JPWO2005085960A1 - 定着装置 - Google Patents

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Abstract

制御回路が故障し又は暴走しても回転加熱部材の過昇温が予測される場合には制御回路を介在させずに加熱出力を確実に抑制する定着装置。この定着装置において、記録媒体上の未定着画像を加熱定着する定着ベルト２３０の加熱を本体側プロセッサ４０１が制御する定着装置２００において、定着ベルト２３０が停止又はしきい値以下の回転速度の場合、本体側プロセッサ４０１から独立して、発振停止回路３０７がインバータ回路３０５の発振動作を停止させて加熱を止める。また、定着ベルト２３０（定着ローラ２１０）の回転状況を検知する回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７の動作を確認するため、定着ベルト２３０を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、定着ベルト２３０が加熱されないことを確認する自己診断を、電源投入時又は待機中の一定間隔毎に行う。

Description

本発明は、未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置に関する。
電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置は、記録材の表面に形成したトナー未定着画像を記録材面に加熱定着する定着装置を備えている。定着ローラと当該定着ローラに圧接させた加圧ローラとの間に圧接ニップ部を形成し、この圧接ニップ部にトナーの載った記録材を狭持搬送して未定着画像を定着ローラ側から加熱して記録材面に加熱定着させる定着装置がある。
定着ローラの加熱方式には種々の方式が開発されている。例えば、定着ローラを、磁束の通過を妨げない絶縁性の円筒状の部材からなるフィルムガイドと、このフィルムガイドの外周に巻いた電磁誘導発熱フィルム（定着フィルム）とから構成し、圧接ニップ領域外に設置した励磁コイル及びコアからなる磁界発生手段で発生させた磁界を印加して誘導加熱し、定着ローラの回転に伴い加熱領域が圧接ニップ部まで移動してトナーを加熱定着する方式が知られている。又は、定着ローラと加熱ローラとの間に電磁誘導発熱フィルムからなる定着ベルトを縣架し、加熱ローラに対向させて設置した磁界発生手段で加熱ローラ上を摺動する定着ベルトに磁界を印加して定着ベルトを誘導加熱し、加熱した定着ベルトが圧接ニップ部まで移動してトナーを加熱定着する方式が知られている。
いずれの方式においても定着フィルム又は定着ベルトといった回転加熱部材の温度を定着に適した温度に維持するため、制御回路（マイコン）が温度制御を行うのが一般的である。制御回路は、回転加熱部材を最適な温度に制御するだけでなく、回転加熱部材の回転が停止しているときに誤って加熱するといった不具合を防止する制御機能も持たせることができる。具体的には、定着フィルムの回転を検出する回転検出手段（光学センサ）を備え、定着フィルムの回転が停止又は所定速度以下の時に、制御回路（マイコン）が励磁コイルへの給電を停止又は抑制して加熱出力を抑制するといったものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２０３０７２号公報
しかしながら、制御回路（マイコン）が故障し又は暴走すれば加熱出力が抑制されない事態となるので、回転加熱部材の過昇温が予測される場合には制御回路を介在させずに加熱出力を抑制しなければならない。
本発明の目的は、制御回路が正常状態時に回転加熱部材の過昇温を防止する機構が正常に動作するか否か診断することができ、制御回路が故障し又は暴走しても制御回路を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができ安全性に優れた効果を発揮する定着装置を提供することである。
本発明の定着装置は、記録媒体上の未定着画像を加熱定着する回転加熱体の加熱を本体側プロセッサが制御するものにおいて、回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認する自己診断機能を持たせたものである。
本発明によれば、制御回路が正常状態時に回転加熱部材の過昇温を防止する機構が正常に動作するか否か診断することができ、制御回路が故障し又は暴走しても制御回路を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができ安全性に優れた効果を発揮する定着装置を提供できる。
本発明の実施の形態１及び実施の形態２が適用される画像形成装置の全体構成図 本実施の形態１に係る図１に示す画像形成装置に備えた定着装置の側断面図 本実施の形態１に係る定着装置の機能ブロック図 本実施の形態１に係る図３に示す定着装置に備えたＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態１に係る図４に示すＩＨ電源に備えた回転検知回路の回路構成図 本実施の形態１に係る定着装置の自己診断のためのフロー図 本発明の実施の形態２に係る定着装置におけるＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態２に係る定着装置の自己診断のためのフロー図 本発明の実施の形態３に係る定着装置におけるＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態３に係る定着装置の自己診断のためのフロー図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を搭載するのに適した画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１に示すように、この画像形成装置１００は、カラー画像の発色に寄与する４色のトナー像を４つの像担持体上に個別に形成し、これら４色のトナー像を中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写した後、この一次転写像を記録媒体に一括転写（二次転写）する１パス方式の画像形成装置である。
なお、本実施の形態１に係る定着装置は、前記１パス方式の画像形成装置のみに限定されず、あらゆる方式の画像形成装置に搭載可能であることはいうまでもない。
また、図１において、画像形成装置１００の各構成要素に付した符号の末尾の記号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙはイエロー画像、Ｍはマゼンタ画像、Ｃはシアン画像、Ｋはブラック画像のそれぞれの画像形成に関与する構成要素を示しており、同一符号の構成要素はそれぞれ共通した構成を有している。
画像形成装置１００は、前記４つの像担持体としての感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの周囲に、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ、露光装置１３０、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ、クリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋ及び中間転写ベルト（中間転写体）１７０をそれぞれ配置した画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有している。
図１において、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、それぞれ矢印方向に回転され、それぞれの表面が帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋにより一様に所定の電位に帯電される。
帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、露光装置１３０により特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが照射される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面に前記特定色毎の静電潜像が形成される。
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された前記特定色毎の静電潜像は、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋにより顕像化される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に、カラー画像の発色に寄与する４色の未定着画像が形成される。
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に顕像化された４色のトナー像は、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋにより、前記中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１７０に一次転写される。これにより、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された４色のトナー像が順次重ね合わされて中間転写ベルト１７０上にフルカラー画像が形成される。
各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、中間転写ベルト１７０にトナー像を転写した後、クリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋにより、それぞれの表面に残っている残留トナーが除去される。
ここで、露光装置１３０は、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト１７０は、駆動ローラ１７１と従動ローラ１７２とに懸架されており、駆動ローラ１７１の回転により、図１において矢印Ａ方向へ回動される。
一方、画像形成装置１００の下部には、記録媒体としての印字用紙などの記録紙Ｐが収納された給紙カセット１８０が設けられている。記録紙Ｐは、給紙ローラ１８１により給紙カセット１８０から１枚ずつ所定のシート経路に送り出される。
前記シート経路に送り出された記録紙Ｐは、従動ローラ１７２に懸架された中間転写ベルト１７０の外周面と中間転写ベルト１７０の外周面に接触する二次転写ローラ１９０とで形成される転写ニップ部を通過する際に、中間転写ベルト１７０上に形成されたフルカラー画像（未定着画像）が二次転写ローラ１９０により一括転写される。
記録紙Ｐに一括転写された未定着のフルカラー画像は、図２に詳述する定着装置２００の定着ローラ２１０及び加熱ローラ２２０に懸架された定着ベルト２３０の外周面と定着ベルト２３０の外周面に接触する加圧ローラ２４０とで形成される定着ニップ部Ｎを通過することにより、記録紙Ｐに加熱定着される。
なお、画像形成装置１００には、その筐体の一部を成す開閉自在のドア１０１が設けられており、このドア１０１の開閉により、定着装置２００の交換やメンテナンス及び前記用紙搬送路に詰まった記録紙Ｐのジャム処理などを行なうことができる。
次に、図２を参照して画像形成装置１００に搭載されている本実施の形態１に係る定着装置２００について説明する。
本実施の形態１に係る定着装置２００は、電磁誘導加熱（ＩＨ；Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の定着装置であって、図２に示すように、定着ローラ２１０、発熱体としての加熱ローラ２２０、発熱体としての定着ベルト２３０、加圧ローラ２４０、加熱手段としての誘導加熱装置２５０、シート分離ガイド板としてのセパレータ２６０及びシート搬送経路形成部材としてのシートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４などを備えている。
この定着装置２００は、誘導加熱装置２５０により生成した磁界の作用によって加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を加熱し、シートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４に沿って搬送される記録紙Ｐ上の未定着画像を、加熱された定着ベルト２３０と加圧ローラ２４０との定着ニップ部Ｎで加熱定着するものである。
なお、本発明に係る定着装置は、定着ベルト２３０を使用せず、定着ローラ２１０が加熱ローラ２２０を兼ねた構成とし、この定着ローラ２１０により記録紙Ｐ上の未定着画像を直接加熱定着するように構成したものであってもよい。また、前記加熱手段としては、ハロゲンランプなどを熱源とするものであってもよいことはいうまでもない。
図２において、発熱体としての加熱ローラ２２０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル又はこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなる回転体で構成され、図示しない支持側板に固定されたベアリングにより、その両端が回転可能に支持されており、図示しない駆動手段によって回転駆動される。また、加熱ローラ２２０は、外径が２０ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの低熱容量で昇温の速い構成となっており、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。
定着ローラ２１０は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金を、ソリッド状又は発泡状の耐熱性を有するシリコーンゴムからなる弾性部材で被覆して構成されており、その外径が３０ｍｍ程度あり加熱ローラ２２０の外径よりも大きく形成されている。前記弾性部材は、その肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ Ａ の硬度では６〜２５°）程度としている。
また、定着ローラ２１０には、加圧ローラ２４０が圧接している。この定着ローラ２１０と加圧ローラ２４０との圧接により、その圧接部に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
定着ベルト２３０は、加熱ローラ２２０と定着ローラ２１０とに懸架された耐熱性ベルトで構成されている。この定着ベルト２３０は、後述する誘導加熱装置２５０により加熱ローラ２２０が誘導加熱されることで、この加熱ローラ２２０との接触部位で加熱ローラ２２０の熱が伝導され、その回転によってベルト全周に亘って加熱される。
このように構成した定着装置２００は、加熱ローラ２２０の熱容量が定着ローラ２１０の熱容量よりも小さくなるので、加熱ローラ２２０が急速に加熱されるようになり、その加熱定着開始時におけるウォームアップ時間が短縮される。
また、定着ベルト２３０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属又はそれらを基材とする合金を基材とした発熱層と、この発熱層の表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性部材からなる弾性層と、ＰＴＦＥ、ＰＦＹ、ＦＥＰ、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂あるいはゴムを単独もしくは混合して形成された離型層とを備えた多層構造の耐熱性ベルトで構成されている。
