(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
導電層を有する筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの内周面側に設けられており前記定着フィルムの回転をガイドするフィルムガイドと、表面が前記定着フィルムの外周面に接触して前記フィルムガイドと共に前記定着フィルムを挟み込んでおり前記定着フィルムの表面との間に働く摩擦力により前記定着フィルムを駆動する加圧ローラと、前記定着フィルムの周面のうち前記加圧ローラが接触する領域よりも前記定着フィルム回転方向上流側の位置で前記導電層に渦電流を発生させて前記導電層を発熱させる励磁コイルと、を有し、前記定着フィルムと前記フィルムガイドの間にはグリスが塗布されており、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記導電層で発生する熱を利用して記録材上の画像を定着する定着手段と、
を有する画像形成装置において、
前記定着フィルムの回転を検知する回転検知手段と、定着手段が故障か否かを判断する安全装置と、前記定着フィルムの温度を検知する温度検知素子と、を有し、画像形成待機状態の時に前記加圧ローラを駆動手段によって駆動開始させた後、前記回転検知手段により前記定着フィルムの回転を検知した場合に前記励磁コイルへの電力供給が開始され、前記安全装置は、前記回転検知手段により前記定着フィルムが回転開始していないと判断され且つ前記温度検知素子の検知温度に基づき前記グリスが潤滑性を確保する所定の判定温度以下であると判断された場合は定着手段故障と判断せずに前記定着フィルムの回転検知を継続し、前記回転検知手段により前記定着フィルムが回転開始していないと判断され且つ前記グリスが前記判定温度より高いと判断された場合には定着手段故障と判断す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、画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における像加熱装置としての画像加熱定着装置を例にして説明する。画像加熱定着装置は、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて記録材の面に直接若しくは間接方式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に固着画像として加熱定着処理する装置である。
【０００４】
加熱定着装置に代表される像加熱装置としては、従来から熱ローラ方式の装置が汎用されてきた。これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの回転ローラ対からなり、該ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させる装置である。
【０００５】
上記のような熱ローラ方式の定着装置以外に、フィルム加熱方式等の接触加熱方式の装置も用いられている。フィルム加熱方式の装置は、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し、他方の面が記録材と接して移動するフィルムを有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材に付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着する装置である。
【０００６】
一方、実開昭５１−１０９７３７号公報では、磁束により定着ローラに電流を誘導させてジュール熱によって発熱させる誘導加熱定着装置（電磁誘導加熱方式、ＩＨＦ方式）が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着ローラを発熱させることができて、ハロゲンランプを用いた熱ローラよりも高効率の定着プロセスを達成している。
【０００７】
また、米国特許５２７８６１８号明細書には定着ローラを小熱容量化した定着フィルムを用いて、ニップ近傍の励磁部材により加熱する例が開示されている。
【０００８】
さらに誘導加熱により定着フィルムをニップ域外でも加熱することにより上記定着装置の加熱効率をさらに向上させた定着装置も考案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等を熱源として用いた従来の像加熱装置においては、フィルムや定着ローラに熱伝達させる必要があるためにロスが大きく、エネルギーの有効活用ができないという問題があった。
【００１０】
実開昭５１−１０９７３７号公報で開示された像加熱装置においては熱容量の大きい定着ローラを加熱するために、像加熱装置が機能する温度まで昇温させるのに長時間を必要とするという問題があった
