JPH09102385A

JPH09102385A - 加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09102385A
Application number: JP27981295A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawazu; 孝夫河津; Makoto Takeuchi; 誠竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱方式の加熱装置、該装置を熱定
着装置として備えた画像形成装置について、効率のよい
電磁誘導加熱を可能にすること、精度のよい温度制御を
可能にすること、安価・安全で効率よい電源供給構成に
すること等。【解決手段】磁界発生手段１１・１２と、該磁界発生
手段の発生磁界が印加され渦電流が生じることにより発
熱する電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体１
を有し、該電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転
体の発熱により被加熱材Ｓを加熱する加熱装置におい
て、電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体１に
対してその軸方向に磁界発生手段の発生磁界が印加され
ること、磁界発生手段が強磁性心材１２に巻線を施した
励磁コイル１１であり、電磁誘導発熱部材もしくは電磁
誘導発熱回転体１に対してその軸方向に励磁コイルの発
生磁界が印加される方向に強磁性心材１２に巻線１１が
施されていること等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界発生手段と、
該磁界発生手段の発生磁界が印加され渦電流が生じるこ
とにより発熱する電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発
熱回転体を有し、該電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導
発熱回転体の発熱により被加熱材を加熱する加熱装置、
及び該加熱装置を画像の熱定着装置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加熱装置としての熱定着装置
を例にして説明する。

【０００３】画像形成装置の熱定着装置は、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被記録材（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）を被記録材面に永久
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式の熱定着装置が多用され
ている。

【０００４】図１２にその概略構成模型図を示した。即
ち、加熱ローラ（ヒートローラ）としての定着ローラ５
１と加圧ローラ５２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Ｎに画像定着すべき被記録材Ｓを導入して挟
持搬送させて、定着ローラ５１の熱と、圧接部の加圧力
にて未定着画像Ｔを加熱溶融させ被記録材面に染み込ま
せて熱定着させるものである。

【０００５】定着ローラ５１は、一般にアルミニウムの
中空金属ローラを基体５１ａとし、その外周面に離型層
（オフセット防止層）５１ｂ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５３を挿入配置してある。ハロゲンヒータ５
３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５２は、芯金５２ａ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５２ｂからなり、弾性層５２ｂの弾性変形により
定着ローラ５１との間に所定幅の加熱ニップＮが形成さ
れる。

【０００７】定着ローラ５１のハロゲンヒータ５３は通
電電力により発熱し、その熱は輻射並びに対流によって
定着ローラ５１の中空金属ローラ基体５１ａに伝導し
て、該金属ローラ基体５１ａを加熱する。金属ローラ基
体５１ａ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５１は一様な温度分布とな
る。

【０００８】ハロゲンヒータ５３は図には省略したがト
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
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。定着ローラ５３には温度検出素子、一般にサーミス
タ感熱素子５４を外接させてあり、この感熱素子５４に
より定着ローラ５１の温度が検出され、その検出温度情
報によりスイッチング素子によってハロゲンヒータ５３
に対する電力供給がオン／オフ制御されて、定着ローラ
５１の温度が目標の一定温度に温調制御される。

【０００９】しかし上記のようなハロゲンヒータを用い
た熱定着装置は、熱源である棒状ハロゲンヒータ５３が
熱を伝えたいローラ基体５１ａからかなり離れたローラ
中空部中央部に配置されているため、ローラに到達する
までの熱抵抗、及びローラの熱容量によって、その熱モ
デルは非常に複雑な構成となり、解折困難なものになっ
てしまう。また定着ローラ５１の温度検出素子５４、例
えばサーミスタ感熱素子が定着ローラ５１の外部表面に
接する構造をとるため、ローラ表面を傷めてしまうこと
になる。

【００１０】熱源からの熱伝達モデルが単純な熱定着装
置として、定着ローラとしての金属ローラ自体を磁界の
印加で渦電流を生じさせてジュール熱で発熱させる電磁
誘導加熱方式の装置がある。この装置の場合は熱源は定
着ローラ自体であるため、熱源からの熱伝達モデルが極
めて単純な構成となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記後者の電磁誘導加
熱方式の熱ローラ式熱定着装置においては、定着ローラ
としての金属ローラが効率よく発熱するためにはローラ
金属に磁界を効果的に供給する必要があり、磁界を供給
する励磁コイルと磁界を受ける金属ローラの構成が問題
となる。

