JP6153309B2 - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上に形成された画像を加熱する定着装置などの像加熱装置、及び、このような像加熱装置を備えた、プリンタや複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

従来、定着装置として、誘導加熱方式の定着装置が提案されている。この定着装置は、金属導体からなる中空の定着ローラの内部に誘導コイルが同心状に配置されており、この誘導コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により定着ローラに誘導渦電流を発生させ、定着ローラの表皮抵抗によってジュール発熱させる構成を備える。この誘導加熱方式の定着装置によれば、電気−熱変換効率が向上するため、ウォームアップタイムの短縮が可能となる（特許文献１参照）。

このような定着装置にて、通紙（通過）部領域の温度検知に基づいて温度制御を行う場合、定着ローラの加熱領域よりも小さいサイズの記録材を連続で定着する際には、通紙部領域ではない非通紙（非通過）部領域に必要以上の電力が供給されて昇温する、所謂非通紙部昇温が発生する。このような非通紙部昇温が生じると、機内昇温や定着装置構成部材の熱劣化といった様々な課題が発生する。

その対策として、例えば、発熱体である整磁合金のキュリー温度（強磁性体が常磁性体に変化する転移温度）を定着温度付近に調整する方法が提案されている。つまり、この方法によれば、定着ローラ温度がキュリー温度に達すると、定着ローラの磁性が急激に低下することで、定着ローラの温度がキュリー温度を超えて上がりにくくなる。像加熱部材としての定着ローラは、キュリー温度に到達すると力率が低下し、これに伴い誘導コイルの消費電力が低下し、発熱を抑制する方向に働くため、自己温度制御が可能となる。

特開２００５−２５００１２号公報

上記調整方法によれば、定着ローラ温度がキュリー温度を超えて上がりにくくなるため、非通紙部昇温は抑制できる。しかし、像加熱部材としての定着ローラがキュリー温度に近づくと、定着ローラのインピーダンスが低下し、誘導コイルに高周波電流を供給している電源が、同じ電力を供給しようとして電源内部で消費する電力を増大させるおそれがある。そのため、この問題に対して対策を講じていないと、電源への負荷が大きくなる。

また、通紙部領域の温度が予め設定した設定温度になるように温度制御を実行する構成において、定着ローラの温度調節時の温度をキュリー温度よりも低い温度に設定することも考えられる。

しかし、このようなキュリー温度よりも低い温度で定着ローラを温度制御しようとしても、通紙部領域のみの温度検知に基づいて行うと、非通紙部昇温が生じた場合に、非通紙部領域ではキュリー温度に達してしまう可能性がある。そして、非通紙部領域でキュリー温度に達してしまうと、上記調整方法と同様に、電源への負荷が大きくなる虞がある。

本発明は、通過部の温度が設定温度に維持されている状態で端部の温度が上昇したときの電源への負荷を小さくすることが可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、像加熱装置において、供給される電流に基づいて磁束を発生する磁束発生手段と、電力量を可変に調整可能で、前記磁束発生手段に電力を供給する電源と、所定のキュリー温度に調整された整磁合金からなり、前記磁束発生手段で発生する磁束により発熱して通過する記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材の表面のうち、所定サイズの記録材が通過する通過部の温度を検知する第１温度検知手段と、前記像加熱部材の表面のうち、前記通過部から外れた非通過部の温度を検知する第２温度検知手段と、前記第１温度検知手段の検知結果が前記所定のキュリー温度よりも低い第１温度となるように、前記電源から前記磁束発生手段に供給される電力量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２温度検知手段の検知結果が、前記所定のキュリー温度以下で、且つ、前記第１温度よりも高い第２温度に達した場合に、前記電源から前記磁束発生手段に供給される電力量を、前記第２温度に達する前の電力量よりも低下させ、前記第２温度は、記録材の通過方向に直交する幅が小さい記録材よりも、前記幅が大きい記録材の方が高く設定されていることを特徴とする。

本発明によると、非通過部の温度検知を行う第２温度検知手段の検知結果が、所定のキュリー温度以下で且つ第１温度よりも高い第２温度に達した場合に、電源から前記磁束発生手段に供給される電力量を、第２温度に達する前の電力量よりも低下させるように制御することができる。これにより、通過部の温度が設定温度に維持されている状態で端部の温度が上昇したときの電源への負荷を小さくすることが可能となる。

本発明に係る実施形態における画像形成装置の概略構成図である。 本実施形態における定着装置の要部を示す正面図である。 本実施形態における定着装置の要部を示す側面断面図である。 本実施形態における定着装置の動作を説明するためのフローチャート図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態では、像加熱装置を、未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置に適用した構成として説明するが、本発明は、定着済み画像又は半定着画像を担持した記録材を加熱して画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても実施することができる。なお、図１は、本発明を適用した電磁誘導加熱方式の定着装置１１４を備えた画像形成装置１００を示す概略構成図である。

