(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱方式による定着装置において、整磁合金層による自己温度制御に加えて、定着ローラの非通紙領域などで過昇温が生じた場合に応答性よくそれを抑制する。【解決手段】記録シートが通過すると、非通紙領域で定着ローラ１の温度が高くなるが、整磁合金層１３ａによって定着ベルト１６の温度は自己温度制御される。  磁束発生部３と定着ベルト１６との間に磁束検出コイル４０を配置し、磁束検出コイル４０で発生した交流起電力の大きさを、起電力検出器で検出する。制御部では、その検出信号に基づいて、定着ベルト１６の温度バラツキを推定し、その温度バラツキを解消するための均熱化制御、例えば、プリント速度を低下させる制御、消磁コイルをＯＮする制御、均熱化ローラ４を加圧ローラ２に押し当てるといった制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体の周面に第２の回転体の周面を押圧して定着ニップを形成すると共に、前記第１の回転体を電磁誘導により加熱して、未定着画像が形成されたシートを前記ニップに通紙し、当該未定着画像を熱定着する定着装置であって、
前記第１の回転体の周面に沿って配設された励磁コイルユニットと、
前記第１の回転体もしくは当該第１の回転体と接触する部材に設けられた整磁合金層と、
前記励磁コイルユニットにより発生された磁束の状態を検出して、第１の回転体の、シートが通過しない非通紙領域に相当する部分の温度を推定する温度推定手段と、
前記第１の回転体における前記非通紙領域における昇温を抑制する昇温抑制手段と、
前記温度推定手段による推定温度に基づき、前記昇温抑制手段を動作させる制御手段と
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度推定手段は、前記第１の回転体の周面と前記励磁コイルユニットとの隙間に、１個もしくは、前記シートの通紙方向と直交する方向において異なる位置に配設された複数個の磁束検出コイルを含み、当該磁束検出コイルの起電力に基づき前記磁束の状態を検出することにより前記温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記励磁コイルユニットは、前記通紙方向と直交する方向を長手方向として配設された励磁コイルと、当該励磁コイルで発生した磁束を第１の回転体に導くための磁気コアとを含み、
前記各磁束検出コイルは、前記第１の回転体の周面と、前記磁気コアにおける前記第１の回転体の周面に臨んでいる部位との隙間に配されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度推定手段は、
前記シートの通紙方向と直交する方向において異なる位置に配設され直列に接続された複数個の磁束検出コイルを含み、
その両端に発生する電圧の値に基づき前記磁束の状態を検出することにより前記温度を推定することを特徴とする請求項２または３記載の定着装置。
【請求項５】
前記直列に接続された複数個の磁束検出コイルは、
前記非通紙領域に相当する部分に配されたものと通紙領域に相当する部分に配されたものとが、
互いに逆極性の起電力が発生するように接続されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の回転体は定着ベルトであって、
前記整磁合金層は、当該定着ベルトに設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ベルト内側であって、前記励磁コイルユニットと対向する位置に、当該定着ベルトの裏面に摺接して、これをその周回方向に案内する固定プレートを備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記整磁合金層が前記固定プレートに含まれることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記昇温抑制手段は、前記励磁コイルとほぼ並行であって、特定サイズのシートに対する非通紙領域にほぼ対応する範囲に配された消磁コイルを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
シートが通紙される領域における第１の回転体の表面温度を測定して、その温度が定着に必要な所定温度となるように励磁コイルに電力を供給する電力供給手段を備え、
前記昇温抑制手段は、単位時間あたりの前記シートの定着ニップへの通紙枚数が少なくなるようにシートの搬送状態を抑制することにより、前記電力供給手段における励磁コイルに供給する電力を低減させて非通紙領域における昇温を抑制することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
シートが通紙される領域における第１の回転体の表面温度を測定して、その温度が定着に必要な所定温度となるように励磁コイルに電力を供給する電力供給手段を備え、
前記昇温抑制手段は、前記電力供給手段による電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式による定着装置、およびその定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置として、電磁誘導加熱方式の定着装置が普及しつつある。
この加熱方式の定着装置では、例えば、定着ローラの外周部に導電発熱層を含む定着ベルトを設け、励磁コイルによって交番磁束を発生させて定着ベルトの発熱層を誘導加熱させるが、定着ベルトの熱容量を小さく取れるので、従来のハロゲンヒータで加熱する方式に比べ、ウォームアップ時間を短縮することができると共に高い熱変換効率が得られ、節電にも資する。
【０００３】
一方、定着ローラの記録シートが通過する領域（通紙領域）で記録シートに熱を奪われるため、その他の非通紙領域と温度差が生じる。このため、連続通紙時に、通紙領域を所定の定着温度に維持するため励磁コイルに通電し続けると、非通紙領域の温度が過度に上昇し、定着ローラや励磁コイルが耐熱限界を越えて破損するといった不具合が発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、定着ベルトに整磁合金層を設け、当該整磁合金における、所定のキュリー温度になると強磁性体から非磁性体に可逆的に変化する特性（整磁特性）を利用して、非通紙部における過昇温を自動的に抑制する技術が開示されている（このような作用を、以下「自己温度制御作用」という。）。
