JP5173770B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上のトナー像を誘導加熱方式を用いて加熱する像加熱装置に関するものである。

画像形成装置においては、記録材上に形成されたトナー像を加熱する像加熱装置が備えられている。像加熱装置としては、内部にハロゲンヒータを有し、像加熱部材である定着ローラの構成や、回転可能なベルト部材に対してその内側から加熱体を圧接した構成などが知られている。

一方、近年では、磁束により像加熱部材に生ずる渦電流により像加熱部材自身が発熱する電磁誘導加熱方式の像加熱装置が採用されている。この誘導加熱方式の像加熱装置は、消費電力を低減できるだけでなく、昇温速度を高められる利点を有し、有効である。

ところで、通紙可能な最大通紙幅の記録材よりも幅の小さい記録材を連続して加熱すると、記録材が通過しない領域である非通紙部の昇温が大きくなる非通紙部昇温といった問題が生ずる。即ち、図１５に示すように通紙領域の温度と非通紙領域の温度との温度差が極めて大きくなってしまう問題である。このような温度差が生ずると、小サイズの記録材を連続通紙した直後に幅の大きいサイズの記録材が通過したときに、像加熱部材の端部の温度が中央部の温度よりも高いために、像加熱ムラが生じるため、好ましくない。

それに対して、電磁誘導加熱方式を用いた像加熱装置においては、図１６のように誘導コイル７１を分割して選択的に通電することで、像加熱部材の温度ムラを小さくする構成が挙げられる（特許文献１）。

また、像加熱部材と磁束を生ずるコイルの間にコイルから像加熱部材へ届く磁束の一部を遮蔽する磁束遮蔽部材を配置し、磁束遮蔽部材の位置を変化させることで、非通紙部昇温を防止する構成が提案されている（特許文献２）。

しかし、近年では、記録材の種類が広範囲に及んでおり、サイズの異なる記録材の多様化に対する非通紙部昇温対策が要望されている。

それに対して、像加熱部材にキュリー温度を所定の温度に設定した整磁合金を用いた構成が用いられている（特許文献３）。即ち、像加熱部材の温度がキュリー温度に達すると、整磁合金の比透磁率が小さくなり、表皮深さが大きくなるため、像加熱部材の発熱量が減少する。そのため、像加熱部材の温度の上昇を抑えることができ、非通紙部昇温を抑制することができる。

一方、像加熱部材として磁束により発熱する発熱層を有するベルト部材を設ける構成が近年実用化されている。ベルト部材は、厚みを薄くすることができるため、像加熱装置の立ち上げ時間を短縮することができる利点を有しているものである。

しかし、ベルト部材の厚みは薄くなるため、ベルト部材の剛性は金属ローラの剛性よりも低下するため、寿命や異物の混入により破断が生じ易い。この破断を適切に検知する構成として、ベルト部材に対してコイルに対向する面と反対側の面に磁束を検知する磁束検知部を設け、この磁束検知部が磁束を検知したらベルト部材の破断と判断する構成がある（特許文献４）。
特開２０００−２０６８１３ 特開２００６−１４６１７３ 特開２００７−０７８８２５ 特開２００７−３２８１５９

しかしながら、キュリー温度を所定の温度に設定した整磁合金をベルト部材の導電層に用いると、ベルト部材の破断を検知する場合には以下の問題が生ずる。

通紙可能な最大通紙幅の記録材よりも幅の小さい記録材を連続通紙すると、非通紙部昇温が生じ、非通紙部の温度がキュリー温度に達すると厚みの薄いベルト部材から磁束が漏れてくる。そのため、幅の小さい記録材を連続通紙すると、ベルト部材の破断の判断が難しくなる。

また、非通紙部昇温に限らず、ベルト部材が画像形成装置の異常により異常発熱したときにベルト部材がキュリー温度に達したときには、上記の場合と同様に、ベルト部材の破断の判断が難しくなる。

一方、導電層の厚みを厚くすると、熱伝導性が低下し、好ましくない。

本発明は、通電により磁束を生ずるコイルと、前記コイルにより生ずる磁束によって発熱する導電層を有し、記録材上の画像を加熱するベルト部材と、前記ベルト部材の温度を記録材上の画像を加熱するための像加熱温度になるように前記コイルへの通電を制御する通電制御部と、前記コイルが対向するベルト部材の面と反対の面に対向して設けられ、前記ベルト部材を通過した磁束を検知する磁束検知手段と、前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部材と、を有し、前記ベルト部材のキュリー温度は像加熱装置の耐熱温度よりも低い像加熱装置において、前記導電層の厚みは前記像加熱温度における表皮深さよりも大きいと共にキュリー温度における表皮深さよりも小さく、前記磁束検知手段が磁束を検知したときの前記温度検知部材により検知される温度が予め設定されている設定温度よりも低い場合には前記ベルト部材の異常と判断する判断手段を有することを特徴とする。

