JPH09160403A - 誘導加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振回路のスイッチング損失を最小限に抑え
る。 【解決手段】 加熱コイルに与えられるインバータの出
力が１００％である場合には、共振回路の電圧ＶD1が最
も小さくなった時にスイッチングされるように、ΔＴ1
遅らせてスイッチをオンし、インバータの出力が３０％
である場合には、スイッチをオンさせる直前の電圧ＶD
の最大値を検出して、共振回路の電圧ＶD2が最も小さく
なるようにスイッチをオンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱コイルの出力
いかんに拘らず、この加熱コイルに高周波電流を誘導さ
せる共振回路のスイッチングに伴う損失を減少させる誘
導加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリ等に用いられてい
る定着装置の省エネルギー化の要請に応えるべく、ウオ
ーミングアップ時間の短い誘導加熱式の定着装置が用い
られるようになった。

【０００３】この誘導加熱定着装置は、図５に示すよう
に、矢印ａ方向に回転駆動可能に設けられた定着ローラ
３０と、当該定着ローラ３０に圧接して設けられ定着ロ
ーラ３０の回転に伴って従動回転する加圧ローラ３１と
を有する。

【０００４】定着ローラ３０は、導電体の円筒形中空パ
イプであり、その内部には、図６に示すように、当該定
着ローラ３０に誘導電流を発生させるためのコイルアッ
センブリ３５の各コイル３０１、３０２、３０３および
３０４が並列または直列に接続されて４個配設されてい
る。そして、このコイルアッセンブリ３５は、該定着ロ
ーラ３０との間に、該定着ローラ３０が回転自在となる
ように僅かなギャップを隔てて固定されているホルダユ
ニット３２に収納されている。

【０００５】ホルダー３６は、図５に示すように定着ロ
ーラ３０の内周面との間に所定寸法の最小限ギャップを
保って、定着ローラ３０の内部に収納され、定着ユニッ
トフレームに固定されて非回転となっている。

【０００６】定着ローラ３０は、炭素鋼管、ステンレス
合金管あるいはニッケル合金管などの導電性部材から形
成され、その外周面にフッ素樹脂をコーティングして、
表面に耐熱離型性層が形成されている。加圧ローラ３１
は、軸芯３３の周囲に、表面離型性耐熱ゴム層であるシ
リコンゴム層３４が形成されている。

【０００７】コイルアセンブリ３５は、図７に示すよう
に、コア４０と、ロの字型の通孔４１を有し、該コア４
０をこの通孔４１に挿入して該コア４０を取り囲むよう
にボビン４２が設けられ、このボビン４２の周りに銅線
を巻いて加熱コイル２０（この加熱コイル２０は前記コ
イル３０１〜３０４のいずれか一つ、またはこれらを総
称して表すものである、以下同じ）を形成してある。

【０００８】コア４０は、例えば、フェライトコアまた
は積層コアからなり、ボビン４２は、例えば、セラミッ
クや耐熱絶縁性エンジニアリング・プラスチックで形成
され、加熱コイル２０を押えてその形状を整える役割を
果たす。

【０００９】このように構成された誘導加熱定着装置は
以下のように動作する。

【００１０】まず、未定着のトナー像が転写されている
シート４５は、図５中左方向から搬送され、定着ローラ
３０と加圧ローラ３１との間のニップ部に向けて送り込
まれる。

【００１１】シート４５は、加熱コイル２０の誘導加熱
により熱せられた定着ローラ３０の熱と、両ローラ３
０、３１から作用する圧力とが加えられながら、ニップ
部を搬送される。これにより、未定着トナーが定着され
て、シート４５上には定着トナー像が形成される。

【００１２】ニップ部を通過したシート４５は、定着ロ
ーラ３０から自然に分離し、あるいは先端部が定着ロー
ラ３０の表面に摺接するように設けられた分離爪３７な
いし分離ガイドによって定着ローラ３０から強制的に分
離され、図５中右方向に搬送される。このシート４５
は、図示しない排紙ローラによって搬送されて、排紙ト
レイ上に排出される。

【００１３】図８は、加熱コイル２０に高周波電流を流
して、定着ローラ３０を誘導加熱するための回路のブロ
ック図である。

【００１４】整流回路１２は、交流電源１０の電圧を整
流し、サーモスタット１４を介して共振用コンデンサ１
６と加熱コイル２０に直流電圧を印加するものである。
この整流回路１２は、ダイオードを４個使用したブリッ
ジ回路であり、全波整流を行う。

