JP2004013077A

JP2004013077A - 定着装置

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Publication number: JP2004013077A
Application number: JP2002170011A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Morihara; 森原　一誠
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: US6816698B2; US20060275062A1; US7113737B2; JP3655262B2; US20030228178A1; US20050047837A1

Abstract

【課題】電磁妨害の問題を解消することができる実用性および信頼性にすぐれた定着装置を提供する。
【解決手段】加熱ローラ１０１、この加熱ローラ１０１内に設けられた高周波磁界発生用のコイル１１１、このコイル１１１と共に共振回路を形成するコンデンサ１２３，１２５を備え、この共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機では、原稿が載置された原稿台が露光され、その原稿台からの反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）に導かれる。
【０００３】
ＣＣＤは、原稿の画像に対応する画像信号を出力する。この画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラムに照射されて、感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤（トナー）の付着により顕像化される。感光体ドラムには、その感光体ドラムの回転にタイミングを合わせて用紙が送られており、その用紙に感光体ドラム上の顕像（現像剤像）が転写される。現像剤像が転写された用紙は、定着装置に送られる。
【０００４】
定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラとを備え、この両ローラ間に用紙を挟み込んでその用紙を搬送しながら、加熱ローラの熱によって用紙上の現像剤像を定着させる。
【０００５】
加熱ローラの熱源として、誘導加熱がある。これは、加熱ローラ内にコイルを収め、そのコイルにコンデンサを接続して共振回路を形成し、その共振回路を１つの共振回路に対して１つの周波数で励起することによりコイルに高周波電流を流してコイルから高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって加熱ローラに渦電流を生じさせ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラを自己発熱させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記共振回路には、コイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量とで定まる固有の共振周波数がある。定着装置の場合、超高周波の誘導加熱を行うためにたとえば２ＭＨｚの共振周波数を有する共振回路が採用され、出力電力は例えば１５００Ｗにも達する。
【０００７】
このような高い共振周波数および大きな出力電力を持つ定着装置の場合、電磁妨害いわゆるＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が問題となる。すなわち、コイルから発生する高周波磁界が装置内外の他の部品や機器に電磁的な悪影響を及ぼす虞がある。
【０００８】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、電磁妨害の問題を解消することができる実用性および信頼性にすぐれた定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の定着装置は、加熱ローラ、この加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用のコイル、このコイルと共に共振回路を形成するコンデンサを備え、この共振回路をその共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する。この励起により、コイルから高周波磁界が発生し、その高周波磁界により加熱ローラが自己発熱する。
【００１０】
請求項２に係る発明の定着装置は、加熱ローラ、この加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用のコイル、このコイルと共に共振回路を形成するコンデンサを備え、この共振回路をその共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する。ただし、共振周波数の変化を検出しており、その検出結果に応じて各励起の周波数をシフトする。
【００１１】
請求項４に係る発明の定着装置は、加熱ローラ、この加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用の複数のコイル、この各コイルと共にそれぞれ共振回路を形成する複数のコンデンサを備え、これら共振回路をそれぞれの共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する。この励起により、各コイルから高周波磁界が発生し、その高周波磁界により加熱ローラが自己発熱する。
【００１２】