本願発明により、所定のキュリー温度を有するベルト部材を用いても、磁束の漏れを検知してベルト部材の破断の判断の精度を上げることができる。

以下、本発明に係る像加熱装置に関して、図面を用いて詳しく説明する。

本発明の第１の実施例であるカラー画像形成装置としては、図１に示すような概略構成図のものがある。本例装置は電子写真プロセスの画像形成装置である。

（画像形成装置）
先ず、図１について説明する。１ａ〜１ｄは像担持体である感光ドラムである。２ａ〜２ｄはそれぞれの感光ドラムを帯電する１次帯電部である。３ａ〜３ｄは、帯電された感光ドラムを像露光して静電潜像を形成する露光部である。４ａ〜４ｄは静電潜像をトナーにより現像する現像部である。４ａはイエローのトナーを有し、４ｂはマゼンタのトナーを有し、４ｃはシアンのトナーを有し、４ｄはブラックのトナーを有する。そのため、それぞれの感光ドラムではそれぞれの色のトナー像が形成される。５３ａ〜５３ｄはそれぞれの感光ドラム上に形成されたそれぞれのトナー像を中間転写体である中間転写ベルト５１に一次転写するための１次転写部である。６ａ〜６ｄは一次転写後にそれぞれの感光ドラム上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング部である。５１はそれぞれの感光ドラムから転写されることで形成されるカラートナー画像を担持する中間転写ベルトである。この中間転写ベルトは、黒単色の場合には、黒のトナーのトナー像を担持する。５６、５７は、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材に二次転写するための二次転写部である。５５は二次転写後に中間転写ベルト５１上に残留したトナー像をクリーニングするための中間転写ベルトクリーナーである。１次帯電部２ａ〜２ｄによって感光ドラムが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光部３ａ〜３ｄによってなされることにより、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。その後、現像部４ａ〜４ｄによってトナー像が現像され、４個の感光ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像は１次転写部５３ａ〜５３ｄによってそれぞれ中間転写ベルトに多重転写される。更に２次転写部５６、５７によって中間転写ベルト５１上のトナー像は記録材Ｐに転写される。感光ドラム上に残った転写残トナーはクリーニング部６ａ〜６ｄによって、中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナー５５によって、それぞれ回収される。これにより、繰り返しそれぞれの感光ドラム上及び中間転写ベルト上にトナー像を形成することが可能となる。一方、記録材Ｐに転写されたトナー像は、記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置である定着装置７によって熱により記録材上に定着されることにより、カラー画像を得る。本実施例の定着装置７としては、電磁誘導加熱方式を用いている。

（定着装置）
図２は電磁誘導加熱方式を用いた定着装置の断面構成図である。本実施例では、第一ベルト部材７２を有する第一ベルト部材ユニット８１と第二ベルト部材７５を有する加圧ベルトユニット８２（ニップ形成部材）を有する。この第一ベルト部材ユニット８１と加圧ベルトユニット８２を上下に配設して圧接させることで、第一ベルト部材ユニット８１側の第一ベルト部材７２と加圧ベルトユニット８２側の第二ベルト部材７５との間に定着ニップ部Ｎを形成させている。８０は第一ベルト部材２の誘導加熱源である磁束発生部であるコイルユニットであり、第一ベルト部材ユニット８１の上側に配設してある。コイルユニットは、コイル７１と磁性芯材（コア）７０を有する構成である。そして、７８は第一ベルト部材７２の温度を検知する温度検知手段であるサーミスタである。このサーミスタ７８の出力に基づいて第一ベルト部材７２の温度が予め設定された像加熱温度（本実施例では１９０℃）になるようにコイルへの通電を制御する制御部を備えている。そして、記録材が第一ベルト部材ユニット８１と加圧ベルトユニット８２間に挟持搬送されることで、記録材上のトナー像は記録材に温度制御された第一ベルト部材７２による熱と圧とにより記録材上に加熱定着される。

（第一ベルト部材ユニット８１）
第一ベルト部材ユニット８１において、７３と７４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。７２は上記の両ローラ６・７間に懸回張設された第一ベルト部材である。９０は第一ベルト部材７２の内側に配設した上パッドである。入口上ローラ７３と出口上ローラ７４は、それぞれ、両端軸部を像加熱装置筐体の奥側側板と手前側側板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９０も長手両端部を装置筐体の奥側側板と手前側側板との間に非回転の状態で保持させて配設してある。また、入口上ローラ７３はテンションローラとして第一ベルト部材７２に張りを与える方向に移動可能であって付勢させてある。出口上ローラ７４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Ｒ１の方向に所定の速度で回転駆動される。この出口上ローラ７２の回転により、第一ベルト部材７２と入口上ローラ７３が矢印Ｒ１の方向に連れ回る。

図３は本発明の定着装置を構成しているコイル７１、第一ベルト部材７２、入口上ローラ７３、入口下ローラ７４、上パッド９０の構成図である。第一ベルト部材７２の幅は３７０ｍｍで、通紙可能な記録材の最大サイズ紙であるＡ３サイズの記録材の幅である２９８ｍｍよりも大きくなっている。この幅は、記録材の搬送方向と直行する方向における長さである。コイル７１もＡ３サイズの記録材の同方向における幅よりも大きくなっている。