［画像形成装置］
本例の画像形成装置１００は、転写式電子写真プロセス利用、レーザ走査露光方式の画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。図１に示すように、１０１は原稿読取装置（イメージスキャナ）、１０２は領域指定装置（デジタイザ）であり、何れも画像形成装置１００上面側に配設されている。

原稿読取装置１０１は、この装置の原稿台上に載置した原稿面を内部に設けた光源等からなる走査照明光学系により原稿を走査し、原稿面からの反射光をＣＣＤラインセンサ等の光センサにより読み取り、画像情報を時系列電気デジタル電気信号に変換する。

領域指定装置１０２は、原稿の読み取り領域等の設定を行い、信号を出力する。１０４は、原稿読取装置１０１、領域指定装置１０２、プリントコントローラ１０３等からの信号を受けて、画像出力機構の各部に指令を送る信号処理及び種々の作像シーケンス制御を行う制御部（ＣＰＵ）である。制御部１０４は、画像形成装置１００における装置各部の動作を統括的に制御する。

以下は、画像出力機構部（作像機構部）の説明である。１０５は像担持体としての回転ドラム方の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。感光体ドラム１０５はその回転過程で、帯電装置１０６により所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に対して画像書き込み装置１０７による像露光（Ｌ）を受ける。これにより、一様帯電面の露光明部の電位が衰退して感光体ドラム１０５面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。

画像書き込み装置１０７は、本例ではレーザスキャナであり、制御部１０４において信号処理された画像データに従って変調されたレーザ光Ｌを出力し、回転する感光体ドラム１０５の一様帯電面を走査露光して原稿画像情報に対応した静電潜像を形成する。

次いで、その静電潜像が現像装置１０８によりトナー像として現像される。トナー像が転写帯電ローラ１０９の位置において、給紙機構部側から感光体ドラム１０５と転写帯電装置１０６との対向部である転写部Ｔに所定の制御タイミングにて給送された被加熱材である記録材Ｐに、感光体ドラム１０５面側から静電転写される。

給紙機構部は、本例の場合には、大サイズの記録材Ｐを積載収容したカセット給紙部１１１と小サイズの記録材Ｐを積載収容したカセット給紙部１１０とを有している。また給紙機構部は、カセット給紙部１１１又は１１０から１枚分離給紙された記録材Ｐを、転写部Ｔに所定のタイミングにて搬送する記録材搬送路１１２を有している。なお、感光体ドラム１０５、現像装置１０８及び転写部Ｔ等により、記録材上にトナー像を形成する画像形成部が構成される。

転写部Ｔで感光体ドラム１０５面側からトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光体ドラム１０５面から分離され定着装置（像加熱装置）１１４へ搬送された未定着トナー像の定着処理を受け、画像形成装置外部の排紙トレイ１１５上に排紙される。

一方、記録材分離後の感光体ドラム１０５面は、クリーニング装置１１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して作像される。

［定着装置］
次に、図２及び図３を参照して、像加熱装置としての定着装置１１４について詳細に説明する。なお、図２は定着装置１１４の要部を示す正面図、図３は定着装置１１４の要部を示す側面断面図である。

図２及び図３に示す定着装置１１４は、加熱ローラ型で、電磁誘導加熱方式の加熱定着装置である。この定着装置１１４は、感光体ドラム１０５、現像装置１０８及び転写部Ｔ等から成る上記画像形成部により記録材Ｐ上に形成された未定着トナー像ｔを、この記録材Ｐに定着させる。

定着装置１１４は、互いに所定の押圧力で圧接されて所定のニップ長（ニップ幅）の定着ニップ部Ｎを形成する定着ローラ（像加熱部材）１と加圧ローラ２とを有している。定着ローラ１及び加圧ローラ２は、記録材Ｐの搬送方向（図２の手前−奥方向、図３の左右方向）に直交する幅方向（図２の左右方向、図３の手前−奥方向）に、互いに平行に延在するように支持されている。

定着ローラ１は、記録材Ｐの搬送方向（図２の手前−奥方向）に直交する幅方向（図２の左右方向）に長尺に形成され、コイル・アセンブリ３で発生する磁束により発熱して記録材上のトナー像（画像）ｔを加熱する像加熱部材を構成する。つまり、定着ローラ１は、所定のキュリー温度に調整された整磁合金であって、誘導コイル６から生ずる磁束により生ずる熱により記録材上のトナー像（画像）ｔを加熱する像加熱部材を構成する。コイル・アセンブリ３は、供給される電流に基づいて磁束を発生する磁束発生手段を構成している。