【特許文献１】特開２００７−２７９６７２号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１９２８号公報
【特許文献３】特許第３９８８２５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような自己温度制御作用によっても、定着ベルトの非通紙部に作用する磁束が皆無になるわけではないので、特に、プリント速度（単位時間当たりのプリント枚数）が高い機種において、長時間連続プリントを行うような場合、上記自己温度制御作用のみでは、完全に過昇温を抑制しきれない場合がある。
この問題を解消するために、整磁合金による自己温度制御に加えて、定着ベルトの非通紙部の表面温度を温度センサで検出し、当該領域で温度上昇が生じたときに、プリント速度を落としたり、定着ローラの端部領域に設置した消磁コイルを作動させたりして定着ローラの非通紙部の過昇温を抑制することが考えられる。
【０００６】
しかし、一般的に温度センサは、それ自体が熱容量を有しているため、それほど応答性がよいとはいえず、その一方で、電磁誘導加熱方式における昇温速度は大きいため、特にシートに熱が奪われない非通紙部においては、温度センサで異常温度を検知してから励磁コイルに供給する電力を制御しても、もはや間に合わず耐熱限界を越えて定着ベルトが破損するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、電磁誘導加熱方式の定着装置において、整磁合金による自己温度制御を超えて定着ローラの非通紙部で過昇温が生じようとする場合に応答性よくこれを抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、第１の回転体の周面に第２の回転体の周面を押圧して定着ニップを形成すると共に、前記第１の回転体を電磁誘導により加熱して、未定着画像が形成されたシートを前記ニップに通紙し、当該未定着画像を熱定着する定着装置であって、前記第１の回転体の周面に沿って配設された励磁コイルユニットと、前記第１の回転体もしくは当該第１の回転体と接触する部材に設けられた整磁合金層と、前記励磁コイルユニットにより発生された磁束の状態を検出して、第１の回転体の、シートが通過しない非通紙領域に相当する部分の温度を推定する温度推定手段と、前記第１の回転体における前記非通紙領域における昇温を抑制する昇温抑制手段と、前記温度推定手段による推定温度に基づき、前記昇温抑制手段を動作させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の定着装置では、励磁コイルユニットを駆動すると、第１の回転体を通過する磁束が生成され、磁束変化に伴って生じる渦電流により第１の回転体が発熱する。そして、未定着画像が形成されたシートがニップを通紙すると、第１の回転体から熱を受けて定着される。
ここで、第１の回転体の非通紙領域における温度が上昇して、第１の回転体もしくは当該第１の回転体と近接する部材に設けられた整磁合金層がそのキュリー温度付近まで上昇した場合、その整磁合金層の透磁率が低下するので、第１の回転体の当該領域においては、励磁コイルの駆動に伴って第１の回転体に形成される磁束密度は小さくなる。従って、当該領域で発生する誘導発熱量も小さくなるので過昇温が抑えられる。
【００１０】
このような整磁合金層による自己温度制御に加えて、本発明の定着装置では、温度推定手段が、第１の回転体の周面とコイルユニット間における磁束の状態を検出して、第１の回転体の非通紙領域に相当する部分の温度を推定し、制御手段が、推定した温度に基づいて昇温抑制手段を動作させることによって、第１の回転体における非通紙領域における昇温を抑制する。
【００１１】
さらに、第１の回転体の温度が定着温度付近において変化すると、整磁合金層における整磁作用の変化によって第１の回転体の周面とコイルユニット間における磁束の状態が変化するので、磁束の状態を検出できるセンサをその場所に設置しておけば、応答性よく磁束変化を検出して温度変化を推定することができる。従って、定着ローラの非通紙領域などで昇温が生じた場合に応答性よくそれを抑制できる。
【００１２】
また、温度推定手段において、第１の回転体の周面と前記励磁コイルユニットとの隙間に、１個もしくは、シートの通紙方向と直交する方向において異なる位置に複数個の磁束検出コイルを配置して、当該磁束検出コイルの起電力を検出すれば、それに基づき磁束の状態を検出して温度を推定することもできる。ここで磁束検出コイルは、非接触式センサであるので、第１の回転体を傷つけることがなく、価格的にも非接触式の温度センサと比べて安価であり、また、第１の回転体が誘導加熱されるのを阻害することもない。
【００１３】
上記本発明において、励磁コイルユニットを、通紙方向と直交する方向を長手方向として配設された励磁コイルと、当該励磁コイルで発生した磁束を第１の回転体に導くための磁気コアとで構成した場合、第１の回転体の周面と、磁気コアにおける第１の回転体の周面に臨んでいる部位との隙間に各磁束検出コイルを配すれば、整磁合金層の温度変化に伴う磁束の状態変化を感度良く検出することができる。
【００１４】
温度推定手段において、シートの通紙方向と直交する方向において異なる位置に磁束検出コイルを配置して直列に接続して、その両端の起電力を計測すれば、起電力の測定数は少なくても、当該起電力に基づいて磁束の状態を検出して温度を推定することができる。ここで、複数個の磁束検出コイルを直列に接続する際に、非通紙領域に相当する部分に配されたものと通紙領域に相当する部分に配されたものとを、互いに逆極性の起電力が発生するように接続すれば、通紙領域と非通紙領域との間の温度バラツキを検出するのに適している。
【００１５】
第１の回転体が定着ベルトである場合、整磁合金層を当該定着ベルトに設ければ、整磁合金層の整磁効果によって自己温度制御を良好に行うことができると共に、定着ベルトの温度変化に伴って磁束の状態変化が生じやすいので、温度推定手段が磁束の状態に基づいて温度推定を行うのに有利である。
また、前記定着ベルト内側であって、前記励磁コイルユニットと対向する位置に、当該定着ベルトの裏面に摺接して、これをその周回方向に案内する固定プレートを備えるとしてもよい。
【００１６】
ここで、前記整磁合金層が前記固定プレートに含まれるとしてもよい。
また、本発明は、前記昇温抑制手段は、前記励磁コイルとほぼ並行であって、特定サイズのシートに対する非通紙領域にほぼ対応する範囲に配された消磁コイルを含むことを特徴とする。