【００１２】また、装置制御部への安価で効率よい電源
供給方法を考える必要がある。

【００１３】本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱装置、
及び該加熱装置を画像の熱定着装置として備えた画像形
成装置について、効率のよい電磁誘導加熱を可能にする
こと、精度のよい温度制御を可能にすること、安価・安
全で効率よい電源供給構成にすること等を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする電磁誘導加熱方式の加熱装置及び該加熱装置を
画像の熱定着装置として備えた画像形成装置である。

【００１５】（１）磁界発生手段と、該磁界発生手段の
発生磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する
電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、
該電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱
により被加熱材を加熱する加熱装置において、電磁誘導
発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体に対してその軸方
向に磁界発生手段の発生磁界が印加されることを特徴と
する加熱装置。

【００１６】（２）磁界発生手段と、該磁界発生手段の
発生磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する
電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、
該電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱
により被加熱材を加熱する加熱装置において、磁界発生
手段が強磁性心材に巻線を施した励磁コイルであり、電
磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体に対してそ
の軸方向に励磁コイルの発生磁界が印加される方向に強
磁性心材に巻線が施されていることを特徴とする加熱装
置。

【００１７】（３）電磁誘導発熱回転体が金属ローラで
あることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱
装置。

【００１８】（４）磁界発生手段と、該磁界発生手段の
発生磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する
電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、
電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱に
より被加熱材を加熱する加熱装置において、電磁誘導発
熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱を制御する温
度制御手段を有することを特徴とする加熱装置。

【００１９】（５）温度制御手段は、電磁誘導発熱部材
もしくは電磁誘導発熱回転体の温度を検出する温度検出
手段と、磁界発生手段に電力を供給する電力供給手段
と、前記温度検出手段により検出した温度と予め定めら
れた目標温度とを比較することによって前記電力供給手
段を制御する電力制御手段を有していることを特徴とす
る（４）に記載の加熱装置。

【００２０】（６）温度検出手段が電磁誘導発熱回転体
に内接されていることを特徴とする（５）に記載の加熱
装置。

【００２１】（７）温度検出手段が被加熱材を加熱する
加熱ニップ近傍において電磁誘導発熱回転体に内接され
ていることを特徴とする（５）又は（６）に記載の加熱
装置。

【００２２】（８）温度制御手段は、温度検出手段を一
個もしくは複数個有し、該温度検出手段によって検出さ
れる温度により被加熱材を加熱する加熱ニップの温度を
演算し、加熱ニップの温度もしくはそれに近い温度で電
磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱を制
御することを特徴とする（５）乃至（７）の何れか１つ
に記載の加熱装置。

【００２３】（９）電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導
発熱回転体に対してその軸方向に磁界発生手段の発生磁
界が印加されることを特徴とする（４）乃至（８）の何
れか１つに記載の加熱装置。

【００２４】（１０）磁界発生手段が強磁性心材に巻線
を施した励磁コイルであり、電磁誘導発熱部材もしくは
電磁誘導発熱回転体に対してその軸方向に励磁コイルの
発生磁界が印加される方向に強磁性心材に巻線が施され
ていることを特徴とする（４）乃至（８）の何れか１つ
に記載の加熱装置。

【００２５】（１１）電磁誘導発熱回転体が金属ローラ
であることを特徴とする（４）乃至（１１）の何れか１
つに記載の加熱装置。

【００２６】（１２）被加熱材が未定着画像を担持した
被記録材であり、装置が未定着画像を被記録材に熱定着
させる熱定着装置であることを特徴とする（１）乃至
（１１）の何れか１つに記載の加熱装置。

【００２７】（１３）被記録材に未定着画像を形成担持
させる画像形成手段と、未定着画像を被記録材に熱定着
させる熱定着装置を有する画像形成装置において、熱定
着装置が（１）乃至（１１）の何れか１つに記載の加熱
装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００２８】（１４）被記録材に未定着画像を形成担持
させる画像形成手段と、未定着画像を被記録材に熱定着
させる熱定着装置を有する画像形成装置において、熱定
着装置が（１）乃至（１１）の何れか１つに記載の加熱
装置であり、画像形成手段の電源制御部と、熱定着装置
の電力制御手段の電源制御部が、同一の供給電源により
駆動されることを特徴とする画像形成装置。

【００２９】〈作用〉ａ）電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体に対
してその軸方向に磁界発生手段の発生磁界が印加され
る、あるいは磁界発生手段が励磁コイルであり、電磁誘
導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体に対してその軸
方向に励磁コイルの発生磁界が印加される方向に強磁性
心材に巻線が施されていることにより、電磁誘導発熱部
材もしくは電磁誘導発熱回転体に対して大きい磁界を容
易に供給することができ、効率よい電磁誘導加熱が可能
となる。