像加熱部材としての定着ローラ１は、中空（円筒状）の金属層（導電層、芯金）１ｂを有するローラであり、その外周面には、フッ素樹脂等をコーティングした耐熱性の離型層（伝熱材）１ａが形成されている。

誘導発熱体である金属層１ｂは、キュリー温度を所望に調整した整磁合金によって構成されている（特開２０００−３９７９７号公報参照）。この整磁合金として、例えば、鉄、ニッケル、ＳＵＳ４３０、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル−コバルト合金等の磁性金属（導電体、磁性体）が挙げられる。整磁合金は、キュリー点以下では電気抵抗が大きくて発熱量が多いが、キュリー点を超えると磁性を失い電気抵抗が小さくなって発熱量が小さくなる。

定着ローラ１（金属層１ｂ）は、所定のキュリー温度に調整された整磁合金からなり、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３で発生する磁束により発熱して、通過する記録材上の画像を加熱する。即ち、定着ローラ１の金属層１ｂは、厚さが例えば０．０５〜１．５ｍｍに設定されており、金属層１ｂのキュリー温度は、記録材Ｐに対して未定着トナー像ｔが定着可能な定着温度よりも高く、コイルとしての誘導コイル６の耐熱温度よりも低く設定されている。具体的には、定着温度は１９５℃に、耐熱温度は２３０℃に設定され、キュリー温度は２０５℃に設定される。

定着ローラ１は、両端部側をそれぞれ定着装置１１４の手前側と奥側の側板（定着ユニットフレーム）２１，２２間に、軸受２３，２３を介して回転可能に支持されている。中空円筒状の金属層１ｂの内方には、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３が挿入・配置されている。このコイル・アセンブリ３は、定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起してジュール熱を発生させる高周波磁界を生じさせる。

加圧ローラ２は、軸芯２ａ、及び、軸芯２ａの外回り同心一体にローラ状に形成具備させた表面離型性耐熱ゴム層（シリコーンゴム層等）である弾性体層２ｂ等からなる弾性ローラである。この加圧ローラ２は、定着ローラ１の下側に並行に配列されて、軸芯２ａの両端部側をそれぞれ定着装置１１４の手前側と奥側の側板２１，２２間に軸受２６，２６を介して回転自在に支持されている。

加圧ローラ２は、定着ローラ１の下面に対して不図示の付勢手段により弾性体層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力で圧接されている。これにより、加熱部としての所定のニップ長・ニップ幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。なお、定着ニップ部Ｎのニップ長とは記録材搬送方向に直交する幅方向の寸法であり、ニップ幅とは記録材搬送方向の寸法である。

コイル・アセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなるコア（芯材）５、誘導コイル（励磁コイル、誘導発熱源）６、絶縁部材製のステー７等の組み立て体である。コア５は、ボビン４に形成された通孔に挿入されており、誘導コイル６は、このボビン４の周囲に銅線を巻回して形成されている。これらボビン４、コア５、誘導コイル６のユニットが、ステー７に固定支持されている。コイル・アセンブリ３は、ボビン４とは別体に形成されたステー７に固定されて、定着ローラ１外部に露呈しないように収納されている。

コア５としては、透磁率が大きく自己損失の小さい材料が好ましく、例えばフェライト、パーマロイ、センダスト等が適している。ボビン４は、コア５と誘導コイル６とを絶縁する絶縁部としても機能している。

図３における符号１３は分離爪であり、この分離爪１３は、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐが定着ローラ１に巻き付くことを抑え、定着ローラ１から分離させる役目をする。上述したボビン４、ステー７、分離爪１３は、例えば液晶ポリマー、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱及び電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成することができる。

誘導コイル６は、十分な加熱を可能にする交番磁束を発生させるために、抵抗成分を低くし且つインダクタンス（係数が大きい方が好ましい。コイルの巻き数が多い程強くなる）を高くすることが必要である。誘導コイル６の芯線として、φ０．１〜０．３の細線を略８０〜１６０本ほど束ねたリッツ線を用いている。細線には、絶縁被覆電線を用いている。

磁性コア５を支持したボビン４には、その形状に合わせてコイルが定着ローラ１の長手方向に沿うように横長舟型状に複数回巻回されて、誘導コイル６が形成されている。なお、横長舟型状とは、金属層１ｂの内面形状に適切に沿わせるための横断面略半円筒状（横断面略半円樋型）を意味する。

図２に示すように、定着ローラ１の一端部から、誘導コイル６の２本の外方引出しリード線（コイル供給線）６ａ，６ｂが引き出されている。ステー７の手前側の丸軸形状部７ａは、中空軸状に形成されている。丸軸形状部７ａの中空部から外部に引き出された外方引出しリード線６ａ，６ｂは、誘導コイル６に通電する通電部としてのコイル電源１１６に接続されている。

