JP4087498B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば静電複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱ローラ型の定着装置は、粉体現像剤からなる現像剤像を坦持した記録媒体たとえば用紙を加熱する加熱ローラおよび加圧しつつ搬送する加圧ローラとを備え、これら加熱ローラと加圧ローラとの圧接部( ニップ部) である定着ポイントを用紙が通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するようになっている。
【０００３】
従来の電子写真装置の定着装置では加熱源として、ハロゲンランプ等を用いこれを金属ローラの内側に設置し、このローラを輻射熱によって加熱し、記録媒体をこのローラに加圧接触させるために弾性ローラを押し当て、これらのローラを回転させ、上述のように記録媒体を通過させる方式が一般的で、その他にフラッシュ加熱方式、オーブン加熱式、熱板加熱方式など種々のものが実用化されている。
【０００４】
また、近年では、円筒状の耐熱性のフィルム材を用いた加熱式の定着装置も実用化されている。これは、加熱体と上記加熱体に密着して移動する耐熱性フィルムを有し、このフィルムを介して被加熱材を加熱体に密着させてフィルムと一緒に移動させ加熱体の熱エネルギーをフィルムを介して被加熱体に付与する加熱装置である。
【０００５】
また、電磁誘導加熱の手法を用いた定着装置としては、特開昭５９−３３４７６号公報、特開平８−７６６２０号公報等に示されるものがある。
特開昭５９−３３４７６号公報に記載のものは、円筒状のセラミックスの外周に薄厚金属層を持つローラで、このローラの薄厚金属層に誘導コイルを用いて誘導電流を流して加熱する方式である。
【０００６】
また、特開平８−７６６２０号公報のものは、磁場発生手段によって導電フィルムを加熱して密着させた記録媒体を定着する装置であり、磁場発生手段をアセンブリしている部材と加熱ローラの間に発熱ベルトを挟ませてニップを形成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電磁誘導加熱を利用する定着装置には、以下のような問題があった。
加熱用コイルが巻かれているコア材が切削あるいは型を用いて一体成型されているため、長手方向に関して寸法精度を出すのが困難であった。特にコア材料にフェライト材を用いた場合は、複雑なコア形状を一体で作成するのは困難であり、寸法精度を要求すると製造コストが大幅に上がってしまう。また、コア材を一体で作成する場合にコア材料として導電材料( 鉄芯、パーマロイ、アモルファス) を用いるとコア材自体に渦電流が発生し、コア材そのものが熱を発生してしまう。つまり、熱効率が落ちてしまう。
【０００８】
また、一体成形の場合、長手方向において発熱量を調整することが不可能であり、このためニップ部において中央部よりも端部の方が空気中への放熱量が多くなり、端部で加熱不足を生じる等の問題がある。さらに、定着ニップ幅に対して小さい用紙が通された場合には、通紙部分と非通紙部分との間で温度差が生じてしまい、これが温度履歴として残ったまま定着ムラが生じてしまうという問題も発生していた。
【０００９】
この問題を解決する手段として例えば、特開平８−１６００５号公報に示されるものでは、複数のコア材を１方向に配列してその配列状態をホルダーで保持している。この方法によれば、コア材自体に渦電流が発生する事態を防ぐことが可能である。しかし、コア材を単に１方向に配列する構成はトランス等のコアではよく行われることであり、渦電流をコア材自体に発生させないための基本的なものである。また、コア材の配列をホルダーで保持しているが、配列を保持するだけでは強度不足となり被加熱材との距離を正確に維持することが難しい。また、回転物がコアと近接しているため構造材としての強度が必要となり、ホルダーによる配列保持の構成では強度不足となる。また、回転による振動で個々のコア材がホルダの中で振動してしまう問題があった。さらにコア材の周囲にホルダーを設けることになるためコア材を含めた磁場発生手段が大型化してしまい、小型化していくのが難しい等の問題があった。
【００１０】
そこで本発明は誘導加熱方式を用いた定着装置において上記の問題を解決する。すなわち、コア材の加工精度、寸法精度を向上させ、製造コストを下げること、また、上記条件を保ちながら、一体成形した場合と同等の強度を維持すること、さらに局部的な加熱不足、定着不良、温度ムラ等の発生をなくすことを目的とする。
