JP2000131980A

JP2000131980A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000131980A
Application number: JP10305797A
Authority: JP
Inventors: Akiko Miyahara; 明子宮原; Hiroshi Yokoyama; 博司横山; Masae Sugawara; 正栄菅原; Jiro Ouchi; 二郎大内
Original assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却ファンの寿命を長くするとともに装置全
体の消費電力をなるべく小さくすることのできる定着装
置を提供する。【解決手段】時間ｔ＝０でローラＯＮ（誘導コイルへ
の通電開始）した後、ｔ＝ｔ₁でローラ温度がＴａ_１に
達したら冷却ファンの電源をオンにする。ｔ＝ｔ_２でロ
ーラＯＦＦ後、ｔ＝ｔ_３でローラ温度がＴａ_１まで下降
したら冷却ファンをＯＦＦする。定着ローラ温度が所定
の温度以上のとき冷却ファンをオンし、冷却する必要の
ないときにはファンをオフすることにより、ファンの寿
命を延長させ、装置全体の消費電力を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱方式の定
着ローラを有する定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画
像形成装置に用いられる定着装置として、誘導加熱（発
熱）方式の定着ローラを備えるものは周知である。一般
に、誘導加熱方式においては、定着ローラ内部に誘導コ
イルを配備し、その誘導コイルに交番電流（高周波電
流）を流して誘導磁束を発生させ、この誘導磁束により
ローラ外周部の導電層に誘導電流を発生させ、誘導電流
に伴うジュール熱により定着ローラを発熱させるように
している。

【０００３】ところが、誘導コイルが定着ローラ内部に
設けられているため、発熱したローラ芯金からの輻射熱
及びコイルの自己発熱により誘導コイルの温度が上昇
し、場合によってはコイルの絶縁被覆の耐熱温度を超え
てしまい、装置が破損することがあるという問題があっ
た。

【０００４】このコイル温度上昇による破損防止対策と
して、高コストの耐熱コイルを使用し、さらにはファン
を用いてコイルを冷却するなどの対策が知られている。

【０００５】図１１は、コイル冷却用のファンを設けた
定着装置の一例における、定着ローラ温度とコイル温度
の関係を示すグラフである。このグラフにおいて、縦軸
は温度、横軸は時間である。線ａは定着ローラの温度を
示し、線ｂは誘導コイルの温度を示す。このグラフに示
すように、時間ｔ＝０で定着ローラの電源がオンになる
と定着ローラの温度は上昇し、定着に必要な温度Ｔａで
一定になるように制御される。誘導コイルの温度も電源
オンとともに上昇するが、ファンにより冷却されている
ので、コイル温度は、コイルの発熱とファンの冷却能力
とのバランスによりＴｂで一定となる。温度Ｔｂがコイ
ルの絶縁被覆を破壊しない温度に設定されていることは
言うまでもない。そして、時間ｔ_０で定着ローラの電源
がオフになると、ローラ温度及びコイル温度は低下して
いく。ここに示す例では、冷却ファンは装置稼動中は常
にオンされているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置稼
動中に常に冷却ファンの電源をオンしていたのでは、フ
ァンの寿命が短くなり、また、装置全体の消費電力も多
くなるという問題があった。

【０００７】本発明は、従来の誘導加熱方式の定着ロー
ラを有する定着装置における上述の問題を解決し、冷却
ファンの寿命を長くするとともに装置全体の消費電力を
なるべく小さくすることのできる定着装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題は本発明によ
り、誘導加熱装置により加熱される定着ローラを具備す
る定着装置において、前記定着ローラ内に配設された誘
導コイルを冷却するためのファンと、前記誘導コイルを
冷却する必要を検知する手段とを設け、該検知手段の検
知結果に応じて前記ファンの回転を制御することにより
解決される。

【０００９】また、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が定着ローラの温度を検知する温度検
知手段であり、該温度検知手段の検知結果に応じて前記
ファンの回転を制御することを提案する。

【００１０】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が前記誘導加熱装置の電源オンまたは
オフからの経過時間を検知する手段であり、該経過時間
検知手段の検知結果に応じて前記ファンの回転を制御す
ることを提案する。

【００１１】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が通紙開始または終了からの経過時間
を検知する手段であり、該経過時間検知手段の検知結果
に応じて前記ファンの回転を制御することを提案する。

【００１２】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が誘導コイルに流れる電流を検知する
手段であり、該電流検知手段の検知結果に応じて前記フ
ァンの回転を制御することを提案する。

