(57)【要約】【課題】誘導加熱方式の定着装置の温度異常検出精度を高める。【解決手段】高周波磁界を発生する磁界発生手段Ｌ１と、これに通電する通電手段９０と、該通電手段が通電する電力値を可変に制御する電力制御手段１１０と、発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有する定着部材１００と、該定着部材の温度を検知する温度検知部材ＴＨ１と、該定着部材が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、温度検知部材の検知温度と基準温度を比較することで装置が正常か否かを判断する判断手段１１１と、を有する画像形成装置において、電力制御手段１１０により通電電力値が変更制御された際に、基準温度を通電電力値に基いて変更する基準温度変更手段を設けることで、動作状態に応じた温度異常を検知することが出来、高速に温度を立ち上げることが可能で加熱処理の安全性を大幅に向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
この磁界発生手段に通電する通電手段と、
この通電手段が通電する電力値を可変に制御する電力制御手段と、
この磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上のトナー像を定着させる定着部材と、
この定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記定着部材が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、前記温度検知部材の検知温度と基準温度を比較することで装置が正常か否かを判断する判断手段と、
前記電力制御手段により通電電力値が変更制御された際に、前記基準温度を前記通電電力値に基いて変更する基準温度変更手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１において、前記基準温度は、定着部材の加熱開始からの加熱時間と、通電手段が通電する電力値に応じて変化することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記基準温度は、上限温度、下限温度を有し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度が前記上限温度以上もしくは前記下限温度以下である場合に装置が異常であることを判断し、磁界発生手段への通電を停止させることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３において、前記上限温度及び前記下限温度は、前記定着部材の加熱開始からの加熱時間と、前記電力制御手段が通電する電力値に応じて予め設定された温度に対して、ある一定の比率で高い温度、又はある一定の比率で低い温度であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１において、前記電力制御手段は、前記基準温度を時系列温度情報として所持し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度と、前記電力制御手段が所持する前記基準温度とを比較して、装置が正常か否かを判断することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、
高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
この磁界発生手段に通電する通電手段と、
この通電手段が通電する電力値を可変に制御する電力制御手段と、
この磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上のトナー像を定着させる定着部材と、
この定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記定着部材が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、前記温度検知部材の検知温度と基準温度を比較することで装置が正常か否かを判断する判断手段と、
前記電力制御手段により通電電力値が変更制御された際に、前記基準温度を前記通電電力値に基いて変更する基準温度変更手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６において、前記電力制御手段は、画像形成装置の動作状態に応じて前記電力値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７において、前記画像形成装置の動作状態は、前記定着部材を加熱させる以外の動作をすることで変化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６において、前記基準温度は、定着部材の加熱開始からの加熱時間と、通電手段が通電する電力値に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項６において、前記電力制御手段は、前記基準温度を時系列温度情報として所持し、前記判断手段は前、記温度検知部材の検知温度と、前記電力制御手段が所持する前記基準温度とを比較して、装置が正常か否かを