ＮＯＲ２４の出力Ｓｉｇ４がローレベルとなる。そして、誘導加熱駆動回路２６は温調制御回路２３からの信号Ｓｉｇ５、６によらず、Ｓｉｇ７がローレベルなので、コイル１の駆動をＯＦＦするように働く。

制御回路５０（図１）は、上記のように保護回路２１・２２の動作でコイル１の駆動がＯＦＦされたときは、定着装置２００を含む画像形成装置の画像形成動作を緊急停止させる。そして、表示部（不図示）に、定着ベルト２に破損（めくれも含む）トラブルが発生した旨、もしくは後述するようにコネクタ１７が抜けている旨を表示して、ユーザに対処を促す。

そのため、定着ベルト２が破損して全部もしくは一部が無い状態（めくれ状態も含む）のままで、無駄にコイル１を駆動してプリントを継続するようなことが無い。

また、コイル１の駆動が停止したことで、再び比較器３５の出力がローレベルに戻らないように、ダイオード４１が比較器３５の出力のハイレベルを比較器３５のプラスの入力レベルに伝えて比較器３５のハイレベルに保持させる。この状態は電源３．３Ｖを一度ＯＦＦして再度ＯＮすることで解除される。

また、図８の条件３は、コネクタ１７が抜けている場合である。この場合は、信号Ｓｉｇ１は０Ｖであるので、トランジスタ３９はＯＦＦであり、Ｓｉｇ３は抵抗４０を介して供給された３．３Ｖによりハイレベルとなるので、ＮＯＲ２４の出力Ｓｉｇ４がローレベルとなる。そして、誘導加熱駆動回路２６は温調制御回路２３からの信号Ｓｉｇ５、６によらず、Ｓｉｇ７がローレベルなので、コイル１の駆動をＯＦＦするように働く。そして、制御回路５０（図１）は、定着装置２００を含む画像形成装置の画像形成動作を緊急停止させる。

そのため、コネクタ１７が抜けた状態で、つまり、温度検知のサーミスタ４、５が温度制御回路２３に接続されない状態でコイル１を駆動してプリントを継続するようなことが無い。

これにより、メインサーミスタ４が抜けている、すなわちメインサーミスタ４が温度制御回路２３に接続されていないことで、ベルト２の温度が低いと誤って検知されて、ベルト２が温度２００℃を超えて加熱されてしまうことにはならない。

次に、より詳細に、定着ベルトが徐々に破損（欠落）した時にどの程度の破損でそれを検知できるのかを説明する。

図１４にベルトの端部が部分的に破れて無い状態を示す。その破れた量を示すために図中のアンテナ３の右端部からベルト２の右端部までの距離をＬｘとして、そのＬｘの寸法を破れた量として用いる。このＬｘが変化した時にどのように、検知電圧のＶ２が変化するかを図１５に表す。原点から３本の線が出ているのは、コイル１の駆動電力に依存するので、最大電力の時と、最大電力の半分の電力の時と、最大電力の４分の１の電力の時のそれぞれのＬｘとＶ２の関係を示している。検知出力電圧のＶ２は誘導加熱コイル１の駆動電力に比例していることを示している。またＬｘが０〜Ｌ１の範囲では、Ｌｘに比例して検知電圧のＶ２が増加することがわかる。またＬｘがＬ１からＬ２の間では、Ｖ２に変化が無い。これは、ループアンテナ３の形状がメインサーミスタ４を避けるために、その部分で面積が無いためである。ＬｘがＬ２より大きいところではループアンテナ３に面積があるので検知電圧のＶ２は増加する。

先に説明したように、この検知電圧Ｖ２が比較器３５により０．３Ｖと比較されているので、コイル１を最大電力で駆動したとき、図１５でＬｘがＬａより大きくなると比較器が反転する。そして、前述したコイル１を最大電力で駆動したときのベルト２が半分無い状態と同様にコイル１の駆動を停止するように働く。