また、米国特許５２７８６１８号明細書で開示されている定着装置においては定着ニップ部分で定着フィルムを加熱するために励磁部材に大電流を供給する必要があって励磁部材自身の過昇温や効率の低下が避けられなかった。また、定着フィルムの表面にゴム層などを必要とする定着装置の場合には定着ニップ域の加熱で表面温度を維持するにはゴム層と発熱体との界面の温度が上昇してゴム層の寿命が著しく短くなるという問題があった。
【００１１】
定着フィルムをニップ域外で加熱する定着装置は上記定着装置の不具合を解消できたが以下の問題が発生した。
【００１２】
すなわち、定着フィルムは摩擦によって回転駆動されるのが一般的であって、駆動摩擦力が低下したり、定着フィルムの回転トルクが上昇したりした場合にスリップが発生する場合がある。定着フィルムをニップ域外で加熱する定着装置においては上記スリップが発生した場合に定着フィルムが異常高温となり、定着フィルムの破損が発生するという問題があった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、定着手段故障の判断精度を向上させて、動作エラーの頻発を抑えることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の手段構成を特徴とする画像形成装置である。
【００１５】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
導電層を有する筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの内周面側に設けられており前記定着フィルムの回転をガイドするフィルムガイドと、表面が前記定着フィルムの外周面に接触して前記フィルムガイドと共に前記定着フィルムを挟み込んでおり前記定着フィルムの表面との間に働く摩擦力により前記定着フィルムを駆動する加圧ローラと、前記定着フィルムの周面のうち前記加圧ローラが接触する領域よりも前記定着フィルム回転方向上流側の位置で前記導電層に渦電流を発生させて前記導電層を発熱させる励磁コイルと、を有し、前記定着フィルムと前記フィルムガイドの間にはグリスが塗布されており、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記導電層で発生する熱を利用して記録材上の画像を定着する定着手段と、
を有する画像形成装置において、
前記定着フィルムの回転を検知する回転検知手段と、定着手段が故障か否かを判断する安全装置と、前記定着フィルムの温度を検知する温度検知素子と、を有し、画像形成待機状態の時に前記加圧ローラを駆動手段によって駆動開始させた後、前記回転検知手段により前記定着フィルムの回転を検知した場合に前記励磁コイルへの電力供給が開始され、前記安全装置は、前記回転検知手段により前記定着フィルムが回転開始していないと判断され且つ前記温度検知素子の検知温度に基づき前記グリスが潤滑性を確保する所定の判定温度以下であると判断された場合は定着手段故障と判断せずに前記定着フィルムの回転検知を継続し、前記回転検知手段により前記定着フィルムが回転開始していないと判断され且つ前記グリスが前記判定温度より高いと判断された場合には定着手段故障と判断することを特徴とする画像形成装置。
【００３９】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉（図１〜図９）
（１）画像形成装置
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す図である。本例の画像形成装置は、最大通紙幅がＡ４サイズ紙、印字速度が毎分４枚の４色カラー画像形成装置（電子写真フルカラープリンタ）である。
【００４０】
１１は有機感光体でできた電子写真感光体ドラム（像担持体、以下、感光体ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００４１】
感光体ドラム１１はその回転過程で帯電ローラなどの帯電装置１２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００４２】
次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナ）１３から出力されるレーザ光Ｌによる、目的画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１３は不図示のコンピュータ等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光Ｌを出力して感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光により感光体ドラム１１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１３ａはレーザ光学箱１３からの出力レーザ光を感光体ドラム１１の露光位置に反射させるミラーである。
【００４３】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色現像装置１４のうちのイエロー現像器１４Ｙの作動でイエロートナー像として現像される。
【００４４】