【００１３】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が誘導コイルを駆動する周波数を検知
する手段であり、該周波数検知手段の検知結果に応じて
前記ファンの回転を制御することを提案する。

【００１４】さらに、本発明は前記の課題を解決するた
め、前記検知手段が連続通紙枚数を検知する手段であ
り、該通紙枚数検知手段の検知結果に応じて前記ファン
の回転を制御することを提案する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の定
着装置主要部を示す概略構成図である。この図におい
て、定着ローラ１の内部に誘導コイル２が配設されてい
る。また、定着ローラ１の表面に接触してサーミスタ４
が配設されている。コイル２とサーミスタ４は図示しな
い定着制御部に接続されている。定着ローラ1の側方に
は冷却ファン３が配置され、定着ローラ内に風を送り込
んでコイル２を冷却するようになっている。

【００１６】なお、本発明に係る部分を中心に説明する
ため、主として定着ローラ１の構成と冷却ファン３の制
御について説明を行い、それ以外の部分、例えば加圧ロ
ーラや加圧機構あるいはオイル塗布機構や定着装置の本
体ケース等については説明を省略する。

【００１７】定着ローラ１はサーミスタ４でその温度を
検知され、転写材にトナーを定着するのに必要な温度に
なるように、図示しない定着制御部で制御される。

【００１８】本実施形態の定着装置は、複写機，プリン
タ等の画像形成装置に搭載され、本体装置からの要求に
応じて、図示しない定着制御部がコイル２に流れる電流
を変化させる。コイル２に流れる電流の変化により定着
ローラ１に生じる磁束が変化し、渦電流が発生して定着
ローラ１の温度が上昇する。このとき、定着ローラ芯金
からの輻射熱や自己発熱等によりコイル２の温度も上昇
する。温度上昇による絶縁破壊（絶縁被服層の破壊）を
防ぐために、ファン３が回転してコイル２を冷却する。

【００１９】本実施形態においては、ファン３は本体装
置の稼動中に常にオンされているのではなく、コイルの
冷却が必要であることを検知された場合にファンを回転
させるように制御している。具体的には、サーミスタ４
で検知した定着ローラ１の温度が所定の温度以上のとき
にファン３を回転させ、所定の温度未満のときにはファ
ンをオフするように制御している。

【００２０】図２は、本実施形態における冷却ファン制
御と定着ローラ温度及び誘導コイル温度の関係を示すグ
ラフである。このグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は
時間である。また、線ａは定着ローラ温度、線ｂは誘導
コイルの温度を示す。

【００２１】図２に示すように、本実施形態では、定着
ローラ１の温度が所定の温度：Ｔａ _１以上のときにフ
ァン３の電源をオンするように制御している。ｔ＝０で
定着ローラの電源がオン（コイル２への通電が開始）
し、このときは定着ローラ１の温度はＴａ_１より低い
のでファンの電源はオフになっている。ｔ＝ｔ₁ で定着
ローラ１の温度がＴａ_１に達するとファン３の電源が
オンになる。

【００２２】ここで、冷却ファン３の回転をオン/オフ
させる所定の温度：Ｔａ_１の温度設定が高すぎると、
定着装置立ち上がり時にファンをオフにしているのと変
わらないし、温度設定が低すぎるとファンを常にオンに
しているのと消費電力が変わらないので、温度を設定し
てファンをオン/オフする意味がなくなってしまう。し
たがって、誘導コイルの種類や、コイルとローラのギャ
ップ、冷却ファンの能力等を考慮して適切な値に決める
ものとする。

【００２３】さて、時間ｔ＝ｔ₁ でファン３の電源がオ
ンになると、ファン３によりコイル２が冷却されるので
コイル２の温度上昇は緩やかになり（）、定着ローラ
１の温度がＴａで一定になるように制御されると、コイ
ル温度は、コイルの発熱とファンの冷却能力とのバラン
スによって温度Ｔｂで一定となる。

【００２４】そして、時間ｔ＝ｔ_２で定着ローラ１の
電源がオフになる（コイル２への通電がオフされる）
と、定着ローラ１の温度は下降していく。ローラ温度が
Ｔａ_１になるまではファンの電源がオンになっているの
で、コイルの温度は従来例と同様に下降していく。

