(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れることにより磁束を発生させるコイルと、
前記コイルが発生させる磁束の作用により発熱する被加熱部材と、
前記被加熱部材が仮に存在しないとした場合に、前記コイルにより発生される磁束を検知できる位置に設けられる第１の磁束検知手段と、
前記第１の磁束検知手段に対し少なくとも一部の領域がオーバーラップするよう設けられる第２の磁束検知手段と、
前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて前記被加熱部材の状態の変化の有無を判定する制御手段とを有し、
前記第１の磁束検知手段は、出力の極性が反転する境目となる極性反転部を少なくとも１つ有し、
前記第２の磁束検知手段は、前記第１の磁束検知手段の極性反転部の位置と一致しない位置に出力の極性が反転する境目となる極性反転部を有し、
前記制御手段は、前記被加熱部材の状態の変化が有ると判定した場合は、前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて、前記被加熱部材における状態の変化が生じている場所を判断することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果の少なくとも一方が判定用閾値を超えた場合に、前記被加熱部材の状態に変化が有ったと判定することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第２の磁束検知手段は、前記極性反転部を少なくとも１つ有し、前記第１の磁束検知手段は、前記第２の磁束検知手段の前記極性反転部の位置と一致する位置における磁束を検知可能なように配設されたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記被加熱部材の状態の変化があったことを判定した場合は前記コイルへの電力供給を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第１、第２の磁束検知手段は、磁束により電圧または電流を発生させる電線でなるアンテナで構成され、前記極性反転部を有する前記アンテナの少なくとも１つは、前記電線が延設方向に往復するように配設され、前記電線が前記延設方向の途中でひねられてその往復の電線が交差することで前記極性反転部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
電流が流れることにより磁束を発生させるコイルと、
前記コイルが発生させる磁束の作用により発熱する被加熱部材と、
前記被加熱部材が仮に存在しないとした場合に、前記コイルにより発生される磁束を検知できる位置に設けられる第１の磁束検知手段と、
前記第１の磁束検知手段に対し少なくとも一部の領域がオーバーラップするよう設けられる第２の磁束検知手段と、
前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて前記被加熱部材の状態の変化の有無を判定する制御手段とを有し、
前記第１の磁束検知手段は、出力の極性が反転する境目となる極性反転部を少なくとも１つ有し、
前記第２の磁束検知手段は、出力の極性が反転する境目となる極性反転部を有さず、且つ、前記第１の磁束検知手段の極性反転部の位置における磁束を検知可能な位置に配設され、
前記制御手段は、前記被加熱部材の状態の変化が有ると判定した場合は、前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて、前記被加熱部材における状態の変化が生じている場所を判断することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置を備え、前記加熱装置を用いて、記録材の未定着画像を定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱装置における前記被加熱部材は、定着ベルトであることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導によって被加熱部材を発熱させる加熱装置及び加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁誘導によって被加熱部材を発熱させる加熱装置が知られている。例えば、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、電磁誘導加熱によって被加熱部材である金属ローラや金属ベルトを加熱し、加熱された被加熱部材の熱を用いて、シート上に形成されたトナー画像を定着させる。
【０００３】
このような画像形成装置として、下記特許文献１に示されるように、被加熱部材である金属ベルトの損傷等の状態の変化を検知するものも知られている。
【０００４】
