JPH10301442A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定電力の供給を行うことで、地域による電
源電圧変動や、時間による電源電圧変動に依らず、一定
の消費電力・ウェイトタイムを実現する、又電源から見
た負荷変動の少ない、加熱装置、定着装置、該加熱装置
もしくは定着装置を備えた画像形成装置を実現する。 【解決手段】 装置に入力するＡＣライン電圧及び電流
を測定することにより、最大に供給可能な電力を制御す
る手段１０７・１０８・１０９を有すること、本体電源
を含めた最大供給可能電力を設定し、本体動作に応じ
て、最大供給電力を動的に制御する手段を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置、定着装
置、該加熱装置もしくは定着装置を備えた画像形成装置
に関する。

【０００２】より詳しくは、加熱装置、定着装置、画像
形成装置における定着装置の電力制御及び温度制御に関
するものである。

【０００３】

【従来の技術】例えば、電子写真方式・静電記録方式・
磁気記録方式等の適宜の画像形成プロセスを用いた画像
形成装置において、被記録材（記録媒体；転写材シー
ト、感光紙、静電記録紙、印字用紙など）に転写方式あ
るいは直接方式にて形成担持させた目的の画像情報に対
応した未定着画像（未定着トナー画像）を熱定着させる
加熱装置としての定着装置は従来一般にハロゲンヒータ
ーを熱源とする熱ローラー方式の装置が多用されてい
る。

【０００４】近時は、熱ローラー方式の装置よりも、熱
効率が良くて省エネルギー性・クイックスタート性（オ
ンデマンド）等に優れることから、磁気誘導加熱方式の
加熱装置が実用に供されるようになってきた。

【０００５】磁気誘導加熱方式の加熱装置は、磁界発生
手段の発生磁界で磁気誘導発熱する加熱体（発熱体）を
有し、該加熱体の熱により被加熱材を加熱するものであ
る。

【０００６】図１０と図１１にそれぞれ、磁気誘導加熱
方式の加熱装置（定着装置）において磁界発生手段とし
ての励磁コイルに対して電力を供給する電源装置として
の高周波電源装置（励磁回路、スイッチング電源回路）
と、スイッチング制御回路の一例を示した。

【０００７】磁気誘導加熱方式の加熱装置における高周
波電源装置は通常のスイッチング電源装置のそれと類似
している。図１０の高周波電源装置において、３０１は
ブリッジダイオード、３０２はフィルムコンデンサ、３
０３は共振コンデンサ、３０４は磁気誘導加熱方式加熱
装置における磁界発生手段としての励磁コイル、３０５
はスイッチング素子、３０６はダイオード、３０７はカ
レントトランス、３０８はスイッチング制御回路であ
る。

【０００８】図１１はスイッチング制御回路３０８の詳
細図であり、３０９はレギュレータ、３１０はオン時間
定義用コンデンサ、３１１はオフ時間定義用コンデン
サ、３１２・３１３は充電用トランジスタ、３１４・３
１５は放電用トランジスタ、３１７・３１８はコンパレ
ータ、３１９はＦＦ（フリップフロップ）である。３１
６は温度測定素子からの入力用フィルタである。

【０００９】スイッチング制御回路３０８の出力がオン
すると、その信号によりオン時間を構成するトランジス
タ３１４がターンオフし、コンデンサへの放電過程が終
了すると共に、充電過程がスタートする。

【００１０】充電過程では、トランジスタ３１２からな
る定電流回路で充電を行い、充電時間はコンデンサの容
量と抵抗Ｒにより決まる電圧の上昇と、コンパレータ３
１８に入力される比較電圧とで決定される。

【００１１】コンパレータ３１８の入力において、基準
となる比較電圧より充電電圧が高くなると、コンパレー
タ３１８の出力は直ちに反転する。この結果、ＦＦ３１
９がオフ、さらにトランジスタ３１４はオンになり、オ
ン時間決定用充電回路の放電過程がスタートする。この
様にしてオン時間は終了する。

【００１２】オフ時間の決定はオン時間のそれと類似し
ている。即ち、オフと同時にオン時間を構成するトラン
ジスタ３１５をターンオフ、オフ時間決定用コンデンサ
の放電を終了させ、充電過程を開始する。

【００１３】充電時間は先と同様、コンデンサの容量と
抵抗値による充電電流、比較用基準電圧の値によって決
定される。基準値より充電電圧が大きくなると、直ちに
コンパレータ３１７の出力を反転し、オフ時間決定回路
の充電過程を終了、オン時間決定回路の充電過程をスタ
ートさせる。