【００１５】サーモスタット１４は、定着ローラ３０が
過熱された場合などに直流電圧の印加を遮断する安全ス
イッチである。

【００１６】共振用コンデンサ１６と加熱コイル２０と
で共振回路１９が構成され、加熱コイル２０には高周波
の共振電流が流れる。

【００１７】電圧検出回路１８は、図９（Ｃ）に示すよ
うに、点線で示される基準電圧Ｖref と実線で示される
共振回路１９の電圧ＶD とを比較して、共振回路１９の
電圧ＶD が基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、
スイッチ２１のオンさせるためのトリガ信号を後述する
ディレイ回路２２に出力するものである。なお、基準電
圧Ｖref は、交流電源１０の電圧よりも高くなければな
らないため、交流電源１０の電圧が１００Ｖであるとき
には１４１Ｖ以上、またそれが２３０Ｖであるときには
３２５Ｖ以上に設定する。

【００１８】ディレイ回路２２は、共振回路１９の電圧
ＶD が基準電圧Ｖref よりも低下したことが電圧検出回
路１８によって検出されたときから作動して、予め固定
された時間として設定されている遅延時間が経過したと
きにドライブ回路２３にスイッチ２１をオンさせる信号
を出力するものである。

【００１９】図９（Ｃ）によれば、加熱コイル２０の出
力が１００％に設定されているときには同図左側のよう
に共振回路１９の電圧ＶD1が変化し、また、その出力が
３０％に設定されているときには同図右側のように共振
回路１９の電圧ＶD2が変化し、この共振回路１９の電圧
ＶD1またはＶD2が基準電圧Ｖref よりも小さくなったと
きに、電圧検出回路１８からトリガ信号が出力され、こ
れと同時にディレイ回路２２が作動し、設定されている
遅延時間ΔＴ1 経過後にスイッチ２１オンさせる信号を
出力する。

【００２０】タイマー回路２４は、加熱コイル２０の出
力を設定するべく制御回路２５から出力される出力設定
信号に基づいてスイッチ２１を一定時間ごとに周期的に
オフさせるための信号を出力するものである。なお、出
力設定信号は、図９（Ａ）に示すように、加熱コイル２
０からの出力を調整するための信号であって、アナログ
あるいはデジタルの信号である。

【００２１】ドライブ回路２３は、ディレイ回路２２か
ら出力されるスイッチ２１をオンさせる信号およびタイ
マー回路２４から出力されるスイッチ２１をオフさせる
信号を受けてスイッチ２１をオン−オフ動作させるもの
である。したがって、スイッチ２１には、図９（Ｄ）に
示すように、制御回路２５の制御出力信号によって設定
される加熱コイル２０の出力が１００％であるときには
同図左側のような２０〜３０ＫHZ程度の方形波状の電圧
ＶBが、また、その出力が３０％であるときには同図右
側のような３０〜４０ＫHZ程度の方形波状の電圧ＶBが
与えられる。

【００２２】なお、図８の点線で囲まれた部分は、イン
バータ回路２９を構成し、この回路２９からは制御回路
２５の制御出力信号によって設定される加熱コイル２０
の出力に応じて、図９（Ｂ）に示すような波形の電流Ｉ
L が加熱コイル２０を流れる。

【００２３】このように構成された回路は、概略次のよ
うに動作する。

【００２４】タイマー回路２４は、制御回路２５の出力
制御信号（加熱コイル２０の出力設定）に応じてスイッ
チ２１を周期的にオフさせる時間を設定する。したがっ
て、タイマー回路２４からは、この設定された周期でス
イッチ２１をオフさせる信号が出力される。したがっ
て、図９（Ｄ）に示すように、出力が１００％の出力制
御信号である場合には、２０〜３０ＫHZの周波数でスイ
ッチ２１をオフさせる信号が出力され、出力が３０％の
出力制御信号である場合には、３０〜４０ＫHZの周波数
でスイッチ２１をオフさせる信号が出力される。もちろ
んドライブ回路２３はこのオフさせる信号を受けてスイ
ッチ２１をオフさせる。