請求項５に係る発明の定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラと、これら加熱ローラ内および加圧ローラ内に設けられた高周波磁界発生用の複数のコイル、この各コイルと共にそれぞれ共振回路を形成する複数のコンデンサを備え、これら共振回路をそれぞれの共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する。この励起により、各コイルから高周波磁界が発生し、その高周波磁界により加熱ローラおよび加圧ローラが自己発熱する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
まず、画像形成装置たとえば複合型電子複写機の内部の構成を図１に示している。
本体１の上面部に原稿載置用の透明の原稿台（ガラス板）２が設けられており、キャリッジ４に設けられた露光ランプ５が点灯することにより、原稿台２に載置されている原稿Ｄが露光される。
【００１４】
この露光による反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）１０に投影されることで画像信号が出力される。ＣＣＤ１０から出力される画像信号は、デジタル信号に変換され、そのデジタル信号が適宜に処理された後、レーザユニット２７に供給される。レーザユニット２７は、入力信号に応じてレーザビームＢを発する。
【００１５】
本体１の上面部において、自動原稿送りユニット４０が被さらない位置に、図示していないが、動作条件設定用のコントロールパネルが設けられている。コントロールパネルは、タッチパネル式の液晶表示部、数値入力用のテンキー、コピーキーなどを備えている。
【００１６】
一方、本体１内の略中央部に、感光体ドラム２０が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２０の周囲に、帯電器２１、現像ユニット２２、転写器２３、剥離器２４、クリーナ２５、除電器２６が順次に配設されており、既知のプロセス方法にて感光体ドラム２０上にトナー画像が形成され、用紙上にトナー画像が転写、後述の定着装置１００により、用紙上のトナーが加熱・加圧定着される。
【００１７】
定着装置１００の具体的な構成を図２に示している。
コピー用紙Ｓの搬送路を上下に挟む位置に、加熱ローラ１０１および加圧ローラ１０２が設けられている。加圧ローラ１０２は、図示していない加圧機構により、加熱ローラ１０１の周面に加圧状態で接している。これらローラ１０１，１０２の接触部は一定のニップ幅を持つ。
【００１８】
加熱ローラ１０１は、導電性材料たとえば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面にテフロン等を被覆したもので、図示右方向に回転駆動される。加圧ローラ１０２は、加熱ローラ１０１の回転を受けて図示左方向に回転する。この加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２との接触部をコピー用紙Ｓが通過し、かつコピー用紙Ｓが加熱ローラ１０１から熱を受けることにより、コピー用紙Ｓ上の現像剤像Ｔがコピー用紙Ｓに定着される。
【００１９】
加熱ローラ１０１の周囲に、コピー用紙Ｓを加熱ローラ１０１から剥離するための剥離爪１０３、加熱ローラ１０１上に残るトナーおよび紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０４、加熱ローラ１０１の表面に離型剤を塗布するための塗布ローラ１０５が配設されている。
【００２０】
加熱ローラ１０１の内部に、誘導加熱用のコイル１１１が収容されている。コイル１１１は、コア１０２に巻回および保持され、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が発せられることにより、加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００２１】
本体１の制御回路を図３に示している。
メインＣＰＵ５０に、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、およびプリントＣＰＵ９０が接続されている。メインＣＰＵ５０は、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、およびプリントＣＰＵ９０を統括的に制御するもので、コピーキーの操作に応じたコピーモードの制御手段、後述のネットインタフェース５９への画像入力に応じたプリンタモードの制御手段、および後述のＦＡＸ送受信ユニット６０での画像受信に応じたＦＡＸ（ファクシミリ）モードの制御手段を備えている。
【００２２】
また、メインＣＰＵ５０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ５１、データ記憶用のＲＡＭ５２、画素カウンタ５３、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、およびＦＡＸ送受信ユニット６０が接続されている。ページメモリコントローラ５６は、ページメモリ５７に対する画像データの書込みおよび読出しを制御する。そして、画像データバス６１により、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ページメモリ５７、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、およびＦＡＸ送受信ユニット６０が相互に接続されている。
【００２３】
上記ネットインタフェース５９は、外部機器から伝送されてくる画像（画像データ）が入力されるプリンタモード用の入力部として機能する。このネットインタフェース５９にＬＡＮあるいはインターネットなどの通信ネットワーク２０１が接続され、その通信ネットワーク２０１に外部機器たとえば複数台のパーソナルコンピュータ２０２が接続されている。これらパーソナルコンピュータ２０２は、コントローラ２０３、ディスプレイ２０４、操作ユニット２０５を備えている。