図１３は、特許文献１の画像形成装置における加熱装置としての定着装置の模式図である。この装置では、上流側と下流側とに間隔をあけて入口上ローラ６と出口上ローラ７が配設される。両ローラ６、７間にエンドレスの金属ベルトである定着ベルト２が懸回張設される。定着ベルト２の内側に、用紙に圧力を加えるためのニップパッド８及び温度検知用サーミスタ４が配設される。上流側と下流側とに間隔をあけて入口下ローラ１０と出口下ローラ１１が配設され、両ローラ１０、１１間にエンドレスの加圧ベルト９が懸回張設される。加圧ベルト９の内側にニップパッド１２が配設される。そして、定着ベルト２の内側において、誘導加熱コイル１に対して定着ベルト２を挟んで対向する位置に、磁束を検知するアンテナ３が配置され、アンテナ３は通電禁止手段に接続される。
【０００５】
アンテナ３に入る磁束は定着ベルト２の状態によって変化するため、アンテナ３に入る磁束に応じて定着ベルト２の状態を検知し、ベルトの状態に異常があれば、通電禁止手段が、誘導加熱コイル１の動作を止めるよう構成されている。
【０００６】
上記の特許文献１の構成においては、図１４（ａ）に示すように、アンテナ３は定着ベルト２の幅方向に向かって延在している。そして、アンテナ３に入る磁束の量が定着ベルト２の異常によって正常状態に対して変化することを利用し、磁束の変化から定着ベルト２の状態変化、すなわち、異常を検知するようにしている。そのため、ベルト幅に比較して小さなベルト異常を検知するためには、異常と判定するための判定用閾値を小さく設定しなければならない。
【０００７】
ところが、定着ベルト２が正常な状態であっても、アンテナ３に入る磁束の量は０とはならず、しかも、定着ベルト２が正常な場合でも誘導加熱の強さ等によってアンテナ３に入る磁束の量が変化する。従って、定着ベルト２が正常なのに異常と誤検知されることを回避するために、判定用閾値を高めに設定する必要がある。そのため、狭い範囲で生じるベルト異常の検知が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２８１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような問題を解消するために、本出願人は、図１４（ｂ）に示すように、アンテナ３を延設方向における中央部でひねり、出力の極性を反転させて、発生する電圧を打ち消しあうようにする構成を検討した。これによると、定着ベルト２の異常が生じた領域でのみアンテナ３に入る磁束の量が増え、比較的小さな異常も検知できると考えられる。
【００１０】
しかし、図１４（ｂ）に示すように、アンテナ３の延設方向において中央位置から等距離の範囲内である領域Ｘにてベルト異常が発生することも想定される。このような場合には、アンテナ３の奥側（図の上側）と手前側（図の下側）とで入る磁束の量に差が生じないため、結果として定着ベルト２の異常を検知できないことが予測される。すなわち、図１４（ｂ）のようなアンテナ構成を採用した場合は、極性が反転するアンテナ中央部を中心にベルト幅方向において均等に生じたベルト異常については検知が困難になり、検知精度に影響するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、被加熱部材の狭い範囲で発生する状態変化を精度よく判定することができる加熱装置及び加熱装置を備えた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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係る加熱装置は、電流が流れることにより磁束を発生させるコイルと、前記コイルが発生させる磁束の作用により発熱する被加熱部材と、前記被加熱部材が仮に存在しないとした場合に、前記コイルにより発生される磁束を検知できる位置に設けられる第１の磁束検知手段と、前記第１の磁束検知手段に対し少なくとも一部の領域がオーバーラップするよう設けられる第２の磁束検知手段と、前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて前記被加熱部材の状態の変化の有無を判定する制御手段とを有し、前記第１の磁束検知手段は、出力の極性が反転する境目となる極性反転部を少なくとも１つ有し、前記第２の磁束検知手段は、前記第１の磁束検知手段の極性反転部の位置と一致しない位置に出力の極性が反転する境目となる極性反転部を有し、前記制御手段は、前記被加熱部材の状態の変化が有ると判定した場合は、前記第１の磁束検知手段の検知結果及び前記第２の磁束検知手段の検知結果に基づいて、前記被加熱部材における状態の変化が生じている場所を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被加熱部材の狭い範囲で発生する状態変化を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加熱装置が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】定着器の構成を示す模式図である。