そのイエロートナー像は感光体ドラム１１と中間転写体ドラム１６との接触部（或いは近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１６の面に転写される。
【００４５】
中間転写体ドラム１６面に対するトナー像転写後の感光体ドラム１１面はクリーナ１７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００４６】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の、第２（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１４Ｍが作動）、第３（例えばシアン成分画像、シアン現像器１４Ｃが作動）、第４（例えば黒成分画像、黒現像器１４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次に実行され、中間転写体ドラム１６面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、黒トナー像の都合４色のトナー像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラー画像が合成形成される。
【００４７】
中間転写体ドラム１６は金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ドラム１１に接触して或いは近接して感光体ドラム１１と略同じ周速度で矢印の反時計方向に回転駆動され、金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１１との電位差で感光体ドラム１１側のトナー像を該中間転写体ドラム１６面側に転写させる。
【００４８】
上記の中間転写体ドラム１６面に合成されたカラートナー画像は、該中間転写体ドラム１６と転写ローラ１５との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り出された記録材（転写材）Ｐの面に転写されていく。
【００４９】
転写ローラ１５は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１６面側から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００５０】
二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写体ドラム１６の面から分離されて像加熱装置である加熱定着装置１０へと導入され、未定着トナー像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。この定着装置１０については次の（２）項で詳述する。
【００５１】
記録材Ｐに対するカラートナー像転写後の中間転写体ドラム１６はクリーナ１８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００５２】
このクリーナ１８は常時は中間転写体ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１６から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１６に接触状態に保持される。
【００５３】
また、転写ローラ１５も常時は中間転写体ドラム１６に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１６から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１６に接触状態に保持される。
【００５４】
（２）定着装置１０
Ａ）定着装置の全体的な概略構成
図２は本実施形における定着装置１０の横断面模型図、図３は要部の切欠き斜視模型図と制御系のブロック図である。
【００５５】
本実施例の定着装置１０は、円筒状の電磁誘導発熱性フィルムを用いた、加圧ローラ駆動式（加圧部材駆動方式）、電磁誘導加熱方式の像加熱装置である。
【００５６】
１は回転加熱部材としての円筒状の曲率可変（フレキシブル）な電磁誘導発熱性フィルム（以下、定着フィルムと記す）である。この定着フィルム１の層構成についてはＢ）項で詳述する。
【００５７】
１０５は円筒状のフィルムガイドであり、磁束の通過を妨げない絶縁性の部材である。上記の円筒状の定着フィルムはこのフィルムガイド１０５にルーズに外嵌させてある。
【００５８】
２０１・２０２は定着フィルム１を電磁誘導加熱する加熱手段（磁場（磁界）発生手段）としての励磁コイルとフェライトコアである。この励磁コイル２０１とフェライトコア２０２は上記の円筒状のフィルムガイド１０５の内空の右半部側に配設してある。この加熱手段２０１・２０２についてはＣ）項で詳述する。
【００５９】
３は回転加圧部材としての加圧ローラであり、芯金３０１上にシリコーンゴム３０２を２ｍｍ被覆させて弾性を持たせた、耐熱性・弾性ローラである。
【００６０】