また、シートが通紙される領域における第１の回転体の表面温度を測定して、その温度が定着に必要な所定温度となるように励磁コイルに電力を供給する電力供給手段を備え、前記昇温抑制手段は、単位時間あたりの前記シートの定着ニップへの通紙枚数が少なくなるようにシートの搬送状態を抑制することにより、前記電力供給手段における励磁コイルに供給する電力を低減させて非通紙領域における昇温を抑制するとしてもよい。
【００１７】
さらに、また、シートが通紙される領域における第１の回転体の表面温度を測定して、その温度が定着に必要な所定温度となるように励磁コイルに電力を供給する電力供給手段を備え、前記昇温抑制手段は、前記電力供給手段による電力の供給を停止させるようにしてもよい。
また、本発明は、上記定着装置を備える画像形成装置としてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した場合を例にして説明する。
[実施の形態１]
１．プリンタの全体構成
図１は、本実施の形態にかかるプリンタ１０００の全体構成を示す概略断面図である。
【００１９】
同図に示すように、プリンタ１０００は、画像プロセス部１５００、給紙部１５１５、定着部１５２０、制御部１００などから構成されている。
画像プロセス部１５００は、駆動ローラ１５２１及びテンションローラ１５０４に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１５０２と、当該中間転写ベルト１５０２の下方に列設されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）に対応する４つの作像部１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋ、および光学部１５０９Ｙ〜１５０９Ｋなどからなる。
【００２０】
各作像部１５０６Ｙ〜１５０６Ｋは、感光体ドラム１５０７Ｙ〜１５０７Ｋを有し、各感光体ドラム１５０７Ｙ〜１５０７Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１５０８Ｙ〜１５０８Ｋ、現像器１５１０Ｙ〜１５１０Ｋと、１次転写ローラ１５１１Ｙ〜１５１１Ｋなどが配設されている。
中間転写ベルト１５０２における駆動ローラ１５２１で支持された部分には、２次転写ローラ１５０３が圧接されており、２次転写ローラ１５０３と中間転写ベルト１５０２とのニップ部が２次転写領域１５３０となっている。
【００２１】
画像形成部１５００の下方には、給紙カセット１５１７が着脱可能に配置されている。
この給紙カセット１５１７には、複数のサイズの中から選択された一サイズの記録シートＰを収納することができ、不図示のセンサにより収納されている記録シートのサイズを検出できるようになっている。
定着部１５２０は、定着ローラ１と、加圧ローラ２を備え、定着ローラ１と加圧ローラ２との圧接部分が定着ニップ領域１５３１となっている。
【００２２】
このようなプリンタ１０００の構成において、制御部１００が、ＬＡＮなど介して接続された外部の端末からプリントジョブを受信すると、その受信したプリントジョブに含まれる画像データからイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を生成し、当該デジタル画像信号に基づいて、光学部１５０９Ｙ〜１５０９Ｋを発光させて露光走査を行う。これにより、各感光体ドラム１５０７Ｙ〜１５０７Ｋの表面には、各色用の静電潜像が形成される。
【００２３】
この静電潜像は、各現像器１５１０Ｙ〜１５１０Ｋにより現像されて各色のトナー画像となり、各１次転写ローラ１５１１Ｙ〜１５１１Ｋの作用により、中間転写ベルト１５０２上に順次１次転写されて重ね合わせられる。
なお、中間転写ベルト１５０２の最下流側には、レジストセンサを兼用するＡＩＤＣ（画像濃度）センサ１５１９が設置されている。このセンサ１５１９は、中間転写ベルト１５０２上に形成された各色のパターンの間隔を測定し、その間隔を予め定められた基準値と比較することにより、各色の画像の書き出し開始タイミングを調整するためのものである。
【００２４】
一方、給紙部１５１５において、給紙カセット１５１７内に積載収容された記録シートＰは、給紙ローラ１５１８によって最上部のものから１枚ずつ搬送路１５４０に送り出される。
タイミングローラ１５７０は、所定のタイミングで、記録シートＰを２次転写領域１５３０に搬送する。
【００２５】
２次転写領域１５３０において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１５０３の作用により、搬送された記録シートＰに一括して２次転写される。
トナー画像が２次転写された記録シートＰは、定着ニップ領域１５３１に達し、定着部１５２０でトナー画像が記録シートＰに定着される。トナー画像が定着された記録シートＰは、排紙ローラ１５１４を介して排紙トレイ１５１３に排出される。
【００２６】
図７は、上記画像形成装置における各部の動作を制御する制御部１００の構成を示す図である。同図に示すように制御部１００は、ＣＰＵ１０１、画像信号処理部１０２、ＲＡＭ１０３及びＲＯＭ１０４などを備える。
画像信号処理部１０２は、不図示の通信インターフェースを介して、外部の端末（パーソナルコンピュータ）からプリントジョブのデータを受信すると、そのＲ，Ｇ，Ｂの画像データにスムージング処理やエッジ強調処理などの必要な処理を加えると共に、色変換処理を行ってＹＭＣＫの各現像色のデジタル画像信号を生成する。
【００２７】
ＲＡＭ１０３は、上記各プログラムが実行される際におけるワークエリアとなる。
ＲＯＭ１０４には、画像形成動作に必要な制御プログラム、定着部１５２０における定着ローラ１の温度制御のプログラムなどが格納されている。
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０４から制御に必要なプログラムを読み出して、画像信号処理部１０２、中間転写部１５００、給紙部１５１５、定着部１５２０等の動作を統括的に制御して、円滑な画像形成動作を実現する。
【００２８】
また、ＣＰＵ１０１は、温度センサ６１からの検出信号に基づき、励磁コイル３１を駆動する高周波インバータ６０の出力制御を行って、定着時における定着ローラ１の通紙領域の温度を所定の目標温度（定着温度）に保つ。
また、後述のように、ＣＰＵ１０１は、磁束検出コイル４０の検出信号に基づいて起電力検出器４５が出力する誘導起電力信号から磁束密度や磁束の方向の変化を検知する。また、ＣＰＵ１０１は、消磁コイルスイッチ６２を制御して消磁コイル３９をオンオフする。また、ＣＰＵ１０１は均熱化ローラ押圧装置６３も制御する。
