JP2000039796A

JP2000039796A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000039796A
Application number: JP10206681A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Ishimaru; 直昭石丸
Original assignee: Matsushita Graphic Communication Systems Inc; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic System Solutions Japan Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-02-08
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP4098886B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱センサなしで定着装置のウォームアッ
プ終了を検知すること。【解決手段】トナー１３の定着温度以上のキュリー点
を有する磁性導体からなる熱ローラ２に対して励磁コイ
ル部４により高周波電流を印加する。このときに、イン
バータ回路８より励磁コイル部４に供給する電力を電力
検知回路で検知し、制御回路９でモニタする。制御回路
９は、検出した電力が低下したことにより熱ローラ２が
定着温度に到達したと判定する。従って熱センサを用い
ることなく熱ローラ２設定温度に達したことがわかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファク
シミリ等の画像形成装置に用いられる、電磁誘導加熱方
式の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、複写機、レーザープリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置において、現像器に
より記録媒体上に形成されたトナー像を定着器で永久固
着することが行われている。

【０００３】熱定着方式の定着器の場合、加熱手段によ
り加熱した熱ローラと、この熱ローラに対向して配置し
た加圧ローラとのニップに記録媒体を通過させることに
より、トナー像を加熱定着する。従来、熱ローラの加熱
手段としては、ハロゲンランプが主流である。

【０００４】近年、電磁誘導加熱方式の定着器が開発さ
れている。この方式では、熱ローラを強磁性導体で構成
し、磁束を印加して熱ローラに渦電流を発生させて、熱
ローラをジュール熱によって発熱させる。この方式は、
記録材料に接触する熱ローラ自体が発熱するため、ハロ
ゲンランプで熱ローラを加熱して間接的に記録材料を加
熱するよりも高効率で熱定着を実施できる。

【０００５】また、電磁誘導加熱方式の場合、強磁性導
体としてトナーの定着温度以上のキュリー点を持つもの
を用いることにより、その自己温度制御特性によって熱
ローラの温度制御を行うことができる。このため、特別
なサーミスタ及び制御回路を用いなくても良い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り自己温度制
御は、サーミスタ等の熱センサが不要であるが、ウォー
ミングアップ時に熱ローラが定着温度に達したことを知
ることができない。当該定着器を搭載した画像形成装置
において、利用者にウォーミングアップが終了して動作
可能であることを知らせる必要がある。また、ウォーミ
ングアップ終了を検知して次の動作を待ち受けるための
判断基準が必要になる。このため、熱ローラに熱センサ
を設けて熱ローラが定着温度に達したことを検知するこ
とが考えられるが、これでは、自己温度制御としたメリ
ットが薄れるため好ましくない。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、熱センサを用いることなく、ウォーミングアッ
プ終了を検知する定着装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、定着装置にお
いて、誘導加熱された磁性導体がキュリー点に到達する
と、供給手段が励磁手段に供給する電力が低下する現象
を利用して、励磁手段への供給される電力が低下した場
合に磁性導体が定着温度に到達したことを判定する。

【０００９】また、本発明は、動作終了後に動作時は第
１電圧で動作終了後は前記第１電圧よりも低い第２電圧
で前記励磁手段に交番電流をそれぞれ供給することによ
り、動作状態に応じた適切な電力で稼動する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の態様は、被定着材
の定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体と、前記
磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段と、前記
励磁手段に交番電流を供給する給電手段と、前記給電手
段から前記励磁手段へ供給される電力を検出する電力検
出手段と、検出した電力が低下したことにより前記磁性
導体が前記定着温度に到達したと判定する判定手段と、
を具備する構成を採る。

【００１１】この構成によれば、電力検出手段は、給電
手段から励磁手段へ供給される電力を検出し、判定手段
は、検出した電力の低下により磁性導体がキュリー点に
到達したのを判定するため、簡単な構成により定着装置
のウォームアップが終了したことを熱センサを用いるこ
となく知ることができる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、判定手段の判定によって給電手段から励磁手段に供
給する電力を変更する給電制御手段を具備する構成を採
る。

【００１３】この構成により、検出した電力が低下した
場合に励磁手段へ供給する電流を変更するため、簡単な
構成によりウォームアップ時及び終了後に適した電流を
励磁手段に供給できる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は第２の態
様において、判定手段の判定によって定着処理が実行可
能であることを報知する報知手段を具備する構成を採
る。

【００１５】この構成により、検出した電力が低下した
ことにより磁性導体が定着温度に達したことを判定し、
その判定により定着処理が実行できることを知らせるた
め、簡単な構成によりウォームアップが終了して定着処
理を含む印刷処理等を開始できることを利用者に知らせ
ることができる。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態
様において、給電手段は、動作時は第１電力で動作終了
後は前記第１電力よりも低い第２電力で励磁手段に交番
電流をそれぞれ供給する構成を採る。

