(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱される回転体の温度制御、更には回転体の長手方向における発熱分布制御をより簡便に行える電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供する。【解決手段】導電層を備える筒状の回転体と、回転体に対向する対向体と、対向体とニップ部を形成するニップ部形成部材と、回転体に挿通され、回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、交流電流を流すことで回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、回転体の温度を検出する温度検出手段と、コンバータを制御する制御手段と、を有し、コンバータの高周波電圧に係る制御パラメータとして、パルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、制御手段が、温度検出手段の出力を基に、４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することで回転体の温度制御を行う。【選択図】図１１
2020052233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する少なくとも１つの温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記４つの制御時間のうち２つ以上の制御時間を組み合わせて制御することで、前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する少なくとも１つの温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、
前記記録材の幅方向におけるサイズを基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項４】
前記記録材の幅方向におけるサイズを基に、前記回転体の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記回転体の温度を検出する前記第１の温度検出手段より長手方向の端部側に設けられる第２の温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記第１の温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、
前記第２の温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。
【請求項６】
前記第２の温度検出手段の出力を基に、前記回転体の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有することを特徴とする請求項５に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記制御手段が、前記４つの制御時間のうち２つ以上の制御時間を組み合わせて制御することで、前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記コンバータの出力波形が極性の正逆で同一形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記コンバータがフルブリッジ方式回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の画像加熱装置。
【請求項１０】
前記コンバータの出力波形が極性の正逆で異なる形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項１１】
前記コンバータがアクティブクランプ方式回路を備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置に搭載される画像加熱装置として、電磁誘導加熱方式の画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁誘導加熱方式の画像加熱装置として、記録材のサイズに応じて高周波コンバータの駆動周波数を切替えることで加熱回転体の加熱領域を制御するものがある（特許文献１）。また、第１の高周波コンバータと第２の高周波コンバータを備え、記録材のサイズに応じて第１の高周波コンバータの駆動周波数を切替え、電力制御のために第２の高周波コンバータを制御するものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２９４６０号公報
【特許文献２】特開２０１６−２４３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高周波コンバータの制御により、電磁誘導加熱される回転体の温度制御、更には回転体の長手方向における発熱分布制御を行うことは、従来例において構成が複雑と考えられていた。そして、回転体の温度制御、更には回転体の長手方向における発熱分布制御をより簡便に行える電磁誘導加熱方式の画像加熱装置が望まれていた。
【０００５】
本発明の目的は、電磁誘導加熱される回転体の温度制御、更には回転体の長手方向における発熱分布制御をより簡便に行える電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱装置は、導電層を備える筒状の回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、前記回転体の温度を検出する少なくとも１つの温度検出手段と、前記コンバータを制御する制御手段と、を有し、前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る別の画像加熱装置は、導電層を備える筒状の回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、前記回転体の温度を検出する少なくとも１つの温度検出手段と、前記コンバータを制御する制御手段と、を有し、前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、前記記録材の幅方向におけるサイズを基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る別の画像加熱装置は、導電層を備える筒状の回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、前記回転体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記回転体の温度を検出する前記第１の温度検出手段より長手方向の端部側に設けられる第２の温度検出手段と、前記コンバータを制御する制御手段と、を有し、前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、前記制御手段が、前記第１の温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、前記第２の温度検出手段の出力を基に、前記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電磁誘導加熱される回転体の温度制御、更には回転体の長手方向における発熱分布制御をより簡便に行える電磁誘導加熱方式の画像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図