判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項６乃至９のいずれかにおいて、前記基準温度は、上限温度、下限温度を有し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度が前記上限温度以上もしくは前記下限温度以下である場合に装置が異常であることを判断し、磁界発生手段への通電を停止させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項６乃至９のいずれかにおいて、前記基準温度は、前記定着部材の加熱開始からの加熱時間と、前記電力制御手段が通電する電力値に応じて予め設定された温度に対して、ある一定の比率で高い温度、又はある一定の比率で低い温度であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録材上のトナー像を定着させる、誘導加熱方式の定着装置（誘導加熱装置）、及び該定着装置を具備した電子写真装置、複写装置等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置は、加熱溶融性粉体である顕画材（以下、トナ−と称する）により記録材（以下、記録紙と称する）上に顕画像（以下、トナー像と称する）を形成する画像形成手段と、前記トナー像が形成された記録紙を搬送する記録紙搬送手段と、前記トナー像を記録紙に加熱定着する定着手段とを備えている。
【０００３】
近年は、エネルギー消費効率の観点から定着手段としては、図８に示されたように対向圧接する定着ローラー（定着部材、加熱部材）１００及び加圧ローラー１０１からなる誘導加熱方式の定着装置（定着器）６１が注目されている。この定着装置６１は、磁界発生手段としての誘導加熱コイルＬ１に高周波電流を印加し、発生した高周波磁界を前記定着ローラー内面表層の導電層１００ａに作用させることで該導電層に渦電流を発生させ、その渦電流によるジュール熱により定着ローラー１００を自己発熱させるものである。そしてその定着ローラー１００と加圧ローラー１０１との圧接部である定着ニップ部に未定着トナー像を担持させた記録紙を導入して挟持搬送させることで定着ローラー１００の熱で未定着トナー像を記録紙面に加熱定着させるものである。１０２は定着装置筐体である。
【０００４】
この誘導加熱方式の定着装置では、定着ローラー内面表層の導電層（ローラー芯金）１００ａが発熱体となる直接加熱であるため、発熱効率が高く、短時間に定着ローラー１００を必要とされる定着温度まで加熱することが容易にできるため、急速立ち上げが可能であり、且つ、電力利用率が高いので消費電力の大幅な削減が可能である。
【０００５】
上記のように、誘導加熱方式を用いた定着装置は、通常、温度異常検出手段として、ＣＰＵ等のソフトが介在する制御によるソフト的な安全対策の場合と、所定の温度で反り返るバイメタル等を用いた機械的接点による温度検出や定温融点金属を用い所定温度により溶断する温度検出手段のようなハード的な安全対策の両面から安全対策がなされている。
【０００６】
従来、定着ローラーの温度異常検出は、表面の温度を検出するサーミスタ感温素子等の温度検出手段ＴＨ１を用いて、ローラーの表面温度を検出し、該検出温度と、予め期待される設定温度の偏差が、所定値を越えた場合は、温度異常と判断していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平１０−０６９２０８号公報（第７頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記誘導加熱方式の定着装置ような短時間に定着ローラーを急速に加熱する場合、従来のソフト的な面の安全対策が不十分であった。すなわち、装置の動作状態に応じて、磁界発生手段に通電する電力値を変化させた場合、それに応じた異常検知がなされていなかった。また、加熱部材である定着ローラーの温度上昇が速すぎて従来過昇温検知に用いていた機械的接点によるハード的な温度検出手段では、それらの温度検知手段が作動する以前に本来の機械動作に支障が生じる温度まで前記定着ローラーが昇温する可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたもので、本発明は下記の構成を有することを特徴とする、誘導加熱方式の定着装置、及び該定着装置を具備さた画像形成装置である。
【０００９】
（１）高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
この磁界発生手段に通電する通電手段と、
この通電手段が通電する電力値を可変に制御する電力制御手段と、
この磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上のトナー像を定着させる定着部材と、
この定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記定着部材が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、前記温度検知部材の検知温度と基準温度を比較することで装置が正常か否かを判断する判断手段と、
前記電力制御手段により通電電力値が変更制御された際に、前記基準温度を前記通電電力値に基いて変更する基準温度変更手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００１０】
