JP2008197318A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小サイズシート通過時に定着部材の端部の過昇温を防止して、定着部材の温度分布を均一に制御できるとともに、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる定着装置を提供すること。
【解決手段】 定着部材の中央部Ａの温度を検出する第１温度検出部４Ａと、上記定着部材のうち端部Ｂの温度を検出する第２温度検出部４Ｂとを備える。第１温度検出部４Ａが検出した定着部材１の中央部Ａの温度が目標温度に一致するように高周波電源部の出力周波数を可変して設定する。これとともに、第１温度検出部４Ａが検出した定着部材１の中央部Ａの温度と第２温度検出部４Ｂが検出した定着部材１の端部Ｂの温度とが一致するように、消磁コイル移動機構を介して消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを励磁コイル３に対して接近または離間させる制御を行う。
【選択図】図４Ａ

Description

この発明は電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。この種の電磁誘導加熱方式の定着装置は、典型的には、複写機・プリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、紙などのシートにトナーを定着させるのに用いられる。

従来、電磁誘導加熱方式の定着装置としては、例えば、特許文献１（特開２００１−４３９６５号公報）に記載のように、ニップ部を作るように互いに圧接された定着ローラおよび加圧ローラと、その定着ローラに沿って配置された励磁コイルとを有し、励磁コイルによる電磁誘導によって定着ローラを加熱し、トナー像が付着されたシート（記録紙）を上記ニップ部を通して搬送して、上記定着ローラの発熱によってトナー像を溶融してシートに定着させるものが知られている。同文献では、定着ローラの軸方向端部に相当する領域に、励磁コイルに沿って消磁コイルが設けられている。最大サイズのシートが通紙されるときは、消磁コイルは開かれている。一方、小サイズのシートが通紙されるときは、上記消磁コイルを閉じることによって、その消磁コイルが配置された領域で上記励磁コイルによる磁束の変化をキャンセルして、定着ローラの軸方向端部の過昇温を防止するようになっている。

従来例では、上記励磁コイルに電力供給するためのインバータ回路が設けられている。定着ローラの温度制御は、上記定着ローラの表面温度を温度センサで検出し、上記定着ローラの表面温度が所定の目標温度になるように、上記インバータ回路の出力周波数を可変して上記励磁コイルへの電力供給を増減させることによって行われている（フィードバック制御）。
特開２００１−４３９６５号公報

しかしながら、上記消磁コイルの開閉に伴って、例えば図７に例示するように、上記励磁コイルに対する電力供給側（インバータ回路）から見た負荷、つまり励磁コイルとそれに電磁的に結合した消磁コイルや定着ローラが作る等価回路のインピーダンスが変化する。これに伴って、消磁コイルが開の場合の周波数特性（実線で示す。共振周波数はｆ_０１）に対して、消磁コイルが閉の場合の周波数特性（破線で示す。共振周波数はｆ_０２）が高周波側にシフトする。このため、例えば定着ローラに投入されるべき電力Ｐが１２００Ｗである場合において消磁コイルが開から閉へ切り替えられた時、その直後に１２００Ｗ以上の過剰な電力（破損を招く）が投入されるのを防止するために、インバータ回路の出力周波数ｆをまず想定される出力周波数よりも高め（図７中のｆ_１）に設定し、徐々に低い出力周波数（図７中のｆ_２）にシフトさせてゆく制御方式が考えられる。このような制御方式では、消磁コイルの開閉時に周波数特性が瞬時に大きくシフトするため、定常状態に復帰するまでの応答時間が長くなって定着品質が損なわれるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、小サイズシート通過時に定着部材の端部の過昇温を防止して、定着部材の温度分布を均一に制御できるとともに、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる定着装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
搬送されるシートが外周面に圧接される定着部材と、
上記定着部材の外周面に沿って上記搬送されるシートの幅方向に関して細長く配置された励磁コイルと、
上記励磁コイルに接続されて等価的に共振回路を構成するキャパシタと、
上記励磁コイルに関して上記定着部材の反対側で、上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して端部に対応する領域に、上記励磁コイルに沿って配置された消磁コイルと、
上記共振回路に交流電圧を印加することで上記励磁コイルを介して上記定着部材を誘導加熱する高周波電源部と、
上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して上記端部以外の中央部の温度を検出する第１温度検出部と、
上記定着部材のうち上記端部の温度を検出する第２温度検出部と、
上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させるように移動可能な消磁コイル移動機構と、
上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定するとともに、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度と上記第２温度検出部が検出した上記定着部材の上記端部の温度とが一致するように、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる制御を行う制御部とを備える。