【図２】実施形態に係る定着装置の要部の横断側面模型図
【図３】実施形態に係る定着装置の要部の正面模型図
【図４】実施形態に係る定着装置の定着装置の要部の斜視図
【図５】実施形態に係る定着装置の高周波電圧波形と回転体の発熱分布を説明する図
【図６】一般的な矩形波を説明する図
【図７】実施形態に係る定着装置における高周波コンバータの高周波電圧波形図
【図８】高周波コンバータの回路の説明図
【図９】高周波コンバータを構成するスイッチ素子の制御動作の説明図
【図１０】第１の実施形態の温調制御を説明する図
【図１１】第２の実施形態の発熱領域制御を説明する図
【図１２】第２の実施形態の制御パラメータ設定を説明するフローチャート
【図１３】第３の実施形態の温調制御を説明する図
【図１４】第３の実施形態の高周波電圧で制御した場合のパワースペクトルを説明する図
【図１５】第３の実施形態の発熱領域制御を説明する図
【図１６】第３の実施形態の制御パラメータ設定を説明するフローチャート
【図１７】第４の実施形態の高周波コンバータの高周波電圧波形図
【図１８】第４の実施形態の高周波電圧波形と円筒回転体発熱分布を説明する図
【図１９】第４の実施形態の温調制御を説明する図
【図２０】第４の実施形態の発熱領域制御を説明する図
【図２１】第４の実施形態の高周波コンバータの回路の説明図
【図２２】第４の実施形態のスイッチング素子のゲートソース間電圧波形と高周波電圧波形の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
【００１２】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、電子写真方式のレーザービームプリンタである。１０１は像担持体としての感光ドラムであり、矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）にて回転駆動する。感光ドラム１０１は、その回転過程で帯電ローラ１０２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１３】
１０３は画像露光手段としてのレーザービームスキャナであり、不図示のコンピュータ等の外部機器から入力されるデジタル画素信号に対応してオン／オフ変調されたレーザー光Ｌを出力して、感光ドラム１０１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により、感光ドラム１０１の表面の露光明部の電荷が除電されて、感光ドラム１０１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１４】
１０４は現像装置であり、現像ローラ１０４ａから感光ドラム１０１の表面に現像剤（トナー）が供給されて、感光ドラム１０１の表面の静電潜像は、転写像であるトナー像として順次に現像される。
【００１５】
１０５は給紙カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。給紙スタート信号に基づいて給紙ローラ１０６が駆動されて、給紙カセット１０５内の記録材Ｐは、一枚ずつ分離給紙される。そして、レジストローラ対１０７を介して、感光ドラム１０１と接触して従動回転する転写ローラ１０８との当接ニップ部である転写部位１０８Ｔに、所定のタイミングで導入される。すなわち、感光ドラム１０１上のトナー像の先端部と記録材Ｐの先端部とが、同時に転写部位１０８Ｔに到達するように、レジストローラ１０７で記録材Ｐの搬送が制御される。
【００１６】
その後、記録材Ｐは転写部位１０８Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ１０８には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０８にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、転写部位１０８Ｔにおいて感光ドラム１０１の表面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。
【００１７】
転写後の記録材Ｐは、感光ドラム１０１の表面から分離されて搬送ガイド１０９を通り、画像加熱装置としての定着装置Ａに導入される。定着装置Ａでは、トナー画像の熱定着処理を受ける。一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１０１の表面は、クリーニング装置１１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。定着装置Ａを通った記録材Ｐは、排紙口１１１から排紙トレイ１１２上に排出される。
【００１８】
（画像加熱装置）
以下、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての電磁誘導加熱方式の定着装置Ａについて説明する。図２は本実施形態の定着装置Ａの要部の横断側面模型図、図３は要部の正面模型図、図４は要部の斜視図である。ここで、定着装置Ａを構成する定着部材に関し、長手方向とは、記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向である。この定着部材の長手方向は、記録材の幅方向に相当する。
【００１９】
定着装置Ａは、導電層を備える筒状の回転体１と、回転体１に対向する対向体としての加圧ローラ８と、加圧ローラ８と共に回転体１を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材でもあるガイド部材６を備える。
【００２０】
そして、回転体１に挿通され、回転体１の回転軸方向（図４のＸ方向）に交番磁界を発生させる励磁コイル３を備え、励磁コイルに交流電流を流すことで回転体１の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段を備える。励磁コイル３は磁性コア２に巻き回されている。
【００２１】
更に、励磁コイル３に高周波電圧を印加する高周波コンバータ１６を備える。そして、本実施形態において、高周波コンバータ１６の高周波電圧に係る制御パラメータとして、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間がある。本実施形態では、長手方向における中央位置に設けられる温度検出手段の出力を基に、４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行う
以下、定着装置Ａを構成する各部材について更に説明する。
【００２２】
１）加圧ローラ関連