【００２９】
２．定着器の構成
次に、定着部１５２０の構成について具体的に説明する。
図２は、定着部１５２０の主要部を示す斜視図であって、内部構造を示すため部分的に切り欠いている。
図３（ａ）は定着部１５２０の概略断面図である。
【００３０】
図４は、定着部１５２０の主要部分を示す分解斜視図である。
定着部１５２０には、記録シートＰを加熱・加圧する定着ローラ１及び加圧ローラ２、定着ローラ１を誘導加熱するための磁束を発生する磁束発生部３などが設けられている。
定着ローラ１と加圧ローラ２は回転軸が互いに平行になるように配され、各軸の両端は不図示の軸受部材によって回転自在に軸支されている。
【００３１】
加圧ローラ２は、バネなどを用いた不図示の加圧機構によって定着ローラ１に向けて付勢され、定着ローラ１の表面を所定圧力で圧接して、定着ニップ領域１５３１を形成している。
加圧ローラ２は、不図示の駆動機構により矢印Ｂの時計方向に所定の周速度で回転駆動される。定着ローラ１は加圧ローラ２の回転に伴って、矢印Ａの方向に従動回転する。
【００３２】
定着ローラ１は、内側から外側に順に、支持層としての芯金１１，断熱層１２，電磁誘導発熱層１３，弾性層１４，離型層１５の５層構成であり、そのうち外周部にある電磁誘導発熱層１３，弾性層１４，離型層１５で定着ベルト１６が構成されている。
この定着ベルト１６は、円筒体であってその軸が通紙幅方向（定着ローラ１の軸方向と平行で、通紙方向と直交する方向）に伸び、電磁誘導加熱される第１の回転体に相当する。
【００３３】
芯金１１は、電磁誘導加熱によって発熱しにくい非磁性体で、低抵抗の導電材料からなり、芯金１１の材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属材料を用いることができる。
断熱層１２は、耐熱性・弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）が用いられ、その厚みは１０ｍｍ程度である。
【００３４】
電磁誘導発熱層１３は、整磁合金層１３ａと銅層１３ｂの２層からなる。
この整磁合金層は、ニッケルと鉄の合金、もしくは、ニッケルと鉄とクロムの合金などからなり、厚みが約３０μｍであって、通常の温度では強磁性体であるがキュリー温度を超えると非磁性になる特性を有する。
銅層１３ｂは、磁束発生部３から発せられる磁束によって発熱する。
【００３５】
この整磁合金層１３ａがキュリー温度を超えて非磁性に変わると、磁束発生部３からの磁束が電磁誘導発熱層１３を通り抜け易くなるので、電磁誘導発熱層１３における過剰な誘導発熱が抑えられる。また、芯金１１は、低抵抗の導電材料からなるので、侵入した磁束を打ち消すような方向に磁束を生じて、より昇温を抑制するという効果も得られる。
弾性層１４は、記録シートと定着ローラ表面との密着性を高める役割を持ち、耐熱性・弾性を有するゴム材や樹脂材で形成され、厚みは２００μｍ程度である。
【００３６】
離型層１５は、例えば、厚み約２０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）で形成され、定着ローラ１の表面の離型性を高める役割を果たす。
加圧ローラ２は、芯金２１の外周に、弾性層２２、および表面の離型性を高める離型層２５を設けたローラである。芯金２１は、アルミニウム等で形成され、弾性層２２は、シリコンスポンジゴム等で形成され、離型層２５は、ＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成される。
【００３７】
なお、図４に示すように、加圧ローラ２に隣接して均熱化ローラ４を設けている。この均熱化ローラ４は熱伝導性の良い金属材料（例えばアルミニウム）で形成された円筒部を備え、押圧バネを含む押圧装置６３（図４では不図示、図７参照）を駆動することによって、加圧ローラ２に押圧されるようになっている。
均熱化ローラ４は、加圧ローラ２に押しつけられると、従動回転しながら、加圧ローラ２の表面温度を均一化する。
【００３８】
磁束発生部３は、図２に示すように励磁コイル３１、磁性体コア３４〜３６、および励磁コイル３１を保持するためのコイルボビン３３、カバー３８などからなり、定着ローラ１の外周面の外側に設けられている。
コイルボビン３３は、定着ローラ１の表面に対向する部分が定着ローラの周方向に沿って円弧状に湾曲するとともに、定着ローラ１の周面との間に所定の間隔（例えば３ｍｍ）があくように、長手方向両端部が図示しないフレームなどにより固定されている。
【００３９】
励磁コイル３１は、図４に示すように定着ローラ１の長手方向に沿って導線を長円形に巻いた構造であり、図３（ａ）に示すように横断面がアーチ形状である。
励磁コイル３１には、高周波インバータ６０（図７参照）から例えば３０ＫＨｚの高周波電力が供給されるので、素線を数十から数百本を束ねてリッツ線にしたものを用いることが好ましい。また、電力は１００〜２０００［Ｗ］である。
【００４０】
そしてこの励磁コイル３１の外面を覆うように磁性体コア（メインコア３４，センターコア３５，裾コア３６）が設けられている。これら磁性体コアは、磁気回路の効率を上げ、磁束が外に漏れるのを遮蔽する。
図４に示すように、メインコア３４は、複数（図４では７個）のアーチ状のコア部材３４ａが定着ローラ１の軸方向（通紙幅方向）全域に亘り所定の間隔で配置されて構成されている。各コア部材３４ａは、励磁コイル３１の外側を蓋うように、定着ローラ１の軸に対して垂直な面に沿って伸びている。
【００４１】
センターコア３５および裾コア３６は、定着ローラ１の軸方向全長にわたって伸長するように配され、横断面は四角形状である。センターコア３５は各コア部材３４ａの中央部に沿って、２本の裾コア３６はそれぞれコア部材３４ａの端部に沿って配されている。
このようにメインコア３４，センターコア３５および裾コア３６を配置することによって、励磁コイル３１に通電すると、定着ローラ１の軸に垂直な面に沿ってメインコア３４と定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３の一部を通過する磁束のループが形成される。
【００４２】
ここで、励磁コイル３１に供給される高周波電流に伴って磁束が変化するので、電磁誘導発熱層１３には渦電流が流れて層自体がジュール発熱する。この電磁誘導発熱層１３の発熱で定着ベルト１６が加熱される。