【図３】定着器の制御機構のブロック図である。
【図４】第１の直流化回路の構成を示す回路図である。
【図５】アンテナ出力の波形、直流化回路出力の波形、直流化波形を示す図である。
【図６】定着ベルトの正常時、異常時における磁路を示す図である。
【図７】第１、第２のアンテナを個別に示す図、第１のアンテナを上方からみた平面図である。
【図８】第１、第２のアンテナを重ね合わせた状態で示す平面図である。
【図９】第１のアンテナの２つの領域において、入る磁束の波形と出力電圧波形との関係を示す図である。
【図１０】定着ベルトの正常時、一部の領域での異常時における第１、第２の直流化回路の出力波形を示す図である。
【図１１】定着ベルトの異常判定処理のフローチャートである。
【図１２】アンテナの採用可能な変形例を示す模式図である。
【図１３】特許文献１の画像形成装置における定着装置の模式図である。
【図１４】従来のアンテナの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る加熱装置が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。この画像形成装置９００は、一例として、加熱装置としての定着器９１１を有した電子写真フルカラープリンタとして構成される。
【００１７】
この画像形成装置９００は、図面上左から右にタンデム配置された４色分の画像形成ユニットを有する。各画像形成ユニットはそれぞれレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、同じ構成とされている。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応する構成要素には、それぞれ「ｙ」、「ｍ」、「ｃ」、「ｂｋ」の符号が付してある。
【００１８】
イエローについて説明すると、画像形成装置９００において、帯電ローラ９０２ｙは感光ドラム９０１ｙを所定の電位に帯電させ、９０１ｙの電位を平滑化する。感光ドラム９０１ｙは図１の反時計方向に回転しており、レーザーユニット９０３ｙは感光ドラム９０１ｙの表面をレーザでスキャンし感光ドラム９０１ｙの表面に潜像を形成する。
【００１９】
また、中間転写ベルト９０６が、駆動ローラと従動ローラと二次転写ローラ９０７との間に懸回張設され、図１の時計方向に回転駆動される。一次転写帯電ローラ９０５ｙが、中間転写ベルト９０６の裏面側に配置される。潜像が形成された感光ドラム９０１ｙは現像ブレード９０４ｙにより潜像に従ってトナーを乗せられる。このとき、感光ドラム９０１ｙに乗せられたトナー画像は、潜像として描かれた画像と一致しており、このトナー画像は感光ドラム９０１ｙがさらに回転した後、中間転写ベルト９０６に転写される。イエロー以外の色に関する構成については同様であるので説明を省略する。
【００２０】
中間転写ベルト９０６に乗せられた４色分のトナー画像は、二次転写ローラ９０７及び二次転写対向ローラ９０８で、用紙カセット９１０から用紙搬送路９１２ａを通って搬送されてきた記録材である用紙Ｐに転写される。用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト９０６上に残ったトナーは、クリーニングユニット９０９で除去される。
【００２１】
トナー画像を乗せられた用紙Ｐは用紙搬送路９１２ｂを通って定着器９１１に搬送され、熱と圧力によって未定着画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像を定着された用紙Ｐは、用紙搬送路９１２ｃを通って排紙され、成果物となる。
【００２２】
次に、定着器９１１の構成について説明する。図２は、定着器９１１の構成を示す模式図である。同図左側が用紙Ｐの流れの下流側である。
【００２３】
定着器９１１において、エンドレスの被加熱部材である上側の定着ベルト１２０が２つの芯金１２３の間に懸回されて張られており、この芯金１２３の回転で定着ベルト１２０が回転する。定着ベルト１２０は金属でできており、誘導加熱コイル１０１が発生させる交番磁束の作用により渦電流が流れることで発熱する、いわゆる電磁誘導加熱方式によって加熱される。すなわち、定着ベルト１２０は金属でできた導電層の表側にゴム層が形成されており、導電層に渦電流が流れると発熱するようになっている。定着ベルト１２０の導電層としては、比透磁率が高く、磁束を通しやすい材料が選定される。
【００２４】
また、エンドレスの加圧ベルトである下側の定着ベルト１２１が２つの芯金１２４の間に懸回されて張られており、この芯金１２４の回転で定着ベルト１２１が回転する。これら２つの定着ベルト１２０、１２１の間に未定着トナー画像を乗せた用紙Ｐが通ることによって未定着画像が定着される。
【００２５】
