JP5465082B2 - 加熱制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加熱物を電磁誘導加熱によって加熱制御しつつ、当該被加熱物の異常を検知する加熱制御装置及び画像形成装置に関する。

一般に、被加熱物を電磁誘導加熱する際には、電磁誘導コイル（以下、単にコイルと呼ぶ）に高周波電力を印加して、これによって、コイルから発生する交番磁界によって被加熱物に生じる渦電流により、被加熱物を加熱している。

ところで、電子写真プロセスを用いた複写機又はプリンター等の画像形成装置では、記録用紙等の記録材に担持された未定着画像（例えば、未定着トナー像）を定着する必要がある。このため、この画像形成装置においては、定着装置が用いられている。この定着装置において、記録材上の未定着画像を加熱・溶解して定着するようにしたものがある。

なお、この種の定着装置として、記録材上の未定着画像を定着する定着装置ばかりでなく、例えば、記録材上に定着された画像を加熱して、画像の光沢を増大させる所謂光沢増大装置等も含まれる。

このように加熱によって未定着画像の定着を行う定着装置として、例えば、セラミックヒーターを用いた定着装置、ハロゲンヒーターを用いた定着装置、さらには、電磁誘導加熱を用いた定着装置等種々の定着装置が知られている。

電磁誘導加熱を用いた定着装置の１つに、電磁誘導加熱によって、定着装置に備えられた定着ベルトを加熱するようにしたものがある。

上記の定着ベルトは、その基材が磁性を有する金属層で構成されており、所謂エンドレス構造で回転駆動される。そして、この種の定着装置は、定着ベルト（ここでは、定着ベルトが被加熱物である）を発熱させるコイルと、定着ベルトに圧接して、所謂ニップ部を形成する加圧装置とを有している。

この定着装置では、コイルに高周波電力を印加すると、コイルから交番磁界が発生する。この交番磁界によって、定着ベルトの基材に渦電流を生じさせて、この渦電流によるジュール熱によって定着ベルトを発熱させるようにしている。

そして、ニップ部に未定着トナー画像を担時した記録材が搬送された際に、定着ベルトの発熱によって記録材、つまり、未定着トナー画像が加熱・定着される。

ところで、電磁誘導加熱によって発熱する定着ベルトは、長期間の使用により、その一部が破損することがある。そして、定着ベルトが破損すると、未定着トナー画像を一様に定着することができなくなってしまう。

例えば、画像形成装置においては、一つの画像形成ジョブ（例えば、複写ジョブ）が１０００枚に及ぶ場合も有り、その複写ジョブの直前又は開始直後に定着ベルトに破損が発生すると、大量に不完全な複写が行われてしまう。つまり、記録材及びトナー等が無駄となってしまう事態となる。

このため、従来、コイルからの磁束に応じて電圧又は電流を発生するアンテナを用いて、当該アンテナの出力値が所定の値を越えると、定着ベルトに異常が生じた判断するようにしている。そして、定着ベルトに異常が生じたと判断した際には、コイルに対する通電を断として、無駄な複写等を防止するようにしている。

図１０は、従来の加熱制御装置におけるアンテナの出力値（以下、アンテナ出力と呼ぶ）と定着ベルトの異常検知との関係の一例を示す図である。

図１０において、横軸は、定着ベルト異常の割合（％）を示し、縦軸はアンテナ出力Ｖａ（Ｖ）を示している。そして、従来の加熱制御装置においては、定着ベルトの異常を検知する際には、最大電力を表す電力指令値に応じてアンテナ出力Ｖａの異常判断レベルを変更するようにしている。なお、アンテナ出力Ｖａの異常判断レベルは、定着ベルト異常の割合が２５％となるアンテナ出力Ｖａに応じて決定される。

図１０に示すように、最大電力が１２００Ｗを示す直線１０ｃでは、アンテナ出力Ｖａの異常検知レベルは、定着ベルトの異常割合が２５％に対応するアンテナ出力Ｖａ＝０．３Ｖに設定される。同様にして、最大電力が６００Ｗ（最大の半分の電力）を示す直線１０ｂでは、アンテナ出力Ｖａの異常検知レベルは、アンテナ出力Ｖａ＝０．１５Ｖに設定される。最大出力が３００Ｗ（最大の４分の１の電力）を示す直線１０ａでは、異常検知レベルは、アンテナ出力Ｖａ＝０．０７５Ｖに設定される。

そして、定着装置の加熱・定着動作中に、アンテナ出力Ｖａと電力指令値とに応じて設定された基準値、つまり、アンテナ出力の異常検知レベルに応じて設定された基準値とアンテナ出力Ｖａとを比較する。そして、アンテナ出力Ｖａが当該基準値を越えると、定着ベルトに異常が生じたと判断するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３２８１５９号公報

上述のように、被加熱物である定着ベルトの異常を検知する際には、電力指令値に応じて、アンテナ出力Ｖａの異常検知レベルを変更するようにしている。しかしながら、アンテナ出力Ｖａは、同一の電力指令値、つまり、同一の電力においても、コイルへの入力電圧に応じて変化する。

このように、電力指令値のみに応じて、アンテナ出力Ｖａの異常検知レベルを変更しているので、同一のアンテナ出力Ｖａに対する異常検知レベルであっても、コイルへの入力電圧が変化すると、定着ベルトの異常検知の判定が異なってしまうことになる。