この定着ベルト２３０は、仮に、定着ベルト２３０と加熱ローラ２２０との間に何らかの原因で異物が混入してギャップが生じたとしても、その発熱層を誘導加熱装置２５０により誘導加熱して定着ベルト自体を発熱させることができる。このように、この定着ベルト２３０は、それ自体を誘導加熱装置２５０により直接加熱でき、その発熱効率が良くなり、またレスポンスが速くなるので、温度ムラが少なく加熱定着手段としての信頼性が高くなる。
加圧ローラ２４０は、例えば、銅又はアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金の表面に、耐熱性及びトナー離型性の高い弾性部材を設けて構成されている。前記芯金としては、上記金属以外にＳＵＳを使用してもよい。
この加圧ローラ２４０は、前述したように、定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０に圧接することにより、記録紙Ｐを挟持搬送する定着ニップ部Ｎを形成している。ここで、本実施の形態１に係る定着装置２００においては、加圧ローラ２４０の硬度を定着ローラ２１０の硬度よりも硬くし、加圧ローラ２４０の周面が定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０の周面に食い込むようにして定着ニップ部Ｎを形成している。
このため、この加圧ローラ２４０は、その外径は定着ローラ２１０と同じ３０ｍｍ程度であるが、その肉圧が２〜５ｍｍ程度と定着ローラ２１０よりも薄く、その硬度も２０〜６０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ Ａ の硬度では６〜２５°）程度と定着ローラ２１０よりも硬く構成されている。
このような構成の定着装置２００においては、記録紙Ｐが加圧ローラ２４０の周面の表面形状に沿うように定着ニップ部Ｎにより挟持搬送されるので、記録紙Ｐの加熱定着面が定着ベルト２３０の表面から離れやすくなるという効果がある。
なお、定着ニップ部Ｎの入口側近傍の定着ベルト２３０の内周面には、サーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出器２７０が当接配置されている。この定着装置２００においては、温度検出器２７０が検知した定着ベルト２３０の内周面の温度に基づいて、定着ベルト２３０の表面温度、つまり前記未定着画像の加熱定着温度が所定の温度に維持されるように、誘導加熱装置２５０による加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の加熱温度を制御している。
次に、誘導加熱装置２５０の構成について説明する。誘導加熱装置２５０は、図２に示すように、定着ベルト２３０を介して加熱ローラ２２０に外周面に対向するように配置されている。誘導加熱装置２５０には、加熱ローラ２２０を覆うように湾曲形成された難燃性の樹脂からなるコイルガイド部材としての支持フレーム２５１が設けられている。
支持フレーム２５１の中心部には、サーモスタット２５２が、その温度検知部分を支持フレーム２５１から加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０に向けて一部表出させるようにして配設されている。このサーモスタット２５２は、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度を検知し、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度が異常高温度になったことを検知したときに、支持フレーム２５１の外周面に巻回された磁界発生手段としての励磁コイル２５３と図示しないインバータ回路との接続を強制遮断する。
励磁コイル２５３は、表面が絶縁された長い一本の励磁コイル線材を支持フレーム２５１に沿って加熱ローラ２２０の軸方向に交互に巻き付けて構成されている。この励磁コイル２５３の巻回部分の長さは、定着ベルト２３０と加熱ローラ２２０とが接する領域と略同じ長さになるように設定されている。
励磁コイル２５３は、図示しないインバータ回路に接続され、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交流電流が給電されることにより交番磁界を発生する。この交番磁界は、加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層に作用する。そして、この交番磁界の作用により、これらの発熱層の内部に前記交番磁界の変化を妨げる方向の渦電流が流れる。
この渦電流は、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を電磁誘導加熱する。
一方、支持フレーム２５１には、励磁コイル２５３を囲むようにして、アーチコア２５４及びサイドコア２５５が設けられている。これらのアーチコア２５４及びサイドコア２５５は、励磁コイル２５３のインダクタンスを増大させ、励磁コイル２５３と加熱ローラ２２０との電磁結合を良好にする。従って、この定着装置２００においては、アーチコア２５４及びサイドコア２５５の作用により、同じコイル電流でも多くの電力を加熱ローラ２２０へ投入することが可能となり、そのウォームアップ時間を短縮することができる。
また、支持フレーム２５１には、誘導加熱装置２５０の内部のアーチコア２５４及びサーモスタット２５２を覆うように屋根型に形成された樹脂製のハウジング２５６が取り付けられている。このハウジング２５６には、複数の放熱孔が形成されており、支持フレーム２５１、励磁コイル２５３及びアーチコア２５４等から発生した熱が外部に放出されるようになっている。なお、ハウジング２５６は、例えばアルミなどの樹脂以外の素材で形成されたものであってもよい。
また、支持フレーム２５１には、ハウジング２５６に形成された放熱孔を塞がないようにハウジング２５６の外面を覆うショートリング２５７が取り付けられている。このショートリング２５７は、アーチコア２５４の背面に位置しており、アーチコア２５４の背面から外部に漏れ出るわずかな漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が発生することで、前記漏れ磁束の磁界を打ち消す方向に磁界が発生して前記漏れ磁束による不要な輻射を防止する働きをしている。
さらに、定着ローラ２１０の回転軸に対して同軸状にロータリーエンコーダ２９０が取り付けられている。ロータリーエンコーダ２９０の回転羽を挟むように発光部と受光部とを配置したフォトインタラプタ２９１が設置されている。ロータリーエンコーダ２９０は、定着ローラ２１０の回転軸と同軸状に取り付けられているため、定着ローラ２１０と一体的に回転する。ロータリーエンコーダ２９０の回転時に回転羽が発光部から受光部に入射する光線を遮るたびにフォトインタラプタ２９１の出力信号レベルが立ち上がる矩形波状の位相信号となる。すなわち、フォトインタラプタ２９１はロータリーエンコーダ２９０の回転速度に対応した周期の位相信号を出力し、ロータリーエンコーダ２９０の回転が停止した場合はフラットな信号波形となる。
次に、誘導加熱装置２５０の動作を制御する部分の電気的な構成について説明する。図３は、誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源３００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。
ＩＨ電源３００は、商用交流電源３０２をフィルタ３０３経由で整流回路３０４に接続して交流を直流に変換する。整流回路３０４の直流側をインバータ回路３０５に接続し、インバータ回路３０５から誘導加熱装置２５０に高周波交流電流を給電する。
一方、ロータリーエンコーダ２９０及びフォトインタラプタ２９１で構成する回転信号発生手段３０１から出力する位相信号を回転検知回路３０６に取り込む。回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を発振停止回路３０７に入力し、定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転停止又は回転速度が所定値以下の状態を検知したときにインバータ回路３０５の発振を強制的に停止させる。また、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号は本体装置４００のＣＰＵ４０１へも入力している。
また、後述する自己診断のために商用交流電源３０２から整流回路３０４に供給される電圧値及び電流値を検出する検出回路３０８を備える。検出回路３０８の出力する検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０９でデジタル信号に変換した後、本体装置４００のＣＰＵ４０１へ入力している。
本体装置４００のＣＰＵ４０１は、電源の投入時や待機中の一定周期毎に、定着ローラ２１０が停止又は所定回転数以下ならば加熱されないことを自己診断する。また、本体装置４００の駆動手段４０２は、ＣＰＵ４０１から駆動要求を受けて加圧ローラ２４０を回転駆動する働きをする。
図４はＩＨ電源３００の回路構成を示す図である。
商用交流電源３０２に対して物理的に接続されるインレット３２５とフィルタ３０３との間に電源スイッチ３２６を設けている。電源スイッチ３２６をＯＮすることにより商用交流電源３０２から整流回路３０４に交流電流が流れる。インバータ回路３０５は、コンデンサ３２７を励磁コイル２５３に対して並列接続し、コンデンサ３２７の一方の電極を他のコンデンサ３２８を介してアース接続し、コンデンサ３２７の他方の電極をＩＧＢＴからなるスイッチング素子３２９を順方向に介してアース接続している。そして、励磁コイル２５３の両端に対して整流回路３０４の直流側端子を接続し、スイッチング素子３２９をＯＮ／ＯＦＦすることにより励磁コイル２５３に対して高周波交流電流を給電することができるように構成している。なお、整流回路３０４の正極側端子と励磁コイル２５３との間にサーモスタット３３０を直列に介挿している。
スイッチング素子３２９はＩＧＢＴ駆動回路３３１によりゲート電極をＯＮ／ＯＦＦ駆動される。ＩＧＢＴ駆動回路３３１はＰＷＭ回路３３２から供給される矩形波のＰＷＭ信号をスイッチング素子３２９へ伝達することによりＯＮ／ＯＦＦ駆動の周期（ＯＮ期間の幅及びＯＦＦ期間の幅）を制御する。ＩＧＢＴ駆動回路３３１の出力がハイレベル期間は、スイッチング素子３２９がＯＮして励磁コイル２５３に電流が流れる。また、ローレベル期間はスイッチング素子３２９がＯＦＦして励磁コイル２５３に流れるコイル電流が急激に低下する。ＰＷＭ回路３３２は、ＣＰＵ４０１から供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＮ時はパルスからなるＰＷＭ信号を出力し、ＯＦＦ時はパルス出力を停止する。ＣＰＵ４０１から供給されるパワー信号のレベルが大の時はＰＷＭ信号のハイレベル期間を長くし、逆にパワー信号のレベルが小の時はＰＷＭ信号のハイレベル期間を短くする。ＰＷＭ信号のハイレベル期間の長さを可変させることによって励磁コイル２５３に流れるコイル電流の大きさを可変させることができ、発生する磁界の強さを可変させることができるので加熱ローラ２２０や定着ベルト２３０の発熱量を可変できる。
発振停止回路３０７は、第１トランジスタ３３４及び第２トランジスタ３３５で構成されている。＋Ｖｃｃ−アース間に、第１トランジスタ３３４、ＩＧＢＴ駆動回路３３１、第２トランジスタ３３５を直列接続し、第１トランジスタ３３４のコレクタ側を＋Ｖｃｃ電位に保持し、第２トランジスタ３３５のエミッタ側をアース電位に接続する。そして、ＩＧＢＴ駆動回路３３１が第１トランジスタ３３４を介して印加される電圧Ｖｃｃを利用してスイッチング素子３２９のドライブパルスを生成するように構成する。一方、第１トランジスタ３３４のベースには回転検知回路３０６の出力信号を印加し、第２トランジスタ３３５のベースには回転検知回路３０６の出力信号を反転回路３３６で反転して印加する。これにより、回転検知回路３０６の出力信号がアクティブの間（定着ローラ２１０が定常回転している間）は、第１トランジスタ３３４のベースが導通状態となり、第２トランジスタ３３５のベースが非導通状態となるので、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に動作電圧Ｖｃｃが印加する。逆に、回転検知回路３０６の出力信号がノンアクティブの間（定着ローラ２１０が停止又は所定速度以下の間）は、第１トランジスタ３３４のベースが非導通状態となり、第２トランジスタ３３５のベースが導通状態となるので、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に動作電圧Ｖｃｃは印加しなくなると共にＰＷＭ回路３３２の出力するＰＷＭ信号も入力しなくなるように構成している。
図５は回転検知回路３０６の具体的な構成を示す図である。なお、説明の便宜上、回転検知回路３０６の前後に接続される部分の構成も図示している。回転検知回路３０６は、フォトインタラプタ２９１からの位相信号をエッジ抽出回路３４０に入力する。フォトインタラプタ２９１からの位相信号は、前述したようにロータリーエンコーダ２９０が回転している間は矩形波状の信号波形となり、ロータリーエンコーダ２９０の回転が停止している間はローレベル又はハイレベルが維持したフラットな信号波形となる。ロータリーエンコーダ２９０の回転速度が低下するのに応じて位相信号の周期は大きな値となる。エッジ抽出回路３４０は、フォトインタラプタ２９１から出力される位相信号のエッジ（立ち下がり部分又は立ち上がり部分）を検出し、エッジ間隔計数回路３４１はエッジ抽出回路３４０が検出するエッジ間隔、すなわち位相信号の周期を計数する。具体的には、前回のエッジが検出されてから次のエッジが検出されるまでのクロック数をカウントする。エッジ間隔（周期）を示すカウント値は比較回路３４２へ入力する。一方、規定時間データ格納部３４３には定着ローラ２１０の任意の回転速度に相当する数値を格納しておく。本例では、定着ローラ２１０の回転速度が加熱抑制すべき値の時にフォトインタラプタ２９１から出力される位相信号の周期に相当する数値を格納している。比較回路３４２は、エッジ間隔計数回路３４１の出力するカウント値と規定時間データ格納部３４３に格納されている数値とを比較し、カウント値が格納値を超えている間はノンアクティブとし、カウント値が格納値未満の間はアクティブとなる駆動信号を出力する。駆動信号はトランジスタからなるドライバ３４４のベースに印加する。ドライバ３４４は、駆動信号がノンアクティブな期間（カウント値が格納値を超えている間）はローレベルとし、駆動信号がアクティブな期間（カウント値が格納値未満の間）はハイレベルとなる回転検知信号を生成する。なお、ここで示した回転検知回路３０６はデジタル回路で構成されているが、同様の機能をアナログ回路を使用して実現してもよい。
次に、以上のように構成された定着装置２００の動作について説明する。
装置本体４００のＣＰＵ４０１から駆動手段４０２に対して定着ローラ２１０の回転指令が与えられる。駆動手段４０２は、図示していない駆動系を制御して加圧ローラ２４０を正転させる。加圧ローラ２４０に圧接している定着ローラ２１０は連れ回りする。定着ローラ２１０と加熱ローラ２２０とが定着ベルト２３０を介して同期して回転する。