（第一ベルト部材）
本実施例の第一ベルト部材は、キュリー温度が２０５℃になるように鉄、ニッケル、クロム、マンガン等の材料が配合され、固有抵抗が約５×１０^−７Ω・ｍである整磁合金よりなる導電層を有する 。また、導電層の像加熱温度１９０℃における透磁率は１００（Ｈ／ｍ）である。本実施例における第一ベルト部材７２は、厚さ３００μｍのニッケルで出来た導電層を基層とし、その外周面を厚さ３００μｍの弾性層で覆れ、５０μｍの離型層が表面に設けられている。第一ベルト部材７２は、全体にフレキシブルなエンドレスベルトである。この導電層がコイルから生ずる交流磁界で誘導加熱される。この導電層のキュリー温度は、画像形成時に記録材上のトナー像を加熱する像加熱温度（本実施例では１９０℃）以上の温度で、像加熱装置の耐熱温度未満（本実施例では２３０℃未満）の温度に設定されている。

ここで、第一ベルト部材７２の導電層の厚みについて以下に説明する。

先ず、図１１を用いて、導電層の電磁誘導発熱原理を説明する。

コイルには、高周波交流電流が印加され、これによってコイルの周囲には矢印Ｈで示した磁束が生成消滅を繰り返す。磁束Ｈは、磁性芯材（コア）と導電層によって形成された磁路に沿って導かれる。コイルが生成した磁束の変化に対して、導電層内では、磁束の変化を妨げる方向に磁束を発生するように渦電流が発生する。この渦電流を矢印Ｃで示す。

この渦電流Ｃは、表皮効果により導電層のコイル側の面に集中して流れ、導電層の表皮抵抗Ｒｓ（Ω）に比例した電力で発熱を生じる。

ここで、コイルに印加する交流電流の周波数ｆ（Ｈｚ）、導電層の導体の透磁率μ（Ｈ／ｍ）、導電層の固有抵抗ρ（Ω・ｍ）から得られる表皮深さδ（ｍｍ）および表皮抵抗Ｒｓ（Ω）は、式１および式２で示される。

また、導電層に発生する電力Ｗは、導電層に誘導される渦電流をＩｆ（Ａ）として、式３で示される。

以上より、導電層の発熱量を増加させるためには、渦電流Ｉｆを大きくする、または表皮抵抗Ｒｓを大きくすればよい。

次にキュリー温度について説明する。一般に強磁性体は、材料固有のキュリー温度まで加熱されると、自発磁化を失い透磁率μが減少する。したがって、導電層の温度がキュリー温度を越えてしまうと、表皮抵抗Ｒｓが減少する。その結果、導電層の発熱量Ｗが減少する。

一般に抵抗値は式２で表されるとおり、周波数が一定の場合は透磁率μと抵抗率ρで決まり、一般に抵抗率は温度上昇に伴って緩やかに増加する。

ここで、加熱ローラ１の抵抗値（表皮抵抗）Ｒｓは磁束発生手段を加熱ローラに装着したときのコイルに電流を流したときのコイルからみた加熱ローラのみかけの負荷抵抗に相当する。

このみかけの抵抗値の測定方法、及び抵抗値の温度依存性は以下のように測定する。アジレント社製のＬＣＲメータ（型番ＨＰ４１９４Ａ）を用いて、周波数２０ｋＨｚの交流を印加した際の加熱ローラの抵抗値を測定した。このとき、ベルト部材、コイル、コアは像加熱装置に装着された状態で測定するものとする。このとき加熱ローラの温度を変えていき、温度と加熱ローラの抵抗値を同時にプロットしていくことでベルト部材の抵抗値の温度特性曲線を得ることができる。

また、ベルト部材の温度を変えるには、恒温室にベルト部材及びコイルユニットを装置に装着させた位置関係に保った状態で、加熱ローラの温度を変化させる。そして、ローラ温度を高温室の温度に飽和させてから上記の測定法で抵抗値を測定する。

このように測定すると、抵抗値の温度依存性は図１２のような曲線になる。

また、透磁率の測定方法は以下のように行う。岩通計測株式会社製のＢ−Ｈアナライザー（型番：ＳＹ−８２３２）を用いて測定した。測定試料に装置の所定の一次コイルと二次コイルを巻きつけて周波数２０ｋＨｚで測定する。測定試料はコイルが巻きつけられる形状であれば構わない（透磁率の異なる温度同士の比率は殆ど変わらない）。

試料にコイルを設定したら、恒温室に試料を入れて温度を飽和させ、その温度における透磁率をプロットする。恒温室の温度を変えてやることで透磁率の温度依存性曲線が得られる。恒温室の温度を上昇させていき、ある温度で透磁率が変化しなくなる。この透磁率が変化しなくなった温度をキュリー温度とみなす。

このように測定すると透磁率の温度依存性は図１３のような曲線になる。
一方、導電層の温度がキュリー温度を越えた場合、比透磁率μｓが１となるため、この状態における表皮深さδｃは、式４で表される。