特に、商用交流入力電圧（ＡＣ入力電圧）がユニバーサル化され、ＡＣ入力電圧の範囲が広がって、このような広範囲のＡＣ入力電圧に対処可能な定着装置の場合には、定着ベルトの異常検知の判定が大きく異なってしまうことになる。

従って、ＡＣ入力電圧の範囲を考慮して、定着ベルトの異常検知の判定を行うとすると、異常検知に用いる基準値（閾値）を高く設定する必要がある。その結果、ＡＣ入力電圧のレベルによっては、定着ベルトの異常状態が大きくならないと、定着ベルトの異常を検知することができなくなってしまうという事態に陥る。つまり、定着ベルトの異常が大きくならないと、被加熱物である定着ベルトの異常が検知できないという問題点がある。

従って、本発明の目的は、被加熱物の異常を精度よく検知することのできる加熱制御装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明による加熱制御装置は、電磁誘導加熱コイルに高周波電力を印加して、該電磁誘導加熱コイルによって被加熱物を加熱制御するための加熱制御装置において、前記電磁誘導加熱コイルに前記高周波電力を印加するための電源装置と、前記被加熱物を介在させて前記電磁誘導加熱コイルからの磁束を検知して当該磁束に応じた電圧を検出磁束電圧値として出力する磁束検出手段と、前記高周波電力の電力値を規定する電力設定値と前記電源装置に入力される入力電圧との関係に応じて前記検出磁束電圧値及び異常検知閾値の少なくとも一方を変更する変更手段と、前記変更手段によって変更された前記検出磁束電圧値及び前記異常検知閾値に応じて前記被加熱物の異常を判定する異常判定手段とを有することを特徴とする。

また、本発明による画像形成装置は、記録材にトナー像を転写する転写手段と、電磁誘導加熱コイルに高周波電力を印加して、前記記録材に転写されたトナー像を加熱定着させる際の加熱制御を行う前記加熱制御装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、被加熱物の異常を精度よく検知することができるという効果がある。

本発明の実施の形態による加熱制御装置が用いられる画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示す画像形成装置で用いられる定着装置の一例を概略的に示す図である。 図２に示す定着装置で用いられる加熱制御装置のアンテナの配置を説明するための図である。 図２に示す定着装置で用いられる加熱制御装置を説明するためのブロック図である。 図４に示す加熱制御装置で用いられるＩＨ電源装置の一例を説明するための図である。 図４に示す加熱制御装置で用いられるアンテナの出力特性の一例を示す図である。 図４に示す加熱制御装置で用いられる異常検知閾値テーブルの一例を示す図である。 図４に示す加熱制御装置において、定着ベルトの異常検知を説明するためのフローチャートである。 図４に示す加熱制御装置で用いられる電源装置（ＩＨ電源装置）の他の例を説明するための図である。 従来の加熱制御装置におけるアンテナの出力値と定着ベルトの異常検知との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による加熱制御装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、被加熱物が、画像形成装置で用いられる定着装置の定着ベルトである場合について説明するが、定着ベルト以外の被加熱物においても、被加熱物の異常を検知する必要があれば、同様にして、本発明の実施の形態による加熱制御装置を用いることができる。

まず、図１を参照して、画像形成装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態による加熱制御装置が用いられる画像形成装置１Ａの一例を概略的に示す図である。

図示の画像形成装置１Ａは、例えば、電子写真プロセスに応じて画像形成を行い、必要に応じてカラー画像及びモノクロ画像の形成を選択的に行うことができる。なお、この画像形成装置１Ａは、所謂タンデム方式の画像形成装置である。

画像形成装置１Ａは、第１〜第４の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを有している。そして、第１〜第４の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ感光体ドラム１ａ〜１ｄを備えている。感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、それぞれ１次帯電部２ａ〜２ｄ、露光部３ａ〜３ｄ、現像部４ａ〜４ｄ、及びクリーナー６ａ〜６ｄが配置されている。

現像部４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄには、例えば、イエロー（Ｙ）トナー、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、及びブラック（Ｂｋ）トナーが収納されている。

なお、図示の例においては、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲に沿って、露光部３ａ〜３ｄと現像部４ａ〜４ｄとの間には、それぞれ電位センサー８ａ〜８ｄが配置されている。そして、電位センサー８ａ〜８ｄによって、それぞれ感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が検知される。

図示のように、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向して、それぞれ１次転写部（１次転写ローラ）５３ａ〜５３ｄが配置され、感光体ドラム１ａ〜１ｄと１次転写部５３ａ〜５３ｄとの間には、中間転写ベルト５１が位置し、中間転写ベルトは、図中破線矢印で示す方向に回転駆動される。

つまり、中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５１ａ、従動ローラ５１ｂ、及び２次転写ローラ５６に懸架されて、駆動ローラ５１ａの駆動によって、破線矢印で示す方向に回転する。

２次転写ローラ５６に対向して、２次転写ローラ５７が配置され、２次転写ローラ５６及び５７によって２次転写部が規定される。そして、中間転写ベルト５１は、この２次転写部を通過する。なお、従動ローラ５１ｂに対向して、中間転写ベルトクリーナー５５が配置されている。