【００３０】ｂ）温度制御手段の温度検出手段が電磁誘
導発熱回転体に内接されていること、該温度検出手段が
被加熱材を加熱する加熱ニップ近傍において電磁誘導発
熱回転体に内接されていること、温度制御手段は、温度
検出手段を一個もしくは複数個有し、該温度検出手段に
よって検出される温度により被加熱材を加熱する加熱ニ
ップの温度を演算し、加熱ニップの温度もしくはそれに
近い温度で電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転
体の発熱を制御すること等の構成により、電磁誘導発熱
回転体の外表面を傷めることなく、さらに電磁誘導発熱
回転体の温度を加熱ニップ付近の温度あるいは同程度の
温度で精度よく制御することが可能である。

【００３１】ｃ）画像形成手段の電源制御部（低電圧電
源制御部）と、熱定着装置の電力制御手段の電源制御部
を同一の供給電源により駆動させる構成により、安価な
電源が構成可能であり、かつ画像形成手段の電源制御部
の電源停止時における熱定着装置の故障・暴走を防止す
る構成が可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図４）（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
画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザ
プリンタ５０１である。

【００３３】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。

【００３４】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）されたレーザビームによる走査
露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に目的
の画像情報の静電潜像が形成される。

【００３５】その形成潜像が現像装置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。

【００３６】一方、給紙ローラ５０５の駆動により給紙
カセット５０２内に収容の被記録材（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、その給送被
記録材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。

【００３７】転写ニップ部を出た被記録材は回転感光ド
ラム５１７の面から順次に分離されて、加熱装置として
の熱定着装置Ａに導入されてトナー画像の熱定着処理を
受ける。熱定着装置Ａについては次の（２）項で詳述す
る。

【００３８】熱定着装置Ａを出た被記録材は排紙ローラ
５１１により積載トレイ５１２にプリントアウトされ
る。

【００３９】また、被記録材分離後の回転感光ドラム面
はクリーニング装置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。

【００４０】本例のプリンタは感光ドラム５１７・一次
帯電ローラ５１９・現像装置５２０・クリーニング装置
５２２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。

【００４１】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。

【００４２】５０３はカセット５０２内の被記録材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の被記録材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）、
５１０は排紙部の被記録材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。

【００４３】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、レジスト
ローラ対５０６にレジストクラッチ５２５を介して駆動
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の各ユニット、熱定着装置Ａ、排紙
ローラ５１１にも駆動力を与えている。

【００４４】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、
熱定着装置Ａによる電子写真プロセスの制御、プリンタ
本体５０１内の被記録材の搬送制御を行なっている。

【００４５】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。

【００４６】（２）熱定着装置Ａ図２は熱定着装置Ａの概略構成模型図である。本例の熱
定着装置Ａは電磁誘導加熱方式の熱ローラ式装置であ
る。

【００４７】１は加熱ローラとしての定着ローラ、２は
加圧ローラであり、互いに並行配列して所定の押圧力を
もって圧接し両ローラ間に所定幅の加熱ニップＮを形成
させて矢示の方向に所定の周速度で回転駆動される。

【００４８】定着ローラ１は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ等の磁性金属の中空ローラを基体１ａとし、そ
の外周面に離型層１ｂとして耐熱ゴム層等を形成したも
のである。

【００４９】１１・１２は磁界発生手段としての励磁コ
イル１１・１２であり、定着ローラ１の中空内に挿入配
置させてある。励磁コイル１１・１２は高透磁率の強磁
性材例えばフェライトの心材１２と、該心材１２に施し
た巻線１１より構成されている。図３はこの励磁コイル
１１・１２の斜視模型図である。３０は励磁コイルの巻
線１１に高周波電流を供給するための高周波コンバータ
である。１１ａ・１１ｂは給電接点部である。１３は定
着ローラ１の温度を検出する温度検出素子、例えばサー
ミスタである。本例は定着ローラ１の内側面であって、
加熱ニップＮ付近の被記録材搬入側に対応する位置に接
触させて配設してある（定着ローラに内接）。３１は温
度検出素子１３によって検出された温度を基に高周波コ
ンバータ３０を制御する制御回路である。

【００５０】励磁コイルは巻線１１に高周波電流Ｉが流
されることで磁界が発生する。図４は本例装置における
磁束２１・２２の流れを示す概略図である。本例では励
磁コイルの発生する磁界の方向が定着ローラ１の軸方向
になる方向に巻線１１は心材１２に施されており、図３
に示す様に心材１２に均一に巻かれている。