【００２５】ｔ＝ｔ_３でローラ温度がＴａ_１まで下降
してファンの電源がオフになると、コイル２の温度はい
ったん上昇する（）が、自然冷却によりやがて下降す
る。つまり、ｔ＝ｔ_２で定着ローラ１の電源をオフし
てからｔ＝ｔ_３でローラ温度がＴａ_１へ下降するまで
の（ｔ_３−ｔ_２）の間は、定着ローラ１（コイル２）の
電源はオフであるがファン３の電源はオンになってい
る。なお、破線で示す部分，は、本実施形態におけ
るコイルの温度変化と対比するための従来例（ファンを
常に回転させた場合）の温度変化である。

【００２６】このように、定着ローラ温度が所定の温度
以上のときに冷却ファンの電源をオンにし、冷却する必
要のないときにはファンの電源をオフすることにより、
ファンの寿命を延長させるとともに、装置全体の消費電
力を極力小さくすることができる。

【００２７】本実施形態では、定着ローラ１の温度が所
定の温度以上でファンの電源をオンにし所定の温度未満
ではオフにしたが、ファンの回転をオン/オフするので
はなく、ファンの回転数を制御してもよい。例えば、定
着ローラ１の温度が所定の温度以上ではファンを高速回
転にして、所定の温度未満では低速回転させるようにし
てもよい。

【００２８】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。この実施形態の定着ローラの構成は図１に示した
ものと同様であり、前記実施形態とは異なる制御の部分
についてのみ説明する。

【００２９】この実施形態では、定着ローラ１の電源を
オンしてから、すなわち、誘導加熱装置の電源をオン
（コイル２への通電を開始）してから所定の時間：ｔ_Ａ
が経過したらファン３の電源をオンにし、誘導加熱装置
の電源をオフにしてから所定の時間：ｔ_Ｂが経過したら
ファン３の電源をオフにするものである。誘導加熱装置
の電源オンまたはオフからの経過時間は、定着制御部に
おいて検知することが可能である。

【００３０】前記実施形態においては、図２において、
定着ローラ１の電源をオンしてから時間ｔ_１が経過した
らファン３の電源をオンにし、定着ローラ１の電源をオ
フにしてから（ｔ_３−ｔ_２）の時間が経過したらファン
３の電源をオフにしていた。このｔ_１やｔ_３という時間
は、定着ローラ１の温度がＴａ_１になるまでの温度で
あり、変化する時間であった。

【００３１】一方、本実施形態における所定の時間：ｔ
_Ａ及びｔ_Ｂは固定された時間である。ここで、本実施形
態における所定の時間：ｔ_Ａを図２におけるｔ_１と見な
し、時間：ｔ_Ｂを図２における（ｔ_３−ｔ_２）と見なせ
ば、誘導コイル２の温度変化は図２と同様である。

【００３２】そして、所定の時間：ｔ_Ａ及びｔ_Ｂは、定
着ローラ１の熱容量や、誘導コイル２の種類、定着ロー
ラ１とコイル２のギャップ、入力電力、ファン３の能力
等を考慮して決める値とする。

【００３３】本実施形態におけるように、定着ローラの
電源をオン／オフしてから（誘導加熱装置の電源をオン
／オフしてから）経過した時間（固定された所定の時
間）によりファンの回転を制御することにより、ファン
の寿命を延長させるとともに、装置全体の消費電力を極
力小さくすることができる。

【００３４】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。この実施形態の定着ローラの構成は図１に示し
たものと同様であり、前記実施形態とは異なる制御の部
分についてのみ説明する。

【００３５】本実施形態においては、通紙開始から所定
の時間が経過したらファン３の電源をオンし、通紙終了
から所定の時間が経過したらファン３の電源をオフする
ようにしている。通紙開始または終了からの経過時間
は、定着装置が搭載される画像形成装置（本体装置）に
おいて検知することが可能である。

【００３６】本実施形態におけるファン３の制御と定着
ローラ１及びコイル２の温度変化を図３に示す。なお、
図３のグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は時間であ
る。また、線ａは定着ローラ温度、線ｂは誘導コイルの
温度を示す。