記録材Ｐが搬送される第１の記録材通路５７ａが２次転写部に向かって形成され、さらに、２次転写部を通過した記録材Ｐを搬送する第２の記録材通路５７ｂが形成されている。そして、第２の記録材通路５７ｂは定着装置７に達している。

ここで、図示の画像形成装置１Ａにおける画像形成動作について説明する。なお、第１〜第４の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの動作は同様に行われるので、ここでは、第１の画像形成部１Ａに着目して、その動作を説明する。

感光体ドラム１ａは、図中実線矢印で示す方向に回転駆動される。感光体ドラム１ａは、１次帯電部２ａによって、その表面が一様に帯電される。その後、露光部３ａは、画像信号（画像データ）に応じて感光体ドラム１ａの表面を露光して、感光体ドラム１ａ上に静電潜像を形成する。

続いて、現像部４ａは、静電潜像を現像して、トナー像（ここでは、例えば、イエロートナー像）とする。感光体ドラム１ａ上のトナー像は、１次転写ローラ５３ａによって中間転写ベルト５１上に１次転写像として転写される。

その後、感光体ドラム１ａに残留する残トナーは、クリーナー６ａによって除去されて、再び、１次帯電部２ａによって感光体ドラム１ａの表面が一様に帯電されて、同様のプロセスが実行される。

第２〜第４の画像形成部１０Ｂ〜１０Ｄにおいても、同様にして、中間転写ベルト５１上にトナー像を１次転写像として転写する。この際、中間転写ベルト５１の回転駆動に同期して、第２〜第４の画像形成部１０Ｂ〜１０Ｄでは１次転写を行う。これによって、中間転写ベルトには、カラートナー像が形成されることになる。

中間転写ベルト５１上のカラートナー像は、中間転写ベルト５１の回転駆動とタイミングを合わせて、第１の記録材通路５７ａから搬送された記録材Ｐに、２次転写部によって２次転写像として転写される。

その後、記録材Ｐは、第２の記録材通路５７ｂを通って、定着装置７に達し、ここで、記録材Ｐ上の２次転写像が定着処理される。つまり、記録材Ｐに担持された２次転写像が定着処理される。そして、記録材Ｐは、排紙トレイ（図示せず）に排紙される。

なお、中間転写ベルト５１に残留する転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナー５５によって除去・回収される。

図２は、図１に示す画像形成装置１Ａで用いられる定着装置７の一例を概略的に示す図である。

図２を参照して、図示の定着装置７は、電磁誘導加熱によって記録材Ｐ上の２次転写像を加熱定着処理する。定着装置７は、第１及び第２の定着部７Ａ及び７Ｂを有している。そして、これら第１及び第２の定着部７Ａ及び７Ｂは、互いに密接して配置されている。

第１の定着部７Ａは、記録材Ｐの搬送方向に所定の間隔をおいて配置されたローラ軸体（金属製）７３及び７４を有しており、これらローラ軸体７３及び７４には無端状の定着ベルト７２が懸架されている。

図示の定着ベルト７２は導電性発熱体を有している。ローラ軸体７４は駆動装置（図２には示さず）によって、図中実線矢印で示す方向に回転駆動され、これによって、定着ベルト７２は、図中破線矢印で示す方向に回転駆動される。

同様に、第２の定着部７Ｂは、記録材Ｐの搬送方向に所定の間隔をおいて配置されたローラ軸体（金属製）７６及び７７を有しており、これらローラ軸体７６及び７７には無端状の定着ベルト７５が懸架されている。

定着ベルト７５は導電性発熱体を有している。ローラ軸体７６は駆動装置によって、図中実線矢印で示す方向に回転駆動され、これによって、定着ベルト７５は、図中破線矢印で示す方向に回転駆動される。

なお、図示のように、ここでは、定着ベルト７２及び７５が互いに当接しており、定着ベルト７２及び７５の当接面で規定される領域が記録材Ｐの通過領域となる。

定着ベルト７２に対向してコイル部７１Ａが配置されている。具体的には、コイル部７１Ａは、図中ローラ軸体７３の一部及び定着ベルト７２の一部に被さるようにして、定着ベルト７２に対向して配置されている。

このコイル部７１Ａは、コイルホルダー７０を有し、コイルホルダー７０内にコイル７１（電磁誘導コイル）が配置されている。そして、コイル７１には、後述する電源装置（ＩＨ電源装置）から交流電力が印加され、これによって、コイル７１には磁場（交番磁界）が発生する。そして、この磁場によって、定着ベルト７２が有する導電性発熱体及びローラ軸体７３が自己発熱する。

アンテナ（例えば、ループアンテナ）８０が、定着ベルト７２を挟むようにして、コイル部７１Ａと対向して配置されている。このアンテナ８０は、コイル７１で発生した磁束のうち定着ベルト７２によって遮蔽されることなくアンテナ８０にまで達した漏れ磁束を捉える。

図３は、図２に示す定着装置７で用いられる加熱制御装置のアンテナ８０の配置を説明するための図である。なお、図３は、図２に示す太線矢印Ａの方向からアンテナ８０を見て、アンテナ８０の配置を示している。

図３を参照すると、アンテナ８０は、定着ベルト７２の幅よりもその幅方向の大きさが大きく、定着ベルト７２を幅方向全体に亘って覆うように配置されている。そして、このアンテナ８０には、検波回路８１が接続されている。