このとき、定着ローラ２１０の回転軸に対して取り付けられたロータリーエンコーダ２９０も同期して回転する。ロータリーエンコーダ２９０の回転によりフォトインタラプタ２９１からは定着ローラ２１０の回転速度に応じた周期の位相信号が出力される。回転検知回路３０６は定着ローラ２１０の回転速度が所定値に到達するまではローレベルの信号を出力し、回転速度が所定値を超えたところでハイレベルの信号に変化させる。回転検知回路３０６の回転検知信号がハイレベルになると、発振停止回路３０７の第１，第２のトランジスタ３３４，３３５がＯＮ状態となる。この結果、インバータ回路３０５はＰＷＭ回路３３２の出力信号によって発振可能な状態になる。
ＣＰＵ４０１は、誘導加熱装置２５０で加熱する必要が発生すると、ＩＨ電源３００のインバータ回路３０５に対してＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の供給を開始する。ＰＷＭ回路３３２は、ＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号に基づいてパルス状のＰＷＭ信号を生成してＩＧＢＴ駆動回路３３１へ供給する。ＩＧＢＴ駆動回路３３１は、ＰＷＭ信号をスイッチング素子３２９に伝達してＯＮ／ＯＦＦ制御する。この結果、誘導加熱装置２５０の励磁コイル２５３に高周波交流電流が給電される。
誘導加熱装置２５０は、励磁コイル２５３によって発生する交番磁界により加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層に渦電流が流れ、主として加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を電磁誘導加熱する。
ここで定着ベルト２３０の昇温時（加熱開始から目標温度に到達するまでの期間）の制御について説明する。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の昇温時、できるだけ目標温度に到達するまでの時間を短くするために、ＩＨ電源３００に供給可能な最大限の電力を維持、供給するようにＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号のレベルを制御する。すなわち、検出回路３０８によりＩＨ電源３００に供給される電流値および電圧値が検出され、検出信号はＡＤコンバータ３０９によりＣＰＵ４０１へ入力される。ＣＰＵ４０１は検出した電流値と電圧値に基づき、ＩＨ電源３００に所定電力を維持、供給するようにパワー信号のレベルを制御する。このようなフィードバック制御により電力が制御される。
次に定着ベルト２３０の温調時（目標温度を維持する期間）の制御について説明する。
定着ベルト２３０は温度検出器２７０によって温度検出される。温度検出器２７０の出力する温度検出信号はＣＰＵ４０１へ入力される。ＣＰＵ４０１は、ＰＷＭ回路３３２へ出力すべきＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号を当該温度検出信号に基づいて決定する。すなわち、目標温度になるようにＯＮ／ＯＦＦ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間やパワー信号のレベルを制御する。基本的には、このようなフィードバック制御により定着温度が制御される。
ところが、ＣＰＵ４０１が故障したり暴走したりした場合には上記フィードバック制御が効かなくなる可能性がある。ＣＰＵ４０１がＰＷＭ回路３３２に対して加熱方向の指示を出した後に制御不能になると、誘導加熱装置２５０が加熱し続けることとなる。特に、誘導加熱装置２５０が加熱動作の状態で、加圧ローラ２４０，定着ローラ２１０，加熱ローラ２２０の駆動系が停止すると、誘導加熱装置２５０により直接加熱され続けている箇所を過加熱で損傷するため、緊急に誘導加熱装置２５０の加熱動作を停止させる必要がある。
このような場合、本実施の形態では発振停止回路３０７が動作することにより、ＣＰＵ４０１を介在せずに、インバータ回路３０５の発振動作を停止させて、誘導加熱装置２５０の加熱動作を強制的に緊急停止させる。すなわち、定着ローラ２１０の回転停止は、回転信号発生手段３０１により直接検出される。回転検知回路３０６は、回転信号発生手段３０１の検出する回転速度が所定値まで低下した時点で、回転検知信号の信号レベルをローレベルに変化させる。この結果、発振停止回路３０７の第１、第２トランジスタ３３４，３３５はＯＦＦ状態となり、ＩＧＢＴ駆動回路３３１への動作電圧Ｖｃｃ及びＰＷＭ信号の供給を停止させる。これにより、スイッチング素子３２９のスイッチング動作は止まるので、インバータ回路３０５の発振動作が止まり、励磁コイル２５３に対して高周波交流電流が給電されなくなる。励磁コイル２５３が交番磁界を発生しなくなるので、誘導加熱も停止することとなる。
このように、回転信号発生手段３０１の検出する回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１を介在せずにインバータ回路３０５の発振動作を強制停止させるようにしたので、ＣＰＵ４０１が故障し又は暴走しても定着ベルトの過昇温が予測される場合にはＣＰＵ４０１を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができる。
また、以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統（回転検知回路３０６等）と発振停止回路３０７とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態１では、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図６はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ１００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を取り込んで定着ベルト２３０（定着ローラ２１０）が停止しているか否か判断する（Ｓ１０１）。回転検知信号がローレベルであれば定着ローラ２１０の回転速度は所定値以下になっていることになるが、ここでは定着ベルト２３０の回転が停止しているものとして扱う。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の回転が停止していると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＰＷＭ回路３３２に対してＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号を送出することでインバータ回路３０５に加熱出力を指示する（Ｓ１０２）。すなわち、定着ベルト２３０を加熱しない条件が成立している時に加熱指示を与える。
ここで、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７が正常に動作していれば、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に対して動作電圧Ｖｃｃ及びＰＷＭ信号が入力されない状態になっているはずである。したがって、インバータ回路３０５は発振動作を停止しているために整流回路３０４からインバータ回路３０５に流入する電流値は規定値以下となる。
ＣＰＵ４０１は、検出回路３０８から検出信号を取り込み（Ｓ１０３）、検出信号が示している電流値が規定値以下か否か判断する（Ｓ１０４）。電流値が規定値以下であれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７が正常に動作していることを意味する。したがって、この場合、ＣＰＵ４０１は自己診断の結果正常であると判断して、ＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止する（Ｓ１０５）。
一方、電流値が規定値よりも大きかった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、発振停止回路３０７が正常に動作せずにインバータ回路３０５の発振動作が停止していないことを意味する。この場合、ＣＰＵ４０１は直ちにＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止して加熱を停止し（Ｓ１０６）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ１０７）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、ＣＰＵ４０１は以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ１０８）。又は警報音声を発する。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ１０１の処理で回転検知信号が定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも拘わらず、回転検知回路３０６が回転を検知していることとなるので、回転検知回路３０６又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ１０７）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ１０８）。
このように、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に停止させる発振停止回路３０７及び回転検知回路３０６の診断を行うことにより、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる定着装置について説明する。本実施の形態２は、ＩＨ電源に電源側ＣＰＵを搭載して回転検知回路及び発振停止回路の機能を電源側ＣＰＵにて実現するというものである。なお、本定着装置が適用される画像形成装置は、前述した図１、図２に示すものであって良いし、他の方式のものでもよい。
図７は誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源５００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。なお、前述した実施の形態１の各部と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
ＩＨ電源５００は、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７を電源側ＣＰＵ５０１に置き換えた以外は基本的に前述のＩＨ電源３００と同一の構成であるが、制御方法は若干異なり、本体装置側のＣＰＵ４０１は昇温時及び温調時に所望の電力をパワー信号１により電源側ＣＰＵ５０１に指示し、電源側ＣＰＵ５０１はＣＰＵ４０１から指示された電力になるようにパワー信号２をインバータ回路３０５へ送る。すなわち電源側ＣＰＵ５０１は、本体装置４００のＣＰＵ４０１から与えられるＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１に基づきＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２としてインバータ回路３０５に入力する。また、電源側ＣＰＵ５０１は、本体装置４００のＣＰＵ４０１とシリアル通信によりデータ交換可能に構成されていて、検出回路３０８の出力する検出信号を内蔵するＡ／Ｄコンバータ５０２でデジタル信号に変換してＣＰＵ４０１へシリアル通信する。さらに、電源側ＣＰＵ５０１は、回転信号発生手段３０１の出力信号を取り込み、定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度の判定を行い、インバータ回路３０５の発振を停止すべき値の場合（所定値以下の場合）はＣＰＵ４０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１の如何に拘わらずＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２の出力を停止させる。これにより、定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１の指示から独立してインバータ回路３０５の発振を停止させるように作用する。
このように、ＣＰＵ４０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を、ＩＨ電源５００側に搭載した電源側ＣＰＵ５０１で中継しインバータ回路３０５に供給して発振動作を制御するので、回転信号発生手段３０１の出力信号から検知される定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１がＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を出力していても、ＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２の出力を中止してインバータ回路３０５の発振を停止させるものとしたので、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に停止させることができ、加熱出力を確実に抑制することができる。
以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統と電源側ＣＰＵ５０１とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態では、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図８はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ２００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、電源側ＣＰＵ５０１に定着ベルト２３０の回転状態情報を要求し、電源側ＣＰＵ５０１から定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度を取得する（Ｓ２０１）。ＣＰＵ４０１と電源側ＣＰＵ５０１間での回転状態情報の要求及び回転速度の応答はシリアル通信にて行う。
ＣＰＵ４０１は、回転速度データから定着ベルト２３０の停止を検知すると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、電源側ＣＰＵ５０１に対して加熱出力のためのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を出力する（Ｓ２０３）。電源側ＣＰＵ５０１は、ＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を受けても定着ローラ２１０の回転速度が所定値以下であるので、インバータ回路３０５に対してＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２を与えない。すなわち、インバータ回路３０５を発振動作しないように制御する。