この発明の定着装置では、高周波電源部が上記共振回路に交流電圧を印加することで上記励磁コイルを介して上記定着部材を誘導加熱する。第１温度検出部が上記定着部材のうちシートの幅方向に関して端部以外の中央部の温度を検出する。また、第２温度検出部が上記定着部材のうちシートの幅方向に関して端部の温度を検出する。制御部は、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定するとともに、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度と上記第２温度検出部が検出した上記定着部材の上記端部の温度とが一致するように、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる制御を行う。

この制御方式では、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力を可変して設定するので、上記定着部材の上記中央部の温度が上記目標温度に制御される。これとともに、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度と上記第２温度検出部が検出した上記定着部材の上記端部の温度とが一致するように、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させるので、上記定着部材の温度がシートの幅方向に関して均一に制御される。つまり、上記消磁コイルのお蔭で、小サイズシート通過時に上記定着部材の端部の過昇温を防止できる。また、上記消磁コイル移動機構による上記消磁コイルの移動は徐々に行われるため、既述の消磁コイルを開閉する方式とは異なり、上記励磁コイルとキャパシタとが作る等価的な共振回路の周波数特性を瞬時に大きくシフトさせることがない。したがって、この制御方式によれば、随時、定常状態を維持でき、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。

ここで、上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる向きに移動させると、上記定着部材、上記励磁コイルおよび上記消磁コイルが作る等価回路の周波数特性がシフトする。このため、上記定着部材の上記中央部の温度が上記目標温度から外れようとする。

そこで、一実施形態の定着装置では、上記制御部は、上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定する制御と、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる制御とを順次繰り返すことを特徴とする。

この一実施形態の定着装置では、上記定着部材の上記中央部の温度が上記目標温度に精度良く制御されるとともに、上記定着部材の温度がシートの幅方向に関して均一に精度良く制御される。

一実施形態の定着装置では、
上記消磁コイルの上記励磁コイルに対する複数の位置毎に、上記定着部材に投入されるべき電力とこの電力に応じた上記高周波電源部の出力周波数とを対応付けて記憶する記憶部を備え、
上記制御部は、上記制御の開始時に、上記高周波電源部の出力周波数の初期値を上記記憶部の記憶内容に基づいて設定することを特徴とする。

この一実施形態の定着装置では、上記制御部は、上記制御の開始時に、上記高周波電源部の出力周波数の初期値を上記記憶部の記憶内容に基づいて設定する。したがって、想定される出力周波数又はそれに十分に近い周波数から制御を開始できる。この結果、上記制御開始から上記定着部材の温度がシートの幅方向に関して均一に目標温度になるまでの時間を短縮できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態の定着装置のブロック構成を示している。この定着装置は、定着ユニット１０と、この定着ユニット１０に対して別体として設けられた消磁ユニット３０と、この消磁ユニット３０を定着ユニット１０に対してＺ方向に関して相対的に移動させるための消磁ユニット移動機構３３と、高周波電源部としての電源装置１１と、制御部としてのシステム制御部２０とを備えている。

定着ユニット１０には、定着部材としての定着ローラ１と、加圧部材としての加圧ローラ２と、励磁コイル３と、第１，第２温度検出部としての二つの温度検出センサ４Ａ，４Ｂとが、それぞれ位置決めして取り付けられている。

