JP4355392B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機・プリンタ等の画像形成装置に関し、特に電磁誘導加熱方式による定着技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像形成装置において、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画像形成プロセス部で、被記録材(転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・OHPシート・印刷用紙・フォーマット紙など)に、転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた未定着画像(トナー画像)を、被記録材面に水久固着画像として加熱定着させる定着方式としては、熱ローラ方式が広く用いられていた。近時は、クイックスタートや省エネルギーの観点からベルト加熱方式が実用化されている。また、電磁誘導加熱方式も提案されている。
【0003】
(a) 熱ローラ方式
熱ローラ方式は、定着ローラ(加熱ローラ)と、加圧ローラと圧接ローラとの対を基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部に未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して挟持搬送させ、定着ローラの熱と定着ニップ部の加圧力にて、未定着トナー画像を被記録材面に定着させるものである。
【0004】
定着ローラは、一般に、アルミニウムの中空金属ローラを基体(芯金)とし、その内空に熱源としてのハロゲンランプが挿入配設されており、ハロゲンランプの発熱で加熱され、外周面が所定の定着温度に維持されるようにハロゲンランプヘの通電が制御されて温調される。
【0005】
特に、最大4層のトナー画像層を十分に加熱溶融させて混色させる能力を要求されるフルカラーの画像形成を行う場合の定着装置としては、定着ローラの芯金を高い熱容量を有するものにし、その芯金外周にトナー画像を包み込んで均一に溶融するためのゴム弾性層を設け、そのゴム弾性層を介してトナー画像を加熱している。また、加圧ローラ内にも熱源を設け、この加圧ローラも加熱・温調する構成にしたものも知られている。
【0006】
しかし、熱ローラ方式の定着装置は、画像形成装置の電源をオンすると同時に定着装置の熱源であるハロゲンランプに通電を開始しても、定着ローラの熱容量が大きく、定着ローラ等が冷え切っている場合には、所定の定着可能温度に立上がるまでにはかなりの待ち時間(ウエイトタイム)を要し、クイックスタート性に欠ける。このため、迅速に画像形成動作を実行できるように、スタンバイ時にもハロゲンランプに通電して定着ローラを所定の温調状態に維持させておく必要があり、電力消費量が大きくなる等の問題があった。
【0007】
また、フルカラーの画像を形成する場合のように、特に熱容量の大きな定着ローラを用いる場合は、温調と定着ローラ表面の昇温との間に遅延が発生するため、定着不良、光沢ムラ、オフセット等が発生するという問題があった。
【0008】
(b) フィルム加熱方式
フィルム加熱方式は、例えば特開昭63−313182号公報、特開平2−157878号公報、特開平4−44075号公報、特開平4−204980号公報等にて提案されている。
【0009】
このフィルム加熱方式は、加熱体としてのセラミックヒータと加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性フィルム(定着フィルム)を扶ませてニップ部を形成させ、該ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、セラミックヒータの熱を定着フィルムを介して被記録材に与え、またニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。
【0010】
このフィルム加熱方式は、セラミックヒータと、低熱容量の部材を用いた定着フィルムとを用いてオンデマンドタイプの定着装置を構成することができ、画像形成時にのみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成動作を開始するまでの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。ただ、大きな熱量が要求されるフルカラー画像形成装置や高速機種用の定着装置としては熱量的に難点がある。
【0011】
(c) 電磁誘導加熱方式
実開昭51−109739号公報には、励磁コイルにより発生した交番磁束により定着ローラに電流を誘導させ、ジュール熱によって発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで定着ローラ自体を直接発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とした熱ローラ方式よりも高効率の定着プロセスを実現している。
【0012】
しかしながら、励磁コイルにより発生した交番磁束のエネルギーが定着ローラ全体の昇温に使われるため、放熱損失が大きく、投入エネルギーに対する定着エネルギーの密度が低く、効率が悪いという欠点があった。
【0013】
そこで、定着に作用するエネルギーを高密度で得るために、発熱体である定着ローラに励磁コイルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップ部近傍に集中させたりして、高効率化を図った定着装置が考案された。
【0014】
図17は、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニップに集中させて効率を向上させた電磁誘導加熱方式の定着装置の一例を示す概略構成図である。
【0015】
図17において、10は電磁誘導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する電磁誘導発熱性の円筒状の定着フィルムである。16は横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、円筒状の定着フィルム10は、このフィルムガイド部材16の外側にルーズに外嵌されている。
【0016】
15はフィルムガイド部材16の内側に配設された磁場発生部であり、励磁コイル18とE型の磁性コア(芯材)17とを有している。30は弾性体で構成された加圧ローラであり、フィルムガイド部材16の下面と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成させ、定着フィルム10を挟んで相互圧接させている。磁場発生部15の磁性コア17は、定着ニップ部Nと対向する位置に配設されている。
【0017】
加圧ローラ30は、駆動モータMにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ30と定着フィルム10の外面との摩擦力で、加圧ローラ30の回転力が定着フィルム10に伝達され、定着フィルム10は、その内面が定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド部材16の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に回転する(加圧ローラ駆動方式)。この際、定着フィルム10は、加圧ローラ30の回転周速度にほぼ対応した周速度で回転する。
【0018】