コイル電源１１６は、誘導コイル６に高周波電流を供給する電流供給手段として、定電流を供給する定電流化手段として、また、周波数を可変制御する周波数可変制御手段として構成される。また、コイル電源１１６は、最大電力量を可変に調整可能で、磁束発生手段としてのコイル・アセンブリ３に電流を供給する本発明の電源を構成している。

また、定着ローラ１の上部には、定着ローラ温度の異常上昇時の対策機構としてのサーモスタット１５が配置されている。このサーモスタット１５は、定着ローラ１の表面に接触しており、予め設定された温度になると接点を開放して誘導コイル６への通電を切断し、定着ローラ１が所定温度以上の高温となることを防止する。

図３に示すように、定着ローラ１の上方には、定着ローラクリーナ１４が配置されている。この定着ローラクリーナ１４は、クリーニングウエブ１４ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１４ｂと、ウエブ巻取り軸部１４ｃとを有している。

これら軸部１４ｂ，１４ｃ間のウエブ部分を定着ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１４ｄを有している。押し付けローラ１４ｄで定着ローラ１に押し付けられたウエブ部分により、定着ローラ１面にオフセットしたトナーが拭われることで、定着ローラ面が清掃される。定着ローラ１に押し付けられるウエブ部分は、繰り出し軸部１４ｂ側から巻取り軸部１４ｃ側にウエブ１４ａが少しずつ送られることで徐々に更新される。

図２に示すように、本実施形態において通紙は中央基準で行われる。図２に一点鎖線で示すＣは、その中央基準である。すなわち、いかなるサイズの記録材でも、記録材の中央部は、定着ローラ１の軸方向中央部を通過する。従って、本実施形態の画像形成装置１００では、通紙（通過）できる記録材の最大サイズはＡ３であり、加熱領域は、Ａ３の記録材の幅である２９７ｍｍに合わせて設計されている。

また、通紙できる記録材の最小サイズは、ハガキサイズの縦送りである。本実施形態では、大サイズ紙であるＡ３よりも小さいサイズを小サイズ紙と呼ぶ。この場合、加熱幅よりも記録材の幅が狭いため、記録材の非通紙（非通過）部が加熱されることで非通紙部昇温が起きる可能性がある。

第１サーミスタ１１及び第２サーミスタ１２が、定着ローラ１（金属層１ｂ）を隔てて誘導コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に対して弾性部材で押圧されて弾性的に圧接されている。

第１サーミスタ１１は、定着ローラ１の中央温度検知装置として、小サイズ紙（ハガキサイズ紙）の通紙部領域（通過部）Ｐ２の略中央部に対応する定着ローラ中央部分に接触している。この第１サーミスタ１１は、像加熱部材としての定着ローラ１の表面のうち、所定サイズ（小サイズ紙：Ｂ５サイズ紙、ハガキサイズ紙等）の記録材が通過する通紙部領域（通過部）Ｐ２の温度を検知する本発明の第１温度検知手段を構成する。言い換えると、第１サーミスタ１１は、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向において通紙可能な最小サイズ（小サイズ紙：Ｂ５サイズ紙、ハガキサイズ紙等）の幅の記録材が通過する通紙部（通過部）の温度を検知する第１温度検知手段を構成する。

通紙される記録材Ｐが小サイズ紙（ハガキサイズ紙）の場合、定着ニップ部Ｎにおける大サイズ紙（Ａ３サイズ紙）の通紙部領域Ｐ１と小サイズ紙の通紙部領域Ｐ２との差領域が非通紙部領域（非通過部，非通過領域）Ｐ３となる。

第２サーミスタ１２は、定着ローラ１の小サイズ紙を通紙した際の非通紙部温度を検知するように、大サイズ紙（Ａ３サイズ紙）の通紙部領域Ｐ１と小サイズ紙（ハガキサイズ紙）の通紙部領域Ｐ２との差領域である非通紙部領域Ｐ３に対して接触している。第２サーミスタ１２は、像加熱部材としての定着ローラ１の表面のうち、通紙部領域（通紙部）Ｐ２から外れた非通紙部領域（非通紙部）Ｐ３の温度を検知する本発明の第２温度検知手段を構成する。

第１及び第２サーミスタ１１，１２の定着ローラ温度検知信号は、画像形成装置１００に設けられた制御部（ＣＰＵ）１０４に入力される。この制御部１０４は、装置のメイン電源スイッチ（不図示）のＯＮにより装置を起動させ、所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。定着装置１１４は、駆動源（不図示）の起動により定着ローラ１の回転を開始する。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も回転（連れ回り回転）する。