定着ローラ１と加圧ローラ２とは、紙などのシート６を通すニップ５を形成するように、図示しないバネなどの付勢手段によって互いに圧接されている。ただし、ジャム発生時は、励磁コイル３や定着ローラ１を残して、図１において右方向（＋Ｙ方向）に加圧ローラ２が取り外し可能になっている。また、部品交換時は、励磁コイル３を残して、定着ローラ１や加圧ローラ２が図１において右方向に取り外し可能になっている。

図１に示すように、上記定着ユニット１０に各部品１，２，３，４Ａ，４Ｂが取り付けられた状態で、定着ローラ１は図示しない駆動源（モータなど）によって矢印ａ方向（図１において反時計回り）に回転され、それに従動して、加圧ローラ２は矢印ｂ方向（図１において時計回り）に回転される。定着動作時には、片面６ａにトナー９が付着されたシート６が図１においてニップ５を通して下方から上方へ搬送される。これにより、トナー９がシート６に定着される。なお、図１の紙面に対して垂直な方向（Ｘ方向）がシート６の幅方向に相当する。なお、定着ローラ１を回転駆動させて加圧ローラ２を従動回転させてもよい。つまり、駆動と従動の関係は、逆であってもかまわない。

定着ローラ１は、例えば鉄製の芯金上に、厚さ５ｍｍのＳｉ（シリコン）スポンジゴム層と、厚さ５０μｍのＮｉ（ニッケル）とＣｒ（クロム）からなる合金層と、厚さ１ｍｍのＳｉゴム層と、厚さ２０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）からなる表層とを設けて構成されている。また、加圧ローラ２は、鉄製の芯金上に、厚さ５ｍｍのＳｉ発泡ゴム層と、厚さ３０μｍのＰＦＡ表層とを設けて構成されている。

励磁コイル３は、例えば図４Ａ中に示すように、定着ローラ１の上方に、定着ローラ１の軸方向（図１におけるＸ方向に相当する）に関して細長く配置されている。具体的には、励磁コイル３は、導線束を層を成すように長円形状に複数回巻回して形成されている。その層が図示しないホルダに支持されて、上記定着ローラ１の外周面に接近して配置されている。これにより、励磁コイル３に交流電流を流すことによって、定着ローラ１が含むＮｉＣｒ合金層を電磁誘導によって直接加熱するようになっている。なお、１本の導線束は、通電効率を高めるために素線（直径０．１８ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度の銅線であってエナメルで絶縁被覆されたもの）を百数十本程度束ねて形成された直径数ｍｍ程度の公知の撚り線である。

また、図４Ａ中に示すように、第１温度検出部としての温度検出センサ４Ａは、定着ローラ１の外周面のうち軸方向に関して中央部Ａに対向して配置され、公知の赤外線方式で定着ローラ１の中央部Ａの表面温度（これを温度Ｔａと呼ぶ。）を検出するようになっている。第２温度検出部としての温度検出センサ４Ｂは、定着ローラ１の外周面のうち軸方向に関して端部Ｂに対向して配置され、公知の赤外線方式で定着ローラ１の端部Ｂの表面温度（これを温度Ｔｂと呼ぶ。）を検出するようになっている。これらの温度検出センサ４Ａ，４Ｂが検出した温度Ｔａ，Ｔｂは、図１中に示すシステム制御部２０へ送られる。

消磁ユニット３０には、二つの消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが位置決めして取り付けられている。図４Ａ中に示すように、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ励磁コイル３の上方で、定着ローラ１の軸方向両側の端部Ｂ，Ｂに対応する領域に、励磁コイル３に沿って配置されている。各消磁コイル３１Ａ，３１Ｂは、励磁コイル３よりも短尺ではあるが、励磁コイル３と同様に導線束を長円形状に複数回巻回して形成されている。