フィルムガイド部材16は、定着ニップ部Nへの加圧、磁場発生部15としての励磁コイル18と磁性コア17の支持、定着フィルム10の支持、該フィルム10の回転時の搬送安定性を図る役目を果たす。このフィルムガイド部材16は磁束の通過を妨げない絶縁性の部材で構成され、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。
【0019】
励磁コイル18は、不図示の励磁回路から供給される交番電流によって交番磁界(交番磁束)を発生する。交番磁束は、定着ニップ部Nの対向位置に配設されたE型の磁性コア17により定着ニップ部Nに集中的に分布し、その交番磁束は定着ニップ部Nにおいて定着フィルム10の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱を発生させる。
【0020】
この定着フィルム10の電磁誘導発熱は、交番磁束を集中的に分布させた定着ニップ部Nにおいて集中的に生じるので、定着ニップ部Nが効率よく加熱される。定着ニップ部Nの温度は、不図示の温度検知手段を含む湿調系により励磁コイル18に対する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。
【0021】
しかして、加圧ローラ30が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム10がフィルムガイド部材16の外回りを回転し、励磁回路から励磁コイル18への給電により定着フィルム10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、不図示の画像形成部から搬送された未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが、定着ニップ部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に、画像面が上向き、即ち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10の外面に密着して定着フィルム10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10と一緒に被記録材Pが挟持搬送されていく過程において、定着フィルム10の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記録材Pは、定着ニップ部Nを通過すると、定着フィルム10の外面から分離して排出されていく。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁誘導加熱方式における加熱制御用の電気回路は、励磁コイルと直列に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続された共振コンデンサと、ACライン電圧整流器の後に設けられたフィルタコンデンサにより、電圧共振回路を構成していた。電圧共振回路を構成することで、コイル及びコンデンサからなる並列共振回路により発生するフライバック電圧を利用して、スイッチング素子に印加される電圧が“0”となったときにスイッチングを行うことにより、ソフトスイッチングを実現していた。
【0023】
しかしながら、このような電圧共振回路では出力電力が少ない場合、正確には1パルスあたりのエネルギーが小さい場合に、フライバック電圧の大きさが不十分となり、ソフトスイッチング動作を期待出来ない場合があった。
【0024】
本発明は、このような背景の下になされたもので、その課題は、交番磁界を発生させるためのスイッチング動作としてのソフトスイッチング動作を、常時行えるようにすることにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、発熱層を有する回転体と、前記発熱層に渦電流を発生させるための励磁コイルと、前記励磁コイルと共に並列共振回路を構成する第1のコンデンサと、前記並列共振回路への給電回路に設けられている第1のスイッチング素子と、前記回転体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の検出温度が設定温度を維持するように前記第1のスイッチング素子を制御する制御手段と、を有し、前記渦電流が発生することにより発熱する回転体の熱を利用して記録材上のトナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、第2のスイッチング素子と第2のコンデンサの直列接続体であって前記第1のスイッチング素子に対して並列に接続されている直列接続体と、前記第1のスイッチング素子の開放により前記励磁コイルの両端に発生するフライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断するための信号を前記制御手段に出力する回路と、を有し、前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下しない場合、前記第1のスイッチング素子の開放期間中に前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するように前記第2のスイッチング素子を短絡し、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下する場合は、前記開放期間中に前記第2のスイッチング素子を短絡することなく前記第1のスイッチング素子を再度短絡することを特徴とする。
【0026】
また、本発明は、前記回路は、前記給電回路に流れる電流を検出する電流検出回路であり、前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子を短絡している時の検出電流と前記第1のスイッチング素子を開放している時の検出電流の大きさに基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し前記第2のスイッチング素子の動作を制御することを特徴とする。
【0027】
また、本発明は、前記回路は、電源電圧を検出する電圧検出回路であり、前記制御手段は、検出電圧に基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し、前記第2のスイッチング素子の動作を制御することを特徴とする。
【0028】
また、本発明は、前記回路は、前記第1のスイッチング素子に並列に接続されたツェナーダイオードに流れる電流を検出する電流検出回路であり、前記制御手段は、検出電流に基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し、前記第2のスイッチング素子の動作を制御することを特徴とする。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0042】
[第1の実施形態]
(1)画像形成装置
図1は、本発明を適用した画像形成装置の画像形成部の一例を示す概略構成図である。本画像形成装置は、電子写真式のカラープリンタとして機能している。図1において、101は有機感光体やアモルファスシリコン感光体で構成された感光体ドラム(像担持体)であり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。感光体ドラム101は、その回転過程で帯電ローラ等の帯電装置102により所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【0043】