検波回路８１は、アンテナ８０で捉えられた漏れ磁束を受けて、この漏れ磁束を検波する。そして、検波回路８１は、アンテナ８０の出力である漏れ磁束の大きさ及び当該漏れ磁束の向きに応じた交流信号を直流電圧に変換しアンテナ出力Ｖａ（検出磁束電圧値）として出力する。

なお、図３には、定着ベルト７２の幅を１００％とした際、幅の５０％に対応する領域及び幅の２５パーセントに対応する領域が示されている。

図４は、図２に示す定着装置で用いられる加熱制御装置を説明するためのブロック図である。

図４を参照すると、図２で説明したコイル（以下、ＩＨコイルとも呼ぶ）７１には、ＩＨ電源装置１００が接続されている。そして、電磁誘導加熱（ＩＨ）電源装置１００及び検波回路８１は、信号線を介して相互に接続されており、この信号線には、後述する温度センサー１０７が接続されている。また、この信号線には、コントローラ３０１が接続されている。

さらに、信号線には、駆動装置３０３及び表示・操作部３０２が接続され、コントローラ３０１の制御下で、駆動装置３０３は、前述のローラ軸体７４等を駆動する。表示・操作部３０２は、ユーザがコントローラ３０１に各種指令等を与えるとともに、コントローラ３０１からの各種情報を表示するために用いられる。

図５は、図４に示す加熱制御装置で用いられるＩＨ電源装置１００の一例を説明するための図である。

図５を参照して、ＩＨ電源装置１００は、直列共振型と呼ばれる電源装置であり、このＩＨ電源装置１００には、商用交流電源１０１が接続されている。

図示のように、ＩＨ電源装置１００は、ダイオードブリッジ回路１０２、フィルタ用コンデンサ１０３、共振コンデンサ１０５、制御回路１０８、第１及び第２のスイッチ素子（例えば、ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ））１１１及び１１２、入力電圧検出部１１３、及び入力電流検出部１１４を有している。

ＩＨ電源装置１００において、入力電圧検出部１１３は、商用交流電源１０１に並列に接続され、入力電流検出部１１４は、商用交流電源１０１に直列に接続されている。また、ダイオードブリッジ回路１０２の入力側が入力電圧検出部１１３に対して並列に配置されている。

これら入力電圧検出部１１３及び入力電流検出部１１４は、それぞれ商用交流電源１０１の入力電圧及び入力電流を検出して、入力電圧検出信号及び入力電流検出信号を出力する。

そして、ダイオードブリッジ回路１０２の出力側に、並列にフィルタ用コンデンサ１０３が接続され、このフィルタ用コンデンサ１０３に対して、直列に接続された第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２が並列に配置されている。

第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２は、そのエミッタとコレクタとが接続され、第１のスイッチ素子１１１のコレクタがダイオードブリッジ回路１０２に接続されている。また、第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２の接続点が、前述のコイル７１に接続されている。第２のスイッチ素子１１２のエミッタは、ダイオードブリッジ回路１０２に接続されるとともに、共振コンデンサ１０５を介してコイル７１に接続されている。

制御回路１０８には、後述するモード信号がモード端子１１０ａから与えられる。また、制御回路１０８には、前述の入力電圧検出信号及び入力電流検出信号が与えられる。さらに、制御回路１０８には、検波回路８１からアンテナ出力Ｖａ（検出磁束電圧値）が与えられる。

なお、図示のように、定着ベルト７２には、定着ベルト７２の温度を検出するための温度センサー１０７が配置され、温度センサー１０７で検出された定着ベルト７２の温度を示す温度検出信号が、制御回路１０８に与えられる。

制御回路１０８は、これらモード信号、入力電圧検出信号、入力電流検出信号、温度検出信号、及びアンテナ出力Ｖａに応じて、第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２のゲートにそれぞれ第１及び第２の制御信号（パルス信号）を与える。そして、これら第１及び第２の制御信号によって、第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２は、オンオフ制御される（後述する）。

なお、図４に示すコントローラ３０１は、ＩＨ電源装置１００に対して、モード端子１１０ａを介してモード信号を与える。図示の例では、モード信号には、電力制御モードを示す電力制御モード信号と温度制御モードを示す温度制御モード信号とがある。

一般的に、ＩＨ電源装置１００の温度が低い状態から、記録媒体に定着するために必要な目標温度に温度を立ち上げる期間等、目標温度に立ち上げる期間は電力制御を行い、一度、目標温度に到達した後は、目標温度を維持するために温度制御モードに切り替わる。

コントローラ３０１から電力制御モード信号が与えられると、制御回路１０８は、電力制御モードとなる。電力制御モードの際には、制御回路１０８は、入力電圧検出信号及び入力電流検出信号に応じて、入力電力を算出する。そして、制御回路１０８は、算出した入力電力に応じて、コイル７１に印加される電力が所定の電力値となるように、第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２をオンオフ制御する。

一方、コントローラ３０１から温度制御モード信号が与えられると、制御回路１０８は、温度制御モードとなる。温度制御モードの際には、制御回路１０８は、温度センサー１０７からの温度検出信号に応じて定着ベルト７２の表面温度を一定に保つ制御を行う。

