JPH11126678A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導加熱方式の加熱装置について異なる
商用電源電圧間でのユニバーサル化を合理的に図り、加
熱装置及び該加熱装置を熱定着装置として備えた画像形
成装置のコスト低減等を行うこと。 【解決手段】 磁界を発生する励磁コイル３と、該励磁
コイルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材１を
有する電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、励磁コイルに
高周波磁界を発生させるために該励磁コイルへの給電を
オン／オフする励磁コイル駆動手段１００Ａと、該励磁
コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間または
オフ時間、あるいはオン時間とオフ時間を装置に入力さ
れる商用電源の電源電圧に応じて可変に制御する制御手
段Ｂと、を有することを特徴とする加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を発生する励
磁コイルと、該励磁コイルの発生磁界により発熱する電
磁（磁気）誘導発熱部材を有する電磁誘導加熱手段の電
磁誘導発熱部材の発熱により被加熱材を加熱する加熱装
置、及び該加熱装置を未定着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、未定着画像を熱定着させる
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記録媒体（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）を記録媒体面に永久
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】この熱ローラ式の熱定着装置は、加熱ロー
ラ（ヒートローラ）としての定着ローラと加圧ローラと
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に画像定着
処理すべき記録媒体を導入して挟持搬送させて、定着ロ
ーラの熱と、圧接部の加圧力にて未定着画像を加熱溶融
させ記録媒体面に染み込ませて熱定着させるものであ
る。

【０００５】定着ローラは、一般にアルミニウムの中空
金属ローラを基体とし、その外周面に離型層（オフセッ
ト防止層）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を挿入
配置してある。ハロゲンヒータはガラス封止した細長い
棒状のものである。

【０００６】加圧ローラは、芯金と、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から
なり、弾性層の弾性変形により定着ローラとの間に所定
幅の加熱ニップが形成される。

【０００７】定着ローラのハロゲンヒータは通電電力に
より発熱し、その熱は輻射・対流によって定着ローラの
中空金属ローラ基体に伝導して、該金属ローラ基体を加
熱する。金属ローラ基体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、定着ローラは一様な温度
分布となる。

【０００８】ハロゲンヒータは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（ライン入力電源）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。定着ローラには温度検出素子、一般にサーミスタ感
熱素子を外接させてあり、この感熱素子により定着ロー
ラの温度が検出され、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に対する電力供給がオ
ン／オフ制御されて、定着ローラ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が熱を
伝えたいローラ基体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。

【００１０】一方、熱源からの熱伝達モデルが単純な熱
定着装置として、前述のような電磁誘導加熱方式の加熱
装置がある。

【００１１】これは電磁誘導発熱部材に磁界を印加して
渦電流を生じさせてジュール熱により発熱させ、その発
熱で被加熱材を加熱するもので、発熱部材としての電磁
誘導発熱部材は、回転金属ローラ、固定の金属板、回転
もしくは走行移動する金属フィルム等の形態にすること
ができる。磁界発生手段としては励磁コイルが用いられ
る。

【００１２】励磁コイルは、共振動作をおこなう為の共
振コンデンサと共に、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥ
Ｔ、トランジスタ、ＩＧＢＴ等）、整流部を介してＡＣ
入力に接続されている。スイッチング素子がオンした場
合、励磁コイルに電力が供給されるので励磁コイルの発
生高周波磁界で発熱部材としての電磁誘導発熱部材が発
熱する。

【００１３】加熱装置の温度制御、より詳しくは発熱部
材である電磁誘導発熱部材の温度制御は、該電磁誘導発
熱部材に近接あるいは接触させて配した温度検出素子、
一般に、サーミスタ感温素子により電磁誘導発熱部材の
温度を検出し、制御回路でその検出温度情報と予め定め
られた温度とを比較させ、その比較結果に応じて前記ス
イッチング素子のオン時間を制御し、電磁誘導発熱部材
に目標の一定温度が得られるように制御している。

【００１４】このような電磁誘導加熱方式の加熱装置は
熱ローラ式の加熱装置に比べて、熱源からの熱伝達モデ
ルが極めて単純で熱効率が良く、発熱部材としての電磁
誘導発熱部材あるいは加熱部を常温からでも所定の高温
度に効率よく迅速に立ち上げることができて、所定の温
度に達するまでの時間が短くてクイックスタート性（ウ
エイトタイムの短縮）があり、また非プリント時に装置
が待機状態にあるときのスタンバイ温調をする必要がな
くて省電力化できる装置を構成することが可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、電磁誘
導加熱方式の加熱装置の温度制御は、一般にオン時間制
御ＰＷＭ制御によりおこなっている。オフ時間は高周波
磁界を発生する励磁コイルと該励磁コイルと共振動作を
行う共振コンデンサとの共振周波数により決定され、最
大オン時間はスイッチング素子に流せる電流と励磁コイ
ルのインダクタンスと入力される商用電源電圧により決
定される。