【００３７】図３のグラフにおいて、ｔ＝０で定着ロー
ラ（誘導加熱装置）の電源がオンし、ｔ＝ｔ_１０で定着
ローラ１の温度がＴａ（定着に必要な温度）に達して通
紙可能となり、ローラ温度が一定になるように制御され
る。ここでは、ｔ＝ｔ_１０で画像形成装置は待機状態で
あり、ファン３はオフのままなのでコイル２の温度は上
昇を続ける。ｔ＝ｔ_１１で通紙が開始され、所定の時間
（ｔ_１２−ｔ_１１）経過後のｔ＝ｔ_１２でファン３の電
源をオンにする。この所定の時間（ｔ_１２−ｔ _１１）
は、コイル２の種類、ローラ１とコイル２のギャップ、
入力電力、ファン３の能力等を考慮して決めればよく、
（ｔ_１２−ｔ_１１）＝０でもかまわない。ファン３がオ
ンされるとコイル２の温度上昇は緩やかになり（）、
温度Ｔｂで一定となる。時間ｔ＝ｔ_１３で通紙が終了し
て待機状態となり、時間ｔ＝ｔ_１４で定着ローラ１の電
源をオフにする。定着ローラの電源オフに伴いコイル２
の温度は下降する。通紙してから所定の時間（ｔ_１５−
ｔ_１３）経過後のｔ＝ｔ_１５でファン３の電源をオフに
する。するとコイル２の温度は一旦上昇する（）が、
自然冷却によりやがて下降する。この時間（ｔ_１５−ｔ
_１３）は、コイル２の種類、ローラ１とコイル２のギャ
ップ、入力電力、ファン３の能力等を考慮して決めれば
よい。

【００３８】このように、通紙開始及び通紙終了からの
所定時間の経過により冷却ファン３の回転を制御するこ
とにより、ファンの寿命を延長させるとともに、装置全
体の消費電力を極力小さくすることができる。

【００３９】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。ハロゲンヒータにより定着ローラを加熱する方
式とは違い、誘導加熱方式では、誘導コイルに流れる電
流をＯＮ／ＯＦＦのどちらかではなく、必要に応じて制
御できるという利点がある。この利点を使って、本実施
形態では、誘導コイルに流れる電流値に応じて冷却ファ
ンの回転を制御するようにしている。

【００４０】図４は、本実施形態の定着装置主要部を示
す概略構成図である。この図において、定着ローラ１の
内部に誘導コイル２が配設されている。コイル２は図示
しないインバータ回路に接続されている。定着ローラ１
の側方には冷却ファン３が配置され、定着ローラ内に風
を送り込んでコイル２を冷却するようになっている。そ
して、コイル２には、コイルに流れる電流値（実効値）
を検知する検知手段５が接続されている。この電流検知
手段５については後述する。

【００４１】本実施形態における、コイル電流値とコイ
ルの温度上昇及びファンの回転速度の関係を次の表１に
示す。

【表１】

【００４２】この表に示すように、誘導コイル２に流れ
る電流値（実効値）は、定着装置が搭載される本体装置
（複写機、プリンタなど）の状態が、立ち上がり時及び
通紙時の場合は最大出力となるので大きく、待機時の場
合は通紙時に比べると記録材に熱を奪われないために小
さく、オフ時には電流が流れないのでほぼゼロに等し
い。コイルに流れる電流値に対応して、コイル２の温度
上昇も表１に示すように、大・小・なしとなる。そこ
で、この３つの状態に対応して、ファン３を高速回転・
低速回転・オフに制御する。すなわち、最もコイル２の
温度上昇が大きい本体装置の立ち上がり時及び通紙時に
は、ファン３を高速回転することによりコイル２を確実
に冷却し、立ち上がり時及び通紙時に比べると温度上昇
が小さい待機時にはファン３を低速回転とし、本体装置
の電源オフ時にはファン３の回転を停止するように制御
する。

【００４３】具体的なファンの制御と定着ローラ温度及
びコイル温度の変化を図５に示す。図５のグラフにおい
て、左側の縦軸は温度、右側の縦軸はコイルに流れる電
流（実効値）、横軸は時間である。また、線ａは定着ロ
ーラ温度、線ｂは誘導コイルの温度を示す。

【００４４】この図に示すように、本体装置の立ち上が
り時（Ａ）は、室温（または、それに近い温度）のロー
ラ温度を定着に必要な温度：Ｔａまで上げるためにコイ
ル２に大きな電流を流す。このときの電流値をＩａとす
る。コイル２に大きな電流を流すと、コイルの温度上昇
も大きいため、コイル２の絶縁破壊を防げるようにファ
ン３を高速回転させる。

【００４５】本体装置の待機時（Ｂ）は、ローラ温度
がＴａに達するとそれ以上ローラ温度を上げる必要がな
いので、コイル２に流れる電流は立上がり時よりも小さ
くなる。このときの電流値をＩｂとする。ＩｂはＩａに
比べて小さく、コイル２の温度上昇はそれほど大きくな
いので、ファン３を低速回転させる。コイル２の温度
は、コイルの発熱とファンの冷却能力とのバランスによ
り、Ｔｂｂで一定となる。