次いで、その帯電処理された感光体ドラム101は、レーザスキャナ110から出力されるレーザ光103により、画像情報が走査露光される。この際、レーザスキャナ110は、不図の画像読取装置等の画像信号発生装置から出力されたデジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光103を出力することにより、感光体ドラム101上に静電潜像を形成する。109はレーザスキャナ110から出力されたレーザ光を、感光体ドラム101の露光位置に偏向させるミラーである。
【0044】
フルカラー画像を形成する場合は、目的のフルカラー画像の第1の色成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が4色カラー現像装置104のうちのイエロー現像器104Yの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は、感光体ドラム101と中間転写体ドラム105との接触部(或いは近接部)である1次転写部T1において、中間転写体ドラム105上に転写される。中間転写体ドラム105に対してトナー画像を転写した後は、感光体ドラム101は、クリーナ107により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて消掃される。
【0045】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第2の色成分画像(例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器104Mが作動),第3の色成分画像(例えばシアン成分画像、シアン現像器104Cが作動),第4の色成分画像(例えば黒成分画像、黒現像器104BKが作動)の各色の成分画像について順次実行され、中間転写体ドラム105上にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の4色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成される。
【0046】
中間転写体ドラム105は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有し、感光体ドラム101に接触して或いは近接して感光体ドラム101と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動される。そして、中間転写体ドラム105の金属ドラムにバイアス電位を与え、感光体ドラム101との電位差で感光体ドラム101上のトナー画像を中間転写体ドラム105上に転写させる。
【0047】
中間転写体ドラム105上に合成されたカラートナー画像は、中間転写体ドラム105と転写ローラ106との接触ニップ部である二次転写部T2において、二次転写部T2に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材P上に転写されていく。転写ローラ106は、被記録材Pの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで、中間転写体ドラム105上から被記録材P側へ合成カラートナー画像を一括して転写する。
【0048】
二次転写部T2を通過した被記録材Pは、中間転写体ドラム105から分離されて定着装置100へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けて、装置外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置100の詳細は、後述する。
【0049】
中間転写体ドラム105は、被記録材Pに対してカラートナー画像を転写した後、クリーナ108により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ108は、清掃処理時にのみ中間転写体ドラム105に接触され、それ以外の期間は非接触状態で保持されている。また転写ローラ106も、転写処理時にのみ中間転写体ドラム105に接触され、それ以外の期間は非接触状態で保持されている。
【0050】
本画像形成装置は、白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモード、或いは多重画像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモードの場合は、定着装置100を通過した片面に画像プリントがなされた被記録材Pは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部T2ヘ送り込まれ、裏面にトナー画像が転写されて、再度、定着装置100に導入されて裏面に対するトナー画像の定着処理がなされる。
【0051】
多重画像プリントモードの場合は、定着装置100を通過した片面に画像プリントがなされた被記録材Pは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されずに再び二次転写部T2へ送り込まれ、画像プリント済みの面に2回目のトナー画像が転写されて、再度、定着装置100に導入されて2回目のトナー画像の定着処理がなされる。
【0052】
(2)定着装置100
本定着装置100は、電磁誘導加熱方式を採用している。図2は定着装置100の要部の横断側面図、図3は要部の正面図、図4は要部の縦断正面図である。本定着装置100は、図23の定着装置と同様に、円筒状の電磁誘導発熱性材を用いた、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の装置である。図23の装置と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0053】
磁場発生部は、磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18を有している。磁性コア17a・17b・17cは、高透磁率の部材により構成され、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適しており、より好ましくは100kHz以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。
【0054】
励磁コイル18には、励磁回路27(図5)が接続されている。この励磁回路27は、20KHzから500KHzの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル18は、励磁回路27から供給される交番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生する。
【0055】
16a,16bは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱フィルムである定着フィルム10をルーズに外嵌させてある。フィルムガイド部材16aは、磁性コア17a・17b・17cと励磁コイル18を内側に保持している。また、フィルムガイド部材16aには、図4に示すように、紙面垂直方向長手の良熱伝導部材40が、ニップ部Nの加圧ローラ30との対向位置で、定着フィルム10の内側に配設されている。
【0056】