上下の定着ベルト１２０、１２１の内側にはそれぞれ、用紙Ｐに圧力をかけるための金属板であるニップパッド１３０、１３１が配設され、ベルト内部の空間が狭くなっている。また、上側の定着ベルト１２０の内側にはサーミスタ１３３が配置され、このサーミスタ１３３により定着ベルト１２０の温度が測定される。定着ベルト１２０の内側にはさらに、２つのループアンテナ（以下、単に「アンテナ」）である第１のアンテナ（第１の検知手段）１４０、第２のアンテナ（第２の検知手段）１４１が配設される。
【００２６】
アンテナ１４０、１４１は、いずれも定着ベルト１２０の幅方向（図２の奥行き方向）に延設され、電線が延設方向に往復して延設方向に長い略環状を呈する（ループを形成する）ように配設される。アンテナ１４１はアンテナ１４０の裏側（図２の奥行き側）に位置して図面上は隠れている。アンテナ１４０、１４１は、磁束により電圧または電流を発生させる構成のものであり、本実施の形態では、出力電圧を用いて磁束を検知する。アンテナ１４０、１４１の基本構成は、上記特許文献１で示されるものと同様であるが、配置関係や形状等の詳細な構成は図７、８で後述する。
【００２７】
定着ベルト１２０の上側に近接して加熱コイルユニット１１０が配設される。加熱コイルユニット１１０は、誘導加熱コイル１０１と、磁性体であるフェライトコア１０２と、全体を支えるケース１１１とから構成されている。誘導加熱コイル１０１が生じさせる磁束は、主にフェライトコア１０２と定着ベルト１２０とによって形成される磁路を通るよう設計されている。
【００２８】
図３は、定着器９１１の制御機構のブロック図である。アンテナ１４０、１４１の出力電圧は、それぞれ第１の直流化回路１６０、第２の直流化回路１６８を通して制御回路（制御手段）１７０に出力される。制御回路１７０は、ＩＨ電源１８０の動作を制御しており、その起動及び停止が可能である。ＩＨ電源１８０の制御により、誘導加熱コイル１０１の駆動制御がなされる。制御回路１７０は不図示のＣＰＵ、ＡＳＩＣ等から構成され、定着器９１１における全体の動作を制御する。
【００２９】
図４は、第１の直流化回路１６０の構成を示す回路図である。直流化回路１６０の出力は第１のアンテナ１４０の出力電圧に比例しており、第１の直流化回路１６０の出力から第１のアンテナ１４０に生じている電圧の大きさを知ることができる。第１のアンテナ１４０に生じる電圧波形は第１のアンテナ１４０に入る磁束の微分と相似であり、第１のアンテナ１４０に入る磁束は誘導加熱コイル１０１に流れる電流によって発生する。交番磁束が誘導加熱コイル１０１によって生じているため、第１のアンテナ１４０に生じる電圧波形の基本周波数は、誘導加熱コイル１０１に流れる交流電流の基本周波数と同じであり、２０ＫＨｚから８０ＫＨｚ程度の周波数である。
【００３０】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、アンテナ出力の波形、直流化回路出力の波形、直流化波形を示す図である。第１の直流化回路１６０の動作と波形について、図４、図５を用いて説明する。
【００３１】
第１の直流化回路１６０は、第１のアンテナ１４０で発生する高周波の交流電圧２００（図５（ａ））を直流電圧２０２（図５（ｃ））に変換して出力するためのものであり、そのために、本実施の形態では倍圧整流回路１６１を採用している。倍圧整流回路１６１には、ダイオード１６３、１６４、コンデンサ１６５、１６６が含まれる（図４）。
【００３２】
図４に示す倍圧整流回路１６１の観測点ＰＡでは、波形２０１（図５（ｂ））となり、出力信号は直流電圧２０２（図５（ｃ））のようになっている。また、倍圧整流回路１６１に放電電流調整用抵抗１６２を設けて直流電圧２０２の降下速度を任意に変更することも可能である。このように、第１の直流化回路１６０の出力信号から第１のアンテナ１４０の出力電圧の大きさ知ることができる。
【００３３】
第２の直流化回路１６８及び第１のアンテナ１４０の関係や構成は、図４、図５で説明した第１の直流化回路１６０及び第１のアンテナ１４０の関係や構成と同様であるので、その説明を省略する。
【００３４】
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ定着ベルト１２０の正常時、異常時における磁路を示す図である。ここでいう「異常時」とは、定着ベルト１２０に、正常時に対して状態の変化が有った時であり、具体的には定着ベルト１２０の破断やめくれ等の損傷（ベルト異常）があった時を指す。図６では、定着ベルト１２１及び定着ベルト１２０の内側の一部の部品の図示を省略している。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、定着ベルト１２０が正常な状態の時には、誘導加熱コイル１０１が生じさせる磁束の多くが、フェライトコア１０２と定着ベルト１２０とによって作られた磁路を通るように流れている。フェライトコア１０２を流れる磁束を磁束５０とする。
【００３６】