【００１６】商用電源電圧には例えば１００Ｖ系と２０
０Ｖ系など種々ある。国や地域によって上記電圧系以外
の商用電源電圧も種々ある。

【００１７】これに対処するために従来のこの種の加熱
装置は各種の商用電源電圧毎に互いに仕様の異なる構成
の装置を製造して、画像形成装置に熱定着装置として搭
載させている。即ち、画像形成装置は商用電源電圧が異
なれば、異なる仕様の熱定着装置を有し、それに伴い異
なる励磁コイル駆動手段及び制御手段を有しており、商
用電源に応じて熱定着装置を容易に交換することが困難
であり、コスト的にも不利であった。

【００１８】そこで本発明はこの種の電磁誘導加熱方式
の加熱装置について異なる商用電源電圧間でのユニバー
サル化を合理的に図り、加熱装置及び該加熱装置を熱定
着装置として備えた画像形成装置のコスト低減等を行う
ことを目的とする。

【００１９】

【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。

【００２０】（１）磁界を発生する励磁コイルと、該励
磁コイルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を
有する電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、励磁コイルに
高周波磁界を発生させるために該励磁コイルへの給電を
オン／オフする励磁コイル駆動手段と、該励磁コイル駆
動手段の励磁コイルへの給電のオン時間またはオフ時
間、あるいはオン時間とオフ時間を装置に入力される商
用電源の電源電圧に応じて可変に制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。

【００２１】（２）磁界を発生する励磁コイルと、該励
磁コイルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を
有する電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、励磁コイルに
高周波磁界を発生させるために該励磁コイルへの給電を
オン／オフする励磁コイル駆動手段と、該励磁コイル駆
動手段の励磁コイルへの給電のオン時間またはオフ時
間、あるいはオン時間とオフ時間を、装置に入力される
商用電源の電源電圧と、装置温度を検出する温度検出手
段の検出温度情報に応じて可変に制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。

【００２２】（３）磁界を発生する励磁コイルと、該励
磁コイルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を
有する電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱によ
り被加熱材を加熱する加熱装置において、励磁コイルに
高周波磁界を発生させるために該励磁コイルへの給電を
オン／オフする励磁コイル駆動手段と、該励磁コイル駆
動手段の励磁コイルへの給電のオン時間またはオフ時
間、あるいはオン時間とオフ時間を可変に制御する制御
手段と、装置の少なくとも励磁コイルは装置に対して着
脱交換可能なユニットとして構成され、商用電源の各種
電源電圧に対応した複数種類のユニットが用意されてい
て、装置に装着された上記ユニットの種類を判別する判
別手段と、を有し、前記制御手段は該判別手段で種類判
別された装着ユニットの対応商用電源電圧に応じて前記
励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオフ時間を
決定することを特徴とする加熱装置。

【００２３】（４）前記（３）に記載の加熱装置におい
て、励磁コイルと電磁誘導発熱部材を含む装置部分が装
置に対して着脱交換可能なユニットとして構成されてい
ることを特徴とする加熱装置。

【００２４】（５）前記（１）または（２）に記載の加
熱装置において、励磁コイルはインダクタンスを可変で
きるように構成され、装置に入力される商用電源の電源
電圧に応じてインダクタンスが変更されることを特徴と
する加熱装置。

【００２５】（６）前記（１）または（２）に記載の加
熱装置において、装置に入力される商用電源の電源電圧
を設定する設定手段を有し、前記制御手段は該設定手段
により設定された商用電源電圧に応じて前記励磁コイル
駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間を決定するこ
とを特徴とする加熱装置。

【００２６】（７）前記（６）に記載の加熱装置におい
て、設定手段は装置に入力される商用電源の電源電圧を
検出する手段を有し、その検出電圧に対応して自動設定
する構成であることを特徴とする加熱装置。

【００２７】（８）記録媒体に未定着画像を形成担持さ
せる画像形成手段と、記録媒体に形成担持させた未定着
画像を熱定着させる熱定着手段を有する画像形成装置に
おいて、上記熱定着手段が前記（１）乃至（７）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】〈作 用〉 １）励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時
間またはオフ時間、あるいはオン時間とオフ時間を装置
に入力される商用電源の電源電圧に応じて可変に制御す
る構成にすることで、励磁コイルを含む電磁誘導加熱手
段部、及び励磁コイル駆動手段・制御手段である制御電
源部の、異なる商用電源電圧間での共通化、即ちユニバ
ーサル化が可能となる。

