(57)【要約】【課題】加熱部材の硬度上昇を抑制し、加熱部材と加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保することができる定着装置を提供する。【解決手段】所定の位置で固定され、駆動機構により回転される第１のローラ部材（加熱ローラ２）と、軸部材を有し、この軸部材と接続されている軸受け部材を介して、圧力提供機構４により加熱ローラ２に向かって押し当てられている第２のローラ部材（加圧ローラ３）と、加熱ローラ２および加圧ローラ３の少なくとも一方に形成されている弾性層２ｂと、弾性層の外側に形成されている導電層２ｃと、コイルを含み、コイルから発生する磁界により導電層２ｃを誘導加熱させる誘導加熱装置６と、誘導加熱に起因する熱膨張による加熱ローラ２あるいは加圧ローラ３の外周面の膨張を検出することにより、加熱ローラ２あるいは加圧ローラ３の硬度の変化を検出する硬度変化検出機構とを備える。【選択図】図２
2006259738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置で固定され、駆動機構により回転される第１のローラ部材と、
軸部材を有し、この軸部材と接続されている軸受け部材を介して、圧力提供機構により前記第１のローラ部材に向かって押し当てられている第２のローラ部材と、
前記第１のローラ部材および前記第２のローラ部材の少なくとも一方に形成されている弾性層と、
前記弾性層の外側に形成されている導電層と、
コイルを含み、前記コイルから発生する磁界により前記導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、
前記誘導加熱に起因する熱膨張による前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の外周面の膨張を検出することにより、前記第１のローラ部材あるいは前記２のローラ部材の硬度の変化を検出する硬度変化検出機構とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記硬度変化検出機構は、前記誘導加熱装置の前記コイルの電気特性が変化したことを検知し、前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記硬度変化検出機構は、前記膨張した前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の外周面が前記圧力提供機構を動かすことにより、移動した前記圧力提供機構と接触して導通し、前記第１のローラあるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出する硬度変化検出部を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記硬度変化検出機構は、前記圧力提供機構と非接触で、前記圧力提供機構の移動を検知し、前記第１のローラあるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記硬度変化検出機構は、発光素子と、この発光素子からの光を受ける受光素子と、前記軸受け部材に備えられる遮光部材とを含み、前記圧力提供機構の移動により、前記発光素子から前記受光素子への光が前記遮光部材により遮断されることで、前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記硬度変化検出機構は、前記導電層の温度変化を検知し、前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記硬度変化検出機構は、前記膨張した前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の外周面の広がりにより導通し、前記第１のローラあるいは前記第２のローラ部材の硬度の変化を検出する硬度変化検出部を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記硬度変化検出機構は、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材との距離の変化を検出することにより、前記第１のローラ部材あるいは前記２のローラ部材の硬度の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置、およびこれを実装した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。
【０００３】
定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱部材と、この加熱部材に所定の圧力を提供する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材との接触領域（ニップ部）には所定の接触幅（ニップ幅）が形成される。このニップ部を通過する用紙上の現像材は、加熱部材からの熱によって溶融され、加圧部材により加圧されて、用紙上に定着する。この定着装置において、近年、誘導加熱を利用した加熱装置が利用されている。例えば、コイルから磁界を発生させ、加熱部材の外側に形成された薄膜の導電層に渦電流を流して発熱させる加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−９３５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加熱部材は、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保するため、導電層の内側にローラ状の弾性部材を含む。この弾性部材は、例えば発泡ゴム等により構成され、多くの空気を含むため熱膨張率が大きい。一方、金属等を含む導電層は、弾性部材の熱膨張率よりも小さい。このため、膨張した弾性部材が導電層を内側から押し上げ、加熱部材の硬度が硬くなり、一定以上のニップ幅が確保できない問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、その目的は、加熱部材の硬度上昇を抑制し、加熱部材と加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、定着装置は、所定の位置で固定され、駆動機構により回転される第１のローラ部材と、軸部材を有し、この軸部材と接続されている軸受け部材を介して、圧力提供機構により前記第１のローラ部材に向かって押し当てられている第２のローラ部材と、前記第１のローラ部材および前記第２のローラ部材の少なくとも一方に形成されている弾性層と、前記弾性層の外側に形成されている導電層と、コイルを含み、前記コイルから発生する磁界により前記導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、前記誘導加熱に起因する熱膨張による前記第１のローラ部材あるいは前記第２のローラ部材の外周面の膨張を検出することにより、前記第１のローラ部材あるいは前記２のローラ部材の硬度の変化を検出する硬度変化検出機構とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、加熱部材の硬度上昇を抑制し、加熱部材と加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保することができる定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置に適用可能な４連タンデム型カラー画像形成装置を示す断面図である。
【００１０】