（２）前記（１）請求項１において、前記基準温度は、定着部材の加熱開始からの加熱時間と、通電手段が通電する電力値に応じて変化することを特徴とする定着装置。
【００１１】
（３）前記（１）または（２）において、前記基準温度は、上限温度、下限温度を有し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度が前記上限温度以上もしくは前記下限温度以下である場合に装置が異常であることを判断し、磁界発生手段への通電を停止させることを特徴とする定着装置。
【００１２】
（４）前記（３）において、前記上限温度及び前記下限温度は、前記定着部材の加熱開始からの加熱時間と、前記電力制御手段が通電する電力値に応じて予め設定された温度に対して、ある一定の比率で高い温度、又はある一定の比率で低い温度であることを特徴とする定着装置。
【００１３】
（５）前記（１）において、前記電力制御手段は、前記基準温度を時系列温度情報として所持し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度と、前記電力制御手段が所持する前記基準温度とを比較して、装置が正常か否かを判断することを特徴とする定着装置。
【００１４】
（６）記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、
高周波磁界を発生する磁界発生手段と、
この磁界発生手段に通電する通電手段と、
この通電手段が通電する電力値を可変に制御する電力制御手段と、
この磁界発生手段が発生した磁界中に配置され、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上のトナー像を定着させる定着部材と、
この定着部材の温度を検知する温度検知部材と、
前記定着部材が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、前記温度検知部材の検知温度と基準温度を比較することで装置が正常か否かを判断する判断手段と、
前記電力制御手段により通電電力値が変更制御された際に、前記基準温度を前記通電電力値に基いて変更する基準温度変更手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
（７）前記（６）において、前記電力制御手段は、画像形成装置の動作状態に応じて前記電力値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
（８）前記（７）において、前記画像形成装置の動作状態は、前記定着部材を加熱させる以外の動作をすることで変化することを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（９）前記（６）において、前記基準温度は、定着部材の加熱開始からの加熱時間と、通電手段が通電する電力値に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（１０）前記（６）において、前記電力制御手段は、前記基準温度を時系列温度情報として所持し、前記判断手段は前、記温度検知部材の検知温度と、前記電力制御手段が所持する前記基準温度とを比較して、装置が正常か否かを判断することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（１１）前記（６）乃至（９）のいずれかにおいて、前記基準温度は、上限温度、下限温度を有し、前記判断手段は、前記温度検知部材の検知温度が前記上限温度以上もしくは前記下限温度以下である場合に装置が異常であることを判断し、磁界発生手段への通電を停止させることを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
（１２）前記（６）乃至（９）のいずれかにおいて、前記基準温度は、前記定着部材の加熱開始からの加熱時間と、前記電力制御手段が通電する電力値に応じて予め設定された温度に対して、ある一定の比率で高い温度、又はある一定の比率で低い温度であることを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を添付図面について説明する。
【００２２】
〈実施例１〉
図１は本発明の誘導加熱方式の定着装置の概念ブロック図、図２は定着ローラー内部の詳細説明図、図３は定着ローラー発熱分布説明図、図４は温度立ち上げ時の正常シーケンスプロファイル説明図、図５は異常立ち上げ時のシーケンスプロファイル説明図、図９は本発明の定着装置を具備した画像形成装置例の概略図であり、各図における同一符号は同一構成部分を示している。
【００２３】
図９の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンタである。
【００２４】
像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という）５１は、装置本体Ｍに回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。この感光ドラム５１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ローラー（帯電装置）５２、露光手段５３、現像装置５４、転写ローラー（転写装置）５５、クリーニング装置５６が順次に配設されている。