つまり、制御回路１０８は、温度センサー１０７から入力される温度検出信号が示す検出温度が予め規定された温度となるように、第１及び第２のスイッチ素子１１２及び１１３をオンオフ制御する。

なお、図４に示すコントローラ３０１は、例えば、図１に示す画像形成装置１Ａ全体を制御するためのものである。また、この例では、図４に示すコントローラ３０１と図５に示す制御回路１０８を別に構成して、制御回路１０８がＩＨ電源装置１００に収納された例について説明したが、コントローラ３０１と制御回路３０１を一体として、１つのマイクロプロセッサー等で構成するようにしてもよい。

図６は、図４に示す加熱制御装置で用いられるアンテナの出力特性の一例を示す図である。

図６を参照すると、横軸は、ＩＨ電源装置１００の入力電力Ｗｉｎ（Ｗ）及び最大電力に対する割合（％）を示し、縦軸は、アンテナ８０のアンテナ出力Ｖａを示している。そして、直線５ａは、ＩＨ電源装置１００の入力電圧Ｖｉｎが１００Ｖである場合に、定着ベルト７２の２５％（１／４）に異常が発生した際の入力電力Ｗｉｎとアンテナ出力Ｖａとの関係の一例を表している。

また、直線５ｂは、ＩＨ電源装置１００の入力電圧Ｖｉｎが２３０Ｖである場合に、定着ベルト７２の２５％（１／４）に異常が発生した際の入力電力Ｗｉｎとアンテナ出力Ｖａとの関係の一例を表している。

前述したように、アンテナ８０は、アンテナ８０と鎖交する磁束の変化に応じた出力を発生する。そして、この磁束は、コイル７１に流れる電流に応じて発生する。

また、ＩＨ電源装置１００によって、入力電力（入力電力値）Ｗｉｎが所定の電力値に制御されていても、入力電圧Ｖｉｎが変化すると、コイル７１に流れる電流波形が変化する。従って、入力電力Ｗｉｎが所定の電力値に制御されていても、入力電圧Ｖｉｎが変化すれば、検波回路８１から出力されるアンテナ出力Ｖａが変化する。

例えば、入力電圧Ｖｉｎ＝２３０Ｖで、入力電力Ｗｉｎ＝８００Ｗである場合に、定着ベルト７２の２５％（１／４）に異常が発生すると、アンテナ出力Ｖａは、０．２５Ｖとなる。

一方、入力電力Ｗｉｎ＝８００Ｗの場合でも、入力電圧Ｖｉｎが１００Ｖとなると、アンテナ出力Ｖａは、０．２Ｖとなる。

また、入力電圧Ｖｉｎ＝１００Ｖである場合において、入力電力Ｗｉｎが１２００Ｗであると、アンテナ出力Ｖａは０．３Ｖとなる。

このように、定着ベルト７２の２５％に異常が発生した場合においても、入力電圧Ｖｉｎ又は入力電力Ｗｉｎが異なると、アンテナ出力Ｖａ（つまり、異常検知レベル）が異なることになる。

図７は、図４に示す加熱制御装置で用いられる異常検知閾値テーブルの一例を示す図である。

図７に示す異常検知閾値テーブルは、定着ベルト７２の２５％に異常が発生した際の異常検知閾値、つまり、異常検知レベルを表している。

この異常検知閾値テーブルは、ＩＨ電源装置１００の入力電圧Ｖｉｎと入力電力Ｗｉｎとに応じた異常検知閾値を設定するためのものであり、図示の例では、入力電圧Ｖｉｎ及び入力電力Ｗｉｎがそれぞれ６段階に分かれている。

具体的には、入力電圧Ｖｉｎは、８５Ｖ以下、８５Ｖを越え１１０Ｖ以下、１１０Ｖを越え１３５Ｖ以下、１３５Ｖを越え１８５Ｖ以下、１８５Ｖを越え２２５Ｖ以下、そして、２２５Ｖを越え２６５Ｖ以下の６段階に分けられている。

また、入力電力Ｗｉｎは、２００Ｗ以下、２００Ｗを越え４００Ｗ以下、４００Ｗを越え６００Ｗ以下、６００Ｗを越え８００Ｗ以下、８００Ｗを越え１０００ＷＶ以下、そして、１０００ＷＶを越え１２００ＷＶ以下の６段階に分けられている。なお、上記の段階は、一例であり、段階をさらに細かくするようにしてもよい。

図７に示すように、例えば、入力電圧Ｖｉｎが１１０Ｖを越え１３５Ｖ以下で、入力電力Ｗｉｎが６００Ｗを越え８００Ｗ以下である場合には、異常検知閾値として、０．２１６Ｖが設定される。この場合には、アンテナ出力Ｖａが０．２１６Ｖを越えると、制御回路１０８は、定着ベルト７２の２５％以上に異常が発生したと判定する。

図８は、図４に示す加熱制御装置において、定着ベルトの異常検知を説明するためのフローチャートである。

ここで、図１、図２、図４、図５、図７、及び図８を参照して、いま、図１に示す画像形成装置１Ａにおいて、画像形成動作が開始されると、コントローラ３０１からＩＨ電源装置１００に対して加熱命令を示す加熱動作開始信号が与えられる。ＩＨ電源装置１００、つまり、制御回路１０８は、加熱動作開始信号を受けると、コイル７１に対して高周波電力を印加する。さらに、ＩＨ電源装置１００、つまり、制御回路１０８は、次のようにして、定着ベルト７２の異常検知を実行する。なお、画像形成動作中は、常に加熱開始信号が出力され、定着装置７は温められている。