図１に示す通り、４連タンデム型カラー画像形成装置は、画像形成手段であるプロセスユニット１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを含む。プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄは、それぞれ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の現像剤が適用されている画像形成手段であって、それぞれ、画像形成装置本体に対して、着脱自在である。各プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄは、像担持体（像担持手段）である感光体ドラム１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄをそれぞれ有し、これら感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄの外周面に形成されている感光領域に現像剤像が形成される。すなわち、感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄは、光が照射されることにより電位が変更される感光領域を外周面に有し、この感光領域に互いに電位の異なる画像領域と非画像領域が形成される。なお、像担持体は、感光体ドラムの代わりに感光体ベルトを用いてもよい。
【００１１】
また、各プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄの近くには、それぞれ図示しない画像形成処理制御部等から供給される画像信号に対応して光強度が変化されているレーザビームを感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄのそれぞれに露光する露光装置１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄが配置されている。なお、上記露光装置１０７ａ〜１０７ｄから出力されるレーザビームは、画像の濃度等に応じた所定の光強度を有することができる。また、露光装置１０７ａ〜１０７ｄは、レーザの代わりにＬＥＤを用いてもよい。
【００１２】
各プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄの感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄと対向する側には、被画像形成媒体である用紙（転写媒体）Ｐを搬送する搬送手段として搬送ベルト（搬送部）１１１が設けられている。この搬送ベルト１１１は用紙Ｐを矢印Ｙ方向に搬送し、用紙Ｐは、感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄ上に形成された現像剤像と当接される。
【００１３】
搬送ベルト１１１は、用紙Ｐの搬送方向Ｙと直交する方向（図面奥行き方向，感光体ドラムの長手方向）において、感光体ドラム１０３ａの長さ寸法とほぼ等しい長さ（幅）を有している。この搬送ベルト１１１は、無端状（シームレス）ベルトの形状で、搬送ベルト１１１を所定の速度で回動させる駆動ローラ１１５及び従動ローラ１１３上に担持されている。駆動ローラ１１５から従動ローラ１１３までの距離は、約３００ｍｍ程である。駆動ローラ１１５及び従動ローラ１１３は、それぞれ図示矢印ｊ及びｉ方向にそれぞれ回転可能に設けられている。駆動ローラ１１５の回転に伴って、搬送ベルト１１１が回転し、従動ローラ１１３が従動回転する。搬送ベルト１１１は、従動ローラ１１３の外側方向への加重によりスリップしないよう十分張力が加えられている。
【００１４】
次に、プロセスユニット１０１ａについて説明する。
【００１５】
プロセスユニット１０１ａは、感光体ドラム１０３ａ、帯電チャージャ１０５ａ、現像装置１０９ａ、除電ランプ１１９ａを備える。
【００１６】
感光体ドラム１０３ａは、所定の電位が与えられた状態で光が照射されることで、光が照射されている領域の電位が変化し、その電位の変化を静電像として所定時間の間保持できる感光体（感光領域）を外周面に有する。また、感光体ドラム１０３ａは、例えば直径３０ｍｍの円筒状であり、図示矢印方向（時計周り）に回転可能に設けられている。感光体ドラム１０３ａの周囲には、回転方向に沿って除電ランプ１１９ａ、帯電チャージャ１０５ａ、現像装置１０９ａが配置されている。
【００１７】
帯電チャージャ１０５ａは、感光体ドラム１０３ａの表面に対向して設けられており、感光体ドラム１０３ａを一様に帯電させる。なお、帯電チャージャ１０５ａは、コロナワイヤや接触ローラ、あるいは接触ブレードであっても良い。この帯電チャージャ１０５ａの感光体ドラム１０３ａ下流側であって、現像装置１０９ａよりも上流側に、露光装置１０７ａからのレーザが露光される。この露光装置１０７ａの露光により、帯電チャージャ１０５ａにより帯電されている感光体ドラム１０３ａの表面に静電潜像が形成される。
【００１８】
現像装置１０９ａは、イエローの現像剤を収容し、露光装置１０７ａの露光位置よりも感光体ドラム１０３ａの下流側に配置され、露光装置１０７ａにより形成された感光体ドラム１０３ａ上の静電潜像の画像部に前記イエローの現像剤を供給し、現像剤像を形成する。
【００１９】
除電ランプ１９ａは、感光体ドラム３ａと用紙Ｐとの当接位置よりも下流側に配置され、感光体ドラム１０３ａの現像剤像が搬送ベルト１１により搬送されてきた用紙Ｐに転写した後、感光体ドラム３ａの表面電荷を一様な光照射によって除電する。
【００２０】
これにより画像形成の１サイクルが完了し、次の画像形成プロセスにおいて、再び帯電チャージャ１０５ａが未帯電の感光体ドラム３ａを一様に帯電する。
【００２１】
搬送ベルト１１１上には、駆動ローラ１１５と従動ローラ１１３との間に用紙Ｐの搬送方向に沿ってプロセスユニット１０１ａの他、プロセスユニット１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが配置されている。
【００２２】
プロセスユニット１０１ｂ〜１０１ｄは、いずれもプロセスユニット１０１ａと同様の構成をしている。即ち、感光体ドラム１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが各々のプロセスユニットのほぼ中心に設けられている。各感光体ドラムの周囲には、それぞれ帯電チャージャ１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが設けられている。各帯電チャージャ１０５ｂ〜１０５ｄの下流に位置されている、露光装置１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄからの露光位置よりも下流には、現像装置１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ、および、除電ランプ１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄがそれぞれ設けられている。これらプロセスユニット１０１ｂ〜１０１ｄにおいては、現像装置１０９ｂ〜１０９ｄに収容されている現像剤の色が異なる。現像装置１０９ｂにはマゼンタの現像剤、現像装置１０９ｃにはシアンの現像剤、現像装置１０９ｄにはブラックの現像剤が収容されている。
【００２３】
搬送ベルト１１１によって搬送される用紙Ｐはそれぞれの感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄと順次当接する。この用紙Ｐとそれぞれの感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄとの当接位置近傍には、転写手段としての転写装置１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄがそれぞれの感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄに対応して設けられている。すなわち、転写装置１２３ａ〜１２３ｄは対応する感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄの下方で搬送ベルト１１１に背面接触して設けられ、搬送ベルト１１１を介してプロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄと対向している。この搬送ベルトを介してプロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄと感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄとがそれぞれ対向する位置には、感光体ドラム１０３ａ〜１０３ｄのそれぞれから用紙Ｐにトナー像が転写される転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄが定義されている。