【００１４】この様にしてオン時間、オフ時間を構成し
ている。

【００１５】磁気誘導加熱方式の加熱装置において、磁
界発生手段としての励磁コイル３０４の発生磁界で磁気
誘導発熱する加熱体の熱により被加熱材（被記録材）を
加熱する被加熱材加熱部（熱定着部）の温度変化は温度
測定素子例えばサーミスタにより測定される。

【００１６】その測定される温度変化情報が高周波電源
装置の定着制御部に伝えられる。定着制御部はこの温度
変化情報を基にスイッチング制御回路３０８のスイッチ
ングデューティを変化させる事で励磁コイル３０４に対
する供給電力を制御して被加熱材加熱部の温度制御を行
っている。

【００１７】具体的には、温度情報による電力調整は比
較回路３１８に与える基準電圧を変化させる事により行
われる。温度測定素子よりの被加熱材加熱部の温度情報
をフィルター回路３１６（この場合、ローパスフィル
タ）により高周波成分を除去し、その後に信号処理を行
う。通常は、温度データは非線形データであるため、リ
ニアライズを行い、デューティ情報に変換する。これら
を行う必要がない場合があり、例えば、サーミスタ特性
他が、使用する温度領域では全くリニアと見なせる場合
等には当然行わないで良い。

【００１８】最終的に、オン時間決定用のコンパレータ
にこの電圧を入力し、それに基づいて制御する事によ
り、オン時間制御、即ちデューティ制御による温度制御
を実現している。

【００１９】通常は、このときの最大電力は定着以外の
画像形成装置のシステム全体の最大消費電力を見積り、
プリントシステム全体としての消費電力が規格により定
められた最大消費電力を越えない範囲に設定され、その
値は一定とするのが普通である。

【００２０】これは、ヒーター定格といった形で定めら
れており、磁気誘導加熱では、磁界発生手段である励磁
コイル３０４、磁気誘導発熱性部材（加熱体）の材質、
共振現象を起こす周波数、スイッチング周波数等により
変化する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式の場合、電
源電圧変化に伴い、電源の供給電力が変化してしまう
為、例えばＡＣラインの電圧が１２５Ｖの地域と８５Ｖ
の地域では大幅にウェイトタイム（定着装置にあっては
定着部のウェイトタイム）が変化してしまう。

【００２２】加熱装置が磁気誘導加熱方式以外の加熱装
置、例えばハロゲンヒーターを用いた熱ローラー方式の
加熱装置である場合も同様である。

【００２３】ここで、１２５Ｖの地域と８５Ｖの地域に
関して、１００Ｖ系を採用している国により、最低８５
Ｖから１２７Ｖの差がある。２００Ｖ系も同様に２００
〜２４０Ｖの差がある。また、公称の電圧が仮に１００
Ｖの所でも変電所から近いか遠いかによる地域差があ
る。

【００２４】そこで本発明は、これを一定電力の供給を
行うことで、地域による電源電圧変動や、時間による電
源電圧変動に依らず、一定の消費電力・ウェイトタイム
を実現する、又電源から見た負荷変動の少ない、加熱装
置、定着装置、該加熱装置もしくは定着装置を備えた画
像形成装置を実現することを目的とする。

【００２５】

【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、加熱装置、定着装置、該加熱装置もしくは定
着装置を備えた画像形成装置である。

【００２６】（１）装置に入力するＡＣライン電圧及び
電流を測定することにより、最大に供給可能な電力を制
御する手段を有することを特徴とした加熱装置。

【００２７】（２）本体電源を含めた最大供給可能電力
を設定し、本体動作に応じて、最大供給電力を動的に制
御する手段を有することを特徴とする加熱装置。

【００２８】（３）磁気誘導加熱を用いた加熱装置に於
て、装置に入力するＡＣライン電圧及び電流を測定する
ことにより、最大に供給可能な電力を制御する手段を有
することを特徴とした加熱装置。

【００２９】（４）磁界発生手段の発生磁界で磁気誘導
発熱する加熱体を有し、該加熱体の熱により被加熱材を
加熱する磁気誘導加熱方式の加熱装置に於て、磁界発生
手段に対して電力を供給する電源装置に入力するＡＣラ
イン電圧及び電流を測定することにより、最大に供給可
能な電力を制御する手段を有することを特徴とした加熱
装置。

【００３０】（５）磁界発生手段の発生磁界で磁気誘導
発熱する加熱体を有し、該加熱体の熱により被記録材に
形成担持させた未定着画像を熱定着させる磁気誘導加熱
方式の定着装置に於て、磁界発生手段に対して電力を供
給する電源装置に入力するＡＣライン電圧及び電流を測
定することにより、最大に供給可能な電力を制御する手
段を有することを特徴とした定着装置。

