JPH1074006A

JPH1074006A - 誘導加熱定着装置

Info

Publication number: JPH1074006A
Application number: JP22991296A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ito; 哲朗伊藤; Yusuke Morigami; 祐介森上; Takeshi Kato; 剛加藤; Eiji Okabayashi; 英二岡林
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ごく薄い加熱媒体を有する誘導加熱定着装置
において、いち早く加熱媒体の損傷を検出することが可
能な定着装置を提供することである。【解決手段】導電性のスリーブ５と、該スリーブ５に
誘導電流を生じさせるためのコイル２と、該コイル２に
高周波を流すための高周波電源と、を有し、前記コイル
２の消費電力を検出する検出器２６を該検出器２６によ
って検出された電力が変動した場合に前記スリーブ５に
異常を検出する異常検出器２７と、を有することを特徴
とする誘導加熱定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどに用いられる定着
装置に関し、さらに詳しくは、誘電加熱を利用して現像
剤を記録媒体に定着する誘導加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などには、記録媒体
である記録紙ないし転写材などのシート上に転写された
現像剤をシートに定着させる定着装置が設けられてい
る。この定着装置として、電磁誘導加熱を利用したもの
が提案されている。

【０００３】誘導加熱を利用した定着装置の利点として
は、熱源としてハロゲンランプを用いて間接的に加熱す
るものより昇温が速く、かつ消費電力が少ないと言った
点がある。

【０００４】このような誘導加熱を利用した定着装置で
は、上記のような利点をより効果的に発揮させるため、
誘導加熱によって発熱する加熱媒体としてごく薄い金属
薄膜や導電層を有するフィルムを円筒形状（エンドレ
ス）に形成して熱容量を小さくし、より速く昇温できる
ようにしたものがある。

【０００５】このような形態のものとして、例えば特開
平７−１１４２７６号公報には、導電層を有するフィル
ムを未定着トナー像が形成された記録用紙と共に、ニッ
プ部で、支持部材と加圧ローラにより挟み、加圧ローラ
によって記録用紙と共にフィルムを従動させることによ
りトナー像の定着を行っている定着装置が開示されてい
る。

【０００６】ところがこのような形態の定着装置では、
上記のようにごく薄い金属薄膜やフィルムを回転動作さ
せるため何等かの原因で、金属薄膜やフィルムに傷が生
じると金属薄膜やフィルムがその回転動作に伴い大きく
破損するといった問題がある。このようなフィルムの破
損が生じた場合には、破損したフィルムが定着装置内に
飛散し定着装置の他の部分にも損傷を与えることもあ
る。また、フィルムの飛散にまでは至らなくても、本来
フィルムの導電層や金属薄膜によって遮蔽されていた磁
束が損傷部分から漏れて、他の金属部材が誘導加熱され
るといった問題もある。

【０００７】従来、フィルムの破損に対処する方法とし
て、誘導加熱方式ではないが、例えば特開平３−２００
２７４号公報には、同様にフィルムを回転動作させる形
態を有し、このフィルム自体をローラによって回転駆動
させており、その駆動系の動作状態を検知し、フィルム
が破損した場合にフィルムの動作が止まって局所的に加
熱されるような不具合を防止している。また、同公報に
は上記のような駆動系の動作検知と合わせて、フィルム
の状態をフォトセンサにより検知し、フィルムの破損が
ないかどうかを逐一検出する方法も開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらフィルム
の駆動系の状態からフィルムの破損を検出する方法は、
フィルム自体をローラによって駆動させるような形態の
場合しか適用することができず、フィルムを加圧ローラ
によって従動させるような形態では適用できない。ま
た、フィルムが完全に破損しているような場合は十分に
検出できるがフィルムの一部が損傷しても駆動系にその
影響がないような程度の破損では検出が難しい。

【０００９】一方、フォトセンサによる場合は、フィル
ムを従動させるような形態でも適用可能であるが、大き
な損傷は検知できてもやはり部分的な損傷の検出は難し
く、このような部分的な損傷のある状態で駆動動作が続
けられ、一気に破損が進行するような場合には対処が難
しいと言った問題がある。