【００２５】ドライブ回路２３によってスイッチ２１が
オフされると、加熱コイル２０に蓄えられていたＬＩ²
／２（Ｌ：加熱コイル２０のインダクタンス、Ｉ：加熱
コイル２０の電流）のエネルギーが共振コンデンサ１６
にＣＶ²／２（Ｃ：共振用コンデンサ１６の静電容量、
Ｖ：共振用コンデンサ１６の電圧）を満足するまで移動
し、その結果、図９（Ｄ）に示すように共振回路１９の
電圧ＶD1，ＶD2が上昇する。この上昇がし終わると今度
は逆方向にエネルギの授受が行われるようになって、共
振回路１９の電圧ＶD1，ＶD2が低下し始める。

【００２６】電圧検出回路１８は、低下しつつある共振
回路１９の電圧ＶD1，ＶD2が基準電圧Ｖref よりも低下
したことを検出すると、スイッチ２１のオンさせるため
のトリガ信号を出力する。ディレイ回路２２はこのトリ
ガ信号を受け、遅延時間ΔＴ1 が経過したときにドライ
ブ回路２３にスイッチ２１をオンさせる信号を出力す
る。

【００２７】ドライブ回路２３は、この信号を受けてス
イッチ２１をオンする。

【００２８】スイッチ２１がオンされると、整流回路１
２から共振回路１９に直流電圧が印加されて加熱コイル
２０にエネルギーが蓄えられる。

【００２９】以上の動作を繰り返すことによって、定着
ドラム３０が所望の温度に加熱される。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の定着装置にあっては、ディレイ回路２２が電
圧検出回路１８からのトリガ信号を受けてから、スイッ
チ２１をオンさせるためのトリガ信号を出力するまでの
時間、すなわち遅延時間が固定されている一定の時間Δ
Ｔ1であったために、加熱コイル２０の出力として１０
０％の出力が設定されている場合には、図９（Ｃ）に示
すように、共振回路１９の電圧ＶD1が最小のときにスイ
ッチ２１がオンされるタイミングとなっているので、ス
イッチング損失がほとんどないが、同図に示すように、
その出力が３０％に設定された場合には、共振回路１９
の電圧ＶD2が上昇傾向にある途中でスイッチ２１がオン
されることになるので、その電圧ＶD2の波形は、髭のよ
うに飛び出た部分を有する波形となって、その飛び出た
部分の面積に相当する電力がスイッチング損失となる。

【００３１】具体的には、スイッチ２１をオンした時
に、共振用コンデンサ１６に電圧Ｖが残存していたとす
ると、その電圧に応じた短絡電流Ｉが流れる。したがっ
て、このＶとＩとの積に相当する電力がスイッチング損
失となって消費されることになる。

【００３２】このように、スイッチング損失が発生する
と、この損失に応じた熱は回路素子の温度を上昇させる
ように働くため、インバータ回路２９の小形化、低コス
ト化が難しくなる。また、定着装置の省エネルギー化に
も反することになる。

【００３３】本発明は、以上のような従来の問題点を解
消するためになされたものであり、共振回路への通電を
制御するスイッチのスイッチングのタイミングを加熱コ
イルの出力に応じて変化させるようにし、加熱コイルの
出力いかんに拘らず、スイッチング損失を最小限に抑え
ることができる誘導加熱定着装置の提供を目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、定着ローラに内蔵された加熱コイルと並列に共振用
コンデンサを接続して共振回路を構成し、当該共振回路
に接続されたスイッチング手段を周期的にオン−オフさ
せることで当該共振回路に整流された直流電圧を断続的
に印加させ、前記加熱コイルから誘導される高周波誘導
電流によって当該定着ローラを誘導加熱する誘導加熱定
着装置において、前記加熱コイルの出力を設定する出力
設定手段と、前記共振回路の電圧を検出する電圧検出手
段と、前記出力設定手段による前記加熱コイルの出力設
定に応じた遅延時間を演算する遅延時間演算手段と、前
記電圧検出手段によって前記共振回路の電圧が所望の電
圧まで低下したことが検出されたときには、当該低下し
たことが検出されたときから当該遅延時間演算手段で演
算された遅延時間経過後に前記スイッチング手段をオン
するオン手段とを有することを特徴とする誘導加熱定着
装置である。

【００３５】このように、スイッチング手段をオンする
タイミングを、出力設定手段によって設定された加熱コ
イルの出力に応じて変化させると、加熱コイルの出力い
かんに拘らず、共振回路の電圧が最も低下したときにス
イッチング手段をオンさせることができるようになる。