【００１７】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、第１電力は磁性導体が定着温度以上になる電力であ
り、且つ、第２電力は磁性導体が定着温度よりも低い温
度になる電圧である。

【００１８】これらの構成により、起動動作又は印刷動
作のときには励磁手段に第１電力を供給し、磁性導体の
自己温度制御により磁性導体を定着温度以上の設定温度
に維持する。動作終了後は電圧を第１電力よりも低い第
２電力に変更して磁性導体を設定温度以下の温度に下げ
る。これにより、サーミスタ等の熱センサを用いること
なく、定着装置の動作状態に応じた適切な電力で画像形
成装置を稼動することができる。

【００１９】本発明の第６の態様は、第１乃至第５の態
様において、磁性導体を挟んで励磁手段と対向するよう
に前記磁性導体よりも低抵抗の非磁性金属材料を積層し
た構成を採る。

【００２０】この構成により、交番磁束により磁性導体
が誘導加熱され、磁性導体の温度が上昇してキュリー温
度以上になると非磁性化する。これにより、誘導電流は
低抵抗率の非磁性材料中を流れるので発熱量が激減する
ため、自己温度制御特性をさらに向上することができ
る。

【００２１】本発明の第７の態様は、第１乃至第５の態
様において、磁性導体を挟んで励磁手段と対向する位置
に断熱層を介して非磁性材料を配置した構成を採る。

【００２２】この構成により、交番磁束により磁性導体
が誘導加熱され、温度が上昇してキュリー温度以上にな
ると非磁性化する。交番磁束は非磁性化した磁性導体を
突き抜けて非磁性材料に到達し、非磁性材料に誘導電流
が流れるため、磁性導体及非磁性材料全体としての導電
断面積が著しく大きくなって電気抵抗値が極めて小さく
なり発熱量が減少するため、自己温度制御特性をさらに
顕著にできる。

【００２３】以下、本発明の実施の形態１〜８につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２４】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る定着装置の構成を示す概略図である。この
定着装置１は、複写機又は複写機とファックスの複合機
に使用するものを示している。

【００２５】熱ローラ２は、磁性導体からなる中空円筒
体である。この磁性導体としては、適温、すなわちトナ
ーを溶融する温度よりやや高い温度である約２３０℃を
キュリー温度とするように調整した磁性合金（感温金属
ともいう）を使用している。この例では、磁性合金とし
て、鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケル−クロム合金を
使用している。この組合せは、飽和磁束密度が高く、定
着装置１には適している。なお別の用途に使用する場合
には、当然、熱ローラ２で得たい温度も変わる。従っ
て、磁性合金の組成もこの用途に応じたキュリー温度と
なるように変更できる。

【００２６】熱ローラ２のサイズは、この例では、厚さ
約１ｍｍ、直径約４９ｍｍとしている。また、熱ローラ
２の外周面上には、トナー１３との離型性を向上するた
めに厚さ約１５μｍのフッ素樹脂をコーティングしてい
る。

【００２７】熱ローラ２の内部には、励磁コイル部４が
挿入されている。励磁コイル部４は、中空円筒状のボビ
ン５と、ボビン５の周面上にらせん状に巻き回されたコ
イル６と、ボビン５内に挿入されたフェライト７とで構
成されている。コイル５には、細い導線を束ねてより線
としたリッツ線を使用している。フェライト７は、加熱
効率を良くする。

【００２８】この励磁コイル部４のコイル６には、高周
波電流を供給するインバータ回路８が接続されている。
インバータ回路８には、励磁コイル部４へ供給する電力
を可変制御する制御回路９が接続されている。

【００２９】一方、熱ローラ２の下側には、熱ローラ２
に対向して加圧ローラ１０が互いに圧接しかつ回転可能
に配置されている。これにより、熱ローラ２及び加圧ロ
ーラ１０の間に、表面にトナー１３が付着した記録紙１
１を挟持搬送するニップが形成される。加圧ローラ１０
の直径は、この例では約４８ｍｍである。

【００３０】図２は、上記実施の形態１に係る定着装置
の制御系を示すブロック図である。

【００３１】中央演算部（ＣＰＵ）２１は、インバータ
回路８に対して制御信号Ｖ₀を出力する。インバータ回
路８は、商用交流電源２２を電源として高周波電流Ｉ₀
を発生し、励磁コイル部４に供給する。インバータ回路
８は、ＣＰＵ２１からの制御信号Ｖ₀に応じた大きさの
電力を励磁コイル部４に供給する。電力検出回路２３
は、インバータ回路８からの供給電力を検知し、検知信
号をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、検知信号に
基づいて電力を知ることができる。