【００２９】２）装置の少なくとも励磁コイルは装置に
対して着脱交換可能なユニットとして構成し、ユニット
を商用電源の各種電源電圧に対応した複数種類用意し、
装置に装着した上記ユニットの種類を判別する判別手段
を具備させ、該判別手段で種類判別された装着ユニット
の対応商用電源電圧に応じて制御手段により励磁コイル
駆動手段の励磁コイルへの給電のオフ時間を決定・変更
する構成にすることで、励磁コイルを含む電磁誘導加熱
手段部、及び励磁コイル駆動手段・制御手段である制御
電源部の、異なる商用電源電圧間での共通化、即ちユニ
バーサル化が可能となり、また商用電源の電圧に対した
励磁コイルの最適化がおこなえる。。

【００３０】即ち上記判別手段により、励磁コイル駆動
手段の励磁コイルへの給電のオフ時間を励磁コイルのイ
ンダクタンスに対応したオフ時間に制御するだけで、異
なる商用電源電圧間で励磁コイルを含む電磁誘導加熱手
段部の共通化が図れる。上記電磁誘導加熱手段部の有す
る励磁コイルは、商用電源電圧に対して励磁コイル駆動
手段の励磁コイルへの給電のオフ時間が一定となるよう
なインダクタンスを有する構成をしている。

【００３１】３）装置に入力される商用電源電圧を設定
する設定手段を持たせ、該設定手段により、励磁コイル
駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間を商用電源電
圧に対応した時間に制御するだけで、励磁コイルを含む
電磁誘導加熱手段部、及び励磁コイル駆動手段・制御手
段である制御電源部の、異なる商用電源電圧間での共通
化、即ちユニバーサル化が可能となる。励磁コイル駆動
手段の励磁コイルへの給電のオフ時間は電磁誘導加熱手
段を構成している励磁コイルと、共振コンデンサによっ
て決定されるため、商用電源電圧に対して常に一定であ
る。

【００３２】かくして、本発明によれば、電磁誘導加熱
方式の加熱装置について異なる商用電源電圧間でのユニ
バーサル化を安価で効率よく合理的におこなえ、該加熱
装置及び該加熱装置を熱定着装置として備えた画像形成
装置のコスト低減等を行うことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図８） （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、転写式電子写真プロセス利用のレーザ
プリンタ５０１である。

【００３４】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。

【００３５】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がなされて、回転感光ドラム５１７面に目的の画
像情報の静電潜像が形成される。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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、トナー画像を定
着させるための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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】本例のプリンタ５０１は、感光ドラム５１
７・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。

【００４２】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。

【００４３】５０３はカセット５０２内の記録媒体とし
ての転写材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の転写材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は排紙部の転写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。

【００４４】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、またレジ
ストローラ対５０６にレジストクラッチ５２５を介して
それぞれ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等にも駆動力を与えている。

【００４５】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内の転写材の搬送制御等を行なっている。

【００４６】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。

【００４７】（２）熱定着装置Ａ（図２） 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。

【００４８】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１・２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。

【００４９】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。

【００５０】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（加熱部）が形成さ
れる。

【００５１】３は磁界発生手段としての励磁コイルであ
り、図面に垂直の方向を長手とする横長部材で、定着ロ
ーラ１の中空内に挿入配置してある。該励磁コイル３
は、磁束を発生させる巻線（線輪）３ａと、磁束を集中
させ、磁路を形成する、フェライト等の高透磁率の強磁
性材製のコア（芯材）３ｂから構成されている。

【００５２】４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付近の転写材搬入側に
対応する位置に近接あるいは接触させて配設してある。

【００５３】上記の磁性金属製の定着ローラ１、励磁コ
イル３、温度検出素子４のアセンブリが電磁誘導加熱手
段（定着部）である。

【００５４】励磁コイル３は巻線３ａに給電回路１００
から高周波電流が流されることで高周波磁界を発生す
る。基体１ａが磁性金属で構成されている定着ローラ１
は、加熱ニップＮにおいて励磁コイル３のコア３ｂと主
磁路を形成するため、励磁コイル３より生じる磁束の大
部分が加熱ニップＮ部分の定着ローラ部分に主として供
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自体が電磁誘導発熱すること
になる。

【００５５】定着ローラ１の温度は温度検出素子４で検
出され、その検出温度情報が給電回路１００に入力して
予め設定された温度と比較され、その比較結果に応じて
励磁コイル３に対する通電が制御されて、装置温度、即
ち定着ローラ１の温度もしくは加熱ニップＮの温度が目
標の一定温度に温調制御される。

【００５６】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に画像定着すべき転写材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を加熱溶融させ転
写材面に染み込ませて熱定着させるものである。