【００５１】高周波コンバータ３０より励磁コイルの巻
線１１に電流Ｉが供給されると、磁界が生じる。磁性金
属で構成されている定着ローラ１は、心材１２と主磁路
を形成するため、励磁コイルより生じる磁束の大部分２
１が磁性金属の定着ローラ１に供給される。磁性金属に
高周波磁界が印加されると、渦電流損が生じ、定着ロー
ラ１自体が発熱することになる。つまり定着ローラ１
は、励磁コイルの巻線１１に高周波電流Ｉが流されるこ
とで発生する磁界の作用で磁性金属基体１ａに渦電流が
生じジュール熱で磁性金属基体１ａ自体、即ち定着ロー
ラ１自体が電磁誘導加熱方式で発熱する。

【００５２】定着ローラ１の温度は、該ローラに内接の
温度検出素子１３で検出され、制御回路３１により予め
決定された温度と比較することにより、高周波コンバー
タ３０の出力が制御されて、定着ローラ１の温度が目標
の一定温度に温調制御される。

【００５３】加圧ローラ２は、芯金２ａ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２ｂからなり、弾性層２ｂの弾性変形により定着ロー
ラ１との間に所定幅の加熱ニップＮが形成される。

【００５４】そして定着ローラ１と加圧ローラ２を回転
させ、また定着ローラ１が電磁誘導加熱されて所定の温
度に温調された状態において、該ローラ対１・２の圧接
部である加熱ニップＮに画像定着すべき被記録材Ｓを導
入して挟持搬送させて、定着ローラ１の熱と、圧接部の
加圧力にて未定着画像（トナー画像）Ｔを加熱溶融させ
被記録材面に染み込ませて熱定着させるものである。

【００５５】本例のように、電磁誘導発熱回転体として
の磁性金属定着ローラ１に対してその軸方向に励磁コイ
ルの発生磁界が印加される方向に強磁性心材１２に巻線
１１が施されている（図３）ことにより、励磁コイルに
電力が供給されると、大きな磁界が容易に磁性金属定着
ローラ１に印加され、効率よい発熱（電磁誘導加熱）が
可能となる。

【００５６】温度検出素子１３を定着ローラ１に内接す
ることにより、該ローラ表面との摩擦傷をなくすことが
可能であり、かつ定着ローラ温度を加熱ニップ付近の温
度で制御でき、精度よい温度制御が可能である。

【００５７】〈実施形態例２〉（図５）図５は本例の励磁コイル１１・１２の斜視模型図であ
る。前述実施形態例１における励磁コイル１１・１２は
図３のように心材１２の長手に沿って略全長部に渡って
巻線１１を均一分布で施したものであるが、本例では巻
線１４を心材１２の長手方向の少なくとも一か所（本例
は３か所部）に集中して巻いた形態のとしたものであ
る。他の装置構成は実施形態例１の装置と同様である。

【００５８】励磁コイルの巻線１１について上記の巻き
方を用いることで、巻線１１の全長を短くでき、かつ発
生する磁界の大きさを制御でき、効率の良い定着ローラ
１の発熱が可能となる。

【００５９】〈実施形態例３〉（図６）本例は温度検出素子１３の配置場所を図６のように、定
着ローラ１の内側面であって、加熱ニップＮ付近の被記
録材搬出側に対応する位置に接触させて配設したもので
ある。励磁コイルの巻線形態は実施形態例１の図３の形
態、実施形態例２の図５の形態のどちらでもよい。

【００６０】上記の温度検出素子１３の配置をとること
により、実際の定着温度により近い温度で、定着ローラ
１の加熱を制御することができる。

【００６１】〈実施形態例４〉（図７）本例は温度検出素子を２個用いて定着ローラ１の温度を
検出することを特徴としている。

【００６２】即ち本例は図７のように、定着ローラ１の
内側面であって、加熱ニップＮ付近の被記録材搬入側に
対応する位置と、加熱ニップＮ付近の被記録材搬出側に
対応する位置との２か所部に第１と第２の２つの温度検
出素子１３ａ・１３ｂを接触させて配設したものであ
る。

【００６３】第１と第２の２つの温度検出素子１３ａ・
１３ｂの各検出温度が制御回路３１に入力する。２個の
温度検出素子１３ａ・１３ｂで検出された温度で被記録
材Ｓの通過する加熱ニップＮの温度を演算することによ
り、加熱ニップの温度で高精度に定着ローラ１の発熱を
制御することができる。