良熱伝導性部材40としては、アルミニウムを用いている。良熱伝導部材40は、熱伝導率kがk=240[W・m-1・K-1]であり、厚さ1[mm]である。また、良熱伝導部材40は、励磁コイル18と磁性コア17a・17b・17cにより発生される磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設されている。具体的には、励磁コイル18、磁性コア17a・17b・17cを定着ニップ部Nとの対向位置からずらして配置することにより、定着ニップ部Nとの対向位置に配設された良熱伝導部材40を磁路の外側に位置させている。
【0057】
22はフィルムガイド部材16aの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。19は磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18と加圧用剛性ステイ22との間を絶縁するための絶緑部材である。フランジ部材23a・23bは、フィルムガイド部材16a,16bのアセンブリの左右両端部に外嵌し、前記左右位置を固定しつつ回転自在に取り付け、定着フィルム10の回転時に定着フィルム10の端部を受けて、定着フィルム10のフィルムガイド部材長手に沿う寄り移動を規制する役目を果たす。
【0058】
加圧ローラ30は、芯金30aと、芯金30aの周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層30bとで構成されており、芯金30aの両端部を、装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受けするように配設されている。
【0059】
また、加圧用剛性ステイ22の両端部と装置のシャーシ側のバネ受け部材29a・29bとの間に、それぞれ加圧バネ25a・25bを縮設することで加圧用剛性ステイ22に押し下げ力を作用させている。これにより、フィルムガイド部材16aの下面と加圧ローラ30の上面とが定着フィルム10を挟んで圧接し、所定幅の定着ニップ部Nが形成される。
【0060】
加圧ローラ30は、駆動モータMにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この際、加圧ローラ30と定着フィルム10の外面との摩擦力で定着フィルム10に回転力が作用し、定着フィルム10は、その内面が定着ニップNにおいて良熱伝導部材40の下面に密着して摺動しながら、矢示の時計方向にフィルムガイド部材16a,16bの外回りを回転する。このとき、定着フィルム10の周速度は、加圧ローラ30の回転周速度にほぼ対応した周速度となる。
【0061】
また、定着ニップ部Nにおける良熱伝導部材40の下面と定着フィルム10の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために、定着ニップ部Nの良熱伝導部材40の下面と定着フィルム10の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させるか、或いは良熱伝導性部材40の下面を潤滑部材で被覆することもできる。これは、良熱伝導部材40としてアルミニウムを用いた場合のように表面滑り性が材質的によくない場合、或いは仕上げ加工を簡素化した場合に、摺動する定着フィルム10に傷をつけて定着フィルム10の耐久性が悪化するのを防ぐためである。
【0062】
良熱伝導部材40は、長手方向の温度分布を均一にする効果があり、例えば、小サイズ紙を通紙した場合、定着フィルム10の非通紙部の熱量が良熱伝導部材40を介して小サイズ紙へ伝熱することにより、小サイズ紙を通紙したときの消費電力を低減させる効果が得られる。
【0063】
また、図5に示すように、フィルムガイド部材16aの周面に、その長手方向に沿って所定の間隔を置いて凸リブ部16eを設けることにより、フィルムガイド部材16aの周面と定着フィルム10の内面との接触摺動抵抗を低減させて、定着フィルム10の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部16eは、フィルムガイド部材16bにも同様に設けることができる。
【0064】
図6は、交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。磁束Cは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア17a・17b・17cに導かれた交番磁束Cは、磁性コア17aと磁性コア17bとの間、そして磁性コア17aと磁性コア17cとの間において、定着フィルム10の電磁誘導発熱層1(図8,9参照)に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層1の固有抵抗によって電磁誘導発熱層1にジュール熱(渦電流損)を発生させる。この発熱量Qは、電磁誘導発熱層1を通る磁束の密度によって決まり、図6のグラフに示したように分布する。
【0065】
すなわち、図6のグラフは、縦軸が磁性コア17aの中心を“0”とした場合の角度θで表した定着フィルム10の円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム10の電磁誘導発熱層1での発熱量Qを示す。ここで、発熱域Hは、定着に必要な発熱量が得られる領域であり、最大発熱量をQとした場合、発熱量がQ/e以上の領域と定義する。
【0066】
この定着ニップ部Nの温度は、サーミスタなどの温度センサ26(図2参照)を含む温調系により励磁コイル18に対する電流供給が制御されることで、定着ニップ部Nが所定の温度に立上がって、その温度が維持されるように温調される。この温調された状態において、画像形成部から搬送された未定着トナー画像tが形成された被記録材Pが、定着ニップ部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像面が上向き、即ち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10の外面に密着して定着フィルム10と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。被記録材Pが定着ニップ部Nを通過する過程において、発熱された定着フィルム10により被記録材Pが加熱され、被記録材P上の未定着トナー画像tが定着されて固着像となる。被記録材Pは、定着ニップ部Nを通過すると、回転定着フィルム10の外面から分離して排出されていく。
【0067】
なお、本定着装置100では、故障などで定着装置100が暴走した場合に励磁コイル18への給電を遮断するために、図2に示すように、定着フィルム10の発熱域H(図6)の対向位置に、サーモスイッチ50を配設している。
【0068】
図7は、サーモスイッチ50を用いた安全回路の回路図である。サーモスイッチ50は、+24VのDC電源、及びリレースイッチ51に対して直列に接続されており、サーモスイッチ50が切れると、リレースイッチ51への給電が遮断されてリレースイッチ51が動作し、励磁回路27への給電が遮断されることにより、励磁コイル18への給電を遮断する構成をとっている。
【0069】
なお、本実施形態では、サーモスイッチ50のオフ動作温度は、220℃に設定している。また、サーモスイッチ50は、定着フィルム10の外面と接触しない位置に配設した。サーモスイッチ50と定着フィルム10との間の距離は、略2mmとした。これにより、定着フィルム10にサーモスイッチ50が接触して傷が付くことを回避し、定着画像が劣化するのを防止している。
【0070】