【００５７】（３）定着ローラユニットの種類判別手段
（図３） 本例の熱定着装置Ａは、励磁コイル３・温度検出素子４
を含む定着ローラ１、即ち電磁誘導加熱手段を装置に対
して着脱交換自在の定着ローラユニット１０として構成
してある。定着ローラ１に対する加圧ローラ２及び給電
回路（制御電源部）１００は熱定着装置Ａもしくは該熱
定着装置Ａ側を具備させた画像形成装置本体側に具備さ
せてある。

【００５８】定着ローラユニット１０を装置に対して所
定に装着することで、定着ローラ１は装置側の加圧ロー
ラ２と所定に相互圧接して両者間に所定の加熱ニップＮ
が形成された状態になり、また励磁コイル３の巻線３ａ
と温度検出素子４はそれぞれコネクタ１１・１２・１３
を介して装置側の給電回路１００に対して電気的に接続
状態になる。

【００５９】定着ローラユニット１０は、商用電源電圧
に応じて、１００Ｖ系用、２００Ｖ系用など複数種類が
用意されており、それらの各種類の定着ローラユニット
１０は何れも装置に対して着脱交換可能としてある。

【００６０】そして本例においては装置に対して装着し
た定着ローラユニット１０の種類が判別手段で電気的に
判別され、判別種類に従って装置側の給電回路１００が
装着された定着ローラユニット１０の種類に対応して適
切に機能するようにしてある。

【００６１】上記の定着ローラユニット１０の種類判別
手段は種々に構成することができる。図３はその１例で
あり、１０Ａを１００Ｖ系用の定着ローラユニットと
し、１０Ｂを２００Ｖ用の定着ローラユニットとする。
４０ａ・４０ａはその各定着ローラユニット１０Ａ・１
０Ｂに設けた一対の電気接点であり、定着ローラユニッ
ト１０Ａまたは１０Ｂが装置に対して所定に装着された
とき装置側の後述する給電回路１００側に具備させた一
対の対応電気接点４０ｂ・４０ｂに電気的に接触状態に
なる。この定着ローラユニット１０Ａ・１０Ｂ側の一対
の電気接点４０ａ・４０ａと装置側の一対の対応電気接
点４０ｂ・４０ｂとで、装置に対して装着した定着ロー
ラユニットの種類判別スイッチ４０を構成する。

【００６２】そして、１００Ｖ系用の定着ローラユニッ
ト１０Ａについては上記一対の電気接点４０ａ・４０ａ
相互をジャンパ線６０で電気的に連絡してある。一方２
００Ｖ系用の定着ローラユニット１０Ｂについてはジャ
ンパ線を設けず上記一対の電気接点４０ａ・４０ａは電
気的に非連絡としてある。

【００６３】従って、１００Ｖ系用の定着ローラユニッ
ト１０Ａが装置に装着された場合はジャンパ線６０の存
在により上記判別スイッチ４０がオン状態となる。これ
に対して２００Ｖ系用の定着ローラユニット１０Ｂが装
置に装着された場合はジャンパ線６０がないので上記判
別スイッチ４０はオフ状態となる。この判別スイッチ４
０のオン／オフにより装着された定着ローラユニットが
１００Ｖ系用のものであるか、２００Ｖ系用のものであ
るかの種類判別が装置の給電回路１００側で電気的に行
われる。

【００６４】（４）給電回路１００（図４〜図８） 図４は給電回路１００の回路構成図である。給電回路１
００は大別して、 ａ．励磁コイル３に高周波磁界を発生させるために該励
磁コイルへの給電のオン／オフする励磁コイル駆動手段
としての高周波電流発生回路１００Ａと、 ｂ．この励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオ
ン時間またはオフ時間、もしくはオン時間とオフ時間を
可変に制御する制御手段としての電磁誘導制御回路１０
０Ｂ からなる。

【００６５】励磁コイル駆動手段としての高周波電流発
生回路１００Ａにおいて、商用電源からのＡＣ入力１５
はダイオードブリッジ１６により整流され、コンデンサ
１７により平滑される。１８は励磁コイル３と共振動作
を行なうための共振コンデンサであり、整流されたＡＣ
入力１５は、励磁コイル３と共振コンデンサ１８を介し
て、スイッチング素子１９（ＭＯＳＦＥＴ、トランジス
タ、ＩＧＢＴ等）、過電流検出抵抗２０に接続される。
整流されたＡＣ入力１５はスイッチング素子１９によ
り、オン／オフ駆動され、励磁コイル３に高周波電流が
供給される。励磁コイル３は高周波磁界を発生し、前述
したように定着ローラ１の金属部に渦電流損が生じ、定
着ローラが電磁誘導発熱する。