【００６４】〈実施形態例５〉（図８〜図１０）本例は、画像形成手段の電源制御部（第１の電源制御
部、低電圧電源制御部）と、熱定着装置の電力制御手段
の電源制御部（第２の電源制御部）が、同一の供給電源
により駆動されることを特徴としている。

【００６５】図８は、画像形成装置の低圧電源と、熱定
着装置Ａの制御部の回路ブロックである。

【００６６】ＡＣ入力２００はＲＦＩフィルタ２０１・
２０２・２２３を介して低圧電源及び熱定着装置Ａの制
御部に供給される。

【００６７】熱定着装置Ａの制御部では、ＡＣ入力２０
０からＲＦＩフイルタ２０１・２０２を介してダイオー
ブリッジ２０３により整流される。ただし、電磁誘導加
熱方式では、電圧を平滑する必要はないためコンデンサ
２０７は、ＲＦＩフィルタと同様な機能を果たす程度で
あり、低圧電源部の平滑コンデンサ２２５の様な大容量
は必要ない。

【００６８】励磁コイル２０４は、定着ローラ（磁性金
属ローラ）１内の強磁性の心材（１２）に巻線（１１）
が巻かれている。定着装置Ａは画像形成装置本体より着
脱可能な構成を取るため、励磁コイル２０４と定着ロー
ラ１の温度検出を行なうサーミスタ２３２（１３）は、
コネクタ２０５を介して接続される。コンデンサ２０６
は励磁コイル２０４と共振動作を行なうための共振コイ
ルで、整流されたＡＣ入力２００は、励磁コイル２０４
と共振コンデンサ２０６を介して、スイッチング素子２
０７（ＭＯＳＦＥＴ又はトランジスタ、ＩＧＢＴ等を用
いる）によりスイッチングされる。

【００６９】スイッチング素子２０７がオンした場合、
励磁コイル２０４により発生した磁界は、定着ローラ１
に渦電流を発生させ、定着ローラ１を発熱させる。抵抗
２０８は過電流検出抵抗であり、スイッチング素子２０
７に流れる電流がある一定以上になると、電磁誘導制御
部２１２によりスイッチング素子２０７をＯＦＦする。

【００７０】電磁誘導制御部２１２は、サーミスタ２３
２により検出された定着ローラ１の温度を、目標温度に
保つよう制御する。また、画像形成装置内のエンジンコ
ントローラ５２６（図１）より送られる信号（ＯＮ／Ｏ
ＦＦ）に従い、スイッチング素子２０７を駆動／停止を
行う。

【００７１】図９は上記の電磁誘導制御部２１２の内部
ブロック図を示す。サーミスタ２３２の検出電圧は、基
準電圧回路４１２の出力電圧が、抵抗４０７とサーミス
タ２３２により分圧された結果得られる。コンデンサ４
０６はノイズ取り用である。この検出電圧は、基準電圧
回路４１２の出力電圧を抵抗４０８と４０９で分圧した
目標電圧（目標温度）と、エラーアンプ４０５により比
較、増幅される。エラーアンプ４０５の出力電圧とＰＷ
Ｍコンパレータ４０４で設定された条件に従い、スイッ
チング素子２０７（図８）は、抵抗２０９、２１１及び
ダイオード２１０を介してＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

【００７２】定着ローラ１の温度が低い場合には、サー
ミスタ２３２からの検出電圧は目標電圧より小さいた
め、エラーアンプ４０５の出力により、ＰＷＭコンパレ
ータ４０４のオンデューティは大きくなる。その結果、
励磁コイル２０４に流れる電流が増加し、定着ローラ１
に発生する渦電流も増加し、定着ローラ１の温度が高く
なる。定着ローラ１の温度が高い場合には、逆の動作と
なる。

【００７３】過電流検出抵抗２０８の検出電圧は、抵抗
３０１と３０２で分圧され、カレントリミッタ４００に
よりＯＮ／ＯＦＦ信号をＰＷＭコンパレータ４０４にお
くり、スイッチング素子２０７をＯＮ／ＯＦＦする。コ
ンデンサ４０３はノイズ取り用である。スイッチング素
子２０７に過電流がながれた場合は、過電流検出抵抗２
０８の検出電圧が大きくなり、カレントリミッタ４００
がＰＷＭコンパレータ４０４にＯＦＦ信号を送り、スイ
ッチング素子２０７をＯＦＦし、スイッチング素子２０
７への通電を断つ。