上記の加圧ローラ３は芯金３０１の両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。そして定着フィルム１を外嵌させたフィルムガイド部材１０５は加圧ローラ３の上側に配置され、フィルムガイド内に挿通して配設した加圧用剛性ステイ４の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材（不図示）との間にそれぞれ加圧バネ（不図示）を縮設することで加圧用剛性ステイ４に押し下げ力を作用させている。これにより、フィルムガイド１０５の下面と加圧ローラ３の上面とが定着フィルム１を挟んで圧接して所定幅のニップ（定着ニップ部）Ｎが形成される。
【００６１】
加圧ローラ３は駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３の回転駆動により、ニップＮにおいて加圧ローラ３と定着フィルム１の外面との摩擦力で定着フィルム１に回転力が作用し、定着フィルム１の内周面がニップＮにおいてフィルムガイド１０５の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド０５の外回りを回転状態になる（加圧ローラ駆動方式）。フィルムガイド１０５は励磁コイル２０１とフェライトコア２０２を支持すると共に、この回転する定着フィルム１の搬送安定性を図る役目もしている。定着フィルム１を滑らかに回転させるべく、一般に、定着フィルム１の内面には耐熱性グリスが塗布される。
【００６２】
而して、加圧ローラ３が回転駆動され、それに伴って定着フィルム１が回転し、励磁回路６０１（図３）から励磁コイル２０１への給電により発生する磁場の作用で回転加熱部材としての定着フィルム１が電磁誘導発熱する。図２において、Ｆは発生した交番磁束の一部を表す。
【００６３】
５はニップＮよりも定着フィルム１の回転方向下流側においてニップＮの近傍位置においてフィルムガイド１０５の外面に固定して配設した温度検知素子としてのＮＴＣ素子である。このＮＴＣ素子５は回転する定着フィルム１の裏面に接触して、定着フィルム１の温度を電圧に変換して制御回路（マイコン）６０３に伝えている。６０２は矩形波発生回路であり、制御回路６０３からの情報によっては矩形波のデューティー比を変化させて励磁回路６０１内のスイッチング素子を制御する。
【００６４】
即ち、上記のＮＴＣ素子(Negative  Temperature  Coefficient)５を含む温調系６０３・６０２・６０１によりニップＮの温度もしくは定着フィルム１の温度が所定の温度、本実施例では定着フィルム１は定着温度である１８０℃に温調制御された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像Ｔが形成された記録材ＰがニップＮの定着フィルム１と加圧ローラ３との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面に対向して導入され、ニップＮにおいて画像面が定着フィルム１の外面に密着して定着フィルム１と一緒にニップＮを挟持搬送されていく。このニップＮを定着フィルム１と一緒に記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着フィルム１の電磁誘導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔが加熱定着される。
【００６５】
記録材ＰはニップＮを通過すると回転定着フィルム１の外面から曲率分離して排出搬送されていく。記録材Ｐ上の加熱定着トナー画像はニップＮを通過後、冷却して固着像となる。
【００６６】
５Ｂは定着フィルム１の回転動作を検知する回転検知手段としての光学センサーである。これについてはＤ）項で詳述する。
【００６７】
Ｂ）定着フィルム１
図４は本実施形における定着フィルム１の層構成模型図である。
【００６８】
本例の定着フィルム１は、電磁誘導発熱性の定着フィルムの基層となる金属フィルム等の抵抗体でできた発熱層１０１と、その外面に積層した弾性層１０２と、更にその外面に積層した離型層１０３の複合構造のものである。
【００６９】
発熱層１０１と弾性層１０２との間の接着、弾性層１０２と離型層１０３との間の接着のために、各層間にプライマー層を設けてもよい。
【００７０】
円筒形状である定着フィルム１において、発熱層１０１が内面側であり、離型層１０３が外面側である。発熱層１０１に交番磁束が作用することで、該発熱層１０１に渦電流が発生して該発熱層１０１が発熱する。この層で誘導発熱した熱が弾性層１０２・離型層１０３を介して定着フィルム１全体を加熱し、ニップＮに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー画像Ｔの加熱定着がなされる。
【００７１】
ａ．発熱層１０１
発熱層１０１は例えば厚み５０μｍのニッケル層である。ニッケル以外にも１０-5〜１０-10 Ω・ｍの電気良導体である金属、金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは透磁率が高い強磁性を示す、鉄、コバルト等の金属若しくはそれらの化合物を用いることができる。