励磁コイル３１の両端部には、一対の消磁コイル３９が重ねて配設されている。消磁コイルスイッチ６２（図７参照）をＯＮすると消磁コイル３９が導通して消磁コイル３９に誘導電流が流れ、励磁コイル３１の両端部における磁束密度が低下する。
【００４３】
一対の消磁コイル３９間の間隙Ｗ（図９参照）は、使用頻度の高いサイズのシート幅に合わせて設定されている。
３．定着ローラ１の温度制御
画像形成動作時における定着ローラ１の温度は次のようにして制御される。
（ａ）励磁コイル３１の出力制御
画像形成動作時には、定着ローラ１の温度制御として、制御部１００は、励磁コイル３１の出力制御を行って、定着ローラ１表面の通紙領域の温度を定着温度に維持する。
【００４４】
その温度制御のために、定着ローラ１の外周面に沿って温度センサ６１が配設されており、その温度検出信号が制御部１００に入力される。温度センサ６１は、本実施の形態においては、記録シートに定着ローラ１の中央領域を通過させるセンター通紙方式を採用しており、通紙領域の温度を検出できるように、定着ローラ１の回転軸方向の中央に近い位置に配置されている。
【００４５】
温度センサ６１は、定着ローラ１の表面に対して接触式でも非接触式でもよく、赤外センサ（商品名ＮＣセンサ），サーミスタなどを用いることができる。
制御部１００は、温度センサ６１から入力される温度検出信号（定着ローラ１中央領域の表面温度）が、あらかじめ動作温度として設定されている定着温度（例えば１７０℃）となるように、高周波インバータが励磁コイル３１に供給する電力量を制御する。
【００４６】
具体的には、高周波インバータには、励磁コイルとＬＣ発振回路を形成するメインコンデンサ、ＬＣ発振回路をＯＮ／ＯＦＦするＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが設けられ、制御部は、温度センサ６１からの検出温度信号を監視しながら、当該検出温度信号が定着温度に近づくようにＩＧＢＴをＯＮ／ＯＦＦ制御する。高周波インバータの出力は、例えばその周波数を変更することによって調整する。
【００４７】
このように高周波インバータから励磁コイル３１への出力を制御することによって、定着ベルト１６の中央領域の表面温度は、定着温度付近に維持される。
記録シートＰが定着ローラ１の外表面を通過するときにも、定着ベルト１６から記録シートＰに熱が奪われるが、奪われた分の熱量は磁束発生部３によってすぐに定着ベルト１６に補給されるので、定着ベルト１６の中央領域の温度は基本的に定着温度に維持される。
【００４８】
（ｂ）整磁合金層１３ａの透磁率変化による定着ベルト１６の自己温度制御
次に、整磁合金層１３ａの透磁率変化による定着ベルト１６の自己温度制御について説明する。
整磁合金層１３ａのキュリー温度は、定着温度付近に設定されており、従来技術と同様に、自己温度制御作用が働く。
【００４９】
すなわち、整磁合金層１３ａの温度がキュリー温度を上回ると透磁率が低下し、キュリー温度を１０℃〜２０℃超えると透磁率が１近くにまで低下する。また、一般に、電磁誘導による発熱量は透磁率の１/２乗に比例する。
このため、整磁合金層１３ａの温度がキュリー温度よりも低い箇所は、定着ベルト１６の温度が速やかに上昇する。また、整磁合金層１３ａの温度がキュリー温度よりも高い箇所は、電磁誘導により発熱量が低下して、定着ベルト１６は昇温し難い。
【００５０】
このため、例えば、記録シートＰの通紙によって定着ベルト１６の通紙領域の温度が定着温度よりも低下する一方、非通紙領域の温度が定着温度を上回った場合、整磁合金層１３ａのキュリー温度は定着温度付近に設定されているので、通紙領域は速やかに温度上昇し、非通紙領域の温度上昇が抑制される。
（ｃ）磁束検出コイル４０を用いた均熱化制御
しかしながら、プリント速度が大きい高速印字機で大量に連続通紙する場合等には、整磁合金層１３ａの自己温度制御作用だけでは非通紙領域の温度上昇を十分に抑えることができない。そのような場合に備えて、本実施形態ではさらに、磁束検出コイル４０を用いて以下のように制御を行う。
【００５１】
整磁合金層１３ａは、上述のように、その温度に応じて透磁率が変化する。すると、透磁率の大きさに応じて、整磁合金層１３ａ周辺の磁界の磁束密度や磁束の方向に変化が生じる。従って、周辺磁界の変化を検出することにより、整磁合金層１３ａの温度、延いては定着ローラ１６の温度をある程度推定することができる。
本実施の形態においては、整磁合金層１３ａの周辺磁界の変化を検出するため、図４に示されるように、通紙幅方向に対して、磁性体コア３４〜３６および定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３が存在する範囲（Ｃで示す範囲）内に、磁束検出コイル４０が配置され、各磁束検出コイル４０が起電力検出器４５に接続される。なお、磁束検出コイル４０の位置については後で詳述する。
【００５２】
磁束検出コイル４０には、ファラデーの誘導法則により、当該コイルを鎖交する磁束密度を時間微分した値に相当する起電力が発生する。本実施の形態においては、磁束検出コイル４０を鎖交する磁界は交番磁界なので交流起電力が発生する。一般に、巻数Ｎのコイルにおいて、コイル面に垂直に角周波数ωで磁束密度Ｂの交番磁界が鎖交するときに、発生する交流起電力の大きさ（振幅）はωＮＢＳで表わされる。
【００５３】
磁束検出コイル４０で発生した交流起電力は、起電力検出器４５の入力端子に入力される。起電力検出器４５では、その交流起電力の大きさ（振幅）を検出する。この検出信号は、必要に応じてアンプで増幅し、デジタル信号（誘導起電力信号）に変換してＣＰＵ１０１に送る。一般的にデジタル電圧計あるいはデジタル電流計は、このような機能を持つので、起電力検出器４５として用いることができる。
【００５４】
ＣＰＵ１０１では、入力される誘導起電力信号に基づいて、定着ベルト１６の各領域の温度を推定し、必要に応じてその温度バラツキを解消するための均熱化制御を行う。例えば、定着ベルト１６や励磁コイル３１の耐熱限界温度が２３０℃とすると、定着ベルト１６の温度が２２０℃程度以上と推定されるときに、プリント速度を低下させる制御を行う、あるいは消磁コイル３９をＯＮさせたり、均熱化ローラ４を加圧ローラ２に押し当てたりといった均熱化制御も行う。
【００５５】
４．磁束検出コイル４０の構成、配置形態、磁束の検出方法
磁束検出コイル４０は、整磁効果による磁束分布の変化を捕捉できればよいので、できるだけ小サイズのコイルを用いる。小さく薄いコイルを用いれば、狭いスペースにも配置することができる。また小さいコイルを用いると、磁束検出コイル４０を配置した近傍において定着ローラ１の加熱が妨げられることもない。