【００３６】請求項２に記載の発明は、定着ローラに内
蔵された加熱コイルと並列に共振用コンデンサを接続し
て共振回路を構成し、当該共振回路に接続されたスイッ
チング手段を周期的にオン−オフさせることで当該共振
回路に交流電源からの整流された直流電圧を断続的に印
加させ、前記加熱コイルから誘導される高周波誘導電流
によって当該定着ローラを誘導加熱する誘導加熱定着装
置において、前記共振回路の最大電圧を前記交流電源の
周波数に応じた周期で検出する最大電圧検出手段と、前
記共振回路の電圧を検出する電圧検出手段と、前記最大
電圧検出手段で検出される最大電圧に応じた遅延時間を
演算する遅延時間演算手段と、前記電圧検出手段によっ
て前記共振回路の電圧が所望の電圧まで低下したことが
検出されたときには、当該低下したことが検出されたと
きから当該遅延時間演算手段で演算された遅延時間経過
後に前記スイッチング手段をオンするオン手段とを有す
ることを特徴とする誘導加熱定着装置である。

【００３７】このように、スイッチング手段をオンする
タイミングを、最大電圧検出手段によって検出された最
大電圧に応じて変化させると、加熱コイルの出力いかん
に拘らず、共振回路の電圧が最も低下したときにスイッ
チング手段をオンさせることができるようになる。

【００３８】請求項３に記載の発明は、定着ローラに内
蔵された加熱コイルと並列に共振用コンデンサを接続し
て共振回路を構成し、当該共振回路に接続されたスイッ
チング手段を周期的にオン−オフさせることで当該共振
回路に整流された直流電圧を断続的に印加させ、前記加
熱コイルから誘導される高周波誘導電流によって当該定
着ローラを誘導加熱する誘導加熱定着装置において、前
記共振回路の最大電圧を前記スイッチング手段のオン周
期で検出する最大電圧検出手段と、前記共振回路の電圧
を検出する電圧検出手段と、前記最大電圧検出手段で検
出される最大電圧に応じた遅延時間を演算する遅延時間
演算手段と、前記電圧検出手段によって前記共振回路の
電圧が所望の電圧まで低下したことが検出されたときに
は、当該低下したことが検出されたときから当該遅延時
間演算手段で演算された遅延時間経過後に前記スイッチ
ング手段をオンするオン手段とを有することを特徴とす
る誘導加熱定着装置である。

【００３９】このように、スイッチング手段をオンする
タイミングを、最大電圧検出手段によって検出された最
大電圧に応じて変化させると、加熱コイルの出力いかん
に拘らず、共振回路の電圧が最も低下したときにスイッ
チング手段をオンさせることができるようになる。

【００４０】

【発明の実施の形態】誘導加熱定着装置は、ウオーミン
グアップタイムを短縮して省エネルギー化を促進するた
めに開発されたが、ウオーミングアップタイムの短縮の
ためには、定着ローラなどの被加熱物の低熱容量化が要
求されるのみならず、温度リップルを小さく抑える温度
制御をする必要がある。このためには、加熱の出力を変
化させた制御が最適である。

【００４１】本発明は、このように加熱の出力を変化さ
せた場合でも、スイッチング損失を最小限に抑えようと
するものである。

【００４２】図１は、本発明にかかる誘導加熱定着装置
の加熱制御を行う回路のブロック図であり、請求項１の
発明にかかるものである。

【００４３】整流回路１２は、交流電源１０の電圧を整
流し、サーモスタット１４を介して共振用コンデンサ１
６と加熱コイル２０に直流電圧を印加するものである。
この整流回路１２は、ダイオードを４個使用したブリッ
ジ回路であり、全波整流を行う。

【００４４】サーモスタット１４は、定着ローラ３０が
過熱された場合などに直流電圧の印加を遮断する安全ス
イッチである。

【００４５】共振用コンデンサ１６と加熱コイル２０と
で共振回路１９が構成され、加熱コイル２０には高周波
の共振電流が流れる。

【００４６】電圧検出回路１８は、図４（Ｃ）に示すよ
うに、点線で示される基準電圧Ｖref と実線で示される
共振回路１９の電圧ＶD とを比較して、共振回路１９の
電圧ＶD が基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、
スイッチ２１のオンさせるためのトリガ信号を後述する
ディレイ回路２２に出力するものである。なお、基準電
圧Ｖref は、交流電源１０の電圧よりも高くなければな
らないため、交流電源１０の電圧が１００Ｖであるとき
には１４１Ｖ以上、またそれが２３０Ｖであるときには
３２５Ｖ以上に設定する。