【００２４】
上記ＦＡＸ送受信ユニット６０は、電話回線２１０に接続されており、その電話回線２１０を通してファクシミリ送信されてくる画像（画像データ）を受信するファクシミリモード用の受信部として機能する。
【００２５】
スキャンＣＰＵ７０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ７１、データ記憶用のＲＡＭ７２、上記ＣＣＤ１０の出力を処理して上記画像データバス６１に供給する信号処理部７３、ＣＣＤドライバ７４、スキャンモータドライバ７５、露光ランプ５、自動原稿送り装置４０、および複数の原稿センサ１１などが接続されている。ＣＣＤドライバ７４は、上記ＣＣＤ１０を駆動する。スキャンモータドライバ７５は、キャリッジ駆動用のスキャンモータ７６を駆動する。自動原稿送り装置４０は、トレイ４１にセットされる原稿Ｄおよびそのサイズを検知するための原稿センサ４３を有している。
【００２６】
コントロールパネルＣＰＵ８０に、コントロールパネルのタッチパネル式液晶表示部１４、テンキー１５、オールリセットキー１６、コピーキー１７、およびストップキー１８が接続されている。
【００２７】
プリントＣＰＵ９０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ９１、データ記憶用のＲＡＭ９２、プリントエンジン９３、用紙搬送ユニット９４、プロセスユニット９５、上記定着装置１００が接続されている。プリントエンジン９３は、上記レーザユニット２７およその駆動回路などにより構成されている。用紙搬送ユニット９４は、給紙カセット３０からトレイ３８にかけての用紙搬送機構およびその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット９５は、上記感光体ドラム２０およびその周辺部などにより構成されている。
【００２８】
このプリントＣＰＵ９０およびその周辺構成を主体にして、上記画像処理部５５で処理された画像を用紙Ｐにプリントするプリント部が構成されている。
【００２９】
定着装置１００の電気回路を図４に示す。
加熱ローラ１０１内のコイル１１１は、３つのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに分かれている。このうち、コイル１１１ａが加熱ローラ１０１の中央部に存し、そのコイル１１１ａを挟む両側位置にコイル１１１ｂ，１１１ｃが存している。たとえば、大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては全ての１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを使用し、小さいサイズの用紙Ｓに対する定着に際してはコイル１１１ａのみ使用する構成となっている。これらコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが高周波発生回路１２０に接続されている。
【００３０】
加熱ローラ１０１の中央部に対し、その中央部の温度を検知するための温度センサ１１２が設けられている。加熱ローラ１０１の一端部に対し、その一端部の温度を検知するための温度センサ１１３が設けられている。これら温度センサ１１２，１１３は、加熱ローラ１０１を回転駆動するための駆動ユニット１６０と共に、プリントＣＰＵ９０に接続されている。プリントＣＰＵ９０は、駆動ユニット１６０を制御する機能に加え、コイル１１１ａを構成要素とする後述の第１直列共振回路（出力電力Ｐ１）の動作、およびコイル１１１ｂ，１１１ｃを構成要素とする後述の第２直列共振回路（出力電力Ｐ２）の動作を指定するためのＰ１／Ｐ２切替信号を発する機能、各直列共振回路の出力電力Ｐ１，Ｐ２を温度センサ１１２，１１３の検知温度に応じて制御する機能を備えている。
【００３１】
上記高周波発生回路１２０は、高周波磁界発生用の高周波電力を発生するもので、整流回路１２１およびこの整流回路１２１の出力端に接続されたスイッチング回路１２２を備えている。整流回路１２１は、商用交流電源１３０の交流電圧を整流する。スイッチング回路１２２は、コイル１１１ａおよびコンデンサ１２３，１２５により第１直列共振回路を形成し、コイル１１１ｂ，１１１ｃの直列体およびコンデンサ１２４，１２５により第２直列共振回路を形成し、これら直列共振回路をスイッチング素子たとえばＦＥＴ等のトランジスタ１２６により選択的に励起する。
【００３２】
第１直列共振回路は、コイル１１１ａのインダクタンスＬ１、コンデンサ１２３の静電容量Ｃ１、およびコンデンサ１２５の静電容量Ｃ３により定まる共振周波数ｆ１を有している。
第２直列共振回路は、コイル１１１ｂ，１１１ｃの合成インダクタンスＬ２、コンデンサ１２４の静電容量Ｃ２、およびコンデンサ１２５の静電容量Ｃ３により定まる共振周波数ｆ２を有している。
【００３３】
トランジスタ１２６は、プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号に従い、コントローラ１４０によりオン，オフ駆動される。コントローラ１４０は、発振回路１４１およびＣＰＵ１４２を備えている。発振回路１４１は、トランジスタ１２６に対する所定周波数の駆動信号を発する。
ＣＰＵ１４２は、発振回路１４１の発振周波数（駆動信号の周波数）を制御するもので、主要な機能として次の（１）（２）の手段を有している。
【００３４】
（１）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１直列共振回路の動作（コイル１１１ａのみ使用）が指定されている場合、第１直列共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する制御手段。
【００３５】