回転体１に対向する加圧回転体としての加圧ローラ８は、芯金８ａと、芯金８ａ周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層８ｂとで構成されており、表層に離型層８ｃを設けてある。弾性材層８ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。芯金８ａの長手方向の両端部は、装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して、回転自由に保持させて配設してある。
【００２３】
また、加圧用ステイ５の長手方向の両端部と、装置シャーシ側のバネ受け部材１８ａ、１８ｂ（図３）との間に、それぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂ（図３）を縮設することで、加圧用ステイ５に押し下げ力を作用させている。なお、本実施形態の定着装置Ａでは、総圧約１００Ｎ〜２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ〜約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。
【００２４】
これにより、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成された円筒形回転材のガイド部材６の下面と、加圧ローラ８の上面とが、筒状の回転体１を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される。ガイド部材６は、加圧ローラ８と共に、回転体１を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材として機能する。
【００２５】
加圧ローラ８が、駆動手段Ｍにより矢印方向（反時計方向）に回転駆動することで、回転体１の外面との摩擦力で、回転体１に回転力が作用される。フランジ部材１２ａ・１２ｂは、ガイド部材６の長手方向の左右両端部に外嵌し、左右位置を規制部材１３ａ・１３ｂで固定しつつ回転自在に取り付けられ、回転体１の回転時に回転体１の端部を受けて回転体１の長手方向における寄り移動を規制する役目をする。
【００２６】
フランジ部材１２ａ・１２ｂの材質としては、以下の材料が好ましい。フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなど）、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）樹脂である。あるいは、これらの混合樹脂等の耐熱性の良い材料が好ましい。
【００２７】
２）回転体１
回転体１は、直径１０〜５０ｍｍで、基層となる導電性部材でできた発熱層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した離型層１ｃの複合構造の筒状の回転体である。そして、励磁コイル３に印加される高周波電圧によって周期的に極性が反転する交番磁束が作用することにより、発熱層１ａに周回電流が発生して発熱層１ａが発熱する。この熱が弾性層１ｂ、離型層１ｃに伝達されて、回転体１全体が加熱され、ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー像Ｔの定着がなされる。
【００２８】
回転体１の内部には、回転軸方向（Ｘ方向）に磁性コア２が挿通されていて、その磁性コア２の周囲に励磁コイル３が巻回されている。また、回転体１の内部に設けられる９、１０及び１１は、回転体１の温度を検出する温度検出素子である。
【００２９】
３）励磁コイル３および高周波コンバータ１６
図４は、回転体１を誘導加熱する磁場発生手段としての励磁コイル３と磁性コア２の斜視図と、高周波コンバータ１６を含め回転体１に電力を供給する制御ブロック図を示したものである。磁性コア２は、不図示の固定手段にて回転体１の中空部を貫通して配置され、励磁コイル３にて生成された交流磁界による磁力線を回転体１内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。
【００３０】
励磁コイル３は、通常の単一導線を回転体１の中空部において、磁性コア２に螺旋状に巻き回して形成される。回転体１の内部にて、この回転軸線に交差する方向に巻き回されているため、この励磁コイル３に高周波コンバータ１６と給電接点部３ａ、３ｂを介して高周波電圧を印加すると、回転体１の回転軸Ｘの平行方向に磁束を発生させることが出来る。ここで、励磁コイル３を単一導線で説明を行ったが、これに限定されることなく、複数導線を１つに纏めたものでもよい。
【００３１】
定着装置Ａの温度検出素子は、図２乃至図４に示すように、記録材Ｐが定着装置Ａに搬送されてくる側（ニップ部Ｎの上流側）で回転体１に内接するように設けられる。定着装置Ａの温度検出は、回転体１の長手方向における中央位置に配設された第１の温度検出素子９、端部位置に配設された第２の温度検出素子１０及び第３の温度検出素子１１により行われる。回転体１の回転軸方向で小サイズ記録材Ｐが通過しない領域（非通紙領域）の温度を検出すべく設けた第２の温度検出素子１０、１１では、小サイズ記録材Ｐを連続プリントした時の非通紙域の昇温具合を検知することができる。
【００３２】
本実施形態では、回転体１の回転軸方向で記録材Ｐが通過する領域（通紙領域）の温度を検出すべく設けた第１の温度検出素子９の温度信号を電力制御手段１５及び高周波コンバータ１６を介し、適正な高周波電圧を給電接点部３ａ、３ｂに印加する。これにより、回転体１は誘導加熱されて表面の温度が所定の目標温度に維持・調整（温度制御、温調制御）される。
【００３３】
ここで、電力制御手段１５は、コンバータとしての高周波コンバータ１６を制御する制御手段として機能する。
【００３４】
図４に示す電力制御手段１５は、図８に示すように高周波電圧のパルス周期を制御する制御部分２１５、パルスオン時間を制御する制御部分２１６、バースト周期を制御する制御部分２１７及びバーストオン時間を制御する制御する制御部分２１８を有する。そして、本発明の実施形態では、図７に示すパルス周期２０、パルスオン時間２１、バースト周期２２、バーストオン時間２３の４つの制御時間の少なくとも１つを制御することで電力制御を行う。
【００３５】
４つの制御時間に関し、より具体的に説明すれば、以下の通りである。すなわち、パルス周期２０は、パルス立上りから次のパルス立上りまでの時間である。また、パルスオン時間２１は、パルスが出力されている時間である。そして、バーストオン時間２３は、パルスが出力されているときのパルス周期のｎ倍（ｎは１以上の整数）の時間である。また、バースト周期２２は、バーストオン時間２３に任意の時間ｍ（ｍはゼロ以上）を加えた時間で、次のパルスが立上る迄の時間である。
【００３６】
（高周波電圧波形と制御方法の説明）
先ず、高周波電圧波形と円筒回転体発熱分布を説明する図５を用いて、回転体１の長手方向における発熱分布制御方法について説明する。図５（ａ）は高周波コンバータ１６から給電接点部３ａ、３ｂに印加する正弦波形状の高周波電圧を示す図で、９０ｋＨｚ、２７０ｋＨｚ、４５０ｋＨｚ、６３０ｋＨｚ、８１０ｋＨｚの周波数の正弦波である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の正弦波を高周波コンバータ１６から給電接点部３ａ、３ｂに印加した場合の回転体１の発熱分布を示した図である。