【００２５】
また、装置本体Ｍの下部には、シート状の被加熱材としての記録材（記録紙）３を収納した記録材カセット５７が配置されており、記録材３の搬送経路に沿って上流側から、給材ローラー６５、搬送ローラー５８、トップセンサー５９、搬送ガイド６０、定着装置６１、搬送ローラー６２、記録材排出ローラー６３、記録材排出トレイ６４が順次に配置されている。
【００２６】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。
【００２７】
駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム５１は、帯電ローラー５２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム５１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段５３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
【００２８】
この静電潜像は、現像装置５４によって現像される。現像装置５４は、現像ローラー５４ａを有しており、この現像ローラー５４ａに現像バイアスを印加し、感光ドラム５１上の静電潜像にトナーを静電付着させることで、未定着トナー像としての現像（顕像化）を行う。この未定着トナー像は、転写ローラー５５によって被加熱材３に転写される。
【００２９】
記録材３は、記録材カセット５７に収納されており、給材ローラー６５、搬送ローラー５８によって給材・搬送され、トップセンサー５９を介して、感光ドラム５１と転写ローラー５５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材３は、トップセンサー５９によって先端が検知され、感光ドラム５１上の未定着トナー像と同期がとられる。
【００３０】
転写ローラー５５には、転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム５１上の未定着トナー像が記録材３上の所定の位置に転写される。転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材３は、搬送ガイド６０に沿って定着装置６１に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱・加圧されて記録材３の表面に定着される。
【００３１】
未定着トナー像定着後の記録材３は、搬送ローラー６２・記録材排出ローラー６３によって装置本体Ｍ上の記録材排出トレイ６４上に搬送・排出される。
【００３２】
一方、未定着トナー像転写後の感光ドラム５１は、記録材３に転写されないで感光ドラム５１の表面に残った未定着トナー（転写残トナー）がクリーニング装置５６のクリーニングブレード５６ａによって除去され、次の画像形成に備える。以上の動作を繰リ返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００３３】
次に、図１に示した本発明の誘導加熱方式の定着装置の概念ブロック図を説明する。図１において、ＴＲ１はＭＯＳ−ＦＥＴ等の電力スイッチング素子、Ｃ２は負荷である誘電加熱コイル（磁界発生手段）Ｌ１に印加する高周波交流を共振波形とするための共振コンデンサー、Ｄ５は電力スイッチング素子ＴＲ１と並列に接続され誘導加熱コイルＬ１に蓄積された電力を回生するフライホイールダイオードである。
【００３４】
ＴＨ１は温度検出素子（温度検知部材、温度検出手段）であり、定着ローラー（定着部材、加熱部材）１００上で最も発熱量の多い箇所に対向して配置されている。この温度検出素子ＴＨ１としてはいわゆるサーミスター等の感温抵抗素子を使うことが一般的であり、その出力は温度検出回路ＩＣ２に入力される。
【００３５】
温度検出回路ＩＣ２は、温度によって変化する温度検出素子ＴＨ１の抵抗変化を電圧値として出力し、その出力値は温度信号Ｔ−ＭＯＮとなる。この温度信号Ｔ−ＭＯＮは、電力制御回路（電力制御手段）１１０と、電力印加回路（通電手段、電力印加手段）９０の共振制御回路ＩＣ１と、異常検知回路（判断手段、異常検知手段）１１１に入力される。電力制御回路１１０は画像形成装置の動作状態に応じて定着ローラー１００に対する通電動作を決定し、電力印加及び通電中の電力量（以下、電力指令値Ｐｃｏｎｔとする）を決定する。この電力指令値Ｐｃｏｎｔは、画像形成装置の動作状態に応じて決定され、その値は必要に応じて随時変更される。即ち、電力制御回路１１０は通電手段としての電力印加回路９０が磁界発生手段である誘導加熱コイルＬ１に通電する電力値を可変に制御する。
【００３６】
前記共振制御回路ＩＣ１は、ワンショットパルス発生回路１１、演算回路１２、比較回路１３とを有し、演算回路１２には温度信号Ｔ−ＭＯＮと電力制御回路１１０から出力された電力指令値Ｐｃｏｎｔが入力される。また、ワンショットパルス発生回路１１には前記電力制御回路１１０から出力された動作許可信号ＩＨ−ＯＮが入力される。
【００３７】
ここで、電力制御回路１１０から共振制御回路ＩＣ１に入力された電力指令値Ｐｃｏｎｔは、電力制御信号として共振制御回路ＩＣ１によるパルス変調（以後はＰＦＭと呼ぶ）発振回路に入力される。