【００５６】
図５は、磁束検出コイル４０の具体例を示す図である。
この磁束検出コイル４０は、一般にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）アンテナコイルとして用いられており、ＰＩ（Poly Imide）フィルム４１の表面４１ａにコイルパターン４２が印刷されて形成されたものであって、コイルパターン４２の両端にはリード線４３ａ，４３ｂが接続されている。コイルパターン４２の印刷は、インクジェット法あるいはフォトリソ法などで行われる。
【００５７】
１ｍｍ×１ｍｍ程度の小サイズで厚さの薄いＲＦＩＤアンテナコイルは、安価であり、磁束検出コイル４０として適している。
定着ローラ１の軸に直交する面内においては、整磁合金層１３ａの整磁効果発動前後で磁束密度が大きく変わる交番磁界に磁束検出コイル４０が鎖交するような場所を選択することが好ましい。一般に磁性体コア３５，３６と定着ベルト１６との間隙（磁気ギャップ）がその条件に適合するので、磁束検出コイル４０を配置する場所として適している。
【００５８】
図６は、磁束検出コイル４０を配置する位置を示す概略断面図であって、図６（ａ）に示す例では、センターコア３５と定着ローラ１の表面との間に磁束検出コイル４０を配置し、図６（ｂ）に示す例では、裾コア３６と定着ローラ１の表面との間に磁束検出コイル４０を配置している。また、磁束検出コイル４０を配置する方向は、その表面（コイル面）４１ａが定着ローラ１の表面に沿うように設定している。
【００５９】
図８は、整磁効果発動前後で、磁束検出コイル４０に鎖交する交番磁界の磁束が変化する様子を示す図である。          
上記のように磁束検出コイル４０を配置すれば、整磁合金層１３ａの透磁率が高い時には、図８（ａ）に示すように、磁束検出コイル４０のコイル面と直交して比較的高密度の交番磁界が鎖交するが、整磁合金層の透磁率が低下すると、図８（ｂ）に示すように、磁束検出コイル４０のコイル面を鎖交する交番磁界の磁束密度は小さくなり、それに伴って、誘導起電力の大きさ（振幅）も低下する。
【００６０】
あるいは、図８（ａ）に示すように、透磁率が高い時には磁束検出コイル４０の表面（コイル面）４１ａが磁束と直交する方向を向いているが、整磁合金層１３ａの透磁率が低下すると磁束の方向が変化するので、図８（ｃ）に示すように、磁束の方向が表面（コイル面）４１ａに対して傾く。表面４１ａに対して磁束のなす角度をθとすると、磁束検出コイル４０のコイル面を鎖交する磁束密度は、磁束と直交する面に対する磁束密度ＢにｓｉｎθをかけたＢｓｉｎθとなるので、角度θが直角からずれるほど、磁束検出コイル４０の表面４１ａを鎖交する交番磁界の磁束密度は低下し、誘導起電力の大きさ（振幅）も低下する。
【００６１】
よって、予め、磁束検出コイル４０に接続された起電力検出器４５で、定着ベルト１６の温度が整磁合金層１３ａのキュリー温度未満の低温度からキュリー温度を超えた高温度にかけて起電力の大きさと測定し、当該温度と誘導起電力の大きさとの関係（対応テーブル）を記録しておけば、当該対応テーブルを参照することによって、起電力検出器４５で測定する誘導起電力の大きさから磁束検出コイル４０を配した領域において、定着ベルト１６の整磁合金層１３ａの温度が、キュリー温度未満かどうか、キュリー温度をどの程度超えているかなどを判定することできる。
【００６２】
具体的には、定着ベルト１６の温度が整磁合金層１３ａのキュリー温度未満の低温のときに測定した起電力検出値ＶHと、定着ベルト１６の温度が整磁合金層１３ａのキュリー温度を超えた高温度のときに測定した起電力検出値ＶLとの間に、閾値Ｖsを設定しておいて、測定した誘導起電力の大きさが閾値Ｖsより大きければ、定着ベルト１６の温度が整磁合金層１３ａのキュリー温度以上に昇温していることを検知することができる。
【００６３】
さらに、複数の閾値（Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3…）を、ＶLとＶHとの間に段階的に設定（ＶL＜Ｖ1＜Ｖ2＜Ｖ3＜…＜ＶH）しておいて、測定した起電力Ｖｉの大きさが、どの閾値Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3…を越えたかを判定すれば、昇温の程度（定着ベルト１６の温度が整磁合金層１３ａのキュリー温度をどの程度超えているか）についても検知することができる。
このように、起電力検出器４５で検出する誘導起電力の大きさに基づいて、磁束検出コイル４０が配置された領域における定着ベルト１６の温度を推定することができ、特に整磁合金層１３ａのキュリー温度付近における温度を高感度で検知できる。
【００６４】
５．通紙幅方法に対する磁束検出コイル４０の配置形態と均熱化制御
（１）磁束検出コイル４０は、通紙幅方向に分散して複数個配置することが望ましい。ここで、当該複数の磁束検出コイル４０は、基本的に、定着ローラ１の軸に直交する面内において同一の配置位置に配置し、またコイルの向きも同一とする。
図４に示す例では、６個の磁束検出コイル４０が、通紙幅方向に並べて配されている。
【００６５】
このように複数個の磁束検出コイル４０を配置して、磁束検出コイル４０ごとの誘導起電力の大きさを起電力検出器４５で検出すれば、その領域ごとに、温度がどの程度昇温しているかを検知することができる。従って、その検知結果に基づいて多彩な紙種に対応した均熱化制御を行うことができる。
例えば、通紙幅の小さいはがきサイズのシートを連続通紙した場合や、通紙幅方向中央部ではなく端部を通紙した場合など、通紙幅方向端部領域よりも中央部領域の方が高温に昇温する可能性もある。
【００６６】
ここで、図４に示す例のように、複数個の磁束検出コイル４０が通紙幅方向全体に分散して配置されていれば、端部領域から中央部領域のいずれで発生する過昇温も検知できる。従って、例えば記録シートＰが通過する通紙幅方向の位置が定着ローラ１の中央から偏った場合にも、非通紙領域の温度を検知できる。よって、検知した昇温の形態に合わせて均熱化制御を行うことができる。
【００６７】
例えば、通紙幅方向中央部領域に配置された磁束検出コイル４０で過昇温が検知された場合には、プリント速度を低下させる制御、あるいは均熱化ローラ４を加圧ローラ２に押し当てる制御を行い、通紙幅方向端部領域に配置された磁束検出コイル４０で過昇温が検知された場合には、消磁コイル３９をＯＮする制御を行えばよい。