【００３７】
ここで、回転体１の発熱層１ａは、厚さ３０μｍ、直径３０ｍｍ、長さ２２０ｍｍのステンレスである。磁性コア２は、直径１２ｍｍ、長さ２７０ｍｍ、非透磁率１８００のフェライトコアである。励磁コイル３は、周回ピッチが略端部で密に中央部で疎に巻かれた導線である。
【００３８】
図５（ｃ）は、高周波コンバータ１６から給電接点部３ａ、３ｂに印加する矩形波形状の高周波電圧を示す図で、矩形波をフーリエ変換した際の高調波成分も示している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）の矩形波を高周波コンバータ１６から給電接点部３ａ、３ｂに印加した場合の円筒回転体の発熱分布を示した図である。図５（ｄ）における発熱層１ａ、磁性コア２、励磁コイル３の配置は、図５（ｂ）と同じである。
【００３９】
図５（ａ）で９０ｋＨｚの正弦波電圧を給電接点部３ａ、３ｂに印加した場合は、図５（ｂ）の実線に示すように、回転体１の発熱分布は端部低、中央高になる。一方、図５（ａ）で２７０ｋＨｚ、４５０ｋＨｚ、６３０ｋＨｚ、８１０ｋＨｚの正弦波を給電接点部３ａ、３ｂに印加した場合は、図５（ｂ）に示すように、回転体１の発熱分布は端部高、中央低になり、周波数が高いほどこの傾向が強くなる。
【００４０】
次に、図５（ｃ）の矩形波電圧を給電接点部３ａ、３ｂに印加した場合を説明する。先ず、一般的な矩形波について図６を用いて説明する。図６に振幅Ａ、パルス周期Ｔ、パルスオン時間Ｔｐで、更に、Ｔ／２：Ｔｐ＝１：Ｐ（０＜Ｐ＜１）の関係にある。このような矩形波は、フーリエ級数展開により、以下のような時間関数で表すことができる。
【００４１】
【数１】
2020052233.tif 000003
【００４２】
この（１）式から、図５（ｃ）の矩形波は、図中の１次項、３次項、５次項、７次項、９次項、．．．に分解することができる。ここで、１次項は９０ｋＨｚの正弦波、３次項から９次項は、２７０ｋＨｚ、４５０ｋＨｚ、６３０ｋＨｚ、８１０ｋＨｚの正弦波で、図５（ａ）の波形の振幅のみが変わった波形である。その為、各次数の定数項を考慮すると、それぞれの次数項（９０ｋＨｚ〜８１０ｋＨｚ）での回転体１の発熱分布は図５（ｄ）の１次項〜９次項のような分布になる。
【００４３】
そして、矩形波の発熱分布は各次数の発熱分布の積算になり、図５（ｄ）に示すような、回転体１の長手方向における所望の領域で略均熱発熱するようにできる。ここでは、回転体１の長手方向における所望の領域で略均熱発熱するように、矩形波のパルス周期、パルスオン時間、コイル３の周回ピッチを調整している。
【００４４】
（高周波コンバータ）
図８を用いて、高周波コンバータ１６の具体的な構成について説明する。２００は商用交流電源、２０１はフィルタ、２０２はダイオードブリッジ、２０４はコイル、２０５はコンデンサである。２０６、２０７、２０８、２０９はスイッチング素子、２１０、２１１、２１２、２１３はコンデンサである。２１９は定着装置Ａを給電接点部３ａ、３ｂから見た等価抵抗、２２０は定着装置Ａを給電接点部３ａ、３ｂから見た等価インダクタンスである。２１４は、所望の高周波電圧波形を形成するためにスイッチ素子２０６〜２０９のスイッチングを行う駆動回路である。
【００４５】
商用交流電源２００から入力された交流電圧は、ダイオードブリッジ２０２により整流化され、急峻な電流変化を抑制するコイル２０４を介してコンデンサ２０５に充電される。コンデンサ２０５の容量は、スイッチング電流を流して画像形成装置１００の外に出るノイズを許容出来るレベルとする程度の容量としている。これは、大きな容量を接続してしまうと力率が劣化する為である。その為、コンデンサ２０５から後段の回路で電力を消費すると、コンデンサ２０５の両端電圧は脈流化された電圧となる。
【００４６】
次に、図９を用いて、高周波コンバータ１６を構成するスイッチ素子２０６〜２０９の制御動作を説明する。２２１はスイッチ素子２０６のゲートソース間電圧、２２２はスイッチ素子２０７のゲートソース間電圧、２２３はスイッチ素子２０８のゲートソース間電圧、２２４はスイッチ素子２０９のゲートソース間電圧である。そして、２２５はその時給電接点部３ａ、３ｂに印加される高周波電圧である。
【００４７】
図９の斜線部は、スイッチング素子２０６とスイッチング素子２０９をオン、若しくは、スイッチング素子２０７とスイッチング素子２０８をオンすることで給電接点部３ａ、３ｂに電圧を印加している期間であって、パルスオン期間２１に該当する。
【００４８】
スイッチング素子２０６のゲートソース間電圧２２１及びスイッチング素子２０７のゲートソース間電圧２２２と、スイッチング素子２０８のゲートソース間電圧２２３及びスイッチング素子２０９のゲートソース間電圧２２４は位相のみが異なる波形である。この位相時間を制御することで、パルスオン時間２１を制御することができる。
【００４９】
そして、ゲートソース間電圧２２１及びゲートソース間電圧２２３の立上りから次の立上り期間と、ゲートソース間電圧２２２及びゲートソース間電圧２２４の立下りから次の立下り期間がパルスオン周期２０に当たる。そして、この期間を制御することでパルスオン周期２０を制御することができる。
【００５０】
図９の２２１〜２２４のゲートソース間電圧パルスが連続している期間がパーストオン時間２３に当たり、この期間を制御することでバーストオン時間２３を制御することができる。また、図９の２２１〜２２４のゲートソース間電圧パルスが連続している期間と休止している期間を足し合わせた期間がバースト周期２２に当たり、この期間を制御することでバースト期間２２を制御することができる。
【００５１】
（回転体１の温調制御（温度制御））
図１０は本実施形態の温調制御（温度制御）を説明する図で、図７の制御パラメータの内のパルスオン時間２１を用いて温調制御を行う。図１０（ｅ）は、回転体１としてのスリーブの長手方向における発熱量の分布を示す。図１０（ａ）は、図１０（ｅ）の実線に示すような略均熱発熱を示す、最大発熱量発生時の高周波電圧波形図である。図１０（ａ）において、パルスオン時間２１は５．０Ｅ−６秒であり、パルス周期２０は１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）、バースト周期２２、バーストオン時間２３も同じ１１．１Ｅ−６秒である。
【００５２】
図１０（ｂ）は、図１０（ｅ）の発熱量分布図の点線に示すように、最大発熱量の２／３の発熱量発生時の高周波電圧波形図である。ここで、パルス周期２０、バースト周期２２、バーストオン時間２３は図１０（ａ）と同じであり、パルスオン時間２１を３．３Ｅ−６秒に短くする。このようにして、回転体１の温調制御（温度制御）を行う。
【００５３】
ここで、図１０（ｃ）に示すように、パルス周期２０、バースト周期２２、バースオン時間２３はそのままで、パルスオン時間２１を更に２．２Ｅ−６秒に短くすると、図１０（ｅ）の一点鎖線に示すようになる。すなわち、回転体１の長手方向における端部側の発熱量が若干大きくなる。これは、パルスオン時間２１を短くすると、（１）式中の１次項の定数に対し、高次項の定数の値が大きくなるため、その影響で端部高の温度分布になる為である。
【００５４】