【００７２】
発熱層１０１の厚みを薄くすると十分な磁路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱層自身の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚くすると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる傾向がある。従って発熱層１０１の厚みはこの発熱層に用いた材料の比熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値がある。本実施例では１０〜１００μｍの厚み範囲で、３℃／ｓｅｃ以上の昇温速度を得ることができた。
【００７３】
ｂ．弾性層１０２
弾性層１０２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で、耐熱性、熱伝導率が良い材質である。
【００７４】
弾性層１０２の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。この弾性層１０２は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。
【００７５】
カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、記録材Ｐの凹凸あるいはトナー層Ｔの凹凸に加熱面（離型層１０３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。
【００７６】
弾性層１０２の厚さとしては、１０μｍ以下では記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層１０２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５００μｍが良い。
【００７７】
弾性層１０２の硬度は、硬度が高すぎると記録材Ｐあるいはトナー層Ｔの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１０２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ  Ａ型試験機）以下、より好ましくは４５゜以下がよい。
【００７８】
弾性層１０２の熱伝導率に関しては、６×１０-4〜２×１０-3［cal/cm・sec ・deg.］がよい。熱伝導率λが６×１０-4［cal/cm・sec ・deg.］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルム１の表層（離型層１０３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが２×１０-3［cal/cm・sec ・deg.］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。よって熱伝導率λは６×１０-4〜２×１０-3［cal/cm・sec ・deg.］が良い。より好ましくは８×１０-4〜１．５×１０-3［cal/cm・sec ・deg.］が良い。
【００７９】
ｃ．離型層１０３
離型層１０３としてはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。
【００８０】
離型層１０３の厚さは２０〜１００μｍが好ましく、２０μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層１０２の効果がなくなってしまう。
【００８１】
ｄ．断熱層１０４
また図５に示すように、定着フィルム１の構成において、発熱層１０１の自由面側（発熱層１０１の弾性層１０２側とは反対面側）に断熱層１０４を設けてもよい。
【００８２】
断熱層１０４としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。
【００８３】
また、断熱層１０４の厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層１０４の厚さが１０μｍよりも小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。一方、１０００μｍを超えると高透磁率コア２０２及び励磁コイル２０１から発熱層１０１の距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１０１に吸収されなくなる。
【００８４】
断熱層１０４を設けた場合、発熱層１０１に発生した熱による励磁コイル２０１の昇温を防止できるため、安定した加熱をすることができる。
【００８５】
Ｃ）加熱手段（磁場発生手段）２０１・２０２
交番磁束を発生するための励磁コイル２０１としては加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。本実施例では励磁コイル２０１の芯線として線径φ１が０．２ｍｍの銅線に耐熱絶縁被覆を施した細線を束ねて束線径φ２を３ｍｍにした高周波用のものを用いて、フェライトコア２０２を周回するように１０回巻いてある。