なお、図示の例においては、図７に示す異常検知閾値テーブルは、制御回路１０８に内蔵される記憶部（図示せず）に格納されているものとする。

まず、制御回路１０８は、ＩＨ電源装置１００に印加される入力電圧Ｖｉｎを確認するため、入力電圧検出部１１３から入力電圧検出信号を得る（入力電圧Ｖｉｎ確認：ステップＳ７０１）。続いて、制御回路１０８は、ＩＨ電源装置１００に印加される入力電流Ｉｉｎを確認するため、入力電流検出部１１４から入力電流検出信号を得る（入力電流Ｉｉｎ確認：ステップＳ７０２）。

ここでは、入力電圧検出信号が示す入力電圧をＶｉｎで表し、入力電流検出信号が示す入力電流をＩｉｎで表す。制御回路１０８は、入力電圧検出信号と入力電流検出信号とに基づいて、入力電力Ｗｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎを算出する。

そして、制御回路１０８は、入力電圧Ｖｉｎと入力電力Ｗｉｎとに応じて、図７に示す異常検知閾値テーブルを参照して、異常検知閾値（異常検知規格値）Ｖｋを決定する（ステップＳ７０３）。

例えば、入力電圧Ｖｉｎ＝１１５Ｖ、入力電流Ｉｉｎ＝６Ａの場合、入力電力Ｗｉｎ＝６９０Ｗとなる。そして、制御回路１０８は、入力電圧Ｖｉｎ＝１１５Ｖと入力電力Ｗｉｎ＝６９０Ｗとに基づいて、異常検知閾値テーブルを参照し、異常検知閾値Ｖｋ＝０．２１６Ｖと決定する。続いて、制御回路１０８は、検波回路８１から与えられるアンテナ出力Ｖａ（Ｖ）と異常検知閾値Ｖｋ（Ｖ）とを比較する（ステップＳ７０４）。

いま、アンテナ電圧値（Ｖ）が閾値Ｖｋを越えていると（ステップＳ７０４において、ＹＥＳ）、制御回路１０８は、定着ベルト７２に異常が発生したと判定する。そして、制御回路１０８は、第１及び第２のスイッチ素子１１２及び１１３をオフにして、コイル７１に対する電力の供給を停止する（電源駆動停止：ステップＳ７０５）。

制御回路１０８は、定着ベルト７２に異常が発生したと判断した際には、コントローラ３０１（図４）に、定着ベルト７２に異常が発生した旨連絡するとともに、ＩＨ電源装置１００の駆動停止を連絡する。

これによって、コントローラ３０１は、駆動装置３０２による定着ベルト７２の駆動を停止制御する。さらに、コントローラ３０１は、定着ベルト７２に異常が発生したことを表示・操作部３０２に表示する。

一方、アンテナ出力Ｖａ（Ｖ）が、異常検知閾値Ｖｋ以下であると（ステップＳ７０４において、ＮＯ）、制御回路１０８は、その旨（つまり、定着ベルト７２に異常がない旨）をコントローラ３０１に通知する。そして、制御回路１０８は、温度センサー１０７からの温度検出信号が示す検出温度が、所定の温度に達したか否かを判定する。つまり、制御回路１０８は、加熱終了か否かを判定する（ステップＳ７０６）。

画像形成動作が終了し、加熱動作開始信号が無くなると（ステップＳ７０６において、ＹＥＳ）、制御回路１０８は、ステップＳ７０５に移行して、電源駆動停止を実行する。

画像形成動作が継続している場合、つまり、加熱動作開始信号が出力されている場合（ステップＳ７０６において、ＮＯ）、制御回路１０８は、ステップＳ７０１に移行して、入力電圧Ｖｉｎの確認を繰り返し行う。

上述のように、定着装置７、つまり、定着ベルト７２の加熱動作中においては、制御回路１０８は、常に入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎを確認する。そして、制御回路１０８は、入力電圧Ｖｉｎ及び入力電力Ｗｉｎの変化に合わせて、異常検知閾値Ｖｋを変更・更新することになる。従って、制御回路１０８は閾値変更部として機能することになる。

このように、入力電圧Ｖｉｎも考慮して、定着ベルト７２の異常を検知するようにしたので、定着ベルト７２の異常を精度よく、しかも安定して検知することができることになる。

つまり、ＡＣ入力電圧又は入力電力等の動作条件が変わっても、定着ベルト７２の異常を精度よく検知して、定着ベルト７２の異常状態検知のバラツキを少なくすることができる。

なお、制御回路１０８は、上述した電力制御モード及び温度制御モードの他に、定着ベルト７２の異常を検知する検知機能を有していることになる。

上記のようにして、定着ベルト７２の異常検知を精度よく行うことができるので、結果的に、異常検知レベルを下げることが可能となる。このことは、定着ベルト７２に異常が発生した際も、より早い段階で（小さな異常で）異常を検知することができることを意味する。そして、早期に異常が検知できれば、無駄に複写等の印刷が行われることがなく、記録材及びトナー等の無駄防止に寄与するものである。