しかし、図１０（ｄ）に示すように、パルス周期２０（＝バースト周期２２＝バーストオン時間２３）を１２．５Ｅ−６秒に伸ばすことで、図１０（ｅ）の細実線に示すように、回転体の発熱分布として端部高の影響を緩和し略均熱に微調整することができる。
【００５５】
上記説明においては、バースト周期２２、バーストオン時間２３を変えない前提で説明を行ったが、実際にはバースト制御を行わない場合の実施形態でもあり、バースト周期２２とバーストオン時間２３を制御する機能を有していない装置でもよい。その場合、パルス２０とパルスオン時間２１を制御する機能を有する装置で、前述したように、温度検出素子９の検出値に応じてパルスオン時間２３を制御し、記録材幅に応じて回転体１の発熱領域の制御のためにパルス周期２０のパラメータ初期設定を行う。
【００５６】
なお、上記の説明では、フルブリッジ方式回路を例に回路及び制御法方法の一例を示した。フルブリッジ方式回路を採用する効果としては、電源効率が高いことが挙げられる。しかしながら、図７に示した極性が正負逆転する同一形状波の高周波電圧を生成及び制御できる回路及び制御方法であればよく、フルブリッジ方式回路に限定されるものではない。すなわち、高周波コンバータの出力波形が極性の正逆で同一形状であるものに限定されず、高周波コンバータがアクティブクランプ方式回路を備える場合など、高周波コンバータの出力波形が極性の正逆で異なる形状であっても良い。
【００５７】
以上、本実施形態によれば、回転体１の内部に励磁コイルを配置し、励磁コイルに高周波電圧を印加することで回転体の軸方向に交番磁界を発生させ、それにより回転体を発熱させる画像加熱装置としての定着装置を構成できる。そして、より簡易な構成で所定の記録材の幅方向のサイズ（単一の記録材サイズ）に応じた発熱分布を維持しつつ、必要な発熱量を供給できる定着装置を提供することができる。
【００５８】
ここで、本実施形態において、高周波コンバータ１６を制御する制御手段１５が、４つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間の２つを組み合わせて制御することで、回転体の温度制御を行うことを示した。しかし、これに限られず、高周波コンバータを制御する制御手段が、上記４つの制御時間のうち３つ以上、あるいは１つのみを用いて制御しても良い。
【００５９】
そして、回転体１の温度を検出する温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態で、記録材の幅方向におけるサイズ、もしくは長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、回転体１の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有し、この分布設定手段に基づき回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。
【００６１】
《第２の実施形態》
第１の実施形態では、記録材の幅方向のサイズが変わらない、すなわち所定の記録材サイズ（単一の記録材サイズ）での制御の説明を行ったが、第２の実施形態は、幅方向で複数の記録材サイズに応じて積極的に発熱領域の制御を行う場合の説明を行う。
【００６２】
ここで、温調制御の方法および高周波コンバータについては、第１の実施形態と同様である。すなわち、電力制御手段１５が、回転体１の長手方向における中央位置に設けられる第１の温度検出手段９の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行う。
【００６３】
以下、本実施形態における回転体１の発熱分布制御について、図１１を用いて説明する。本実施形態では、記録材の幅方向のサイズに応じて、図７に示す４つの制御パラメータの内のパルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３が、それぞれ同じ時間となる前提で、パルス周期２０とパルスオン時間２１を制御可能とする。
【００６４】
図１１（ａ）は、図１１（ｄ）の発熱量分布図の実線に示すように、回転体１の発熱分布が略均熱な場合の高周波電圧波形図である。ここで、パルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３は同じ１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）であり、パルスオン時間２１は３．３Ｅ−６秒である。本実施形態では、バーストオン時間２３は、パルス周期２０と同じ時間（前述したｎが１）であり、バースト周期２２は、バーストオン時間２３と同じ時間（前述したｍが０）である。
【００６５】
図１１（ｂ）は、図１１（ｄ）の発熱量分布図の一点鎖線に示すように、回転体１の発熱分布が中央高（但し、中央の発熱量は図１１（ａ）より低い）の場合の高周波電圧波形図である。ここで、パルスオン時間２１は図１１（ａ）と同じで、パルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３を１６．７Ｅ−６秒（６０ｋＨｚ）に伸ばすことで発熱分布を中央高になるように制御することができる。
【００６６】
次に、図１１（ｃ）は、図１１（ｄ）の発熱量分布図の点線に示すように、回転体１の発熱分布が中央高かつ中央部の発熱量が図１１（ａ）の場合の中央の発熱量と略同じとなる場合の高周波電圧波形図である。ここで、パルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３は図１１（ｂ）と同じである。図１１（ｃ）に示すように、温度検知素子９の値が不図示の温度設定値となるようにパルスオン時間２１を４．２Ｅ−６秒に伸ばすことで、発熱量を増加するように制御（温度制御および発熱分布制御）することができる。
【００６７】
これにより、記録材の幅サイズが大きい場合は、図１１（d）の実線、記録材の幅サイズが小さい場合は、図１１（d）の破線もしくは一点鎖線のような発熱分布とすることで、複数の記録材サイズに応じた発熱分布制御を行うことができる。
【００６８】
以上のように、図７に示す４つの制御パラメータの内、パルス周期２０とパルスオン時間２１の２つを制御し、発熱量と発熱量分布を制御（温度制御および発熱分布制御）することができ、温度検知素子９の検出値に応じて全体の発熱量を制御することができる。
【００６９】
次に、回転体１の発熱領域の制御の為にパルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３を設定する手順を、図１２のフローチャートを用いて説明する。ここでは、２つのサイズの記録材幅、一例として大きいサイズの記録材としてＡ４サイズ、小さいサイズの記録材としてＢ５サイズを用いて説明する。
【００７０】
不図示のプリント信号によりＡ４の大きいサイズの記録サイズが選択されると、図１２に示すパラメータ初期設定のシーケンスが開始し、先ず、シーケンスＳ１０１にて記録材際サイズとして大きいサイズであるＡ４が読み込まれる。次に、シーケンスＳ１０２にて小サイズ（＝Ｂ５）判定が行われ、ここではＡ４であるため“ＮＯ”判定（＝大サイズと判定）され、次のシーケンスＳ１０３に引き渡される。
【００７１】