定着ベルト１２０においては、渦電流が流れてジュール熱が生じて発熱すると同時に、定着ベルト１２０自体が透磁率の高い材料でできているため、定着ベルト１２０も磁路としての働きをなしている。そのため、正常時には定着ベルト１２０の中を磁束５０が通っているが、定着ベルト１２０に破損等の異常が生じた場合には、図６（ｂ）に示すように、異常が生じた領域において、磁束５０が通る経路に変化が生じる。すなわち、磁束５０は、正常時にはほとんど通らなかったアンテナ１４０、１４１を通るようになる。
【００３７】
以上より、ベルトが一部破断するようなベルト異常が起こった場合には、その位置や程度に応じて、アンテナ１４０、１４１を通る磁束５０がアンテナ１４０、１４１の各両端に電圧を生じさせることになる。これらの電圧の大きさから定着ベルト１２０の異常を検知することが可能になる。
【００３８】
次に、アンテナ１４０、１４１の配設態様及び形状について説明する。図７（ａ）は、アンテナ１４０、１４１を個別に示す図、図７（ｂ）は第１のアンテナ１４０を上方からみた平面図である。図８は、アンテナ１４０、１４１を重ね合わせた状態で示す平面図である。図７（ａ）、（ｂ）、図８はいずれも各アンテナを模式的に示した図であり、実際の寸法のバランスはこれに限定されない。図７、図８において、図の上下方向が定着ベルト１２０の幅方向であり、図の上側が図１、図２、図６でいう奥側に対応し、図の下側が図１、図２、図６でいう手前側に対応する。
【００３９】
アンテナ１４０、１４１は、それぞれ、電線が延設方向に往復するように配設され、該電線が延設方向の途中でひねられて交差することで、出力の極性が反転する境目となる極性反転部Ｒが設けられ、いわゆる８の字巻き状になっている。第１のアンテナ１４０においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、その延設方向のちょうど中央の位置に極性反転部Ｒ１が設けられている。第２のアンテナ１４１においても同様に、図７（ａ）に示すように、その延設方向のちょうど中央の位置に極性反転部Ｒ２が設けられている。
【００４０】
図８に示すように、アンテナ１４０、１４１は、いずれも定着ベルト１２０の上側部分の内側面に対して平行に近接対向して配設され、延設方向を同じくして互いに一部の領域がオーバーラップするよう並設される。アンテナ１４０、１４１の長手方向が定着ベルト１２０の幅方向に沿っている。アンテナ１４０、１４１の上に定着ベルト１２０が通る。アンテナ１４０、１４１の構成や配置位置は、定着ベルト１２０の幅方向中心に対してほぼ対称である。アンテナ１４０、１４１は、上下に重ね合わされて配設される。アンテナ１４０、１４１は各々、自身を通る磁束を検知することが可能である。
【００４１】
図８に示す領域Ａ、Ｂ、Ｃが、定着ベルト１２０の幅方向における全領域に対応している。アンテナ１４０、１４１の延設長さは定着ベルト１２０の幅方向全領域よりも短く、それぞれ約２／３である。そして、第１のアンテナ１４０が、隣接する領域Ａ、Ｂに亘って配設され、第２のアンテナ１４１が、隣接する領域Ｂ、Ｃに亘って配設される。アンテナ１４０、１４１の延設方向において極性反転部Ｒ１、Ｒ２の位置は一致していない。
【００４２】
すなわち、第２のアンテナ１４１の極性反転部Ｒ２の位置まで第１のアンテナ１４０の奥側の端部が延び、第１のアンテナ１４０の極性反転部Ｒ１の位置まで第２のアンテナ１４１の手前側の端部が延びている。アンテナ１４０、１４１は領域Ｂでオーバーラップしている。これにより、領域Ａにおける磁束の検知は主に第１のアンテナ１４０が担当でき、領域Ｂにおける磁束の検知はアンテナ１４０、１４１の双方が担当でき、領域Ｃにおける磁束の検知は主に第２のアンテナ１４１が担当できるようになっている。
【００４３】
図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１のアンテナ１４０の領域Ａ、領域Ｂにおいて、入る磁束の波形と出力電圧波形との関係を示す図である。図の上側が磁束波形（［φ］）、下側が電圧波形（［Ｖ］）である。これらの波形については第２のアンテナ１４１における領域Ｃ、領域Ｂの関係に関しても同様であるので、第１のアンテナ１４０について説明する。
【００４４】
まず、第１のアンテナ１４０に生じる電圧は、磁束の微分により発生する。そのため、第１のアンテナ１４０に入る交番磁束の振幅が大きくなれば磁束の微分値も大きくなり、生じる電圧が大きくなる。ここで、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１４０の領域Ａ、領域Ｂ（図７（ｂ））に、共に磁束波形２２０が入力されたとする。しかし、極性反転部Ｒ１を境に出力の極性が逆になるため、領域Ａ、領域Ｂそれぞれの電圧波形２１０、２１１は逆位相のものとなる（位相が１８０°ずれる）。
【００４５】
定着ベルト１２０が正常な場合には、第１のアンテナ１４０の全領域にはわずかな磁束が入り、第１のアンテナ１４０は電圧を出力しない。このとき、第１のアンテナ１４０の全領域に磁束が均等に入る状態であれば、領域Ａ、領域Ｂに入る各磁束によって出力される電圧波形が逆位相となって打ち消し合うため、磁束の強さに関係なく第１のアンテナ１４０は電圧を出力しない。