制御部１０４は、第１サーミスタ（第１温度検知手段）１１の検知結果が所定のキュリー温度（例えば２０５℃）よりも低い第１温度（定着温度で例えば１９５℃）となるように、コイル電源１１６を制御する制御手段を構成する。制御部１０４は、第２サーミスタ１２の検知結果が、所定のキュリー温度（例えば２０５℃）以下で且つ上記第１温度（例えば１９５℃）よりも高い第２温度に達した場合に、コイル電源１１６の最大電力量（電力量）を上記第２温度に達する前の最大電力量（電力量）よりも低下させる。なお、本実施形態では、上記第２温度は例えば、Ａ３サイズ紙の場合は２０５℃、ハガキサイズ紙の場合は２００℃である。

制御部１０４は、第２温度として、記録材通紙方向に直交する幅が大きい記録材（大サイズ紙：Ａ３サイズ紙）の第２温度（例えば２０５℃）よりも、幅が小さい記録材（小サイズ紙：ハガキサイズ紙）の第２温度（例えば２００℃）の方が低くなるように設定する。

制御部１０４は、誘導コイル６を駆動するためのコイル電源１１６を起動させ、このコイル電源１１６から誘導コイル６に高周波電流（例えば１０〜５００ｋＨｚ）を供給させる。これにより、誘導コイル６の周囲に高周波交番磁束が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して定着温度（所定温度）に向かって、つまり本実施形態では１９５℃に向かって昇温していく。この定着ローラ１の昇温が第１及び第２サーミスタ１１，１２で検知され、その検知温度情報が制御部１０４に入力される。

制御部１０４は、第１及び第２サーミスタ１１，１２から入力される定着ローラ１の検知温度が、第１温度（定着温度）である例えば１９５℃に維持されるように、コイル電源１１６から誘導コイル６に供給される電力（電力量）を制御して、定着ローラ１の温度を立ち上げる。これにより、定着ローラ１を定着温度１９５℃とする温度調整が行われる。

この状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入されて定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ１の熱と定着ニップ部Ｎの加圧力とで、未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。

例えば、小サイズ紙の通紙が連続的になされると、通紙部領域である小サイズ紙の通紙部領域Ｐ２に対応する定着ローラ部分の温度は、第１温度（定着温度）である１９５℃に維持される。この場合、非通紙部領域（非通紙部）Ｐ３に対応する定着ローラ部分の温度は、この定着ローラ部分の熱が記録材やトナー像の加熱に消費されないので、定着温度１９５℃を越えて昇温していく。

本実施形態では、低減した最大電力量を復帰する場合は、以下のように制御する。即ち制御部１０４は、コイル電源１１６の最大電力量を低下させた後で、第２サーミスタ１２による検知結果（非通紙部温度）が、第１温度以下（定着温度以下）となった際に、コイル電源１１６の最大電力量を低下させる前の最大電力量に復帰させる。つまり、最大電力量を元に戻すように制御する。なお、本実施形態では、上記第１温度以下とは、例えば１９５℃若しくは１９５℃よりも低くなった場合である。

また本実施形態は、像加熱装置としての定着装置１１４と、定着装置１１４に記録材を搬送する搬送手段としての例えば感光体ドラム１０５及び転写帯電ローラ１０９とを有する構成を備える。さらに、感光体ドラム１０５及び転写帯電ローラ１０９を制御して、定着装置１１４に順次搬送される記録材の間隔（紙間）を調整する調整手段としてのプリントコントローラ１０３を有している（図１参照）。

このプリントコントローラ１０３は、コイル電源１１６の最大電力量を低下させた場合の方が、コイル電源１１６の最大電力量を低下させる前よりも記録材の間隔（いわゆる「紙間」）を長くするように制御する。これにより、低下した最大電力量供給時での定着ローラ１による定着を良好に行うことができる。

ここで、定着ローラ１が、キュリー温度付近で昇温し難くなるメカニズムについて説明する。

すなわち、電磁誘導加熱の発熱量Ｐは、定着ローラ１の金属層１ｂの表皮抵抗Ｒｓに比例し、渦電流ｉの２乗に比例することから、下記の式（１）で表される。

そして、表皮抵抗Ｒｓは、下記の式（２）で表される。

渦電流ｉは、誘導コイル６によって発生する磁界Ｈに比例する。

また、磁界Ｈは、コイルのターン数Ｎとコイル電流Ｉに比例することから、定着ローラ１がキュリー温度未満での発熱量Ｐは、下記の式（３）で表される。

上記式（３）より、定着ローラ１の温度が上昇して、透磁率μが下がると、発熱量Ｐが減少することがわかる。

ここで、非通紙部昇温にいたる枚数について説明すると、本実施形態では、例えば、プロセススピード３５０ｍｍ／ｓで、１分間に、Ａ４サイズの記録材を７５枚通紙することが可能である。この速度で、本発明に係るキュリー点を設定した部材（キュリー材）を用いた定着ローラ１ではなく、一般的な鉄の芯金を用いた定着ローラでＢ５サイズを連続通紙した場合には、１５０枚で、非通紙部の温度の上限である耐熱温度２３０℃に達してしまった。