（２）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１および第２直列共振回路の動作（全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの使用）が指定されている場合、第１および第２直列共振回路をそれぞれの共振周波数ｆ１，ｆ２の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起する制御手段。
【００３６】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
第１直列共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号によりトランジスタ１２６のオン，オフし、第１直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ａから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向中央部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向中央部が自己発熱する。
【００３７】
第２直列共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号によりトランジスタ１２６のオン，オフし、第２直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向両側部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向両側部が自己発熱する。
【００３８】
第１直列共振回路の出力電力Ｐ１とその第１直列共振回路を励起する周波数との関係、および第２直列共振回路の出力電力Ｐ２とその第２直列共振回路を励起する周波数との関係を図５に示している。
【００３９】
すなわち、第１直列共振回路の出力電力Ｐ１は、その第１直列共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ１から離れるに従い山なりに徐々に減少するパターンとなる。同様に、第２直列共振回路の出力電力Ｐ２は、その第２直列共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ２から離れるに従い山なりに徐々に減少するパターンとなる。
【００４０】
大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては、第１および第２直列共振回路が共に励起され、全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１の全体に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の全体が自己発熱する。
【００４１】
この場合、第１直列共振回路の共振周波数ｆ１を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次に出力され、続いて、第２直列共振回路の共振周波数ｆ２を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次に出力される。
【００４２】
これら駆動信号により、第１直列共振回路がその共振周波数ｆ１を挟む２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次に励起され、続いて、第２直列共振回路がその共振周波数ｆ２を挟む２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起される。これら周波数ごとの励起が繰り返される。
【００４３】
第１直列共振回路におけるコイル１１１ａの出力電力Ｐ１は、図５に示しているように、周波数（ｆ１−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ａとなり、周波数（ｆ１＋Δｆ）での励起時もわずかにピークレベルＰ１ｃよりも低い値Ｐ１ｂとなる。
第２直列共振回路におけるコイル１１１ｂ，１１１ｃの出力電力Ｐ２は、周波数（ｆ２−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ａとなり、周波数（ｆ２＋Δｆ）での励起時もピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ｂとなる。
【００４４】
励起の周波数毎の出力電力Ｐ１，Ｐ２の値Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃの変化を従来参考として図６に示すとともに本実施形態として図７に示す。
従来は、Ｐ１／Ｐ２切替信号に従って、Ｐ１をオンにするときは周波数ｆ１で励起して出力電力Ｐ１ｃを得て、Ｐ２をオンにするときは周波数ｆ２で励起して出力電力Ｐ２ｃを得る。従って、Ｐ１をオンしている期間は、周波数ｆ１だけしか出力していないので、ＥＭＩ（電磁妨害）レベルは悪化してしまう。
【００４５】
一方、本発明においては、Ｐ１をオンするときは、周波数（ｆ１−Δｆ）と周波数（ｆ１＋Δｆ）との２つの周波数を交互に励起して、出力電力Ｐ１ａとＰ１ｂを得る。このときの出力電力量は従来とほぼ同じとなる。
（１／２）・ｔ１・Ｐ１ａ＋（１／２）・ｔ１・Ｐ１ｂ≒ｔ１・Ｐ１ｃ
Ｐ１をオンしている期間の出力電力量は従来と同じでありながら、周波数（ｆ１−Δｆ）と周波数（ｆ１＋Δｆ）との２つの周波数を使用しているので、ＥＭＩは２つの周波数に分散されレベルが低減される。
【００４６】
Ｐ２をオンするときも同様で、周波数（ｆ２−Δｆ）と周波数（ｆ２＋Δｆ）との２つの周波数を交互に励起して、出力電力Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを得る。この時の出力電力量も周波数ｆ１の例と同様、従来とほぼ同じになる。
【００４７】
