JP3535668B2 - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱材の加熱装
置、及び該加熱装置を画像定着手段として具備した画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真複写機・プリンタ等の
画像形成装置に装備される、未定着画像を熱定着させる
加熱装置としての定着器（像加熱装置）を例にして説明
する。

【０００３】画像形成装置の定着器は、電子写真プロセ
ス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画
像形成手段部で記録材（記録媒体；転写材シート・静電
記録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）に転写
方式あるいは直接方式にて形成担持させた目的の画像情
報に対応した未定着画像（トナー画像）を記録材面に永
久画像として熱定着させるものであり、一般に、ハロゲ
ンヒータを熱源とする熱ローラ方式の熱定着装置が多用
されている。

【０００４】この熱ローラ方式の定着器は、図１３のよ
うに加熱ローラ（ヒートローラ）としての定着ローラ８
１と加圧ローラ８２との並行圧接ローラ対を基本構成と
し、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の圧接部である
加熱ニップ部Ｎに画像定着処理すべき記録媒体Ｓを導入
して挟持搬送させて、定着ローラ８１の熱と、ニップ部
Ｎの加圧力にて未定着画像ｔを加熱溶融させ記録媒体Ｓ
面に染み込ませて熱定着させるものである。

【０００５】定着ローラ８１は、一般にアルミニウムの
中空金属ローラを基体とし、その外周面に離型層（オフ
セット防止層）として耐熱ゴム層等を形成したもので、
その中空内の略中央部に熱源としてのハロゲンヒータ８
３を挿入配置してある。ハロゲンヒータ８３はガラス封
止した細長い棒状のものである。

【０００６】加圧ローラ８２は、芯金と、この芯金周り
に同心一体に形成したシリコーンゴム等の耐熱性弾性層
からなり、弾性層の弾性変形により定着ローラ８１との
間に所定幅の加熱ニップ部Ｎが形成される。

【０００７】定着ローラ８１のハロゲンヒータ８３は通
電電力により発熱し、その熱は輻射・対流によって定着
ローラ８１の中空金属ローラ基体に伝導して、該金属ロ
ーラ基体を加熱する。金属ローラ基体は受けた熱をロー
ラ全体に均一に伝導する機能を備えていて、定着ローラ
８１は一様な温度分布となる。

【０００８】ハロゲンヒータ８１はトライアック等のス
イッチング制御素子を介して交流電源（ライン入力電
源）に接続されており、この交流電源により電力が供給
される。

【０００９】定着ローラ８１には温度検出素子８４、一
般にサーミスタ感温素子（感熱素子）を近接あるいは接
触させてあり、定着ローラ８１の温度がこの素子８４と
分圧抵抗によって電圧として検出され、プリンタエンジ
ンを制御するＣＰＵによってデジタル変換されモニタさ
れている。ＣＰＵは検出した温度を基に定着器の温度が
所定の一定となる様にハロゲンヒータ８４へ通電される
電力を制御するため、スイッチング素子、例えばトライ
アックをオン／オフ制御する。８５は装置の過熱暴走時
（ヒータ暴走時）にヒータへの電力供給を緊急遮断する
安全素子（温度ヒューズ・サーモスイッチなど）であ
る。

【００１０】図１４にハロゲンヒータ８３の駆動回路を
示した。９０は画像形成装置を接続する商用電源（交流
電源）であり、画像形成装置は商用電源をハロゲンヒー
タ８３へ供給することによりハロゲンヒータを点灯させ
る。このハロゲンヒータ８３への電力供給はトライアッ
ク９１によりオン／オフ通電、遮断を行う。抵抗９２・
９３はトライアック９１のためのバイアス抵抗でフォト
トライアックカプラ９４は、一次、二次間の沿面距離を
確保するためのデバイスである。フォトトライアックカ
プラ９４の発光ダイオードに通電することによりトライ
アック９１をオンする。抵抗９５はフォトトライアック
カプラ９４の電流を制限するための抵抗であり、トラン
ジスタ９６によりオン／オフする。トランジスタ９６は
制御手段９７からの信号にしたがって動作する。また、
９８は突入電流低減用サーミスタであり、ヒータ点灯直
後の突入電流を低減させる効果がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のような加熱装置
の制御系において、発熱源としてのハロゲンヒータは１
次側で、ＣＰＵおよびサーミスタ感温素子は２次側とな
るため、フォトトライアックカプラ等を設けたり、定着
ローラとサーミスタ感温素子間についても絶縁距離を確
保する等の１次・２次間の絶縁をしたりする必要があ
る。特に、サーミスタ感温素子と定着ローラ間の構成が
複雑となっていた。

【００１２】また、ＣＰＵによって定着器の温度を管理
し、トライアックのオン／オフ制御によって、定着器の
温度を一定に保つため、ＣＰＵの制御が複雑になってい
た。そこで本発明は、電力供給手段から電力供給を受け
て被加熱材を加熱する加熱手段を有する加熱装置一般に
おいて、 ．制御手段（例えば、画像形成装置を制御するシーケ
ンスコントローラのＣＰＵ）の加熱装置制御に対する負
担を少なくする ．加熱手段と該加熱手段の温度検出手段との間の構成
を容易にする ．加熱装置の故障を報知することができるようにする ．加熱装置の温度制御、熱暴走に対する保護手段の高
い信頼性を確保する等を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置及び画像形成装置である。