【００４６】本体装置の通紙時Ｃ）は、通紙時には記
録材に多量の熱を奪われるので、これを補うためにコイ
ル２に大きな電流を流し、ローラ１の発熱量を増やして
ローラ温度の低下を防ぐ必要がある。このとき、コイル
２の温度上昇も大きいため、ファン３を高速回転させ
る。このグラフに示す例では、通紙時においてコイル発
熱とファン冷却能力とのバランスによりコイル温度が一
定となる温度：Ｔｂａは、待機時における温度：Ｔｂｂ
よりも高くなっているが、高速および低速回転時のファ
ンの冷却能力の差をどの程度にするかによって、Ｔｂａ
とＴｂｂを同じ位の温度にすることもできる。Ｔｂａと
Ｔｂｂはコイルの絶縁破壊温度よりも充分低ければよい
のであって、どちらかが大きくてもよいし、同じでもか
まわない。

【００４７】本体装置の待機時（Ｄ）は、待機時（Ｂ）
と同様である。通紙終了直後にファン３を低速回転させ
ると、一時的にコイル２の温度がＴｂａを超えることも
あるが、コイルの温度上昇は通紙時よりも小さいので、
コイルの発熱とファンの冷却能力のバランスによってＴ
ｂｂに近づいていく。

【００４８】装置のオフ時（Ｅ）は、定着ローラ１の電
源をオフにするとコイル２へは電流が流れず、コイルの
温度上昇も起こらない。よって、ファン３を停止させ
る。ローラ電源オフと同時にファンを停止すると、コイ
ル温度は一旦上昇するが、やがて自然冷却する。ローラ
電源オフとファン停止は同時である必要はなく、図３に
示す実施形態のようにローラ電源オフよりも後にファン
３を停止させてもよい。

【００４９】このように、誘導加熱方式の定着装置にお
いて、誘導コイルに流れる電流値（実効値）に応じてフ
ァンの回転を制御することにより、ファンの寿命を延長
させるとともに、装置全体の消費電力を極力小さくする
ことができる。

【００５０】ここで、前述の、コイル２に流れる電流値
（実効値）を検知する手段について説明する。図６は、
本実施形態の定着装置における、誘導発熱部とその誘導
コイルの電流値検出回路を示す回路図である。この回路
において、ＩＨ（induction heating：誘導加熱）ロー
ラは定着ローラ１に相当し、コイルＬ１は誘導加熱用コ
イル２に相当するものである。商用電源入力ａｃを整流
手段ＤＩで整流された電圧は、フィルタＦＩＬを通して
コイルＬ１に与えられる。コイルＬ１はスイッチング素
子Ｑ１により高周波駆動され、ＩＨローラに渦電流が流
れて定着ローラ１が加熱する。

【００５１】このようなコイルＬ１の実効電流を検出す
る回路としては、整流回路からの平均値を実効値換算す
る回路、あるいは、熱電体やＡＤコンバータを用いる回
路、さらには、専用のＲＭＳ−ＤＣ変換ＩＣを用いて構
成することが可能である。これらのどの構成を使用した
回路でも良いのはもちろんであるが、本実施形態では、
もっとも簡易な整流回路からの平均値を実効値換算する
回路を用いている。

【００５２】すなわち、図６に示すように、誘導コイル
Ｌ１に直列に挿入された電流トランスＣＴでコイルの電
流を検出し、電流検出回路部に示すように、整流回路で
電流の平均値を出し、これを抵抗値で実効換算した信号
をオペアンプＯＰ１に入力し、その出力Ｉｒｍｓをコイ
ルＬ１の実効電流検出値としている。

【００５３】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。この実施形態は、定着ローラの誘導コイルを駆
動する周波数を検出する手段を設け、その検出した周波
数に応じて冷却ファンの回転を制御するようにしたもの
である。

【００５４】図７は、本実施形態の定着装置における、
誘導発熱部とその誘導コイルを駆動する周波数検出回路
を示す回路図である。この図において、ＩＨローラは定
着ローラである。また、その下部に図示されたコイルＬ
１は、実際には定着ローラ内部に配設された誘導コイル
である。この図には冷却ファンは省略されている。