その後、シーケンスＳ１０３でパルス周期＝短、バースト周期＝短、バーストオン時間＝短に設定される。ここでは、図１１で説明したように、パルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３は１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）に設定され、パラメータ初期設定シーケンスが終了する。
【００７２】
一方、不図示のプリント信号によりＢ５の小さいサイズの記録サイズが選択されると、図１２に示すパラメータ初期設定のシーケンスが開始し、先ず、シーケンスＳ１０１にて記録材際サイズとして小さいサイズであるＢ５が読み込まれる。次に、シーケンスＳ１０２にて小サイズ（＝Ｂ５）判定が行われ、ここではＢ５であるため“ＹＥＳ”判定され、次のシーケンスＳ１０４に引き渡される。
【００７３】
その後、シーケンスＳ１０４でパルス周期＝長、バースト周期＝長、バーストオン時間＝長に設定される。ここでは、図１１（ｂ）または（ｃ）に示すように、記録材の幅サイズとしてＡ４より小さいＢ５に対し、パルス周期２０とバースト周期２２とバーストオン時間２３は１６．７Ｅ−６秒（６０ｋＨｚ）に設定され、パラメータ初期設定のシーケンスが終了する。
【００７４】
以上、記録材サイズを２種類で説明したが、それ以上のサイズ種類が増えたとしても同様のシーケンスが増えるだけで、同様の処理をすればよい。このシーケンス処理の後に、前述の定着制御がなされる。
【００７５】
以上、本実施形態によれば、簡易な構成で複数の記録材サイズに応じた発熱分布を形成しつつ、必要な発熱量を供給できる定着装置を提供することができる。
【００７６】
ここで、本実施形態では、記録材の幅方向におけるサイズを基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うことを説明したが、これに限られるものではない。すなわち、回転体１の長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。記録材の幅方向におけるサイズが小さい場合には、長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力が高くなることで、記録材の幅方向におけるサイズに対応することとなる。
【００７７】
そして、回転体１の温度を検出する温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行うことができる。
【００７８】
なお、本実施形態で、記録材の幅方向におけるサイズ、もしくは長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、回転体１の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有し、この分布設定手段に基づき回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。
【００７９】
《第３の実施形態》
本実施形態は、第２の実施形態と同様に異なる記録材サイズに対応する。ここで、温調制御の方法および高周波コンバータについては、第１の実施形態と同様である。すなわち、電力制御手段１５が、回転体１の長手方向における中央位置に設けられる第１の温度検出手段９の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つ（具体的にはバースト周期）を制御することにより回転体１の温度制御を行う。
【００８０】
そして、回転体１の長手方向における発熱分布制御のパラメータとして、図７に示す４つの制御パラメータの全てを用いる。発熱分布制御の具体的なパラメータとしては、パルス周期とバースト周期とバーストオン時間が同じ前提で、パルス時間とパルス周期を制御する。
【００８１】
１）回転体１の温調制御
図１３は本実施形態の温調制御を説明する図で、図７の制御パラメータの内のバースト周期２２を用いて温調制御を行う。図１３（ａ）は図１３（ｃ）の実線に示すように略均熱発熱で、最大発熱量発生時の高周波電圧波形図である。図１３（ａ）では、バースト周期２２は２２．２Ｅ−６秒、バーストオン時間２３は２２．２Ｅ−６秒、パルス周期２０は１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）、パルスオン時間２１は５．０Ｅ−６秒である。
【００８２】
図１３（ｂ）は、図１３（ｃ）の破線に示すように、最大発熱量の半分の発熱量発生時の高周波電圧波形図である。図１３（ｂ）で、パルス周期２０とパルスオン時間２１とバーストオン時間２３は図１３（ａ）と同じで、バースト周期２２を４４．４Ｅ−６秒に伸ばしている。
【００８３】
ここで、バースト周期２２による温調制御に伴う発熱領域制御の微調整方法について説明する。図１４（ａ）は図１３（ａ）の高周波電圧で制御した場合のパワースペクトルで、２４はパルス周期２０の基本周波数、２５は矩形波に含まれるパルス周期２０の高調波周波数を示している。図１４（ｂ）は図１３（ｂ）の高周波電圧で制御した場合のパワースペクトルで、２４はパルス周期２０の基本周波数、２５は矩形波に含まれるパルス周期２０の高調波周波数、２６はバースト周期の基本周波数、２７はバースト周期の高調波周波数を示している。
【００８４】
図１３に示すように、バースト周期２２を長くすることにより、回転体１の均熱発熱領域としたまま温調制御を行うことができる。但し、実際にはバースト周波数を長くすると、図１４に示すようにパルス周期２０よりも低い周波数であるバースト周期２２に起因するパワー成分が含まれるようになる。図７において、バースト周期２２とパルス周期２０が近い値である場合は、バースト周期２２に起因するパワー成分は小さく、回転体１の発熱分布への影響は小さく、略均熱発熱としたまま温調制御を行うことができる。
【００８５】
一方、バースト周期２２とパルス周期２０の差がある程度大きくなってくると、周波数が低いバースト周期２２に起因するパワー成分が大きくなり、回転体１の発熱分布が若干端部低・中央高となってくる。
【００８６】
その場合は、パルスオン時間２１を調整することで、矩形波に含まれるパルス周期２０の高調波周波数のパワー比率を大きくし、バースト周期２２を長くしたことに起因する端部低・中央高を打ち消して、略均熱発熱を保持することができる。実際には、回転体１の端部側の温度を検出すべく設けた第２の温度検出素子１０及び第３の温度検出素子１１の検出値に応じてパルスオン時間２１を制御することで、発熱領域制御の微調整を行う。同様に、バーストオン時間２３を制御することでもパワースペクトル成分を制御することができるため、パルスオン時間２１と同様に発熱領域制御の微調整に用いることができる。
【００８７】
２）回転体１の長手方向における発熱分布制御
次に、本実施形態における回転体１の長手方向における発熱分布制御について、図１５を用いて説明する。図１５（ａ）は、図１５（ｄ）の発熱量分布図の実線に示すように、回転体１の発熱分布が略均熱な場合の高周波電圧波形図である。図１５（ａ）では、パルス周期２０は１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）、バースト周期２２、バーストオン時間２３は、パルス周期２０と同じ１１．１Ｅ−６秒で、パルスオン時間２１は５．０Ｅ−６秒である。