とくに、本発明の大きな目的は、誘導加熱方式を用いた定着装置における異常加熱を防ぐことである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１に係る発明の定着装置は、回転駆動される導電性の加熱ローラと、この加熱ローラに対し加圧状態で転接しその転接部に現像剤像が形成された記録媒体を通過させる加圧ローラと、上記加熱ローラの側に配置され加熱ローラにおける上記転接部を磁場の作用により局部的に誘導加熱する誘導加熱装置とを備え、上記転接部を通る記録媒体上の現像剤像を加熱ローラの発熱により定着させる定着装置において、上記加熱ローラの回転を検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に応じて上記誘導加熱装置の動作を制御することにより、上記加熱ローラの局部的な異常加熱を防ぐ制御手段と、を備えている。
【００４２】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１参考例について説明する。
図３に示すように、上面に現像剤像Ｔが形成された記録媒体たとえば用紙Ｐの搬送路を上下に挟む位置に、導電性の加熱ローラ２（発熱部材または第１の転接部材；φ４０ｍｍ）、およびこの加熱ローラ２に対し加圧機構(図示せず)からの偏倚力をもって加圧状態で転接する加圧ローラ３（第２の転接部材；φ４０ｍｍ）が配設される。ローラ２，３の転接部は一定のニップ幅を持つように維持される。
【００４３】
加熱ローラ２は駆動モータ( 図示せず) により矢印方向に駆動され、加圧ローラ３は従動で矢印方向に回転するようになっている。加熱ローラ２の材質は鉄を用いており、肉厚０．６ｍｍとしている。ローラ表面には、テフロン等の離型層２ａが被覆されている。加圧ローラ３は、芯金の周囲にシリコンゴム、フッ素ゴム等の部材３ａを被覆して構成されている。これら加熱ローラ２と加圧ローラ３との転接部( ニップ部) である定着ポイントを用紙Ｐが通過し、かつ用紙Ｐが加熱ローラ２から熱を受けることで、用紙Ｐ上の現像剤像Ｔが融着圧着されて用紙Ｐに定着するようになっている。定着が終わった用紙Ｐは排紙トレイ４に排出される。
【００４４】
加熱ローラ２の周囲には、加熱ローラ２と加圧ローラ３との転接部よりも回転方向下流側に、用紙Ｐを加熱ローラ３から剥離させる剥離爪５、加熱ローラ２上にオフセットされたトナーや紙屑等のごみを除去するクリーニング部材６、加熱ローラ２の温度検出をするサーミスタ７、オフセット防止用離型剤を塗布する離型剤塗布装置８が配設される。また、加熱ローラ２の表面において、ローラ２，３の回転に支障が生じない位置に、温度ヒューズとしてサーモスタット９が取付けられる。
【００４５】
そして、加熱ローラ２の内部に磁場発生手段として誘導加熱装置１０が収容される。誘導加熱装置１０は、Ｅ形のコア１１およびそのコア１１の内脚部１１ａに巻回した励磁コイル１２からなる。励磁コイル１２は、線形０．５ｍｍの銅線材を用いており、リッツ線として構成される。リッツ線にすることで交流電流を有効に流すことが可能となる。また、励磁コイル１２は耐熱性のポリイミドアミドで被覆される。
【００４６】
図示しない励磁回路( インバータ回路) から励磁コイル１２に高周波電流が供給されることにより、励磁コイル１２から磁界が発生する。この磁界はコア１１によって上記転接部付近に集中し、加熱ローラ２に磁束と渦電流が発生する。この渦電流と加熱ローラ抵抗によって熱が発生する。とくに、コア１１および励磁コイル１２の形状により、加熱ローラ２の転接部だけを局部的に加熱する構成となっている。
【００４７】
本実施例では、励磁コイル１２に周波数２０ｋＨｚ、出力９００Ｗの高周波電流を供給するとともに、加熱ローラ２の表面温度として１８０℃を設定し、その設定温度とサーミスタ７の検知温度とを比較しながら上記高周波電流をフィードバック制御する。このとき、ローラ２，３の温度分布を均一にするため、ローラ２，３は回転している。ローラを回転させることでローラ全面に一定の熱量を与えている。加熱ローラ表面温度が１８０℃に達するとコピー動作が開始され、用紙Ｐが加熱ローラ２と加圧ローラ３との転接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着する。また、インバータ回路への電流は加熱ローラ表面に圧接された温度ヒューズであるサーモスタット９を介して供給される。このサーモスタット９は加熱ローラ２の表面温度があらかじめ設定されている異常温度に達すると回路に供給する電流を遮断するものである。