【００７４】また、電源投入時のスイッチング素子２０
７及び制御回路２１２の保護のため、ソフトスタート機
能４１０を有しており、コンデンサ４１１によりソフト
スタートの時間を設定している。

【００７５】低圧電源の制御部では、ＡＣ入力２００か
らＲＦＩフイルタ２２３を介してダイオーブリッジ２２
４、コンデンサ２２５により整流、平滑される。ＡＣ入
力は整流、平滑された後、トランス２１３の１次側巻線
２１４を介してスイッチング素子２２６（ＭＯＳＦＥＴ
等を用いる）によりスイッチングされる。本例では、低
圧電源部としてフライバック方式をとっている。

【００７６】従って、スイッチング素子２２６のオフ期
間にトランス２１３の２次側巻線２１６とダイオード２
１９を介してコンデンサ２２０に電荷をチャージする。
また、低圧電源部の２次側制御部２２１では、コンデン
サ２２０に発生した電圧をもとにエンジンコントローラ
５２６（図１）又はビデオコントローラ５２７へ電源電
圧を供給する。

【００７７】トランス２１３の２次側巻線２１６に発生
する電圧は、巻線２１５の出力電圧として検出され、電
源制御部２２７により制御される。

【００７８】図１０は上記の電源制御部２２７の内部ブ
ロック図を示す。

【００７９】巻線２１５の出力電圧は抵抗３０９と３１
０により分圧され、その分圧された電圧は基準電源３１
１で設定される目標電圧と、エラーアンプ３０８により
比較、増幅される。エラーアンプ３０８の出力電圧とＰ
ＷＭコンパレータ３０４で設定された条件に従い、スイ
ッチング素子２２６は、抵抗２２８、２２９及びダイオ
ード２３０を介してＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

【００８０】ＯＶＰ３０５は、巻線２１５の出力電圧を
監視する過電圧保護機能であり、その条件はツェナーダ
イオード３０６及びコンデンサ３０７によって設定され
ている。過電流検出抵抗２３１の検出電圧は抵抗３０１
と３０２によって分圧され、カレントリミッタ３００に
より、スイッチング素子２２６に流れる電流の大きさを
判別し、スイッチング素子２２６の過電流保護をおこな
う。コンデンサ３０３はノイズ取り用である。

【００８１】また、電源投入時のスイッチング素子２２
６及び制御回路の保護のためにソフトスタート３１２機
能を有しており、コンデンサ３１３によりソフトスター
ト時間を制御している。

【００８２】本例では低圧電源部にフライバック方式を
用いたが、フォワード方式等その他の制御方式を用いて
もよい。

【００８３】電源制御部２２７の制御電源は、起動抵抗
２３３と巻線２１５からの出力電圧をダイオード２１７
とコンデンサ２１８により平滑して得られる。また、電
磁誘導制御部２１２の制御電源もこの巻線２１５より供
給する。

【００８４】従って、電磁誘導制御部２１２は、低圧電
源部での異常発生時には確実に動作の停止が可能にな
る。つまり、低圧電源部が停止しているときには、電磁
誘導加熱制御部２１２が故障、暴走することを防ぐこと
ができる。

【００８５】〈実施形態例６〉（図１１）本例は、電磁誘導加熱方式・フィルム加熱方式の加熱装
置（熱定着装置）である。

【００８６】３１は横断面略半円弧状・樋型で、図面に
垂直方向を長手とする横長のフィルムガイド部材（ステ
ィ）、３２はこのフィルムガイド部材３１の下面の略中
央部に長手に沿って形成した溝内に収容保持させた横長
の磁性金属製の電磁誘導発熱部材、３３はこの電磁誘導
発熱部材３２付きのフィルムガイド部材３１にルーズに
外嵌させた円筒状の耐熱性フィルム、１１・１２はフィ
ルムガイド部材３１の内側に配設した磁界発生手段とし
ての励磁コイルである。

【００８７】そしてフィルム３３を挟ませて電磁誘導発
熱部材３２の下面に弾性加圧ローラ２を圧接させて所定
幅の加熱ニップＮを形成させてある。加圧ローラ２は駆
動源Ｍの駆動力が不図示のギア等の動力伝達機構を介し
て伝達されて所定の周速度で矢示の反時計方向に回転駆
動される。

【００８８】フィルムガイド部材３１は、例えば、ＰＰ
Ｓや液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。

【００８９】耐熱性フィルム３３は、熱容量を小さくし
て装置のクイックスタート性を向上させるために、膜厚
を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μ
ｍ以上とした、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のある
ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＰＰＳ等の単層フィルム、あるいは
ポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ等の
ベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等を
離型層としてコーティングした複合層フィルム等であ
る。