なお、上述の実施形態においては、ＩＨ電源装置１００として直列共振タイプのものを用いたが、並列共振タイプ等の他のタイプのものを用いるようにしても、同様の効果を得ることができる。

さらに、図２に示す例では、アンテナ８０を、定着ベルト７２を挟んでコイル７１と対向する位置に配置したが、アンテナ８０の配置位置は、この例に限定されない。いずれにしても、アンテナ８０は、定着ベルト７２に異常が発生した場合に、磁束分布の変化を検出できる位置に配置すればよい。

また、上述の例では、入力電流検出部１１４によってＩＨ電源装置１００の入力電流を検出するとともに、入力電圧検出部１１３によってＩＨ電源装置１００の入力電圧を検出して、ＩＨ電源装置１００の入力電力を求めるようにした。この代わりに、コイル７１に流れる電流を検出して、入力電圧検出部１１３における電圧検出結果とコイル７１に流れる電流の電流検出結果とに基づいて入力電力を求めるようにしてもよい。

加えて、上述の例では、定着ベルト７２の異常検知に係る異常検知閾値Ｖｋを、入力電圧Ｖｉｎと入力電力Ｗｉｎとに応じて変更したが、同様にして、入力電圧Ｖｉｎと入力電力Ｗｉｎとに応じて検波回路８１からのアンテナ出力Ｖａを補正するようにしてもよく、さらには、異常検知閾値とアンテナ出力Ｖａとを補正するようにしてもよい。

また、上述の例では、定着ベルト７２の異常を検知する場合について説明したが、定着装置７が加熱ローラによって、記録材Ｐ上の未定着トナー画像を定着するタイプである場合には、加熱ローラの異常が検知されることになる。

図９は、図４に示す加熱制御装置で用いられる電源装置（ＩＨ電源装置）１００ａの他の例を説明するための図である。

図９において、図５と同一の構成要素について同一の参照番号を付し、その説明を省略する。図９に示すＩＨ電源装置１００ａにおいて、制御回路は、図５に示す制御回路１０８とその機能が異なるので、ここでは、参照番号１０８ａを付す。

図示の制御回路１０８ａには、図４に示すコントローラ３０１から、モード信号の他に、電力指令値信号、例えば、電力指令ＰＷＭ（パルス幅変調）信号が電力指令端子１１０ｂを介して与えられる。

コントローラ３０１（図４）は、電力制御モードの際には、ＩＨ電源装置１００に電力制御モード信号を与えるとともに、電力指令ＰＷＭ信号を与える。電力制御モードの際には、制御回路１０８ａは、入力電圧検出部１１３からの入力電圧検出信号が示す入力電圧Ｖｉｎに応じて電力指令ＰＷＭ信号のオンオフ時間を調整する。

例えば、制御回路１０８ａは、入力電圧Ｖｉｎと予め設定された電圧値とを比較する。そして、入力電圧Ｖｉｎが予め設定された電圧値よりも大きいと、制御回路１０８ａは、その差分（入力電圧Ｖｉｎと予め設定された電圧値との差分）に応じて、電力指令ＰＷＭ信号のオン時間を短くして、電力指令ＰＷＭ信号を修正ＰＷＭ信号とする。

一方、入力電圧Ｖｉｎが予め設定された電圧値より小さいと、制御回路１０８ａは、その差分に応じて、電力指令ＰＷＭ信号のオン時間を長くして、電力指令ＰＷＭ信号を修正ＰＷＭ信号とする。

そして、制御回路１０８ａは、この修正ＰＷＭ信号に基づいた第１及び第２の制御信号に応じて第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２をオンオフ制御する。なお、入力電圧Ｖｉｎ＝予め設定された電圧値である際には、制御回路１０８ａは電力指令ＰＷＭ信号の調整は行わない。

図示のＩＨ電源装置１００ａにおいて、定着ベルト７２の異常を検知する際には、入力電圧Ｖｉｎと電力指令ＰＷＭ信号が示す電力指令値Ｗａとに応じて、図７で説明した異常検知閾値テーブルを検索して、異常検知閾値Ｖｋを決定する。そして、図８で説明したようにして、制御回路１０８ａは、定着ベルト７２に異常があるか否かについて検知する。

なお、他の動作は、図５に示すＩＨ電源装置１００と同様であるので、説明を省略する。

この場合、入力電圧Ｖｉｎと電力指令値Ｗａとによって、異常検知閾値テーブルを検索して、異常検知閾値Ｖｋを決定する関係上、異常検知精度及び異常検知に要する時間について、図５に示すＩＨ電源装置１００と比較して若干劣る。

しかしながら、図９に示すＩＨ電源装置においては、図５に示す入力電流検出部１１４が不要となり、この結果、部品点数の面でその構成が簡素となるという利点がある。

そして、入力電流検出部１１４を備えない関係上、図５に示すＩＨ電源装置１００のように、入力電力Ｗｉｎを演算する必要がない。この結果、制御回路１００ａは、制御回路１００に比べてその構成が簡素となるという利点もある。

上述の例では、定着装置７における定着ベルト７２を加熱する際、その異常を検知する手法については説明したが、定着ローラによってトナー像の定着を行う定着装置においては、定着ローラが被加熱物となる。また、定着装置７に限らず、電磁誘導加熱によって加熱される被加熱物の異常を検知する際に、同様にして、本発明を適用することができる。