本定着装置100では、図23のような定着ニップ部Nで発熱する構成とは異なり、定着ニップ部Nから離れた位置で発熱しているので、故障などで定着装置100が暴走した場合に、定着ニップ部Nに紙が挟まった状態で定着器が停止し、励磁コイル18への給電が継続して定着フィルム10が発熱し続けても、記録紙が直接加熱されることはない。さらに、発熱量が多い発熱域Hには、サーモスイッチ50が配設してあるため、サーモスイッチ50が220℃を感知してオフした時点で、リレースイッチ51により励磁コイル18への給電が遮断される。従って、紙の発火温度である400℃近辺まで記録用紙の温度が上昇して発火することはない。
【0071】
なお、温度検知素子としては、サーモスイッチの他に温度ヒューズを用いることもできる。本例ではトナーtに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、オフセット防止のためのオイル塗布機構を定着装置に設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合には、オイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にも、オイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
【0072】
(3) 励磁コイル
励磁コイル18の導線としては、1本ずつがそれぞれ絶緑被覆された銅製の細線を複数本束ねた束線を用いている。本励磁コイル18では、10ターン巻いてコイルを形成している。絶縁被覆材としては、定着フィルム10の発熱による熱伝導を考慮して、アミドイミドやポリイミドなどの耐熱性の有るものを使用するのが好ましい。また、励磁コイル18は、外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【0073】
励磁コイル18の形状は、図2のように、定着フィルム10(発熱層1)の曲面に沿うようにしている。本実施形態では、定着フィルム10の発熱層1と励磁コイル18との間の距離は、略2mmになるように設定した。励磁コイル保持部材19の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択するとよい。
【0074】
磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18と、定着フィルム10の発熱層1との間の距離についは、この距離が5mmを越えると、磁束の吸収効率が著しく低下するため、5mm以内にするのがよい。なお、5mm以内であれば、定着フィルム10の発熱層1と励磁コイル18との距離を、必ずしも一定に保つ必要はない。また、励磁コイル保持部材19からのコイルの引出線18a、18b(図5参照)については、励磁コイル保持部材19から外の部分について絶縁被覆を施している。
【0075】
(4) 定着フィルム
図8は、定着フィルム10の層構成を示す断面図である。定着フィルム10は、電磁誘導発熱性のフィルムの基層となる金属フィルム等で構成された発熱層1と、その下側に積層した弾性層2と、弾性層2の下側に積層した離型層3の複合構造となっている。なお、発熱層1と弾性層2との間の接着、弾性層2と離型層3との間の接着のため、各層間にプライマー層(不図示)を設けてもよい。略円筒形状にして実装するときは、発熱層1が内面側となり、離型層3が外面側となる。
【0076】
前述のように、発熱層1に交番磁束が作用することで、発熱層1に渦電流が発生して発熱層1が発熱する。その熱が弾性層2・離型層3を介して被記録材Pに伝達され、被記録材P上のトナー画像が熱作用等で定着される。
【0077】
発熱層1は、ニッケル、鉄、強磁性SUS,ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。非磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金等の金属が良い。その厚みは、次の式で表される表皮深さより厚く、かつ200μm以下にすることが好ましい。表皮深さσ[m]は、励磁回路の周波数f[Hz]、透磁率μ、固有抵抗ρ[Ωm]とすると、
σ=503×(ρ/fμ)1/2
と表される。
【0078】
この式は、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は1/e以下になっており、逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている(図10参照)。
【0079】
発熱層1の厚みが1μmよりも小さいと、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱層が100μmを超えると剛性が高くなりすぎて屈曲性が悪くなり、回転体として使用するには現実的ではない。従って、発熱層1の厚みは1〜100μmとするのが好ましい。
【0080】
弾性層2の材質としては、シリコンゴム、フツ素ゴム、フルオロシリコンゴム等の耐熱性がよく、熱伝導率もよい材質を選択するのが好ましい。これは、カラー画像形成する場合、特に写真画像などでは、被記録材P上で大きな面積に亙ってベタ画像が形成されるが、この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー層の凹凸に加熱面(離型層3)が追従できないと、加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分光沢度が高くなり、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなって、光沢ムラが発生するからである。
【0081】
また、弾性層2の厚さは、定着画像品質を保証するために10〜500μmとするのが好ましい。これは、弾性層2の厚さが10μm以下の場合には、被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまうからである。また、弾性層2の厚さが1000μm以上の場合には、弾性層2の熱抵抗が大きくなり、クイックスタートを実現するのが難しくなるからである。なお、詳細な説明は省略するが、他の事象を考慮すると、より好ましくは、弾性層2の厚みは50〜500μmとするのがよい。
【0082】
弾性層2の硬度については、硬度が高すぎると被記録材Pあるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまうので、60°(JIS−A)以下、より好ましくは45°(JIS−A)以下のものを使用するのがよい。
【0083】
弾性層2の熱伝導率λに関しては、
6×10-4〜2×10-3[ca1/cm・sec・deg]
のものを採用するのがよい。
【0084】
熱伝導率λが6×10-4[ca1/cm・sec・deg]よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルムの表層(離型層3)における温度上昇が遅くなり、熱伝導率λが2×10-3[ca1/cm・sec・deg]よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化するからである。なお、詳細な説明は省略するが、他の事象を考慮すると、弾性層2の熱伝導率は、より好ましくは、8×10-4〜1.5×10-3[ca1/cm・sec・deg]のものを採用するのがよい。
【0085】