【００２４】
転写装置１２３ａは、電圧印加手段で直流電源１２５ａに接続されている。同様にして、転写装置１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄは直流電源１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄにそれぞれ接続されている。転写装置１２３ａは、用紙Ｐが転写領域Ｔａに達すると、直流電源１２５ａから転写バイアス電圧が印加される。これにより、転写装置１２３ａと感光体ドラム１０３ａとの間に転写電界が形成され、感光体ドラム１３ａ上のイエロートナー像は、転写電界に従って用紙Ｐに転写される。
【００２５】
また、転写装置１２３ｂは、用紙Ｐが転写領域Ｔｂに達すると、直流電源１２５ｂから直流電源１２５ａからの転写バイアス電圧より高い転写バイアス電圧が印加される。これにより、イエロートナー像の上に、マジェンダのトナー像を重ねて転写することができる。転写装置１２３ｃは、用紙Ｐが転写領域Ｔｃに達すると、直流電源１２５ｃから直流電源１２５ｂからの転写バイアス電圧より高いバイアス電圧が印加される。これにより、マジェンダトナー像の上に、シアンのトナー像を重ねて転写することができる。転写装置１２３ｄは、用紙Ｐが転写領域Ｔｄに達すると、直流電源１２５ｄから直流電源１２５ｃからの転写バイアス電圧より高いバイアス電圧が印加される。これにより、シアントナー像の上に、ブラックのトナー像を重ねて転写することができる。このように、既に転写されている現像剤の転写時に利用された転写バイアスよりも高い電圧を転写装置に印加することにより、そのトナー像の上に重ねて次のトナー像を転写することができる。
【００２６】
図１において、搬送ベルト１１１の正面右手には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１２６が設けられている。画像形成装置本体には、給紙カセット１２６から用紙Ｐを１枚ずつピックアップするピックアップローラ２７が図示矢印ｆ方向に回転可能に設けられている。ピックアップローラ１２７と、搬送ベルト１１１との間にはレジストローラ対１２９が回転可能に設けられている。レジストローラ対１２９は所定のタイミングで、用紙Ｐを搬送ベルト１１１上へ供給する。
【００２７】
また、搬送ベルト１１１上には、用紙Ｐを搬送ベルト１１１表面に静電吸着させるための金属ローラ１３０が配置されている。金属ローラ１３０は、接地（アース）されている。
【００２８】
また、用紙吸着のためのベルト帯電のために、搬送ベルト１１１の従動ローラ１１３を対向電極として、従動ローラ１１３下部に搬送ベルト１１１を介してコロナ帯電器１３１が設置されている。
【００２９】
一方、図１において、搬送ベルト１１１の正面左手には、各プロセスユニット１０１ａ〜１０１ｄにより転写された現像剤を用紙Ｐ上に定着する定着器１と、この定着器１にて定着された用紙Ｐが排出される排紙トレイ３４が設けられている。定着器１は、トナー像を保持する用紙Ｐに、所定の熱および圧力を提供し、溶融されたトナー像を用紙Ｐに固定（定着）させる構成を有する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図２は、図１に示した定着装置１の一例を示す。また、図３は、図２に示した定着装置１の一部を断面的に示した図である。図４は、図２に示す定着装置に含まれる弾性部材の概略図を示す。
【００３１】
図２に示す通り、定着装置１は、被転写材すなわち用紙Ｐのトナーが付着している面に接触可能で、トナーおよび用紙Ｐを加熱する加熱部材（加熱ローラ）２と、加熱ローラ２に所定の圧力を与える加圧部材（加圧ローラ）３と、加圧ローラ３に所定の圧力を提供する加圧機構４と、誘導加熱を利用して加熱ローラ２を昇温させる誘導加熱装置６とを有する。
【００３２】
加熱ローラ２は、金属製の軸部材２ａと、この周りに位置する弾性部材２ｂと、導電層２ｃと、第２の弾性層２ｄと、離型層２ｅとを有する。
【００３３】
軸部材２ａは、図３に示す通り、定着装置１の本体に固定されているフレーム１Ａに設けられているベアリングＢＲを介して、定着装置１に固定されている。
【００３４】
また、弾性部材２ｂは、図４に示すように、軸方向の中央部分の外径が、端部の外径に比べて小さい形状を有する。
【００３５】
加圧ローラ３は、軸部材３ａと、この外側に配置される弾性部材（例えばシリコンゴム）３ｂと、離型層（例えばフッ素ゴム）３ｃを含む。
【００３６】
加圧機構（圧力提供機構）４は、軸部材３ａと接続されている軸受け部材４ａを介して、加圧スプリング４ｂの伸縮力により加圧ローラ３を加熱ローラ２に向かって押し当てる。
【００３７】
これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３の接触部分には、用紙Ｑの搬送方向に一定の幅（ニップ幅）のニップ部が形成される。加熱ローラ２は、駆動モータＭにより矢印ＣＷ方向に回転される。この加熱ローラ２の回転に伴い、加圧ローラ３は、矢印ＣＣＷ方向に回転される。
【００３８】
加熱ローラ２の周囲には、剥離用ブレード５と、クリーニング部材７とが設けられている。剥離ブレード５は、用紙Ｑの搬送方向で加熱ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部の下流側に配置され、用紙Ｑを加熱ローラ２から剥離する。クリーニング部材７は、加熱ローラ２に付着するオフセットされたトナーや紙粉等のゴミを除去する。
【００３９】
また、加熱ローラ２の長手方向には、加熱ローラ２の温度を検出するサーミスタ（温度検出部）８と、加熱ローラ２の表面温度の異常を検知して加熱ローラ２の加熱させるための電力の供給を停止させるサーモスタッド９が配置されている。なお、サーミスタ８は、加熱ローラ２の長手方向に複数設けられることが好ましく、サーモスタッド９は、加熱ローラ２の長手方向に少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。
【００４０】
加圧ローラ３の周囲には、用紙Ｑを加圧ローラ３から剥離するための剥離用ブレード１０と、加圧ローラ３に付着するトナーを除去するためのクリーニング部材１１が配置されている。
【００４１】
誘導加熱装置６は、コイル６ａと、このコイル６ａの背面側（加熱ローラ２から遠い方のコイル面側）に配置されるコア６ｂと、さらに外側に配置され、これらを覆う耐熱樹脂部材６ｃと、コイル６ａ、コア６ｂおよび耐熱樹脂部材６ｃを支持する加熱装置フレーム６ｄとを含む。また、図３に示すように、この加熱装置フレーム６ｄは、固定部材Ｒ（ねじ止め、接着剤、勘合穴等）を介して定着装置１のフレーム１Ａに固定されている。すなわち、コイル６ａは、定着装置１の所定の位置に固定されている。また、上述した通り軸部材２aも定着装置フレーム１Aに固定されている。このため、軸部材２ａとコイル６ａとの距離は一定であり、変化しない。
【００４２】
コイル６ａは、図５を用いて後に説明するように、定着装置１の動作を統括的に制御するＣＰＵ２８等により制御され、所定の高周波電流が供給されることにより、所定の磁界を発生する。この磁界により、加熱ローラ２に導電層２ｃに渦電流が流れ、導電層２ｃの抵抗値に応じてジュール熱が発生し、加熱ローラ２が発熱する。
【００４３】
よって、トナーを保持する用紙Ｐは、加熱ローラ２と加圧ローラ３との間に形成されるニップ部を通過することで、トナーが溶融され、溶融されたトナーが用紙Ｐに圧着され、画像が定着される。
【００４４】
なお、上述の通り、弾性部材２ｂを図４に示した通り、軸方向に異なる外径を有する形状にすることで、熱膨張した加熱ローラ２の内側の空気が、弾性部材２ｂと導電層２ｃとの間の空隙部分に退避できるような構成となっている。これは、上述の弾性部材２ｂと導電層２ｃの熱膨張率の差異に起因して加熱部材２の硬度が高くなりすぎる問題を改善の方向に導く。