【００５５】周波数検出回路は色々な回路が考えられる
が、本実施形態では、図７に示すような回路構成で、Ｉ
Ｈインバータの制御回路ＣＯＮＴより出力信号をワンシ
ョットマルチバイブレータに入力して周波数をカウント
し、その出力を積分してオペアンプなどで整形してその
出力（図では、Ｆ．センス出力）とすれば良い。

【００５６】この他、１個のＩＣでこのような機能を備
えたものとして、アナログ・デバイス社製のＡＤ６５０
などのＦ／Ｖコンバーター（周波数電圧変換用ＩＣ）な
どもあり、このようなＩＣを使用することも可能で、周
波数を電圧に変換できるものであれば、ここに例示した
ものに限らずどんな回路でも、本実施形態の誘導コイル
を駆動する周波数を検出する手段として用いることがで
きる。また、図８は、ＩＨインバータ周波数と電力の関
係を示すグラフであり、縦軸はインバータ供給電力、横
軸は周波数である。

【００５７】さて、本実施形態では、図７に示すような
誘導コイルを駆動する周波数を検出する手段が設けられ
ている。そして、その検出した周波数に応じて冷却ファ
ンの回転を制御している。その態様を次の表２に示す。

【表２】

【００５８】この表に示すように、本体装置の状態が立
上がり時および通紙時の場合はインバータの供給電力が
最大となるので、図８に示すように駆動周波数は小さく
なる。本体装置の待機時は、電力が立上がり時・通紙時
よりも下がるので、図８から駆動周波数は大きくなる。
本体装置のオフ時は、電流が流れないので周波数は検知
しない（ＯＦＦである）。この３つの状態それぞれに対
し、冷却ファンの回転を高速回転，低速回転，ＯＦＦと
なるように制御する。

【００５９】すなわち、最もコイルの温度上昇が大きい
本体装置の立上がり時および通紙時は、冷却ファンを高
速回転させることにより誘導コイルを確実に冷却する。
また、立上がり時・通紙時に比べると温度上昇が小さい
本体装置の待機時には冷却ファンを低速回転させ、本体
装置の電源オフの場合にはファンの回転を停止するよう
に制御する。

【００６０】具体的なファンの制御を定着ローラ温度及
びコイル温度と共に示すと図９のようである。図９のグ
ラフにおいて，左側の縦軸は温度であり，右側の縦軸は
駆動周波数である。横軸は時間である。また、線ａは定
着ローラ温度、線ｂは誘導コイルの温度を示す。そし
て、線ｄは駆動周波数を示す。

【００６１】図９に示すように、本体装置の立上がり時
（Ａ）は、室温（または、それに近い温度）のローラ温
度を定着に必要な温度：Ｔａまで上げるために、インバ
ータの供給電力を最大とする。このときの駆動周波数を
ｆａとする。誘導コイルに大きな電流を流すとコイルの
温度上昇も大きいため、コイルの絶縁破壊を防げるよう
に、冷却ファンを高速回転させる。

【００６２】本体装置の待機時（Ｂ）は、ローラ温度が
Ｔａに達するとそれ以上ローラ温度を上げる必要がない
ので、インバータの供給電力は立上がり時よりも小さく
する。このときの駆動周波数をｆｂとする。ｆｂはｆａ
に比べて大きく、コイルの温度上昇はそれほど大きくは
ないので、ファンを低速回転させる。誘導コイルの温度
は、コイルの発熱とファンの冷却能力とのバランスによ
り、温度Ｔｂｂで一定となる。

【００６３】通紙時（Ｃ）は、通紙時には記録材に多量
の熱を奪われるので、これを補うためにインバータの供
給電力を最大にして、定着ローラの発熱量を増やしてロ
ーラ温度の低下を防ぐ必要がある。このとき、誘導コイ
ルの温度上昇も大きいため、ファンを高速回転させる。
このグラフに示す例では、通紙時においてコイル発熱と
ファン冷却能力とのバランスによりコイル温度が一定と
なる温度：Ｔｂａは、待機時における温度：Ｔｂｂより
も高くなっているが、高速および低速回転時のファンの
冷却能力の差をどの程度にするかによって、ＴｂａとＴ
ｂｂを同じ位の温度にすることもできる。ＴｂａとＴｂ
ｂはコイルの絶縁破壊温度よりも充分低ければよいので
あって、どちらかが大きくてもよいし、同じでもかまわ
ない。

【００６４】本体装置の待機時（Ｄ）は、待機時（Ｂ）
と同様である。通紙終了直後に冷却ファンを低速回転さ
せると、一時的にコイルの温度がＴｂａを超えることも
あるが、コイルの温度上昇は通紙時よりも小さいので、
コイルの発熱とファンの冷却能力のバランスによってＴ
ｂｂに近づいていく。