【００３１】（６）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、その未定着画像を被記録材に熱定
着させる定着手段を有する画像形成装置において、定着
手段が（１）から（５）の何れかの加熱装置もしくは定
着装置であり、画像形成装置の本体電源を含めた最大供
給可能電力を設定し、画像形成装置本体動作に応じて、
最大供給電力を動的に制御する手段を有することを特徴
とした画像形成装置。

【００３２】〈作 用〉即ち本発明では、加熱装置もし
くは定着装置に於て、装置に入力されるＡＣライン電圧
及び電流を測定する手段を設け、熱として最大に供給可
能な電力を制御する事により、電源電圧に依存しない加
熱特性乃至は定着特性を実現する。

【００３３】又、該加熱装置もしくは定着装置を具備さ
せた画像形成装置等装置本体を含めた全体の消費電力が
一定値を越えないように電力制御を行う。

【００３４】又、該加熱装置もしくは定着装置を具備さ
せた画像形成装置等装置本体の電源を含めた最大供給可
能電力を設定し、装置本体動作により電力変化が生じた
場合でも、加熱装置もしくは定着装置での最大供給電力
を動的に制御する事により画像形成装置等装置本体全体
の消費電力が一定値以上にならない様にする。

【００３５】より具体的には、装置に入力されるＡＣラ
イン電圧及び電流を測定する手段を設け、電圧により、
又は電圧と電流の積により、電力を制御する。即ち、Ａ
Ｃライン電圧によりデューティ幅の最大値を決定する。
電圧、電流積が予め定められた値になるようにしても良
い。

【００３６】ＡＣライン電圧を検出し、その最大値（Ａ
Ｃライン電圧のピーク値）が検出されると、それに比例
した電圧が検出出力として出力される。この電圧と温度
制御回路からオン時間制御電圧を比較し、どちらか小さ
い方の電圧（オン時間幅が小さくなる方の電圧）を制御
出力としてスイッチング制御回路に入力する。通常温度
制御による結果の方が小さい値を示す。スイッチング制
御回路はその入力電圧に従ってオン時間幅を制御、結
果、電力を制御する。

【００３７】電力制御を行なうことにより同じウェイト
時間を提供可能になる。電圧又は電流を検出することに
より、電力制御を行なう訳であるが、通常のハロゲンヒ
ーターを用いた加熱装置あるいは定着装置ではヒーター
が冷えている間は突入電流が存在する。

【００３８】また、誘導加熱においても程度は少ないも
のの同様の効果が確認されており、電源投入時等には大
きな電力が入り、加熱と共に電力は減少する傾向があ
る。

【００３９】又、平衡状態になって電力が一定になった
としても、電源電圧や電流によるフィードバックが掛か
っていないために電源電圧に比例して電流が変動し、結
果、電力が変動してしまうため、例えば１２０Ｖ時には
３０秒で定着可能になっていたものが、８５Ｖ時には倍
近い時間が掛かってしまっていた。

【００４０】又、電源電圧変動は、使用するコンセント
の回りの負荷変動によっても発生し、例えばコピー機等
が使用中であれば電源の負荷が増加し、電圧が下がるな
どといった現象が発生する。

【００４１】これらの現象に対し、電圧、電流を検出す
ることにより最大電力を一定に保つことにより、加熱装
置もしくは定着装置は一定の熱量を供給することが可能
となり、ウェイトタイムの差は小さくできるようになる
と考えられる。

【００４２】ここで、最大電力を一定に保つと書いたの
は、温度が高くなり、温度調整状態になるとそれだけの
電力は必要なくなるためである。実際に温度調整状態に
なると、最大電力の２０％以下の電力で十分になる。即
ち、定着装置の温度が低い立ち上げ時と、紙により熱を
奪われ続ける通紙時以外は最大電力を供給することはな
くなる。

【００４３】また、本発明において動的制御とは次のよ
うな意味で使っている。すなわち、画像形成装置本体に
は定着以外に機械制御やデータ処理用に電源が存在し、
それらは同じ電源ラインにより電力供給を受けている。
ＡＣライン電圧と、装置全体に流れるＡＣライン電流を
検出することにより装置本体の動作により消費される電
力と、定着により消費される電力の和を一定にするよう
に制御することが可能であり、本体動作により定着装置
に供給される電力を制御するという意味として使ってい
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】

〈第１の実施形態例〉 （１）画像形成装置例（図１） 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方式電子写真プロセス利用のレーザ
ビームプリンタである。

【００４５】１は像担持体としての感光ドラムであり、
ＯＰＣ（有機光導電体）・アモルファスＳｅ・アモルフ
ァスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケルなどの
シリンダ状の基体上に形成してある。

【００４６】感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の周
速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、その
回転過程で帯電手段としての帯電ローラー２によって所
定の極性・電位に一様に帯電処理される。