一方、ＣＰＵ４０１はＩＨ電源５００の検出回路３０８から検出信号（電流値）を取得する（Ｓ２０４）。電流値の取得は電源側ＣＰＵ５０１を介してシリアル通信にて行う。ＣＰＵ４０１は整流回路３０４に供給される電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０５）。現在、定着ベルト２３０は停止状態であるので、電源側ＣＰＵ５０１が正常に動作していればインバータ回路３０５を発振動作しないように制御しているはずなので、整流回路３０４に供給される電流値は規定値以下になっているはずである。よって、ＣＰＵ４０１は電流値が規定値以下であれば（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、電源側ＣＰＵ５０１は正常に動作していると判断して加熱停止の処理を実行する（Ｓ２０６）。具体的には、ＣＰＵ４０１は電源側ＣＰＵ５０１に出力していたＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を停止させて通常状態に戻る。
しかし、電流値が規定値を超えていれば（Ｓ２０５：ＮＯ）、電源側ＣＰＵ５０１は正常に動作していないと判断できる。この場合、ＣＰＵ４０１は加熱停止の処理を実行した後（Ｓ２０７）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ２０８）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ２０９）。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ２０２の処理で定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも拘わらず、電源側ＣＰＵ５０１が定着ベルト２３０の回転を検知していることとなるので電源側ＣＰＵ５０１又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ２０８）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ２０９）。
このように、ＣＰＵ４０１が電源側ＣＰＵ５０１の診断を行うことにより、電源側ＣＰＵ５０１の故障を事前に発見できると共に、電源側ＣＰＵ５０１が正常であることを確認しながらＩＨ電源５００を運転でき、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる定着装置について説明する。本実施の形態３は、ＩＨ電源に電力抑制回路を搭載して、定着ベルトのベルト停止又はしきい値以下での回転状態を設定する保温モードを有する定着装置に対して投入電力が規定電力以下に抑制されていることを自己診断する機能を本体装置のＣＰＵにて実現するというものである。なお、本定着装置が適用される画像形成装置は、前述した図１、図２に示すものであって良いし、他の方式のものでもよい。
図９は誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源６００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。なお、前述した実施の形態１の各部と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
ＩＨ電源６００は、発振停止回路３０７を電力抑制回路６０１に置き換えた以外は基本的に前述のＩＨ電源３００と同一の構成であるが、制御方法は若干異なり、本体装置側のＣＰＵ４０１は定着装置２００が保温モードにある場合、電源ＯＮ毎や待機中の一定周期毎の定着ベルト２３０が停止又はしきい値以下の回転の時に、所定の電力を投入するパワー信号を電力抑制回路６０１に与えて、投入電力が規定電力以下に抑制されていることを自己診断する。また、電力抑制回路６０１は、定着着装置２００が前記保温モード以外の定着ベルト２３０の回転時はＣＰＵ４０１からのパワー信号に基づいたレベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力する。さらに、電力抑制回路６０１は、定着着装置２００が前記保温モードで定着ベルト２３０の回転が停止又はしきい値以下の回転の時は、ＣＰＵ４０１からのパワー信号が規定レベル以下であれば、そのパワー信号に基づいてレベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力し、パワー信号が規定レベル以上の時は規定レベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力する。これにより、定着装置２００が保温モードで定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が停止又はしきい値以下の場合は、ＣＰＵ４０１の指示から独立してインバータ回路３０５の発振を抑制させるように作用する。
このように、定着着装置２００が保温モードにある場合に、ＣＰＵ４０１からのパワー信号を、ＩＨ電源６００側に搭載した電力抑制回路６０１で抑制しインバータ回路３０５に供給して発振動作を制御するので、回転信号発生手段３０１の出力信号から検知される定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が停止又はしきい値以下の場合は、ＣＰＵ４０１が規定レベル以上のパワー信号を出力していても、動作電圧の出力を規定レベルに抑制してインバータ回路３０５の発振を抑制させるものとしたので、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に抑制させることができ、加熱出力を確実に抑制することができる。
以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統と電力抑制回路６０１とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態では、定着着装置２００が保温モードにある場合に、電源ＯＮ毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図１０はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は定着着装置２００が保温モードにある場合、電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ３００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を取り込んで定着ベルト２３０（定着ローラ２１０）が停止しているか否か判断する（Ｓ３０１）。回転検知信号がローレベルであれば定着ローラ２１０の回転速度は所定値以下になっていることになるが、ここでは定着ベルト２３０の回転が停止しているものとして扱う。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の回転が停止していると判断した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＰＷＭ回路３３２に対してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出し、電力抑制回路６０１に対して所定の電力を投入するパワー信号を送出することでインバータ回路３０５に加熱出力を指示する（Ｓ３０２）。すなわち、定着ベルト２３０を加熱しない条件が成立している時に加熱指示を与える。
ＣＰＵ４０１は、検出回路３０８から検出信号を取り込み（Ｓ３０３）、検出信号が示している電流値及び電圧値を乗算（電流値×電圧値）した電力値が規定値以下か否か判断する（Ｓ３０４）。電力値が規定値以下であれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、回転検知回路３０６及び電力抑制回路６０１が正常に動作していることを意味する。したがって、この場合、ＣＰＵ４０１は自己診断の結果正常であると判断して、ＰＷＭ回路３３２及び電力抑制回路６０１に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止する（Ｓ３０５）。
一方、電力値が規定値よりも大きかった場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、電力抑制回路６０１が正常に動作せずにインバータ回路３０５の発振動作が抑制されていないことを意味する。この場合、ＣＰＵ４０１は直ちにＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及び電力抑制回路６０１に出力しているパワー信号の送出を停止して加熱を停止し（Ｓ３０６）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ３０７）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、ＣＰＵ４０１は以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ３０８）。又は警報音声を発する。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ３０１の処理で回転検知信号が定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも枸わらず、回転検知回路３０６が回転を検知していることとなるので、回転検知回路３０６又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ３０７）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ３０８）。
このように、定着着装置２００が保温モードにある場合に、ＣＰＵ４０１が電力抑制回路６０１の診断を行うことにより、電力抑制回路６０１の故障を事前に発見できると共に、電力抑制回路６０１が正常であることを確認しながらＩＨ電源６００を運転でき、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
なお、本実施の形態では、電力抑制回路をＩＨ電源側に搭載した場合を示したが、本体装置側に搭載するようにしてもよい。また、ＩＨ電源側に本体装置とは別の電源側プロセッサを搭載して電力抑制回路と同じ動作をさせるようにしてもよい。
本発明の定着装置の第１の態様は、記録媒体上の未定着画像を加熱定着する回転加熱体と、前記回転加熱体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に対して給電する電源と、前記回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認する自己診断手段と、を具備する構成を採る。
このように構成によれば、回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認するので、装置の安全性を確認した上で、運転することができる。
本発明の定着装置の第２の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を具備する構成を採る。
この構成によれば、本体装置ではなくて、電源に発振停止回路を設置することができ、装置本体側に発振停止機能を持たせる場合に比べて、装置本体のＣＰＵからの独立性を高める設計が可能となる。
本発明の定着装置の第３の態様は、上記第２の態様に記載の定着装置において、前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段と、プロセッサから独立して設けられ前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速度であることを検知する回転検知手段とを具備する構成を採る。
この構成によれば、回転検知手段をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱停止の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の定着装置の第４の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を停止させる電源側プロセッサと、を具備する構成を採る。
この構成によれば、発振停止回路に相当する電源側プロセッサを、本体装置ではなくて、電源に設置したので、装置本体側に発振停止機能を持たせる場合に比べて、装置本体のＣＰＵからの独立性を高める設計が可能となる。
本発明の定着装置の第５の態様は、上記第４の態様に記載の定着装置において、前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段を備え、前記電源側プロセッサが前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速度であることを検知する構成を採る。
この構成によれば、回転検知機能をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱停止の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の定着装置の第６の態様は、上記第１態様に記載の定着装置において、前記自己診断手段は、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、自己診断を実行する構成を採る。
この構成によれば、装置本体側のＣＰＵの負荷が小さいときに自己診断することができ、ＣＰＵに大きな負荷をかけずに自己診断することができる。
本発明の定着装置の第７の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される電力制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記電力制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を抑制させる電力抑制回路と、具備する構成を採る。
この構成によれば、電力抑制回路をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱抑制の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の第８の態様は、記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により前記記録媒体上に形成された未定着画像を回転加熱体により加熱定着する定着装置とを備え、前記定着装置として、上記第１の態様に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置である。
本明細書は、２００４年３月３日出願の特願２００４−０５９７５４に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用可能な定着装置の加熱停止の条件が成立しているときに加熱を抑制する機構が正常に動作することを自己診断し、制御回路を介在させずに回転加熱部材の過昇温を確実に防止することを可能にすることである。
本発明は、未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置に関する。