【００６６】オン時間またはオフ時間制御手段としての
電磁誘導制御回路１００Ｂは、サーミスタ４により検出
された装置温度を目標温度に保つように上記高周波電流
発生回路１００Ａのスイッチング素子１９を制御する。
サーミスタ４の検出電圧は基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗２６
とサーミスタ４により分圧した結果となり、この検出電
圧は目標電圧２３（目標温度）と、エラーアンプ２２に
より比較、増幅される。エアーランプ２２の出力は制
御部２１に入力され、温度条件に適したＰＷＭ波形が
出力される。この出力はＡＮＤ回路２４により、カレン
トリミッタ２７からの出力と比較され、抵抗２５を介し
てスイッチング素子１９を駆動する。

【００６７】図５に制御部２１の回路ブロック図を示
す。３０は第１の定電流源、３１はこの第１の定電流源
３０の流す電流ｉの倍の電流２ｉを流す第２の定電流源
である。スイッチ３３はコンパレータ３５により、コン
デンサ３２の電圧がある電圧以上になればオン、ある電
圧以下になればオフされる。つまり、コンデンサ３２は
スイッチ３３がオフの時、第１の定電流源３０により充
電され、スイッチ３３がオンの時、第２の定電流源３１
により放電され、コンデンサ３２の電圧は、三角波とな
る。

【００６８】このコンデンサ３２の電圧とエラーアン
プ２２の出力とをコンパレータ３６により比較し、信
号を出力する。コンパレータ３６の出力がオフする
時にリセットパルス発生回路３７がリセットパルスを出
力し、スイッチ３４をオンすることにより、コンデンサ
３２の電荷を瞬時に放電する。そして、コンデンサ３２
の電圧がコンパレータ３５により比較され、スイッチン
グ素子１９の駆動波形が出力される。上記回路の動作
波形を図６に示した。

【００６９】上記の第１の定電流源３０は図７の様な構
成となっている。前記ｂ）項で述べた定着ローラユニッ
トの種類判別手段としての判別スイッチ４０はこの定電
流源３０の回路中に具備させてあり、該スイッチ４０は
前述したように本例においては画像形成装置本体に装着
された定着ローラユニットが１００Ｖ系用であるときは
オンとなり、２００Ｖ系用であるときはオフである。

【００７０】該判別スイッチ４０のオン／オフにより、
抵抗４３、４４、４５で分圧された電圧値が異なり、オ
ペアンプ４１、トランジスタ４２、抵抗４６により、商
用電源電圧に応じた定電流が流れる。１００Ｖ系用の定
着ローラユニット１０Ａが装着された場合のほうが大き
い電流が流れる。

【００７１】上述のような制御を行なった時、装着の定
着ローラユニットが１００Ｖ系のもの１０Ａの場合と２
００Ｖ系用のもの１０Ｂの場合とでの、スイッチング素
子１９における電圧波形および電流波形を図８に示す。

【００７２】１００Ｖおよび２００Ｖそれぞれの商用電
源電圧の場合の励磁コイル３のインダクタンスによって
第１の定電流源３０の流す電流を制御し、オフ時間を可
変としている。オフ時間は、励磁コイル３と共振コンデ
ンサ１８との共振周波数によって決定される。また、励
磁コイル３のインダクタンスは、商用電源電圧が異なっ
ても、励磁コイル３に最大電流が流せる最大オン時間が
一定となるように調整されている。

【００７３】つまり、２００Ｖ系用の定着ローラユニッ
ト１０Ｂの励磁コイル３のインダクタンスは、１００Ｖ
系用の定着ローラユニット１０Ａの場合の２倍となり、
オフ時間は１．４倍となる。

【００７４】従って、商用電源電圧に応じた定着ローラ
ユニットを加熱装置としての熱定着装置Ａもしくは該装
置Ａを具備させた画像形成装置本体に装着するだけで、
商用電源電圧の切替ができ、異なる商用電源電圧間での
装置Ａの制御部及び駆動部の共通化、コストダウンが図
れる。

【００７５】制御としては、商用電源電圧により最大オ
ン時間は常に一定、オフ時間可変であり、定着部の温度
によりオン時間可変、オフ時間一定となり、入力される
商用電源が異なっても、効率の良い制御が可能となる。

【００７６】〈実施形態例２〉（図９・図１０） 本例では、入力される商用電源の入力電圧を設定する手
段として、装置にスイッチ５０を有する構成で、設定値
に従い電流値を変更するものである。

【００７７】同じ装置（励磁コイル）に対して１００Ｖ
または２００Ｖの電源入力を行った場合、励磁コイルに
流れる電流の勾配は、図１０に示す様に２００Ｖの電源
入力が２倍に大きくなる。従って、励磁コイル３のスイ
ッチング素子１９（ＦＥＴ，ＩＧＢＴ等）に流れる電流
のピーク値を１００Ｖと２００Ｖ入力で同程度とするた
めには、スイッチング素子１９のオン時間の最大値を１
／２に制限する必要が生ずる。