ここで、コイル電源１１６の部品の昇温について説明する。つまり、上記式（２）より、定着ローラ１の温度が上昇して透磁率μが下がると、定着ローラ１の表皮抵抗Ｒｓが小さくなるため、定着ローラ１のインピーダンスが小さくなる。このとき、電力制御を定電力制御で行っている場合、コイル電源１１６側からみた外部抵抗である定着ローラ１のインピーダンスが小さくなると、定着ローラ１で消費されない電力は、コイル電源１１６の内部抵抗で消費しなければならない。

定着ローラの温度調節制御は、一般に、定着装置で利用できる電力を最大限利用できるように、定電力制御で行うことが一般的である。従って、本発明に係る制御を行わない従来の定着装置では、定着ローラがキュリー温度付近になると、コイル電源の内部抵抗による消費電力が増えて、高周波電源による電源供給が不安定になる場合がある。

また、定着ローラ１の温度調節時の目標温度をキュリー温度以下に設定しても定着ローラ１がキュリー温度付近に昇温する原因は、前述した非通紙部昇温によるものである。非通紙部昇温する幅は、記録材の搬送方向と直交する幅方向（図２の左右方向）での記録材の幅で決まる。以下、「記録材の幅」は、記録材の搬送方向と直交する幅方向の記録材の幅を示すこととする。

定着ローラ１のインピーダンスは、非通紙部昇温している長さによって変化するため、本実施形態では、非通紙部の温度を第２サーミスタ１２によって検知すると共に、記録材の幅に対応して、定着ローラ１に供給する最大電力量を低減するように制御する。

すなわち、記録材のサイズが小さく、非通紙部昇温する長さが長い場合には、低い温度で、定着ローラ１に供給する最大電力量を小さくする。より具体的には、非通紙部昇温の判断は、Ａ３サイズでは、設定されたキュリー温度である２０５℃で最大電力量を低減する設定とし、ハガキサイズでは、キュリー温度手前の２００℃で最大電力量を低減するようにしている。その他のサイズに関しては、比例計算で、最大電力量を下げる温度を決定している。

このように、最大電力量を下げると、結果として、定着ローラ１の温度が下がってしまうため、定着温度（像加熱温度）を維持することが難しくなる。そこで、定着温度が、トナーの定着に必要な最低の温度になった場合には、記録材の通紙間隔（紙間）を長くして定着ローラ１の温度ができるだけ下がらないようにする制御を行う。

すなわち、非通紙部昇温に対して、最大電力量を下げた結果、生産性が下がることがある。従って、少しでも生産性を維持するために、非通紙部昇温の検知をできるだけ遅らせて、最大電力量を下げるタイミングを遅くし、生産性の低下を抑えることが可能である。このような制御を行うことで、画像形成枚数があまり多くない場合は、端部昇温しないので、生産性に影響を与えないようにすることができる。

そして、非通紙部昇温していない状態での最大電力量は、例えば１０００Ｗであるのに対して、非通紙部がキュリー温度の２０５℃になった状態でＡ３サイズを定着している場合は、約９００Ｗに変更する。また、ハガキサイズの場合には、約３００Ｗに変更する。

制御部１０４は、コイル電源１１６の最大電力量を低下させる際に、記録材の通紙方向に直交する幅が大きい記録材（大サイズ紙（Ａ３サイズ紙））よりも、幅が小さい記録材小サイズ紙（ハガキサイズ紙）の方が、低下後の最大電力量が低くなるように制御する。

コイル電源１１６から定着ローラ１の誘導コイル６に供給する電力Ｐｓは、下記の式（４）で表される。但し、式（４）におけるＬは、記録材の幅方向の幅（スラスト幅：ｍｍ）を示す。

ここで、本実施形態の定着装置１１４を用いた作動について図４のフローチャートを参照して説明する。

すなわち、処理がスタートすると、ステップＳ１において画像形成装置１００にプリントジョブが入力される。そしてステップＳ２にて、制御部１０４は、第１サーミスタ１１による検知温度が、所定のキュリー温度（例えば２０５℃）よりも低い第１温度（例えば１９５℃）になったか否かを判断する。その結果、第１サーミスタ１１の検知温度が第１温度になっていなければ、ステップＳ２を繰り返す。