電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置は、記録材の表面に形成したトナー未定着画像を記録材面に加熱定着する定着装置を備えている。定着ローラと当該定着ローラに圧接させた加圧ローラとの間に圧接ニップ部を形成し、この圧接ニップ部にトナーの載った記録材を狭持搬送して未定着画像を定着ローラ側から加熱して記録材面に加熱定着させる定着装置がある。
定着ローラの加熱方式には種々の方式が開発されている。例えば、定着ローラを、磁束の通過を妨げない絶縁性の円筒状の部材からなるフィルムガイドと、このフィルムガイドの外周に巻いた電磁誘導発熱フィルム（定着フィルム）とから構成し、圧接ニップ領域外に設置した励磁コイル及びコアからなる磁界発生手段で発生させた磁界を印加して誘導加熱し、定着ローラの回転に伴い加熱領域が圧接ニップ部まで移動してトナーを加熱定着する方式が知られている。又は、定着ローラと加熱ローラとの間に電磁誘導発熱フィルムからなる定着ベルトを縣架し、加熱ローラに対向させて設置した磁界発生手段で加熱ローラ上を摺動する定着ベルトに磁界を印加して定着ベルトを誘導加熱し、加熱した定着ベルトが圧接ニップ部まで移動してトナーを加熱定着する方式が知られている。
いずれの方式においても定着フィルム又は定着ベルトといった回転加熱部材の温度を定着に適した温度に維持するため、制御回路（マイコン）が温度制御を行うのが一般的である。制御回路は、回転加熱部材を最適な温度に制御するだけでなく、回転加熱部材の回転が停止しているときに誤って加熱するといった不具合を防止する制御機能も持たせることができる。具体的には、定着フィルムの回転を検出する回転検出手段（光学センサ）を備え、定着フィルムの回転が停止又は所定速度以下の時に、制御回路（マイコン）が励磁コイルへの給電を停止又は抑制して加熱出力を抑制するといったものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２０３０７２号公報
しかしながら、制御回路（マイコン）が故障し又は暴走すれば加熱出力が抑制されない事態となるので、回転加熱部材の過昇温が予測される場合には制御回路を介在させずに加熱出力を抑制しなければならない。
本発明の目的は、制御回路が正常状態時に回転加熱部材の過昇温を防止する機構が正常に動作するか否か診断することができ、制御回路が故障し又は暴走しても制御回路を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができ安全性に優れた効果を発揮する定着装置を提供することである。
本発明の定着装置は、記録媒体上の未定着画像を加熱定着する回転加熱体の加熱を本体側プロセッサが制御するものにおいて、回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認する自己診断機能を持たせたものである。
本発明によれば、制御回路が正常状態時に回転加熱部材の過昇温を防止する機構が正常に動作するか否か診断することができ、制御回路が故障し又は暴走しても制御回路を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができ安全性に優れた効果を発揮する定着装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を搭載するのに適した画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１に示すように、この画像形成装置１００は、カラー画像の発色に寄与する４色のトナー像を４つの像担持体上に個別に形成し、これら４色のトナー像を中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写した後、この一次転写像を記録媒体に一括転写（二次転写）する１パス方式の画像形成装置である。
なお、本実施の形態１に係る定着装置は、前記１パス方式の画像形成装置のみに限定されず、あらゆる方式の画像形成装置に搭載可能であることはいうまでもない。
また、図１において、画像形成装置１００の各構成要素に付した符号の末尾の記号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙはイエロー画像、Ｍはマゼンタ画像、Ｃはシアン画像、Ｋはブラック画像のそれぞれの画像形成に関与する構成要素を示しており、同一符号の構成要素はそれぞれ共通した構成を有している。
画像形成装置１００は、前記４つの像担持体としての感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの周囲に、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ、露光装置１３０、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ、クリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋ及び中間転写ベルト（中間転写体）１７０をそれぞれ配置した画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫを有している。
図１において、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、それぞれ矢印方向に回転され、それぞれの表面が帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ
により一様に所定の電位に帯電される。
帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、露光装置１３０により特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが照射される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面に前記特定色毎の静電潜像が形成される。
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された前記特定色毎の静電潜像は、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋにより顕像化される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に、カラー画像の発色に寄与する４色の未定着画像が形成される。
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に顕像化された４色のトナー像は、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋにより、前記中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１７０に一次転写される。これにより、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された４色のトナー像が順次重ね合わされて中間転写ベルト１７０上にフルカラー画像が形成される。
各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、中間転写ベルト１７０にトナー像を転写した後、クリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋにより、それぞれの表面に残っている残留トナーが除去される。
ここで、露光装置１３０は、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト１７０は、駆動ローラ１７１と従動ローラ１７２とに懸架されており、駆動ローラ１７１の回転により、図１において矢印Ａ方向へ回動される。
一方、画像形成装置１００の下部には、記録媒体としての印字用紙などの記録紙Ｐが収納された給紙カセット１８０が設けられている。記録紙Ｐは、給紙ローラ１８１により給紙カセット１８０から１枚ずつ所定のシート経路に送り出される。
前記シート経路に送り出された記録紙Ｐは、従動ローラ１７２に懸架された中間転写ベルト１７０の外周面と中間転写ベルト１７０の外周面に接触する二次転写ローラ１９０とで形成される転写ニップ部を通過する際に、中間転写ベルト１７０上に形成されたフルカラー画像（未定着画像）が二次転写ローラ１９０により一括転写される。
記録紙Ｐに一括転写された未定着のフルカラー画像は、図２に詳述する定着装置２００の定着ローラ２１０及び加熱ローラ２２０に懸架された定着ベルト２３０の外周面と定着ベルト２３０の外周面に接触する加圧ローラ２４０とで形成される定着ニップ部Ｎを通過することにより、記録紙Ｐに加熱定着される。
なお、画像形成装置１００には、その筐体の一部を成す開閉自在のドア１０１が設けられており、このドア１０１の開閉により、定着装置２００の交換やメンテナンス及び前記用紙搬送路に詰まった記録紙Ｐのジャム処理などを行なうことができる。
次に、図２を参照して画像形成装置１００に搭載されている本実施の形態１に係る定着装置２００について説明する。
本実施の形態１に係る定着装置２００は、電磁誘導加熱（ＩＨ；Induction Heating）方式の定着装置であって、図２に示すように、定着ローラ２１０、発熱体としての加熱ロ
ーラ２２０、発熱体としての定着ベルト２３０、加圧ローラ２４０、加熱手段としての誘導加熱装置２５０、シート分離ガイド板としてのセパレータ２６０及びシート搬送経路形成部材としてのシートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４などを備えている。
この定着装置２００は、誘導加熱装置２５０により生成した磁界の作用によって加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を加熱し、シートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４に沿って搬送される記録紙Ｐ上の未定着画像を、加熱された定着ベルト２３０と加圧ローラ２４０との定着ニップ部Ｎで加熱定着するものである。
なお、本発明に係る定着装置は、定着ベルト２３０を使用せず、定着ローラ２１０が加熱ローラ２２０を兼ねた構成とし、この定着ローラ２１０により記録紙Ｐ上の未定着画像を直接加熱定着するように構成したものであってもよい。また、前記加熱手段としては、ハロゲンランプなどを熱源とするものであってもよいことはいうまでもない。
図２において、発熱体としての加熱ローラ２２０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル又はこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなる回転体で構成され、図示しない支持側板に固定されたベアリングにより、その両端が回転可能に支持されており、図示しない駆動手段によって回転駆動される。また、加熱ローラ２２０は、外径が２０ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの低熱容量で昇温の速い構成となっており、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。
定着ローラ２１０は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金を、ソリッド状又は発泡状の耐熱性を有するシリコーンゴムからなる弾性部材で被覆して構成されており、その外径が３０ｍｍ程度あり加熱ローラ２２０の外径よりも大きく形成されている。前記弾性部材は、その肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ Ａ の硬度では６〜２５°）程度としている。
また、定着ローラ２１０には、加圧ローラ２４０が圧接している。この定着ローラ２１０と加圧ローラ２４０との圧接により、その圧接部に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
定着ベルト２３０は、加熱ローラ２２０と定着ローラ２１０とに懸架された耐熱性ベルトで構成されている。この定着ベルト２３０は、後述する誘導加熱装置２５０により加熱ローラ２２０が誘導加熱されることで、この加熱ローラ２２０との接触部位で加熱ローラ２２０の熱が伝導され、その回転によってベルト全周に亘って加熱される。
このように構成した定着装置２００は、加熱ローラ２２０の熱容量が定着ローラ２１０の熱容量よりも小さくなるので、加熱ローラ２２０が急速に加熱されるようになり、その加熱定着開始時におけるウォームアップ時間が短縮される。
また、定着ベルト２３０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属又はそれらを基材とする合金を基材とした発熱層と、この発熱層の表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性部材からなる弾性層と、ＰＴＦＥ、ＰＦＹ、ＦＥＰ、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂あるいはゴムを単独もしくは混合して形成された離型層とを備えた多層構造の耐熱性ベルトで構成されている。
この定着ベルト２３０は、仮に、定着ベルト２３０と加熱ローラ２２０との間に何らかの原因で異物が混入してギャップが生じたとしても、その発熱層を誘導加熱装置２５０により誘導加熱して定着ベルト自体を発熱させることができる。このように、この定着ベル
ト２３０は、それ自体を誘導加熱装置２５０により直接加熱でき、その発熱効率が良くなり、またレスポンスが速くなるので、温度ムラが少なく加熱定着手段としての信頼性が高くなる。
加圧ローラ２４０は、例えば、銅又はアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金の表面に、耐熱性及びトナー離型性の高い弾性部材を設けて構成されている。前記芯金としては、上記金属以外にＳＵＳを使用してもよい。
この加圧ローラ２４０は、前述したように、定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０に圧接することにより、記録紙Ｐを挟持搬送する定着ニップ部Ｎを形成している。ここで、本実施の形態１に係る定着装置２００においては、加圧ローラ２４０の硬度を定着ローラ２１０の硬度よりも硬くし、加圧ローラ２４０の周面が定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０の周面に食い込むようにして定着ニップ部Ｎを形成している。
このため、この加圧ローラ２４０は、その外径は定着ローラ２１０と同じ３０ｍｍ程度であるが、その肉圧が２〜５ｍｍ程度と定着ローラ２１０よりも薄く、その硬度も２０〜６０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ Ａ の硬度では６〜２５°）程度と定着ローラ２１０よりも硬く構成されている。
このような構成の定着装置２００においては、記録紙Ｐが加圧ローラ２４０の周面の表面形状に沿うように定着ニップ部Ｎにより挟持搬送されるので、記録紙Ｐの加熱定着面が定着ベルト２３０の表面から離れやすくなるという効果がある。