【００４５】
次に、図５を用いて、図１，２に示される定着装置１を制御する制御部の構成、および誘導加熱の制御方法の一例について説明する。なお、本実施の形態において、図２に示したコイル６ａは、図５に示すような、加熱ローラ２の長手方向の中央部分と対向して配置される中央コイル６１ａと、この中央コイルの両端に配置される端部コイル６２ａを含む。
【００４６】
図５に示される制御部は、誘導加熱制御回路（ＩＨ制御回路）２００と、整流回路２５と、商用交流電源２６と、入力電力モニタ２７と、定着装置１を統括的に制御するＣＰＵ２８を有する。
【００４７】
ＩＨ制御回路２００は、中央コイル６１ａを含む第１のインバータ回路と、端部コイル６２ａを含む第２のインバータ回路とを含む。
【００４８】
第１のインバータ回路は、並列に接続される中央コイル６１ａと共振用のコンデンサ２１とを含む第１の共振回路と、この第１の共振インバータ回路と直列に接続されるスイッチング素子２３を含む。第２のインバータ回路は、並列に接続される端部コイル６２ａと共振用のコンデンサ２２とを含む第２の共振回路と、この第２の共振回路と直列に接続されるスイッチング素子２４とを含む。
【００４９】
コイル６１ａは、コイル６１ａに流れる電流値を検知する電流検知部３３と、コイル６１ａに供給されている電圧値を検知する電圧検知部３４と、とそれぞれ接続されている。
【００５０】
この第１、第２のインバータ回路には、整流回路２５によって平滑化された商用交流電源２６からの直流電流が供給される。なお、整流回路２５と商用交流電源２６との間には、サーモスタット９と、商用交流電源２６から提供される電流および電圧の積である入力電力Ｐ１がモニタされる入力電力モニタ２７が接続されている。
【００５１】
サーモスタット９は、加熱ローラ２の表面温度が異常温度まで達した場合、コイル６１ａ，６２ａに供給される商用交流電源２６からの電流を遮断する。
【００５２】
入力電力モニタ２７は、商用交流電源２６と接続されるトランス（変圧器）２７ａと、トランス２７ａから送伝される入力電力Ｐ１を検出する入力電力検出回路２７ｂを含む。
【００５３】
ＣＰＵ２８は、入力電力検出回路２７ａと、第１のタイマー２８ａと、ＲＯＭ２８ｂと、表示・操作部２８ｃと、第２のタイマー２８ｄと、インターフェース２８ｅと、制御回路２９と、制御回路３０と、サーミスタ８ａ，８ｂと、電流検知部３３と、電圧検知部３４と接続され、入力電力検出回路２７ａからの入力電力情報Ｐ１と、サーミスタ８ａからの温度情報Ｐ２と、サーミスタ８ｂからの温度情報Ｐ３と、電流検知部３３からの電流値Ｐ４と、電圧検知部３４からの電圧値Ｐ５が入力される。インターフェース２８ｅは、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や周辺機器等と通信可能に接続され、交信することができる。インターフェース２８ｅを介して、例えば、表示・操作部２８ｃに表示されるようなメッセージをＰＣや周辺機器等に配信し、ユーザやサービスエンジニアに知らせることができる。
【００５４】
ＣＰＵ２８は、これら入力信号Ｐ１〜Ｐ５に基づいて、導電層２ｃを発熱させ、加熱ローラ２の表面温度を設定温度に維持するよう制御する。
【００５５】
ここで、図６も参照しつつ、ＣＰＵ２８による加熱ローラ２の誘導加熱制御方法の一例について説明する。なお、図６は、時間（横軸）と、コイル６１ａに流れる電流値（縦軸）との関係を示す。
【００５６】
例えば、加熱ローラ２の中央部のみを発熱させる場合（すなわち、コイル６１ａに高周波電流を供給する場合）、ＣＰＵ２８は、制御回路２９に駆動回路３１を所定の駆動周波数で駆動するよう指示する。これにより、スイッチング素子２３が所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、コイル６１ａに高周波電流が流れる。
【００５７】
図６を参照して詳細に説明すると、スイッチング素子２３がＯＮされ、コイル６１ａに電流が流れる。これと同時に、ＣＰＵ２８は、第１のタイマー２８ａによる計測を開始する。このとき、コイル６１ａに流れる電流は、図６に示すように、時間の経過と共に徐々に増加する（ｔ１〜ｔ２）。なお、このようにスイッチング素子がＯＮしている時間（ｔ１〜ｔ２）を、以下ＯＮ時間と呼称する。
【００５８】
ＣＰＵ２８は、入力電力検出回路２７ａから入力される入力電力情報Ｐ１や、電流検知部３３から入力される電流値Ｐ４、あるいは電圧検知部３４から入力される電圧値Ｐ５等に基づき、コイル６１ａに所定の電力Ｗ６１が供給されたか否かを判断する。コイル６１ａに所定の電力Ｗ６１が供給されると、ＣＰＵ２８は、スイッチ素子２３をＯＦＦするよう、制御回路２９に指示する。またこれと同時に、ＣＰＵ２８は、タイマー２８ａの計測を停止させ、このタイマー２８ａにより計測されたスイッチング素子２３のＯＮ時間Ｔ１（ｔ１〜ｔ２）を、ＲＯＭ２８ａに保存する。
【００５９】
スイッチ素子２３がＯＦＦされると、コイル６１ａに流れていた電流は、コンデンサ２１に流れ込むようになり、コンデンサ２１が充電される（ｔ２〜ｔ３）。その後、充電されたコンデンサ２１は放電を始め、コイル６１ａには逆方向の電流が流れる（ｔ３〜ｔ４）。コイル６１ａに流れた電流はコンデンサ２１の電圧がゼロになっても急には止まれずスイッチング素子２３の内部を流れる（ｔ４〜ｔ５）。そして、ＣＰＵ２８は、コイル６１ａに流れる電流がゼロになったところで再度、スイッチグ素子２３をＯＮする。このＯＮ／ＯＦＦ制御が繰り返されることで、コイル６１ａに高周波電流が供給される。
【００６０】
このようにして、コイル６１ａに高周波電流が供給されると、コイル６１ａから所定の磁界が発生する。このコイル６１ａからの磁界を受けた導電層２ｃには渦電流が流れる。こうして導電層２ｃは、誘導加熱により発熱し、加熱ローラ２の表面温度が上昇する。この加熱ローラ２の表面温度をサーミスタ８が検出し、温度情報Ｐ２，Ｐ３をＣＰＵ２８に出力する。そして、ＣＰＵ２８は、この温度情報Ｐ２，Ｐ３および他の入力情報Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５等に基づき、加熱ローラ２の表面温度がトナーの溶融定着に適した設定温度になるための適当な駆動周波数を制御回路２９に指示する。このようなフィードバック制御により、加熱ローラ２の表面温度を設定温度に維持することができる。
【００６１】
また、ＣＰＵ２８は、タイマー２８ａにより計測されたＯＮ時間Ｔ１と、駆動回路３１に指示される駆動周波数に応じて予め規定されているスイッチング素子２３の規定ＯＮ時間Ｔ２とを比較し、コイル６１ａの電気特性が変化したことを検知できる。すなわち、コイル６１ａの電気特性の変化により、導電層２ｃとコイル６１ａとの距離が変化したことが判断される。これにより、熱膨張により加熱ローラ２の外周面が膨張したこと、言い換えると、加熱ローラ２の外径が大きくなったことが判断される。すなわち、加熱ローラ２の表面硬度が変化したことが判断される。
【００６２】
ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の表面硬度の変化を検出すると、少なくとも、加熱ローラ２を加熱するＩＨ制御回路２００の動作を停止させる信号を出力する。本実施の形態においては、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止され、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）が表示される。
【００６３】
このように、本実施の形態において図５を用いて説明した制御部は、タイマー２８ａにより計測されたＯＮ時間Ｔ１に基づき、コイル６１ａあるいは６２ａの電気特性の変化を検知し、熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる硬度変化検出機構を含んでいる。
【００６４】
つまり、この硬度変化検出機構は、コイル６１ａの電気特性の変化を利用して、加熱ローラ２の硬度の変化を検出している。
【００６５】
これは、以下に示す原理より理解される。