【００４７】次いでその回転感光ドラム１の帯電処理面
に対して、レーザ走査露光装置（レーザビームスキャ
ナ）３より出力される、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Ｌによる走査露光がなされて、
回転感光ドラム面に目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。

【００４８】回転感光ドラム面に形成された静電潜像は
現像装置４でトナー画像として現像（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
転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

【００４９】一方、不図示の給紙機構部から、回転感光
ドラム１とこれに当接させた転写手段としての転写ロー
ラー５とのニップ部（転写ニップ部）ｎに対して被記録
材としての転写材Ｐが所定の制御タイミングで給送さ
れ、転写ニップ部ｎ即ち感光ドラム１と転写ローラー５
の間を一定の加圧力で挟持搬送されて回転感光ドラム１
面側のトナー画像が転写材Ｐの面に順次に転写されてい
く。

【００５０】転写ニップ部ｎでトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは感光ドラム１面から分離され、加熱装置と
しての、本例では磁気誘導加熱方式の定着装置７（定着
器）へ搬送されてトナー画像の熱定着を受け、排出搬送
される。この定着装置７については次の（２）項で詳述
する。

【００５１】転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光
ドラム１面はクリーニング装置６により転写残りの残留
トナーやその他の付着汚染物の除去を受けて清掃され、
繰り返して作像に供される。

【００５２】（２）定着装置７ ａ）装置の全体的概略構成 図２は本例の磁気誘導加熱方式の定着装置７の横断面模
型図である。本例の定着装置７は加熱体（発熱体）とし
て磁気誘導発熱性フィルムを用いた装置である。

【００５３】１１は横断面略半円形樋型のコイル・コア
ホルダであり、例えば、耐熱性樹脂製で、剛性のある成
形品である。

【００５４】１２と１３はコイル・コアホルダ１１の内
側中央部に配設保持させた磁界発生手段としての、強磁
性・高透磁率コアと、該コアの外回りに配設した励磁コ
イルである。コア１２は例えばフェライトやパーマロイ
等であり、好ましくは２０〜１００ｋＨｚで損失の少な
いフェライトを用いるのがよい。

【００５５】１４は磁界発生手段としてのコア１２・励
磁コイル１３を内側に配設保持させたコイル・コアホル
ダ１１の外側にルーズに外嵌させた、加熱体としての円
筒状の磁気誘導発熱性フィルム（以下、定着フィルムと
記す）である。

【００５６】１５は加圧回転部材としての弾性加圧ロー
ラー（定着加圧ローラー）であり、芯金１５ａと、該芯
金回りに同心一体に形成したシリコーンゴム等の弾性材
層１５ｂ等からなる。

【００５７】そしてコイル・コアホルダ１１と加圧ロー
ラー１５とを上下に略並行に配列して両者間に定着フィ
ルム１４を挟ませて加圧ローラー１５の弾性材層１５ｂ
の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させて配設す
ることで、両者１１・１５間に所定幅の加熱ニップ部Ｎ
（以下、定着ニップ部と記す）を形成させてある。

【００５８】コイル・コアホルダ１１の内側に配設保持
させた磁界発生手段としてのコア１２・励磁コイル１３
のコア１２の下面は定着ニップ部Ｎに対応している。

【００５９】加圧ローラー１５は本例の装置では駆動手
段Ｍで矢示の反時計方向に所定の周速度で回転駆動され
る（加圧ローラー駆動式）。この加圧ローラー１５の回
転駆動に伴い、定着ニップ部Ｎにおける該加圧ローラー
１５と定着フィルム１４の外面との摩擦力で円筒状の定
着フィルム１４に回転力が作用して該円筒状の定着フィ
ルム１４がコイル・コアホルダ１１の外回りを定着ニッ
プ部Ｎにおいてコイル・コアホルダ１１の下面部に対し
て内面が密着摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ
ー１５の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転
状態になる。

【００６０】コイル・コアホルダ１１は磁界発生手段と
してのコア１２・励磁コイル１３を保持部材として機能
するとともに、定着ニップ部Ｎへの加圧、円筒状定着フ
ィルム１４の回転搬送安定性を図る役目もする。コイル
・コアホルダ１１と定着フィルム１４の相互密着摺動部
に少量の耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させることで
摺動抵抗を低減させて定着フィルム１４のスムーズな回
転を図ることができる。

【００６１】１６は定着ニップ部Ｎもしくは定着ニップ
部Ｎ近傍の温度を検出する温度測定素子例えばサーミス
タであり、コイル・コアホルダ１１の下面の定着ニップ
部近傍部に配設してある。

【００６２】図３の（ａ）は加熱体としての磁気誘導発
熱性フィルム（定着フィルム）１４の層構成の一例を示
す模型図である。この例の定着フィルム１４は、磁気誘
導発熱性層１４ａ、その外側面にコートした弾性層１４
ｂ、さらにその外側面にコーティングした離型層１４ｃ
の３層構成１４ａ・１４ｂ・１４ｃである。