離型層3としては、フッ素樹脂、シリコン樹脂、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、PFA,PTFE,FEP等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択するのが好ましい。離型層3の厚さは、1〜100μmとするのが好ましい。離型層3の厚さが1μmよりも小さいと、塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生するからである。また、離型層が100μmを超えると、熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層2の効果がなくなってしまうからである。
【0086】
また、図9に示すように、定着フィルム10の構成としては、発熱層1のフィルムガイド面側(発熱層1の弾性層2とは反対面側)に断熱層4を設けてもよい。この断熱層4としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂を用いるのがよい。
【0087】
また、断熱層4の厚さとしては、10〜1000μmが好ましい。断熱層4の厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果が得られず、耐久性も不足するからである。一方、1000μmを超えると、磁性コア17a・17b・17c及び励磁コイル18から発熱層1への距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層1吸収されなくなるからである。
【0088】
断熱層4を設けた場合は、発熱層1に発生した熱が定着フィルム10の内側に向かわないように断熱できるので、断熱層4がない場合と比較して、被記録材P側への熱供給効率が良くなり、消費電力を抑えることができる。
【0089】
(5) 定置フィルムの誘導加熱制御
次に、本発明に特有な定置フィルムの誘導加熱制御を説明する。
【0090】
図5に示したように、励磁回路27を励磁コイル18に接続し、励磁コイル18へ供給する励磁電流を励磁回路27により制御して交番磁界を発生させている。この励磁回路27では、約20KHzから100KHzの高周波電流を発生させている。
【0091】
図11は、励磁回路27の回路図であり、互いに並列に接続されたスイッチング素子201、ツェナーダイオード202、及び共振コンデンサ204と、互いに直列に接続されたスイッチング素子205、及び共振コンデンサ207と、スイッチング素子205に対して並列に接続されたツェナーダイオード202とが、励磁コイル18に接続されている。
【0092】
なお、互いに直列に接続されたサブ・スイッチング素子205、及びサブ・共振コンデンサ207は、メイン・スイッチング素子201、ツェナーダイオード202、及びメイン・共振コンデンサ204に対して、並列に接続されている。また、スイッチング素子201,205としては、MOSETやIGBTといった素子を用いることができる。通常の状態では、サブ・スイッチング素子205は、オープン状態にしており、この状態でメイン・スイッチング素子201をオン/オフすることによりシングル電圧共振を行っている。
【0093】
図12は、図11の励磁回路27を含む誘導加熱制御部の全体構成を示すブロック図である。
【0094】
図12において、301はAC電源ライン入力端子、302はサーキットブレーカ、51は前述したリレースイッチ(図7参照)、304は交流入力に対して両波整流を行うブリッジ整流回路と高周波フィルタリングを行うコンデンサで構成された整流回路、305,306はゲート制御トランスである。また、メイン・スイッチング素子201、サブ・スイッチング素子205、メイン・共振コンデンサ204、サブ・共振コンデンサ207は、図11に示したものに相当するものである。
【0095】
311はメイン・スイッチング素子201でスイッチングされたスイッチング電流を検出するカレントトランス(電流検出トランス)であり、定着器ユニット313内の励磁コイル18と接続されている。定着器ユニット313は、電気的なデバイスとしては、上記励磁コイル18と、サーミスタ26と、過昇温を検出するサーモスイッチ50を有している。
【0096】
314は定着器に対する加熱オン/オフ信号であり、被記録材Pが定着器ユニット313の近傍まで搬送されてきたのを検知するレジセンサの検知信号に基づいて、図示省略したプリンタシーケンスコントローラから送られてくる信号である。315は定着器のサーミスタ26の温度検出値に基づいて、目標温度と比較しながら制御量をコントロールするフィードバック制御回路、316はフィードバック制御信号を受けて、励磁回路27等を制御するドライバ回路である。なお、ドライバ回路316には、後述するPWM制御部312も内蔵されている。
【0097】
このような構成の下で、電源ライン入力端子301、過電流ブレーカ302及びリレースイッチ51を介して整流回路304にAC電源が印加されると、整流回路304内の両波整流ダイオードにより、脈流化DC電圧が生成される。なお、リレースイッチ51の励磁巻線は、定着フィルム10が異常昇温した場合に遮断するサーモスイッチ50を介して励磁するように構成されており、仮にトラブルが発生して定着フィルム10が異常昇温をしたとしても、サーモスイッチ50を介してリレースイッチ51を遮断して励磁コイル18への電源供給を停止することにより、熱暴走による定着器の破壊等を防止している。
【0098】
そして、整流回路304に後続するスイッチング素子によりメイン・スイッチシグ素子201がスイッチング動作を行うようにゲートトランス305をドライブすることにより、励磁コイル18とメイン・共振コンデンサ204で形成された共振回路に交流パルス電圧が印加される。
【0099】
この結果、メイン・スイッチング素子201の導通時には励磁コイル18に脈流化DC電圧が印加され、励磁コイル18のインダクタンスと抵抗により定まる電流が励磁コイル18に流れはじめる。ゲートトランス305からのゲート信号に従ってメイン・スイッチング素子201がターンオフすると、励磁コイル18は電流を流し続けようとするため、励磁コイル18の両端にメイン・共振コンデンサ204の容量と励磁コイル18のインダクタンスにより定まる、フライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生する。このフライバック電圧は、電源電圧を中心に振動し、メイン・スイッチング素子201をオフ状態のまま放置すると、電源電圧に収束する。
【0100】
フライバック電圧のリンギングが大きい場合は、メイン・スイッチング素子201の励磁コイル18側の端子のフライバック電圧が負になるが、この負になる期間は、ツェナーダイオード202がターンオンし、励磁コイル18に電流が流入している間は、励磁コイル18とメイン・スイッチング素子201の接点は、0Vにクランプされることになる。
【0101】
このように、励磁コイル18とメイン・スイッチング素子201の接点が0Vにクランプされている期間に、メイン・スイッチング素子201をオンすれば、電圧を背負うことなくターンオン可能なことが一般に知られており、ZVS(Zero Volt Switting:ソフトスイッチングともいう)と呼ばれている。このように電圧を背負うことなくターンオンした場合は、メイン・スイッチング素子201のスイッチングに伴う損失は最小となり、効率の良い、ノイズの少ないスイッチングが可能となる。
【0102】
そこで、本実施形態では、後で詳細に説明するように、たとえ、フライバック電圧が小さくなっても、メイン・スイッチング素子201が確実にソフトスイッチング動作を行うように制御するためのデバイスとして、サブ・スイッチング素子205、サブ・共振コンデンサ207を設けている。