【００８８】
図１５（ｂ）は、図１５（ｄ）の発熱量分布図の一点鎖線に示すように、回転体１の発熱分布が中央高の場合の高周波電圧波形図である。図５（ｂ）では、パルス周期２０は２２．２Ｅ−６秒（４５ｋＨｚ）、バースト周期２２、バーストオン時間２３は、パルス周期２０と同じ２２．２Ｅ−６秒で、パルスオン時間２１は１０．０Ｅ−６秒である。
【００８９】
図１５（ｃ）は、図１５（ｄ）の発熱量分布図の破線に示すように、温度検知素子９の値が不図示の温度設定値となるように、回転体１の発熱分布が中央高でかつ図１５（ｄ）の実線と同じように温調制御した場合の高周波電圧波形図である。図１５（ｃ）では、
パルス周期２０、パルスオン時間２１、バーストオン時間２３は図１５（ｂ）と同じで、バースト周期２２を３３．３Ｅ−６秒に伸ばすことで発熱量を低減するように制御することができる。
【００９０】
但し、上述したバースト周期２２に起因するパワー成分が発熱分布に影響を与える場合は、第２の温度検出素子１０及び第３の温度検出素子１１の検出値に応じてパルスオン時間２１やバーストオン時間２３を制御することで、発熱領域制御の微調整を行う。また、パルスオン時間２１やバーストオン時間２３の代わりにパルス周期２０を再制御することでも、発熱領域制御の微調整を行うことができる。もちろん、４つの制御パラメータから複数を選択して組み合わせることでも、全てを組み合わせることでも発熱領域制御の微調整を行うことはできる。
【００９１】
次に、回転体１の発熱分布制御の為にパルス周期２０、パルスオン時間２１、バースト周期２２、バーストオン時間２３を初期設定する手順を、図１６のフローチャートを用いて説明する。ここでは、幅方向で２つのサイズの記録材、一例として大きいサイズの記録材としてはＡ４サイズ、小さいサイズの記録材としてはＢ５サイズを用いて説明する。
【００９２】
不図示のプリント信号により、Ａ４の大きいサイズの記録サイズが選択されると、図１６に示すパラメータ初期設定のシーケンスが開始し、先ず、シーケンスＳ２０１にて記録材サイズとして大きいサイズであるＡ４が読み込まれる。次に、シーケンスＳ２０２にて小サイズ（＝Ｂ５）判定が行われ、ここではＡ４であるため“ＮＯ”判定（＝大サイズと判定）され、次のシーケンスＳ２０３に引き渡される。
【００９３】
その後、シーケンスＳ２０３で、パルス周期＝短、パルスオン時間＝短、バースト周期＝短、バーストオン時間＝短に設定される。ここでは、図１５（ａ）で説明したように、パルス周期２０は１１．１Ｅ−６秒（９０ｋＨｚ）、パルスオン時間２１は５．０Ｅ−６秒、バースト周期２２は１１．１Ｅ−６秒、バーストオン時間２３は１１．１Ｅ−６秒に設定される。そして、周期設定シーケンスが終了する。
【００９４】
一方、不図示のプリント信号により、Ｂ５の小さいサイズの記録サイズが選択されると、図１６に示すパラメータ初期設定のシーケンスが開始し、先ず、シーケンスＳ２０１にて記録材際サイズとして小さいサイズであるＢ５が読み込まれる。次に、シーケンスＳ２０２にて小サイズ（＝Ｂ５）判定が行われ、ここではＢ５であるため“ＹＥＳ”判定され、次のシーケンスＳ２０４に引き渡される。
【００９５】
その後、シーケンスＳ２０４で、パルス周期＝長、パルスオン時間＝長、バースト周期＝長、バーストオン時間＝長に設定される。ここでは、図１５（ｂ）で説明したように、パルス周期２０は２２．２Ｅ−６秒（４５ｋＨｚ）、パルスオン時間２１は１０．０Ｅ−６秒、バースト周期２２は２２．２Ｅ−６秒、バーストオン時間２３は２２．２Ｅ−６秒に設定される。そして、周期設定シーケンスが終了する。
【００９６】
これにより、記録材の幅サイズが大きい場合は、図１５（d）の実線、記録材の幅サイズが小さい場合は、図１５（d）の破線もしくは一点鎖線のような発熱量分布とすることで、複数の記録材サイズに応じた発熱領域の制御を行うことができる。
【００９７】
なお、記録材サイズを２種類で説明したが、それ以上のサイズ種類が増えたとしても同様のシーケンスが増えるだけで、同様の処理をすればよい。このシーケンス処理の後に、前述の定着がなされる。
【００９８】
以上、本実施形態によれば、図７に示す４つの制御パラメータを全て用いて制御を行うことにより、より簡易な構成で記録材のサイズに応じた発熱分布を形成しつつ、必要な発熱量を供給できる定着装置とすることができる。
ここで、本実施形態では、記録材の幅方向におけるサイズを基に、上記４つの制御時間を制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うことを説明したが、これに限られるものではない。すなわち、回転体１の長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間の少なくとも１つを制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。記録材の幅方向におけるサイズが小さい場合には、長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力が高くなることで、記録材の幅方向におけるサイズに対応することとなる。
そして、回転体１の温度を検出する温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行うことができる。
【００９９】
なお、本実施形態で、記録材の幅方向におけるサイズ、もしくは長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、回転体１の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有し、この分布設定手段に基づき回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。
【０１００】
《第４の実施形態》
本実施形態は、第２、第３の実施形態と同様に異なる記録材サイズに対応する。ここで、温調制御の方法および高周波コンバータについては、第１の実施形態と同様である。すなわち、電力制御手段１５が、回転体１の長手方向における中央位置に設けられる第１の温度検出手段９の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つ（具体的にはバースト周期）を制御することにより回転体１の温度制御を行う。本実施形態は、前述した実施形態の高周波電圧波形（図１０、図１１、図１３）と高周波電圧波形が異なる構成で、高周波電圧の正極性の波形形状と負極性の波形形状が異なる。
【０１０１】
図１７は、本実施形態の高調波コンバータ１６の高周波電圧波形であり、高周波電圧の正極性の波形形状が矩形波で、負極性の波形形状が矩形と弧状波形を組み合わせた波形である。２０はパルス周期、２１は矩形波のパルスオン時間、２９は、矩形と弧状形状を組み合わせた波形のパルスオン時間、２２はバースト周期、２３はバーストオン時間である。このような形状の波形も、第１の実施形態と同様にフーリエ級数展開でき、以下のような時間関数で表すことができる。
【０１０２】
【数２】
2020052233.tif 000004
【０１０３】
ここで、α、β、γ、・・・は高周波電圧波形が決まると同時に決まる定数である。（２）式は、第１の実施形態における（１）式と同様に、図１７のような高周波電圧であっても振幅の異なる各次数の正弦波の和で表すことができる。