【００６３】磁気誘導発熱性層１４ａは１〜１００μｍ
程度の厚さの磁性金属フィルム層（磁性体層、抵抗体
層）である。例えば、厚み５０μｍのニッケルフィルム
材である。ニッケルでなくとも、１０^-5〜１０^-10 Ω・
ｃｍの電気良導体である金属、金属化合物であればよ
い。より好ましくは、透磁率が高い強磁性を示す鉄やコ
バルト等の純金属層もしくはそれらの化合物を用いるこ
とができる。樹脂に金属フィラーを混入したフィルム層
とすることもできる。

【００６４】弾性層１４ｂは厚さ１０〜１０００μｍ程
度のシリコンゴム層等である。この弾性層１４ｂは定着
フィルム１４面を定着ニップ部Ｎに導入される被加熱材
としての被記録材面のトナー画像層の凹凸に追従させる
働きをする。特にトナー画像層の厚みが厚い４色重畳の
カラートナー画像層の熱定着処理の場合に有効である。

【００６５】離型層１４ｃは定着フィルム１４面のトナ
ー離型性を高めるための層であり、例えば、厚さ１０〜
１００μｍ程度のＰＴＦＥ（商品名テフロン）、ＰＦ
Ａ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂である。シリコーン樹脂、シ
リコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性かつ耐熱性のよい
材料を選択することもできる。

【００６６】図３の（ｂ）は定着フィルム１４の層構成
の他例を示す模型図である。この例の定着フィルム１４
は上述した（ａ）の３層構成１４ａ・１４ｂ・１４ｃの
定着フィルム１４について、さらにその磁気誘導発熱性
層１４ａの内面側にポリイミド系樹脂フィルム等の基層
１４ｄを付加した４層構成１４ｄ・１４ａ・１４ｂ・１
４ｃのフィルムである。

【００６７】磁気誘導発熱性フィルムとしての定着フィ
ルム１４の層構成は上記例に限られることなく、磁気誘
導発熱性層１４ａだけの単層フィルム、磁気誘導発熱性
層１４ａと離型層１４ｃの２層構成フィルムなど、所望
の層構成のものとすることができる。

【００６８】励磁コイル１３は後述する電源装置（励磁
回路）から供給される高周波電流（交番電流）によって
高周波磁界を発生する。その高周波磁界は定着ニップ部
Ｎの位置に対応しているコア１２により定着ニップ部Ｎ
及びその近傍に集中して分布する。そして高周波磁界の
磁束Ｆ（図３）は磁気誘導発熱性フィルムとしての定着
フィルム１４の磁気誘導発熱性層１４ａに渦電流ａを発
生させる。この渦電流ａは磁気誘導発熱性層１４ａの固
有抵抗によって該層１４ａにジュール熱を発生させる
（渦電流損による発熱）。即ち定着フィルム１４が磁気
誘導発熱する。

【００６９】この定着フィルム１４の磁気誘導発熱は交
番磁束を集中して分布させた定着ニップ部Ｎ近傍におい
て集中的に生じて定着ニップ部Ｎが高効率に加熱され
る。この定着ニップ部Ｎの温度は温度測定素子１６を含
む温調系により励磁コイル１３に対する電力供給（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。

【００７０】而して、加圧ローラー１５が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状の定着フィルム１４がコア・コ
イルホルダ１１の外回りを回転し、電源装置から励磁コ
イル１３への給電により定着フィルム１４の磁気誘導発
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、画像形成部（転写部）ｎ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１４と加圧ローラー
１５との間に画像面が上向き、即ち画像面が定着フィル
ム１４の外面に対向して導入され、画像面が定着フィル
ム１４の外面に密着して定着フィルム１４と一緒に定着
ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程に
おいて被記録材Ｐの未定着トナー画像ｔが定着フィルム
１４の磁気誘導発熱で加熱されて被記録材面に加熱定着
される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると回転
定着フィルム１４の外面から分離して排出搬送されてい
く。ｔａは熱定着されたトナー画像である。

【００７１】図４は他のタイプの磁気誘導加熱方式の加
熱装置（定着装置）の一例の横断面模型図である。

【００７２】本例の装置はコイル・コアホルダ１１の下
面の略中央部に磁気誘導発熱性部材としての金属発熱体
例えば鉄板１７を固定配設してある。コイル・コアホル
ダ１１の内側に配設保持させた磁界発生手段としてのコ
ア１２・励磁コイル１３のコア１２の下面はこの鉄板１
７に対応している。