この消磁ユニット３０は、図１中に示す消磁ユニット移動機構３３によって、定着ユニット１０に対してＺ方向に関して相対的に移動されるようになっている。具体的には、消磁ユニット移動機構３３は、システム制御部２０からの消磁ユニット移動制御信号ＳｉｇＣによって制御されるステッピングモータ３４と、このステッピングモータ３４によって駆動されるギヤ３５とを有している。ギヤ３５が矢印ｃのように回動されることにより、図示しない伝達機構を介して消磁ユニット３０が上方向（＋Ｚ方向）または下方向（−Ｚ方向）に平行移動する。これにより、図４Ａに示すように、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを励磁コイル３に対して接近させたり、図４Ｂに示すように、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを励磁コイル３から離間させたりすることができる。

図４Ａに示すように消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが励磁コイル３に対して接近した位置に配置された場合、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの消磁力Ｑｄが大きくなる。これにより、定着ローラ１の中央部Ａに投入される電力Ｑａに比して、定着ローラ１の端部Ｂでは投入される電力が小さく、例えばＱｂ（＜Ｑａ）となる。一方、図４Ｂに示すように消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが励磁コイル３から離間した位置に配置された場合、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの消磁力が小さく、例えばＱｄ′（＜Ｑｄ）となる。この結果、定着ローラ１の端部Ｂで投入される電力が大きく、例えばＱｂ′（＞Ｑｂ）となる。したがって、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを励磁コイル３に対して接近させたり、離間させたりすることによって、図１中に示すシート６が定着ローラ１の中央部Ａのみを通過するような小サイズシートであっても定着ローラ１の端部Ｂの過昇温を防止することができる。これとともに、定着ローラ１の軸方向に関する温度分布の均一性を制御することができる。

図１中に示す電源装置１１は、商用電力を、システム制御部２０からの励磁制御信号ＳｉｇＥに応じた周波数（これを「出力周波数」という。）の高周波に変換して、得られた高周波の電圧（電力）を励磁コイル３へ出力する。これにより励磁コイル３に交番電流を流して、定着ローラ１が含むＮｉＣｒ合金層を誘導加熱する。これとともに、電源装置１１は、システム制御部２０からの消磁制御信号ＳｉｇＤに応じて、図示しないスイッチをオフ、オンして、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを開閉する。消磁コイルが「開」状態であれば、消磁コイルには誘導電流が流れないため、消磁は行われない。消磁コイルが「閉」状態であれば、消磁コイルには誘導電流が流れて、消磁が可能となる。後述の制御例では、消磁コイルが「閉」状態に保たれる。

図２は、励磁コイル３に交番電流を流すために、電源装置１１に含まれたインバータ回路の構成を具体的に示している。インバータ回路の構成としては並列共振回路と直列共振回路とが考えられるが、図２は好ましい直列共振回路の例である。

この図２中では、図１中に示した励磁コイル３は、インダクタンスＬｓ４３と実効抵抗Ｒｓ４３とからなる直列等価回路４３によって表されている。この直列等価回路４３は、励磁コイル３に加えて、励磁コイル３に対して電磁誘導により結合する定着ローラ１や消磁コイル３１Ａ，３１Ｂなどの寄与を含むものである。なお、これらのインダクタンスＬｓ４３と実効抵抗Ｒｓ４３の値は、一般的にＬＣＲメータと呼ばれるインピーダンス測定器を、励磁コイル３の両端部に接続して測定することにより求められる。

ＩＨユニット４３、実際には励磁コイル３には、キャパシタとしての共振コンデンサ４４が直列接続されて直列共振回路４２を構成している。この直列共振回路４２の共振周波数ｆ_０（単位；Ｈｚ）は、次式（１）で与えられる。
ｆ_０＝１／（２π（ＬｓＣ）^１／２） …（１）
ただし、ＬｓはインダクタンスＬｓ４３の値（単位；Ｈ（ヘンリ））、Ｃは共振コンデンサ４４の容量（単位；Ｆ（ファラッド））である。