【０１０４】
次に、図１８を用いて、高周波電圧波形と回転体１の長手方向における発熱分布の均熱化を説明する。図１８（ａ）に示すバースト制御していない高周波電圧の時に、均熱を行うこととする。もちろん、バースト制御している波形時で均熱しても構わない。図１８（ａ）のように高周波電圧波形が決定すると、式（２）の定数α、β、γ、・・・が決定する。決定した定数の各次数の正弦波を給電接点部３ａ、３ｂに印加することで、回転体１の発熱分布を決めることができる。このため、図１８（ｂ）に示すように各次数の回転体１の発熱分布を足し合わせた熱分布が均熱になるように、コイル３の周回ピッチを調整する。
【０１０５】
回転体１の温調制御は、第１の実施形態と同様に、パルスオン時間２２を制御してもよいし、第３の実施形態と同様に図１９に示すバースト周期２２の時間を調整することで制御することができる。図１９では、バースト周期２０をｔ０からｔ０×２に増やすことで発熱量の制御を行っている。
【０１０６】
また、回転体１の発熱分布制御も、第１および第２の実施形態と同様に、図２０に示すように、４つの制御パラメータの時間を調整することで制御することができる。図２０では、パルス周期２０をｔ１からｔ６に、パルスオン時間２１をｔ２からｔ６に、パルスオン時間２９をｔ３からｔ８に、バースト周期２２をｔ４からｔ９に、バーストオン時間２３をｔ５からｔ１０に制御する。これにより、図２０（ｃ）に実線で示す発熱分布を、点線で示す発熱分布に調整することができる。４つの制御パラメータの初期設定手順は、第２の実施形態と同様である。
【０１０７】
次に、図２１を用いて、本実施形態の高周波コンバータの回路例について説明する。３００は商用交流電源、３０１はフィルタ、３０２はダイオードブリッジ、３０３はコイル、３０４はコンデンサである。３０５、３０６はスイッチング素子、３０７、３０８はコンデンサ、３０９、３１０はダイオードである。３１４は定着装置Ａを給電接点部３ａ、３ｂから見た等価抵抗、３１５は定着装置Ａを給電接点部３ａ、３ｂから見た等価インダクタンスである。
【０１０８】
３１１は所望の高周波電圧波形を形成するために、スイッチ素子３０５，３０６のスイッチングを行う駆動回路である。１５は高周波電圧のパルス周期を制御する部分３１２、パルスオン時間を制御する部分３１３、バースト周期を制御する部分３１４及びバーストオン時間を制御する部分３１５を有する電力制御手段である。
【０１０９】
ここで、図２２を用いて、図２１に示す本実施形態の高周波コンバータを構成するスイッチ素子３０５，３０６の制御動作を説明する。３１６はスイッチ素子３０５のゲートソース間電圧、３１７はスイッチ素子３０６のゲートソース間電圧、３１８はその時給電接点部３ａ、３ｂに印加される高周波電圧である。図１６の斜線部は、給電接点部３ａ、３ｂに電圧を印加している期間でパルスオン期間２１及びパルスオン期間２９に該当する。
【０１１０】
スイッチング素子３０６のゲートオン期間がパルスオン周期２１に当たり、この期間を制御することでパルスオン周期２１を制御することができる。スイッチング素子３０５のゲートオン期間がパルスオン周期２９に当たり、この期間を制御することでパルスオン周期２９を制御することができる。スイッチング素子３０５のゲートオンから次のゲートオンまでの期間およびスイッチング素子３０６のゲートオンから次のゲートオンまでの期間がパルス周期２０に当たり、この期間を制御することでパルス周期２０を制御することができる。
【０１１１】
ここで、図２０の３１６、３１７のゲートソース間電圧パルスが連続している期間がパーストオン時間２３に当たり、この期間を制御することでバーストオン時間２３を制御することができる。図２０の３１６，３１７のゲートソース間電圧パルスが連続している期間と休止している期間を足し合わせた期間が、バースト周期２２に当たり、この期間を制御することでバースト期間２２を制御することができる。
【０１１２】
また、３１６と３１７のゲートソース間電圧パルス間には不図示のデッドタイムが設けてあり、スイッチング素子３０５とスイッチング素子３０６が同時にオンするのを防いでいる。更に、上記の説明では、アクティブクランプ方式回路を例に回路及び制御法方法の一例を示した。アクティブクランプ方式回路を採用する効果としては、より簡易な回路構成であることが挙げられる。しかしながら、図１７に示した正極性の波形形状と負極性の波形形状が異なる高周波電圧を生成及び制御できる回路及び制御方法であればよく、これに限定されるものではない。
【０１１３】
また、ここでは高周波電圧の正極性の波形形状として矩形波、負極性の波形形状として矩形と弧状波形を組み合わせた波形として説明したが、これに限定される必要はない。例えば、図２１のスイッチング素子３０５、ダイオード３０９を削除して回路間を短絡したような１石電圧共振回路方式であれば、正極性の波形形状として矩形波で、負極性の波形形状として正弦波形を組み合わせた波形を作成することも可能である。
【０１１４】
以上説明したように本実施形態によれば、回転体の内部に励磁コイルを配置し、励磁コイルに高周波電圧を印加することで回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させ、それにより回転体を発熱させる。このような定着装置において、より簡易な構成で記録材のサイズに応じた発熱分布を形成しつつ、必要な発熱量を供給できる定着装置を提供することができる。
ここで、本実施形態では、記録材の幅方向におけるサイズを基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うことを説明したが、これに限られるものではない。すなわち、回転体１の長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。記録材の幅方向におけるサイズが小さい場合には、長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力が高くなることで、記録材の幅方向におけるサイズに対応することとなる。
【０１１５】
そして、回転体１の温度を検出する温度検出手段の出力を基に、上記４つの制御時間のうちの少なくとも１つを制御することにより回転体１の温度制御を行うことができる。
【０１１６】
なお、本実施形態で、記録材の幅方向におけるサイズ、もしくは長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、回転体１の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有し、この分布設定手段に基づき回転体１の発熱分布制御を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１７】
１・・回転体、３・・励磁コイル、６・・ガイド部材、８・・加圧ローラ、９、１０、１１・・温度検出素子、１５・・電力制御手段、１６・・高周波コンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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