【００１４】（１）交流電源を整流する整流回路と、励
磁コイルと、共振コンデンサと、前記整流回路の出力の
前記励磁コイルへの印加をスイッチングするスイッチン
グ素子とを有し、前記励磁コイルから発生される交流磁
界により金属発熱体を発熱させる電磁誘導加熱方式の加
熱装置において、前記加熱装置の温度を検出する温度検
出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいてパル
ス幅変調された制御信号を前記スイッチング素子に出力
する駆動制御回路とを一次側に設け、前記駆動制御回路
を動作させるオン信号を出力する動作制御回路を二次側
に設け、この動作制御回路から出力されるオン信号を、
フォトカプラを介して前記駆動制御回路に与えられるよ
うに構成するとともに、前記交流電源の前記整流回路へ
の供給をオン／オフするリレーを設けて、前記動作制御
回路から前記フォトカプラを介して伝達される前記オン
信号に応じて前記リレーをオンするように構成したこと
を特徴とする加熱装置。

【００１５】（２）さらに、前記温度検出手段によって
検出された温度が所定の温度範囲に入っているか否かを
示す判定信号を出力する判定回路を一次側に設け、この
判定回路から出力された判定信号がフォトカプラを介し
て前記動作制御回路に与えられるように構成したことを
特徴とする（１）に記載の加熱装置。

【００１６】（３）前記動作制御回路は、前記オン信号
を出力した後、所定の時間が経過しても、前記温度検出
手段によって検出された温度が所定の温度範囲に入って
いることを示す判定信号を入力しない場合、前記オン信
号の出力を停止することを特徴とする（２）に記載の加
熱装置。

【００１７】（４）さらに、前記温度検出手段によって
検出された温度が所定の上限温度を超えていることを判
定する異常判定回路を一次側に設け、この異常判定回路
から出力される異常判定信号がフォトカプラを介して前
記動作制御回路に与えられるように構成されるととも
に、前記動作制御回路は、この異常判定信号を受けた場
合、前記オン信号の出力を停止することを特徴とする
（１）ないし（３）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００１８】（５）前記被加熱材が未定着画像の形成さ
れた記録材であり、装置が未定着画像を記録材に加熱定
着する定着装置であることを特徴とする（１）ないし
（４）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００１９】（６）記録媒体に未定着画像を形成担持さ
せる画像形成手段と、未定着画像を記録材に加熱定着す
る定着手段を有する画像形成装置において、前記定着手
段として（５）に記載の加熱装置を用いたことを特徴と
する画像形成装置。

【００２０】本発明においては、前記加熱装置の温度を
検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度
に基づいてパルス幅変調された制御信号を前記スイッチ
ング素子に出力する駆動制御回路とを一次側に設けると
ともに、前記駆動制御回路を動作させるオン信号を出力
する動作制御回路を二次側に設け、この動作制御回路か
ら出力されるオン信号を、フォトカプラを介して前記駆
動制御回路に与えられるように構成するとともに、前記
交流電源の前記整流回路への供給をオン／オフするリレ
ーを設けて、前記動作制御回路から前記フォトカプラを
介して伝達される前記オン信号に応じて前記リレーをオ
ンするように構成したことを特徴としている。フォトカ
プラは一次側と二次側との間に介在されるから、一次側
には、温度検出手段、駆動制御回路、リレーが備えら
れ、二次側には、動作制御回路が備えられ、前記動作制
御回路から前記フォトカプラを介して伝達される前記オ
ン信号により前記リレーをオンする動作することを特徴
としている。そして斯かる構成により、段落００１２に
記載された、制御手段（例えば、画像形成装置を制御す
るシーケンスコントローラのＣＰＵ）の加熱装置制御に
対する負担を少なくすることができる。具体的には、シ
ーケンスコントローラのＣＰＵとは上記の動作制御回路
に対応しており、これがオン信号を出力するだけで温度
制御動作が可能になっているので、動作制御回路の負担
を少なくすることができる。また、加熱手段と該加熱手
段の温度検出手段との間の構成を容易にすることができ
る。すなわち、温度検出手段を一次側に設ける構成とし
ているので、一次側の発熱体等の加熱手段との絶縁距離
を確保する必要が少なくなり、加熱手段の温度検出手段
との間の構成を容易にすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図５） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の
画像形成装置５０１は転写式電子写真プロセス利用のレ
ーザプリンタである。

【００２２】５１７は像担持体としての回転ドラム型の
電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢
示ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）に
て回転駆動される。

【００２３】感光ドラム５１７はその回転過程で一次帯
電ローラ５１９により所定の極性・電位に一様に帯電処
理される。その回転感光ドラム５１７の一様帯電面に対
してレーザスキャナ部５０７から出力される、目的の画
像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制
御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザ光による走査露光
Ｌがなされて、回転感光ドラム５１７面に目的の画像情
報の静電潜像が形成される。