このように、第１直列共振回路を２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起して、コイル１１１ａの出力電力Ｐ１を２系統に分散させることにより、周波数（ｆ１−Δｆ）での励起時の電磁妨害いわゆるＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、および周波数（ｆ１＋Δｆ）での励起時のＥＭＩをそれぞれ低減することができる。
【００４８】
第２直列共振回路を２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次（交互）に励起して、コイル１１１ｂ，１１１ｃの出力電力Ｐ２を２系統に分散させることにより、周波数（ｆ２−Δｆ）での励起時のＥＭＩ、および周波数（ｆ２＋Δｆ）での励起時のＥＭＩをそれぞれ低減することができる。
こうして、ＥＭＩを低減できることにより、定着装置１００としての実用性および信頼性が大幅に向上する。
【００４９】
一方、小さいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては、第１直列共振回路のみ励起され、コイル１１１ａから高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１の軸方向中央部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向中央部が自己発熱する。この場合、第１直列共振回路がその共振周波数ｆ１を中心とする２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起される。
【００５０】
なお、図５に破線で示すように、発振回路１４１とトランジスタ１２６との間の駆動信号ラインに周波数変調ＩＣ（ＳＳＩＣ：ｓｐｌｉｔ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ＩＣ）１４５を設けてもよい。ＳＳＩＣ１４５は、発振回路１４１から駆動信号を受けると、その駆動信号の周波数より０．５％低い周波数の駆動信号およびから０．５％高い周波数までの駆動信号を交互に任意に自動出力する。
【００５１】
このＳＳＩＣ１４５の採用により、発振回路１４１は、共振周波数ｆ１，ｆ２と同じ周波数の２種類の駆動信号のみ順次に出力すればよいことになる。これにより、ＣＰＵ１４２の制御にかかる負担を軽減することができると同時に、複数の周波数を使用するのでＥＭＩレベルを大幅に改善することができる。
【００５２】
［２］第２の実施形態について説明する。
図８に示すように、定着装置１００における高周波発生回路１２０の整流回路１２１とスイッチング回路１２２との間の直流電源ラインに、電流検知回路１５０が設けられている。電流検知回路１５０は、スイッチング回路１２２に流れる電流、つまり第１および第２直列共振回路に流れる高周波電流（共振電流）Ｉを検知する。この検知結果がＣＰＵ１４２に供給される。
【００５３】
ＣＰＵ１４２は、周波数制御に関する主要な機能として次の（１）〜（４）の手段を有している。
【００５４】
（１）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１直列共振回路の動作（コイル１１１ａのみ使用）が指定されている場合、第１直列共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する制御手段。
【００５５】
（２）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１および第２直列共振回路の動作（全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの使用）が指定されている場合、第１および第２直列共振回路をそれぞれの共振周波数ｆ１，ｆ２の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起する制御手段。
【００５６】
（３）電流検知回路１５０の検知電流Ｉに基づいて共振周波数ｆ１，ｆ２の変化を検出する検出手段。
【００５７】
（４）上記検出手段の検出結果に応じて、各励起の周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）をシフトする制御手段。
他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００５８】
作用を説明する。
コイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃおよびコンデンサ１２３，１２４，１２５には温度依存性がある。このため、周囲の環境温度の変化に伴い、第１および第２直列共振回路の共振周波数ｆ１，ｆ２が図９や図１０のように変化することがある。
【００５９】
図９の例では、共振周波数ｆ１，ｆ２が破線で示すように増加方向に変化して（ｆ１＋ｆｘ），（ｆ２＋ｆｘ）となっている。この場合、励起の周波数が（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）のままでは、第１直列共振回路の出力電力Ｐ１は周波数（ｆ１−Δｆ）の励起時にピークレベルよりかなり低い値Ｐ１ａとなり、周波数（ｆ１＋Δｆ）の励起時にＰ１ａより少しは高いもののやはりピークレベルよりかなり低い値Ｐ１ｂとなり、効率の悪い誘導加熱が行われてしまう。第２直列共振回路の出力電力Ｐ２については、周波数（ｆ２−Δｆ）の励起時にピークレベルよりかなり低い値Ｐ２ａとなり、周波数（ｆ２＋Δｆ）の励起時にＰ２ａより少しは高いもののやはりピークレベルよりかなり低い値Ｐ２ｂとなり、効率の悪い誘導加熱が行われてしまう。
【００６０】