一方、ステップＳ２にて、第１サーミスタ１１の検知温度が第１温度になったと判断すると、制御部１０４は、ステップＳ３において、定着装置１１４による定着を開始する。

引き続き、ステップＳ４にて、制御部１０４は、第２サーミスタ１２による検知温度が、所定のキュリー温度以下で、且つ第１温度よりも高い第２温度（例えば、大サイズ紙の場合は２０５℃、小サイズ紙の場合は２００℃）に達したか否かを判断する。その結果、検知温度が、所定のキュリー温度以下で、且つ第１温度よりも高い第２温度に達していなければ、ステップＳ３を繰り返す。

一方、ステップＳ４で、検知温度が、所定のキュリー温度以下で且つ第１温度よりも高い第２温度に達したと判断した場合、制御部１０４は、ステップＳ５にて、コイル電源１１６の最大電力量を、第２温度に達する前の最大電力量よりも低下させるように制御する。

引き続き、ステップＳ６にて、制御部１０４は、第２サーミスタ１２の温度検知に基づき、第２温度が第１温度以下になったか否かを判断する。その結果、第２温度が第１温度以下になっていなければ、ステップＳ５を繰り返す。

一方、ステップＳ６にて、第２温度が第１温度以下になったと判断すると、制御部１０４は、ステップＳ７において、コイル電源１１６の最大電力量を、ステップＳ５で低減する前の最大電力量に復帰させる。

そして、ステップＳ８にて、制御部１０４は、プリントジョブに残が有るか否かを判断し、プリント残が有ると判断した場合には、ステップＳ３から処理を繰り返す。一方、プリント残が無いと判断した場合にはジョブを終了する。

以上の本実施形態では、制御部１０４が、第２サーミスタ１２の検知結果が所定のキュリー温度以下で且つ第１温度よりも高い第２温度に達した場合に、コイル電源１１６の最大電力量を、第２温度に達する前の最大電力量よりも低下させるように制御する。これにより、定着ローラ１における非通紙部昇温を有効に抑制することができる。さらに、通紙部の温度が設定温度に維持されている状態で端部の温度が上昇したときのコイル電源１１６への負荷を小さくすることが可能となる。

なお、本実施形態では、もし仮に定着ローラ１が耐熱温度を超えようとした場合でも、定着ローラ１上部に接触するサーモスタット１５が、耐熱温度を超えようとする時点で接点を開放して誘導コイル６への通電を確実に遮断する。これにより、定着ローラ１が耐熱温度を超える高温となることを確実に防止することができる。

このように本実施形態では、キュリー温度は、定着ローラ１で画像を加熱する定着温度（像加熱温度）よりも高い温度であって定着装置１１４の耐熱温度よりも低い温度に設定される。ここで、第１サーミスタ１１による検知温度が定着温度となるように誘導コイル６への通電を制御する制御部１０４が、第２サーミスタ１２による検知温度がキュリー温度未満であって定着温度よりも高い第２温度（設定温度）に達したときに、以下のようにできる。つまり、制御部１０４により、誘導コイル６に印加する最大電力量を、第２サーミスタ１２による検知温度が第２温度に達する前の誘導コイル６に印加する最大電力量よりも小さくして、第１サーミスタ１１により検知した温度が定着温度になるように制御できる。

そして、通紙部領域（通紙部）Ｐ２の温度が定着温度に維持されている状態で端部の温度が上昇したときのコイル電源１１６への負荷を小さくすることが可能となる。本実施形態では、定着温度の設定温度は、誘導コイル６に印加する最大電力量を小さくする前と後で同じとする。なお、最大電力量を小さくする制御を行った時には定着温度の設定温度は変えないが、その後、定着温度の設定温度を、最大電力量を小さくする制御よりも前の設定温度よりも低くしても良い。この場合でも、例えば、プロセススピードを低下させる等の制御を行うことにより、定着性を確保することができる。

本実施形態では、第１及び第２温度検知手段として第１及び第２サーミスタ１１，１２を用いたが、第２サーミスタ１２に代えて、磁束検知手段としての磁気コイル１２Ａ（図２に破線で示す）を用いることも可能である。つまり、定着ローラ１の非通紙部領域（非通紙部）Ｐ３の温度がキュリー点に接近した際に変化する漏洩磁束を磁気コイル１２Ａに流れる渦電流として検知することも可能である。或いは、磁性変化に伴って励磁コイル（不図示）に供給される電流値や消費電力の変化を検知する手段を用いることも可能である。