【００６６】
上述のとおり、ＣＰＵ２８は、入力される入力電力情報Ｐ１、電流値Ｐ４、電圧値Ｐ５等に基づき、コイル６１ａに所定の電力Ｗ６１が供給されたと判断し、スイッチング素子２３をＯＦＦしている。従って、コイル６１ａの電気特性の変化（ここでは抵抗値の変化）により、一定時間に供給される電力Ｗ６１も変化するため、図６に示した電流値の増加速度も変化する。よって、コイル６１ａの抵抗値に応じて電力Ｗ６１が供給されるまでにかかる時間（すなわちＯＮ時間）も変化する。
【００６７】
このため、タイマー２８ａにより計測されたＯＮ時間Ｔ１と、供給される電力Ｗ６１に応じて予め規定されているＯＮ時間Ｔ２とを比較して、許容される範囲以上の差がある場合は、誘導加熱に利用されるコイル６１ａ，６２ａの抵抗値が変化したと判断できる。
【００６８】
このように、コイル６１ａの電気特性が変化したことを検知することにより、コイル６１ａと導電層２ｃとの距離が変化したことを検知する。つまり、ＣＰＵ２８は、熱膨張により加熱ローラ２の外径が大きくなり導電層２ｃがコイル６ａに近付いたと判断できる。
【００６９】
よって、ＣＰＵ２８は、タイマー２８ａにより計測されたＯＮ時間Ｔ１と、予め規定されているＯＮ時間Ｔ２とを比較して、許容される範囲以上の差がある場合、加熱ローラ２が熱膨張により外径が大きくなり、加熱ローラ２の硬度が変化したと判断する。
【００７０】
上述の通り、本実施の形態においては、コイル６１ａを例に誘導加熱制御方法の一例について説明したが、コイル６２ａも、コイル６１ａと同様に制御され、所定の高周波電流が供給され、ＯＮ時間がタイマー２８ａにより検出され、ＲＯＭ２８ｂに保存され、その後規定値と比較される。
【００７１】
また、本実施の形態においては、弾性部材２ｂは、例えばシリコンゴム又は発泡ゴムにより構成され、導電層２ｃは、厚さ０．０３〜２ｍｍ程度のアルミニウム、ニッケルあるいは鉄等により構成され、第２の弾性層２ｄは、厚さ２０μｍ程度の例えばシリコンゴムより構成され、離型層２ｅは、最外周部分に厚さ３０μｍ程度で形成され、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、もしくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物）により構成されている。
【００７２】
（第２の実施の形態）
次に、図７を参照して、図２に用いて説明した定着装置と異なる例について説明する。
【００７３】
図７は、第２の実施の形態に係る定着装置の一例を示す。なお、図２と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略し、あるいは図示を省略する。
【００７４】
図７に示すように、定着装置１は、加熱ローラ２と、加圧ローラ３と、誘導加熱を利用して加熱ローラ２を昇温させる誘導加熱装置６と、この誘導加熱装置６をコントロールするＩＨ制御回路２００と、このＩＨ制御回路２００と接続されているＣＰＵ２８と、このＣＰＵ２８と接続され、加熱ローラ２等の熱膨張により硬度変化を検知するためのマイクロスイッチ素子３１０とを有する。
【００７５】
加熱ローラ２は、例えば、図３に示したようにベアリングＢＲを介して、定着装置１に固定されている軸部材２ａと、この軸部材２ａの周りに配置されている弾性部材２ｂ、導電層２ｃ、第２の弾性層２ｄ、離型層２ｅとを有し、駆動モータＭにより矢印ＣＷ方向に回転される。この加熱ローラ２の回転に伴い、加圧ローラ３は、矢印ＣＣＷ方向に回転される。
【００７６】
加圧機構（圧力提供機構）４は、軸部材３ａと接続されている軸受け部材４ａを介して、加圧スプリング４ｂの伸縮力により加圧ローラ３を加熱ローラ２に向かって押し当てる。これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３の接触部（ニップ部）には、用紙Ｐの搬送方向に一定の幅（ニップ幅）が形成される。
【００７７】
軸受け部材４ａは、加圧スプリング４ｂの伸縮に応じて矢印Ｑ方向に移動可能に、加圧スプリング４ｂに支持されている。
【００７８】
この軸受け部材４ａの付近で、加熱ローラ２から遠ざかる方向に移動した軸受け部材４ａが接触する所定の位置に、マイクロスイッチ素子（硬度変化検出機構）３１０が配置されている。マイクロスイッチ素子３１０は、ＣＰＵ２８と接続され、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを示す信号を出力する。
【００７９】
ＣＰＵ２８は、マイクロスイッチ素子３１０のＯＮを示す信号が入力されると、加圧ローラ３の移動によりマイクロスイッチ素子３１０が導通したと判断する。すなわち、弾性部材２ｂが熱膨張することにより加熱ローラ２の外周面の硬度が高くなり、加圧ローラ３が加熱ローラ２の外側方向に向かって押し上げられたことが判断される。これにより、硬度変化検出機構であるマイクロスイッチ素子３１０は、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する。そして、少なくとも、加熱ローラ２を加熱するＩＨ制御回路２００の動作を停止させる。本実施の形態においては、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止され、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）が表示される。
【００８０】
すると、誘導加熱装置６による誘導加熱も停止されているため、加熱ローラ２の温度も低下し始める。このため、膨張していた加熱ローラ２の外周面（外径）も、加熱ローラ２の硬度も、通常に戻る。これにより、加圧ローラ３も図７に示すような元の位置に戻り、マイクロスイッチ素子３１０もオフする。これを受け、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度変化によるエラーが解除されたことを表示・操作部２８ｃに表示する。ユーザにより動作の再開が指示されると、定着装置１を再び動作する。
【００８１】
従って、本実施の形態のように、誘導加熱により発熱する導電層２ｃの内側に弾性部材２ｂを有する加熱ローラ２が、弾性部材２ｂの硬度が変化した場合であっても、マイクロスイッチ素子３１０により加熱ローラ２の硬度の変化が検出され、誘導加熱動作が停止される。
【００８２】
このように、本実施の形態において説明したマイクロスイッチ３１０（硬度変化検出機構）は、加圧ローラ３の移動により、加熱ローラ２の軸部材２ａと加圧ローラ３の軸部材３ａとの間の距離が増加したことを検知して、弾性部材２ｂの熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
次に、図８を参照して、図２に用いて説明した定着装置と異なる例について説明する。
【００８４】
図８は、第３の実施の形態に係る定着装置の一例を示す。なお、図２と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略し、あるいは図示を省略する。
【００８５】
図８に示す通り、加圧ローラ３は、図３に示したようにベアリングＢＲを介して、定着装置１に固定されている。一方、加熱ローラ２は、軸受け部材４ａを介して加圧機構４により加圧ローラ３に押し付けられている。
【００８６】
そして、加圧ローラ３は、駆動モータＭにより矢印ＣＣＷ方向に回転される。加熱ローラ２は、加圧ローラ３の回転に伴い、矢印ＣＷ方向に回転される。
【００８７】
これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３のニップ部には、用紙Ｑの搬送方向に一定のニップ幅が形成される。
【００８８】
硬度変化検出機構３２０は、軸受け部材４ａに設けられる遮光部材３２１と、定着装置１の所定の位置に設けられる発光素子３２２と、この発光素子３２２からの光を受ける受光素子３２３とを有する。発光素子３２２および受光素子３２３は、ＣＰＵ２８と接続されている。なお、この硬度変化検出機構３２０は、フォトカプラ等の光学読み取り素子が利用されてもよい。
【００８９】
受光素子３２３は、図８に示すように、通常、遮光部材３２１により遮断されることなく、連続して発光素子３２２からの光を受けている。