【００７３】１４Ａは円筒状の定着フィルムであり、磁
界発生手段としてのコア１２・励磁コイル１３を内側に
配設保持させたコイル・コアホルダ１１の外側にルーズ
に外嵌させてある。該定着フィルム１４Ａは単層あるい
は複合層の耐熱性フィルムであり、該定着フィルム１４
Ａ自体には磁気誘導発熱性は具備させていない。図５は
該定着フィルム１４Ａの層構成の一例を示す模型図であ
る。この例の定着フィルム１４Ａは、ベースフィルム
（基層）としてのポリイミド系の樹脂フィルム１４ｄ、
弾性層としてのシリコンゴム層１４ｂ、離型層としての
ＰＴＦＥ層１４ｃの３層構成１４ｄ・１４ｂ・１４ｃの
フィルムである。ベースフィルム層１４ｄだけの単層フ
ィルム、ベースフィルム層１４ｄと離型層１４ｃの２層
構成フィルムなど、所望の層構成のものとすることがで
きる。

【００７４】そしてコイル・コアホルダ１１と加圧ロー
ラー１５とを上下に略並行に配列して、コイル・コアホ
ルダ１１の下面に固定配設の金属発熱体である鉄板１７
と加圧ローラー１５との両者間に定着フィルム１４Ａを
挟ませて加圧ローラー１５の弾性材層１５ｂの弾性に抗
して所定の押圧力をもって圧接させて配設することで、
両者１７・１５間に所定幅の加熱ニップ部Ｎ（定着ニッ
プ部）を形成させてある。

【００７５】１６は定着ニップ部Ｎの温度を検出する温
度測定素子例えばサーミスタであり、金属発熱体である
鉄板１７の下面に配設してある。

【００７６】加圧ローラー１５が回転駆動されること
で、定着ニップ部Ｎにおける該加圧ローラー１５と定着
フィルム１４Ａの外面との摩擦力で円筒状の定着フィル
ム１４Ａに回転力が作用して該円筒状の定着フィルム１
４Ａがコイル・コアホルダ１１の外回りを定着ニップ部
Ｎにおいて金属発熱体である鉄板１７の下面部に対して
内面が密着摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラー
１５の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転状
態になる。

【００７７】金属発熱体である鉄板１７は磁界発生手段
であるコア１２・コイル１３の発生高周波磁界で磁気誘
導発熱する。

【００７８】而して、加圧ローラー１５が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状の定着フィルム１４Ａがコア・
コイルホルダ１１の外回りを回転し、電源装置から励磁
コイル１３への給電により金属発熱体である鉄板１７の
磁気誘導発熱がなされ、その発熱で定着ニップ部Ｎにお
いて定着フィルム１４Ａが加熱され定着ニップ部Ｎが所
定の温度に立ち上がって温調される。この状態におい
て、画像形成部（転写部）ｎ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１４Ａと加圧ローラー１５との間に画像面が
上向き、即ち画像面が定着フィルム１４Ａの外面に対向
して導入され、画像面が定着フィルム１４Ａの外面に密
着して定着フィルム１４Ａと一緒に定着ニップ部Ｎを挟
持搬送されていく。この挟持搬送過程において被記録材
Ｐの未定着トナー画像ｔが定着フィルム１４Ａを介して
金属発熱体である鉄板１７の磁気誘導発熱で加熱されて
被記録材面に加熱定着される。被記録材Ｐは定着ニップ
部Ｎを通過すると回転定着フィルム１４Ａの外面から分
離して排出搬送されていく。ｔａは熱定着されたトナー
画像である。

【００７９】（３）制御系 図６は本例の定着装置７の制御系のブロック図、図７は
該制御系のより詳細な回路図である。

【００８０】１０１はＡＣラインより入力される交流電
圧を整流する整流器、１０２はフィルムコンデンサ、１
０３は共振コンデンサ、１３は画像定着装置７における
磁界発生手段としての励磁コイル、１０５はスイッチン
グ素子、１０６はダイオード、１０７は電流検出手段で
あり、この例ではカレントトランスにより電流を検出し
ている。１０８は電圧検出手段である。１０９は定着制
御装置（定着制御回路）である。

【００８１】電圧検出手段１０８は、小容量の整流装置
１１０により、ＡＣライン電圧に生じた電圧と同期した
脈流電圧を発生させ、脈流電圧が０Ｖ及び７４Ｖとなっ
たところで各々対応する２つのフォトカプラ１１１・１
１２を発光停止させ、信号を定着制御装置１０９に伝達
させる。

【００８２】定着制御装置１０９では、交流電圧が０Ｖ
になった時から７４Ｖになるまでの時間ｔ１と、次に０
Ｖになるまでの時間ｔ２を計測しており、これらの時間
により交流電圧が何Ｈｚの周波数であるかを決定する。
周波数を特定すると、時間ｔ２の値によりＡＣライン電
圧の波高値が何Ｖであるかを推測する。