図１４に示すように、導電層の厚さｄ（ｍｍ）がδｃ（ｍｍ）と比較して狭い場合は、導電層の断面のおよそすべてに渦電流が流れるため、発熱量が減少する。実際には、導電層の温度がキュリー温度より低い場合においても、キュリー温度に近づくにつれて透磁率も低下し、それに伴って発熱量も減少する。

本実施例では、固有抵抗が約５×１０^−７Ω・ｍであり、１９０℃における比透磁率μｓは１００である。また、本実施例では、周波数は２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの間で可変の高周波数である。

本実施例では、２０ｋＨｚのときの像加熱温度のときの表皮深さは、約２５０μｍとなり、キュリー温度近傍では、比透磁率μｓは１となり、約２．５ｍｍとなる。

また、５０ｋＨｚのときの像加熱温度のときの表皮深さは、約１６０μｍとなり、キュリー温度近傍では、比透磁率μｓは１となり、約１．６ｍｍとなる。本発明の導電層の厚みは、像加熱装置の使用される通電条件において、像加熱温度時の表皮深さ以上であり、キュリー温度時での表皮深さ未満である。

（加圧ベルトユニット８２）
次に加圧ベルトユニット８２について、図２を用いて説明する。７５は第一ベルト部材７２と接触し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する第二ベルト部材である。第二ベルト部材は基材である６００μｍの金属層に弾性層である６００μｍの弾性層が設けられ、弾性層の上に離型層が設けられている。また、この第二ベルト部材７５は、第一張架ローラ７７と第二張架ローラ７６とにより張架されている。また、上パット９０を加圧する下パット９１が設けられ、記録材を挟持搬送するニップ部が形成されている。

（磁束検知構成）
図４はベルト部材７２よりも内側の構成を示す図である。温度検知手段であるサーミスタ７８は複数設けられている。図示するように奥行き方向中央、奥、手前に７８ａ、７８ｂ、７８ｃの３つの第一温度検知部材、第二温度検知部材、第三温度検知部材であるサーミスタが第一ベルト部材７２の内側に当接して温度を検知している。本定着装置は中央のサーミスタ７８ａで検知される温度が像加熱温度である１９０℃になるようにコイル７１に流す交流電流を増減させている。

７９は漏れ磁束を検知する磁束検知手段であるアンテナであり、前記各サーミスタ近傍に７９ａ、７９ｂ、７９ｃと複数配置され、ループを形成したループアンテナとなっている。このアンテナは、コイルユニット８０に対向するベルト部材７２の面と反対の面に対向して設けられている。また、アンテナは、少なくともサーミスタがベルト部材に対向する領域の磁束を検知することができる構成となっている。

中央のアンテナ７９ａは搬送可能な最小サイズ紙の幅の通紙領域内に配置され、両端のアンテナ７９ｂ、７９ｃは最小サイズ紙の非通紙領域外で且つ最大通紙領域内に配置されている。これにより、小サイズの記録材を通紙したときの非通紙部領域の漏れ磁束を検知することができる。アンテナを形成する部材としては２５０℃耐熱の絶縁被覆を持った電線である。

最大サイズの記録材を通紙しているときには、第一ベルト部材７２は全体が像加熱温度１９０℃になるように温度制御されているため、正常に定着（像加熱）動作が行われているときには、漏れ磁束はない。導電層の厚みが像加熱温度での表皮深さよりも大きいため、漏れ磁束はないものと考えられる。即ち、コイル７１とループアンテナ７９ａ、７９ｂ、７９ｃとの間には第一ベルト部材７２が存在するので、ループアンテナ７９ａ、７９ｂ、７９ｃには磁束が届かず、ループアンテナには交流電流も流れない。

しかし、第一ベルト部材７２に破損（破断）が生じた場合には、その部分から磁束が漏れ、ループに交流磁束が通過することで、その磁束を打ち消すように交流電流がループアンテナに流れる。

また、記録材の搬送方向と直行する方向の記録材の幅が最大サイズの幅よりも小さい記録材を連続通紙したときに、非通紙部昇温が生じて、非通紙部領域の温度がキュリー温度に達したときにも、磁束が漏れるため同様の現象が生ずる。それは、導電層の厚みがキュリー温度での表皮深さよりも小さくためである。

このような構成により、漏れ磁束を検知することができる。

（電源装置）
図５はコイル７１に交流電流を供給する電源装置である。電源装置は、商用電源といった交流電源５００に接続されている。交流電源５００は、ダイオードブリッジ１０１に接続され交流電流が整流される。ダイオードブリッジ１０１は共振回路を形成する共振コンデンサ１０５及び、コイル７１と、スイッチ素子１０３に接続する。また、ダイオード１０４が接続されている。電源は、スイッチ素子１０３を駆動信号で駆動する駆動部１１２、入力電力を検出する電力検出部１１１を有する。

このような電源装置において、スイッチ素子１０３がＯＮになると、電流はコイル７１に通電される。そして、コイル７１はスイッチ素子１０３がオンすることで流れる電流からエネルギーを蓄え、スイッチ素子１０３がオフした時に逆起電圧を発生し共振コンデンサ１０５が充電される。コンデンサに電流が流れることで共振コンデンサの電圧が上昇する。