【００９０】フィルム３３は、少なくとも画像形成実行
時に加圧ローラ２が回転駆動されることで、該加圧ロー
ラ２の回転駆動により加熱ニップＮにおいて加圧ローラ
２とフィルム３３の外面との摩擦力でフィルム３３に回
転力が作用して、フィルム内面が加熱ニップＮにおいて
電磁誘導発熱部材３２の下面に密着して摺動しつつフィ
ルムガイド部材３１の外回りを矢示の時計方向に所定の
周速度、即ち画像転写部側から搬送されてくる未定着画
像Ｔを担持した被記録材Ｓの搬送速度と略同一の周速度
でシワなく回転駆動される。この場合、フィルム３３の
内面とこれが摺動する電磁誘導発熱部材３２の下面との
摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の潤
滑剤を介在させるとよい。

【００９１】本例では励磁コイルの発生する磁界の方向
が電磁誘導発熱部材３２の長軸方向になる方向に巻線１
１は心材１２に施されている。励磁コイルの巻線形態は
実施形態例１の図３の形態、実施形態例２の図５の形態
のどちらでもよい。

【００９２】励磁コイルの巻線１１に電流が供給される
と磁界が生じる。磁性金属で構成されている電磁誘導発
熱部材３２は、心材１２と主磁路を形成するため、励磁
コイルより生じる磁束の大部分が磁性金属の電磁誘導発
熱部材３２に供給される。磁性金属に高周波磁界が印加
されると、渦電流損が生じ、電磁誘導発熱部材３２自体
が発熱することになる。つまり電磁誘導発熱部材３２
は、励磁コイルの巻線１１に高周波電流が流されること
で発生する磁界の作用で渦電流を生じジュール熱で電磁
誘導加熱方式で発熱する。

【００９３】電磁誘導発熱部材３２の温度は図には省略
したけれども前述例の場合と同様に温度検出素子で検出
され、制御回路により予め決定された温度と比較するこ
とにより、高周波コンバータの出力が制御されて、電磁
誘導発熱部材３２の温度が目標の一定温度に温調制御さ
れる。

【００９４】而して、加圧ローラ２の回転駆動によりフ
ィルム３３が回転され、また電磁誘導発熱部材３２が所
定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、
加熱ニップＮの加圧ローラ２とフィルム３３との間に未
定着画像Ｔを有する被加熱材としての被記録材Ｓがその
画像担持面側をフィルム３３側にして導入されて加熱ニ
ップＮにおいてフィルム外面に密着し、フィルム３３と
一緒に加熱ニップＮを挟持搬送されていくことにより、
電磁誘導発熱部材３２の熱がフィルム３３を介して付与
されまた加熱ニップＮの加圧力を受けて未定着画像Ｔが
被記録材Ｓの面に熱圧定着される。加熱ニップＮを通っ
た被記録材Ｓはフィルム３３の外面から分離されて搬送
される。

【００９５】本例の装置は耐熱性フィルム３３を加圧ロ
ーラ２で駆動する加圧ローラ駆動式・テンションレスタ
イプの装置であるが、エンドレスベルト状の耐熱性フィ
ルムを少なくとも電磁誘導発熱部材３２と駆動ローラと
の間に懸回張設して駆動ローラの回転力で回転駆動させ
る構成にすることもできる。耐熱性フィルムをロール巻
きにした有端の長尺フィルムにして巻き取り走行させる
構成にすることもできる。

【００９６】フィルム３３を電磁誘導発熱部材にしてフ
ィルム３３自体を励磁コイル１１・１２の発生磁界で電
磁誘導発熱させる構成にすることもできる。

【００９７】本発明の加熱装置は実施形態例の熱定着装
置としてばかりでなく、そのた、例えば、画像を担持し
た被記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装
置、仮定着する装置、シート状物を給紙して乾燥処理・
ラミネート処理する装置等の加熱装置として広く使用で
きることは勿論である。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁誘導加熱方式の加熱装置、及び該加熱装置を画像の熱
定着装置として備えた画像形成装置について、効率のよ
い電磁誘導加熱が可能となる、精度のよい温度制御が可
能となる、安価・安全で効率よい電源供給構成にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概略構成図