図１０の例では、共振周波数ｆ１，ｆ２が破線で示すように減少方向に変化して（ｆ１−ｆｘ），（ｆ２−ｆｘ）となっている。この場合、励起の周波数が（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）のままでは、第１直列共振回路の出力電力Ｐ１は周波数（ｆ１−Δｆ）の励起時にピークレベルよりかなり低い値Ｐ１ａとなり、周波数（ｆ１＋Δｆ）の励起時にＰ１ａよりさらに低い値Ｐ１ｂとなり、効率の悪い誘導加熱が行われてしまう。第２直列共振回路の出力電力Ｐ２については、周波数（ｆ２−Δｆ）の励起時にピークレベルよりかなり低い値Ｐ２ａとなり、周波数（ｆ２＋Δｆ）の励起時にＰ２ａよりさらに低い値Ｐ２ｂとなり、効率の悪い誘導加熱が行われてしまう。
【００６１】
そこで、第１直列共振回路が周波数（ｆ１−Δｆ）で励起されるときの電流検知回路１５０の検知電流Ｉａと、周波数（ｆ１＋Δｆ）で励起されるときの電流検知回路１５０の検知電流Ｉｂとが、比較される。検知電流Ｉａ，Ｉｂは、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの大きさに比例する。
【００６２】
図９の例のように共振周波数ｆ１，ｆ２が（ｆ１＋ｆｘ），（ｆ２＋ｆｘ）に増加した場合、Ｐ１ａ＜Ｐ１ｂなので、Ｉａ＜Ｉｂとなる。この場合、励起の周波数が通常の（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）よりもそれぞれ所定値ｆｘ´たとえば５Ｈｚだけ高い値（ｆ１＋ｆｘ´−Δｆ），（ｆ１＋ｆｘ´＋Δｆ），（ｆ２＋ｆｘ´−Δｆ），（ｆ２＋ｆｘ´＋Δｆ）にシフトされる。すなわち、図１１のフローチャートに示すように、Ｉａ＜Ｉｂであれば（ステップ３０１のＮＯ、ステップ３０２のＹＥＳ）、励起の周波数が通常よりも所定値ｆｘ´アップされる（ステップ３０３）。
【００６３】
この電流検知による周波数のシフトを繰り返すことで、第１直列共振回路の出力電力Ｐ１は、図９に示しているように、周波数（ｆ１＋ｆｘ´−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ａｘとなり、周波数（ｆ１＋ｆｘ´＋Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ｂｘとなる。第２直列共振回路の出力電力Ｐ２は、同じく図９に示しているように、周波数（ｆ２＋ｆｘ´−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ａｘとなり、周波数（ｆ２＋ｆｘ´＋Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ｂｘとなる。
【００６４】
したがって、各コイルおよび各コンデンサの温度依存性によって共振周波数ｆ１，ｆ２が変化しても、その変化にかかわらず、効率の良い誘導加熱を行うことができる。
【００６５】
図１０の例のように共振周波数ｆ１，ｆ２が（ｆ１−ｆｘ），（ｆ２−ｆｘ）に減少した場合、Ｐ１ａ＞Ｐ１ｂなので、Ｉａ＞Ｉｂとなる。この場合、励起の周波数が通常の（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）よりもそれぞれｆｘ´たとえば５Ｈｚだけ低い値（ｆ１−ｆｘ´−Δｆ），（ｆ１−ｆｘ´＋Δｆ），（ｆ２−ｆｘ´−Δｆ），（ｆ２−ｆｘ´＋Δｆ）にシフトされる。すなわち、図１１のフローチャートに示すように、Ｉａ＞Ｉｂであれば（ステップ３０１のＮＯ、ステップ３０２のＮＯ）、励起の周波数が通常よりも所定値ｆｘ´ダウンされる（ステップ３０４）。
【００６６】
この電流検知による周波数のシフトを繰り返すことで、第１直列共振回路の出力電力Ｐ１は、図１０に示しているように、周波数（ｆ１−ｆｘ´−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ａｘとなり、周波数（ｆ１−ｆｘ´＋Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ｂｘとなる。第２直列共振回路の出力電力Ｐ２は、同じく図１０に示しているように、周波数（ｆ２−ｆｘ´−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ａｘとなり、周波数（ｆ２−ｆｘ´＋Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ｂｘとなる。
【００６７】
したがって、各コイルおよび各コンデンサの温度依存性によって共振周波数ｆ１，ｆ２が変化しても、その変化にかかわらず、効率の良い誘導加熱を行うことができる。
【００６８】
他の作用および効果は第１の実施形態と同じである。
なお、周波数補正については、図１２のフローチャートに示すように、Ｉａ＜Ｉｂのとき（ステップ３０１のＮＯ、ステップ３０２のＹＥＳ）、励起の周波数をＩｂとＩａとの差Ｉｃ（＝Ｉｂ−Ｉａ）に対応（比例）する所定値だけアップするとともに（ステップ３０５）、Ｉａ＞Ｉｂのとき（ステップ３０１のＮＯ、ステップ３０２のＮＯ）、励起の周波数をＩａとＩｂとの差Ｉｃ（＝Ｉａ−Ｉｂ）に対応（比例）する所定値だけダウンするようにしてもよい。
【００６９】
また、この第２の実施形態においても、発振回路１４１とトランジスタ１２６との間の駆動信号ラインに周波数変調ＩＣ（ＳＳＩＣ：ｓｐｌｉｔ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ＩＣ）１４５を設けてもよい。
【００７０】
［３］第３の実施形態について説明する。
図１３に示すように、定着装置１００の加圧ローラ１０２の内部に、誘導加熱用のコイル１７１が収容されている。コイル１７１は、コア１７２に巻回および保持され、誘導加熱用の高周波磁界を発する。加圧ローラ１０２は、加熱ローラ１０１と同じく、導電性材料たとえば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面にテフロン等を被覆したものである。コイル１７１から高周波磁界が発せられることで、この加圧ローラ１０２に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加圧ローラ１０２が自己発熱する。