あるいは、複数個の磁束検出コイル４０からの出力のうち、一つでも過昇温が検知されれば、プリント速度を低下させる制御もしくは均熱化ローラ４を加圧ローラ２に押し当てる制御を行ってもよい。
【００６８】
なお、シートＰに定着ローラ１の通紙幅方向中央を通過させるセンター通紙方式を採る場合は、定着ローラ１の通紙幅方向における温度分布が通紙幅方向中央について対称的になり、対称位置に配置された磁束検出コイル４０の対同士はほぼ同等の起出力を示すと考えられる。
従って、対称位置に配置された磁束検出コイル４０の対のうち一方の側を省略して、用いる磁束検出コイル４０の数および起電力検出器４５における検出数を半分にしても、ほぼ同様の検知をすることができる。
【００６９】
（２）磁束検出コイル４０を１個だけ配置する場合は、過昇温が発生しやすい定着ローラ１の通紙幅方向の端部領域に配置することが好ましい。
この場合、定着ベルト１６の端部領域温度が上昇するに従って、磁束検出コイル４０で発生する起電力は小さくなるので、起電力検出器４５での起電力検出値に基づいて、定着ベルト１６の端部領域における温度を推定することは可能で、過昇温が生じていると推定された場合には、プリント速度を低下させる制御、あるいは、消磁コイル３９を発動させて磁気遮蔽する制御、均熱化ローラ４を加圧ローラ２に押し当てる制御といった中から選んだ一つの制御を行うか、複数の制御を組み合わせて行えばよい。
【００７０】
６．複数の磁束検出コイル４０の直列接続
磁束検出コイル４０を複数個配置する場合、上記のように、起電力検出器４５で磁束検出コイル４０ごとに起電力の大きさを検知して定着ベルト１６の領域ごとの温度を推定してもよいが、定着ベルト１６の通紙幅方向の温度バラツキを検知することに重点をおいて、その複数の磁束検出コイル４０の中、一部または全部を直列に接続して、その両端を起電力検出器４５に接続してもよく、これによって起電力検出器４５における測定点数が減るので検出器を簡略化できる。
【００７１】
ここで、複数の磁束検出コイル４０を直列に接続する形態として、各磁束検出コイルを「順向きに接続する形態（リード線４３ａが入力端子４６ａ側に接続される形態）」と「逆向きに接続する形態（リード線４３ｂが入力端子４６ａ側に接続される形態）とがあり得る。
図９に示す例では、４つの磁束検出コイル４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが通紙幅方向に並べて配置され、これら４つの磁束検出コイル４０ａ〜４０ｄは直列接続されて、両端が起電力検出器４５の入力端子４６ａ，４６ｂに接続されている。ただし、端部領域に配された磁束検出コイル４０ａ，４０ｄは順向き、中央部に配された磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃは逆向きに接続されている。
【００７２】
図５に示す磁束検出コイル４０は、リード線４３ａからコイルパターン４２を通ってリード線４３ｂに到る経路は表面４１ａ側から見て右回りなので、図９のように接続されると、入力端子４６ａから各磁束検出コイルを通って入力端子４６ｂに到る経路を辿るときに、順向きに接続された磁束検出コイル４０ａ，４０ｄでは表面４１ａ側から見て右回り、逆向きに接続された磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃでは表面４１ａ側から見て左回りとなる。
【００７３】
従って、起電力検出器４５の入力端子４６ａ，４６ｂに入力される電圧Ｖｉは、磁束検出コイル４０ａによる起電力Ｖａと磁束検出コイル４０ｄによる起電力Ｖｄの和から、磁束検出コイル４０ｂによる起電力Ｖｂと磁束検出コイル４０ｃによる起電力Ｖｃの和を引いた値となる。
Ｖｉ＝（Ｖa＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）
よって、起電力検出器４５でこの誘導起電力Ｖｉの大きさを検出すれば、順向きに接続した磁束検出コイル４０ａ，４０ｄが配置された領域（端部領域）と、逆向きに接続した磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃが配置された領域（中央領域）との間での温度バラツキを検出することができる。
【００７４】
すなわち、定着ローラ１の通紙幅方向に対する温度分布が均一的なら、端部領域の磁束検出コイル４０ａ，４０ｄに対してかかる交番磁界の磁束密度と、中央領域の磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃに対してかかる交番磁界の磁束密度も同等なので、（Ｖａ＋Ｖｄ）と（Ｖｂ＋Ｖｃ）とがほぼ一致し、入力端子４６ａ，４６ｂに入力される起電力Ｖｉの値は零に近くなる。
【００７５】
一方、定着ローラ１において、通紙幅方向に対する温度分布が不均一となった場合、順向きに接続した磁束検出コイルが配置された領域（端部領域）と、逆向きに接続した磁束検出コイルが配置された領域（中央領域）との間で温度差があれば、（Ｖa＋Ｖｄ）の値と（Ｖｂ＋Ｖｃ）の値が異なり、入力端子４６ａ，４６ｂに入力される起電力Ｖｉの絶対値が大きくなる。
【００７６】
このようにして、入力端子４６ａ，４６ｂに入力される起電力Ｖｉの絶対値は、定着ローラ１の通紙幅方向における温度分布のバラツキ度合、特に端部領域と中央領域との間の温度差を示す指標とみなすことができるので、起電力検出器４５の検出値（起電力Ｖｉの絶対値）が大きいときには、温度バラツキが大きいものと判断して、その温度バラツキを解消するのに相応しい均熱化制御を行えばよい。
【００７７】
以上、図９を参照しながら、複数の磁束検出コイル４０を直列に接続する際に、順向きと逆向きとを混ぜて接続する形態を説明したが、４個の磁束検出コイル４０ａ〜４０ｄを、全部順向き（もしくは全部逆向き）に直列に連結して、その両端を起電力検出器４５に接続すれば、起電力検出器４５に、起電力の和（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）が入力される。この場合も、各磁束検出コイル４０ａ〜４０ｄの起電力Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの中、いずれかの起電力が変動すれば、起電力の和（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）にも反映されるので、起電力の和（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）に基づいて、各磁束検出コイル４０ａ〜４０ｄが配された領域間の温度バラツキを検出することができる。ただし、この場合は、温度バラツキが生じた場合だけでなく、磁束検出コイル４０ａ，４０ｄが配置された端部領域と、磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃが配置された中央領域とが両方ともに昇温した場合にも、起電力の和（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）が大きくなるので、起電力検出器４５の検出結果が温度バラツキだけを表しているとはいえない。