同様に、コイル１を最大の半分の電力で駆動したとき、ＬｘがＬｂより大きくなると比較器が反転し、コイル１の駆動を停止するように働く。

同様に、コイル１を最大の４分の１の電力で駆動したとき、ＬｘがＬｃより大きくなると比較器が反転し、コイル１の駆動を停止するように働く。

実施例１では、駆動電力が低くなるに従い、より大きなベルト破れ量にならなければベルト２の破れを検知してコイル１の駆動を停止できない。これに対して実施例２では、図１６に示すように交流検知回路２１に、コイル１の駆動電力の大きさを指定する信号Ｓｉｇ６を入力している。

このＳｉｇ６は、図１７に示すように、比較器３５のマイナス入力端子に入力されるＶｒｅｆ電圧を生成する抵抗器３３と３４の分圧回路の分圧される前の電圧に用いられている。そして、Ｓｉｇ６の信号とコイル１の駆動電力の大きさの関係は図１８に示すようになっている。

また、Ｓｉｇ６が抵抗器３３と３４の分圧回路の分圧され、比較器３５のマイナス入力端子のＶｒｅｆの電圧は図１９に示すようになる。

それにより、コイル１に加えられる電力に比例したＶｒｅｆが比較器３５のマイナス入力に与えられる。例えば最大電力の時のＶｒｅｆは３．３Ｖであり、最大の半分の電力の時のＶｒｅｆは１．６５Ｖであり、最大の４分の１の電力の時のＶｒｅｆは０．８２５Ｖである。これを実施例１の図１５の縦軸に書き込むと、図２０のようになり、コイル１の駆動が最大電力でも最大の半分の電力でも最大の４分の１の電力でもＬｘがＬａより大きくなると、比較器３５の出力がローレベルからハイレベルに反転するようになっている。つまりコイル１の駆動電力によらず、同じベルト２の破れ量で検知が可能である。

実施例１における画像形成装置の概略構成図定着装置の要部の拡大横断側面模型図定着装置の一部切り欠き平面模型図図２の（４）−（４）線に沿う断面模型図制御系統のブロック回路図コイル電圧とコイル電流の波形図交流検知回路と直流検知回路の詳細図条件内訳図ベルトが全域あるときの電圧Ｖ１の波形図ベルトが全域あるときの電圧Ｖ２の波形図ベルトが半分無い状態を示した定着装置図ベルトが半分無いときの電圧Ｖ１の波形図ベルトが半分無いときの電圧Ｖ２の波形図ベルトの破れ量の説明図ベルトの破れ量と電圧Ｖ２の相関図実施例２の定着装置の制御系統のブロック回路図交流検知回路と直流検知回路の詳細図信号Ｓｉｇ６とコイルの駆動電力の大きさの関係図信号Ｓｉｇ６と電圧Ｖｒｆの関係図ベルトの破れ量と電圧Ｖ２の相関図

符号の説明

２００・・定着装置、７１・・定着ベルトユニット、７２・・加圧ベルトユニット、７３・・誘導コイルユニット、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材、１・・誘導コイル、２・・定着ベルト、３・・アンテナ、４・５・・温度検知手段（メインサーミスタとサブサーミスタ）、９・・加圧ベルト、１６〜１８・・コネクタ（電気的接続手段）、２１・２２・・アンテナ検波手段（交流検知回路と直流検知回路）、２３・・温調制御回路、２４・２５・・保護回路（ＮＯＲとＡＮＤ）、２６・・誘導加熱駆動回路（コイル駆動電源）

Claims

磁束を発生するコイルと、前記コイルの磁束の作用により発熱する導電層を有しエンドレスで可撓性を有する回転可能なベルトと、を有し、前記ベルトの熱により画像を担持した記録材を加熱する画像加熱装置において、
前記ベルトを挟んで前記コイルに対向していて前記ベルトの幅方向において画像加熱装置に通紙可能な最大サイズ記録材搬送領域の幅方向の半分以上に渡って延在しているアンテナであって、前記ベルトに破断を生じた場合のベルト破断部にて前記コイルから直接に作用する磁束により電圧もしくは電流を発生するアンテナを持ち、前記ベルトの温度にかかわらず前記アンテナに発生する電圧もくしは電流の量が所定量を超えた場合に前記コイルへの通電を禁止する通電禁止手段を有することを特徴とする画像加熱装置。
前記アンテナの導通を検知する導通検知手段を有し、前記通電禁止手段は前記導通検知手段により前記アンテナの導通が無いと判断された時にも、前記コイルへの通電を禁止することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。