【００３８】
共振制御回路ＩＣ１は電力制御信号値に見合ったＰＦＭパルスを発生させ、電力スイッチング素子ＴＲ１のゲートに出力し該電力スイッチング素子をスイッチ駆動する。
【００３９】
商用交流電源ＡＣから入力された電力は、ブリッヂ接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４によって構成された整流回路１で整流され、ノイズフィルターＮＦ１、平滑コンデンサーＣ１との平滑回路２で直流化される。ノイズフィルターＮＦ１、平滑コンデンサーＣ１は、電力スイッチング素子ＴＲ１の周波数に対しては十分な減衰量を確保し、且つ電源周波数に対しては減衰なく通過するような定数に設定する。なお、通電手段としての上記電力印加回路９０は、整流回路１、平滑回路２、共振コンデンサーＣ２、温度検出素子ＴＨ１、共振制御回路ＩＣ１等で構成されている。
【００４０】
上記定着ローラー１００は、図２に示すように、磁界の作用により発生する渦電流により発熱する導電層（導電性材料）としてのローラー芯金１００ａの外表面にゴム層１０８を形成し、内部中央部に横断面Ｔ字型をしたフェライトコア１０６が支持部材１０５に支持され、そのフェライトコア端間にローラー芯金１００ａの内周面に沿って円弧状に誘導加熱コイルＬ１が配置された構成であり、この構成によって、定着ローラー１００の表面には図３に示すような発熱分布が得られる。
【００４１】
次に動作について説明する。
【００４２】
電力制御回路１１０が、複写動作の開始として加熱信号を受け取ると、その複写動作の状態に応じて動作許可信号ＩＨ−ＯＮ信号と電力指令値Ｐｃｏｎｔを電力印加回路９０の共振制御回路ＩＣ１および異常検知回路１１１に出力する。この異常検知回路１１１は動作許可信号ＩＨ−ＯＮと電力指令値Ｐｃｏｎｔを受け取ってリレー動作信号ＲＬ−ＯＮを出力し、リレーＲＬ１を閉路させて交流入力電圧を電力印加回路９０に供給する。
【００４３】
この動作により、電力印加回路９０の入力端子に交流入力電圧が印加されると、ダイオードＤ１〜Ｄ４の整流回路１で整流され脈流となった電圧は、平滑回路２のノイズフィルターＮＦ１を通りコンデンサーＣ１の両端に印加される。そのため、コンデンサーＣ１の両端電圧は、交流入力電圧を整流した波形となる。
【００４４】
電力制御回路１１０からは、装置の動作状態に応じた電力指令値Ｐｃｏｎｔが制御信号として共振制御回路ＩＣ１に印加されており、共振制御回路ＩＣ１は、電力指令値Ｐｃｏｎｔに見合ったＰＦＭパルスを発生する。電力スイッチング素子ＴＲ１は共振制御回路ＩＣ１から発生されたＰＦＭパルスをゲート−ソース間に印加されることによりスイッチングし、ドレイン電流ＩＤが流れ誘導加熱コイルＬ１に通電する。
【００４５】
誘導加熱コイルＬ１は、電力スイッチング素子ＴＲ１がオンすることで流れた電流を蓄えているため、電力スイッチング素子ＴＲ１がオフした時に逆起電圧を発生し、コイル蓄積電流で共振コンデンサーＣ２を充電し該共振コンデンサーの充電電圧が上昇する。
【００４６】
また、誘導加熱コイルＬ１から流れ出た電流は、共振コンデンサーＣ２の電圧が上昇するのに反比例して減衰し、ある点でコイル電流が流れなくなる瞬間を通り過ぎると、今度は逆に共振コンデンサーＣ２に蓄積された電荷による電流が誘導加熱コイルＬ１に向けて流れ出す。
【００４７】
その後、共振コンデンサーＣ２に蓄積された電荷は、誘導加熱コイルＬ１に戻るのと同時に、共振コンデンサーＣ２の電圧が低下して電力スイッチング素子ＴＲ１のドレイン電圧はソース電圧より低下し、フライホイールダイオードＤ５がオンし順電流が流れる。
【００４８】
その後、また電力スイッチング素子ＴＲ１がオンすると、誘導加熱コイルＬ１に電流が流れ該誘導加熱コイルに電流を蓄積することを繰返すので、前記誘導加熱コイルＬ１と相対し電磁気的に結合している負荷である定着ローラー１００の導電層としてのローラー芯金１００ａにも誘導電流が流れ、該ローラー芯金１００ａは自分自身の抵抗値に誘導電流の二乗を掛合わせたジュール熱を発生し、内面が効率的に発熱するため、回転している定着ローラー１００の全体が加熱される。
【００４９】
なお、ここで電力スイッチング素子ＴＲ１及び誘導加熱コイルＬ１に流れる電流は、コンデンサーＣ１が高周波成分を充放電して平滑化をする。その為、ノイズフィルターＮＦ１には、高周波電流は流れず、交流入力電流整流波形のみが流れる。
【００５０】
電力スイッチング素子ＴＲ１及び誘導加熱コイルＬ１に流れた電流波形は、コンデンサーＣ１及びノイズフィルターＮＦ１よりなる平滑回路２でフィルターリングされた電流波形となるため、整流前の交流入力電流波形は、交流入力電圧波形に近い形の入力電流波形となり、入力電流中に含まれる高調波成分が大幅に減少でき、平滑回路２の入力電流の力率を大幅に改善できる。
【００５１】
また、ノイズフィルターＮＦ１及びコンデンサーＣ１よりなる平滑回路２は、共振制御回路ＩＣ１による高周波の発振周波数に対してフィルター効果が発揮されるものであれば良く、コンデンサーＣ１の容量やノイズフィルターＮＦ１のインダクタンス値は小さくできるので小型、軽量化することができる。
【００５２】
この誘導加熱駆動電源回路に電力温調節信号が入力されることで誘導加熱電源の出力端子に周波数２０ＫＨｚ〜１ＭＨｚ程度の高周波交流電力が発生する。
【００５３】