【００２４】その形成潜像が現像器５２０でトナーによ
り現像されて可視化される。現像方法としては、ジャン
ピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用
いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用い
られることが多い。

【００２５】一方、給紙ローラ５０５の駆動により給紙
カセット５０２内に収容の記録媒体としての記録紙（転
写材）Ｓが一枚宛繰り出され、レジストローラ対５０６
により感光ドラム５１７と転写帯電ローラ５２１の圧接
部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送
され、その給送記録紙Ｓの面に感光ドラム５１７面側の
トナー画像が順次に転写されていく。

【００２６】転写ニップ部を出た記録紙Ｓは回転感光ド
ラム５１７の面から順次に分離されて、トナー画像を熱
定着させるための加熱装置としての定着器Ａに導入され
てトナー画像の熱定着処理を受ける。本例の定着器Ａは
電磁誘導加熱方式の装置であり、その構成・制御系につ
いては次の（２）・（３）項で詳述する。

【００２７】定着器Ａを出た記録紙は排紙ローラ５１１
により積載トレイ５１２にプリントアウトされる。

【００２８】また、記録紙分離後の回転感光ドラム面は
クリーナ５２２により転写残りトナー等の付着汚染物の
除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供さ
れる。

【００２９】本例のプリンタ５０１は、感光ドラム５１
７・一次帯電ローラ５１９・現像器５２０・クリーナ５
２２の４つのプロセス機器を一括してプリンタ本体に着
脱自在のプロセスカートリッジ（画像形成部）５０８と
してある。

【００３０】レーザスキャナ部５０７において、５１３
はレーザユニットであり、パーソナルコンピュータ等の
外部装置５３１から送出される画像信号（画像信号ＶＤ
Ｏ）に基づいて変調されたレーザ光を発光する。５１４
はレーザユニット５１３からのレーザ光を感光ドラム５
１７に走査するためのポリゴンミラー、５１４ａは該ミ
ラーの回転用モータ、５１５は結像レンズ群、５１６は
折り返しミラーである。

【００３１】５０３はカセット５０２内の記録紙Ｓの有
無を検知するカセット紙有無センサ、５０４はカセット
５０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセ
ンサ（複数個のマイクロスイッチで構成される）、５１
０は排紙部の記録紙搬送状態を検知する排紙センサであ
る。５２９は排熱ファンである。

【００３２】５２３はメインモータであり、給紙ローラ
５０５に給紙ローラクラッチ５２４を介して、またレジ
ストローラ対５０６にレジストクラッチ５２５を介して
それぞれ駆動力を与えており、更に感光ドラム５１７を
含むプロセスカートリッジ５０８内の各機器、定着器
Ａ、排紙ローラ５１１等にも駆動力を与えている。

【００３３】５２６はエンジンコントローラであり、レ
ーザスキャナ部５０７・プロセスカートリッジ５０８・
定着器Ａによる電子写真プロセスの制御、プリンタ内の
記録紙の搬送制御等を行なっている。

【００３４】５２７はビデオコントローラであり、パー
ソナルコンピュータ等の外部装置５３１と汎用インタフ
ェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）５３０で接
続されており、この汎用インタフェースから送られてく
る画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータ
をＶＤＯ信号としてインタフェース５２８を介してエン
ジンコントローラ５２６へ送出している。

【００３５】（２）定着器Ａ 図２は本例における定着器Ａの概略構成を示す横断面模
型図である。本例の定着器Ａは電磁誘導加熱方式の加熱
装置であり、電磁誘導発熱性フィルムを用いたものであ
る。この定着器Ａは画像形成装置本体（プリンタ本体）
に対して着脱自在である。

【００３６】ａ）装置構成の概略と定着動作 １は定着フィルムアセンブリであり、回転加熱部材とし
ての、電磁誘導発熱性の円筒状の定着フィルム２、この
円筒状の定着フィルム２を内側から支持する円筒状のフ
ィルム支持部材３（フィルムガイド）、この円筒状のフ
ィルムガイド３の内側に配設した磁界発生手段として
の、高周波磁界（交番磁界）を発生する励磁コイル４と
コア５、等からなる。円筒状の定着フィルム２は円筒状
のフィルムガイド３にルーズに外嵌させてある。上記の
定着フィルムアセンブリ１はフィルムガイド３の両端側
を装置の手前側と奥側の側板間に保持させて配設してあ
る。

【００３７】６は加圧回転部材としての弾性加圧ローラ
であり、芯金６ａと、該芯金回りに同心一体に形成した
シリコーンゴム層６ｂからなり、定着フィルムアセンブ
リ１の下側において装置の手前側と奥側の側板間に定着
フィルムアセンブリ１と略並行にして軸受け保持させ、
かつ定着フィルムアセンブリ１のフィルムガイド３の下
面に定着フィルム２を挟ませて所定の押圧力をもって所
定幅の定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎを形成させて圧
接させてある。