【００４７】ディレイ回路２２は、共振回路１９の電圧
ＶD が基準電圧Ｖref よりも低下したことが電圧検出回
路１８によって検出されたときから作動し、演算された
遅延時間が経過したときにドライブ回路２３にスイッチ
２１をオンさせる信号を出力するものである。

【００４８】この遅延時間は、制御回路２５から出力さ
れる出力制御信号、つまり、加熱コイル２０の出力を設
定するための信号に基づいてディレイ回路２２で演算さ
れる。図４（Ｃ）に示すように、加熱コイル２０の出力
が１００％に設定されているときには遅延時間をΔＴ1
に、また、その出力が３０％に設定されているときには
遅延時間をΔＴ2 にそれぞれ設定する。この遅延時間
は、加熱コイル２０の出力が１００％に設定されている
とき、また、３０％に設定されているときの共振回路１
９の電圧ＶD1やＶD2の変化状態（波形）から求める。

【００４９】加熱コイル２０の出力が１００％に設定さ
れているときには、図４（Ｃ）左側のように共振回路１
９の電圧ＶD1が変化し、この共振回路１９の電圧ＶD1が
基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、電圧検出回
路１８からトリガ信号が出力され、これと同時にディレ
イ回路２２が作動し、制御回路２５から出力される出力
制御信号に基づいて演算された遅延時間をΔＴ1 が経過
した後にスイッチ２１オンさせる信号が出力されること
になる。

【００５０】一方、加熱コイル２０の出力が３０％に設
定されたときには、図４（Ｃ）右側のように共振回路１
９の電圧ＶD2が変化し、この共振回路１９の電圧ＶD2が
基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、電圧検出回
路１８からトリガ信号が出力され、これと同時にディレ
イ回路２２が作動し、制御回路２５から出力される出力
制御信号に基づいて演算された遅延時間をΔＴ2 が経過
した後にスイッチ２１をオンさせる信号が出力されるこ
とになる。

【００５１】タイマー回路２４は、加熱コイル２０の出
力を設定するべく制御回路２５から出力される出力設定
信号に基づいてスイッチ２１を一定時間ごとに周期的に
オフさせるための信号を出力するものである。なお、出
力設定信号は、図４（Ａ）に示すように、加熱コイル２
０からの出力を調整するための信号であって、アナログ
あるいはデジタルの信号である。

【００５２】ドライブ回路２３は、ディレイ回路２２か
ら出力されるスイッチ２１をオンさせる信号およびタイ
マー回路２４から出力されるスイッチ２１をオフさせる
信号を受けてスイッチ２１をオン−オフ動作させるもの
である。したがって、スイッチ２１には、図４（Ｄ）に
示すように、制御回路２５の制御出力信号によって設定
される加熱コイル２０の出力が１００％であるときには
同図左側のような２０〜３０ＫHZ程度の方形波状の電圧
ＶBが、また、その出力が３０％であるときには同図右
側のような３０〜４０ＫHZ程度の方形波状の電圧ＶBが
与えられる。

【００５３】共振用コンデンサ１６と加熱コイル２０と
でインバータ回路２９を構成し、この回路２９からは制
御回路２５の制御出力信号によって設定される加熱コイ
ル２０の出力に応じて、図４（Ｂ）に示すような波形の
電流ＩL が加熱コイル２０を流れる。

【００５４】このように構成された回路は、概略次のよ
うに動作する。

【００５５】タイマー回路２４は、制御回路２５の出力
制御信号（加熱コイル２０の出力設定）に応じてスイッ
チ２１を周期的にオフさせる時間を設定する。したがっ
て、タイマー回路２４からは、この設定された周期でス
イッチ２１をオフさせる信号が出力される。したがっ
て、図４（Ｄ）に示すように、出力が１００％の出力制
御信号である場合には、２０〜３０ＫHZの周波数でスイ
ッチ２１をオフさせる信号が出力され、出力が３０％の
出力制御信号である場合には、３０〜４０ＫHZの周波数
でスイッチ２１をオフさせる信号が出力される。もちろ
んドライブ回路２３はこのオフさせる信号を受けてスイ
ッチ２１をオフさせる。