このインバータ回路は、商用電源（ＡＣ電源）１２に接続されたダイオードブリッジＤＢ４１、平滑コイルＬｆ４１および平滑コンデンサＣｆ４１からなる整流回路４１と、それぞれパワートランジスタからなる一対のスイッチング素子４５Ａ，４５Ｂと、これらのスイッチング素子４５Ａ，４５Ｂを過電圧から保護するためのフライホイールダイオードＤ４５Ａ，Ｄ４５Ｂとから構成されている。

上記一対のスイッチング素子４５Ａ，４５Ｂは、システム制御部２０からの励磁制御信号ＳｉｇＥに応じた出力周波数ｆでオンオフ制御されるようになっている。これにより、ＩＨユニット４３を介して定着ローラ１へ電力が投入される。

図３は、直列共振回路４２の駆動波形を示している。Ｉ_ＬｓはＩＨユニット４３を流れる電流を示し、Ｖ_ＣＥは各スイッチング素子４５Ａ，４５Ｂのコレクタ・エミッタ間電圧を示し、また、Ｔはスイッチング素子オン期間を示している。

図５は、この直列共振回路４２の周波数特性、すなわち、インバータ回路の出力周波数ｆと定着ローラ１に投入される電力Ｐとの関係を、励磁コイル３に対する消磁コイル３１Ａ，３１ＢのＺ方向位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５のパラメータとして示している（理解の容易のため、Ｚ方向位置とそれに対応する周波数特性を同じ符号で示している。）。直列共振回路４２では、出力周波数ｆが共振周波数（グラフのピークを与える周波数）と一致しているときに、インピーダンスＺが最小となり、電流が最も多く流れる。したがって、定着ローラ１へ投入される電力値Ｐが最大となる。この図５から分かるように、励磁コイル３に対して消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが最近接位置Ｃ１から最遠位置Ｃ５まで移動するにつれて、直列共振回路４２の周波数特性が次第に低周波側にシフトする。最近接位置Ｃ１の周波数特性は、図７中の消磁コイル閉の場合の周波数特性に実質的に等しい。また、最遠位置Ｃ５の周波数特性は、図７中の消磁コイル開の場合の周波数特性に実質的に等しい。この図５では、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの５つのＺ方向位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５についてのみ周波数特性を示しているが、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂは連続的または略連続的に多段階でＺ方向位置を取り得る。

図１中に示すシステム制御部２０は、温度検出センサ４Ａ，４Ｂが検出した温度Ｔａ，Ｔｂに基づいて、定着ローラ１の外周面の温度が目標温度になるように、励磁制御信号ＳｉｇＥを出力して電源装置１１をフィードバック制御する（詳しくは後述）。また、後述の制御例では、消磁制御信号ＳｉｇＤによって、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂを「閉」状態に保つ。このシステム制御部２０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）２１と、処理プログラムや各種データを記憶する記憶部２３とを備えている。なお、このシステム制御部２０は、定着装置のみを制御する回路であっても良いし、上位の全体装置、例えば、この定着装置が組み込まれた画像形成装置の全体を制御する回路の一部であっても良い。

この例では、記憶部２３は、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが取り得るＺ方向位置Ｃ１〜Ｃ５毎に、定着ローラ１に投入されるべき電力Ｐとこの電力Ｐに応じた電源装置１１の出力周波数ｆとを対応付けて記憶している。

図６は、システム制御部２０による具体的な制御のフローを示している。

予め、システム制御部２０は、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが存在するＺ方向位置（Ｃ１〜Ｃ５の範囲内）を認識しているものとする。そして、システム制御部２０は、定着ローラ１へ投入されるべき電力Ｐを設定し、この電力Ｐと消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが存在するＺ方向位置とに応じて、電源装置１１の出力周波数ｆを設定しているものとする。

例えば、図５中に示すように、定着ローラ１へ投入されるべき電力Ｐは１２００Ｗ（ワット）であり、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂが存在するＺ方向位置はＣ３であり、それらに応じて電源装置１１の出力周波数ｆは初期値としてｆ_３＝約４３ｋＨｚに設定されているものとする。