【００８６】
フェライトコア２０２は励磁コイル２０１で発生する磁束を効率よく定着フィルム１に導くための高透磁率磁性部材である。フェライトコア２０２は、ＭxＺn1-xＦｅ2 Ｏ4 の組成からなる金属酸化物に微量の添加物を加えたものであり、他の高透磁率材料に比較して極めて高い比抵抗を示し、渦電流による損失が小さいという特徴がある。また一般的に金属元素Ｍや組成ｘや添加物が異なると、フェライトの性能を代表する透磁率やキュリー温度や保持力等が異なる。本例では比透磁率２５００、キュリー温度２０５℃のもの（トーキン製２５００Ｂ）を用いている。
【００８７】
励磁コイル２０１は励磁回路６０１から供給される交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁束は定着フィルム１の発熱層１０１に渦電流を発生させる。この渦電流は発熱層１０１の固有抵抗によってジュール熱（渦電流損）を発生させて、弾性層１０２、離型層１０３を介して、ニップＮに搬送される記録材Ｐと記録材上のトナーＴを加熱することができる。発熱域Ｈ・Ｈとしては図２に示すように励磁コイル２０１に対向した部分を中心に得られて、本構成においてはニップＮ域外で定着フィルム１の加熱が行われる。
【００８８】
図６は交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。Ｆは発生した交番磁束の一部を表す。フェライトコア２０２に導かれた交番磁束Ｆは定着フィルム１の電磁誘導発熱層１０１に渦電流を発生させ、ジュール熱を発生させる。ここでの発熱量Ｑは発熱層１０１を通る磁束の密度によって決まり図６のグラフような分布を示す。図６のグラフは、縦軸がフェライトコア２０２の中心を０とした角度×で表した定着フィルム１における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１の発熱層１０１での発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域である。
【００８９】
Ｄ）装置制御
ａ．温度制御
定着フィルム１の発熱層１０１で発生する熱エネルギーは渦電流の大きさの二乗に比例し、渦電流の大きさは交番磁束のエネルギーに比例するので、定着フィルム１の温度を上昇させる時は励磁コイル２０１への磁界エネルギーを増加させて、逆に温度を下げる場合には磁界エネルギーを減少させればよい。
【００９０】
この磁界エネルギーの加減は励磁コイル２０１に印加する電圧を加減しても良いし、電流を加減しても良い。通常の電灯線を利用する場合には定電圧源と考えられるので、安価に回路を構成するには励磁コイル２０１に流す電流を加減するのが好ましい。
【００９１】
これらの電磁回路が共振条件を満たす範囲で考える場合、上記の電流の加減は励磁コイル２０１に与える電圧の印加時間の長短で制御可能である。即ち、電磁回路における磁界の振動周期に同期してスイッチングし、図７に示す電圧印加時間ａや解放時間ｂを変化させることによって、定着フィルム１の温度を変えることができる。本例では解放時間ｂを固定して６ｍｓとし、電圧印加時間ａを１〜１５ｍｓの間で制御可能としている。従って本例において励磁コイル２０１に供給される交番電圧としては、上記電圧印加時間ａと解放時間ｂとの和時間を一周期とする周波数となり、約４７〜１４３ＫＨｚの可変制御となる。
【００９２】
制御回路（マイコン）６０３はＮＴＣ素子５から得た定着フィルム１の温度を一定の周期でサンプリングして、この情報に対して上記電圧印加時間ａを算出し矩形波発生回路６０２から出力する。電圧印加時間ａの算出方法としては、像加熱を可能にする適正温度（定着温度）とサンプリングされた温度との差を時間順に△ｋ−２、△ｋ−１、△ｋとした場合に、前回の電圧印加時間ａｋに対して
▲１▼．β△ｋ・・・・・・・・・・・・・・・比例制御量
▲２▼．γ（△ｋ−１−△ｋ）・・・・・・・・微分制御量
▲３▼．δ（△ｋ−２＋△ｋ−１＋△ｋ）・・・積分制御量
を加減乗算して今回の印加時間ａを決定する所謂ＰＩＤ制御(Proportional  Integral  Differential)を採用している。この制御において適当にβ、γ、δを設定することによって、例えば定着フィルム１の温度が低い場合には比例制御量が大きくなって印加時間ａを長くし、また、系が冷えている状態で定着フィルム１の温度を他の部材が奪ってなかなか温度が上がらないような場合には、たとえ定着温度に近づいていても微分制御量が大きくなってやはり印加時間ａを長くするように設定できる。
【００９３】
ｂ．光学センサー５Ｂによる制御
次に、定着フィルム１の回転検出手段であるところの光学センサー５Ｂによる定着フィルム１の回転及び停止の検出及び給電制御に関して図８・図９で説明する。
【００９４】
円筒状定着フィルム１の一端部側の外周面には、図８に示すように、周方向に他の部分とは異なる色で等間隔に配列した回転検知用の検知マークＣを具備させてある。光学センサー５Ｂはこの定着フィルムの上記検知マークＣに対応位置させて配設してある。