【００８３】ＡＣライン電圧及び電流を測定することに
より最大に供給可能な電力を制御する手段は図６におい
ては電力検出手段と定着制御装置であり、図７において
は電流検出手段１０７と電圧検出手段１０８と定着制御
装置１０９である。

【００８４】フォトカプラ１１１・１１２の２次側はＣ
ＰＵ（不図示）の割り込みポートに接続されており、発
光しなくなったとき、割り込みがかかる。又、設定可能
な閾値電圧（ここでは例として７４Ｖ）を越えると、フ
ォトカプラ１１２内のＬＥＤ２が発光を停止すること
で、時間計測の為のトリガ情報とする。

【００８５】この時間計測による周波数測定と波高値の
推定は電源投入時に少なくとも１回は行う様にする。勿
論、常に測定を行っても良いし、定着を行う都度でも良
い。一定時間おきに測定してもよい。

【００８６】電力はこの電圧と回路に流れる電流の値で
計算することが出来る。電力は、単純に積算になる。詳
細は図に省略したが、これは図７中の定着制御装置１０
９でなされる。この電力検出による出力電圧と温度制御
回路からの出力電圧の比較により、いずれか小さい方
（オン時間幅の短い方）を出力する。これにより、最大
電力は電力検出装置により決定され、温度制御が必要な
ときには常に温度制御が入っている状態にすることが出
来る。

【００８７】最大供給可能な電力の調整は、スイッチン
グ素子１０５をオンする時間の最大値を変化させること
により行う。この動作は電流値によりオンデューティに
ガードをかける方法と類似しており、電流リミッタの比
較値を替える方法を用いる事も出来る。

【００８８】前述したように被加熱材加熱部である定着
ニップ部Ｎもしくは定着ニップ部Ｎ近傍の温度は温度測
定素子としてのサーミスタ１６により測定される。その
測定される温度変化情報が定着制御装置１０９に伝えら
れる。定着制御装置１０９はこの温度変化情報を基にス
イッチング制御回路のスイッチングデューティを変化さ
せる事で励磁コイル１３に対する供給電力を制御して定
着ニップ部Ｎの温度制御を行っている。具体的には前述
した図１０・図１１の場合の制御と同様である。

【００８９】〈第２の実施形態例〉本例は画像形成装置
本体電源を含めた最大供給可能電力を設定し、画像形成
装置本体動作に応じて、最大供給電力を動的に制御する
手段を有することを特徴とした画像形成装置である。

【００９０】図８は本例における装置制御系のブロック
図である。本例では、上述の第１の実施形態例に於い
て、定着装置側に独立して配置していた電力検出手段
（電圧・電流検出部）を、画像形成装置本体電源よりＡ
Ｃライン寄りに配置し、画像形成装置本体電源と一体に
してトータルの電力を制御することで、画像形成装置本
体の電力が必要なときには定着電力を抑え、画像形成装
置本体の電力が不要な時には最大に供給可能な定着電力
を供給する。

【００９１】図９は第１と第２の実施形態例における制
御のフローチャートである。

【００９２】〈その他〉 １）図２または図４の磁気誘導加熱方式の加熱装置とし
ての定着装置において、磁気誘導発熱性または非磁気誘
導発熱性である定着フィルム１４・１４Ａはエンドレス
ベルト状のものを懸回部材間に張設し、加圧ローラー１
５もしくは加圧ローラー以外の駆動部材の駆動力で回転
駆動させる装置構成にすることもできる。定着フィルム
１４・１４Ａをロール巻きにした有端の長尺ウエブ部材
にして、それを繰り出し走行移動させる装置構成にする
こともできる。

【００９３】２）本発明の磁気誘導加熱方式の加熱装置
は図２や図４のフィルム加熱方式の装置に限らず、他の
構成形態の磁気誘導加熱方式の加熱装置にも適用でき
る。

【００９４】３）実施形態例では磁気誘導加熱方式の加
熱装置もしくは定着装置を示したが、磁気誘導加熱方式
以外の加熱装置もしくは定着装置、あるいは該装置を用
いた画像形成装置に本発明を適用できる。

【００９５】即ち、ＡＣライン電圧変動に伴う電源の供
給電力変化をキャンセルすることは磁気誘導加熱装置以
外にも適用可能である。通常のハロゲンヒーターによる
ローラー定着の場合、制御にはトライアックを用いてい
るため、制御方式だけでは対応できないが本実施形態例
のようなスイッチング素子を用いて制御を行なう場合に
は有効であり、加熱装置、加熱定着装置一般に適用可能
である。