なお、定着ニップ部Ｎの入口側近傍の定着ベルト２３０の内周面には、サーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出器２７０が当接配置されている。この定着装置２００においては、温度検出器２７０が検知した定着ベルト２３０の内周面の温度に基づいて、定着ベルト２３０の表面温度、つまり前記未定着画像の加熱定着温度が所定の温度に維持されるように、誘導加熱装置２５０による加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の加熱温度を制御している。
次に、誘導加熱装置２５０の構成について説明する。誘導加熱装置２５０は、図２に示すように、定着ベルト２３０を介して加熱ローラ２２０に外周面に対向するように配置されている。誘導加熱装置２５０には、加熱ローラ２２０を覆うように湾曲形成された難燃性の樹脂からなるコイルガイド部材としての支持フレーム２５１が設けられている。
支持フレーム２５１の中心部には、サーモスタット２５２が、その温度検知部分を支持フレーム２５１から加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０に向けて一部表出させるようにして配設されている。このサーモスタット２５２は、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度を検知し、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度が異常高温度になったことを検知したときに、支持フレーム２５１の外周面に巻回された磁界発生手段としての励磁コイル２５３と図示しないインバータ回路との接続を強制遮断する。
励磁コイル２５３は、表面が絶縁された長い一本の励磁コイル線材を支持フレーム２５１に沿って加熱ローラ２２０の軸方向に交互に巻き付けて構成されている。この励磁コイル２５３の巻回部分の長さは、定着ベルト２３０と加熱ローラ２２０とが接する領域と略同じ長さになるように設定されている。
励磁コイル２５３は、図示しないインバータ回路に接続され、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交流電流が給電されることにより交番磁界を発生する。この交番磁界は、加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及び
その近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層に作用する。そして、この交番磁界の作用により、これらの発熱層の内部に前記交番磁界の変化を妨げる方向の渦電流が流れる。
この渦電流は、加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を電磁誘導加熱する。
一方、支持フレーム２５１には、励磁コイル２５３を囲むようにして、アーチコア２５４及びサイドコア２５５が設けられている。これらのアーチコア２５４及びサイドコア２５５は、励磁コイル２５３のインダクタンスを増大させ、励磁コイル２５３と加熱ローラ２２０との電磁結合を良好にする。従って、この定着装置２００においては、アーチコア２５４及びサイドコア２５５の作用により、同じコイル電流でも多くの電力を加熱ローラ２２０へ投入することが可能となり、そのウォームアップ時間を短縮することができる。
また、支持フレーム２５１には、誘導加熱装置２５０の内部のアーチコア２５４及びサーモスタット２５２を覆うように屋根型に形成された樹脂製のハウジング２５６が取り付けられている。このハウジング２５６には、複数の放熱孔が形成されており、支持フレーム２５１、励磁コイル２５３及びアーチコア２５４等から発生した熱が外部に放出されるようになっている。なお、ハウジング２５６は、例えばアルミなどの樹脂以外の素材で形成されたものであってもよい。
また、支持フレーム２５１には、ハウジング２５６に形成された放熱孔を塞がないようにハウジング２５６の外面を覆うショートリング２５７が取り付けられている。このショートリング２５７は、アーチコア２５４の背面に位置しており、アーチコア２５４の背面から外部に漏れ出るわずかな漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が発生することで、前記漏れ磁束の磁界を打ち消す方向に磁界が発生して前記漏れ磁束による不要な輻射を防止する働きをしている。
さらに、定着ローラ２１０の回転軸に対して同軸状にロータリーエンコーダ２９０が取り付けられている。ロータリーエンコーダ２９０の回転羽を挟むように発光部と受光部とを配置したフォトインタラプタ２９１が設置されている。ロータリーエンコーダ２９０は、定着ローラ２１０の回転軸と同軸状に取り付けられているため、定着ローラ２１０と一体的に回転する。ロータリーエンコーダ２９０の回転時に回転羽が発光部から受光部に入射する光線を遮るたびにフォトインタラプタ２９１の出力信号レベルが立ち上がる矩形波状の位相信号となる。すなわち、フォトインタラプタ２９１はロータリーエンコーダ２９０の回転速度に対応した周期の位相信号を出力し、ロータリーエンコーダ２９０の回転が停止した場合はフラットな信号波形となる。
次に、誘導加熱装置２５０の動作を制御する部分の電気的な構成について説明する。図３は、誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源３００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。
ＩＨ電源３００は、商用交流電源３０２をフィルタ３０３経由で整流回路３０４に接続して交流を直流に変換する。整流回路３０４の直流側をインバータ回路３０５に接続し、インバータ回路３０５から誘導加熱装置２５０に高周波交流電流を給電する。
一方、ロータリーエンコーダ２９０及びフォトインタラプタ２９１で構成する回転信号発生手段３０１から出力する位相信号を回転検知回路３０６に取り込む。回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を発振停止回路３０７に入力し、定着ローラ２１０（定着ベ
ルト２３０）の回転停止又は回転速度が所定値以下の状態を検知したときにインバータ回路３０５の発振を強制的に停止させる。また、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号は本体装置４００のＣＰＵ４０１へも入力している。
また、後述する自己診断のために商用交流電源３０２から整流回路３０４に供給される電圧値及び電流値を検出する検出回路３０８を備える。検出回路３０８の出力する検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０９でデジタル信号に変換した後、本体装置４００のＣＰＵ４０１へ入力している。
本体装置４００のＣＰＵ４０１は、電源の投入時や待機中の一定周期毎に、定着ローラ２１０が停止又は所定回転数以下ならば加熱されないことを自己診断する。また、本体装置４００の駆動手段４０２は、ＣＰＵ４０１から駆動要求を受けて加圧ローラ２４０を回転駆動する働きをする。
図４はＩＨ電源３００の回路構成を示す図である。
商用交流電源３０２に対して物理的に接続されるインレット３２５とフィルタ３０３との間に電源スイッチ３２６を設けている。電源スイッチ３２６をＯＮすることにより商用交流電源３０２から整流回路３０４に交流電流が流れる。インバータ回路３０５は、コンデンサ３２７を励磁コイル２５３に対して並列接続し、コンデンサ３２７の一方の電極を他のコンデンサ３２８を介してアース接続し、コンデンサ３２７の他方の電極をＩＧＢＴからなるスイッチング素子３２９を順方向に介してアース接続している。そして、励磁コイル２５３の両端に対して整流回路３０４の直流側端子を接続し、スイッチング素子３２９をＯＮ／ＯＦＦすることにより励磁コイル２５３に対して高周波交流電流を給電することができるように構成している。なお、整流回路３０４の正極側端子と励磁コイル２５３との間にサーモスタット３３０を直列に介挿している。
スイッチング素子３２９はＩＧＢＴ駆動回路３３１によりゲート電極をＯＮ／ＯＦＦ駆動される。ＩＧＢＴ駆動回路３３１はＰＷＭ回路３３２から供給される矩形波のＰＷＭ信号をスイッチング素子３２９へ伝達することによりＯＮ／ＯＦＦ駆動の周期（ＯＮ期間の幅及びＯＦＦ期間の幅）を制御する。ＩＧＢＴ駆動回路３３１の出力がハイレベル期間は、スイッチング素子３２９がＯＮして励磁コイル２５３に電流が流れる。また、ローレベル期間はスイッチング素子３２９がＯＦＦして励磁コイル２５３に流れるコイル電流が急激に低下する。ＰＷＭ回路３３２は、ＣＰＵ４０１から供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＮ時はパルスからなるＰＷＭ信号を出力し、ＯＦＦ時はパルス出力を停止する。ＣＰＵ４０１から供給されるパワー信号のレベルが大の時はＰＷＭ信号のハイレベル期間を長くし、逆にパワー信号のレベルが小の時はＰＷＭ信号のハイレベル期間を短くする。ＰＷＭ信号のハイレベル期間の長さを可変させることによって励磁コイル２５３に流れるコイル電流の大きさを可変させることができ、発生する磁界の強さを可変させることができるので加熱ローラ２２０や定着ベルト２３０の発熱量を可変できる。
発振停止回路３０７は、第１トランジスタ３３４及び第２トランジスタ３３５で構成されている。＋Ｖｃｃ−アース間に、第１トランジスタ３３４、ＩＧＢＴ駆動回路３３１、第２トランジスタ３３５を直列接続し、第１トランジスタ３３４のコレクタ側を＋Ｖｃｃ電位に保持し、第２トランジスタ３３５のエミッタ側をアース電位に接続する。そして、ＩＧＢＴ駆動回路３３１が第１トランジスタ３３４を介して印加される電圧Ｖｃｃを利用してスイッチング素子３２９のドライブパルスを生成するように構成する。一方、第１トランジスタ３３４のベースには回転検知回路３０６の出力信号を印加し、第２トランジスタ３３５のベースには回転検知回路３０６の出力信号を反転回路３３６で反転して印加する。これにより、回転検知回路３０６の出力信号がアクティブの間（定着ローラ２１０が
定常回転している間）は、第１トランジスタ３３４のベースが導通状態となり、第２トランジスタ３３５のベースが非導通状態となるので、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に動作電圧Ｖｃｃが印加する。逆に、回転検知回路３０６の出力信号がノンアクティブの間（定着ローラ２１０が停止又は所定速度以下の間）は、第１トランジスタ３３４のベースが非導通状態となり、第２トランジスタ３３５のベースが導通状態となるので、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に動作電圧Ｖｃｃは印加しなくなると共にＰＷＭ回路３３２の出力するＰＷＭ信号も入力しなくなるように構成している。
図５は回転検知回路３０６の具体的な構成を示す図である。なお、説明の便宜上、回転検知回路３０６の前後に接続される部分の構成も図示している。回転検知回路３０６は、フォトインタラプタ２９１からの位相信号をエッジ抽出回路３４０に入力する。フォトインタラプタ２９１からの位相信号は、前述したようにロータリーエンコーダ２９０が回転している間は矩形波状の信号波形となり、ロータリーエンコーダ２９０の回転が停止している間はローレベル又はハイレベルが維持したフラットな信号波形となる。ロータリーエンコーダ２９０の回転速度が低下するのに応じて位相信号の周期は大きな値となる。エッジ抽出回路３４０は、フォトインタラプタ２９１から出力される位相信号のエッジ（立ち下がり部分又は立ち上がり部分）を検出し、エッジ間隔計数回路３４１はエッジ抽出回路３４０が検出するエッジ間隔、すなわち位相信号の周期を計数する。具体的には、前回のエッジが検出されてから次のエッジが検出されるまでのクロック数をカウントする。エッジ間隔（周期）を示すカウント値は比較回路３４２へ入力する。一方、規定時間データ格納部３４３には定着ローラ２１０の任意の回転速度に相当する数値を格納しておく。本例では、定着ローラ２１０の回転速度が加熱抑制すべき値の時にフォトインタラプタ２９１から出力される位相信号の周期に相当する数値を格納している。比較回路３４２は、エッジ間隔計数回路３４１の出力するカウント値と規定時間データ格納部３４３に格納されている数値とを比較し、カウント値が格納値を超えている間はノンアクティブとし、カウント値が格納値未満の間はアクティブとなる駆動信号を出力する。駆動信号はトランジスタからなるドライバ３４４のベースに印加する。ドライバ３４４は、駆動信号がノンアクティブな期間（カウント値が格納値を超えている間）はローレベルとし、駆動信号がアクティブな期間（カウント値が格納値未満の間）はハイレベルとなる回転検知信号を生成する。なお、ここで示した回転検知回路３０６はデジタル回路で構成されているが、同様の機能をアナログ回路を使用して実現してもよい。
次に、以上のように構成された定着装置２００の動作について説明する。
装置本体４００のＣＰＵ４０１から駆動手段４０２に対して定着ローラ２１０の回転指令が与えられる。駆動手段４０２は、図示していない駆動系を制御して加圧ローラ２４０を正転させる。加圧ローラ２４０に圧接している定着ローラ２１０は連れ回りする。定着ローラ２１０と加熱ローラ２２０とが定着ベルト２３０を介して同期して回転する。
このとき、定着ローラ２１０の回転軸に対して取り付けられたロータリーエンコーダ２９０も同期して回転する。ロータリーエンコーダ２９０の回転によりフォトインタラプタ２９１からは定着ローラ２１０の回転速度に応じた周期の位相信号が出力される。回転検知回路３０６は定着ローラ２１０の回転速度が所定値に到達するまではローレベルの信号を出力し、回転速度が所定値を超えたところでハイレベルの信号に変化させる。回転検知回路３０６の回転検知信号がハイレベルになると、発振停止回路３０７の第１，第２のトランジスタ３３４，３３５がＯＮ状態となる。この結果、インバータ回路３０５はＰＷＭ回路３３２の出力信号によって発振可能な状態になる。
ＣＰＵ４０１は、誘導加熱装置２５０で加熱する必要が発生すると、ＩＨ電源３００のインバータ回路３０５に対してＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の供給を開始する。ＰＷ
Ｍ回路３３２は、ＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号に基づいてパルス状のＰＷＭ信号を生成してＩＧＢＴ駆動回路３３１へ供給する。ＩＧＢＴ駆動回路３３１は、ＰＷＭ信号をスイッチング素子３２９に伝達してＯＮ／ＯＦＦ制御する。この結果、誘導加熱装置２５０の励磁コイル２５３に高周波交流電流が給電される。
誘導加熱装置２５０は、励磁コイル２５３によって発生する交番磁界により加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層に渦電流が流れ、主として加熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を電磁誘導加熱する。
ここで定着ベルト２３０の昇温時（加熱開始から目標温度に到達するまでの期間）の制御について説明する。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の昇温時、できるだけ目標温度に到達するまでの時間を短くするために、ＩＨ電源３００に供給可能な最大限の電力を維持、供給するようにＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号のレベルを制御する。すなわち、検出回路３０８によりＩＨ電源３００に供給される電流値および電圧値が検出され、検出信号はＡＤコンバータ３０９によりＣＰＵ４０１へ入力される。ＣＰＵ４０１は検出した電流値と電圧値に基づき、ＩＨ電源３００に所定電力を維持、供給するようにパワー信号のレベルを制御する。このようなフィードバック制御により電力が制御される。