【００３２】図３は、上記実施の形態１に係る定着装置
のインバータ回路から励磁コイル部に至る回路図であ
る。

【００３３】商用交流電源２２から供給された交流を交
直変換した直流電源３１の両端は、発振回路３２に接続
されている。発振回路３２には、第１及び第２トランジ
スタ３３、３４からなる直流回路に並列接続されてい
る。第１及び第２トランジスタ３３、３４のベース端子
に発振回路３２の出力端子が接続されている。

【００３４】第１トランジスタ３３のエミッタ端子と第
２トランジスタ３４のコレクタ端子の間に、励磁コイル
部４の一端が接続されている。励磁コイル部４の他端は
直流電源３１の一端に接続されている。

【００３５】第１及び第２トランジスタ３３、３４と励
磁コイル部４との間には、電流検出計３５及び電圧検出
計３６が設けられている。電流検出計３５及び電圧検出
計３６の検出出力は図示しない電力変換部により電力値
に変換した後ＣＰＵ２１に入力される。

【００３６】上記構成からなる回路において、発振回路
３２からの所定の発振周波数でベース電流が第１、第２
トランジスタ３３、３４に交互に供給される。これに応
じて、励磁コイル部４に例えば２３ｋＨｚの高周波電流
を供給する。励磁コイル部４への供給電力は、供給電流
値が一定であれば励磁コイル部４のインダクタンスによ
り変動する。

【００３７】電流検出計３５及び電圧検出計３６によ
り、励磁コイル部４に供給される電流及び印加される電
圧をそれぞれ検出する。電流検出計３５及び電圧検出計
３６の検出出力は図示しない電力変換部により電力値に
変換した後ＣＰＵ１１に入力される。

【００３８】ここでは、電力検出回路１３として、電流
検出計３５及び電圧検出計３６を例示したが、電流検出
計３５及び電圧検出計３６と同等の機能を有する回路で
あれば置き換え可能である。

【００３９】以下、上記構成からなる定着装置１の動作
について説明する。

【００４０】図示しないスイッチをオンすると、ＣＰＵ
１１よりインバータ回路８に電圧印加命令が出される。
これに応じて、インバータ回路８は、励磁コイル部４に
高周波電流を供給する。励磁コイル部４は、供給した高
周波電流に応じて高周波磁界を発生する。磁性合金から
なる熱ローラ２は、生成消滅を繰り返す交番磁束内に置
かれるため、熱ローラ２中に磁界の変化を妨げる磁界を
生じるように渦電流が発生する。図４（ａ）及び図４
（ｂ）は、キュリー点未満の温度及びキュリー点以上の
温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図であ
る。図中斜線部は、電流が流れている領域を示してい
る。キュリー点未満の温度では、この渦電流は、図４
（ａ）に示すように、熱ローラ２の内表面に集中して流
れる。このときに電流の大部分が流れる部分２ａの厚さ
を表皮深さと呼び、理論的には次式（１）で表される。

【００４１】 δ=５０３．３｛ρ／（ｆ×μ）｝^０．５（１） δ：表皮深さ m ρ：材料の固有抵抗 Ωm ｆ：励磁周波数 Hz μ：材料の比透磁率この例で用いた磁性合金は、固有抵抗が７．２×１０ｅ
−７Ωm、常温での比透磁率が約１００のものを用いて
いる。従って、表皮深さは約０．２８ｍｍとなる。すな
わち、常温近くではほとんどの渦電流は熱ローラの内面
０．２８ｍｍ以内に集中して流れる。渦電流が流れる通
路断面積は極めて小さく抵抗が大きいので、熱ローラ２
は大きなジュール熱を生じ、温度が急激に上昇する。

【００４２】その後、熱ローラ２の温度がキュリー点以
上になると磁性合金が非磁化する。このため、比透磁率
が約１になるので表皮深さに相当する厚さは、常温時の
約１０倍となり、図４（ｂ）に示すように、熱ローラ２
の厚さの全体に渡って電流が流れる。従って、渦電流が
流れる通路断面積が大きくなり抵抗が小さくなるので、
熱ローラ２の発熱量は著しく小さくなる。