【００９６】ここで、通常のハロゲンヒーターの電力制
御と誘導加熱の電力制御の違いを簡単に述べる。

【００９７】図１２の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ通常の
ハロゲンヒーターの場合の「波数制御」と「位相制御」
を示している。波数制御は、ＡＣライン電圧の半周期を
１波として、数波通電した後、数波通電しないでおい
て、両者の比により電力制御を行なう。位相制御は、Ａ
Ｃライン電圧波形の１波の途中から通電を始め、電圧が
０Ｖになる時に通電を終了する。通電中の時間幅により
電力制御を行なう。

【００９８】図１３は誘導加熱の場合であり、通常のス
イッチング電源と同様の動作となる。５０〜６０Ｈｚの
正弦波を、２０ｋ〜１００ｋＨｚのスイッチング周期で
スイッチングするため、電流波形も正弦はに近くなる。

【００９９】４）本発明の加熱装置は実施形態例の定着
装置としてばかりでなく、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、乾燥処理や熱ラミネート処理しる装置など、加熱装
置として広く使用できる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、加
熱装置、定着装置、該加熱装置もしくは定着装置を備え
た画像形成装置について、地域により、又時間帯によっ
て変動すると考えられるＡＣ電圧に依らず、常に一定の
消費電力・ウェイトタイムを実現する。又、装置として
供給できる最大限までの電力を定着に利用できる為、ウ
ェイトタイム自身を最小にすることが出来る。さらに、
電源に負荷の少ない装置を提供する事が出来る。

【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】磁気誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成
を示す横断面模型図

【図３】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ磁気誘導発熱性フィ
ルム（定着フィルム）の層構成例の模型図

【図４】磁気誘導加熱方式の定着装置の他の例の概略構
成を示す横断面模型図

【図５】定着フィルムの層構成例の模型図

【図６】制御系のブロック図

【図７】制御系のより詳細な回路図

【図８】第２の実施形態例の制御系のブロック図

【図９】制御のフローチャート

【図１０】高周波電源装置（励磁回路、スイッチング電
源回路）の回路図

【図１１】スイッチング制御回路図

【図１２】通常のハロゲンヒーターの場合の電力制御方
式の説明図

【図１３】誘導加熱の場合の電力制御の説明図

【符号の説明】

７ 磁気誘導加熱方式の加熱装置（定着装置） １１ コア・コイルホルダ １２ コア １３ 励磁コイル １４・１４Ａ 定着フィルム（磁気誘導発熱性または
非磁気誘導発熱性） １５ 弾性加圧ローラー １６ 温度測定素子（サーミスタ） １７ 固定配設の磁気誘導発熱性部材 Ｎ 定着ニップ部 Ｐ 被記録材 １０１ 整流器 １０２ フィルムコンデンサ １０３ 共振コンデンサ １０５ スイッチング素子 １０６ ダイオード １０７ 電流検出手段 １０８ 電圧検出手段 １０９ スイッチング制御回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置に入力するＡＣライン電圧及び電流
   を測定することにより、最大に供給可能な電力を制御す
   る手段を有することを特徴とした加熱装置。
2. 【請求項２】 本体電源を含めた最大供給可能電力を設
   定し、本体動作に応じて、最大供給電力を動的に制御す
   る手段を有することを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】 磁気誘導加熱を用いた加熱装置に於て、
   装置に入力するＡＣライン電圧及び電流を測定すること
   により、最大に供給可能な電力を制御する手段を有する
   ことを特徴とした加熱装置。
4. 【請求項４】 磁界発生手段の発生磁界で磁気誘導発熱
   する加熱体を有し、該加熱体の熱により被加熱材を加熱
   する磁気誘導加熱方式の加熱装置に於て、 磁界発生手段に対して電力を供給する電源装置に入力す
   るＡＣライン電圧及び電流を測定することにより、最大
   に供給可能な電力を制御する手段を有することを特徴と
   した加熱装置。
5. 【請求項５】 磁界発生手段の発生磁界で磁気誘導発熱
   する加熱体を有し、該加熱体の熱により被記録材に形成
   担持させた未定着画像を熱定着させる磁気誘導加熱方式
   の定着装置に於て、 磁界発生手段に対して電力を供給する電源装置に入力す
   るＡＣライン電圧及び電流を測定することにより、最大
   に供給可能な電力を制御する手段を有することを特徴と
   した定着装置。
6. 【請求項６】 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、その未定着画像を被記録材に熱定着さ
   せる定着手段を有する画像形成装置において、 定着手段が請求項１から５の何れかの加熱装置もしくは
   定着装置であり、 画像形成装置の本体電源を含めた最大供給可能電力を設
   定し、画像形成装置本体動作に応じて、最大供給電力を
   動的に制御する手段を有することを特徴とした画像形成
   装置。