【0103】
定着ニップ部Nでの定着フィルム10の温度検出はサーミスタ26により行っており、サーミスタ26の抵抗変化を電圧に変換し、予め定められた基準電圧と比較し、目標温度との差として検出する。この検出結果に基づいて、メイン・スイッチング素子201のオン時間幅を決定し、そのオン時間幅に基づいてPWM(Pulse Wide Modulation)制御を行っている。
【0104】
PWM制御部312は、図示省略したが、オン時間制御部とオフ時間制御部との2対の定電流源回路及びコンデンサ、コンパレータを有しており、オン時間中はオフ時間制御部を停止し、オフ時間中はオン時間制御部を停止するステアリングフリップフロップにより、その時間幅を変更しながらオン時間、オフ時間を繰返すようにPWM制御を行う。
【0105】
オフ時間用のコンパレータは調整可能ではあるが、フィードバックループを持たせない構成にすることにより一定時間の制御とし、オン時間用のコンパレータに温度情報をフィードバックすることで温度制御を実現している。励磁コイル18に電流を流す時間、すなわちメイン・スイッチング素子201をオンさせる時間の最大値は、ACラインの電圧値と供給可能な電力により定まり、ドライバ回路316からの制御信号は、その最大時間を超えない範囲となっている。なお、メイン・スイッチング素子201をオンさせる時間の最小値についても規定するように構成してもよい。
【0106】
朝1番に立上げる時など電源投入時の定着器の温度が低い場合には、最大時間幅に近いオン時間幅でメイン・スイッチング素子201への電力供給を行うことになる。すなわち、電源オン時から温度制御が機能するまでの間は、最大オン時間幅でメイン・スイッチング素子201へ電力を供給し、その後は、サーミスタ26からの信号によりメイン・スイッチング素子201のオン時間幅を制限して電力供給を制御するようになっている。
【0107】
先に述べたように、フライバック電圧は電源電圧を基準電圧として振動を行うために、温度が十分高くなり、温度制御によりメイン・スイッチング素子201のオン時間幅が短くなった場合、特に電源電圧が高く、オン時間幅が短い場合には、メイン・スイッチング素子201の励磁コイル18との接点の電圧が0Vまで下がりきることができず、ZVSが実現できなくなってくる。そこで、カレントトランス311により検出した回路電流を基準値と比較し、カレントトランス311に流れる正方向(オン時間時)の電流値と、逆方向(オフ時間時)の電流値を検出し、正方向電流が大きく、逆方向電流が小さい場合に、サブ・スイッチング素子205をオンした後、メイン・スイッチング素子201をオンするようにしている。
【0108】
図13は、上記のカレントトランス311を用いた電流検出回路を示している。図13に示したように、電流検出回路は、カレントトランス311、検出抵抗401、フィルタ回路402、ダイオードDX1,DX2、コンパレータCM1,CM2を有しており、通常は検出抵抗401により過電流を検出し、検出電流値が規定値を越えると電力を絞るリミッタ動作を行わせるように構成している。
【0109】
ダイオードDX1,DX2は、フィルタ回路402によりノイズ成分が除去された電流検出波形を、正方向と逆方向に振り分けるように作用し、それぞれコンパレータCM1,CM2で基準値と比較する。コンパレータCM1,CM2は、その比較結果に基づいて、サブ・スイッチング素子205に対するオンイネーブル信号を生成し、ドライバ回路316内のPWM制御部312に出力している。なお、サブ・スイッチング素子205に対して直接入力するオン信号は、メイン・スイッチング素子201をオン/オフするPWM制御回路312を利用して生成している。
【0110】
すなわち、オン時間終了時、上記ステアリングフリップフロップからの出力により、オフ時間タイマ用コンデンサのディスチャージが行われ、その後、定電流源によりオフ時間タイマ用コンデンサのチャージが行われる。このチャージ電圧は、一定のスロープで上昇していく。このチャージ期間中に、予め定められたチャージ電圧の範囲の間だけ、サブ・スイッチング素子205をオンするように、ウインドウコンパレータ(図示省略)を設けている。このように、本実施形態では、メイン・スイッチング素子201がオフしている間に、メイン・スイッチング素子201をオンするに先立ってサブ・スイッチング素子205をオンしている。
【0111】
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、回路電流を検出することにより、フライバック電圧がゼロクロスするか否かを判断していたが、第2の実施形態では、電源電圧を検出することにより、フライバック電圧がゼロクロスするか否かを判断している。
【0112】
図14は、電源電圧検出回路の回路図である。この電源電圧検出回路は、ACライン電圧検出トランス501と、整流用のダイオードブリッジ502と、検出電流を流す検出抵抗503を有しており、ACラインの電圧波形を絶縁距離を取りつつ検出するように構成されている。この検出電圧をコンパレータCM3により基準値と比較して、検出電圧が予め定められた値より小さくなった旨を検出し、その検出信号をPWM制御回路316に出力している。
【0113】
一方、PWM制御回路316は、温度情報に基づいてメイン・スイッチング素子201のオン時間幅を制御しているが、温度制御状態になってオン時間が短く絞り込まれる、すなわち、デューティ制御信号が予め定められた値以下となった場合に、サブ・スイッチ素子205に対するスイッチングイネーブル信号を出力するように構成されている。コンパレータCM3にて使用する基準電圧は可変としてもよく、実際には、プリンタシーケンスコントローラからのD/A出力により変化させている。
【0114】
ACライン電圧検出トランス501と、整流用のダイオードブリッジ502は、ACラインの電圧波形を検出する場合に必要であるが、ACラインの電圧が一定電圧以上であることさえ検出できればよい場合は、図15に示したように、ACライン側(一次側)に、電圧検出用の抵抗601,602と、コンパレータCM4を設け、フォトカプラ603を用いて、ACラインの電圧が高い期間をPWM回路312に報知するようにしてもよい。
【0115】
[第3の実施形態]
フライバック電圧がゼロクロスするか否かは、メイン・スイッチング素子201に並列に接続されたツェナーダイオード202に流れる電流により、検出することができる。
【0116】
すなわち、図16に示したように、ツェナーダイオード202のアノード側に電流検出トランス701を設け、この電流検出トランス701により、ツェナーダイオード202に流れる電流を検出する。この場合、フライバック電圧がゼロクロスした場合には、ツェナーダイオード202に電流が流れ、その電流は電流検出トランス701により検出される。そこで、電流検出トランス701から出力された電流の電流値をコンパレータCM5により基準値と比較し、その比較結果をメイン・スイッチング素子201のイネーブル信号として、PWM制御部312に出力している。
【0117】
以上説明したように、第1〜第3の実施形態では、スイッチング1パルスあたりの電力が小さい場合に、メイン・スイッチング素子201をオンする直前にサブ・スイッチング素子205をオンすることで、メイン・スイッチング素子201によるノイズの少ないソフトスイッチング動作を常時可能にすると共に、メイン・スイッチング素子201の電力制御幅を拡大している。
【0118】
これにより、メイン・スイッチング素子201に印加すべき電力を減少させて、メイン・スイッチング素子201でのスイッチングロスを軽減してエネルギー効率を高めることが可能となり、延いては、定着装置の長寿命化を図り、信頼性を向上させることが可能となる。