【００４３】熱ローラ２の温度に対する発熱量の変化の
様子を図５に示す。図５中、横軸は熱ローラ温度、縦軸
は発熱量を表している。図５から明らかなように、比透
磁率は実際にはキュリー点温度Ｔｋでいきなり１００か
ら１に変わるのではなく、キュリー点温度Ｔｋに向かっ
て徐々に低下していく。そのため、発熱量も温度上昇に
伴って徐々に低下し、キュリー点温度近傍で急速に下が
っていく。この例では、常温での発熱量Ｑ１とキュリー
点温度以上での発熱量Ｑ２との比は約３対１となった。
上述の渦電流の状態変化によって、電流の流れる部分の
厚さが常温時に比較してキュリー点温度で約３倍に増加
する。これにより、熱ローラ２及び励磁コイル部４の総
抵抗が減少する。従って、インバータ回路８より一定電
流を励磁コイル部４に供給している場合、発熱量は抵抗
に比例するので約３分の１となるからである。

【００４４】このように、キュリー点を有する磁性合金
からなる熱ローラ２及び励磁コイル部４によって温度制
御回路等を用いることなくキュリー点付近で温度制御を
行うことができる。これを自己温度制御という。

【００４５】熱ローラ２のキュリー点の設定をトナーが
溶融する温度よりやや高い温度である約２３０℃とした
場合、熱ローラ２の温度はこの１９０℃付近で安定す
る。つまり、何かの原因によって部分的に１９０℃を超
えようとしても、この瞬間に熱ローラ２の発熱量が低下
する。逆に熱ローラ２の１部のみに当たる幅の紙を通す
等して温度が低下した場合には、その温度が低下した部
分の発熱量が増加する。これにより、熱ローラ２の通紙
部分及び非通紙部分の温度差を低減して均一かつ安定し
た温度で定着を行うことができる。

【００４６】次に、熱ローラ２の温度上昇及び励磁コイ
ル部４の消費電力の関係について説明する。図６は、上
記実施の形態１における熱ローラの表面温度及び励磁コ
イルの電力の関係を示す特性図である。

【００４７】図６に示すように、励磁コイル部４に１４
００Ｗの電力を供給すると、熱ローラ２の表面温度は１
６０℃付近までは略直線的に増加する。１６０℃を超え
ると温度上昇が鈍くなる。約１９０℃で熱ローラ２の温
度は飽和して自己温度制御状態になっている。このとき
に励磁コイルの電力は、温度１６０℃付近で当初の１４
００Ｗから次第に減少し、自己温度制御状態のときには
約４００Ｗで安定する。

【００４８】この電力の低下は、上述のように渦電流の
状態変化によって、熱ローラ２及び励磁コイル部４の総
抵抗が減少するため、インバータ回路８より一定電流を
励磁コイル部４に供給した場合電力が減少するからであ
る。

【００４９】ＣＰＵ１１は、電力検出回路１３の検知結
果に基づいて、励磁コイル部４を流れる電力をモニタす
る。ＣＰＵ１１は、１４００Ｗの電力が１０００Ｗにな
ったときウォームアップが終了し、定着装置１が使用可
であると判定する。なお、この例では、電力値が１００
０Ｗになった時点で熱ローラ２の温度は約１７０℃を超
えており、定着性から判断した装置動作上の支障はな
い。

【００５０】ＣＰＵ１１は、この判定に基づいて所定の
処理を行う。例えば、ＣＰＵ１１は、インバータ回路８
に電力供給量を減少させるように制御する。これによ
り、ウォームアップ終了後に適した電力を供給できるた
め、定着装置１の省エネルギーを達成できる。

【００５１】また、ＣＰＵ１１は、図２に示す表示部１
４にウォームアップ終了した旨の表示を行う。また、ブ
ザー１５を鳴らして利用者にウォームアップ終了を知ら
せる。

【００５２】上記実施の形態１に係る定着装置１によれ
ば、熱ローラ２は、自己温度制御特性を有するので、サ
ーミスタを用いなくても定着温度以上の所定温度に熱ロ
ーラ２の温度を調節することができる。

【００５３】また、ＣＰＵ１１は、電力検出回路１３に
よって検知した励磁コイル部４への供給電力をモニタ
し、供給電力が低下したことにより熱ローラ２が定着可
能温度に達したことを知ることができる。これにより、
ＣＰＵ１１は、定着装置１のウォームアップが終了した
ことをサーミスタなしに判定することができる。このよ
うに、自己温度制御型で誘導加熱方式の定着装置１にお
いて、簡単な構成でウォームアップ終了を検知し、いつ
の時点で定着装置１の動作を開始しても良いかを知るこ
とができる。

【００５４】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２に係る定着装置について説明する。図７は、上記実施
の形態２に係る定着装置の構成を示す概略図である。図
１に示す実施の形態１に係る定着装置１と同様の構成に
ついては同一の番号を付して説明を省略する。

【００５５】上記実施の形態２に係る定着装置４０の熱
ローラ４１は、上記実施の形態１と同様の磁性合金から
なる磁性金属層４２と、磁性合金層４２の外周面上に積
層した磁性合金よりも抵抗が低い非磁性金属層４３とで
構成されている。