【００５６】ドライブ回路２３によってスイッチ２１が
オフされると、加熱コイル２０に蓄えられていたＬＩ²
／２（Ｌ：加熱コイル２０のインダクタンス、Ｉ：加熱
コイル２０の電流）のエネルギーが共振コンデンサ１６
にＣＶ²／２（Ｃ：共振用コンデンサ１６の静電容量、
Ｖ：共振用コンデンサ１６の電圧）を満足するまで移動
し、その結果、図４（Ｄ）に示すように共振回路１９の
電圧ＶD1，ＶD2が上昇する。この上昇がし終わると今度
は逆方向にエネルギの授受が行われるようになって、共
振回路１９の電圧ＶD1，ＶD2が低下し始める。

【００５７】出力が１００％の出力制御信号である場
合、電圧検出回路１８は、低下しつつある共振回路１９
の電圧ＶD1が基準電圧Ｖref よりも低下したことを検出
すると、スイッチ２１をオンさせるためのトリガ信号を
出力する。ディレイ回路２２はこのトリガ信号を受け、
演算された遅延時間ΔＴ1 が経過したときにドライブ回
路２３にスイッチ２１をオンさせる信号を出力する。ま
た、出力が３０％の出力制御信号である場合、電圧検出
回路１８は、低下しつつある共振回路１９の電圧ＶD2が
基準電圧Ｖref よりも低下したことを検出すると、スイ
ッチ２１のオンさせるためのトリガ信号を出力する。デ
ィレイ回路２２はこのトリガ信号を受け、演算された遅
延時間ΔＴ2 が経過したときにドライブ回路２３にスイ
ッチ２１をオンさせる信号を出力する。

【００５８】ドライブ回路２３は、この信号を受けてス
イッチ２１をオンする。

【００５９】このように、加熱コイル２０の出力に応じ
て、共振回路１９の電圧ＶD が最小になった時にスイッ
チ２１がオンされるようにディレイ回路２２から出力さ
れる信号の出力タイミングを変化させると、図４（Ｃ）
に示すように共振回路１９の電圧ＶD の波形が滑らかに
なり、スイッチング損失を最小限に抑えることができ
る。

【００６０】このように、スイッチ２１がオンされる
と、整流回路１２から共振回路１９に直流電圧が印加さ
れて加熱コイル２０にエネルギーが蓄えられる。

【００６１】以上の動作を繰り返すことによって、定着
ドラム３０が所望の温度に加熱される。

【００６２】図２は、本発明の他の実施の形態ににかか
る誘導加熱定着装置の加熱制御を行う回路のブロック図
であり、請求項２の発明にかかるものである。この回路
は、図１の回路とはピークホールド回路２７が付加され
ている点で相違するが、他の部分は図１と同一の機能を
有しているので、その説明は省略する。

【００６３】ピークホールド回路２７は、整流回路１２
から出力する脈動する波形の１周期ごと、換言すれば、
交流電源１０の１／２周期ごとに、共振回路１９の最大
電圧を検出するものである。

【００６４】図４（Ｃ）に示すように、共振回路１９の
電圧ＶD の最大値は、制御回路２５から出力される出力
制御信号、つまり、加熱コイル２０の出力を設定するた
めの信号に応じて変化する。たとえば、同図に示すよう
に、加熱コイル２０の出力が１００％に設定されている
ときには図４（Ｃ）左側に示すようにその最大値は高
く、また、その出力が３０％に設定されているときに
は、その図の右側に示すように低くなる。この最大値
は、加熱コイル２０の出力に応じて変化するから、この
最大値を検出すれば、加熱コイルの出力を間接的に把握
することができる。

【００６５】ディレイ回路２２は、共振回路１９の電圧
ＶD が基準電圧Ｖref よりも低下したことが電圧検出回
路１８によって検出されたときから作動し、演算された
遅延時間が経過したときにドライブ回路２３にスイッチ
２１をオンさせる信号を出力するものである。

【００６６】この遅延時間は、ピークホールド回路２７
によって検出された共振回路１９の電圧ＶD の最大値に
基づいてディレイ回路２２で演算される。図４（Ｃ）に
示すように、加熱コイル２０の出力が１００％に設定さ
れているときに検出された最大値では遅延時間をΔＴ1
に、また、その出力が３０％に設定されているときに検
出された最大値では遅延時間をΔＴ2 にそれぞれ設定す
る。

【００６７】加熱コイル２０の出力が１００％に設定さ
れているときには、図４（Ｃ）左側のように共振回路１
９の電圧ＶD1が変化し、この共振回路１９の電圧ＶD1が
基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、電圧検出回
路１８からトリガ信号が出力され、これと同時にディレ
イ回路２２が作動し、ピークホールド回路２７によって
検出された共振回路１９の電圧ＶD の最大値に基づいて
演算された遅延時間ΔＴ1 が経過した後にスイッチ２１
をオンさせる信号が出力されることになる。