またコイルから流れ出た電流は、共振コンデンサ１０５の電圧が上昇するのに反比例して減衰しある点でコイル電流が流れ無くなくなる瞬間を通り過ぎると今度は逆に共振コンデンサ１０５に蓄積された電荷が、コイル７１に向けて電流が流れ出す。

そののち共振コンデンサ１０５に蓄積された電荷は、コイル７１に戻るのと同時にコイル７１の電圧が低下してスイッチ素子１０３のドレイン電圧はソース電圧より低下し、フライホイールダイオード１０４がオンし電流が流れる。その後またスイッチ素子がオンするとコイル７１に電流が流れコイル７１に電流を蓄積する事を繰返す。そして、コイルと相対し電磁気的に結合している負荷である第一ベルト部材７２にも誘導電流が流れ前記導電性材料から成る第一ベルト部材７２はジュール熱を発生することとなる。

また、本実施例は画像系装置の動作を制御する制御部１１０を有する。この制御部１１０は第一ベルト部材の温度を記録材上の画像を加熱する像加熱温度になるようにコイルへの通電を制御する通電制御部の機能を有する。サーミスタ７８ａ、７８ｂ、７８ｃの出力は制御部１１０に入力される。また、入力検出部１１１で検知された入力電力は制御部１１０に入力される。また、制御部１１０はサーミスタ７８ａの出力から駆動部１１２にＰＷＭ信号を出力する。また、ループアンテナ７９ａ，ｂ，ｃに生ずる交流電流を検知する磁束検知部１１４の出力が制御部１１０に入力される。また、制御部１１０は、磁束検知部１１４が磁束を検知したときのサーミスタ７８により検知される温度が予め設定されている設定温度よりも低い場合には第一ベルト部材の異常と判断する判断手段の機能を有する。また、制御部１１０は、磁束検知部１１４が磁束を検知したときのサーミスタ７８により検知される温度が設定温度よりも高い場合にはサーミスタ７８に対向する前記ベルト部材の領域の温度が像加熱温度よりも高い温度であると判断する機能を有する。また、制御部１１０は情報を記憶する記憶部１１５との間で情報の交換が可能である。また、制御部は情報を表示する表示部１１６への出力が可能である。

ここで、第一ベルト部材７２を像加熱温度に制御するコイル７１への通電制御（温度制御）について説明する。

制御部１１０は、予め設定された通電を停止する停止期間と通電を行う通電期間とを交互に繰り返すことで第一ベルト部材７２の温度を制御する。サーミスタ７８ａで検知された温度に基づいてスイッチ素子１０３を駆動させるためのＰＷＭ信号を生成する。駆動部１１２は生成されたＰＷＭ信号に従ってスイッチ素子を駆動する。コイル７１に流す交流電流はスイッチ素子のＯＮ時間が長くなると増加し、ＯＮ時間が短くなると減少する。即ち、制御部１１０はサーミスタ７８ａの出力が目標温度１９０℃に対して低い場合には、交流電流を大きくするためのＯＮ時間が長いＰＷＭ信号を生成し、高い場合には、交流電流を小さくするためのＯＮ時間が短いＰＷＭ信号を生成する。また、ＯＦＦ時間は第一ベルト部材７２のインダクタンス成分とコイル７１のインダクタンス成分とをあわせたインダクタンス値と共振コンデンサ１０５の容量値によって決まる共振周波数から決定されるものである。このＯＦＦ時間は、コイル７２と共振コンデンサ１０５との間で行われる電流の共振時において、スイッチ素子の両端の電圧が０Ｖとなるようなゼロクロススイッチングを行うためにＯＦＦ時間が設定されている。本実施例では、コイルへの通電制御を行うときには、設定されたＯＦＦする時間（期間）を一定にし、ＯＮする時間（期間）を変更することでコイル７１に流れる高周波電流を変更して電力変更を行うものである。即ち、ＯＦＦ時間後検知温度に基づき生成されたＰＷＭ信号によるＯＮ時間、ＯＮ時間後にＯＦＦ時間、ＯＦＦ時間後に検知温度に基づき生成されたＰＷＭ信号によるＯＮ時間の動作を繰り返す。ＯＮ時間は検知温度により長さが異なる結果、高周波周波数の電流がコイル７１に通電される。本実施例では、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとなる。周波数が高くなると、ＯＮ時間が短くなるため、コイル７１に印加される電力は小さくなる関係となる。

本実施例では、第一ベルト部材７２の温度が像加熱温度である場合に、標準ＯＦＦ時間が予め設定され、記憶部１１５に記憶されている。

（第一ベルト部材状態判断）
次に、（ａ）第一ベルト部材７２が正常でキュリー温度にも達していないときと、（ｂ）第一ベルト部材７２が正常で第一ベルト部材７２がキュリー温度に達したとき、（ｃ）第一ベルト部材７２が破損したときのそれぞれの検知と制御について説明する。