【００６５】本体装置の電源オフ時（Ｅ）は、定着ロー
ラの電源をオフにすると誘導コイルの温度上昇も起こら
ないので、冷却ファンを停止する。ローラ電源オフと同
時にファンを停止すると、コイル温度は一旦上昇する
が、やがて自然冷却する。ローラ電源オフとファン停止
は同時である必要はなく、図３に示す実施形態のように
ローラ電源オフよりも後にファンを停止させてもよい。

【００６６】このように、本実施形態では、誘導加熱方
式の定着装置において、誘導コイルの駆動周波数に応じ
て冷却ファンの回転を制御するので、ファンの寿命を延
長させるとともに、装置全体の消費電力を極力小さくす
ることができる。

【００６７】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。これまで述べたように、誘導加熱方式の定着装
置においては、本体装置の立上がり時及び通紙時に誘導
コイルの温度上昇がもっとも大きくなる。そして、通紙
時に、連続して通紙する枚数が多いほど（記録材により
奪われた熱を補おうとして定着ローラを加熱するので）
誘導コイルの温度上昇が大きくなる。そこで、本実施形
態では、連続通紙枚数に応じて冷却ファンの回転を制御
するようにしている。連続通紙枚数は、定着装置が搭載
される画像形成装置（本体装置）において検知すること
が可能である。

【００６８】次の表３は、本実施形態における、連続通
紙枚数とファンの回転速度の関係を示すものである。

【表３】

【００６９】この表に示すように、本実施形態では、連
続通紙枚数がある一定の枚数（Ｘ枚）以上のときは冷却
ファンを高速回転となるように制御し、連続通紙枚数が
Ｘ枚未満のときは冷却ファンを低速回転となるように制
御し、非通紙時にはファンの電源をオフしてファンを停
止させるように制御する。ここで、通紙枚数は、本体装
置で検知することが可能であり（例えば、コピー枚数の
設定値等により）、図示しないインバータ回路へそのデ
ータを送ってファンを制御するものとする。

【００７０】具体的なファンの制御を定着ローラ温度及
びコイル温度と共に示すと図１０のようである。図１０
のグラフにおいて、縦軸は温度であり、横軸は時間であ
る。また、線ａは定着ローラ温度、線ｂは誘導コイルの
温度を示す。

【００７１】図１０に示すように、本体装置の立上がり
時（Ａ）は、冷却ファンの回転をオフにする。このとき
コイル温度はのように上昇する。連続通紙Ｘ枚までの
（Ｂ）は、通紙開始と同時にファンを低速回転させる。
すると、ファンによる冷却効果で、コイルの温度上昇は
立上がり時よりも緩やかになる（）。

【００７２】連続通紙時のＸ枚以降（Ｃ）は、コイルの
温度上昇をさらに緩やかにするため、ファンの回転を高
速にする。すると、誘導コイルの発熱とファンの冷却能
力とのバランスにより、コイルの温度はＴｂ´のように
一定となる。

【００７３】本体装置のオフ時（Ｄ）は、通紙終了後に
定着ローラ及び冷却ファンを電源オフにする。するとコ
イルの温度は一時的に上昇するが、やがて自然に冷却す
る。

【００７４】ここで、連続通紙枚数Ｘの値は、誘導コイ
ルの種類、コイルと定着ローラとのギャップ、冷却ファ
ンの能力などによって適切な値を決めるものとする。Ｘ
の設定値が小さすぎると、低速回転をする時間が短く、
通紙中ずっとファンを高速回転させた場合と消費電力が
あまり変わらなくなってしまい、一方、Ｘの設定値が大
きすぎると、コイルの温度上昇が大きくなってしまうの
で、どちらも好ましくない。

【００７５】このように、本実施形態では、連続通紙枚
数に応じて冷却ファンの回転を制御することにより、フ
ァンの寿命を延長させるとともに、装置全体の消費電力
を極力小さくすることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、誘導コイルを冷却する必要を検知する手段を
設けて、その検知結果に応じてファンの回転を制御する
ので、誘導コイルを確実に冷却しながら、ファンの寿命
を延ばすとともに装置全体の消費電力を極力小さくする
ことができる。

【００７７】請求項２の構成により、定着ローラの温度
に応じてファンの回転を制御するので、誘導コイルを確
実に冷却しながら、ファンの寿命を延ばすとともに装置
全体の消費電力を極力小さくすることができる。