本実施形態の電磁誘導加熱方式の定着装置１１４では、像加熱部材の形態は定着ローラ１に限られず、エンドレスベルト体など他の回転体による形態とすることもできる。また、像加熱部材は誘導発熱体単体の部材として構成することもでき、また、誘導発熱体の層を含む、耐熱性樹脂・セラミックス等の他の材料層との２層以上の複合層部材として構成することもできる。

以上説明した磁束発生手段による誘導発熱体の誘導加熱は、内部加熱方式に限られず、磁束発生手段を誘導発熱体の外側に配設した外部加熱方式の装置構成とすることも可能である。

なお、温度検知手段は、第１及び第２サーミスタ１１，１２に限らず、他の如何なる温度検知素子であってもよく、また、接触式に限らず非接触式の形態とすることもできる。

また、本実施形態では、記録材の搬送を中央基準で搬送する装置構成として説明したが、これに限らず、片側基準で搬送する構成の装置にも本発明を有効に適用できることは勿論である。

１…像加熱部材（定着ローラ）、３…磁束発生手段（コイル・アセンブリ）、６…コイル（誘導コイル）、１１…第１温度検知手段（第１サーミスタ）、１２…第２温度検知手段（第２サーミスタ）、１００…画像形成装置、１０３…調整手段（プリントコントローラ）、１０４…制御手段（制御部）、１０５，１０９…搬送手段（感光体ドラム，転写帯電ローラ）、１１４…像加熱装置（定着装置）、１１６…電源，通電部（コイル電源）、Ｐ…記録材、Ｐ２…通紙部（通紙部領域）、Ｐ３…非通紙部（非通紙部領域）

Claims (5)

1. 供給される電流に基づいて磁束を発生する磁束発生手段と、
   電力量を可変に調整可能で、前記磁束発生手段に電力を供給する電源と、
   所定のキュリー温度に調整された整磁合金からなり、前記磁束発生手段で発生する磁束により発熱して通過する記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、
   前記像加熱部材の表面のうち、所定サイズの記録材が通過する通過部の温度を検知する第１温度検知手段と、
   前記像加熱部材の表面のうち、前記通過部から外れた非通過部の温度を検知する第２温度検知手段と、
   前記第１温度検知手段の検知結果が前記所定のキュリー温度よりも低い第１温度となるように、前記電源から前記磁束発生手段に供給される電力量を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第２温度検知手段の検知結果が、前記所定のキュリー温度以下で、且つ、前記第１温度よりも高い第２温度に達した場合に、前記電源から前記磁束発生手段に供給される電力量を、前記第２温度に達する前の電力量よりも低下させ、
   前記第２温度は、記録材の通過方向に直交する幅が小さい記録材よりも、前記幅が大きい記録材の方が高く設定されている、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記制御手段は、前記電源の電力量を低下させる場合に、記録材の通過方向に直交する幅が大きい記録材よりも、前記幅が小さい記録材の方が、低下後の電力量を低く設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記制御手段は、前記電源の電力量を低下させた後で、前記第２温度検知手段による検知結果が前記第１温度以下となった場合に、前記電源の電力量を低下させる前の電力量に復帰させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置と、
   前記像加熱装置に記録材を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段を制御して、前記像加熱装置に順次搬送される記録材の間隔を調整する調整手段と、を備え、
   前記調整手段は、前記電源の電力量を低下させた場合の方が、前記電源の電力量を低下させる前よりも記録材の間隔を長くする、
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. コイルと、
   前記コイルに通電する通電部と、
   所定のキュリー温度に調整された整磁合金であって、前記コイルから生ずる磁束により生ずる熱により記録材上の画像を加熱する像加熱部材と、
   記録材の搬送方向と直交する方向において通過可能な最小サイズの幅の記録材が通過する通過部の温度を検知する第１温度検知手段と、
   前記最小サイズの記録材が通過しない非通過領域の温度を検知する第２温度検知手段と、
   前記第１温度検知手段により検知した温度が前記像加熱部材で画像を加熱する像加熱温度となるように前記コイルへ供給する電力量を制御する制御手段と、を備え、
   前記キュリー温度は前記像加熱温度よりも高い温度であって像加熱装置の耐熱温度よりも低い温度である像加熱装置において、
   前記制御手段は、
   前記第２温度検知手段により検知した温度が前記キュリー温度未満であって前記像加熱温度よりも高い設定温度に達したときには、前記コイルに供給する電力量を、前記第２温度検知手段により検知した温度が前記設定温度に達する前の前記コイルに供給する電力量よりも小さくして、前記第１温度検知手段により検知した温度が前記像加熱温度になるように制御し、
   前記設定温度は、記録材の通過方向に直交する幅が小さい記録材よりも、前記幅が大きい記録材の方が高く設定されている、
   ことを特徴とする像加熱装置。

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