【００５６】非磁性金属層４３の材質としては、例えば
アルミニウム又は銅が適当であり、この例ではアルミニ
ウムを使用した。また、非磁性金属層４３の膜厚は特に
限定されないがこの例では０．４ｍｍとした。非磁性金
属層４＃の外周面に、トナー１３との離型性を向上する
ために厚さ約１５μｍのフッ素樹脂層４４がコーティン
グされている。

【００５７】以下、上記構成からなる定着装置４０の動
作について説明する。

【００５８】インバータ回路８より励磁コイル部４に例
えば２３ｋＨｚの高周波電流を供給する。励磁コイル部
４は、供給した高周波電流に応じて高周波磁界を発生す
る。熱ローラ４１の磁性金属層４２は、生成消滅を繰り
返す交番磁束内に置かれるため、磁界の変化を妨げる磁
界を生じるように渦電流が発生する。図８（ａ）及び図
８（ｂ）は、キュリー点未満の温度及びキュリー点以上
の温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図であ
る。図中斜線部は、電流が流れている領域を示してい
る。キュリー点未満の温度では、この渦電流は、図８
（ａ）に示すように、磁性金属層４２の内表面に集中し
て流れる。従って、渦電流が流れる通路断面積は極めて
小さく抵抗が大きいので、磁性金属層４２は大きなジュ
ール熱を生じ、温度が急激に上昇する。

【００５９】その後、熱ローラ４１の温度がキュリー点
以上になると磁性合金層４２が非磁化する。この場合、
磁性合金の比透磁率が約１となるので、磁束が磁性金属
層４２を貫いて発散する。また、熱ローラ４１の厚さ全
体に渡って電流が流れようとする。しかし、非磁性金属
層４３は、磁性金属層４１に比べて電気抵抗が小さいの
で、図８（ｂ）に示すように、ほとんどの誘導電流は非
磁性金属層４２に流れる。これにより、磁性金属層４２
を流れる電流が著しく少なくなり、発熱量が激減する。
この結果、熱ローラ４１の表面温度が急激に低くなるの
で、自己温度制御特性がはるかに向上する。

【００６０】また、磁束は非磁性体となった磁性金属層
４２を通過するが、外側に設けられた非磁性金属層４３
によって磁気エネルギーは反射されて内部に閉じこめら
れる。つまり、非磁性金属層４３は磁気シールドとして
作用する。従って、磁気ノイズの外部への影響を低減で
きる。

【００６１】自己温度制御特性がもっとも良くあらわれ
るのは、磁性金属層４２の厚さが表皮深さとほぼ同等で
あるときである。この場合、上記実施の形態１と同じく
磁性金属層４２の磁性合金の固有抵抗が７．２×１０ｅ
−７Ωmであるのに対して、非磁性金属層４３を構成す
るアルミニウムの固有抵抗は２．５×１０ｅ−８Ωmで
あり、約２９分の１である。また、電流の流れる部分の
厚さはほぼ同等である。このため、定電流で駆動したと
するとキュリー点温度付近では約２９分の１の発熱しか
起こらない。

【００６２】磁性金属層４２が表皮深さよりも薄い場合
はキュリー温度以下でも相当量の誘導電流が外側にある
非磁性金属層４３を流れ、それより厚い場合はキュリー
温度以上でも磁性金属層４２の中を流れる誘導電流量が
増える。通電を開始して目標の温度に到達するまでの時
間すなわちウォームアップ時間を短縮させるには金属ロ
ーラの熱容量を下げると良い。従って、磁性金属層４２
の厚さは自己温度制御性を多少犠牲にしても金属ローラ
の熱容量を小さくした表皮厚の５０％から金属ローラ強
度を上げることを考慮した表皮厚の２００％の範囲にす
ることが望ましい。自己温度制御特性を持たせた場合、
非磁性金属層４３を用いることにより、実施の形態１よ
りも大幅に熱容量を下げられるので、熱ローラ４１の熱
容量を下げてウォームアップ時間を短縮することができ
る上述のように、本実施の形態２によれば、熱ローラ４
１を磁性金属層４２及びより低抵抗の非磁性金属層４３
の二層構造とすることにより、全体の厚みをそれほど増
やすことなく、常温時の発熱量に対してキュリー点温度
近傍での発熱量を著しく小さくすることができる。さら
に、キュリー点温度に近づくときの発熱量の降下も急激
となり、それに伴って自己制御温度特性も向上すること
ができる。また、磁気ノイズの外部への影響を低減する
シールド効果を高めることが可能である。