【図２】熱定着装置の要部の構成模型図

【図３】励磁コイル部分の斜視模型図

【図４】磁束の流れを示す概略図

【図５】実施形態例２の熱定着装置における励磁コイル
部分の斜視模型図

【図６】実施形態例３の熱定着装置の要部の構成模型図

【図７】実施形態例４の熱定着装置の要部の構成模型図

【図８】画像形成装置の低圧電源と熱定着装置の制御部
の回路ブロックである。

【図９】電磁誘導制御部の内部ブロック図

【図１０】電源制御部の内部ブロック図

【図１１】実施形態例６の熱定着装置の要部の構成模型
図

【図１２】ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱
定着装置の要部の構成模型図

【符号の説明】

Ａ熱定着装置の総括符号１定着ローラ２加圧ローラ１１・１２巻線と心材からなる励磁コイル１３・１３ａ・１３ｂ温度検出手段Ｎ加熱ニップＳ被記録材Ｔトナー画像３０高周波コンバータ３１制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界発生手段と、該磁界発生手段の発生
磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する電磁
誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、該電
磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、電磁誘導発熱
部材もしくは電磁誘導発熱回転体に対してその軸方向に
磁界発生手段の発生磁界が印加されることを特徴とする
加熱装置。
【請求項２】磁界発生手段と、該磁界発生手段の発生
磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する電磁
誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、該電
磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、磁界発生手段が強磁性心材に巻線を施した励磁コイルで
あり、電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体に
対してその軸方向に励磁コイルの発生磁界が印加される
方向に強磁性心材に巻線が施されていることを特徴とす
る加熱装置。
【請求項３】電磁誘導発熱回転体が金属ローラである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱
装置。
【請求項４】磁界発生手段と、該磁界発生手段の発生
磁界が印加され渦電流が生じることにより発熱する電磁
誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体を有し、電磁
誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱により
被加熱材を加熱する加熱装置において、電磁誘導発熱部
材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱を制御する温度制
御手段を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】温度制御手段は、電磁誘導発熱部材もし
くは電磁誘導発熱回転体の温度を検出する温度検出手段
と、磁界発生手段に電力を供給する電力供給手段と、前
記温度検出手段により検出した温度と予め定められた目
標温度とを比較することによって前記電力供給手段を制
御する電力制御手段を有していることを特徴とする請求
項４に記載の加熱装置。
【請求項６】温度検出手段が電磁誘導発熱回転体に内
接されていることを特徴とする請求項５に記載の加熱装
置。
【請求項７】温度検出手段が被加熱材を加熱する加熱
ニップ近傍において電磁誘導発熱回転体に内接されてい
ることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の加熱
装置。
【請求項８】温度制御手段は、温度検出手段を一個も
しくは複数個有し、該温度検出手段によって検出される
温度により被加熱材を加熱する加熱ニップの温度を演算
し、加熱ニップの温度もしくはそれに近い温度で電磁誘
導発熱部材もしくは電磁誘導発熱回転体の発熱を制御す
ることを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１つ
に記載の加熱装置。
【請求項９】電磁誘導発熱部材もしくは電磁誘導発熱
回転体に対してその軸方向に磁界発生手段の発生磁界が
印加されることを特徴とする請求項４乃至請求項８の何
れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１０】磁界発生手段が強磁性心材に巻線を施
した励磁コイルであり、電磁誘導発熱部材もしくは電磁
誘導発熱回転体に対してその軸方向に励磁コイルの発生
磁界が印加される方向に強磁性心材に巻線が施されてい
ることを特徴とする請求項４乃至請求項８の何れか１つ
に記載の加熱装置。
【請求項１１】電磁誘導発熱回転体が金属ローラであ
ることを特徴とする請求項４乃至請求項１１の何れか１
つに記載の加熱装置。
【請求項１２】被加熱材が未定着画像を担持した被記
録材であり、装置が未定着画像を被記録材に熱定着させ
る熱定着装置であることを特徴とする請求項１乃至請求
項１１の何れか１つに記載の加熱装置。
【請求項１３】被記録材に未定着画像を形成担持させ
る画像形成手段と、未定着画像を被記録材に熱定着させ
る熱定着装置を有する画像形成装置において、熱定着装
置が請求項１乃至請求項１１の何れか１つに記載の加熱
装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】被記録材に未定着画像を形成担持させ
る画像形成手段と、未定着画像を被記録材に熱定着させ
る熱定着装置を有する画像形成装置において、熱定着装
置が請求項１乃至請求項１１の何れか１つに記載の加熱
装置であり、画像形成手段の電源制御部と、熱定着装置
の電力制御手段の電源制御部が、同一の供給電源により
駆動されることを特徴とする画像形成装置。