【００６８】一方、加熱コイル２０の出力が３０％に設
定されたときには、図４（Ｃ）右側のように共振回路１
９の電圧ＶD2が変化し、この共振回路１９の電圧ＶD2が
基準電圧Ｖref よりも小さくなったときに、電圧検出回
路１８からトリガ信号が出力され、これと同時にディレ
イ回路２２が作動し、ピークホールド回路２７によって
検出された共振回路１９の電圧ＶD の最大値に基づいて
演算された遅延時間ΔＴ2 が経過した後にスイッチ２１
をオンさせる信号が出力されることになる。

【００６９】このように、加熱コイル２０の出力を共振
回路１９の最大電圧値から間接的に検出して、共振回路
１９の電圧ＶD が最小になった時にスイッチ２１がオン
されるようにディレイ回路２２から出力される信号の出
力タイミングを変化させると、図４（Ｃ）に示すように
共振回路１９の電圧ＶD の波形が滑らかになり、スイッ
チング損失を最小限に抑えることができる。

【００７０】図３は、本発明の他の実施の形態にかかる
誘導加熱定着装置の加熱制御を行う回路のブロック図で
あり、請求項３の発明にかかるものである。この回路
は、図２の回路とはピークホールド回路２７のサンプリ
ング周期がスイッチ２１のオン周期で行われる点が相違
するのみである。

【００７１】他の回路構成や回路動作は、図２の回路と
全く同一であるので、これらの説明は省略する。

【００７２】以上のように、スイッチ２１をオンさせる
直前の電圧ＶＤの最大値を検出するので、出力に関係な
く最適タイミングになり、加熱コイル２０に残っている
エネルギーがスイッチ２１のオンによって逃げてしまう
ことがなくなり、実験によれば、電源電圧がＡＣ１００
Ｖの時に基準電圧Ｖref を２００Ｖに設定し、さらに、
加熱コイル２０の出力が１００％のときの遅延時間ΔＴ
1 を７μｓｅｃ，加熱コイル２０の出力が３０％のとき
の遅延時間ΔＴ2 を４μｓｅｃとした場合、スイッチン
グ損失が５．６Ｗとなり、電源電圧と基準電圧が同条件
で加熱コイルの出力と無関係に遅延時間ΔＴ1 を７μｓ
ｅｃｄとした従来では８．３Ｗのスイッチング損失であ
ったから、２．７Ｗスイッチング損失を減少することが
できた。また、電源電圧がＡＣ２３０Ｖの時に基準電圧
Ｖref を４００Ｖに設定し、さらに、加熱コイル２０の
出力が１００％のときの遅延時間ΔＴ1 を１０μｓｅ
ｃ，加熱コイル２０の出力が３０％のときの遅延時間Δ
Ｔ2 を７μｓｅｃとした場合もほぼ同様にスイッチング
損失の減少が確認できた。

【００７３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明においては、スイ
ッチング手段をオンするタイミングを、出力設定手段に
よって設定された加熱コイルの出力に応じて変化させた
ので、加熱コイルの出力いかんに拘らず、共振回路の電
圧が最も低下したときにスイッチング手段をオンさせる
ことができ、スイッチング損失を最小限に抑えることが
できる。

【００７４】請求項２および請求項３に記載の発明にお
いては、スイッチング手段をオンするタイミングを、最
大電圧検出手段によって検出された最大電圧に応じて変
化させたので、加熱コイルの出力いかんに拘らず、共振
回路の電圧が最も低下したときにスイッチング手段をオ
ンさせることができ、スイッチング損失を最小限に抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる誘導加熱定着装置の加熱制御
を行う回路のブロック図である。