【００７１】
定着装置１００の電気回路を図１４に示している。
加熱ローラ１０１内には１つのコイル１１１が設けられ、そのコイル１１１および加圧ローラ１０２内のコイル１７１が高周波発生回路１２０に接続されている。
【００７２】
高周波発生回路１２０は、高周波磁界発生用の高周波電力を発生するもので、整流回路１２１およびこの整流回路１２１の出力端に接続されたスイッチング回路１２２を備えている。整流回路１２１は、商用交流電源１３０の交流電圧を整流する。スイッチング回路１２２は、コイル１１１（第１の実施形態におけるコイル１１１ａに相当）およびコンデンサ１２３，１２５により第１直列共振回路を形成し、コイル１７１（第１の実施形態におけるコイル１１１ｂ，１１１ｃの直列体に相当）およびコンデンサ１２４，１２５により第２直列共振回路を形成し、これら直列共振回路をスイッチング素子たとえばＦＥＴ等のトランジスタ１２６により選択的に励起する。
【００７３】
第１直列共振回路は、コイル１１１のインダクタンスＬ１、コンデンサ１２３の静電容量Ｃ１、およびコンデンサ１２５の静電容量Ｃ３により定まる共振周波数ｆ１を有している。
第２直列共振回路は、コイル１７１のインダクタンスＬ２、コンデンサ１２４の静電容量Ｃ２、およびコンデンサ１２５の静電容量Ｃ３により定まる共振周波数ｆ２を有している。
【００７４】
トランジスタ１２６は、コントローラ１４０によりオン，オフ駆動される。コントローラ１４０は、発振回路１４１およびＣＰＵ１４２を備えている。発振回路１４１は、トランジスタ１２６に対する所定周波数の駆動信号を発する。
ＣＰＵ１４２は、発振回路１４１の発振周波数（駆動信号の周波数）を制御するとともに、加熱ローラ駆動用の駆動ユニット１６０を制御するもので、とくに周波数制御に関する主要な機能として次の（１）（２）の手段を有している。
【００７５】
（１）モノクロプリントでの定着時のように、加熱ローラ１０１の発熱が必要で加圧ローラ１０２の発熱が不要な状況で、プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１直列共振回路の動作（コイル１１１のみの使用）が指定されている場合、第１直列共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する制御手段。
【００７６】
（２）カラープリントでの定着のように、加熱ローラ１０１の発熱および加圧ローラ１０２の発熱が共に必要な状況で、プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１および第２直列共振回路の動作（コイル１１１，１７１の使用）が指定されている場合、第１および第２直列共振回路をそれぞれの共振周波数ｆ１，ｆ２の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起する制御手段。
他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００７７】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
第１直列共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号に応じたトランジスタ１２６のオン，オフにより、第１直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１から高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００７８】
第２直列共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号に応じたトランジスタ１２６のオン，オフにより、第２直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１７１から高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加圧ローラ１０２に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加圧ローラ１０２が自己発熱する。
【００７９】
カラープリントの定着に際しては、第１および第２直列共振回路が共に励起され、コイル１１１，１７１から高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１および加圧ローラ１０２にそれぞれ渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１および加圧ローラ１０２が自己発熱する。
【００８０】
この場合、第１直列共振回路の共振周波数ｆ１を中心して上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次に出力され、続いて、第２直列共振回路の共振周波数ｆ２を中心して上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次に出力される。
【００８１】
これら駆動信号により、第１直列共振回路が周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次に励起され、続いて、第２直列共振回路が周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起される。これら周波数別の励起が繰り返される。
【００８２】