（ａ）第一ベルト部材７２が正常でキュリー温度にも達していないとき
まず、第一ベルト部材７２が破損を生じてなく、キュリー温度にも達していないときの動作を説明する。図６はループアンテナ７９ｂと、漏れ電流によって発生したループアンテナ７９ｂの交流電流を検知する磁束検知部１１４ｂを示した図である。この電気回路は、ループアンテナ７９ｂについて示したが、ループアンテナ７９ａとループアンテナ７９ｃについても同様の電気回路が構成されている。この電気回路は一例であり、交流電流を検知できる構成であれば、他の構成であってもいい。

磁束は第一ベルト部材７２からループアンテナ７９ｂには漏れてこないため、ループアンテナ７９ｂには交流電流が流れない。従って図７に示すようにＶ１ｂ、Ｖ２ｂ共に０Ｖとなり、Ｖ２ｂ＜Ｖｒの関係からＶ３ｂはＨｉｇｈレベルとなる。ループアンテナ７９ａ、７９ｃに関しても同様にＨｉｇｈレベルである。制御部１１０は磁束検知部からの信号Ｖ３ａ、Ｖ３ｂ、Ｖ３ｃがすべてＨｉｇｈレベルだった場合、第一ベルト部材７２が正常でキュリー温度にも達していないと制御部１１０は判断する。このときには、予め設定されら標準ＯＦＦ時間を一定にしてＰＷＭ信号に基づいてＯＮ時間を変更することでコイルに印加する電力が制御される。

（ｂ）第一ベルト部材７２が正常で第一ベルト部材７２がキュリー温度に達したとき
次に、小サイズ紙を連続で通紙し、第一ベルト部材７２の非通紙領域の温度がキュリー温度に達した時の動作を説明する。非通紙部がキュリー温度に達すると、磁束は第一ベルト部材７２からループアンテナ７９ｂを通過するようになり、ループアンテナ７９ｂには交流電流が流れる。従って図８に示すようにＶ１ｂには約１Ｖｐｐの電圧が発生し、Ｖ２は約１Ｖを上回ることとなり、Ｖ２ｂ＞Ｖｒの関係からＶ３ｂはＬｏｗレベルとなる。７９ｃに関しても同様にＬｏｗレベルとなる。

一方、キュリー温度になっている領域は第一ベルト部材７２の非通紙部の領域であり、通紙部の領域は、像加熱温度１９０℃に温度制御されているため、磁束検知部からの信号Ｖ３ａはＨｉｇｈレベルとなっている。制御部１１０は磁束検知部からの信号Ｖ３ｂ、Ｖ３ｃ、がＬｏｗレベルだった場合、サーミスタ７８ｂ、７８ｃは第一ベルト部材７２のループアンテナ付近の温度を検知する。それら温度が予め設定された設定温度（例えば１００℃）より高い場合は第一ベルト部材７２の非通紙領域がキュリー温度にも達したと判断する。この予め設定された温度は、像加熱温度よりも低い温度であることが好ましい。

また、キュリー温度に達すると第一ベルト部材７２のインダクタンス値は小さくなり、共振コンデンサ１０５との共振周波数は高くなる。即ち、第一ベルト部材７２の温度がキュリー温度に達すると、第一ベルト部材７２のインダクタンス成分とコイル７１のインダクタンス成分とをあわせたインダクタンス値が小さくなる。そのため、共振周波数は高くなるものである。この状態でもゼロクロススイッチングを行うために、ＯＦＦ時間を短くする調整することが好ましい。そこで、本実施例では、非通紙領域がキュリー温度に達したと判断した場合は、ＯＦＦ時間を標準ＯＦＦ時間よりも短い第二ＯＦＦ時間に設定する。そして、制御部１１０は、設定された第二ＯＦＦ時間を一定にして、ＰＷＭ信号に基づいてＯＮ時間を変更することでコイルに印加する電力を制御して、温度制御を行う。

（ｃ）第一ベルト部材７２が破損したとき
最後に第一ベルト部材７２が破損した場合の動作を説明する。第一ベルト部材７２のループコイル７９ｂに対応する領域が破損し、コイル７１とループコイル７９ｂの間にベルトの導電層が存在しなくなると、磁束はループアンテナ７９ｂに到る。その結果、ループアンテナ７９ｂには、第一ベルト部材７２の破損した領域部がループアンテナ７９ｂを通過するときだけ交流電流が流れる。

しかし、その他の部分が通過する際には、交流電流は流れない。即ち、破損がなくループアンテナに交流電流が流れない領域に対向する部分は、図７のような検知結果となる。一方、破損が生じている領域に対向する部分では図８に示すようにＶ１ｂには約１Ｖｐｐの電圧が発生し、Ｖ２は約１Ｖとなり、Ｖ２ｂ＞Ｖｒの関係からＶ３ｂはＬｏｗレベルとなる。制御部１１０は磁束検知部からの信号Ｖ３ｂがＬｏｗレベルだった場合、その時の第一ベルト部材７２のループアンテナ付近の温度をサーミスタ７８ｂによって確認する。