次に定着ベルト２３０の温調時（目標温度を維持する期間）の制御について説明する。
定着ベルト２３０は温度検出器２７０によって温度検出される。温度検出器２７０の出力する温度検出信号はＣＰＵ４０１へ入力される。ＣＰＵ４０１は、ＰＷＭ回路３３２へ出力すべきＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号を当該温度検出信号に基づいて決定する。すなわち、目標温度になるようにＯＮ／ＯＦＦ信号のＯＮ期間及びＯＦＦ期間やパワー信号のレベルを制御する。基本的には、このようなフィードバック制御により定着温度が制御される。
ところが、ＣＰＵ４０１が故障したり暴走したりした場合には上記フィードバック制御が効かなくなる可能性がある。ＣＰＵ４０１がＰＷＭ回路３３２に対して加熱方向の指示を出した後に制御不能になると、誘導加熱装置２５０が加熱し続けることとなる。特に、誘導加熱装置２５０が加熱動作の状態で、加圧ローラ２４０，定着ローラ２１０，加熱ローラ２２０の駆動系が停止すると、誘導加熱装置２５０により直接加熱され続けている箇所を過加熱で損傷するため、緊急に誘導加熱装置２５０の加熱動作を停止させる必要がある。
このような場合、本実施の形態では発振停止回路３０７が動作することにより、ＣＰＵ４０１を介在せずに、インバータ回路３０５の発振動作を停止させて、誘導加熱装置２５０の加熱動作を強制的に緊急停止させる。すなわち、定着ローラ２１０の回転停止は、回転信号発生手段３０１により直接検出される。回転検知回路３０６は、回転信号発生手段３０１の検出する回転速度が所定値まで低下した時点で、回転検知信号の信号レベルをローレベルに変化させる。この結果、発振停止回路３０７の第１、第２トランジスタ３３４，３３５はＯＦＦ状態となり、ＩＧＢＴ駆動回路３３１への動作電圧Ｖｃｃ及びＰＷＭ信号の供給を停止させる。これにより、スイッチング素子３２９のスイッチング動作は止まるので、インバータ回路３０５の発振動作が止まり、励磁コイル２５３に対して高周波交流電流が給電されなくなる。励磁コイル２５３が交番磁界を発生しなくなるので、誘導加熱も停止することとなる。
このように、回転信号発生手段３０１の検出する回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１を介在せずにインバータ回路３０５の発振動作を強制停止させるようにしたので
、ＣＰＵ４０１が故障し又は暴走しても定着ベルトの過昇温が予測される場合にはＣＰＵ４０１を介在させずに加熱出力を確実に抑制することができる。
また、以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統（回転検知回路３０６等）と発振停止回路３０７とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態１では、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図６はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ１００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を取り込んで定着ベルト２３０（定着ローラ２１０）が停止しているか否か判断する（Ｓ１０１）。回転検知信号がローレベルであれば定着ローラ２１０の回転速度は所定値以下になっていることになるが、ここでは定着ベルト２３０の回転が停止しているものとして扱う。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の回転が停止していると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＰＷＭ回路３３２に対してＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号を送出することでインバータ回路３０５に加熱出力を指示する（Ｓ１０２）。すなわち、定着ベルト２３０を加熱しない条件が成立している時に加熱指示を与える。
ここで、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７が正常に動作していれば、ＩＧＢＴ駆動回路３３１に対して動作電圧Ｖｃｃ及びＰＷＭ信号が入力されない状態になっているはずである。したがって、インバータ回路３０５は発振動作を停止しているために整流回路３０４からインバータ回路３０５に流入する電流値は規定値以下となる。
ＣＰＵ４０１は、検出回路３０８から検出信号を取り込み（Ｓ１０３）、検出信号が示している電流値が規定値以下か否か判断する（Ｓ１０４）。電流値が規定値以下であれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７が正常に動作していることを意味する。したがって、この場合、ＣＰＵ４０１は自己診断の結果正常であると判断して、ＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止する（Ｓ１０５）。
一方、電流値が規定値よりも大きかった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、発振停止回路３０７が正常に動作せずにインバータ回路３０５の発振動作が停止していないことを意味する。この場合、ＣＰＵ４０１は直ちにＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止して加熱を停止し（Ｓ１０６）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ１０７）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、ＣＰＵ４０１は以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ１０８）。又は警報音声を発する。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ１０１の処理で回転検知信号が定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも拘わらず、回転検知回路３０６が回転を検知していることとなるので、回転検知回路３０６又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ１０７）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ１０８）。
このように、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に停止
させる発振停止回路３０７及び回転検知回路３０６の診断を行うことにより、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる定着装置について説明する。本実施の形態２は、ＩＨ電源に電源側ＣＰＵを搭載して回転検知回路及び発振停止回路の機能を電源側ＣＰＵにて実現するというものである。なお、本定着装置が適用される画像形成装置は、前述した図１、図２に示すものであって良いし、他の方式のものでもよい。
図７は誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源５００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。なお、前述した実施の形態１の各部と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
ＩＨ電源５００は、回転検知回路３０６及び発振停止回路３０７を電源側ＣＰＵ５０１に置き換えた以外は基本的に前述のＩＨ電源３００と同一の構成であるが、制御方法は若干異なり、本体装置側のＣＰＵ４０１は昇温時及び温調時に所望の電力をパワー信号１により電源側ＣＰＵ５０１に指示し、電源側ＣＰＵ５０１はＣＰＵ４０１から指示された電力になるようにパワー信号２をインバータ回路３０５へ送る。すなわち電源側ＣＰＵ５０１は、本体装置４００のＣＰＵ４０１から与えられるＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１に基づきＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２としてインバータ回路３０５に入力する。また、電源側ＣＰＵ５０１は、本体装置４００のＣＰＵ４０１とシリアル通信によりデータ交換可能に構成されていて、検出回路３０８の出力する検出信号を内蔵するＡ／Ｄコンバータ５０２でデジタル信号に変換してＣＰＵ４０１へシリアル通信する。さらに、電源側ＣＰＵ５０１は、回転信号発生手段３０１の出力信号を取り込み、定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度の判定を行い、インバータ回路３０５の発振を停止すべき値の場合（所定値以下の場合）はＣＰＵ４０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１の如何に拘わらずＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２の出力を停止させる。これにより、定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１の指示から独立してインバータ回路３０５の発振を停止させるように作用する。
このように、ＣＰＵ４０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を、ＩＨ電源５００側に搭載した電源側ＣＰＵ５０１で中継しインバータ回路３０５に供給して発振動作を制御するので、回転信号発生手段３０１の出力信号から検知される定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が所定値以下の場合は、ＣＰＵ４０１がＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を出力していても、ＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２の出力を中止してインバータ回路３０５の発振を停止させるものとしたので、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に停止させることができ、加熱出力を確実に抑制することができる。
以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統と電源側ＣＰＵ５０１とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態では、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図８はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ２００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、電源側ＣＰＵ５０１に定着ベルト２３０の回転状態情報を要求し、電源側ＣＰＵ５０１から
定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度を取得する（Ｓ２０１）。ＣＰＵ４０１と電源側ＣＰＵ５０１間での回転状態情報の要求及び回転速度の応答はシリアル通信にて行う。
ＣＰＵ４０１は、回転速度データから定着ベルト２３０の停止を検知すると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、電源側ＣＰＵ５０１に対して加熱出力のためのＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を出力する（Ｓ２０３）。電源側ＣＰＵ５０１は、ＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を受けても定着ローラ２１０の回転速度が所定値以下であるので、インバータ回路３０５に対してＯＮ／ＯＦＦ信号２及びパワー信号２を与えない。すなわち、インバータ回路３０５を発振動作しないように制御する。
一方、ＣＰＵ４０１はＩＨ電源５００の検出回路３０８から検出信号（電流値）を取得する（Ｓ２０４）。電流値の取得は電源側ＣＰＵ５０１を介してシリアル通信にて行う。ＣＰＵ４０１は整流回路３０４に供給される電流値と規定値とを比較する（Ｓ２０５）。現在、定着ベルト２３０は停止状態であるので、電源側ＣＰＵ５０１が正常に動作していればインバータ回路３０５を発振動作しないように制御しているはずなので、整流回路３０４に供給される電流値は規定値以下になっているはずである。よって、ＣＰＵ４０１は電流値が規定値以下であれば（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、電源側ＣＰＵ５０１は正常に動作していると判断して加熱停止の処理を実行する（Ｓ２０６）。具体的には、ＣＰＵ４０１は電源側ＣＰＵ５０１に出力していたＯＮ／ＯＦＦ信号１及びパワー信号１を停止させて通常状態に戻る。
しかし、電流値が規定値を超えていれば（Ｓ２０５：ＮＯ）、電源側ＣＰＵ５０１は正常に動作していないと判断できる。この場合、ＣＰＵ４０１は加熱停止の処理を実行した後（Ｓ２０７）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ２０８）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ２０９）。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ２０２の処理で定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも拘わらず、電源側ＣＰＵ５０１が定着ベルト２３０の回転を検知していることとなるので電源側ＣＰＵ５０１又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ２０８）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ２０９）。
このように、ＣＰＵ４０１が電源側ＣＰＵ５０１の診断を行うことにより、電源側ＣＰＵ５０１の故障を事前に発見できると共に、電源側ＣＰＵ５０１が正常であることを確認しながらＩＨ電源５００を運転でき、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる定着装置について説明する。本実施の形態３は、ＩＨ電源に電力抑制回路を搭載して、定着ベルトのベルト停止又はしきい値以下での回転状態を設定する保温モードを有する定着装置に対して投入電力が規定電力以下に抑制されていることを自己診断する機能を本体装置のＣＰＵにて実現するというものである。なお、本定着装置が適用される画像形成装置は、前述した図１、図２に示すものであって良いし、他の方式のものでもよい。