【００６３】（実施の形態３）以下、次に本発明の実施
の形態３に係る定着装置について説明する。

【００６４】上記実施の形態３に係る定着装置は、上記
実施の形態１と同様の構成により、動作モード及びロー
パワーモードでインバータ回路８から励磁コイル部４に
供給する電力を切り換える。以下、制御回路９による供
給電圧制御について説明する。なお、次の説明では、定
着装置をレーザプリンタに適用した場合について説明す
るが、複写機、ファクシミリ等においても同様である。

【００６５】図９は、上記実施の形態３に係る定着装置
の制御回路による供給電圧制御を示すフロー図である。

【００６６】まず、立ち上げ動作及び印刷動作時には、
制御回路９は、インバータ回路８により動作時電力、例
えば１２００Ｗの電力を励磁コイル部４に供給してい
る。励磁コイル部４は、熱ローラ２を誘導加熱する。こ
のとき、上記実施の形態１で説明したように、熱ローラ
２は自己温度制御によりトナー１３の定着可能温度に温
度制御される。

【００６７】工程（以下、ＳＴという）９０１におい
て、制御回路９は、動作が終了したか否か判定する。動
作が終了していない場合は、さらに判定を繰り返す。

【００６８】動作が終了した場合、ＳＴ９０２におい
て、次の原稿の印刷処理の実行待ちがあるか否か判定す
る。実行待ちがある場合、ＳＴ９０１に戻り、動作終了
判定から繰り返す。

【００６９】実行待ちがない場合、ＳＴ９０３におい
て、制御回路９は計時ｔのカウントを開始する。

【００７０】ＳＴ９０４において、実行コマンドの入力
があるか否か判定する。ここで実行コマンドは、例え
ば、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）から
の印刷処理に基づく実行コマンドである。複写機の場合
には、利用者によるコピー操作、例えばスタートキー、
テンキー等のキー入力に基づく実行コマンドであっても
良い。ここで、実行コマンドがある場合、ＳＴ９０５に
おいて、計時のカウントを停止し、ＳＴ９０１に戻る。

【００７１】一方、ＳＴ９０４において、実行コマンド
がない場合、ＳＴ９０６において、計時ｔが所定時間に
到達したか否かを判定する。計時ｔが所定時間未満の場
合、ＳＴ９０４に戻り実行コマンドの判定を行う。ＳＴ
９０６において、計時ｔが所定時間に到達した場合、制
御回路９は、所定時間内に印刷動作に入らなかったと判
断して、ＳＴ９０７において、供給電力をローパワーモ
ードの設定値、例えば２００Ｗまで低下する。

【００７２】この設定値は、定着温度よりも低いが動作
モード時の電力を供給した場合に素早く定着温度に復帰
できる温度に熱ローラ２を維持できる電力であることが
好ましい。具体的には、動作モードで電力供給を再開し
てから３０秒以内で定着可能温度に復帰できる温度に熱
ローラ２を維持できるような電力に設定する。この設定
温度は実験により求めることができる。

【００７３】上述の実施の形態３に係る定着装置によれ
ば、サーミスタを使わずに温度制御及び電力制御を行う
ことを実現できる。すなわち、従来の定着装置の温度制
御としては、サーミスタを用いて熱ローラの温度を検知
し、熱ローラの温度を動作モードの設定温度に素早く復
帰できる待機温度に維持するように励磁コイル部への電
力供給を増減している。しかし、このサーミスタを用い
た温度制御を、上述の自己温度制御型の定着装置に適用
したのでは、サーミスタを用いない利点が薄れる。

【００７４】そこで、本実施の形態３によれば、動作時
は自己温度制御が行われる高い電力（第１電力という）
を励磁コイル部４に一定に供給する。動作が終了した後
は、第１電力よりも低い、熱ローラ２が定着温度よりも
低い温度になる電力（第２電力）を励磁コイル部４に一
定に供給する。第２電力によれば、サーミスタを用いな
くても熱ローラ２を好適な待機温度に維持できる。これ
により、定着装置においてサーミスタレスの温度及び電
力制御を達成することができる。

【００７５】上記実施の形態３では、動作終了から一定
時間内に何らかの実行コマンドの入力があるか否か監視
した後、供給電力を低下している。しかしながら、動作
終了後すぐに供給電力を低下させても良い。

【００７６】また、動作モード及びローパワーモードの
２段階だけでなく、さらに待機時間モード等のように、
プリンタ、複写機等の画像形成装置の動作状態に従って
多くの動作モードを用意しても良い。

【００７７】以下の実施の形態４〜８において、定着装
置の誘導加熱部の変形例について説明する。以下の説明
において、磁性合金及び非磁性合金は上記実施の形態２
で説明したものと同様である。