【００１０】そこで本発明の目的は、ごく薄い加熱媒体
を有する誘導加熱定着装置において、いち早く加熱媒体
の損傷を検出することが可能な定着装置を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、導電層を有する加熱媒体
と、該加熱媒体に誘導電流を生じさせる電磁誘導加熱源
と、該電磁誘導加熱源に電流を流す電源とからなる磁気
回路を有し、該加熱媒体を誘導加熱することで、記録媒
体上に現像剤を定着させる定着装置において、前記磁気
回路の変動を検出する変動検出手段と、該変動検出手段
の検出結果に応じて、前記加熱媒体に異常が生じたこと
判断する異常判断手段と、を有することを特徴とする誘
導加熱定着装置である。

【００１２】また、請求項２記載の本発明は、前記請求
項１記載の誘導加熱定着装置において、前記変動検出手
段は、前記加熱媒体に電圧を印加するための少なくとも
２つの電極と、該２つの電極を通して流れる電流の電力
を検出する電力検出手段とからなり、前記異常判断手段
は、該電力検出手段によって検出された電力が変動した
場合に、前記加熱媒体に異常が生じたと判断することを
特徴とする誘導加熱定着装置である。

【００１３】また、請求項３記載の本発明は、前記請求
項１記載の誘導加熱定着装置において、前記変動検出手
段は、前記電磁誘導加熱源の消費電力を検出する電力検
出手段からなり、前記異常判断手段は、該電力検出手段
によって検出された電力が変動した場合に、前記加熱媒
体に異常が生じたと判断することを特徴とする誘導加熱
定着装置である。

【００１４】さらに、請求項４記載の本発明は、前記請
求項２または３に記載の誘導加熱装置において、前記加
熱媒体がエンドレスな薄膜の回転体であり、前記異常判
断手段が前記加熱媒体の異常を判断したとき、該回転体
の回転動作を停止する回転体制御手段をさらに有するこ
とを特徴とする誘導加熱定着装置である。

【００１５】さらに、請求項５記載の本発明は、前記請
求項２〜４のいずれか一つに記載の誘導加熱装置におい
て、前記異常判断手段が前記加熱媒体の異常を判断した
とき、前記電源から前記電磁誘導加熱源への電流の供給
を止める制御手段をさらに有することを特徴とする誘導
加熱定着装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。

【００１７】実施の形態１図１は本発明を適用した誘導加熱定着装置を示す側面図
である。

【００１８】この誘導加熱定着装置は、図１に示すよう
に、コア１とこのコア１に巻回されたコイル２とによっ
て構成されたコイルアセンブリ９が、ホルダユニット４
内部に収納されていて、このホルダユニット４の回りを
コイル２の誘導電流によって発熱する金属製のフレキシ
ブルな定着スリーブ５が取り巻いている。そして、回転
駆動される加圧ローラ６が定着スリーブ５を挟んでホル
ダユニット４を押圧していて、記録媒体（用紙）８をニ
ップ部分に移動・通過させると共に、定着スリーブ５が
記録媒体８と共に従動して、記録媒体上の現像剤である
トナーを溶融し、定着させる。

【００１９】コイル２には高周波電流を印加するための
高周波電源が接続され、定着スリーブ５とコイル２と電
源により定着スリーブ５を電磁誘導加熱する磁気回路が
形成され、さらに、温度調節のために高周波電源からコ
イル２に流す高周波電流を制御する制御回路が接続され
ている。

【００２０】定着スリーブ５は、例えば鉄やニッケルな
どの強磁性体が好ましく、強磁性体であれば多くの磁束
がこの定着スリーブ内を通過してより発熱効率がよくな
る。また、この定着スリーブ５は、例えば２０〜６０μ
ｍ程度の厚さが好ましい。定着スリーブ５の厚さは薄け
れば薄いほどその熱容量が小さくなるので、発熱させる
ための消費電力が少なくり、かつ昇温速度が向上する。
しかし、定着スリーブ５の厚さをあまり薄くすると、定
着スリーブ５の強度が弱くなり破損しやすくなる。ま
た、定着スリーブ５の製造の際に、厚みを均一にするこ
とが困難となる。一方、定着スリーブ５の厚さをあまり
厚くすると、曲げに対して弱くなり、ニップ部における
部分的な曲げに対する耐久性が低くなる。