【００７８】そのため、図９（ａ）に示すように制御回
路内のオン時間の最大値を決定するコンデンサからのデ
ィスチャージ電流値（２ｉ）を、入力される商用電源に
対してあらかじめ設定し、オン時間を変更する。

【００７９】例えば１００Ｖ入力のときはスイッチン５
０をオンし、抵抗５３、５４、５５で決定するオペアン
プ５１への入力電圧を決定する。これによりコンデンサ
からのディスチャージ電流が決定し、さらに図６の三角
波のマイナスの勾配を決定する。２００Ｖ入力に対して
はスイッチ５０をオフし、抵抗５４、５５による分圧値
により図６の三角波のマイナスの勾配を決定する。

【００８０】従って、１００Ｖ入力より２００Ｖ入力に
対してスイッチング素子１９のオン時間を短くできる。
この場合、励磁コイル３と共振コンデンサ１８は同じの
で、スイッチング素子１９がオフの時のフライバック周
期は変わらないので、オフ時間は変える必要がない。

【００８１】また、これら１次回路と、電圧設定を指示
する２次回路とを分離する必要がある場合、設定手段５
０を図９（ｂ）に示すように、フォトカプラ５０ｃを隔
てて２次回路側にスイッチ５０ｂを設けた構成としても
良い。

【００８２】該構成においてスイッチ５０ｂをＯＮ／Ｏ
ＦＦすることにより、フォトカプラ５０ｃの発光ダイオ
ードへの通電がＯＮ／ＯＦＦされ、フォトカプラ５０ｃ
の出力トランジスタがＯＮ／ＯＦＦされる。動作として
は、スイッチ５０と等価の動作をする。フォトカプラ５
０ｃは、１次−２次間の絶縁を保つためのデバイスであ
り、抵抗５０ａはフォトカプラ５０ｃのダイオードの電
流制限抵抗である。

【００８３】本例で、実際の入力電圧に対して設定手段
５０による電圧設定を誤った場合には、以下のような動
作となる。

【００８４】１）１００Ｖの入力に対して設定を２００
Ｖとした場合 スイッチング素子１９のオン時間が短くなるため、装置
の温度上昇が遅くなる。従って、画像形成装置のプリン
ト動作に入るまでの時間（ウォームアップタイム）が長
くなる。

【００８５】２）２００Ｖの入力に対して設定を１００
Ｖとした場合 スイッチング素子１９のオン時間が長くなり、過電流が
流れるため、制御回路の過電流検知回路により制御電源
はシャットダウンする。

【００８６】〈実施形態例３〉（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。図１１の（ａ）・（ｂ）・
（ｃ）はそれぞれ該装置の各種構成形態例である。

【００８７】（ａ）の装置において、７１はステイであ
り、横断面略半円弧状・樋型で、図面に垂直方向を長手
とする、例えば、ＰＰＳや液晶ポリマー等の耐熱性樹脂
の成形品である。７２はこのステイ７１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固定の
横長の磁性金属製の電磁誘導発熱部材、７３はこの電磁
誘導発熱部材７２付きのステイ７１にルーズに外嵌させ
た円筒状の耐熱性フィルム、３はステイ７１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。

【００８８】そしてフィルム７３を挟ませて電磁誘導発
熱部材７２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。

【００８９】耐熱性フィルム７３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７３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７３の外面との摩擦力でフィルム７３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７２の下面に密着して摺動しつつステ
イ７１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
た転写材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７３の内面とこれが摺
動する電磁誘導発熱部材７２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】励磁コイル３に高周波電流が供給されて発
生する高周波磁界が電磁誘導発熱部材７２に印加される
と、該電磁誘導発熱部材７２自体が発熱する。励磁コイ
ル３への高周波電流の供給、電磁誘導発熱部材７２の温
調制御は図には省略したけれども前記実施形態例１の装
置の場合と同様に、電磁誘導発熱部材７２の温度を検出
する温度検出素子４を含む給電回路１００でなされる。

【００９２】而して、加圧ローラ２の回転駆動によりフ
ィルム７３が回転され、また電磁誘導発熱部材７２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７３との間に未
定着画像Ｔを有する被加熱材としての転写材Ｓがその画
像担持面側をフィルム７３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７３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７２の熱がフィルム７３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が転
写材Ｓの面に熱圧定着される。加熱ニップＮを通った転
写材Ｓはフィルム７３の外面から分離されて搬送され
る。