まず、図６のステップＳ１において、温度検出センサ４Ａによって定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａを検出する。次に、ステップＳ２において、この温度Ｔａと、定着ローラ１へ投入されるべき電力Ｐに応じた目標温度Ｔｔとを比較する。ここで、Ｔａ＜Ｔｔであれば、ステップＳ３に進んで、電源装置１１の出力周波数ｆを低下させる。これにより、図５中の周波数特性Ｃ３のスロープに応じて、定着ローラ１へ投入される実際の電力が増加して、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａが上昇する。一方、ステップＳ２でＴａ＞Ｔｔであれば、ステップＳ４に進んで、電源装置１１の出力周波数ｆを上昇させる。これにより、図５中の周波数特性Ｃ３のスロープに応じて、定着ローラ１へ投入される実際の電力が増加して、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａが下降する。このように、システム制御部２０は、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａを目標温度Ｔｔに一致するようにフィードバック制御を行う（ステップＳ１〜Ｓ４）。

図６のステップＳ２で定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａが目標温度Ｔｔに一致していれば、ステップＳ５に進んで、温度検出センサ４Ｂによって定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂを検出する。次に、ステップＳ６において、この温度Ｔｂと、先ほど検出した温度Ｔａとを比較する。ここで、Ｔａ＜Ｔｂであれば、ステップＳ７に進んで、消磁ユニット移動機構３３によって消磁コイル３１Ａ，３１ＢをＺ方向に関して励磁コイル３に接近させる。これにより、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの消磁力が大きくなって、定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂが中央部Ａの温度Ｔａに対して相対的に低下する。一方、ステップＳ６でＴａ＞Ｔｂであれば、ステップＳ８に進んで、消磁ユニット移動機構３３によって消磁コイル３１Ａ，３１ＢをＺ方向に関して励磁コイル３から離間させる。これにより、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの消磁力が小さくなって、定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂが中央部Ａの温度Ｔａに対して相対的に上昇する。このように、システム制御部２０は、定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂが中央部Ａの温度Ｔａに一致するようにフィードバック制御を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。

ステップＳ７またはＳ８の処理を行うと、直列共振回路４２の周波数特性が図５中の周波数特性Ｃ３からそれぞれＣ２またはＣ４に向かってシフトする。このため、同じ出力周波数ｆを維持していたのでは、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａが目標温度Ｔｔから外れようとする。そこで、ステップＳ７またはＳ８の処理後にステップＳ１に戻って、ステップＳ１〜Ｓ４のフィードバック制御を行って、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａを目標温度Ｔｔに一致させる。

このように、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａを目標温度Ｔｔに一致させるフィードバック制御（ステップＳ１〜Ｓ４）と、定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂを中央部Ａの温度Ｔａに一致させるフィードバック制御（ステップＳ５〜Ｓ８）とを繰り返す。

そして、ステップＳ６で定着ローラ１の端部Ｂの温度Ｔｂが中央部Ａの温度Ｔａに一致すれば、他の制御にリターンする。

このようにして、消磁コイル３１Ａ，３１Ｂのお蔭で、図１中に示すシート６が定着ローラ１の中央部Ａのみを通過するような小サイズシートであっても定着ローラ１の端部Ｂの過昇温を防止することができる。これとともに、定着ローラ１の軸方向に関する温度分布の均一性を精度良く制御することができる。

また、消磁コイル移動機構３３による消磁コイル３１Ａ，３１Ｂの移動は徐々に行われるため、既述の消磁コイルを開閉する方式とは異なり、直列共振回路４２の周波数特性を瞬時に大きくシフトさせることがない。したがって、この制御方式によれば、随時、定常状態を維持でき、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。