【００９０】
しかし、熱膨張により加熱ローラ２の外周面の硬度が高くなり、加熱ローラ２が移動すると、遮光部材３２１も軸受け部材４ａとともに移動する。そして、遮光部材３２１の移動により、受光素子３２３は、発光素子３２２からの光が一定時間以上遮断される。これにより、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる。
【００９１】
これにより、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度の変化を検出すると、少なくとも、加熱ローラ２を加熱するＩＨ制御回路２００の動作を停止させる。本実施の形態においては、受光素子３２３が一定時間以上遮光されている場合、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止され、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）が表示される。
【００９２】
すると、誘導加熱装置６による誘導加熱も停止されているため、加熱ローラ２の温度も低下し始める。このため、加熱ローラ２の硬度も、通常に戻る。これにより、加熱ローラ２は、図８に示すような元の位置に戻り、受光部３２３も、また発光部３２２からの光を連続して受光できる。これにより、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度変化によるエラーが解除されたことを表示・操作部２８ｃに表示する。ユーザにより動作の再開が指示されると、定着装置１を再び動作する。
【００９３】
従って、本実施の形態のように、誘導加熱により発熱する導電層２ｃの内側に弾性部材２ｂを有する加熱ローラ２が、熱膨張により硬度が変化した場合であっても、加圧ローラ３に反発して反対方向に移動する。これに伴い、軸受け部材４ａも移動する。
【００９４】
よって、硬度変化検出機構３２０は、加熱ローラ２および加圧ローラ３と非接触に、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する。
【００９５】
このように、本実施の形態において説明した硬度変化検出機構３２０は、加熱ローラ２の移動により、加熱ローラ２の軸部材２ａと加圧ローラ３の軸部材３ａとの間の距離が増加したことを検知して、熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる。
【００９６】
（第４の実施の形態）
次に、図９を参照して、図２に用いて説明した定着装置とさらに異なる例について説明する。
【００９７】
図９は、第４の実施の形態に係る定着装置の一例を示す。なお、図２と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略し、あるいは図示を省略する。
【００９８】
図９に示す通り、加圧ローラ３は、図３に示したようにベアリングＢＲを介して、定着装置１に固定されている。
【００９９】
一方、加熱ローラ２は、軸受け部材４ａを介して加圧機構４により加圧ローラ３に押し付けられている。
【０１００】
そして、加圧ローラ３は、駆動モータＭにより矢印ＣＣＷ方向に回転される。加熱ローラ２は、加圧ローラ３の回転に伴い、矢印ＣＷ方向に回転される。
【０１０１】
これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３のニップ部には、用紙Ｑの搬送方向に一定のニップ幅が形成される。
【０１０２】
ＣＰＵ２８は、加圧ローラ３を回転させる駆動モータＭと、加熱ローラ２の表面温度を非接触に検出する温度検出部３３０と接続されている。この温度検出部３３０は、複数の領域の温度を検知できる複眼式のセンサで、Ｓ１、Ｓ２の領域を測定している。ＣＰＵ２８は、温度検出部３３０により検出されるＳ１領域の温度に基づき、加熱ローラ２の表面温度が一定となるように、ＩＨ制御回路２００を制御する。
【０１０３】
また、温度検出部（赤外線温度センサ）３３０は、観察領域Ｓ２内の赤外線を観察する。図９に示す通り、通常は、加熱ローラ２により温められた加熱ローラ２の周辺の雰囲気温度を測定している。
【０１０４】
一方、熱膨張により加熱ローラ２の外周面の硬度が高くなると、加圧ローラ３は、定着装置に固定されているため、加圧機構４により移動可能に支持されている加熱ローラ２が、加圧ローラ３から遠ざかる方へ移動する。そのため、温度検出部３３０の観察領域Ｓ２に加熱ローラ２が近づき、あるいは観察領域Ｓ２内に加熱ローラ２の表面が入る。このとき、温度検出部３３０により検出される温度は、加熱ローラ２により温められた雰囲気温度を測定している通常時に比べてはるかに高い。このため、温度検出部３３０により検出される温度は急激に上昇する。
【０１０５】
従って、ＣＰＵ２８は、この温度の急激な上昇を検知することにより、加熱ローラ２の硬度の変化を検出できる。つまり、温度検出部３３０は、加熱ローラ２の温度を検出すると共に、加熱ローラ２の硬度の変化も検出できる硬度変化検出機構の機能も兼ね備えている。
【０１０６】
ＣＰＵ２８は、温度検出部３３０により急激な温度上昇が検出されると、少なくとも、加熱ローラ２を加熱するＩＨ制御回路２００の動作を停止させる信号を出力する。本実施の形態においては、温度検出部３３０が急激な温度上昇を検出すると、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止され、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）が表示される。
【０１０７】
すると、誘導加熱装置６による誘導加熱も停止されているため、加熱ローラ２の温度も低下し始める。このため、加熱ローラ２の硬度も、通常に戻る。そして、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度変化によるエラーが解除されたことを表示・操作部２８ｃに表示する。ユーザにより動作の再開が指示されると、定着装置１を再び動作する。
【０１０８】
従って、本実施の形態のように、導電層２ｃの内側に弾性部材２ｂを有する加熱ローラ２が、熱膨張により硬度が変化した場合であっても、加熱ローラ２の外周面の膨張により、加圧ローラ３に反発して反対方向に移動する。これにより、加熱ローラ２の表面温度を測定している温度検出部３３０が急激な温度上昇を検出し、加熱ローラ２の硬度の変化が検出される。すなわち、硬度変化検出機構３３０は、加熱ローラ２および加圧ローラ３と非接触に、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する。
【０１０９】
このように、本実施の形態において説明した温度検出部３３０（硬度変化検出機構）は、加熱ローラ２の移動により、加熱ローラ２の軸部材２ａと加圧ローラ３の軸部材３ａとの間の距離が増加したことを検知して、熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる。
【０１１０】
（第５の実施の形態）
次に、図１０を参照して、図２に用いて説明した定着装置とさらに異なる例について説明する。
【０１１１】
図１０は、第５の実施の形態に係る定着装置の一例を示す。なお、図２と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略し、あるいは図示を省略する。
【０１１２】
図１０に示す通り、本実施の形態の定着装置は、例えば図３に示したようにベアリングＢＲを介して、定着装置の所定の位置で固定されている加熱ローラ２と、加圧機構４により、移動可能に支持され、加熱ローラ２に圧力を提供している加圧ローラ３と、加熱ローラ２の外周面の膨張による硬度の変化を検知する硬度変化検出機構３４０とを有する。
【０１１３】
硬度変化検出機構３４０は、ＣＰＵ２８と接続されているマイクロスイッチ素子（硬度変化検出部）３４１と、このマイクロスイッチ３４１と加熱ローラ２の外周面との間配置され、先端が加熱ローラ２の外周面と接触している可動部（圧接部材）３４２と、定着装置の所定の位置で固定され、圧接部材３４２を弾性部材（例えばバネ、ゴム）３４３を介して加熱ローラ２の径方向（矢印Ｕ方向）に移動可能に支持している保持部材３４４とを有する。