【００４６】
一方、定着ベルト１２０の領域Ａのみにおいてベルト異常が発生した場合、第１のアンテナ１４０の領域Ａには、領域Ｂに比べて多くの磁束が入ることになり、第１のアンテナ１４０の領域Ａ、Ｂ間で、生じる起電圧のバランスが崩れる。従って、図９（ａ）の電圧波形の振幅が図９（ｂ）の電圧波形の振幅よりも大きくなり、領域Ａ、領域Ｂに入る各磁束によって出力される逆位相の電圧波形が完全には打ち消し合わなくなる。その結果、第１のアンテナ１４０は両出力の差分に相当する電圧を出力することになる。領域Ｂでのみにおいてベルト異常が発生した場合にも、同様にして差分に相当する電圧が出力される。
【００４７】
次に、アンテナ１４０、１４１の検知結果に基づく制御回路１７０による定着ベルト１２０における状態の変化の有無の判定手法（定着ベルトの異常判定処理）について説明する。
【００４８】
図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ定着ベルト１２０の正常時における第１の直流化回路１６０、第２の直流化回路１６８の出力波形を示す図である。図１０（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ定着ベルト１２０の領域Ａでの異常時における第１の直流化回路１６０、第２の直流化回路１６８の出力波形を示す図である。図１０（ｅ）、（ｆ）は、それぞれ定着ベルト１２０の領域Ｂでの異常時における第１の直流化回路１６０、第２の直流化回路１６８の出力波形を示す図である。
【００４９】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ある時刻において誘導加熱を開始（ＩＨスタート）すると、直流化回路１６０、１６８の各出力Ｖ１、Ｖ２（検知電圧）は、いずれも少し立ち上がった後、ほぼ一定で推移する。そして、誘導加熱を停止するまで判定用閾値ＴＨを超えることはない。
【００５０】
次に、誘導加熱の動作中に定着ベルト１２０の領域Ａでのみ何らかの異常（破断等）が生じた場合、第１の直流化回路１６０の出力Ｖ１は、図１０（ｃ）に示すように、異常発生前までは図１０（ａ）と同じで、判定用閾値ＴＨを下回っている。しかし、異常発生時点から、出力Ｖ１は急激に立ち上がり、判定用閾値ＴＨを超える状態となり、この状態は誘導加熱を停止するまで継続する。一方、領域Ｂ、Ｃでは異常が発生していないため、第２の直流化回路１６８の出力Ｖ２はベルト異常発生の前後で変化せず、判定用閾値ＴＨを超えない（図１０（ｄ））。
【００５１】
また、定着ベルト１２０の領域Ｂでのみ異常が生じた場合は、第１の直流化回路１６０の出力Ｖ１、第２の直流化回路１６８の出力Ｖ２は共に、異常発生時点から、判定用閾値ＴＨを超える状態となる（図１０（ｅ）、（ｆ））。
【００５２】
一方、定着ベルト１２０の領域Ｃでのみ異常が生じた場合は、出力Ｖ１、Ｖ２の関係が、図１０（ｃ）、（ｄ）に示したのとは逆になる。すなわち、図示はしないが、第２の直流化回路１６８の出力Ｖ２は異常発生時点から判定用閾値ＴＨを超え、第１の直流化回路１６０の出力Ｖ１はベルト異常発生の前後で変化せず、判定用閾値ＴＨを超えない。
【００５３】
従って、定着ベルト１２０の状態変化の有無は、制御回路１７０が直流化回路１６０、１６８の出力Ｖ１、Ｖ２を監視し、判定用閾値ＴＨとの比較により判定できる。そして、出力Ｖ１、Ｖ２の少なくとも一方が判定用閾値ＴＨを超えたことをもってベルト異常と判定することができる。
【００５４】
ところで、領域Ａと領域Ｂの境界部分（ちょうど極性反転部Ｒ１の位置）を中心とした、ベルト幅方向にある程度の幅を持ってベルト異常が発生することも想定される。この場合、第１のアンテナ１４０においては、領域Ａと領域Ｂとに対して入る磁束のバランスが保たれるため、第１の直流化回路１６０からは電圧がほとんど出力されない。これは、第１のアンテナ１４０の領域Ａ、領域Ｂの両方に入る交番磁束の大きさが同一になり、交番磁束の微分値である電圧が同一振幅で且つ位相が１８０°ずれた状態で発生して打ち消しあうことによる。
【００５５】
ところが、この場合でも、第２のアンテナ１４１においては、領域Ｂに入る磁束の一部を延設方向の端部付近で検知できるため、第２の直流化回路１６８の出力Ｖ２は、正常時に比べると大きくなる。その大きさが判定用閾値ＴＨを超えれば、ベルト異常を検知することが可能となる。領域Ｂと領域Ｃの境界部分（ちょうど極性反転部Ｒ２の位置）を中心とした、ベルト幅方向にある程度の範囲を持ってベルト異常が発生した場合は、これとは逆になる。すなわち、第２のアンテナ１４１では異常を検知できないが、第１の直流化回路１６０の出力Ｖ１が正常時に比べて大きくなり、ベルト異常を検知することが可能となる。
【００５６】
よって、各領域の境目を含む領域Ａ、Ｂ、Ｃの全領域において、出力Ｖ１、Ｖ２の少なくとも一方が判定用閾値ＴＨを超えたときに、ベルト異常が生じたと判定することが可能になる。これにより、定着ベルト１２０に発生するベルト異常の検知を定着ベルト１２０の全領域においてカバーすることが可能になる。