【００４８】
このような構成において、コア１１は、図１に示すように、フェライト材を用い少なくとも１つ以上の断面形状を有する複数のコア部材１１１が加熱ローラ２の回転軸方向に沿って積層され且つ接着剤１１２により相互に接着されて一体化構成される。この一体化の後、励磁コイル１２が内脚部１１ａに巻回される。このコア１１の形状により、加熱ローラ２における転接部を集中的に加熱することができる。
【００４９】
なお、コア部材１１１の材料としては、フェライトに限らず、鉄心やパーマロイ等を用いてもよい。ただし、鉄心やパーマロイの場合は、フェライトと異なり、導電性部材であるため、材料そのものを一体成形で製作するとコア自体に渦電流が生じて熱損失を起こしやすい。しかし、上記のように積層および接着して一体化する構成であれば、渦電流が閉ループを描きにくくなり、渦電流の発生を防ぐことが可能となる。また、積層および接着しているので、コア１１の機械的強度は従来の一体成形のものと同等であり、コア１１を特別のホルダーやボビン等で保持する必要がない。さらにフェライトコアの場合、本実施例で用いるようなコア形状（約２０ｍｍ×１５ｍｍ×３７０ｍｍ）を一体成型で作成すると正確な寸法精度を出すことが困難である。特にコアの長手方向の平面度、寸法精度が出しにくい。コアにそりが発生する原因になる。仮に寸法精度を維持するとしても製造に大幅なコストＵＰの要因となる。しかし、本実施例のように積層接着で一体化すれば、個々のコア材要素は安価に寸法精度出すことが可能である。それぞれのコア部材１１１を一体化することでコストアップも押さえることができる。また、上記で述べたように一体化してあるので機械的強度も得られる。
【００５０】
また、図２に示すように、コア１１の両端部にそれぞれ支持部材１３が取付けられ、その両支持部材１３が装置本体の固定用板金（図示しない）に固定される。これら支持部材１３によって誘導加熱装置１０が加熱ローラ２とは別に支持される。この支持構成の採用により、また上記したようにホルダーやボビン等が不要になることにより、加熱ローラ２内の限られたスペースであっても、それにかかわらず、誘導加熱装置１０の適切な配置が可能となっている。ひいては、加熱ローラ２のローラ径の縮小化が図れる。また、ホルダ、ボビン等を用いることによるコストアップを回避できる。
【００５１】
さらに、加熱ローラ２の内側に誘導加熱装置１０を配置しているので、磁束の漏れが少なく、熱効率が良くなる。しかも、小型化を行うために加熱ローラ２の径を小さくしていくとコア１１と加熱ローラ２の内面とが接近していくことになり、ひいては磁束の発生が大きくなって発熱量を増すことができる。コア１１と加熱ローラ２との位置決めは、各支持部材１３と装置本体の固定用板金との固定位置調整によって可能である。これにより、位置寸法公差を維持することが可能である。
【００５２】
なお、誘導加熱装置１０は必ずしも加熱ローラ２内に配置する必要はなく、 図４に示すように、加熱ローラ２の外周面に対向する任意の位置に誘導加熱装置１０を配置することももちろん可能である。
【００５３】
［２］第２参考例について説明する。
図５に示すように、コア１１は、複数のコア部材１１１ａ、１１１ｂが加熱ローラ２の回転軸方向に沿って積層され且つ接着剤１１２により相互に接着されて一体化構成される。これらコア部材１１１ａ、１１１ｂを積層および接着して一体化した後、励磁コイル１２を内脚部１１ａに巻回してセンブリしている。
【００５４】
コア部材１１１ａ、１１１ｂは脚部の長さが互いに異なり、脚部の長い方のコア部材１１１ａがコア１１の長手方向両端に配置され、脚部の短い方のコア部材１１１ｂがコア１１の長手方向内側に配置される。
【００５５】
他の構成は第１実施例と同じである。
このような構成によれば、コア１１と加熱ローラ２との距離が、コア１１の長手方向両端において長手方向中央側よりも近くなる。よって、加熱ローラ２を横切る磁束は加熱ローラ２の軸方向中央側よりも軸方向両端部で多くなり、その軸方向両端の発熱量が軸方向中央側の発熱量より大きくなる。
【００５６】
すなわち、加熱ローラ２の軸方向両端部に対応する個所のコア形状と加熱ローラ２の軸方向中央側に対応する個所のコア形状とを互いに異ならせることにより、コア１１と加熱ローラ２との間の距離を加熱ローラ２の軸方向両端部と軸方向中央側とで可変調節することが可能であり、加熱ローラ２の軸方向両端部からの放熱を補償することができる。
【００５７】
十分な機械的強度、良好な寸法精度、コスト削減等の効果が得られる点は第１参考例と同じである。