【０１１４】
圧接部材３４２の後端は、通常、図１０に示すように、マイクロスイッチ素子３４１とは非接触に配置されている。
【０１１５】
しかし、熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化すると、圧接部材３４２が加熱ローラ２の中心から径方向に沿って反対側に押し上げられる。この押し上げられた圧接部材３４２の後端が、マイクロスイッチ３４１と接触してスイッチがオンされる。そして、ＣＰＵ２８は、マイクロスッチ３４１からのＯＮ信号を受けて、加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出する。
【０１１６】
このようにして加熱ローラ２の硬度の変化を検出すると、ＣＰＵ２８は、少なくとも、加熱ローラ２を加熱するＩＨ制御回路２００の動作を停止させる。本実施の形態においては、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止され、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）が表示される。
【０１１７】
すると、誘導加熱装置６による誘導加熱も停止されているため、加熱ローラ２の温度も低下し始める。このため、加熱ローラ２の硬度も、通常に戻る。これにより、加圧ローラ３も図１０に示すような元の位置に戻り、マイクロスイッチ素子３４１もオフする。これを受け、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の硬度変化によるエラーが解除されたことを表示・操作部２８ｃに表示する。ユーザにより動作の再開が指示されると、定着装置１を再び動作する。
【０１１８】
従って、本実施の形態のように、誘導加熱により発熱する導電層２ｃの内側に弾性部材２ｂを有する加熱ローラ２が、熱膨張により硬度が変化した場合であっても、加熱ローラ２の外周面の膨張を検出することで加熱ローラ２の硬度の変化が検出される。
【０１１９】
なお、圧接部材３４２は、加熱ローラ２の端部に、用紙Ｑが通過しない領域として定義されている非通紙領域に押し当てられているため、加熱ローラ２の表面が劣化して画像不良が発生する虞はない。
【０１２０】
さらに、本実施の形態では、硬度変化検出機構として、上述の通り圧接部材３４２を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、加熱ローラ２の周辺に配置されている剥離用ブレード５、クリーニング部材７、サーミスタ８、オイル塗布部材１２を用いてもよい。
【０１２１】
すなわち、硬度変化検出機構３４０の圧接部材として任意に選択された、剥離用ブレード５、クリーニング部材７、サーミスタ８、オイル塗布部材１２等のうち少なくとも１つを、加熱ローラ２の径方向に移動可能に配置し、加熱ローラ２の軸中心から遠ざかる方向にマイクロスイッチ素子３４１を配置する。そして、熱膨張により加熱ローラ２の外径が変化すると、選択された剥離用ブレード５、クリーニング部材７、サーミスタ８、オイル塗布部材１２等のうち少なくとも１つがマイクロスイッチ素子３４１に接触し、導通する構成であってもよい。
【０１２２】
また、本実施の形態において、硬度変化検出機構３４０は、マイクロスイッチ素子３４１を利用する例を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図８に示したように発光素子と受光素子と遮光部材を用いてもよい。
【０１２３】
すなわち、マイクロスイッチ素子３４１に換えて受光素子と発光素子を備え、図６に示すように、加熱ローラ２に圧接して、矢印Ｕ方向に移動可能に保持されている圧接部材３４２の後端が発光素子からの光を遮光し、受光素子が一定時間以上遮光された場合、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する構成であってもよい。
【０１２４】
さらに、本実施の形態において、硬度変化検出機構３４０は、可動部として、加熱ローラ２の表面に圧接されている圧接部材３４２を用いて説明したが、発明はこれに限られず、例えば、加熱ローラ２の表面に圧接されず、非接触に設けられても良い。
【０１２５】
すなわち、硬度変化検出機構３４の他の例として、図示しないが、可動部３４２と加熱ローラ２の表面との間に隙間を確保し、熱膨張により加熱ローラ２の外周面が膨張すると、可動部３４２を径方向に移動させる。そして、可動部３４２の移動を検出するマイクロスイッチ素子、あるいは発光素子と受光部からなる検出機構を用いて、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する構成であってもよい。従って、上に説明した通り、剥離用ブレード５、クリーニング部材７、サーミスタ８、オイル塗布部材１２等が可動部として利用される場合であっても、たとえ剥離用ブレード、クリーニング部材、サーミスタ、オイル塗布部材等が非接触に設けられている場合であっても、可動部３４２として利用可能である。
【０１２６】
上述の通り、本発明は、エネルギー効率がよく、加熱ローラの表面温度を迅速に設定温度まで昇温できる誘導加熱を利用して、薄膜の導電層とその内側に導電層と熱伝導率が異なる弾性部材を備えた加熱ローラを加熱する場合であっても、熱膨張により加熱ローラの硬度の変化を検出し、定着装置の動作を停止できる。そして、加熱ローラの温度が低下して硬度も低下すると、定着装置は再び、加熱ローラを加熱し、用紙に現像剤を定着させる。このため、加熱ローラの硬度の変化した場合は、定着動作が停止されるため、一定以上のニップ幅を確保でき、良好な画像形成が可能である。
【０１２７】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１２８】
例えば、図２では、硬度変化検出機構としてマイクロスイッチ素子３１０を用いる例について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図８を用いて説明したように、発光素子と受光素子と遮光部材とを含み、加圧ローラ３の移動により、加熱ローラ２の硬度の変化を検出する構成であってもよい。
【０１２９】
また、図８では、硬度変化検出機構として発光素子３２２と受光素子３２３と遮光部材３２１とを含む硬度変化検出機構３２０を用いる例について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図７を用いて説明したように、軸受け部材４ａが接触することにより導通するマイクロスイッチ素子を備える構成であってもよい。
【０１３０】
さらに、図５，７〜１０に示したＣＰＵ２８は、定着装置１の動作を制御する制御機構であってもよく、図１に示した画像形成装置１０１の動作を制御する制御機構や、画像形成部１０３の動作を制御する制御機構であってもよい。
【０１３１】
また、図２、７〜１０に示した加熱ローラ２に含まれる弾性部材２ｂは、図４に示した弾性部材２ｂのように、軸方向の中央部分の外径が端部部分の外径よりも小さい構成であってもよく、一定の外径を有する構成であってもよい。
【０１３２】
さらに、加熱ローラ２は、図４を用いて説明したような弾性部材２ｂを含む構成に限られず、例えば、加熱ローラ２の内側の温度が上昇し、熱膨張した雰囲気を外部に逃がす通気孔等を含む構成であってもよい。
【０１３３】
また、図５および６を用いて第１の実施の形態において説明した通り、本発明は、タイマー２８ａにより計測されたＯＮ時間Ｔ１に基づき、コイル６１ａあるいは６２ａの電気特性の変化を検知し、熱膨張により加熱ローラ２の硬度が変化したことを検出できる硬度変化検出機構を含む。しかし、本発明はこれに限られず、例えば、コイル６１ａあるいはコイル６２ａに流れる電流の周波数を、駆動回路３１，３２に指示される駆動周波数と比較することにより、コイル６１ａあるいは６２ａの電気特性の変化を検知するものであってもよい。これは、コイル６１ａあるいは６２ａには、図６に示したスイッチング素子２３あるいは２４のＯＮ時間およびＯＦＦ時間の合計（ｔ１〜ｔ５）を一周期とした周波数の電流が流れるからである。