【００３８】この加圧ローラ６は駆動源Ｍから駆動伝達
系を介して駆動が伝達されて矢示の反時計方向に所定の
周速度で回転駆動される（加圧ローラ駆動式）。この加
圧ローラ６の回転駆動に伴い、定着フィルムアセンブリ
１と加圧ローラ６との圧接部である定着ニップ部Ｎにお
いて、定着フィルムアセンブリ１のフィルムガイド３に
ルーズに外嵌させてある円筒状の定着フィルム２に対し
て回転加圧ローラ６と定着フィルム２の外面との摩擦力
で円筒状の定着フィルム２に回転力が作用して該円筒状
の定着フィルム２がフィルムガイド３の外回りを定着ニ
ップ部Ｎにおいてフィルムガイド３の下面を密着摺動し
ながら矢示の時計方向に加圧ローラ６の回転周速度にほ
ぼ対応した周速度をもって回転状態になる。

【００３９】励磁コイル４は励磁回路から供給される高
周波電流（交番電流）によって高周波磁界を発生する。
その高周波磁界は定着ニップ部Ｎの位置に対応している
コア５により定着ニップ部Ｎ近傍に集中して分布する。
図４のように高周波磁界の磁束ａは定着フィルム２の後
述する発熱層としての金属層（抵抗体層、磁性体層）２
ａに渦電流ｂを発生させる。この渦電流ｂは金属層２ａ
の固有抵抗によって金属層２ａにジュール熱を発生させ
る（渦電流損による発熱）。即ち定着フィルム２が電磁
誘導発熱する。

【００４０】この定着フィルム２の電磁誘導発熱は交番
磁束を集中して分布させた定着ニップ部Ｎ近傍において
集中的に生じて定着ニップ部Ｎが高効率に加熱される。
この定着ニップ部Ｎの温度は温度検出素子を含む温調系
により励磁コイル４に対する電力供給（電流供給）が制
御されることで所定の温度が維持されるように温調され
る。

【００４１】本例においては、励磁コイル４を定着ニッ
プ部Ｎ近傍に集中して分布させることによって、発生磁
界を定着フィルム２の金属層２ａの所望の加熱域におい
て通すことが可能であり、効率の高い定着装置を実現で
きる。

【００４２】而して、加圧ローラ６が回転駆動され、そ
れに伴って円筒状の定着フィルム２がフィルムガイド３
の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル４への給電
により上記のように定着フィルム２の電磁誘導発熱がな
されて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調
された状態において、前述の画像形成部から搬送された
未定着トナー画像ｔが形成された記録紙Ｓが定着ニップ
部Ｎの定着フィルム２と加圧ローラ６との間に画像面が
上向き、即ち画像面が定着フィルム面に対向して導入さ
れ、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルム２の
外面に密着して定着フィルム２と一緒に定着ニップ部Ｎ
を挟持搬送されていく。この定着ニップ部Ｎを定着フィ
ルム２と一緒に記録紙Ｓが挟持搬送されていく過程にお
いて定着フィルム２の電磁誘導発熱で加熱されて記録紙
Ｓ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。記録紙Ｓ
は定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着フィルム２の外
面から分離して排出搬送されていく。

【００４３】ｂ）定着フィルム２ 図４は電磁誘導発熱性の定着フィルム２の層構成模型図
である。（ａ）のものは、電磁誘導発熱する金属層（発
熱層）２ａとしての厚み５０μｍの円筒状のニッケルフ
ィルム材と、その外周面を被覆させたフッ素樹脂の離型
層２ｂとの２層構造のものである。（ｂ）のものは、金
属層２ａと離型層２ｂの間にシリコーンゴム等からなる
弾性層２ｃを介在させた３層構造のものである。

【００４４】前述したように、金属層２ａに交番磁束ａ
が作用することで該金属層２ａに渦電流ｂが発生して該
金属層２ａが発熱する。その熱が離型層２ｂあるいは弾
性層２ｃ・離型層２ｂを介して定着ニップ部Ｎを加熱
し、該定着ニップ部Ｎに通紙される被加熱材としての記
録紙を加熱してトナー画像ｔの加熱定着がなされる。

【００４５】金属層２ａの内面側にも所望の機能層を付
加することもできる。金属層２ａ単層のものにすること
もできる。

【００４６】金属層２ａは、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、コバルト等の純金層若しくはそれらの化合物を用い
ることができる。樹脂に金属フィラーを混入した層とす
ることもできる。

【００４７】離型層２ｂ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、シリコーン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。厚さは２０〜１０
０μｍが好ましい。

【００４８】弾性層２ｃは定着フィルム面をトナー層の
厚みが厚い４色重畳のカラートナー画像の場合も定着フ
ィルム面をそのトナー層の凹凸に追従させる働きをす
る。硬度は６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは
４５°（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。熱伝導率λは６×１
０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．］
がよい。

【００４９】ｃ）励磁コイル４とコア５ 図３はフィルムガイド３の上半部を切り欠いて内部を見
せた斜視図である。フィルムガイド３の内底面の中央部
にはフィルムガイド長手に沿って並行２枚のリブ板３ａ
・３ａを間隔をあけて具備させてあり、このリブ板３ａ
・３ａ間の空所にコア５を落とし込んで保持させてあ
る。コア５はフィルムガイド３の長手方向を長手とする
横長の強磁性・高透磁率部材であり、フェライトやパー
マロイ等といったトランスのコアに用いられる材料がよ
く、好ましくは２０〜１００ｋＨｚで損失の少ないフェ
ライトを用いるのがよい。