［３］第３参考例について説明する。
【００５８】
ここでは、各コア部材１１１（または１１１ａ，１１ｂ）を接着するための接着剤１１２として、定着のための温度より高い耐熱温度たとえば１８０℃以上を有するエポキシ樹脂系あるいはセラミック系のものが採用される。他の構成は第１参考例と同じである。
【００５９】
この採用により、定着動作中、コア１１の特性を安定して引き出すことが可能となる。
すなわち、加熱ローラ２内に誘導加熱装置１０が配置される場合、加熱ローラ２の内側面からの放射熱によってコア１１自体が温度上昇していく。最終的には、コア１１の温度が加熱ローラ２の表面温度に限りなく近づいてしまうため、各コア部材１１１の一体化を維持するためには、接着剤１１２の耐熱温度として１８０℃以上が要求される。この要求に応えることにより、コア１１の強度維持および寿命向上が図れる。
【００６０】
仮に、定着制御温度よりも低い耐熱温度の接着剤を用いた場合は、コア温度を一定温度以下に保つために加熱ローラ２内の空気層を移動させるようなファンを設けて空冷する必要があったが、本実施例ではその必要がなくなった。また、耐熱接着剤を使うことで、各コア部材１１１を保持するためのホルダ( ボビン)
等を使う必要がないため、小型化が可能となる。
【００６１】
なお、本参考例では、コア部材として同一の形状を用いたが、形状の異なるコア部材や特性の異なるコア部材を用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６２】
［４］第４参考例について説明する。
コア１１の内脚部１１ａに励磁コイル１２が巻回された後、図６に点々で示す含浸剤１４が励磁コイル１２を被うように充填される。他の構成は第１参考例と同じである。
【００６３】
この充填により、励磁コイル１２がコア１１に隙間なく強固に固定され、励磁コイル１２とコア１１の一体化構造の強度が増大する。加熱ローラ２の回転駆動などが原因の振動が生じても、励磁コイル１２とコア１１との位置ずれを防ぐことができ、励磁コイル１２が加熱ローラ２に接触するといった不具合についても未然に防ぐことができる。
【００６４】
含浸剤１４としては、不飽和ポリエステル、エポキシエステル、ポリイミド等が用いられる。
また、各コア部材１１１の積層接着状態が含浸剤１４の充填によってより強固となり、接着剤１１２のみを用いている場合よりも構造強度が増大する。
【００６５】
誘導加熱装置１０を加熱ローラ２内に配置する場合、耐熱温度が定着制御温度( 例えば１８０℃) より高い含浸剤１４を採用することにより、ファンを設けて空冷するといった必要がなく、誘導加熱装置１０の強度維持および寿命向上が図れる。
【００６６】
なお、本参考例では、コア部材として同一の形状を用いたが、形状の異なるコア部材や特性の異なるコア部材を用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６７】
［５］第５参考例について説明する。
図７に示すように、コア１１は、フェライト材からなる３つのコア部材１２１ａ、１２１ｂ、１２１ａがそれぞれ間隙形成部材たとえば耐熱樹脂層１２２を介しながら加熱ローラ２の回転軸方向に沿って積層され、且つ接着されて一体化構成される。これら１２１ａ、１２１ｂ、１２１ａおよび間隙形成部材を積層および接着して一体化した後、励磁コイル１２を内脚部１１ａに巻回してセンブリしている。
【００６８】
コア部材１２１ｂは加熱ローラ２の回転軸方向に沿う長さがＡ４縦紙サイズに相当し、各コア部材１２１ａは加熱ローラ２の回転軸方向に沿う長さがコア部材１２１ｂよりも短い。
【００６９】
２つのコア部材１２１ａで１つのコア部材１２１ｂを挟み込むように積層および接着し、コア１１の全体の長さとしてＡ３サイズ以上を得ている。
耐熱樹脂層１２２は、各コア部材間に一定の間隙を形成するためのもので、ポリイミド樹脂をコア部材１２１ａ，１２１ｂと同一形状に形成してなる。この耐熱樹脂層１２２の厚さ（つまり間隙）は１０μｍ〜１ｍｍ程度が望ましい。これは、耐熱樹脂層１２２を入れない場合に比べ、磁気特性として大きな差異を生じない程度の間隙であり、十分な渦電流を発生させることが可能である。
【００７０】
他の構成は第１参考例と同じである。
このように構成された誘導加熱装置１０は、図８に示すように、加熱ローラ２内に収容される。
【００７１】
作用を説明する。
Ａ４縦サイズを連続通紙した場合、加熱ローラ２における非通紙領域（図８の斜線部分）の温度が通紙領域の温度よりも高くなっていく。加熱ローラ２の内部からの放射熱によってコア１１の温度も上昇していき、コア１１に関しても非通紙領域の温度上昇が通紙領域の温度上昇よりも大きくなる。