【００９５】
光学センサー５Ｂは発光素子５１及び受光素子５２からなり、発光素子５１より発せられた光が定着フィルム１で反射され、これを受光素子５２により検知する。定着フィルム１上に設けられた上記検知マークＣは白色３ｍｍ角の大きさで等間隔（約３ｍｍ）に配置されていて、定着フィルム１の回転により反射光の強度は周期的に変化し、光学センサー５Ｂはこれを電気信号にして制御回路６０３に出力する。
【００９６】
本実施例においてはこの周期を所定値と比較して、長い場合には定着フィルム１が停止していると判断して、上記励磁回路６０１から励磁コイル２０１への給電を停止する。このような定着フィルム１の回転検知は、図９の制御フロー図のように、加圧ローラ３の駆動とともに開始して、装置動作中は常に監視する。
【００９７】
また、本実施例では上記検知した周期が所定値より短くなった場合に励磁コイル２０１への給電を再開する。これにより定着フィルム１を昇温させて定着動作が可能な状態へと復帰させることができる。
【００９８】
定着フィルム１は加圧ローラ３より摩擦駆動されていて、特に定着装置１０が暖まっていない状態では定着フィルム１内面に塗布してあるグリスの潤滑性が低下していて前述したスリップが起こりやすい。
【００９９】
従来の像加熱装置及び画像形成装置においては、上記スリップによる定着フィルム１の過昇温を安全装置（不図示）によって検知して装置故障として扱うのが一般的であり、オンデマンド性を有する像加熱装置においては待機時において室温近くまで定着装置１０が冷えているために、上記装置故障が発生する可能性が高い。
【０１００】
本例によれば、グリスの潤滑性が確保される温度を判定温度（図９）として設け、この判定温度以下の時には上記スリップが発生した場合でも装置故障とすることなく画像形成動作を継続させることにより、高い信頼性を確保することができる。
【０１０１】
本例の定着装置１０は、弾性層１０２や離型層１０３を介してはいるが、その熱抵抗はハロゲンヒータを内包する熱ローラ方式の定着装置に比して小さく、発熱体の熱を直接像加熱に消費するものであって、上記構成においてトナー量の多いフルカラー画像を定着する場合にも、トナー像を十分溶融することができて、高画質の画像形成装置を得ることができる。また、定着装置の熱容量が小さいためオンデマンド定着が可能で、待機中の消費電力を著しく低減させることができる。
【０１０２】
〈第２の実施例〉（図１０・図１１）
本実施例は前述の第１の実施例の定着装置構成において、定着フィルム１の回転検知手段である光学センサー５Ｂに替えて、図１０のように、速度検知ローラ５Ｃ及びエンコーダ５Ｄを用いていて、定着フィルム１の回転速度を検知して、励磁コイル２０１に対する給電制御を行う。
【０１０３】
速度検知ローラ５Ｃは表面にシリコーンゴムを被覆した従動ローラであって定着フィルム１の表面非画像域に当接させてり、これと同軸のエンコーダ５Ｄは速度検知ローラ５Ｃの回転速度を正確に検知できる。エンコーダ５Ｄの検知情報が制御回路６０３（図３）に入力する。
【０１０４】
本実施例における給電制御はＯＮ／ＯＦＦだけではなく、図１１の制御フロー図に示すように定着フィルム１の回転速度に応じて供給する電力を加減する。電力の加減は、第１の実施例で述べた励磁電圧の電圧印加時間ａ及び開放時間ｂを変えることにより制御する。
【０１０５】
具体的には室温からの立ち上げ時、すなわち定着フィルム１の温度が判定温度に達するまでの間は、定着フィルム１の回転速度Ｖに対して供給する電力Ｗを、
Ｗ＝αＶ＋β
βは定着フィルムが停止した場合でも過昇温しない最小電力、
αはＶが画像形成速度の時Ｗが最大供給電力
となるように選択とする。
【０１０６】
これにより定着フィルム１がスリップしやすい低温時には、定着フィルム１を弱電力（最小はβ）により暖めてスリップを防止し、回転速度が上昇するのに合わせて供給電力を増加させて、定着フィルム１の単位面積に与える熱量（エネルギー）が略一定になるように制御する。
【０１０７】
従って、本例によれば常に定着フィルム１への連続的な電力供給が可能であるためにスリップ防止と同時に、立ち上げ時間の短縮が可能となる。
【０１０８】
〈第３の実施例〉（図１２）
本実施例は、図１２のように、定着フィルム１の温度制御用のＮＴＣ素子５とは別にＮＴＣ素子５Ｅを発熱域Ｈ内に設けていて、これにより定着フィルム１の発熱域Ｈの温度を検知して昇温速度を監視している。昇温速度が所定値を越えた場合には定着フィルム１が停止していると判断して、励磁コイル２０１への電力供給を停止する。
【０１０９】
この具体的制御方法は前述の第１の実施例で述べたのと同様である。
【０１１０】
本実施例においては定着フィルム１の回転状態を温度上昇速度により監視おり、簡素な構成とすることができるため、安価な高信頼の画像形成装置を実現できる。
【０１１１】
〈第４の実施例〉（図１３）
第１〜第３の実施例では４色カラー画像形成装置について説明してきたが、画像形成装置はモノクロ或いは１パルスマルチカラー画像形成装置等であってもよい。この場合において、定着装置１０の定着フィルム１における弾性層１０２を省略することができる。