ここで定着ローラー表面の温度を検出する温度検出素子ＴＨ１の出力は、随時温度検出回路ＩＣ２に入力され、温度信号Ｔ−ＭＯＮとして電力制御回路１１０に入力され、加熱目標温度と前記検出温度を随時比較し、その目標値との差分が共振制御回路ＩＣ１に電力指令値Ｐｃｏｎｔとしてフィードバックされる。
【００５４】
電力制御回路１１０は、予め定めた温度情報（設定目標温度）に温度検出回路ＩＣ２からの検出温度が近づくと、印加高周波電力を低下させるような比例制御等や通称ＰＩＤ制御と言われる制御方式を用い、定着ローラー表面温度を一定に保つフィードバック信号を発生する。共振制御回路ＩＣ１は電力制御回路１１０により検出された温度設定目標との差分、つまり電力指令値Ｐｃｏｎｔが入力され、その電力指令値Ｐｃｏｎｔに応じて電力スイッチング素子ＴＲ１のゲートＯＮ信号時間を決定し、電力スイッチング素子ＴＲ１の通電電力が調整される。この結果、誘導加熱コイルＬ１に入力される電力が制御され、定着ローラーの発熱量が制御されることにより、トナー定着温度が安定化される。
【００５５】
誘導加熱を行う定着装置においては、前記のシーケンスにて温度制御を行うのであるが、通常誘導加熱を行う定着ローラー１００の導電層としてのローラー芯金１００ａの材質としてはコストや発熱特性から鉄や鉄合金系の材料が広く使われている。
【００５６】
ところが、導電層１００ａが鉄系の材料でてきている定着ローラー１００は熱伝導性が悪いため該定着ローラー表面を均一加熱動作を行うため、図８の定着装置の構造図に示すように電力印加当初より定着ローラー１００を回転させ、且つ加圧ローラー１０１も当接させ回転させることで、定着ローラー１００の表面温度の均一化を図っている。
【００５７】
次に、加熱開始時の動作について説明する。
【００５８】
定着ローラー１００は、定着可能温度になるまで、磁界発生手段である誘導過熱コイルＬ１に電力制御回路１１０で制御される通電手段である電力印加回路９０により通電され、加熱される。
【００５９】
図４は温度立ち上げ時の正常シーケンスプロファイル説明図であり、図４中の温度信号Ｔ−ＭＯＮは、実際に温度検出素子ＴＨ１で測定したとき定着装置に対する検知温度であり、この場合正常に立ち上がった場合の温度立ち上がり曲線を示している。ＴＨＬは異常検知回路１１１の高温度異常検出レベル（第１の温度判定基準）であり、また、ＴＬＬは低温度異常検出レベル（第２の温度判定基準）を示す。
【００６０】
それでは立ち上げ動作を順に説明する。電力制御回路１１０は画像形成装置自体の通電信号を受け取り、定着装置の立ち上げ動作を開始する。このとき電力制御回路１１０は定着ローラー１００の温度状態を温度検出回路ＩＣ２による出力電圧値から検知し定着ローラーの加熱状態を決定する。
【００６１】
例えば電源投入時に定着ローラー１００の表面温度が定着可能温度以下で有れば立ち上げ状態と判断し、定着ローラー１００の回転駆動信号を出し（図示せず）、電力指令値Ｐｃｏｎｔと動作許可信号ＩＨ−ＯＮ信号を出力する。
【００６２】
この動作許可信号ＩＨ−ＯＮと電力指令値Ｐｃｏｎｔの各出力を異常検知回路１１１が受け取ってリレー動作信号ＲＬ−ＯＮを出力し、リレーＲＬ１を閉路し交流入力電圧を電力印加回路９０に供給する事で誘導加熱コイルＬ１に通電を開始する。
【００６３】
このとき通電シーケンス説明図である図４上の電力指示値Ｐｃｏｎｔは画像形成装置上の各電気、機械的負荷要素が停止状態であるため画像形成装置立ち上げ時に印加出来うる最大電力Ｐ１となっている。
【００６４】
その後所定の時間なり、定着ローラー１００の表面温度が所定の温度に到達した事を電力制御回路１１０が受け取り複写機として画像形成に必要な各電気、機械的要素に通電を開始する。このタイミングが図４上の時点Ｔ１であり、この図４上では例えば画像形成系の感光ドラム等の画像形成プロセスを安定化制御させるために、前もって感光ドラム５１（図９）を回転させる（以後、前多回転と称する）のなどの機械的負荷が増加した一例を示しており、機械要素側の負荷に電力を供給するため、定着系では機械的要素の消費電力分を減少させた電力指示値ＰｃｏｎｔとしてＰ２の値を用いる。
【００６５】
この前多回転動作等が終了するのが図４上の時点Ｔ２であり、この後は感光ドラム５１上の帯電量を調整するための電位制御等の動作を開始する。この状態では機械的負荷要素の消費電力が減少するため定着系に印加しうる電力指示値Ｐｃｏｎｔとして先ほどのＰ２より増加したＰ３の値を用いる。
【００６６】
暫時経過後、若しくは定着可能所定温度近傍に至ると原稿台スキャナーや、レーザー書き込み系のポリゴンモーター駆動等を開始する。このような動作タイミングが図４上の時点Ｔ３で有り、この図４上では直接画像形成を行う前準備となるため各機械、電気負荷要素がそれなりに電力消費する。そのため各機械、及び電気負荷要素の電力消費量が増大するため、定着系ではその消費電力増加分に見合うよう定着系で使用する消費電力分を減少させた電力指示値ＰｃｏｎｔとしてＰ４の値を用いる。
【００６７】
その後、定着ローラー１００の表面温度が所定の定着温度に到達する事で、複写機としてコピー可能状態になり、操作部の指示によるコピー動作、若しくはリモート動作によるプリント出力が可能になる。
【００６８】