【００７２】
仮に、コア１１の各コア部材間に耐熱樹脂層１２２が無いとすると、コア１１の非通紙領域から通紙領域に熱が流れ込んでくる。コア材としてフェライトを用いているので、温度上昇と共にコア１１がキューリ点を越えると磁束が減少してしまう。そうなると、加熱ローラ２に生じる渦電流が減少し、発熱量が下がってしまう。
【００７３】
本実施例のように通紙領域と非通紙領域との間に耐熱樹脂層１２２による一定の間隙が存在すれば、非通紙領域と通紙領域との間の熱伝導率が低くなり、非通紙領域から通紙領域への熱の移動が少なくなる。これにより、加熱ローラ２における通紙領域の発熱量を均一にすることができる。一方、非通紙領域の温度は、熱の移動が少なくなるので、コア１１の温度上昇を招く。しかし、キューリ点を越えると磁束が減少して加熱ローラ２の発熱量も減少するので、コア１１の温度は自己的にキューリ点近辺で温度コントロールされることになる。すなわち本実施例においては、通紙領域の発熱量を均一にし、かつ非通紙領域の温度上昇を抑える効果がある。しかも、間隙の存在により、コア材料の削減が図れ、コストダウンが見込める。
【００７４】
その他、第１参考例と同様の効果が得られる。
なお、本参考例において、用紙Ｐの最小サイズとしては、Ａ４縦サイズに限らず、ハガキサイズ等でもよいことは言うまでもない。また、ハガキサイズ、Ａ４縦サイズのそれぞれの端部位置に耐熱樹脂層１２２を設けても同様の効果が得られる。また、耐熱樹脂層１２２としてポリイミド樹脂を用いたが、非磁性材であるガラス等を用いることも可能である。
【００７５】
［６］第６参考例について説明する。
図９に示すように、コア１１の両端部に取付けられている各支持部材１３の一方に、誘導加熱装置１０の励磁コイル１２から導出される配線（いわゆる引出線）１２ａ，１２ｂが加熱ローラ２に接触しないよう保護するための保護手段として、配線収容溝１３ａ，１３ｂが形成される。なお、各支持部材１３は、非磁性材で構成される。
【００７６】
配線１２ａ，１２ｂは配線収容溝１３ａ，１３ｂに嵌込み収容された後、誘導駆動回路（図示しない）へと接続される。このような構成により、配線１２ａ，１２ｂが加熱ローラ２の内面に接触する不具合が未然に防止され、配線１２ａ，１２ｂの接触不良、摩耗、電流リークなどを回避できる。
【００７７】
また、支持部材１３が非磁性材で構成されているので、支持部材１３に渦電流が生じて熱が発生するというような不具合が解消される。
なお、配線１２ａ，１２ｂを流れる高周波電流の影響でノイズが発生するような場合は、図１０に示すように、配線収容溝１３ａ，１３ｂをカバー部材１５でカバーするのがよい。このカバーにより、ノイズをシールドすることができる。本装置では、磁場をシールドするためカバー１５の材料としてフェライトシート材を用いた。
【００７８】
また、支持部材１３の端部にコネクタを設け、そのコネクタによって励磁コイル１２と誘導加熱回路と直結するようにすれば、ノイズの影響が出ないようにすることもできる。本実施例では、一方の支持部材１３に配線１２ａ，１２ｂを持ってきたが、両端の支持部材１３にそれぞれ１本ずつ配線を引き出すようにしても構わないことは言うまでもない。
【００７９】
他の構成および効果は第１参考例と同じである。
［７］本発明の第１実施例について説明する。
誘導加熱装置１０の駆動用として図１１に示す駆動回路を備える。すなわち、５０／６０Ｈｚの交流電源電圧が順変換部２１で直流電圧に変換され、それが逆変化部２２により高周波電力に変換される。逆変換される高周波の周波数は周波数制御部２３で決定され、それに応じた駆動信号（パルス信号）が駆動回路部２４から逆変換部２２におけるスイッチング素子のゲートに供給される。２５は異常加熱防止用の保護回路である。
【００８０】
この駆動回路に加熱ローラ制御回路を組合せたのが図１２の回路である。すなわち、逆変換部２２は、スイッチング回路２２ａおよび共振回路２２ｂからなる。共振回路２２ｂは、励磁コイル１２に共振用コンデンサを接続して成る。スイッチング回路２２ａには、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）およびフライホイールダイオードが用いられる。
【００８１】
共振回路２２ｂへの入力電流が検知されてその検知信号（入力電流検知信号）が出力制御部２６にフィードバックされる。出力制御部２６は、フィードバック信号と出力設定部２７からの出力設定信号との比較により、周波数制御部２３を制御する。