【００５０】励磁コイル４は本例の場合は、円筒状のフ
ィルムガイド３の内面の略下半面形状に略対応させた舟
形に電線を巻回して構成したものであり、この舟形の励
磁コイル４を円筒状のフィルムガイド３内の略下半面部
に位置させて保持させてある。コア５はこの舟形の励磁
コイル４内の略中央部に位置している。

【００５１】（３）定着器Ａの制御系 図５は定着器制御系の回路構成図である。

【００５２】定着器Ａには、定着器の温度を検出する温
度検出素子１３（例えば、サーミスタ感温素子）を回転
加熱部材としての定着フィルム２に近接させて具備させ
てある。また励磁コイル４の電路に直列に介入させて、
励磁コイル４（即ち定着器）への通電を機械的に断つ、
第１の保護手段としての機械的保護回路１４（例えば、
サーモスイッチ、温度ヒューズ等）を具備させてある。

【００５３】ＡＣ入力１５は、ヒューズ２１と、励磁コ
イル４への電力供給を電気的に断つ、第２の保護手段と
しての電子的保護回路であるリレー２２を介してダイオ
ードブリッジ１６により整流され、コンデンサ１７によ
り平滑される。

【００５４】１８は励磁コイル４と共振動作を行なうた
めの共振コンデンサである。整流されたＡＣ入力１５は
励磁コイル４と共振コンデンサ１８を介してスイッチン
グ素子１９（ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、ＩＧＢＴ
等）、過電流検出抵抗２０に接続される。そして整流さ
れたＡＣ入力１５はスイッチング素子１９により、オン
／オフ駆動され、励磁コイル４に高周波電流が供給され
る。励磁コイル４は高周波磁界を発生し、前述のよう
に、電磁誘導発熱性である定着フィルムの金属層２ａに
渦電流損が生じ、定着フィルム２が発熱して定着ニップ
部Ｎが加熱される。

【００５５】定着器制御部は、定着器温度検出素子とし
てのサーミスタ１３により送出された定着器温度を目標
温度に保つようにスイッチング素子１９を制御する。ま
た、画像形成装置を制御するシーケンスコントローラの
ＣＰＵ３０より送られる定着器駆動を指示するＯＮ信号
(Low active)４０のオン／オフに従いスイッチング素子
１９を駆動／停止する。

【００５６】サーミスタ１３の定着温度としての検出電
圧は基準電圧Ｖref を抵抗２６とサーミスタ１３により
分圧した結果となり、この検出電圧は目標電圧Ｖ１（目
標温度）と、エラーアンプ２３により比較、増幅され
る。エラーアンプ２３の出力は制御ＩＣ２７に入力さ
れ、温度条件に適したＰＷＭ波形が出力される。この出
力が抵抗２５を介してスイッチング素子１９をオン／オ
フ駆動する。

【００５７】ＣＰＵ３０がＯＮ信号(Low) ４０を送る
と、抵抗４２を介してトランジスタ４３をオフし、フォ
トカプラ４４のトランジスタをオンすることにより、定
着器にＯＮ信号が送られる。ここで、フォトカプラ４４
は、１次、２次間の沿面距離を確保するためのデバイス
である。

【００５８】サーミスタ１３の検出電圧は、コンパレー
タ３１、３２及びＮＡＮＤ回路３３によって目標電圧範
囲内（所定温度範囲内）にあることを判別される。

【００５９】コンパレータ３１は電圧Ｖ２で設定される
高温側の温度との比較を行ない、コンパレータ３２は電
圧Ｖ３で設定される低温側の温度との比較を行なう。つ
まり、Ｖ２＜Ｖ１＜Ｖ３となる。

【００６０】サーミスタ１３によって検出された温度が
電圧Ｖ２とＶ３で設定されている温度範囲内にある場合
は、ＮＡＮＤ回路３３の出力はHighとなり、増幅回路３
４、抵抗３５を介して、トランジスタ３６をオンする。

【００６１】トランジスタ３６のオンにより、フォトカ
プラ３７のトランジスタがオンとなり、ＣＰＵ３０にＬ
ｏｗ(true)の信号４１が送られる。この信号４１は、定
着器の温度が所定の温度範囲内に入っていることをシー
ケンスコントローラに報知するＲＤＹ信号(Low active)
である。ここで、フォトカプラ３７は１次、２次間の沿
面距離を確保するためのデバイスである。

【００６２】サーミスタ１３で検出される温度がコンパ
レータ３１及び３２により設定されている温度範囲外と
判別された場合は、ＮＡＮＤ回路３３の出力はＬｏｗと
なり、フォトカプラ３７のトランジスタはオフとなり、
ＲＤＹ信号４１はＨｉｇｈ、つまりｆａｌｓｅとなって
いる。