【００９３】本例においては、ステイ７１、電磁誘導発
熱部材７２、励磁コイル３、フィルム７３、温度検出素
子（４）からなるアセンブリを、画像形成装置本体に対
して着脱交換自在のユニット７０として構成し、該ユニ
ット７０を商用電源電圧に応じて、１００Ｖ系用、２０
０Ｖ系用など複数種類用意し、実施形態例１や同２の場
合と同様に、装着使用のユニット７０の種類に従って画
像形成装置本体側の給電回路（１００）が対応して機能
するようにしてある。

【００９４】図１１の（ｂ）の装置は、電磁誘導発熱部
材７２、励磁コイル３、温度検出素子（４）を支持させ
たステイ７１の下面と、駆動ローラ７４と、従動ローラ
（テンションローラ）７５との、３部材間にエンドレス
ベルト状の耐熱性フィルム７３を懸回張設して駆動ロー
ラ７４によりフィルム７３を回転駆動する構成のもので
ある。加圧ローラ２はフィルム７３を挟んでステイ７１
に支持させた電磁誘導発熱部材７２の下面に圧接して加
熱ニップＮを形成する。この加圧ローラ２はフィルム７
３の回転移動に伴ない従動回転する。

【００９５】図１１の（ｃ）の装置は、耐熱性フィルム
７３として、エンドレスベルト状のものではなく、ロー
ル巻きにした長尺の有端フィルムを用いたもので、これ
を繰り出し軸７６側からステイ７１に支持させた電磁誘
導発熱部材７２の下面を経由させて巻き取り軸７７側へ
所定の速度で走行させるように構成したものである。加
圧ローラ２はフィルム７３を挟んで電磁誘導発熱部材７
２の下面に圧接して加熱ニップＮを形成する。この加圧
ローラ２はフィルム７３の回転移動に伴ない従動回転す
る。

【００９６】図１１の（ｂ）や（ｃ）の装置において
は、ステイ７１、電磁誘導発熱部材７２、励磁コイル
３、温度検出素子（４）からなるアセンブリを、装置に
対して着脱交換自在のユニットとして構成し、該ユニッ
トを商用電源電圧に応じて、１００Ｖ系用、２００Ｖ系
用など複数種類用意し、実施形態例１や２の場合と同様
に、装着使用のユニットの種類に従って装置側の給電回
路（１００）が対応して適切に機能するようにしてあ
る。

【００９７】上述した図１１の（ａ）〜（ｂ）の各電磁
誘導加熱方式・フィルム加熱方式の加熱装置において、
耐熱性フィルム７３を磁性金属フィルムあるいは磁性金
属層を含む電磁誘導発熱性の部材にして、フィルム７３
自体を発熱部材として電磁誘導発熱させて被加熱材Ｓを
加熱する構成とすることもできる。この場合、固定の電
磁誘導発熱部材７２は配設しない構成にすることもでき
るし、存在させておくこともできる。

【００９８】〈その他の実施形態例〉 １）上述の実施形態例では商用電源電圧を１００Ｖと２
００Ｖの２種で説明したけれども、実際には、国や地域
によって上記電圧系以外の商用電源電圧も種々ある。従
って、それらに対応できるように、定着ローラユニット
１０Ａやユニット７０をそのような各種の商用電源電圧
に応じた複数種類用意し、またユニット種類判別手段４
０や入力電圧設定手段５０を複数段具備させ、判別種類
や設定に従って画像形成装置本体側の給電回路１００が
装着使用のユニットの種類に対応して機能するように構
成できることはもちろんである。

【００９９】２）ユニット種類判別手段４０や入力電圧
設定手段５０は、実施形態例のオン／オフスイッチに限
らず、その他、例えば、複数の抵抗器の抵抗値の異なり
を利用したり、複数のオン／オフスイッチの組み合わせ
動作を利用したりして構成することができる。

【０１００】３）ユニット１０Ａや７０は加圧ローラ２
も含めたものとすることもできる。

【０１０１】４）励磁コイル３だけを着脱交換自在のユ
ニットにして該励磁コイルユニットを商用電源電圧に応
じた複数種類用意し、装着された励磁コイル３の種類を
判別手段で判別させ、装置側の給電回路１００を装着使
用の励磁コイル３の種類に対応させて機能させるように
することもできる。

【０１０２】５）励磁コイル３のインダクタンスを可変
できるようにして、励磁コイル３のインダクタンスを商
用電源電圧に応じて切り換えさせ、給電回路１００をそ
の切り換えた励磁コイル３のインダクタンスに対応させ
て機能させるようにすることもできる。この場合は電磁
誘導加熱手段を装置に着脱自在のユニットとする構成に
しなくてもよい。

【０１０３】６）実施形態例２において、入力電圧設定
手段は、入力される商用電源電圧を検出する手段を有
し、その検出電圧に対応して自動設定する手段構成にす
ることもできる。