【０１３４】
さらに、上述の実施の形態において、加熱ローラ２の硬度の変化を検出し、定着装置１および画像形成装置１０１の動作が停止された場合、表示・操作部２８ｃに装置の停止（エラー）を表示すると説明したが、本発明はこれに限られず、画像形成装置が異常状態であることを表示したり、点検・交換を促すメッセージを表示したりする構成であってもよい。また、これら表示・操作部２８ｃに表示されるようなメッセージを、インターフェース２８ｅを介してＰＣや周辺機器等に配信し、ユーザやサービスエンジニアに知らせる構成であってもよい。
【０１３５】
また、上述の実施の形態の通り、加熱ローラ２の硬度の変化が検出され、加熱ローラ２を冷却させる際、ＩＨ制御回路２００の動作を停止させると同時に、図示しない冷却ファン等により加熱ローラ２を積極的に冷却させる構成であってもよい。
【０１３６】
さらに、弾性部材２ｂは、例えば、連続気泡が形成されている発泡ゴムにより構成されていてもよく、図４に示すように、端部と中央部が別部材からなる弾性部材２ｂにおいては、すくなくとも端部分が連続気泡の発泡ゴムにより構成されていることが好ましい。また、発泡ゴムとしては、シリコンゴム以外にも、ポリイミドを発泡させたものが利用可能である。さらに、弾性部材２ｂとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド材料を利用することができる。
【０１３７】
また、本発明にかかる画像形成装置は、上述の実施の形態の通り、加熱ローラ２の硬度の変化を検出することにより、以下のような動作モードを適用することができる。
【０１３８】
詳細に説明すると、上述の通り、加熱ローラ２の硬度の変化を検出すると、図１１に示す通り、ＣＰＵ２８は、表示・操作部２８ｃに、定着装置がオーバーヒート状態であることを表示する（ＳＴ１）。継いで、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２を冷却させるため、ＩＨ制御回路２００の動作を停止させ、これと同時に第２のタイマー２８ｄをスタートさせてＩＨ制御回路２００による加熱動作の停止時間を計測する（ＳＴ２）。第２のタイマー２８ｄにより所定時間、例えば１０分が計測されたか否かが判断され（ＳＴ３）、停止時間が１０分を経過した場合（ＳＴ３−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、ＩＨ制御回路２００による加熱動作を開始させ、これと同時に第２のタイマー２８ｄをリセットし、加熱動作の動作時間を計測する（ＳＴ４）。
【０１３９】
第２のタイマー２８ｄにより所定時間、例えば５分が計測されたか否かが判断され（ＳＴ５）、動作時間が５分を経過した場合（ＳＴ５−ＮＯ）、ＩＨ制御回路２００による通常の加熱動作モードがＣＰＵ２８により指示される（ＳＴ６）。一方、動作時間５分以内に硬度変化が検知された場合（ＳＴ７−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、ＩＨ制御回路２００の動作を停止させ、表示・操作部２８ｃに「サービスマンコール」を表示する（ＳＴ９）。
【０１４０】
このように、加熱ローラ２を冷却するための所定時間（例えば１０分）の停止時間経過後、再度硬度変化を検知した場合は、加熱ローラ２を冷却させる以外の対処が必要であることをユーザに報告することができる。
【０１４１】
また、本発明にかかる画像形成装置は、上述の実施の形態の通り、加熱ローラ２の硬度の変化を検出することにより、以下のような動作モードも適用することができる。
【０１４２】
詳細に説明すると、上述の通り、加熱ローラ２の硬度の変化を検出すると、図１２に示す通り、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２を冷却させるため、ＩＨ制御回路２００の動作を停止させ（ＳＴ２１）、表示・操作部２８ｃに、例えば「定着装置に異常が発生しました。サービスマンを呼んで点検して下さい。異常時用の動作モードが使用可能です。異常時用の動作モードに移行しますか？」と表示させる（ＳＴ２２）。この表示により、ユーザから異常時用の動作モードが許可されたか否かが判断され（ＳＴ２３）、ユーザにより異常時用の動作モードが許可されると（ＳＴ２３−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は異常時用の動作モードに移行し（ＳＴ２４）、表示・操作部２８ｃに「異常時用モードの動作中です。サービスマンを呼んで点検して下さい」と表示させる（ＳＴ２５）。
【０１４３】
継いで、ＣＰＵ２８は、ユーザにより指示されている印刷モードがカラー印刷であるか否かを判断し（ＳＴ２６）、カラー印刷が指示されている場合は（ＳＴ２６−ＹＥＳ）、厚紙モードでカラー印刷を施す（ＳＴ２７）。なお、これは通常の厚さの用紙であってもよい。一方、ユーザにより指示されている印刷モードがモノクロ印刷である場合（ＳＴ２８−ＹＥＳ）、通常通りモノクロ印刷を施す（ＳＴ２９）。
【０１４４】
ステップＳＴ２３に戻って、ユーザにより異常時用の動作モードが許可されない場合（ＳＴ２３−ＮＯ）、ＣＰＵ２８により画像形成装置の電源がＯＦＦされる（ＳＴ３０）。
【０１４５】
このように、異常時モードにおいて、カラー印刷が指示されている場合は、通常のカラー印刷のプロセス速度（印刷速度）よりも低速でカラー印刷を施す厚紙モードを利用することができる。これにより、加熱時間を増やすことができるため、加熱ローラ２の硬度が高くニップ幅が所定のサイズ以下であっても、カラー印刷を施すことができる。なお、モノクロ印刷は、用紙に付着したトナー量（定着すべきトナー量）がカラー印刷に比べて少ないため、ニップ幅が減少している状態であっても概ねの画像を定着することができる。
【０１４６】
なお、加熱ローラ２の硬度が変化し、ニップが減少する事態は、画像形成装置の動作自体が危険な状態ではない。このため、画質に問題がでる可能性はあっても、画像形成動作が可能となることによって、ユーザに対するサービス性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の実施の形態が適用可能な定着装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置の一例を示す概略図。
【図３】図２に示した定着装置を異なる方向から見た概略図。
【図４】図２に示した定着装置に利用可能な弾性部材の一例を示す概略図。
【図５】図１および２に示した定着装置の制御系を示すブロック図。
【図６】図５に示したインバータ回路のコイルに流れる電流値（縦軸）と時間（横軸）との関係を示す参考図。
【図７】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置の他の例を示す概略図。
【図８】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置の他の例を示す概略図。
【図９】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置の他の例を示す概略図。
【図１０】図１に示した画像形成装置に搭載される定着装置の他の例を示す概略図。
【図１１】図１に示した画像形成装置に利用可能な動作モードの一例を説明するためのフローチャート。
【図１２】図１に示した画像形成装置に利用可能な動作モードの他の例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【０１４８】
１・・・定着装置、２・・・加熱ローラ、２ａ・・・軸部材、２ｂ・・・弾性部材、２ｃ・・・金属導電層、２ｄ・・・第２の弾性層、３・・・加圧ローラ、４・・・加圧機構、５・・・剥離用ブレード、６・・・誘導加熱装置、７・・・クリーニング部材、８・・・サーミスタ、９・・・サーモスタッド、１０・・・剥離用ブレード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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