【００２１】この定着スリーブ５は、装置内のいずれに
も固定されておらず、ホルダユニット４の回りを自由に
回転できる。一方、ホルダユニット４は、装置本体に固
定されており、その表面、少なくとも定着スリーブ５と
接触する部分は、平滑な耐熱性の樹脂材料により形成さ
れていて、記録媒体８と定着スリーブ５との摩擦抵抗よ
りホルダユニット４と定着スリーブ５との摩擦抵抗の方
が小さくなっており、加圧ローラ６の回転によって記録
媒体８の移動に定着スリーブ５が従動する。さらにホル
ダユニット４は、その両端に定着スリーブ５がホルダユ
ニット４の長手方向にずれないように規制するつば（不
図示）が設けられている。また、定着スリーブ５の外周
面にはごく薄いフッ素樹脂による耐熱性の離型層（不図
示）が形成してあり、記録用紙、特にトナー像形成面で
の離型性をよくしてある。

【００２２】コイルアセンブリ９は、コア１の周囲に絶
縁性のボビン３を有し、このボビン３の周りに銅線を巻
記回してコイル２を形成してある。ボビン３は、例え
ば、セラミックや耐熱絶縁性エンジニアリング・プラス
チックで形成すればよく、また、コイル２としては表面
に融着層と絶縁層を持つ単一またはリッツ銅線を用いる
ことが好ましい。また、コア１は、例えばフェライトコ
アまたは積層コアからなる。

【００２３】加圧ローラ６は、軸芯６１の周囲に、表面
離型性耐熱ゴム層であるシリコンゴム層６２が形成され
たもので、その両端に図示しないスベリ軸受部が形成さ
れ、装置本体の定着ユニットフレーム５５などにばね材
５０によって定着スリーブ５を間に挟みホルダユニット
４方向に押圧され、かつ回転自在に取り付けられてい
る。さらに、加圧ローラ６は、その片端に図示しない駆
動ギアが固定され、この駆動ギアに接続されたモータな
どの図示しない駆動源によって回転駆動される。定着ス
リーブ５には、当該定着スリーブ５に接し、温度を検出
する温度センサが設けられている。この温度センサは、
例えばサーミスタ７により構成される。また、温度の異
常上昇時の安全機構として、サーミスタ７のほかに、異
常な高温を検知した場合に、コイル２への通電を切断す
るサーモスタットや温度ヒューズなどを設けてもよい。

【００２４】さらに、この定着装置には、図２に示すよ
うに、上記定着スリーブ５の両端に接触する電極２１お
よび２２が設けられており、この電極２１および２２か
ら定着スリーブ５に微弱な電圧を印加し、印加している
電圧および電流の変化から定着スリーブ５の損傷を検出
している。

【００２５】電極２１および２２は、定着スリーブ５に
損傷を与えないようにブラシ電極として、常に定着スリ
ーブ５と接触している。印加電圧は約０．１〜５Ｖ程度
でよく、その電圧を電圧計２３により、また電流値を電
流計２４により検出して、それらの値から異常検出器２
５が定着スリーブ５に流れている電力（電極２１および
２２によって印加された電力）求め、電力が大きく変動
した場合には、異常検出器２５がその変動量を予め決め
た値と比較することにより異常と判断して、制御回路３
０に指令する。制御回路３０では異常の指令を受け、定
着スリーブ５を従動回転させている加圧ローラ６の駆動
を止め、同時に高周波電源（不図示）からコイル２への
高周波電流を止めるようにする。

【００２６】図３は、電力２１および２２間に流れる電
流の消費電力の時間変化を示したものである。図示する
ように、図２に示した損傷５０の如く定着スリーブ５の
円周方向に損傷が生じた場合、損傷した時点で電力が急
激に下がり、これにより定着スリーブ５に損傷が生じた
ことが分かる。

【００２７】実施の形態２次に本発明を適用した他の実施の形態について説明す
る。本実施の形態２では定着スリーブの破損検出機構が
異なるのみで、その他の構成は前述の実施の形態１にお
いて図１を参照して説明したものと同様であるので、そ
の説明は省略する。

【００２８】本実施の形態２では、図４に示すように、
定着スリーブ５に誘導電流を生じさせるためのコイル２
の消費電力を検出する電力検出器２６を設け、この電力
検出器２６によって検出される電力の変動から定着スリ
ーブ５の損傷を検出するものである。消費電力の検出
は、具体的には、コイル２に流れる電流とそのときに印
加されている電圧とから電力を算出する。