図９は誘導加熱装置２５０の動作を制御するＩＨ電源６００及び画像形成装置の本体装置４００であって定着装置２００に関連する部分について示す機能ブロック図である。な
お、前述した実施の形態１の各部と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
ＩＨ電源６００は、発振停止回路３０７を電力抑制回路６０１に置き換えた以外は基本的に前述のＩＨ電源３００と同一の構成であるが、制御方法は若干異なり、本体装置側のＣＰＵ４０１は定着装置２００が保温モードにある場合、電源ＯＮ毎や待機中の一定周期毎の定着ベルト２３０が停止又はしきい値以下の回転の時に、所定の電力を投入するパワー信号を電力抑制回路６０１に与えて、投入電力が規定電力以下に抑制されていることを自己診断する。また、電力抑制回路６０１は、定着着装置２００が前記保温モード以外の定着ベルト２３０の回転時はＣＰＵ４０１からのパワー信号に基づいたレベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力する。さらに、電力抑制回路６０１は、定着着装置２００が前記保温モードで定着ベルト２３０の回転が停止又はしきい値以下の回転の時は、ＣＰＵ４０１からのパワー信号が規定レベル以下であれば、そのパワー信号に基づいてレベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力し、パワー信号が規定レベル以上の時は規定レベルの動作電圧をインバータ回路３０５内のＰＷＭ回路３３２に出力する。これにより、定着装置２００が保温モードで定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が停止又はしきい値以下の場合は、ＣＰＵ４０１の指示から独立してインバータ回路３０５の発振を抑制させるように作用する。
このように、定着着装置２００が保温モードにある場合に、ＣＰＵ４０１からのパワー信号を、ＩＨ電源６００側に搭載した電力抑制回路６０１で抑制しインバータ回路３０５に供給して発振動作を制御するので、回転信号発生手段３０１の出力信号から検知される定着ローラ２１０（定着ベルト２３０）の回転速度が停止又はしきい値以下の場合は、ＣＰＵ４０１が規定レベル以上のパワー信号を出力していても、動作電圧の出力を規定レベルに抑制してインバータ回路３０５の発振を抑制させるものとしたので、ＣＰＵ４０１が故障してもインバータ回路３０５の発振動作を確実に抑制させることができ、加熱出力を確実に抑制することができる。
以上のような機能は、回転速度を検出する検出系統と電力抑制回路６０１とが正常に動作して初めて達成されるものである。そこで、これらの機能を自己診断した上で誘導加熱装置２５０等の運転を行うようにすることが望ましい。本実施の形態では、定着着装置２００が保温モードにある場合に、電源ＯＮ毎及び又は待機中の一定周期毎に、ＣＰＵ４０１が自己診断を行うように構成した。
図１０はＣＰＵ４０１が行う自己診断のためのフロー図である。この自己診断は定着着装置２００が保温モードにある場合、電源ＯＮ時及び又は待機時の一定期間毎に実行する。ＣＰＵ４０１は、自己診断を開始する場合、駆動手段４０２に対して停止命令を出して加圧ローラ２４０の駆動を停止させる（Ｓ３００）。加圧ローラ２４０の駆動を停止して定着ローラ２１０の回転を停止させてから、回転検知回路３０６の出力する回転検知信号を取り込んで定着ベルト２３０（定着ローラ２１０）が停止しているか否か判断する（Ｓ３０１）。回転検知信号がローレベルであれば定着ローラ２１０の回転速度は所定値以下になっていることになるが、ここでは定着ベルト２３０の回転が停止しているものとして扱う。ＣＰＵ４０１は定着ベルト２３０の回転が停止していると判断した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＰＷＭ回路３３２に対してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出し、電力抑制回路６０１に対して所定の電力を投入するパワー信号を送出することでインバータ回路３０５に加熱出力を指示する（Ｓ３０２）。すなわち、定着ベルト２３０を加熱しない条件が成立している時に加熱指示を与える。
ＣＰＵ４０１は、検出回路３０８から検出信号を取り込み（Ｓ３０３）、検出信号が示している電流値及び電圧値を乗算（電流値×電圧値）した電力値が規定値以下か否か判断する（Ｓ３０４）。電力値が規定値以下であれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、回転検知回路３
０６及び電力抑制回路６０１が正常に動作していることを意味する。したがって、この場合、ＣＰＵ４０１は自己診断の結果正常であると判断して、ＰＷＭ回路３３２及び電力抑制回路６０１に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及びパワー信号の送出を停止する（Ｓ３０５）。
一方、電力値が規定値よりも大きかった場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、電力抑制回路６０１が正常に動作せずにインバータ回路３０５の発振動作が抑制されていないことを意味する。この場合、ＣＰＵ４０１は直ちにＰＷＭ回路３３２に出力しているＯＮ／ＯＦＦ信号及び電力抑制回路６０１に出力しているパワー信号の送出を停止して加熱を停止し（Ｓ３０６）、エラー通知の処理を実行する（Ｓ３０７）。例えば、故障が発生していることを示すメッセージを図示していない操作パネルに表示する。そして、ＣＰＵ４０１は以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ３０８）。又は警報音声を発する。
なお、ＣＰＵ４０１はステップＳ３０１の処理で回転検知信号が定着ベルト２３０の停止を示していないと判断した場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、加圧ローラ２４０等の回転を停止しているにも拘わらず、回転検知回路３０６が回転を検知していることとなるので、回転検知回路３０６又は回転信号発生手段３０１に故障が発生していることになる。この場合も、ＣＰＵ４０１はエラー通知を行い（Ｓ３０７）、以後の印字動作（加熱動作）は行わないように制御する（Ｓ３０８）。
このように、定着着装置２００が保温モードにある場合に、ＣＰＵ４０１が電力抑制回路６０１の診断を行うことにより、電力抑制回路６０１の故障を事前に発見できると共に、電力抑制回路６０１が正常であることを確認しながらＩＨ電源６００を運転でき、定着装置２００の信頼性をさらに高くすることができる。
なお、本実施の形態では、電力抑制回路をＩＨ電源側に搭載した場合を示したが、本体装置側に搭載するようにしてもよい。また、ＩＨ電源側に本体装置とは別の電源側プロセッサを搭載して電力抑制回路と同じ動作をさせるようにしてもよい。
本発明の定着装置の第１の態様は、記録媒体上の未定着画像を加熱定着する回転加熱体と、前記回転加熱体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に対して給電する電源と、前記回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認する自己診断手段と、を具備する構成を採る。
このように構成によれば、回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認するので、装置の安全性を確認した上で、運転することができる。
本発明の定着装置の第２の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を具備する構成を採る。
この構成によれば、本体装置ではなくて、電源に発振停止回路を設置することができ、装置本体側に発振停止機能を持たせる場合に比べて、装置本体のＣＰＵからの独立性を高める設計が可能となる。
本発明の定着装置の第３の態様は、上記第２の態様に記載の定着装置において、前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段と、プロセッサから独立して設けられ前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速
度であることを検知する回転検知手段とを具備する構成を採る。
この構成によれば、回転検知手段をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱停止の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の定着装置の第４の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を停止させる電源側プロセッサと、を具備する構成を採る。
この構成によれば、発振停止回路に相当する電源側プロセッサを、本体装置ではなくて、電源に設置したので、装置本体側に発振停止機能を持たせる場合に比べて、装置本体のＣＰＵからの独立性を高める設計が可能となる。
本発明の定着装置の第５の態様は、上記第４の態様に記載の定着装置において、前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段を備え、前記電源側プロセッサが前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速度であることを検知する構成を採る。
この構成によれば、回転検知機能をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱停止の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の定着装置の第６の態様は、上記第１態様に記載の定着装置において、前記自己診断手段は、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、自己診断を実行する構成を採る。
この構成によれば、装置本体側のＣＰＵの負荷が小さいときに自己診断することができ、ＣＰＵに大きな負荷をかけずに自己診断することができる。
本発明の定着装置の第７の態様は、上記第１の態様に記載の定着装置において、前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される電力制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記電力制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を抑制させる電力抑制回路と、具備する構成を採る。
この構成によれば、電力抑制回路をプロセッサから独立して設けたので、プロセッサの信頼性に影響されることなく、加熱抑制の条件が成立しているか否か判断することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の第８の態様は、記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により前記記録媒体上に形成された未定着画像を回転加熱体により加熱定着する定着装置とを備え、前記定着装置として、上記第１の態様に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置である。
本明細書は、２００４年３月３日出願の特願２００４−０５９７５４に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用可能な定着装置の加熱停止の条件が成立しているときに加熱を抑制する機構が正常に動作することを自己診断し、制御回路を介在させずに回転加熱部材の過昇温を確実に防止することを可能にすることである。
本発明の実施の形態１及び実施の形態２が適用される画像形成装置の全体構成図 本実施の形態１に係る図１に示す画像形成装置に備えた定着装置の側断面図 本実施の形態１に係る定着装置の機能ブロック図 本実施の形態１に係る図３に示す定着装置に備えたＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態１に係る図４に示すＩＨ電源に備えた回転検知回路の回路構成図 本実施の形態１に係る定着装置の自己診断のためのフロー図 本発明の実施の形態２に係る定着装置におけるＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態２に係る定着装置の自己診断のためのフロー図 本発明の実施の形態３に係る定着装置におけるＩＨ電源の回路構成図 本実施の形態３に係る定着装置の自己診断のためのフロー図

Claims (8)

  1. 記録媒体上の未定着画像を加熱定着する回転加熱体と、前記回転加熱体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に対して給電する電源と、前記回転加熱体を加熱しない条件が成立している時に加熱する指示を与えて、前記回転加熱体が加熱されないことを確認する自己診断手段と、を具備する定着装置。
  2. 前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合、前記インバータ回路の発振を停止させる発振停止回路と、を具備する請求項１記載の定着装置。
  3. 前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段と、プロセッサから独立して設けられ前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速度であることを検知する回転検知手段とを具備する請求項２記載の定着装置。
  4. 前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を停止させる電源側プロセッサと、を具備する請求項１記載の定着装置。
  5. 前記回転加熱体の回転速度に応じた位相信号を出力する信号発生手段を備え、前記電源側プロセッサが前記位相信号から前記回転加熱体の回転状態が停止又はしきい値以下の回転速度であることを検知することを特徴とする請求項４記載の定着装置。
  6. 前記自己診断手段は、電源ＯＮ毎及び又はスリープ状態からの復帰毎及び又は待機中の一定周期毎に、自己診断を実行することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
  7. 前記電源は、前記加熱手段に対して高周波交流電流を給電するインバータ回路と、プロセッサから供給される電力制御信号に従って前記インバータ回路の発振動作を制御し、前記回転加熱体が停止又はしきい値以下の回転速度の場合には前記電力制御信号に従わずに前記インバータ回路の発振を抑制させる電力抑制回路と、具備する請求項１記載の定着装置。
  8. 記録媒体上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により前記記録媒体上に形成された未定着画像を回転加熱体により加熱定着する定着装置とを備え、
    前記定着装置として、請求項１記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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