【０１０４】７）本発明の加熱装置は実施形態例の熱定
着装置Ａとしてばかりでなく、その他、例えば、画像を
担持した転写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。

【０１０５】

【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について異なる商用電源電圧
間でのユニバーサル化を安価で効率よく合理的におこな
え、該加熱装置及び該加熱装置を熱定着装置として備え
た画像形成装置のコスト低減等を行うことができ、所期
の目的がよく達成される。

【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】 熱定着装置の概略構成模型図

【図３】 定着ローラユニットの種類判別手段の説明図

【図４】 給電回路の構成図

【図５】 制御部の回路図

【図６】 動作波形図

【図７】 定着ローラユニットの種類判別スイッチを含
む第１の定電流源の回路図

【図８】 装着の定着ローラユニットが１００Ｖ系のも
のの場合と２００Ｖ系用のものの場合とでの、スイッチ
ング素子における電圧波形および電流波形図

【図９】 実施形態例２の画像形成装置における入力電
圧設定手段の説明図

【図１０】 １００Ｖ入力の場合と２００Ｖ入力の場合
とにおける電圧波形および電流波形図

【図１１】 （ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれ電磁誘
導加熱方式・フィルム加熱方式の加熱装置（熱定着装
置）の各種構成形態例を示す図

【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 ３・・励磁コイル ３ａ・・巻線 ３ｂ・・コア ４・・温度検出素子（サーミスタ等） １０（Ａ・Ｂ）・・定着ローラユニット １００・・給電回路 Ｓ・・転写材 Ｔ・・トナー画像

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界を発生する励磁コイルと、該励磁コ
   イルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を有す
   る電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱により被
   加熱材を加熱する加熱装置において、 励磁コイルに高周波磁界を発生させるために該励磁コイ
   ルへの給電をオン／オフする励磁コイル駆動手段と、 該励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間
   またはオフ時間、あるいはオン時間とオフ時間を装置に
   入力される商用電源の電源電圧に応じて可変に制御する
   制御手段と、 を有することを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 磁界を発生する励磁コイルと、該励磁コ
   イルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を有す
   る電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱により被
   加熱材を加熱する加熱装置において、 励磁コイルに高周波磁界を発生させるために該励磁コイ
   ルへの給電をオン／オフする励磁コイル駆動手段と、 該励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間
   またはオフ時間、あるいはオン時間とオフ時間を、装置
   に入力される商用電源の電源電圧と、装置温度を検出す
   る温度検出手段の検出温度情報に応じて可変に制御する
   制御手段と、 を有することを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】 磁界を発生する励磁コイルと、該励磁コ
   イルの発生磁界により発熱する電磁誘導発熱部材を有す
   る電磁誘導加熱手段の電磁誘導発熱部材の発熱により被
   加熱材を加熱する加熱装置において、 励磁コイルに高周波磁界を発生させるために該励磁コイ
   ルへの給電をオン／オフする励磁コイル駆動手段と、 該励磁コイル駆動手段の励磁コイルへの給電のオン時間
   またはオフ時間、あるいはオン時間とオフ時間を可変に
   制御する制御手段と、 装置の少なくとも励磁コイルは装置に対して着脱交換可
   能なユニットとして構成され、商用電源の各種電源電圧
   に対応した複数種類のユニットが用意されていて、装置
   に装着された上記ユニットの種類を判別する判別手段
   と、 を有し、前記制御手段は該判別手段で種類判別された装
   着ユニットの対応商用電源電圧に応じて前記励磁コイル
   駆動手段の励磁コイルへの給電のオフ時間を決定するこ
   とを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の加熱装置において、励
   磁コイルと電磁誘導発熱部材を含む装置部分が装置に対
   して着脱交換可能なユニットとして構成されていること
   を特徴とする加熱装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の加熱装
   置において、励磁コイルはインダクタンスを可変できる
   ように構成され、装置に入力される商用電源の電源電圧
   に応じてインダクタンスが変更されることを特徴とする
   加熱装置。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の加熱装
   置において、装置に入力される商用電源の電源電圧を設
   定する設定手段を有し、前記制御手段は該設定手段によ
   り設定された商用電源電圧に応じて前記励磁コイル駆動
   手段の励磁コイルへの給電のオン時間を決定することを
   特徴とする加熱装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の加熱装置において、設
   定手段は装置に入力される商用電源の電源電圧を検出す
   る手段を有し、その検出電圧に対応して自動設定する構
   成であることを特徴とする加熱装置。
8. 【請求項８】 記録媒体に未定着画像を形成担持させる
   画像形成手段と、記録媒体に形成担持させた未定着画像
   を熱定着させる熱定着手段を有する画像形成装置におい
   て、 上記熱定着手段が請求項１乃至請求項７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。