【００７８】請求項３の構成により、誘導加熱装置の電
源オンまたはオフからの経過時間に応じてファンの回転
を制御するので、誘導コイルを確実に冷却しながら、フ
ァンの寿命を延ばすとともに装置全体の消費電力を極力
小さくすることができる。

【００７９】請求項４の構成により、通紙開始または終
了からの経過時間に応じてファンの回転を制御するの
で、誘導コイルを確実に冷却しながら、ファンの寿命を
延ばすとともに装置全体の消費電力を極力小さくするこ
とができる。

【００８０】請求項５の構成により、誘導コイルに流れ
た電流値に応じてファンの回転を制御するので、誘導コ
イルを確実に冷却しながら、ファンの寿命を延ばすとと
もに装置全体の消費電力を極力小さくすることができ
る。

【００８１】請求項６の構成により、誘導コイルの駆動
周波数に応じてファンの回転を制御するので、誘導コイ
ルを確実に冷却しながら、ファンの寿命を延ばすととも
に装置全体の消費電力を極力小さくすることができる。

【００８２】請求項７の構成により、連続通紙枚数に応
じてファンの回転を制御するので、誘導コイルを確実に
冷却しながら、ファンの寿命を延ばすとともに装置全体
の消費電力を極力小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の定着装置主要部を示す概
略構成図である。

【図２】その実施形態における冷却ファン制御と定着ロ
ーラ温度及び誘導コイル温度の関係を示すグラフであ
る。

【図３】本発明の第３の実施形態における冷却ファン制
御と定着ローラ温度及び誘導コイル温度の関係を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の第４の実施形態の定着装置主要部を示
す概略構成図である。

【図５】その実施形態における冷却ファン制御と定着ロ
ーラ温度及び誘導コイル温度の関係を示すグラフであ
る。

【図６】その実施形態における、誘導発熱部とその誘導
コイルの電流値検出回路を示す回路図である。

【図７】本発明の第５の実施形態における、誘導発熱部
とその誘導コイルを駆動する周波数検出回路を示す回路
図である。

【図８】ＩＨインバータ周波数と電力の関係を示すグラ
フである。

【図９】その実施形態における冷却ファン制御と定着ロ
ーラ温度及び誘導コイル温度の関係を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の第６の実施形態における冷却ファン
制御と定着ローラ温度及び誘導コイル温度の関係を示す
グラフである。

【図１１】コイル冷却用のファンを設けた定着装置の従
来例における、定着ローラ温度とコイル温度の関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１定着ローラ２誘導コイル３冷却ファン４サーミスタ（温度検知手段）５電流値検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 6/14 Ｈ０５Ｂ 6/14 6/42 6/42 (72)発明者横山博司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者菅原正栄宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ −１東北リコー株式会社内 (72)発明者大内二郎宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ −１東北リコー株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA23 AA32 BB18 BE06 CA02 CA19 CA20 CA23 CA53 3K059 AA10 AB00 AB10 AB19 AB20 AC07 AC12 AC33 AC35 AD07 AD28 BD02 BD23 CD12 CD48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導加熱装置により加熱される定着ロー
ラを具備する定着装置において、前記定着ローラ内に配設された誘導コイルを冷却するた
めのファンと、前記誘導コイルを冷却する必要を検知す
る手段とを設け、該検知手段の検知結果に応じて前記フ
ァンの回転を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記検知手段が定着ローラの温度を検知
する温度検知手段であり、該温度検知手段の検知結果に
応じて前記ファンの回転を制御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】前記検知手段が前記誘導加熱装置の電源
オンまたはオフからの経過時間を検知する手段であり、
該経過時間検知手段の検知結果に応じて前記ファンの回
転を制御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４】前記検知手段が通紙開始または終了から
の経過時間を検知する手段であり、該経過時間検知手段
の検知結果に応じて前記ファンの回転を制御することを
特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】前記検知手段が誘導コイルに流れる電流
を検知する手段であり、該電流検知手段の検知結果に応
じて前記ファンの回転を制御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６】前記検知手段が誘導コイルを駆動する周
波数を検知する手段であり、該周波数検知手段の検知結
果に応じて前記ファンの回転を制御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】前記検知手段が連続通紙枚数を検知する
手段であり、該通紙枚数検知手段の検知結果に応じて前
記ファンの回転を制御することを特徴とする、請求項１
に記載の定着装置。