【0119】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発熱層を有する回転体と、前記発熱層に渦電流を発生させるための励磁コイルと、前記励磁コイルと共に並列共振回路を構成する第1のコンデンサと、前記並列共振回路への給電回路に設けられている第1のスイッチング素子と、前記回転体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の検出温度が設定温度を維持するように前記第1のスイッチング素子を制御する制御手段と、を有し、前記渦電流が発生することにより発熱する回転体の熱を利用して記録材上のトナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、第2のスイッチング素子と第2のコンデンサの直列接続体であって前記第1のスイッチング素子に対して並列に接続されている直列接続体と、前記第1のスイッチング素子の開放により前記励磁コイルの両端に発生するフライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断するための信号を前記制御手段に出力する回路と、を有し、前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下しない場合、前記第1のスイッチング素子の開放期間中に前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するように前記第2のスイッチング素子を短絡し、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下する場合は、前記開放期間中に前記第2のスイッチング素子を短絡することなく前記第1のスイッチング素子を再度短絡するようにしたので、渦電流を発生させるためのスイッチング動作としてのソフトスイッチング動作を常時行うことが可能となる。延いては、前記第1のスイッチング素子をオンさせるために印加すべき電力を減少させ、前記第1のスイッチング素子に於いて発生するスイッチングロスを軽減することが可能となり、さらに、装置の長寿命化を図り、信頼性を向上させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。
【図2】定着装置の要部を示す横断側面図である。
【図3】定着装置の要部を示す正面図である。
【図4】定着装置の要部を示す横断正面図である。
【図5】磁場発生部と励磁回路との接続態様を示した図である。
【図6】磁場発生部と発熱量Qとの関係を示した図である。
【図7】安全回路を示した図である。
【図8】電磁誘導発熱性の定着フィルムの断面図である。
【図9】電磁誘導発熱性の定着フィルムの他の構成例を示す断面図である。
【図10】定着フィルムにおける発熱層深さと電磁波強度の関係を示した図である。
【図11】誘導加熱制御部におけるスイッチング部の基本的な構成を示す回路図である。
【図12】誘導加熱制御部の電気的な全体構成の概要を示すブロック図である。
【図13】上記スイッチング部における電流検出回路(第1の実施形態)を示す回路図である。
【図14】上記スイッチング部における電源電圧検出回路(第2の実施形態)を示す回路図である。
【図15】上記スイッチング部における他の電源電圧検出回路(第2の実施形態の変形例)を示す回路図である。
【図16】上記スイッチング部におけるゼロクロス検出回路(第3の実施形態)を示す回路図である。
【図17】従来の定着装置の要部を示す横断側面図である。
【符号の説明】
1:発熱層、10:定着フィルム、17a,17b,17c:磁性コア、18:励磁コイル、27:励磁回路、201:メイン・スイッチング素子、202:ツェナーダイオード、204:メイン・共振コンデンサ、205:サブ・スイッチング素子、207:サブ・共振コンデンサ、311,701:電流検出トランス、312:PWM制御部、315:フィードバック制御回路、316:ドライバ回路、501:電圧検出トランス、401,503,601,602:検出抵抗、502:ダイオードブリッジ、603:フォトカプラ、DX1,DX2:ダイオード、CM1,CM2,CM3,CM4,CM5:コンパレータ。
Claims (4)
- 発熱層を有する回転体と、前記発熱層に渦電流を発生させるための励磁コイルと、前記励磁コイルと共に並列共振回路を構成する第1のコンデンサと、前記並列共振回路への給電回路に設けられている第1のスイッチング素子と、前記回転体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の検出温度が設定温度を維持するように前記第1のスイッチング素子を制御する制御手段と、を有し、前記渦電流が発生することにより発熱する回転体の熱を利用して記録材上のトナー像を記録材に加熱定着する定着装置において、
第2のスイッチング素子と第2のコンデンサの直列接続体であって前記第1のスイッチング素子に対して並列に接続されている直列接続体と、前記第1のスイッチング素子の開放により前記励磁コイルの両端に発生するフライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断するための信号を前記制御手段に出力する回路と、を有し、前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下しない場合、前記第1のスイッチング素子の開放期間中に前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するように前記第2のスイッチング素子を短絡し、前記第1のスイッチング素子の開放により発生する前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下する場合は、前記開放期間中に前記第2のスイッチング素子を短絡することなく前記第1のスイッチング素子を再度短絡することを特徴とする定着装置。 - 前記回路は、前記給電回路に流れる電流を検出する電流検出回路であり、前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子を短絡している時の検出電流と前記第1のスイッチング素子を開放している時の検出電流の大きさに基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し前記第2のスイッチング素子の動作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。
- 前記回路は、電源電圧を検出する電圧検出回路であり、前記制御手段は、検出電圧に基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し、前記第2のスイッチング素子の動作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。
- 前記回路は、前記第1のスイッチング素子に並列に接続されたツェナーダイオードに流れる電流を検出する電流検出回路であり、前記制御手段は、検出電流に基づいて前記フライバック電圧がゼロボルトまで降下するか否かを判断し、前記第2のスイッチング素子の動作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。
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