【００２９】ここで、この定着スリーブの損傷検出原理
について説明する。

【００３０】高周波誘導加熱は、基本的な原理はトラン
スと同様である。その等価回路は図５に示すように、コ
イル２が一次側コイル（Ｎ巻き）に、また、定着スリー
ブ５が二次側コイル（１巻き）にそれぞれ相当する。

【００３１】したがって、高周波誘導加熱においても以
下の関係式が成り立つ。なお、以下の各式中、Ｖ₁はコ
イル２（一次側コイル）に印加される電圧、Ｉ₁はコイ
ル２（一次側コイル）を流れる電流、Ｒ₁はコイル２
（一次側コイル）の実効抵抗、Ｌ₁はコイル２（一次側
コイル）のインダクタンス、Ｖ₂は定着スリーブ５（二
次側コイル）の誘導起電力による電圧、Ｉ₂は定着スリ
ーブ５（二次側コイル）を流れる電流、Ｒ₂は定着スリ
ーブ５（二次側コイル）の実効抵抗、Ｌ₂は定着スリー
ブ５（二次側コイル）のインダクタンス、Ｍはコイル２
と定着スリーブ５との相互インダクタンス、ｋは結合定
数である（ただし、Ｖ₁，Ｖ₂，Ｉ₁，Ｉ₂はベクトル
量である）。Ｖ₁＝（Ｒ₁＋ｊωＬ₁）Ｉ₁＋ｊωＭＩ₂ …（１）０＝ｊωＭＩ₁＋（Ｒ₂＋ｊωＬ₂）Ｉ₂ …（２）ｋ＝Ｍ／（√（Ｌ₁Ｌ₂）） …（３）上記各式から一次側、すなわちコイル２から見た回路の
インピーダンスＺを求めると（ただしＺはベクトル量で
ある）、Ｚ＝Ｖ₁／Ｉ₁＝Ｒ₁＋ｊωＬ₁＋（ωＭ）²／（Ｒ₂＋ｊωＬ₂）＝Ｒ₁＋｛（ωＭ）²Ｒ₂｝／｛Ｒ₂ ²＋（ωＬ₂）²｝＋ｊω［Ｌ₁−｛（ωＭ）²Ｌ₂｝／｛Ｒ₂＋（ωＬ₂）²｝］ …（４）となる。

【００３２】（４）式から、コイル２と定着スリーブ５
との電磁気的結合により二次側である定着スリーブ５に
破損が生じて、Ｒ₂、Ｌ₂およびＭが変化すれば一次側
のインピーダンスＺが変化することが分かる。したがっ
て、一次側であるコイル２の電力を監視すれば２次側で
ある定着スリーブ５の異常を検出できるのである。

【００３３】図６は、実際にコイル２の電力の状態を時
間を追って示したものである。この図から分かるように
定着スリーブ５に損傷が生じたところで、コイル２の電
力が変動している。この電力の変動を検出すれば定着ス
リーブ５の損傷を知ることができる。

【００３４】このようにして電力検出器２６によって検
出された電力から異常検出器２７がコイル２の電力の変
動から異常であるか否かを判断する。異常の場合には、
異常検出器から異常であるとの信号を受けた制御回路３
０が、定着スリーブ５を従動回転させている加圧ローラ
６の駆動を止め、同時に高周波電源（不図示）からコイ
ル２への高周波電流を止めるようにする。

【００３５】ここで、電力を検出して、すなわちコイル
２に流れる電流値と電圧値の両方を測定することにより
電力を求めて定着スリーブ５の損傷を検出することにし
たのは、電流値または電圧値のいずれか一方のみの測定
では、高周波電源として用いる電源電圧の変動と、定着
スリーブ５の損傷による電圧または電流の変化とを見分
けるのが難しいためである。この点、電力であれば電圧
が下がれば電流が上昇し、逆に電圧が上がれば電流が低
下して、投入される電力は予め決められた値で一定とな
るため、この一定値から変動すれば電源による影響では
なく定着スリーブの損傷として判断できるのである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した本発明は請求項ごと以下の
ような効果を奏する。請求項１記載の本発明によれば、
加熱媒体と、該加熱媒体に誘導電流を生じさせる電磁誘
導加熱源と、該電磁誘導加熱源に電流を流す電源とより
なる磁気回路の変動を検出して定着装置の異常を判断す
ることとしたので、加熱媒体の僅かな損傷でも容易に検
出することが可能となり、いち早く加熱媒体の動作を止
めるなどの処置を行うことが可能となる。