【００５７】
図１１は、定着ベルト１２０の異常判定処理のフローチャートである。
【００５８】
画像形成装置９００がプリントジョブを開始すると、定着器９１１において制御回路１７０は定着動作を開始するよう制御する（ステップＳ１０１）。次に、制御回路１７０は、ＩＨ電源１８０の駆動を開始して誘導加熱コイル１０１に交流電流を流すよう制御する（ステップＳ１０２）。すなわち、定着ベルト１２０を印刷に必要な温度（例えば２００°Ｃ）にまで上昇させるため、プリントジョブ中に誘導加熱を行う。
【００５９】
次に、制御回路１７０は、ＩＨ電源１８０の駆動期間中に、第１の直流化回路１６０の出力Ｖ１または第２の直流化回路１６８の出力Ｖ２の少なくともいずれか一方が判定用閾値ＴＨを超えたか否かを判別する（ステップＳ１０３）。すなわち、制御回路１７０は、定着動作のためにＩＨ電源１８０が動作状態である間、出力Ｖ１、Ｖ２の監視を継続する。そして、定着動作のための誘導加熱が不要となってＩＨ電源１８０の駆動停止がなされるまでの間に、出力Ｖ１、Ｖ２の少なくともいずれかが判定用閾値ＴＨを超えたか否かを判別する。
【００６０】
その判別の結果、ＩＨ電源１８０の駆動期間中に出力Ｖ１、Ｖ２の少なくともいずれかが判定用閾値ＴＨを超えた場合は、制御回路１７０は、ベルト異常が発生したと判定する（ステップＳ１０４）。この場合、制御回路１７０は、ＩＨ電源１８０の駆動を緊急停止するよう制御する（ステップＳ１０５）。ＩＨ電源１８０の緊急停止により、異常な状態で定着動作を継続することを回避でき、その結果、更なる故障発生を防止して安全性を高めることが可能になる。
【００６１】
一方、ステップＳ１０３で、出力Ｖ１、Ｖ２のいずれも判定用閾値ＴＨを超えることなくＩＨ電源１８０の駆動が終了した場合は、制御回路１７０は、定着動作を終了させる（ステップＳ１０６）。この場合、ベルト異常の発生は検知されなかったことになる。
【００６２】
本実施の形態によれば、延設方向の途中に極性反転部Ｒを設けた２つのアンテナ１４０、１４１を、定着ベルト１２０の全幅に亘ってオーバーラップさせて並設した。極性反転部Ｒを設けたことで、小さなベルト異常でも出力が得られ、判定用閾値ＴＨの値を小さく設定して小さなベルト異常を検知しやすくなる。また、２つのアンテナ１４０、１４１を、互いの極性反転部Ｒの位置が一致しないように、且つ一方のアンテナが他方のアンテナの極性反転部Ｒの位置での磁束の検知が可能なように配設した。これにより、一方のアンテナの極性反転部Ｒを中心にベルト幅方向において均等に生じたベルト異常については他方のアンテナで検知できるので、定着ベルト１２０のいかなる位置で生じるベルト異常についても検知が可能となる。よって、定着ベルト１２０の狭い範囲で発生する状態変化を精度よく判定することができる。
【００６３】
また、ベルト異常が発生した場合は、ＩＨ電源１８０の駆動が強制停止させられるので、無駄な処理を回避すると共に、安全性を高めることができる。
【００６４】
上記した図１１の処理において、ベルト異常が有ったと判定した後（ステップＳ１０４）において、出力Ｖ１、Ｖ２のいずれが判定用閾値ＴＨを超えたのかによって、ベルト異常が発生した場所をおおよそ把握するステップを設けてもよい。例えば、出力Ｖ１だけが判定用閾値ＴＨを超えた場合は、領域Ａで異常が生じたと判断でき、出力Ｖ１、Ｖ２の双方が判定用閾値ＴＨを超えた場合は、領域Ｂで異常が生じたと判断できる。
【００６５】
ところで、判定用閾値ＴＨは、アンテナ１４０、１４１に入る磁束のバランスが崩れたことを検知する目的で設定するものであるため、検知したいベルト異常の幅に応じて値を設定することが可能である。狭い領域のベルト異常を検知するのが主目的であれば、ベルト異常がどの程度の大きさであるかを知る必要はないため、判定用閾値ＴＨを小さく設定することで、狭い領域のベルト異常を高精度に検知することが可能になる。
【００６６】
本実施の形態においては、ベルト異常によってアンテナ１４０、１４１に入る磁束の状態が変わることを利用して異常を検知している。しかし、定着ベルト１２０の異常によってアンテナ１４０、１４１に入る磁束のバランスが変わり、これによって異常を検知できる位置であれば、アンテナ１４０、１４１の配設位置は上記例示した定着ベルト１２０の内側に限定されない。
【００６７】
すなわち、アンテナ１４０、１４１は、少なくとも定着ベルト１２０が仮に存在しないとした場合に誘導加熱コイル１０１が発生させる磁束を検知可能な位置に配設されればよい。従って、定着ベルト１２０の外側あってもよい。
【００６８】
また、アンテナ１４０、１４１は、延設方向を同じくして互いに少なくとも一部の領域がオーバーラップするよう並列に配設されればよく、重ね合わせの方向は上下に限定されず、順序も問わない。さらに、アンテナ１４０、１４１の延設方向は定着ベルト１２０の幅方向に限らない。好ましくは定着ベルト１２０の幅方向に平行に対向させるのがよいが、ベルト幅方向に対して斜めであってもよく、磁束を検知できる配設態様であればよい。