【００７８】（実施の形態４）図１０は、本発明の実施
の形態４に係る定着装置の誘導加熱部を示す斜視図であ
る。本実施の形態４では、適温にキュリー温度を設定し
た磁性合金１０１の外側に、渦巻状に巻いた励磁コイル
１０２を、適切な方法で磁性合金１０１とは接触しない
形で配置している。また、磁性合金１０１の内側には、
磁性合金１０１よりも低抵抗率とした非磁性金属材料１
０３を、磁性合金１０１とは空間を設けて配置してい
る。

【００７９】以上の構成により、励磁コイル１０２が加
熱する対象は磁性合金１０２のみとなり、熱効率の高い
加熱手段を実現できる。つまり、本実施の形態４によれ
ば、磁性合金１０２と非磁性金属材料１０３とは空間を
設けた配置となっているため、励磁コイル１５が加熱す
る対象は磁性合金１０１のみとなっており、熱ローラ全
体を加熱する場合に比べると非常に熱容量の小さい加熱
対象となる。また、非磁性金属材料１０３が磁性合金１
０１と接触していない状態であっても、磁気的には全く
同様に動作する。つまり、磁性合金１０１の温度がキュ
リー温度を超えた場合には、磁性合金１０１が非磁性と
なって磁束が磁性合金１０１を透過すると内側にある非
磁性金属材料１０３に誘導電流が流れる。

【００８０】以上のように本実施の形態４によれば、励
磁コイル１５が加熱する対象を磁性合金１０１のみとで
き、熱効率の高い定着装置を実現でき、所定温度に到達
するまでの時間も短縮できる。

【００８１】（実施の形態５）図１１は、本発明の実施
の形態５に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図であ
る。本実施の形態５では、図１１に示すように、励磁コ
イル１１１の配置位置を、被加熱物１１２と磁性合金１
０１とが接触する位置、又は、磁性合金１０１が被加熱
物１１２に接触する直前の位置に配置している。また、
本実施の形態５では、非磁性金属材料１０３は磁性合金
１０１とは空間を隔てて磁性合金１０１の１部と対峙す
る円弧を構成するように配置している。図中に矢印１１
４で示す方向に、磁性合金１０１の回転方向を示してい
る。また、本実施の形態５では、加圧ローラ１１５も低
抵抗率の非磁性金属材料で構成している。

【００８２】以上の構成により、励磁コイル１１１は、
磁性合金１０１が被加熱物１１２に接触している位置又
は被加熱物１１２に接触する直前の位置を加熱する。こ
れにより、所定温度となった磁性合金１０１が直ちに被
加熱物１１２を加熱し、磁性合金１０１が高温となって
いる時間が短くなり、磁性合金１０１の表面からの放熱
量が減少して、使用電力の少ない定着装置を実現でき
る。

【００８３】なお本実施の形態５では、磁性合金１０１
の自己温度制御性を高めるために配置している非磁性金
属材料１０３を円弧とし、この非磁性金属材料１０３の
作用を非磁性金属材料を使用して構成した加圧ローラ１
１５によって補完するようにしている。

【００８４】（実施の形態６）図１２は、本発明の実施
の形態６に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図であ
る。本実施の形態６では、励磁コイル１２１を、被加熱
物１１２と磁性合金１０１とが離脱する位置に配置して
いる。励磁コイル１２２の配置位置をこの位置としてい
るため、磁性合金１０１が矢印２０に示すように回転し
て、次に被加熱物１１２に接触するまでには時間がかか
る。このため、磁性合金１０１が被加熱物と接触する部
分の温度は、励磁コイル１２１による加熱を受ける部分
の温度よりは低下するが、温度分布はより均一になる。

【００８５】（実施の形態７）図１３は、本発明の実施
の形態７に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図であ
る。本実施の形態７に係る定着装置では、磁性導体フィ
ルムを誘導加熱し、キュリー温度で非磁性となった磁性
導体フィルムを透過した磁束による誘導電流を、加圧ロ
ーラの中に埋め込んだ電気抵抗率が低い非磁性材料に流
すようにした。

【００８６】組成を調整することによって所定のキュリ
ー温度とした表皮深さとほぼ同じ厚さの磁性導体フィル
ム１３０をフェライト１３１に巻いた励磁コイル１３２
に高周波電流を流して誘導加熱する。磁性導体フィルム
１３０は樹脂又はセラミックでできたガイド板１３３の
下を滑らせて回転する。そしてトナー粉の乗った紙１３
４を磁性導体フィルム１３０と加圧ローラ１３５で挟ん
で加圧しながら加熱して定着させる。