【００８２】
さらに、上記入力電流検知信号により励磁コイル１２への誘導電流の投入の有無が検出され、その検出結果に応じた定着駆動モータオン，オフ信号２８が駆動モータ制御部２９に供給される。この駆動モータ制御部２９は、誘導電流の投入有りが検出されて定着駆動モータオン，オフ信号２８がオン状態にあるとき、加熱ローラ２を回転駆動する。つまり、励磁コイル１２に電流が流れて加熱可能な状態にあるとき、加熱ローラ２が常に回転する。この結果、加熱ローラ２の全体が均一に加熱され、ローラ表面温度を一定の値にすることが可能となる。これにより励磁コイル１２で磁束が発生している時に加熱ローラ２の一部だけが局部的に異常加熱されるといった不具合が生じなくなる。
【００８３】
他の構成および効果は第１参考例と同じである。
なお、本実施例では励磁コイル１２に電流が流れている場合においてローラ２，３の両方が回転するが、ローラ２，３を互いに解離する機構を持っている場合は、ローラ同士を解離して、誘導加熱装置１０を具備している側の加熱ローラ２のみが回転する制御でも上記と同様な効果を得ることができる。
【００８４】
本実施例では、ローラニップ部分の加熱するＥ型コアを用いているが、ローラ全体を加熱するタイプの定着装置にも用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００８５】
他の構成および作用は第１参考例と同じである。
［８］本発明の第２実施例について説明する。
図１３において、３１は加熱ローラ２を回転駆動するための定着駆動モータである。この定着駆動モータ３１の動作状態がエンコーダ３２で検知され、その検知信号が定着駆動モータオン，オフ信号３３として出力設定部２７にフィードバックされる。
【００８６】
したがって、加熱ローラ２の回転がジャムやその他の原因によって停止してしまった場合、それがエンコーダ３２を介して検知され、誘導加熱装置１０の動作が停止される。定着駆動モータ３１の回転をエンコーダ３２で直接的に検知するので、定着駆動モータ３１のハード的な故障にも対応することが可能である。
【００８７】
これにより、加熱ローラ２が停止した場合に加熱ローラ２の一部のみを局所的に加熱してしまって加熱ローラ２の一部が異常加熱するといった問題が生じなくなる。本実施例によって加熱ローラ２が回転している時だけ、誘導加熱装置１０が動作するようになる。
【００８８】
なお、本実施例において、加熱ローラ２に非回転時に誘導加熱装置１０の動作を停止する制御については、その制御モードを係員に操作によって選択できるようにしてもよい。
【００８９】
また、加熱ローラ２の非回転時に誘導加熱装置１０の動作電流つまり励磁コイル１２に流れる電流を通常より低減する制御を採用すれば、誘導加熱装置１０で転接部を集中的に加熱するタイプの場合、加熱ローラ２が回転を続けることにより加熱ローラ２の表面全体を加熱できる。
【００９０】
加熱ローラ２が停止している場合に回転駆動時と同等の電流値を励磁コイル １２に流してしまうと加熱ローラ２の一部だけが異常加熱してしまうが、通常時よりも小さい電流を励磁コイル１２に流すことで、加熱ローラ２の一部分が局部的な異常加熱を起こさず、加熱ローラ２の熱伝導で徐々に加熱ローラ２の外周面に向かって熱移動が起こるようになる。通常時よりも小さい電流値としては、加熱ローラ２がある温度に達すると空気への放射熱によって平衡が保たれ、それ以上温度上昇が起きないような条件を見いだし、決定している。
【００９１】
他の構成および効果は第１参考例と同じである。
［９］本発明の第３実施例について説明する。
図１２または図１３に示す出力制御部２６が次の制御手段を有する。
【００９２】
装置起動時および定着動作待機時も定着動作実行時と同じく加熱ローラ２を回転させ、かつその回転速度を装置起動時および定着動作待機時の場合と定着動作実行時の場合とで異ならせる制御手段。具体的には、加熱ローラ２の回転速度を、装置起動時および定着動作待機時は定着動作実行時より低くする。
【００９３】
ウォームアップ時（装置起動時）および定着動作待機時（レディー時）には、加熱ローラ２を回転させてローラ表面温度を均一化する必要がある。ウォームアップ時は、ローラ表面温度が制御目標温度に達するまで誘導加熱装置１０により加熱ローラ２が加熱される。また、定着動作待機時は制御目標温度を維持するように誘導加熱装置１０が制御される。
【００９４】
すなわち、図１４に示すように、加熱ローラ２の回転速度が、ウォームアップ時および待機時は定着動作実行時（コピー動作時）よりも、加熱ローラ２の回転速度が低く設定される。たとえば、１／３の速度に低減される。