【００６９】
また、アンテナ１４０、１４１に関して、極性反転部Ｒの位置やオーバーラップの態様は例示したものに限定されない。図１２に変形例を示すように、アンテナ１４０、１４１が、互いの極性反転部Ｒの位置が一致しないように、且つ一方のアンテナが他方のアンテナの極性反転部Ｒの位置での磁束の検知が可能なように配設すればよい。
【００７０】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、アンテナ１４０、１４１の採用可能な変形例を示す模式図である。図１２では、図７（ａ）と同様に両アンテナの上面図を個別に示しているが、図１２の上下方向の位置関係を維持して図８に示すのと同様に重ね合わせて配設される。
【００７１】
図１２（ａ）に示すように、極性反転部Ｒは、２つのアンテナのうちいずれか一方にのみ設けてもよい。この例では、第１のアンテナ１４０にのみ極性反転部Ｒを１箇所に設け、第２のアンテナ１４１には設けない。また、第１のアンテナ１４０の領域Ａ１、領域Ｂ１が定着ベルト１２０の全幅の領域に対応している。第１のアンテナ１４０の極性反転部Ｒの位置におけるベルト異常は、第２のアンテナ１４１によって検知可能である。
【００７２】
また、図１２（ｂ）に示すように、極性反転部Ｒを設ける位置は、アンテナ１４０、１４１の各延設方向の中央位置でなくてもよい。さらに、両アンテナが全領域でオーバーラップしていてもよい。この例では、アンテナ１４０、１４１の極性反転部Ｒ同士の位置がずれている。そのため、第１のアンテナ１４０の極性反転部Ｒの位置におけるベルト異常は第２のアンテナ１４１によって検知可能で、第２のアンテナ１４１の極性反転部Ｒの位置におけるベルト異常は第１のアンテナ１４０によって検知可能である。
【００７３】
また、図１２（ｃ）に示すように、極性反転部Ｒの数は、１つのアンテナに２つ以上であってもよい。この例では、第１のアンテナ１４０に極性反転部Ｒが２箇所に設けられる。この例でも、アンテナ１４０、１４１の極性反転部Ｒ同士の位置がずれているため、検知困難な極性反転部Ｒを中心とする均等範囲のベルト異常の検知を相互に補うことができる。
【００７４】
図１２に示した例においても、出力Ｖ１、Ｖ２を個々に判定用閾値ＴＨと比較することで、ベルト異常の発生箇所を細かく推定することが可能である。
【００７５】
図７及び図１２で示した例は、第１のアンテナ１４０と第２のアンテナ１４１とで逆の関係としてもよいことはいうまでもない。また、並列配置されるアンテナの数は３以上であってもよく、そのうち少なくとも１つのアンテナに極性反転部Ｒを少なくとも１箇所に設けてもよい。その場合、２つ以上のアンテナの協働によって定着ベルト１２０の全幅の領域のベルト異常を検知できるように配設すればよい。
【００７６】
ところで、磁束を検知する「検知手段」の構成としては、アンテナ１４０、１４１に限定されるものでなく、ホール素子等を用いた構成であってもよい。極性反転部を設ける態様も限定されない。検知手段の延設方向の途中の境目を挟んだ定着ベルト１２０の両側を通る磁束の差分を検知する構成であってもよい。
【００７７】
また、状態の変化が判定される対象としての「被加熱部材」は、ベルト定着方式の定着装置における定着ベルトに限定されない。例えば、ローラ定着方式の定着装置における定着ローラ、あるいは、インクジェット方式のプリンタにおける固体インクの支持部材であってもよい。これらに関し、ベルト異常に対応する「状態の変化」には、定着ローラ、支持部材の損傷や歪み等の変形も考えられる。
【００７８】
ところで、本発明の適用対象は、電磁誘導によって被加熱部材が発熱する加熱装置であればよく、画像形成装置の定着装置に限定されない。例えば、薄い材料を貼り合わせて層を形成するラミネート処理用の加熱装置にも応用が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１  誘導加熱コイル
１０２  フェライトコア
１２０  定着ベルト
１４０  第１のアンテナ
１４１  第２のアンテナ
１７０  制御回路
９００  画像形成装置
９１１  定着器
Ｒ  極性反転部
【図１】
0005669511.tif 000002
【図２】
0005669511.tif 000003
【図３】
0005669511.tif 000004
【図４】
0005669511.tif 000005
【図５】
0005669511.tif 000006
【図６】
0005669511.tif 000007
【図７】
0005669511.tif 000008
【図８】
0005669511.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005669511.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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