【００６３】ＣＰＵ３０が定着器制御部にＯＮ信号４０
を送り、所定時間経過後、定着器からのＲＤＹ信号４１
がｆａｌｓｅであった場合、シーケンスコントローラは
定着器の故障、または暴走と見なし、ＯＮ信号４０をオ
フとする。

【００６４】制御ＩＣ２７はＣＰＵ３０からのＯＮ信号
４０がオフとなったことを受けて、スイッチング素子１
９への出力をオフすることにより、定着器の駆動を停止
する。

【００６５】さらに、ＣＰＵ３０からのＯＮ信号４０が
オフ(High)となると、ＮＯＴ回路５０の出力はＬｏｗと
なり、抵抗５１を介して、トランジスタ５２をオフとす
ることにより、第２の保護手段である電子的保護回路と
してのリレー２２をオフし、定着器への通電を断つ。Ｏ
Ｎ信号４０がオン(Low) のときは、リレー２２はオンで
ある。

【００６６】このリレー２２は、スイッチング素子１９
の制御ＩＣ２７を介することなく、オン／オフ動作を行
なうことができ、制御ＩＣ故障時に特に有効である。

【００６７】また、第１の保護手段である機械的保護回
路としての温度ヒューズ１４は、上述の温度検出素子１
３が検出する温度とは無関係に定着器温度がある温度以
上になった場合に定着器への通電を断つ定着器熱暴走に
対する保護回路である。

【００６８】上述のような構成及び制御をとることによ
り、画像形成装置を制御するシーケンスコントローラの
ＣＰＵの定着器制御に対する負担が小さくなる。

【００６９】また、サーミスタ１３と定着器及び温度ヒ
ューズ１４（他に、サーモスイッチ）が１次側で構成さ
れるため、サーミスタ１３と励磁コイル４、電磁誘導発
熱性の定着フィルム２、及び温度ヒューズ１４間の安全
規格上の１次−２次間の沿面空間距離を確保する必要が
なく、定着器として容易な構成をとることが可能とな
る。

【００７０】〈実施形態例２〉（図６・図７） 図６は定着器Ａの制御系の他の回路構成図である。上述
実施形態例１の図５の回路構成と異なる点は、サーミス
タ１３で検出した定着器温度を、コンパレータ３１の判
定基準となる温度（電圧Ｖ２）よりも高い温度の判定基
準（電圧Ｖ４）と比較するコンパレータ６０と、その判
別結果に基づき、シーケンスコントローラに対するＥｒ
ｒ信号６７(Low active)が設けられていることである。
他の回路構成は同じである。

【００７１】以下、上記の異なる点についてのみ述べ
る。即ち、サーミスタ１３によって検出された定着器温
度は電圧Ｖ４で設定されている温度と、電圧値としてコ
ンパレータ６０によって比較され、電圧Ｖ４で設定され
ている温度より高い場合、コンパレータ６０の出力はＨ
ｉｇｈとなる。ここで、Ｖ４＜Ｖ２＜Ｖ１＜Ｖ３の関係
がある。

【００７２】コンパレータ６０の出力はＣＰＵからのＯ
Ｎ信号(Low active)と共に、ＮＡＮＤ回路５０に入力さ
れる。コンパレータ６０からの出力がＨｉｇｈ(false)
であるため、ＮＡＮＤ回路５０からの出力はＬｏｗとな
り、抵抗５１を介して、トランジスタ５２をオフとす
る。トランジスタ５２のオフにより、第２の保護回路で
ある電子的保護回路としてのリレー２２がオフされ、励
磁コイル４への電力供給を断つ。

【００７３】サーミスタ１３が検出する温度が電圧Ｖ４
で設定される温度よりも低く、ＯＮ信号がオンの場合に
限り、リレー２２はオンとなっている。

【００７４】さらに、サーミスタ１３が検出する定着器
温度が電圧Ｖ４で設定されている温度よりも高い場合
は、コンパレータ６０からのＨｉｇｈの出力は増幅回路
６１、抵抗６２を介して、トランジスタ６３をオンす
る。トランジスタ６３のオンにより、フォトカプラ６４
のトランジスタがオンとなり、ＣＰＵ３０にＬｏｗ(tru
e)の信号６７が送られる。この信号６７は定着器の温度
が非常に高くなっていることを報知するＥｒｒ信号(Low
active)である。

【００７５】Ｅｒｒ信号６７がｔｒｕｅであると、ＣＰ
Ｕ３０は、定着器が熱暴走していると見なし、定着部制
御部へ送っているＯＮ信号４０をオフする。

【００７６】これに伴い、制御ＩＣ２７はスイッチング
素子１９をオフとすると共に、リレー２２もオフするこ
とにより、定着器の熱暴走を防ぐことができる。

【００７７】図７は上記の温度制御の様子を示す時間−
温度グラフである。

【００７８】上述したように、定着器の温度が所定の温
度範囲内に入っていることを判別するウィンドコンパレ
ータとは別に、その温度範囲よりも高い温度を判定温度
としたコンパレータを設け、その判別結果をシーケンス
コントローラに報知させることにより、定着器の熱暴走
に対する複数の保護回路を構成することができる。