【００９５】
待機時やウォームアップ時はその他のプロセスに影響されることがないので加熱ローラ２の回転速度は、任意に設定できる。そこで待機時やウォームアップ時の回転速度を定着動作時よりも大幅に低くすることで、ウォームアップ時および待機時において加熱ローラ２の局部的な異常加熱が防止できるとともに、加熱ローラ２の全体において温度ムラが生じない。しかも、回転による発生音（騒音）をウォームアップ時および待機時において定着動作実行時の動作音より抑えることができて静かになり、騒音の問題を解消できる。また、回転速度の低下期間が存在する分、加熱ローラ２の寿命が向上する。
【００９６】
その他の構成および効果は第１参考例と同じである。
［10］第７参考例について説明する。
ここでは、加熱ローラ２に対する加圧ローラ３の転接を解離するための解離手段として、図１５および図１６に示す構成が採用される。
【００９７】
すなわち、加圧ローラ３の回転軸３ｂに対し、上方の加熱ローラ２側への偏倚力を与えるスプリング３１が設けられる。さらに、スプリング３１の偏倚力に抗しながら回転軸３ｂを下方に変位させるためのロッド３２が設けられ、そのロッド３２がソレノイド３３のプランジャ３３ａに連結される。
【００９８】
ソレノイド３３の消勢時はスプリング３１の偏倚力で回転軸３ｂが上方に変位し、図１５のように加圧ローラ３が加熱ローラ２に加圧状態で転接し、そこに一定のニップ幅が確保される。ソレノイド３３が付勢されると、図１６のようにプランジャ３３ａが下降してロッド３２が回転軸３ｂを押し下げ、加圧ローラ３が加熱ローラ２から解離される。
【００９９】
また、図１２または図１３に示す出力制御部２６が次の制御手段を有する。
装置起動時および定着動作待機時も定着動作実行時と同じく加熱ローラ２を回転させ、かつその回転速度を装置起動時および定着動作待機時の場合と定着動作実行時の場合とで異ならせる制御手段。具体的には、加熱ローラ２の回転速度を、装置起動時および定着動作待機時は定着動作実行時より低くする。
【０１００】
作用を説明する。
ウォームアップ時間及び待機時には、加熱ローラ２を回転させてローラ表面温度を均一化する。このとき、ローラ表面温度を設定した温度にいち早く到達させるべく、図１７のフローチャートに示すように、上記の解離機構をオンして加熱ローラ２と加圧ローラ３を解離する。この解離により、加熱ローラ２の熱が加圧ローラ３側に熱が逃げるのを防ぐことが可能となる。本実施例では、転接部を集中的に加熱するため、解離機構がない場合は、転接部を通じて加圧ローラ３側に熱が逃げてしまう。ハロゲンランプのようにローラ全体を加熱するシステムの場合よりも加圧ローラ３側への熱の逃げが大きくなり、ウォームアップ時間に影響を及ぼすことになる。これを解決するため、上記のような解離を行うようにしている。
【０１０１】
解離した状態では、加熱ローラ２が回転し、加熱ローラ２を均一に加熱することができる。さらに加圧ローラ３に熱が逃げないのでウォームアップ時間を短縮することができる。さらに、ウォームアップ時および待機時は、解離した状態のまま、加熱ローラ２の回転速度が定着動作時よりも低く設定される。これにより、上記第９実施例と同様の効果が得られる。
【０１０２】
定着動作時は、図１８のフローチャートに示すように、上記の解離機構をオフして加熱ローラ２と加圧ローラ３の解離を解除する。
他の構成および効果は第１参考例と同じである。
【０１０３】
［11］この発明の第８参考例について説明する。
基本的な構成は第１参考例と同じであるが、図１９に示すように、誘導加熱装置１０が加熱ローラ２内に十分に収容された状態に配置される。
【０１０４】
Ｅ形のコア１１から発せられる磁界によって加熱ローラ２に生じる渦電流のＩの経路は、誘導加熱装置１０が加熱ローラ２の両端部より内側に収容されている状態において、コア１１の形状に沿った形となる。したがって、渦電流の経路を、加熱ローラ２の回転軸方向と直行する方向において一定幅の閉ループを描くように制御することができ、加熱ローラ２の回転軸方向における温度ムラを解消することが容易である。
【０１０５】
これに対し、例えば、Ｃ形のコア４１に励磁コイル４２が巻回された誘導加熱装置が採用された場合、加熱ローラ２に生じる渦電流Ｉの経路は、図２０に示すように上記一定幅を越えて加熱ローラ２の表面全体に広がるループとなり、加熱ローラ２の回転軸方向における温度ムラを解消するのが難しくなる。
【０１０６】