【０１１２】
モノクロ画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の装置は電子写真プロセス利用、プロセスカートリッジ着脱式のレーザービームプリンタの概略断面図である。
【０１１３】
不図示のホストコンピュータより送られた画像情報信号によりスキャナー１３からのレーザー光Ｌの強度を変調し、感光体ドラム１１上に静電潜像を作成する。
【０１１４】
レーザー光Ｌの強度及び照射スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感光体ドラム１１上の静電潜像はレーザー光Ｌが照射された部分は明部電位ＶＬに、そうでない部分は一次帯電器１２で帯電された暗部電位ＶＤに保持されることによって形成する。
【０１１５】
感光ドラム１１は矢印の方向に回転して静電潜像は現像器１４によって順次現像される。現像器１４内のトナーはトナー供給回転体である現像スリーブ１４ａと現像ブレード１４ｂとによって、トナー高さ、トリボを制御され、現像スリーブ１４ａ上に均一なトナー層を形成する。現像ブレード１４ｂとしては通常金属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のものは現像スリーブ１４ａに対して適正な当接圧をもって接している。
【０１１６】
現像スリーブ１４ａ上に形成されたトナー層は現像スリーブ１４ａ自身の回転にともない感光体ドラム１１に対向し、現像スリーブ１４ａに印加されている電圧Ｖｄｃと感光体ドラム１１の表面電位が形成する電界によりＶＬの部分だけ選択的に顕像化する。
【０１１７】
感光体ドラム１１上のトナー像は転写装置１５によって、給紙装置１９から送られてきた紙Ｐに順次転写される。１７は紙Ｐに対するトナー像転写後の感光体ドラム面のクリーニング装置である。
【０１１８】
トナー像を転写された紙Ｐは感光体ドラム１１の回転と共に定着装置１０へと送り出され、加熱加圧により固定画像となる。定着装置１０は例えば第１ないし第３の実施例に示した定着装置である。
【０１１９】
トナー画像の定着処理を受けた紙Ｐは排紙ローラ２０で機外の排紙トレイ２１に排出される。
【０１２０】
ＰＣはプリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジである。本実施例のものは、感光体ドラム１、帯電器１２、現像器１４、クリーニング装置１７の４つのプロセス機器を包含させて、これらを一括してプリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジとしてある。
【０１２１】
〈その他〉
１）回転加熱部材である円筒状定着フィルム１の加熱手段としての磁場発生手段２０１・２０２は円筒状定着フィルム１の外側に配設することもできる。
【０１２２】
２）回転加熱部材としての定着フィルム１はエンドレスベルト状のものを二つ以上の部材間に懸回張設して加圧ローラ或いは加圧ローラ以外の駆動部材で摩擦回転駆動する装置構成であってもよい。
【０１２４】
３）回転加圧部材はローラ以外にも、例えばベルト部材などの回転体にすることができる。
【０１２６】
４）画像形成装置において、記録材Ｐに対する作像の原理・プロセスは任意である。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、定着手段故障の判断精度が向上し、動作エラーの頻発を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例における画像形成装置の概略構成図
【図２】  定着装置の横断面模型図
【図３】  定着装置の要部の切欠き斜視図と制御系のブロック図
【図４】  定着フィルムの層構成模型図（その１）
【図５】  定着フィルムの層構成模型図（その２）
【図６】  磁場発生手段と発熱量・発熱域の説明図
【図７】  励磁コイルに供給する交番電圧の制御説明図
【図８】  定着フィルムの回転検知手段としての光学センサーの説明図
【図９】  定着フィルム回転検知手段による装置制御フロー図
【図１０】  第２の実施例における定着装置の横断面模型図
【図１１】  定着フィルム回転速度検知手段による装置制御フロー図
【図１２】  第３の実施例における定着装置の横断面模型図
【図１３】  第４の実施例における画像形成装置の横断面模型図
【符号の説明】
１・・定着フィルム（回転加熱部材）、２０，２０２・・磁場発生手段（加熱手段）、３・・加圧ローラ（回転加圧部材）、５，５Ｅ・・ＮＴＣ素子、５Ｂ・・回転検知部材（光学センサー）、５Ｃ・・回転速度検知ローラ、５Ｄ・・エンコーダ
【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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【図１３】
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