そして、それら温度が設定温度（例えば１００℃）より低くなる部分があるときにはループアンテナ７９ｂに対向する第一ベルト部材７２が存在しないと判断し、ＰＷＭ信号を停止させ、コイルへの通電を中断する。また、併せて、表示部１１６にベルト部材の異常を表示する。本実施例では、第一ベルト部材の７２の破損部がループコイル７９ｂに対応する部分の場合に説明したが、ループコイル７９ａ，或いはループコイル７９ｃ付近で第一ベルト部材７２に破損が生じた場合も同様の方法で検知される。

上記の制御を図１０のフローチャートを用いて説明する。

ステップ２０１、２０２、２０３においてＶ３ａ＝Ｖ３ｂ＝Ｖ３ｃ＝Ｈｉｇｈ（漏れ磁束検知せず）の場合、ステップ２０４においてベルト正常且つキュリー温度未満と判断される。その場合には、標準ＯＦＦ時間である第一ＯＦＦ時間でコイルへの通電制御が行われる（Ｓ２１７）。

ステップ２０１においてＶ３ａ＝Ｌｏｗ、すなわち漏れ磁束を検知した場合はステップ２０５において７９ａ部（中央部）のベルトが破損していると判断し、ＰＷＭ信号を停止する（ステップ２２４）。

ステップ２０１においてＶ３ａ＝Ｈｉｇｈ、ステップ２０２にてＶ３ｂ＝Ｌｏｗ、すなわち第２のループアンテナ７９ｂで漏れ電流を検知した場合はステップ２０６においてサーミスタ７８ｂの検知温度を確認する。サーミスタ７８ｂの検出値が１００℃未満の場合はステップ２１０において７９ｂ部のベルトが破損していると判断する。そして、ＰＷＭ信号を停止する（ステップ２２２）。また、ステップ２０６でサーミスタ７８ｂの検知温度が１００℃を超えていた場合はステップ２０７へ進む。ステップ２０７においてＶ３ｃ＝Ｈｉｇｈの場合はステップ２０９において第２のループアンテナ７９ｂ部のみキュリー温度以上であると判断される。そして、ＯＦＦ時間は第一ＯＦＦ時間より一段階ＯＦＦ時間の短い第二ＯＦＦ時間に設定され、コイルへの通電制御が行われる（ステップ２２０）。

ステップ２０７においてＶ３ｃ＝Ｌｏｗの場合はステップ２１１においてサーミスタ７８ｃにて温度を確認する。サーミスタ７８ｃの検知温度が１００℃未満の場合はステップ２１３において７９ｃ部のベルトが破損していると判断する。そして、ＰＷＭ信号を停止する（ステップ２２２）。スッテプ２１１で１００℃を超えていた場合はステップ２１２において第２のループアンテナ７９ｂ部と第３のループアンテナ７９ｃ部の両方、すなわち両端部がキュリー温度以上であると判断する。そして、第二ＯＦＦ時間より更に一段階ＯＦＦ時間の短い第三ＯＦＦ時間で駆動する（ステップ２２１）。

ステップ２０３においてＶ３ｃ＝Ｌｏｗの場合はステップ２１４においてサーミスタ７８ｃにて温度を確認する。サーミスタ７８ｃの検知温度が１００℃未満の場合はステップ２１６において７９ｃ部のベルトが破損していると判断する。そして、ＰＷＭ信号を停止する（ステップ２１９）。一方、ステップ２１４で１００℃を超えていた場合はステップ２１５において第３のループアンテナ７９ｃ部のみキュリー温度以上であると判断し、ＰＷＭ１より一段階ＯＦＦ時間の短いＰＷＭ２で駆動する（ステップ２１８）。

以上説明したように、本実施例により、所定のキュリー温度を有するベルト部材を用いても、磁束の漏れを検知してベルト部材の破断の判断の精度を上げることができる。

本発明の第２の実施例は第１の実施例に対して磁束検知部が図９になっている。第２の実施例の磁束検知部では所定の漏れ電流を超えたかどうかの二段階ではなく、より細かな制御が可能な構成となっている。動作としては小サイズ紙を連続で通紙し、第一ベルト部材７２の非通紙領域の温度がキュリー温度に達した時の動作が異なる。そのため、小サイズ紙を連続で通紙し、第一ベルト部材７２の非通紙領域の温度がキュリー温度に達した時の動作を説明する。