【００８７】加圧ローラ１３５は表面が弾力性を持ち、
断熱材の役割を果たすシリコーンゴム１３６でできてい
る。加圧ローラ１３５の内側に電気抵抗率が低い非磁性
材料１３７が埋め込まれている。こうした加圧ローラ１
３５が軸１３８を中心に回転する。このような構成によ
って、キュリー温度以下では磁性導体フィルム１３０が
発熱し、キュリー温度を超えると非磁性となった磁性導
体フィルム１３０を透過した磁束１３９による誘導電流
が、加圧ローラ１３５の中に埋め込んだ電気抵抗率が低
い非磁性材料１３７に流れるようにして発熱量を減らし
自己温度制御性能を発揮させる。

【００８８】なお、電気抵抗率が低い非磁性材料１３７
はアルミニウムや銅が良いが、電気抵抗率が低ければ炭
素等の非金属でも良い。また軸１３８と同じ材料で一体
としても良い。

【００８９】（実施の形態８）図１４（ａ）及び１４
（ｂ）は、本発明の実施の形態８に係る定着装置の誘導
加熱部を示す模式図である。本実施の形態８では、磁性
導体パイプ１４０を励磁コイル１４１によって外から加
熱している。磁性導体パイプ１４０の内側に空間を介し
て磁性導体パイプ１４０よりも電気抵抗率が低い非磁性
材料１４２を配置している。この非磁性材料１４２の表
面に断熱材１４３を磁性導体パイプ１４０と接しないよ
うに巻けば、空気も断熱効果を持って熱容量を小さくで
きると同時に、電気抵抗率が低い非磁性材料１４２、断
熱材１４３を固定して磁性導体パイプ１４０のみが回転
する構造とすることができる。

【００９０】一方、図１４（ｂ）のように断熱材１４３
を磁性導体パイプ１４０と接触させた場合は、電気抵抗
率が低い非磁性材料１４２、断熱材１４３で磁性導体パ
イプ１４０の強度を補強する構成とすることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像形成装置に用いられる定着装置において、熱センサ
を用いることなくウォーミングアップ終了を検知するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の構成を
示す概略図

【図２】上記実施の形態１に係る定着装置の制御系を示
すブロック図

【図３】上記実施の形態１に係る定着装置のインバータ
回路から励磁コイル部に至る回路図

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、キュリー点未満の温度及
びキュリー点以上の温度における渦電流の発生状態を夫
々示す断面図

【図５】上記実施の形態１における熱ローラの温度に対
する発熱量の変化を示す特性図

【図６】上記実施の形態１における熱ローラの表面温度
及び励磁コイルの電力の関係を示す特性図

【図７】本発明の実施の形態２に係る定着装置の構成を
示す概略図

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、上記実施の形態２におけ
るキュリー点未満の温度及びキュリー点以上の温度にお
ける渦電流の発生状態を夫々示す断面図

【図９】本発明の実施の形態３に係る定着装置の制御回
路による供給電圧制御を示すフロー図

【図１０】本発明の実施の形態４に係る定着装置の誘導
加熱部を示す斜視図

【図１１】本発明の実施の形態５に係る定着装置の誘導
加熱部を示す模式図

【図１２】本発明の実施の形態６に係る定着装置の誘導
加熱部を示す模式図

【図１３】本発明の実施の形態７に係る定着装置の誘導
加熱部を示す模式図

【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態８
に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図

【符号の説明】

１定着装置２熱ローラ４励磁コイル部８インバータ回路９制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被定着材の定着温度以上のキュリー点を
有する磁性導体と、前記磁性導体に対して交番磁束を印
加する励磁手段と、前記励磁手段に交番電流を供給する
給電手段と、前記給電手段から前記励磁手段へ供給され
る電力を検出する電力検出手段と、検出した電力が低下
したことにより前記磁性導体が前記定着温度に到達した
と判定する判定手段と、を具備することを特徴とする定
着装置。
【請求項２】判定手段の判定によって給電手段から励
磁手段に供給する電力を変更する給電制御手段を具備す
ることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】判定手段の判定によって定着処理が実行
可能であることを報知する報知手段を具備することを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の定着装置。
【請求項４】給電手段は、動作時は第１電力を、動作
終了後は前記第１電電力よりも低い第２電力を励磁手段
にそれぞれ供給することを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】第１電圧は磁性導体が定着温度以上にな
る電力であり、且つ、第２電力は磁性導体が定着温度よ
りも低い温度になる電力であることを特徴とする請求項
４記載の定着装置。
【請求項６】磁性導体を挟んで励磁手段と対向するよ
うに前記磁性導体よりも低抵抗の非磁性材料を積層した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載の定着装置。
【請求項７】磁性導体を挟んで励磁手段と対向するよ
うに断熱層を介して非磁性材料を配置したことを特徴と
する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着装
置。