【００７９】〈実施形態例３〉（図８〜図１２） 本例は加熱装置（定着器）の他の各種構成形態例であ
る。

【００８０】１）図８の装置は、電磁誘導発熱性のエン
ドレスベルト状定着フィルム２を、磁界発生手段として
の励磁コイル４・コア５を保持させたフィルムガイド３
と、フィルム駆動ローラ７１と、テンションローラ７２
との並行３部材間に懸回張設して、駆動ローラ７１の回
転駆動で、フィルムガイド３の下面を摺動させながら回
転駆動させる構成のものである。加圧ローラ６は定着フ
ィルム２を挟んでフィルムガイド３の下面に圧接して定
着ニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ６は定着フィルム
２の回転に伴い従動回転する。

【００８１】２）図９の装置は、電磁誘導発熱性の、ロ
ール巻きにした有端の定着フィルム２を繰り出し軸７３
側から、磁界発生手段としての励磁コイル４・コア５を
保持させたフィルムガイド３の下面を経由させて巻き取
り軸７４側に所定の速度でフィルムガイド３の下面を摺
動させながら走行移動させる構成のものである。加圧ロ
ーラ６は定着フィルム２を挟んでフィルムガイド３の下
面に圧接して定着ニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ６
は定着フィルム２の回転に伴い従動回転する。定着フィ
ルム２は巻き取り軸７４側から繰り出し軸７３側へ巻き
戻して繰り返して使用することができる。

【００８２】３）図１０の装置は、熱ローラ方式の加熱
装置において熱ローラ（定着ローラ）２Ａについてその
ローラ基体を電磁誘導発熱性の円筒状金属ローラにし、
その内空に磁界発生手段としての励磁コイル４・コア５
を挿入配設して熱ローラ２Ａを電磁誘導発熱させる構成
のものである。加圧ローラ６はこの熱ローラ２Ａと圧接
して定着ニップ部Ｎを形成する。

【００８３】４）図１１の装置は、定着フィルムＦは電
磁誘導発熱性を有していない、耐熱性の、円筒状あるい
はエンドレスベルト状あるいは有端の長尺フィルムであ
る。フィルムガイド３の下面には電磁誘導発熱性の金属
板２Ｃを下面を露呈させて固定保持させてある。フィル
ムガイド３の内側には磁界発生手段としての励磁コイル
４・コア５を保持させてある。加圧ローラ６は金属板２
Ｃとの間に定着フィルムＦを挟んで定着ニップ部Ｎを構
成している。定着フィルムＦは金属板２Ｃの下面に密着
して回転あるいは走行移動する。金属板２Ｃは励磁コイ
ル４・コア５の発生高周波磁界により電磁誘導発熱す
る。記録紙Ｓは定着ニップ部Ｎの定着フィルムＦと加圧
ローラ６との間に導入されて定着フィルムＦと一緒に定
着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において金属板
２Ｃの電磁誘導発熱の熱を定着フィルムＦを介して受け
てトナー画像ｔが熱定着される。

【００８４】５）図１２の装置も、定着フィルムＦは電
磁誘導発熱性を有していない、耐熱性の、円筒状あるい
はエンドレスベルト状あるいは有端の長尺フィルムであ
る。フィルムガイド３の下面には発熱源としてセラミッ
クヒータ７を下面を露呈させて固定保持させてある。加
圧ローラ６はこのセラミックヒータ７との間に定着フィ
ルムＦを挟んで定着ニップ部Ｎを構成している。定着フ
ィルムＦはセラミックヒータ７の下面に密着して回転あ
るいは走行移動する。セラミックヒータ７は通電発熱抵
抗体に通電がなされることにより迅速に加熱発熱状態に
なる。記録紙Ｓは定着ニップ部Ｎの定着フィルムＦと加
圧ローラ６との間に導入されて定着フィルムＦと一緒に
定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程においてセラ
ミックヒータ７の発熱を定着フィルムＦを介して受けて
トナー画像ｔが熱定着される。

【００８５】本例におけるセラミックヒータ７は、アル
ミナ等のヒータ基板７ａ、この基板の表面側（下面側）
に形成具備させたＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の通電
発熱抵抗体パターン７ｂ、該通電発熱抵抗体パターン７
ｂを形成したヒータ基板７ａの面を覆わせて形成したガ
ラス層等の表面保護層７ｃ、ヒータ基板７ａの裏面側に
具備させたサーミスタ等の温度検出素子１３、温度ヒュ
ーズ等の安全素子１４等よりなる全体に低熱容量の線状
加熱体であり、通電発熱抵抗体パターン７ｂに通電がな
されることにより迅速に昇温する。

【００８６】本発明は、上記の１）〜５）のような各種
構成形態の加熱装置、及び前述図１３の、発熱源として
ハロゲンヒータ８３を用いた熱ローラ方式の加熱装置の
制御手段構成としても有効である。

【００８７】〈その他〉 １）加圧回転部材６は回動ベルト型にすることもでき
る。加圧回転部材６についても、電磁誘導発熱タイプの
もの、あるいはハロゲンヒータや面発熱体等の発熱源を
具備させて所定の温度に加熱状態にさせる構成にするこ
ともできる。この構成は、例えば、トナー層が厚いカラ
ートナー画像の定着処理に有効である。