非通紙部がキュリー温度に達すると、磁束は第一ベルト部材７２からループアンテナ７９ｂを通過するようになり、ループアンテナ７９ｂには交流電流が流れる。交流電流はキュリー温度に達した範囲の広さによって大きさが変わり、Ｖ１ｂに発生する交流電圧もキュリー温度に達した範囲に応じて発生する。Ｖ２ｂはＶ１ｂのピークピークを直流化した電圧が生じる。この構成により、Ｖ２ｂはキュリー温度に達した広さに応じて変化する電圧となる。そして、磁束検知部１１４ｂはインピーダンス変換をしてＶ２ｂと等しい電圧であるＶ３ｂを出力する。この構成にすることで、キュリー温度に達した範囲に応じて、出力する電圧値を変化させることができる。同時に第一ベルト部材７２のループアンテナ付近の温度がサーミスタ７８ｂ、７８ｃによって検知され、それら温度が設定温度（例えば１００℃）より高い場合は第一ベルト部材７２の非通紙領域のベルト破損はないと判断する。キュリー温度に達すると第一ベルト部材７２のインダクタンス値は小さくなり、共振コンデンサ１０５との共振周波数は高くなる。この結果、非通紙領域がキュリー温度に達したと判断した場合には、Ｖ３ｂの値に応じたＯＦＦ時間のＰＷＭ信号を出力する。Ｖ３ｂの変化に応じてＯＦＦ時間を変更する予め設定された設定条件が記憶部に入力されており、この設定条件からＯＦＦ時間が設定されることで、より細かいＯＦＦ時間の設定を行うことができる。その結果、ゼロクロススイッチングの精度を高めることができる。

本実施例では、電源装置はコイルと共振コンデンサが電気的に並列に接続されている構成であったが、コイルと共振コンデンサが電気的に直列に接続されている構成であっても、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例である画像形成装置構成図である。 本発明の実施例の像加熱装置の断面図である。 本発明の実施例のコイル、ベルト、ローラの構成図である。 本発明の実施例のコイル、ベルトを外した図である。 コイル７１に交流電流を供給する電源装置である。 本発明の実施例の漏れ磁束を検出する検知部の構成図である。 本発明の実施例の漏れ磁束を検知していない場合の各部波形である。 本発明の実施例の漏れ磁束を検知した場合の波形である。 本発明の第２の実施例の漏れ磁束を検出する手段の構成図である。 実施例１のフローチャート図である。 加熱ローラの発熱原理を示す図 抵抗値の温度依存性曲線を示した図 透磁率の温度依存性曲線を示した図 渦電流が誘導される領域を示す図。 小形サイズ紙を連続通紙した場合の温度分布を示す図である。 従来の非通紙部昇温対策を施した像加熱装置の一例示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 感光ドラム
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 帯電部
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 露光部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 現像装置
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ クリーナー
７ 定着装置
５１ 中間転写ベルト
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 転写ローラ
５５ 中間転写ベルトクリーナー
５６，５７ ２次転写ローラ
Ｐ 転写紙
７１ コイル
７２ ベルト
７８ａ 第１の温度検出部
７８ｂ 第２の温度検出部
７８ｃ 第３の温度検出部
７９ａ 第１のループアンテナ
７９ｂ 第２のループアンテナ
７９ｃ 第３のループアンテナ
５００ ＡＣ電源電圧
１０１ ダイオードブリッジ
１０５ 共振コンデンサ
１０３ スイッチ素子
１１０ 制御部
１１２ 駆動部
１１４ 磁束検知部

Claims (7)

1. 通電により磁束を生ずるコイルと、前記コイルにより生ずる磁束によって発熱する導電層を有し、記録材上の画像を加熱するベルト部材と、前記ベルト部材の温度を記録材上の画像を加熱するための像加熱温度になるように前記コイルへの通電を制御する通電制御部と、前記コイルが対向するベルト部材の面と反対の面に対向して設けられ、前記ベルト部材を通過した磁束を検知する磁束検知手段と、前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部材と、を有し、前記ベルト部材のキュリー温度は像加熱装置の耐熱温度よりも低い像加熱装置において、
   前記導電層の厚みは前記像加熱温度における表皮深さよりも大きいと共にキュリー温度における表皮深さよりも小さく、前記磁束検知手段が磁束を検知したときの前記温度検知部材により検知される温度が予め設定されている設定温度よりも低い場合には前記ベルト部材の異常と判断する判断手段を有することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記判断手段が前記ベルト部材の異常と判断したときには、前記コイルへの通電を停止することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記判断手段は、前記磁束検知手段が前記磁束を検知したときの温度検知部材により検知される温度が前記設定温度よりも高い場合には前記温度検知部材に対向する前記ベルト部材の領域の温度が前記像加熱温度よりも高い温度であると判断することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記通電制御部は、予め設定された通電を停止する停止期間と通電を行う通電期間とを交互に繰り返すことで前記ベルト部材の温度を制御し、前記判断手段が前記像加熱温度よりも高い温度であると判断した場合には、前記通電制御部は前記停止期間の長さを前記像加熱温度のときの前記停止期間の長さよりも短い期間に設定することを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
5. 前記温度検知部材は記録材の搬送方向と直行する方向において通紙可能な最大サイズの記録材が通過する領域内であって、前記方向において通紙可能な最小サイズの記録材が通過する領域外に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の像加熱装置。
6. 前記温度検知部材は記録材の搬送方向と直行する方向において通紙可能な最小サイズの記録材が通過する領域内に設けられ、前記ベルト部材の温度を検知する第二温度検知部材を有し、前記第二温度検知部材の出力に基づいて前記通電制御部は前記コイルへの通電を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の像加熱装置。
7. 前記磁束検知手段は、前記ベルト部材を介して前記第二温度検知部材に対向する領域の磁束を検知することができることを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。

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