【００３７】請求項２記載の本発明によれば、加熱媒体
に電流を流し、その電力を検出することで加熱媒体の異
常を検出することとしたので、加熱媒体の僅かな損傷で
も容易に検出することが可能となり、いち早く加熱媒体
の動作を止めるなどの処置を行うことが可能となる。

【００３８】請求項３記載の本発明によれば、加熱媒体
と電磁気的な結合を有する電磁誘導加熱源の消費電力を
測定することで、加熱媒体の異常を検出することとした
ので、加熱媒体の僅かな損傷でも容易に検出することが
可能となり、いち早く加熱媒体の動作を止めるなどの処
置を行うことが可能となる。

【００３９】請求項４記載の本発明によれば、前記請求
項２または３に記載された構成において、加熱媒体が回
転体である場合に、加熱媒体の異常をいち早く検出し
て、この回転体の駆動を停止することとしたので、加熱
媒体の破損による定着装置のその他の部分への影響を最
小限に止めることができる。

【００４０】請求項５記載の本発明によれば、前記請求
項２〜４のいずれか一つに記載された構成において、加
熱媒体の異常をいち早く検出して、電磁誘導加熱源への
高周波電流の供給をとめることとしたので、加熱媒体の
破損による磁束の漏れ出しを即座に止めることができ、
定着装置の他の部分における磁束の漏れ出しによる影響
を最小限に止めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態１の誘導加熱定
着装置を示す側面図である。

【図２】実施の形態１における定着スリーブの損傷を
検出するための回路を説明するための図面である。

【図３】実施の形態１における定着スリーブの損傷を
検出するための回路によって測定した電力の時間変化を
示す図面である。

【図４】本発明を適用した実施の形態２における定着
スリーブの損傷を検出するための回路を説明するための
図面である。

【図５】電磁誘導加熱の等価回路である。

【図６】実施の形態２における定着スリーブの損傷を
検出するための回路によって測定したコイル２の消費電
力の時間変化を示す図面である。

【符号の説明】

１…コア、２…コイル、３…ボビン、４…ホルダ、５…定着スリーブ、６…加圧ローラ、２１、２２…電極、２３…電圧計、２４…電流計、２５、２７…異常検出器、２６…電力検出器、３０…制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤剛大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者岡林英二大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電層を有する加熱媒体と、該加熱媒体
に誘導電流を生じさせる電磁誘導加熱源と、該電磁誘導
加熱源に電流を流す電源とからなる磁気回路を有し、該
加熱媒体を誘導加熱することで、記録媒体上に現像剤を
定着させる定着装置において、前記磁気回路の変動を検出する変動検出手段と、該変動検出手段の検出結果に応じて、前記加熱媒体に異
常が生じたこと判断する異常判断手段と、を有すること
を特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項２】前記請求項１記載の誘導加熱定着装置に
おいて、前記変動検出手段は、前記加熱媒体に電圧を印加するた
めの少なくとも２つの電極と、該２つの電極を通して流
れる電流の電力を検出する電力検出手段とからなり、前記異常判断手段は、該電力検出手段によって検出され
た電力が変動した場合に、前記加熱媒体に異常が生じた
と判断することを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項３】前記請求項１記載の誘導加熱定着装置に
おいて、前記変動検出手段は、前記電磁誘導加熱源の消費電力を
検出する電力検出手段からなり、前記異常判断手段は、該電力検出手段によって検出され
た電力が変動した場合に、前記加熱媒体に異常が生じた
と判断することを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項４】前記加熱媒体がエンドレスな薄膜の回転
体であり、前記異常判断手段が前記加熱媒体の異常を判
断したとき、該回転体の回転動作を停止する回転体制御
手段をさらに有することを特徴とする請求項２または３
記載の誘導加熱定着装置。
【請求項５】前記異常判断手段が前記加熱媒体の異常
を判断したとき、前記電源から前記電磁誘導加熱源への
電流の供給を止める制御手段をさらに有することを特徴
とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の誘導加熱定
着装置。