【図２】 本発明の他の実施の形態ににかかる誘導加熱
定着装置の加熱制御を行う回路のブロック図である。

【図３】 本発明の他の実施の形態ににかかる誘導加熱
定着装置の加熱制御を行う回路のブロック図である。

【図４】 図１から図３の回路の動作説明に供する図で
ある。

【図５】 一般的な誘導加熱定着装置の構成を示す断面
図である。

【図６】 図５に示した誘導加熱定着装置で用いられて
いる定着ローラの透視図である。

【図７】 図６に示した定着ローラ内に収納されるコイ
ルアッセンブリの斜視図である。

【図８】 図６に示した定着ローラの加熱制御を行う回
路のブロック図である。

【図９】 図８に示した回路の動作説明に供する図であ
る。

【符号の説明】

１０…交流電源、 １６…共振用コンデンサ、１８…
電圧検出回路、 １９…共振回路、２０…加熱コイ
ル、 ２１…スイッチ、２２…ディレイ回路、
２３…ドライブ回路、２４…タイマー回路、 ２５…
制御回路、２７…ピークホールド回路、２９…インバー
タ回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラ（３０）に内蔵された加熱コ
   イル（２０）と並列に共振用コンデンサ（１６）を接続
   して共振回路（１９）を構成し、当該共振回路（１９）
   に接続されたスイッチング手段（２１）を周期的にオン
   −オフさせることで当該共振回路（１９）に整流された
   直流電圧を断続的に印加させ、前記加熱コイル（２０）
   から誘導される高周波誘導電流によって当該定着ローラ
   （３０）を誘導加熱する誘導加熱定着装置において、 前記加熱コイル（２０）の出力を設定する出力設定手段
   （２５）と、 前記共振回路（１９）の電圧を検出する電圧検出手段
   （１８）と、 前記出力設定手段（２５）による前記加熱コイル（２
   ０）の出力設定に応じた遅延時間を演算する遅延時間演
   算手段（２２）と、 前記電圧検出手段（１８）によって前記共振回路（１
   ９）の電圧が所望の電圧まで低下したことが検出された
   ときには、当該低下したことが検出されたときから当該
   遅延時間演算手段（２２）で演算された遅延時間経過後
   に前記スイッチング手段（２１）をオンするオン手段
   （２３）とを有することを特徴とする誘導加熱定着装
   置。
2. 【請求項２】 定着ローラ（３０）に内蔵された加熱コ
   イル（２０）と並列に共振用コンデンサ（１６）を接続
   して共振回路（１９）を構成し、当該共振回路（１９）
   に接続されたスイッチング手段（２１）を周期的にオン
   −オフさせることで当該共振回路（１９）に交流電源
   （１０）からの整流された直流電圧を断続的に印加さ
   せ、前記加熱コイル（２０）から誘導される高周波誘導
   電流によって当該定着ローラ（３０）を誘導加熱する誘
   導加熱定着装置において、 前記共振回路（１９）の最大電圧を前記交流電源（１
   ０）の周波数に応じた周期で検出する最大電圧検出手段
   （２７）と、 前記共振回路（１９）の電圧を検出する電圧検出手段
   （１８）と、 前記最大電圧検出手段（２７）で検出される最大電圧に
   応じた遅延時間を演算する遅延時間演算手段（２２）
   と、 前記電圧検出手段（１８）によって前記共振回路（１
   ９）の電圧が所望の電圧まで低下したことが検出された
   ときには、当該低下したことが検出されたときから当該
   遅延時間演算手段（２２）で演算された遅延時間経過後
   に前記スイッチング手段（２１）をオンするオン手段
   （２３）とを有することを特徴とする誘導加熱定着装
   置。
3. 【請求項３】 定着ローラ（３０）に内蔵された加熱コ
   イル（２０）と並列に共振用コンデンサ（１６）を接続
   して共振回路（１９）を構成し、当該共振回路（１９）
   に接続されたスイッチング手段（２１）を周期的にオン
   −オフさせることで当該共振回路（１９）に整流された
   直流電圧を断続的に印加させ、前記加熱コイル（２０）
   から誘導される高周波誘導電流によって当該定着ローラ
   （３０）を誘導加熱する誘導加熱定着装置において、 前記共振回路（１９）の最大電圧を前記スイッチング手
   段（２１）のオン周期で検出する最大電圧検出手段（２
   ７）と、 前記共振回路（１９）の電圧を検出する電圧検出手段
   （１８）と、 前記最大電圧検出手段（２７）で検出される最大電圧に
   応じた遅延時間を演算する遅延時間演算手段（２２）
   と、 前記電圧検出手段（１８）によって前記共振回路（１
   ９）の電圧が所望の電圧まで低下したことが検出された
   ときには、当該低下したことが検出されたときから当該
   遅延時間演算手段（２２）で演算された遅延時間経過後
   に前記スイッチング手段（２１）をオンするオン手段
   （２３）とを有することを特徴とする誘導加熱定着装
   置。