このように、第１直列共振回路を２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起して、コイル１１１の出力電力Ｐ１を２系統に分散させることにより、周波数（ｆ１−Δｆ）での励起時のＥＭＩ、および周波数（ｆ１＋Δｆ）での励起時のＥＭＩをそれぞれ低減することができる。
【００８３】
第２直列共振回路を２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次（交互）に励起して、コイル１７１の出力電力Ｐ２を２系統に分散させることにより、周波数（ｆ２−Δｆ）での励起時のＥＭＩ、および周波数（ｆ２＋Δｆ）での励起時のＥＭＩをそれぞれ低減することができる。
こうして、ＥＭＩを低減できることにより、定着装置１００としての実用性および信頼性が大幅に向上する。
【００８４】
一方、モノクロプリントの定着に際しては、第１直列共振回路のみ励起され、コイル１１１から高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１が自己発熱する。この場合、第１直列共振回路が周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起される。
【００８５】
なお、この第３の実施形態においても、発振回路１４１とトランジスタ１２６との間の駆動信号ラインに周波数変調ＩＣ（ＳＳＩＣ：ｓｐｌｉｔ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ＩＣ）１４５を設けてもよい。
また、第２の実施形態のような温度補償のための構成をこの第３の実施形態に加える構成とすることももちろん可能である。
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、電磁妨害の問題を解消することができる実用性および信頼性にすぐれた定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態の内部の構成を示す図。
【図２】第１および第２の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図３】各実施形態の電子複写機の制御回路を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態の定着装置における電気回路の構成図。
【図５】各実施形態の定着装置における各直列共振回路の出力電力とその各直列共振回路を励起する周波数との関係を示す図。
【図６】従来装置における励起の周波数毎の出力電力の変化を参考として示す図。
【図７】各実施形態の定着装置における励起の周波数毎の出力電力の変化を示す図。
【図８】第２の実施形態の定着装置における電気回路の構成図。
【図９】第２の実施形態の作用を説明するための図。
【図１０】第２の実施形態の作用を説明するための図。
【図１１】第２の実施形態の周波数補正を説明するためのフローチャート。
【図１２】第２の実施形態の周波数補正の変形例を説明するためのフローチャート。
【図１３】第３の実施形態の定着装置の構成を示す図。
【図１４】第３の実施形態の定着装置における電気回路の構成図。
【符号の説明】
１…本体、２０…感光体ドラム、１００…定着装置、１０１…加熱ローラ、１０２…加圧ローラ、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ…コイル、１２０…高周波発生回路、１２１…整流回路、１２２…スイッチング回路、１２３，１２４，１２５…コンデンサ、１２６…トランジスタ（スイッチング素子）、１４０…コントローラ、１４１…発振回路、１４２…ＣＰＵ、１５０…電流検知回路、１７１…コイル

Claims

加熱ローラと、
前記加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用のコイルと、
前記コイルと共に共振回路を形成するコンデンサと、
前記共振回路をその共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
加熱ローラと、
前記加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用のコイルと、
前記コイルと共に共振回路を形成するコンデンサと、
前記共振回路をその共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する第１制御手段と、
前記共振周波数の変化を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて、前記各励起の周波数をシフトする第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
請求項２に記載の定着装置において、
前記検出手段は、前記共振回路に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、前記各励起時における前記電流検知手段の検知結果を相互に比較することにより共振周波数の変化を検出する、ことを特徴とする定着装置。
加熱ローラと、
前記加熱ローラ内に設けられた高周波磁界発生用の複数のコイルと、
前記各コイルと共にそれぞれ共振回路を形成する複数のコンデンサと、
前記各共振回路をそれぞれの共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
加熱ローラと、
前記加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラと、
前記加熱ローラ内および前記加圧ローラ内に設けられた高周波磁界発生用の複数のコイルと、
前記各コイルと共にそれぞれ共振回路を形成する複数のコンデンサと、
前記各共振回路をそれぞれの共振周波数の近傍における複数の周波数で順次に励起する制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。