【００８８】２）本発明の加熱装置は実施形態例の定着
器に限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の
表面性を改質する装置、仮定着する像加熱装置、その
他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置な
ど、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用
することができる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力供給手段から電力供給を受けて被加熱材を加熱する加
熱手段を有する加熱装置、該加熱装置を定着装置として
具備する画像形成装置において、．制御手段の加熱装
置制御に対する負担を少なくする、．加熱手段と該加
熱手段の温度検出手段との間の構成を容易にする、．
加熱装置の故障を報知することができるようにする、
．加熱装置の温度制御、熱暴走に対する保護手段の高
い信頼性を確保することができ、所期の目的がよく達成
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置例の概略構成図

【図２】実施形態例１における電磁誘導加熱方式の定着
装置の概略構成模型図

【図３】フィルムガイドの切欠き斜視図

【図４】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ電磁誘導発熱性の定
着フィルムの層構成模型図

【図５】定着器制御系の回路構成図

【図６】実施形態例２における定着器制御系の回路構成
図

【図７】温度制御の様子を示す時間−温度グラフ

【図８】加熱装置（定着器）の他の構成形態例（その
１）

【図９】加熱装置の他の構成形態例（その２）

【図１０】加熱装置の他の構成形態例（その３）

【図１１】加熱装置の他の構成形態例（その４）

【図１２】加熱装置の他の構成形態例（その５）

【図１３】熱ローラ方式の加熱装置の概略構成模型図

【図１４】ハロゲンヒータの駆動回路図

【符号の説明】

Ａ 定着器（加熱装置） １ 定着フィルムアセンブリ ２ 電磁誘導発熱性の円筒状定着フィルム ３ フィルムガイド ４ 励磁コイル ５ コア ６ 加圧ローラ Ｓ 記録材（被加熱材） ｔ 未定着トナー画像 １３ 温度検出手段（サーミスタ等） １４ 機械的保護回路（温度ヒューズ、サーモスイッ
チ等） ２２ 電子的保護回路（リレー等） ３０ シーケンスコントローラのＣＰＵ ３１・３２・６０ コンパレータ ４０ 定着器のＯＮ信号 ４１ 定着器のＲＤＹ信号 ６７ 定着器のＥｒｒ信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/20 G03G 15/20 101 G03G 15/20 107 G03G 15/20 109

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源を整流する整流回路と、励磁コイ
   ルと、共振コンデンサと、前記整流回路の出力の前記励
   磁コイルへの印加をスイッチングするスイッチング素子
   とを有し、前記励磁コイルから発生される交流磁界によ
   り金属発熱体を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置
   において、 前記加熱装置の温度を検出する温度検出手段と、前記温
   度検出手段の検出温度に基づいてパルス幅変調された制
   御信号を前記スイッチング素子に出力する駆動制御回路
   とを一次側に設け、 前記駆動制御回路を動作させるオン信号を出力する動作
   制御回路を二次側に設け、この動作制御回路から出力さ
   れるオン信号を、フォトカプラを介して前記駆動制御回
   路に与えられるように構成するとともに、前記交流電源
   の前記整流回路への供給をオン／オフするリレーを設け
   て、前記動作制御回路から前記フォトカプラを介して伝
   達される前記オン信号に応じて前記リレーをオンするよ
   うに構成した ことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】さらに、前記温度検出手段によって検出さ
   れた温度が所定の温度範囲に入っているか否かを示す判
   定信号を出力する判定回路を一次側に設け、この判定回
   路から出力された判定信号がフォトカプラを介して前記
   動作制御回路に与えられるように構成したことを特徴と
   する請求項１に記載の加熱装置。
3. 【請求項３】前記動作制御回路は、前記オン信号を出力
   した後、所定の時間が経過しても、前記温度検出手段に
   よって検出された温度が所定の温度範囲に入っているこ
   とを示す判定信号を入力しない場合、前記オン信号の出
   力を停止することを特徴とする請求項２に記載の加熱装
   置。
4. 【請求項４】さらに、前記温度検出手段によって検出さ
   れた温度が所定の上限温度を超えていることを判定する
   異常判定回路を一次側に設け、この異常判定回路から出
   力される異常判定信号がフォトカプラを介して前記動作
   制御回路に与えられるように構成されるとともに、前記
   動作制御回路は、この異常判定信号を受けた場合、前記
   オン信号の出力を停止することを特徴とする請求項１な
   いし３の何れか１つに記載の加熱装置。
5. 【請求項５】前記被加熱材が未定着画像の形成された記
   録材であり、装置が未定着画像を記録材に加熱定着する
   定着装置であることを特徴とする請求項１ないし４の何
   れか１つに記載の加熱装置。
6. 【請求項６】記録媒体に未定着画像を形成担持させる画
   像形成手段と、未定着画像を記録材に加熱定着する定着
   手段を有する画像形成装置において、 前記定着手段として請求項５に記載の加熱装置を用いた
   ことを特徴とする画像形成装置。