この様な立ち上げシーケンスを用いた時も各動作状態に応じて電力指示値Ｐｃｏｎｔと、その時のＰｃｏｎｔ指示値に対応した高温度異常検出レベル（第１の温度判定基準）ＴＨＬ値と低温度異常検出レベル（第２の温度判定基準）ＴＬＬ値が設定される。ここで、異常検出レベルＴＨＬ高温度異常検出レベル（第１の温度判定基準）、ＴＬＬ低温度異常検出レベル（第２の温度判定基準）の具体的な設定方法の一例を示す。例えば以下のように決定される。
【００６９】
図１０は定着ローラー１００が正常に加熱されたと仮定したときの理想の温度立ち上がり曲線を示す。曲線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ電力指令値ＰｃｏｎｔがＰ１、Ｐ２、Ｐ３で加熱したときの定着ローラー１００の温度立ち上がり曲線を簡単に図示したものである。このような投入電力によって予め決められている時系列温度立ち上がりデータを異常検知回路１１１が所持しており、異常検知回路１１１は電力制御回路１１０からの電力指示値Ｐｃｏｎｔ及び加熱時間に基いて、それに対応するＴＨＬ、ＴＬＬを設定し、温度検出回路ＩＣ２からの検知温度と比較し、装置が正常か否かを判断する。
【００７０】
以下図１１を用いて、ＴＨＬ、ＴＬＬの具体的な設定方法を説明する。図１１は高温度異常検出レベルＴＨＬ値と低温度異常検出レベルＴＬＬ値を設定する際に基準となる温度立ち上がり曲線を示した図である。曲線Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ電力指令値ＰｃｏｎｔがＰ１、Ｐ２で加熱したときの定着ローラーが正常に加熱されたと仮定したときの理想の立ち上がり曲線を簡単に図示したものである。
【００７１】
まず、電力指令値ＰｃｏｎｔがＰ１である場合、定着ローラーの温度は曲線Ｐ１の太線たどる。次に時刻Ｔ１で電力指令値ＰｃｏｎｔがＰ２に変わると、定着ローラーの温度は、曲線Ｐ２を図のように時間軸方向に平行移動した曲線Ｐ２’の太線をたどる。このように各電力指令値ごとの理想的な温度立ち上がり曲線をつなぎ合わせて作られる温度立ち上がり曲線を、基準とし、この基準となる曲線に対して一定温度高い曲線をＴＨＬ、一定温度低い温度曲線をＴＬＬとする。また、この基準となる曲線に対して一定の比率で高い温度をＴＨＬ、低い温度をＴＬＬと設定しても良い。
【００７２】
このような基準となる曲線から導かれるＴＨＬ，及びＴＬＬを、異常検知回路１１１が時系列温度立ち上がりデータとして所持もしくは設定し、異常検知回路１１１は電力制御回路１１０からの電力指示値Ｐｃｏｎｔ及び加熱時間に基いてＴＨＬ、ＴＬＬを読み出し、温度検出回路ＩＣからの検知温度と比較し、装置が正常か否かを判断する。
【００７３】
異常検知回路１１１は温度検出素子ＴＨ１の検知温度が上記基準温度の上限温度ＴＨＬ以上もしくは下限温度ＴＬＬ以下である場合に定着装置が異常であることを判断し、磁界発生手段である誘導加熱コイルＬ１への通電を停止させる。さらには画像形成装置の動作を停止させる。そして表示手段にその異常発生を表示して操作者に対処を促す。
【００７４】
このように判断手段としての異常検知回路１１１は定着部材である定着ローラー１００が加熱開始時から所定温度になるまでの間において、定着ローラー１００の温度を検知する温度検出素子ＴＨ１の検知温度と基準温度ＴＨＬ、ＴＬＬを比較することで装置が正常か否かを判断する機能と、電力制御回路１１０により誘導加熱コイルＬ１に対する通電電力値が変更制御された際に前記基準温度ＴＨＬ、ＴＬＬを前記通電電力値に基いて変更する基準温度変更機能（基準温度変更手段）を有している。
【００７５】
また基準温度ＴＨＬ，ＴＬＬの別の設定例として、異常検知回路１１１は、上記のような時系列データを所持せずに、例えば、定着ローラー１００が正常に加熱されたと仮定したときの理想の温度立ち上がり曲線を演算式等を用いて設定しても良い。
【００７６】
ここで、定着ローラーが正常に加熱されたと仮定したときの理想の温度立ち上がり曲線を表す演算式の一例を示す。
【００７７】
定着ローラー１００が正常に加熱されたと仮定したときの理想の温度立ち上がり曲線は図１２の曲線ｌ２のように、放熱が全く無いと仮定したときの仮想の定着ローラーの立ち上がり曲線（直線ｌ１）から放熱量を除算したものと想定できる。
【００７８】
すると、加熱開始からｔ時間加熱したときの定着ローラー１００の温度ＴＲは以下のような演算式で表される。
【００７９】
ＴＲ＝（Ｐ／Ｃ）＊ｔ−ｋ（ＴＲ’−Ｔ０）
ここで、ＴＲ’は、加熱時間ｔにおける、放熱が全く無いと仮定したときの定着ローラーの温度、Ｔ０は装置の周囲の温度、Ｐは定着ローラーへの投入電力，Ｃは定着ローラーの熱容量、ｋは比例定数である。
【００８０】
このように放熱を考慮して導かれる定着ローラーの温度ＴＲを基準として、この基準となる曲線に対して一定温度高い曲線をＴＨＬ、一定温度低い温度曲線をＴＬＬとする。また、この基準となる曲線に対して一定の比率で高い温度をＴＨＬ、低い温度をＴＬＬと設定する。
【００８１】
このように、異常検知回路１１１は電力制御回路１１０からの電力指示値Ｐｃｏｎｔ及び加熱時間に基いて、基準となる定着ローラー温度ＴＲを随時計算し、それをもとにＴＨＬ，及びＴＬＬを設定し、温度検出回路ＩＣからの検知温度と比較し、装置が正常か否かを判断する。
【００８２】
この様に誘導加熱方式の定着装置を用いた画像形成装置においては、ハロゲンランプ等の熱源固有の発熱電力量を持った発熱源を用いた定着装置と違い、電力制御方法として任意の電力指令値Ｐｃｏｎｔを用いて温度調節機能などを実現する。
【００８３】