なお、実験によれば、図２１に示すように、加熱ローラ２の端部からコア１１が出ている場合、加熱ローラ２の端部（図示斜線部分）に生じる渦電流Ｉの密度が大きくなり、そこでの発熱量が増大する事態を生じる。こうなると、加熱ローラ２の端部の温度コントロールができなくなり、温度ムラが生じてしまうことになる。
【０１０７】
加熱ローラ２の端部にコア１１が十分に収まっている場合は、図２２、図２３、図２４に示すように、加熱ローラ２の回転軸方向端部に渦電流が集中せず、渦電流Ｉの密度はどの位置でも同じとなり、よって加熱ローラ２の回転軸方向における中心部と端部との間に温度差が生じなくなって、加熱ローラ２における温度分布が均一になる。
その他の構成および効果は第１参考例と同じである。
【０１０８】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、異常加熱を未然に防ぐことが可能な定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各参考例および各実施例における誘導加熱装置の外観斜視図。
【図２】 各参考例および各実施例における誘導加熱装置および加熱ローラの外観斜視図。
【図３】 各参考例および各実施例の全体的な構成を断面して示す図。
【図４】 図３の変形例の構成を示す図。
【図５】 第２参考例の誘導加熱装置の外観斜視図。
【図６】 第４参考例の誘導加熱装置の外観斜視図。
【図７】 第５参考例の誘導加熱装置の外観斜視図。
【図８】 第５参考例における誘導加熱装置および加熱ローラの外観斜視図。
【図９】 第６参考例における誘導加熱装置および加熱ローラの外観斜視図。
【図１０】 第６加熱例の変形例の外観斜視図。
【図１１】 第１実施例における誘導加熱装置の駆動回路のブロック図。
【図１２】 第１実施例における誘導加熱装置の駆動回路に加熱ローラ制御回路を組合せたブロック図。
【図１３】 第２実施例における誘導加熱装置の駆動回路に他の制御回路を組合せたブロック図。
【図１４】 第３実施例の作用を説明するためのフローチャート。
【図１５】 第７参考例の解離機構の構成を示す図。
【図１６】 図１５の解離時の状態を示す図。
【図１７】 第７参考例の起動時および待機時の作用を説明するためのフローチャート。
【図１８】 第７参考例の定着動作時の作用を説明するためのフローチャート。
【図１９】 第８参考例における誘導加熱装置と加圧ローラとの対応関係および渦電流のループを示す図。
【図２０】 第８参考例に関わり、従来の誘導加熱装置と加熱ローラとの対応関係および渦電流のループを一例として示す図。
【図２１】 第８参考例に関わり、誘導加熱装置と加熱ローラとの対応関係および渦電流のループを実験で確かめた例を示す図。
【図２２】 第８参考例に関わり、誘導加熱装置と加熱ローラとの対応関係および渦電流のループを実験で確かめた他の例を示す図。
【図２３】 第８参考例に関わり、誘導加熱装置と加熱ローラとの対応関係および渦電流のループを実験で確かめた別の例を示す図。
【図２４】 第８参考例に関わり、誘導加熱装置と加熱ローラとの対応関係および渦電流のループを実験で確かめた例を示す斜視図。
【符号の説明】
２…加熱ローラ（発熱部材、第１の転接部材）
３…加圧ローラ（第２の転接部材）
Ｐ…用紙（記録媒体）
Ｔ…現像剤像
１０…誘導加熱装置
１１…コア
１１１…コア部材
１１２…接着剤
１２…励磁コイル
１３…支持部材

Claims (3)

1. 回転駆動される導電性の加熱ローラと、この加熱ローラに対し加圧状態で転接しその転接部に現像剤像が形成された記録媒体を通過させる加圧ローラと、前記加熱ローラの側に配置され加熱ローラにおける前記転接部を磁場の作用により局部的に誘導加熱する誘導加熱装置とを備え、前記転接部を通る記録媒体上の現像剤像を加熱ローラの発熱により定着させる定着装置において、
   前記加熱ローラの回転を検知する検知手段と、
   この検知手段の検知結果に応じて前記誘導加熱装置の動作を制御することにより、前記加熱ローラの局部的な異常加熱を防ぐ制御手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記制御手段は、前記加熱ローラの非回転時に前記誘導加熱装置の動作を停止する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、
   前記制御手段は、前記加熱ローラの非回転時に前記誘導加熱装置の動作電流を通常より低減することを特徴とする定着装置。

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