また、上記制御の開始時に、電源装置１１の出力周波数ｆの初期値を記憶部２３の記憶内容に基づいて設定するので、想定される出力周波数又はそれに十分に近い周波数から制御を開始できる。この結果、制御開始から定着ローラ１の温度がシートの幅方向に関して均一に目標温度になるまでの時間を短縮できる。

なお、上述の実施形態では、定着部材としての定着ローラ１が、励磁コイル３による電磁誘導を直接受けて渦電流によって加熱される場合（これを直接加熱方式と呼ぶ。）について説明したが、これに限られるものではない。この発明は、定着部材が電磁誘導コイルによる電磁誘導を受けて渦電流によって発熱する別の発熱部材を介して間接的に加熱される場合（これを間接加熱方式と呼ぶ。）にも好適に適用される。

また、上述の実施形態では、励磁コイル３と共振コンデンサ４４とが直列接続されて直列共振回路４２を構成するものとしたが、これに限られるものではない。この発明は、励磁コイルとキャパシタとで並列共振回路を構成する場合にも適用可能である。

また、上述の実施形態では、第２温度検出部としての温度検出センサ４Ｂは、定着ローラ１の軸方向両側の端部のうち一方の端部Ｂのみに対応して設けたが、これに限られるものではない。第２温度検出部を定着ローラ１の軸方向両側の端部Ｂ，Ｂにそれぞれ対応して設けて、定着ローラ１の中央部Ａの温度Ｔａと、両側の端部Ｂ，Ｂの温度Ｔｂ，Ｔｂとが一致するように制御を行っても良い。

この発明の一実施形態の定着装置のブロック構成を示す図である。 図１中の電源装置に含まれたインバータ回路の構成を示す図である。 図２中のインバータ回路による直列共振回路の駆動波形を示す図である。 消磁コイルが励磁コイルに対して接近した位置に配置された状態を示す図である。 消磁コイルが励磁コイルに対して離間した位置に配置された状態を示す図である。 図２中の直列共振回路の周波数特性を、上記消磁コイルの位置をパラメータとして示す図である。 上記定着装置のシステム制御部による制御のフローを示す図である。 消磁コイルを開閉した場合の直列共振回路の周波数特性を例示する図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ 加圧ローラ
３ 励磁コイル
４Ａ，４Ｂ 温度検出センサ
５ ニップ
１１ 電源装置
１２ 商用電源
２０ システム制御部
２３ 記憶部
３１Ａ，３１Ｂ 消磁コイル

Claims (3)

1. 搬送されるシートが外周面に圧接される定着部材と、
   上記定着部材の外周面に沿って上記搬送されるシートの幅方向に関して細長く配置された励磁コイルと、
   上記励磁コイルに接続されて等価的に共振回路を構成するキャパシタと、
   上記励磁コイルに関して上記定着部材の反対側で、上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して端部に対応する領域に、上記励磁コイルに沿って配置された消磁コイルと、
   上記共振回路に交流電圧を印加することで上記励磁コイルを介して上記定着部材を誘導加熱する高周波電源部と、
   上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して上記端部以外の中央部の温度を検出する第１温度検出部と、
   上記定着部材のうち上記端部の温度を検出する第２温度検出部と、
   上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させるように移動可能な消磁コイル移動機構と、
   上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定するとともに、上記第１温度検出部が検出した上記定着部材の上記中央部の温度と上記第２温度検出部が検出した上記定着部材の上記端部の温度とが一致するように、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる制御を行う制御部とを備えた定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記制御部は、上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定する制御と、上記消磁コイル移動機構を介して上記消磁コイルを上記励磁コイルに対して接近または離間させる制御とを順次繰り返すことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   上記消磁コイルの上記励磁コイルに対する複数の位置毎に、上記定着部材に投入されるべき電力とこの電力に応じた上記高周波電源部の出力周波数とを対応付けて記憶する記憶部を備え、
   上記制御部は、上記制御の開始時に、上記高周波電源部の出力周波数の初期値を上記記憶部の記憶内容に基づいて設定することを特徴とする定着装置。

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