上述の説明から明らかなように、電源装置１００又は１００ａが電磁誘導加熱コイル７１に高周波電力を印加するための電源装置として機能する。また、アンテナ８０及び検波回路８１が、被加熱物である定着ベルト７２を介在させて電磁誘導加熱コイル７１からの磁束を検知して当該磁束に応じた電圧を検出磁束電圧値（アンテナ出力）として出力する磁束検出手段として機能する。

そして、制御回路１０８又は１０８ａが高周波電力の電力値を規定する電力設定値と電源装置１００又は１００ａに入力される入力電圧との関係に応じて磁束電圧値及び異常検知閾値の少なくとも一方を変更する変更手段として機能することになる。さらに、制御回路１０８又は１０８ａは、変更された磁束電圧値及び異常検知閾値に応じて定着ベルト７２の異常を判定する異常判定手段としても機能することになる。

なお、制御回路１０８又は１０８ａには、上記の電力設定値と入力電圧とに対応付けて複数の異常検知閾値が規定された異常検知閾値テーブルが備えられ、制御回路１０８又は１０８ａは、電力設定値と入力電圧とに応じて異常検知閾値テーブルを検索して、異常検知閾値の１つを得ることによって異常検知閾値の変更を行うことになる。

また、制御回路１０８又は１０８ａと第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２とは、温度センサー７２で検知される検出温度と予め設定された温度とに基づいて電源装置１００又は１００ａを制御して、電磁誘導加熱コイル７１に与える高周波電力を調整する第１の電力制御手段として機能する。

そして、制御回路１０８又は１０８ａと第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２とは、電源装置１００又は１００ａに入力される電力と予め設定された所定の電力値とに応じて、電源装置１００又は１００ａを制御して、電磁誘導加熱コイル７１に与える高周波電力を調整する第２の電力制御手段としても機能することになる。

さらに、制御回路１０８又は１０８ａと第１及び第２のスイッチ素子１１１及び１１２とは、検出磁束電圧値が異常検知閾値以上であると、電源装置１００又は１１０ａを停止する停止手段としても機能する。

７１ コイル
７２ 定着ベルト
８０ アンテナ
８１ 検波回路
１００，１００ａ ＩＨ電源装置
１１３ 入力電圧検出部
１１４ 入力電流検出部
１０８，１０８ａ 制御回路
３０１ コントローラ

Claims (10)

1. 電磁誘導加熱コイルに高周波電力を印加して、該電磁誘導加熱コイルによって被加熱物を加熱制御するための加熱制御装置において、
   前記電磁誘導加熱コイルに前記高周波電力を印加するための電源装置と、
   前記被加熱物を介在させて前記電磁誘導加熱コイルからの磁束を検知して当該磁束に応じた電圧を検出磁束電圧値として出力する磁束検出手段と、
   前記高周波電力の電力値を規定する電力設定値と前記電源装置に入力される入力電圧との関係に応じて前記検出磁束電圧値及び異常検知閾値の少なくとも一方を変更する変更手段と、
   前記変更手段によって変更された前記検出磁束電圧値及び前記異常検知閾値に応じて前記被加熱物の異常を判定する異常判定手段とを有することを特徴とする加熱制御装置。
2. 前記高周波電力の電力値を規定する電力設定値として、前記電源装置に入力される電流と前記入力電圧とによって求められる入力電力値を用いることを特徴とする請求項１記載の加熱制御装置。
3. 前記高周波電力の電力値を規定する電力設定値として、前記変更手段に対して前記高周波電力の電力値を指令する電力指令値を用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の加熱制御装置。
4. 前記高周波電力の電力値を規定する電力設定値として、前記電磁誘導加熱コイルに流れる電流と前記入力電圧とによって求められる電力値を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の加熱制御装置。
5. 前記変更手段は、前記電力設定値と前記入力電圧とに対応付けて複数の前記異常検知閾値が規定された異常検知閾値テーブルと、
   前記電力設定値と前記入力電圧とに応じて前記異常検知閾値テーブルを検索して、前記異常検知閾値の１つを得ることによって前記異常検知閾値の変更を行う閾値変更部とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱制御装置。
6. 前記被加熱物の温度を検出して検出温度を出力する温度検出手段と、
   前記検出温度と予め設定された温度とに基づいて前記電源装置を制御して前記電磁誘導加熱コイルに与える前記高周波電力を調整する第１の電力制御手段とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱制御装置。
7. 前記電源装置に入力される電力と予め設定された所定の電力値とに応じて、前記電源装置を制御して前記電磁誘導加熱コイルに与える前記高周波電力を調整する第２の電力制御手段とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱制御装置。
8. 前記検出磁束電圧値が前記異常検知閾値以上であると、前記電源装置を停止する停止手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱制御装置。
9. 前記被加熱物は、画像データに基づいて画像形成を行う画像形成装置で用いられ、記録材に担持された前記画像を加熱定着させる定着装置に備えられた定着ベルト又は定着ローラであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱制御装置。
10. 記録材にトナー像を転写する転写手段と、
    電磁誘導加熱コイルに高周波電力を印加して、前記記録材に転写されたトナー像を加熱定着させる際の加熱制御を行う請求項１〜９のいずれか１項に記載の加熱制御装置とを有することを特徴とする画像形成装置。

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