そのため、画像形成装置の通電開始時の定着ローラー１００が冷えている状態から、定着可能温度に到達するまでの定着装置６１（誘導加熱コイルＬ１）に印加する電力値を随時変更出来るので画像形成装置としての立ち上げ時間などの短縮が可能になる。
【００８４】
また、この様な誘導加熱を用いた定着装置において、図５に示す通電シーケンス図上で、定着装置を回転駆動するモーター（Ｍ．Ｍ）が何らかの理由で停止した時等には、図３に示すように定着ローラー上の一部分のみ発熱するため温度分布が不均一となり、また、その温度上昇も図５に示す様に非常に急峻となる。
【００８５】
このため、従来用いていたバイメタルや感温溶融金属による温度検出手段では、その検出切断温度に到達する為に多大な時間を要し、過昇温検知を正確に行なうことができず、感度の高い高価なものを必要とした。
【００８６】
本発明では図８に示すように定着ローラー１００の最も発熱量が多い場所に、サーミスターなどの温度検出素子ＴＨ１を配置し、定着ローラー１００の温度立ち上げ時に所定の時系列で検出された検出温度が電力制御信号Ｐｃｏｎｔに応じた予め定めた温度範囲を逸脱しているときは、異常検知手段１１１によって電力印加手段９０への電力供給動作を停止させることにより、温度異常を検知する事が出来、高速に温度を立ち上げることが可能な定着装置６１の安全性を大幅に向上できる。
【００８７】
また、前記電力制御信号Ｐｃｏｎｔは画像形成装置の動作状態に応じて定着ローラー１００に対する通電動作を決定し、電力印加及び通電中の電力量（電力指令値）を決定する。
【００８８】
これにより、定着以外に電力が必要になったときに、それに応じて前記電力制御信号Ｐｃｏｎｔが変化してもそれに応じて異常検知範囲を設定できるので、装置の動作状態の変化によって電力指令値が変化した場合でもそれに応じた異常検知範囲を設定することができ、高速に温度を立ち上げることが可能な定着装置の安全性を大幅に向上できる。
【００８９】
〈実施例２〉
図６は本発明の他の実施例を示す概念ブロック図であり、電力制御回路１１０に、基準となる正常時の温度立ち上がりレベルを時系列的に所持、出力する機能を持たせた実施例であり、動作許可信号ＩＨ−ＯＮと電力指令値Ｐｃｏｎｔを出力するのと同時に異常検出回路１１１に対して、温度基準信号Ｔ−Ｒｅｆとして正常な温度立ち上がり時の出力レベルを供給する。
【００９０】
異常検出回路１１１では電力制御回路１１０より供給された温度基準信号Ｔ−Ｒｅｆを元にして異常検知レベルを設定する（基準温度変更手段）。一例としては図７に示すように温度基準信号Ｔ−Ｒｅｆをたとえば１．２倍したものを高温度異常検出レベルＴＨＬ、０．８倍した値を低温度異常検出レベルＴＬＬとして上下限の判定値を持つ。
【００９１】
この様に構成することで、異常検知回路１１１では時系列的な温度立ち上がり、プロファイルを持つ必要がないため、異常検知回路１１１が簡単に構成でき汎用性を増すことが出来る。且つ温度基準信号Ｔ−Ｒｅｆにある係数を掛けた値を検出レベルとするため、定着ローラー温度が低い低温側では検出幅が狭く、また温調温度に近い高温側では検出幅が広いため、検出精度を増すことが可能になる。
【００９２】
なお、図中の温度検出素子としては、サーミスターを用いて説明したが、当然のことながら熱電対、白金測温線やサーモパイル等の様な温度検出素子を用いることも可能である。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、誘導加熱方式の定着装置、及び該定着装置を具備した画像形成装置の動作状態に応じた温度異常を検知することが出来、定着処理の安全性を大幅に向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における誘導加熱方式の定着装置の概念ブロック図。
【図２】定着ローラー内部の詳細説明図。
【図３】定着ローラーの発熱分布説明図。
【図４】温度立ち上げ時の正常シーケンスプロファイル説明図。
【図５】温度立ち上げ時の異常シーケンスプロファイル説明図。
【図６】本発明の実施例２における誘導加熱方式の定着装置の概念ブロック図。
【図７】電力制御回路より温度基準プロファイルを発生させ、その温度情報に基づき異常判定をする説明図。
【図８】誘導加熱方式の定着装置の構造を示す図。
【図９】誘導加熱方式の定着装置を具備した画像形成装置の一例の構造を示す図。
【図１０】異常検知回路が所持する、定着ローラーの立ち上がり曲線を示す図。
【図１１】高温度異常検出レベルＴＨＬ値と低温度異常検出レベルＴＬＬ値を設定する際に基準となる温度立ち上がり曲線を示した図。
【図１２】放熱の有無を仮定した場合の定着ローラーの温度立ち上がり曲線を示した図。
【符号の説明】
Ｌ１　誘導加熱コイル
Ｃ２　共振コンデンサー
Ｄ１〜Ｄ４　整流ダイオード
ＴＲ１　電力スイッチング素子
ＴＨ１　温度検出素子（温度検出手段）
ＩＣ１　共振制御回路
１００　定着ローラー（定着部材、加熱部材）
１０１　加圧ローラー
１０２　定着装置筐体
１１０　電力制御ブロック（電力制御手段）
１１１　異常検知ブロック（判断手段）
ＲＬ１　リレー
９０　電力印加回路（通電手段、電力印加手段）
【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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