【００７８】
従って、端部領域と中央領域との間の温度バラツキに重点を置いて検出したい場合は、図９のように、端部領域に配置される磁束検出コイル４０ａ，４０ｄと、中央領域に配置される磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃとを、逆向きに接続するのが好ましい。
なお、４つの磁束検出コイル４０ａ〜４０ｄの中、一部だけを直列接続する例として、対称位置にある磁束検出コイル４０ａ，４０ｄとを共に順向き（もしくは共に逆向き）に直列に接続してその両端を起電力検出器４５の入力端子に接続し、対称位置にある磁束検出コイル４０ｂ，４０ｃとを共に順向き（もしくは共に逆向き）に直列に接続してその両端を起電力検出器４５の別入力端子に接続してもよい。この場合、起電力検出器４５において、定着ベルト１６の中央領域における温度情報と両端部領域における温度情報が個別に得られる。
【００７９】
７．磁束検出コイル４０による検出結果に基づく制御の具体例
図１０は、制御部１００が、上記励磁コイル３１の出力制御と並行して実行する均熱化制御処理の一例を示すフローチャートであって、励磁コイル３１の動作時に繰り返し実行されるものである。上記図９のように複数の磁束検出コイル４０が直列接続されているものとする。
【００８０】
まず、励磁コイル３１に通電すると、温度センサ６１で検出される温度がプリント開始温度に到達するまで（ステップＳ１でＮＯ）は、通紙幅方向の全体に亘って定着ベルト１６に高密度の磁束が定着ローラ１６の電磁誘導発熱層１３に鎖交して迅速に昇温する。
温度センサ６１で検出される温度がプリント開始温度以上（ステップＳ１でＹＥＳ）では、非通紙領域において過昇温するおそれがあるので、ステップＳ２以下の処理を行う。
【００８１】
あらかじめ制御部１００においては、３つの閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）がＲＡＭ１０４に記憶されている。各閾値は、あらかじめ定着ベルト１６の温度バラツキと起電力検出器４５の起電力検出値との関係を測定しておいて、温度バラツキの程度に応じて実行させる均熱化制御を考慮して設定したものである。例えば、閾値Ｖ２は、プリント速度低減を実行する閾値なので、端部領域の温度２２０℃程度の温度バラツキに相当する起電力の大きさが設定されている。
【００８２】
ステップＳ２では起電力検出器４５で誘導起電力を検出し、その起電力検出信号の値が、閾値Ｖ１未満（ステップＳ３でＮＯ）であれば、消磁コイルはＯＦＦで、通常プリント速度でプリントする（ステップＳ６、Ｓ７）。
起電力検出信号の値が、閾値Ｖ１以上，閾値Ｖ２未満（ステップＳ５でＹＥＳ、Ｓ９でＮＯ）であれば、消磁コイルはＯＮにするが、プリント速度は通常のままとする（ステップＳ８、Ｓ７）。
【００８３】
閾値Ｖ２以上，閾値Ｖ３未満であれば（ステップＳ５でＹＥＳ，ステップＳ８、ステップＳ９でＹＥＳ、ステップＳ１０）、消磁コイルをＯＮするとともに、プリント速度を低減する処理も行う。このプリント速度低減処理では、給紙部１５１５で連続給紙するときの時間間隔を通常よりも長くしてプリント速度を低減するが、さらにシステムスピードを低下させてもよい。プリント速度を低減させると、プリントの生産性は低下するが、磁束発生部３の出力も低減するので、定着ベルト１６の温度バラツキが解消される。
【００８４】
起電力検出信号の値が、閾値Ｖ３以上（ステップＳ３でＹＥＳ）であれば、整磁合金層の劣化や励磁コイル３１の破損といった異常事態が発生したと見なしてプリントを停止する（ステップＳ４）。
以上の制御を行うことによって、定着ベルト１６に温度バラツキが生じていない場合は、通常のプリント速度で迅速に連続プリントし、定着ベルト１６に温度バラツキが生じている場合には、その温度バラツキの程度に応じて段階的に均熱化処理がなされ、定着ベルト１６の温度バラツキを効率よく解消することができる。
【００８５】
８．励磁コイル３１の出力変化に応じた制御
磁束検出コイル４０で発生する交流起電力の大きさが、交番磁界の角周波数ωと磁束密度Ｂの積（ωＢ）に比例することからも予想されるように、高周波インバータの周波数が大きいとき（励磁コイル３１の出力が大きいとき）ほど、定着ベルト１６の温度変化に対する磁束検出コイル４０の起電力の変化が大きくなる傾向がある。すなわち、励磁コイル３１の出力が変わると、定着ベルト１６の温度と起電力検出器４５で検出される誘導起電力との関係も変化する。
【００８６】
従って、励磁コイル３１の出力が一定もしくは変化が少ない場合は、上記閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の値として固定値を用いてもよいが、通常は、検出された定着ベルト１６の温度と目標温度との差分に応じて励磁コイル３１の出力が変動するので、励磁コイル３１の出力が変動しても定着ベルト１６の温度バラツキが同程度のときに同じ制御が行われるようにするため、励磁コイル３１の出力を検出して、その出力値に応じて適切な閾値を用いることが好ましい。
【００８７】
ここで、励磁コイル３１の出力に基づいて適切な閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の値を算出することも考えられるが、定着器を構成する部材の多くは実効透磁率が磁界に対して非線形と考えられることも考慮すると、励磁コイル３１の出力範囲ごとに、適切な閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の値を実験で求めておいて、その閾値の値を記した対応テーブルを複数作成しておき、制御時において、励磁コイル３１の出力に基づいて適切なテーブルを選択して用いることが好ましい。
【００８８】
以下、複数のテーブルを用いて均熱化制御を行う例を説明する。ここでは、説明上、励磁コイルの出力が低出力と高出力の２段階をとるものとして説明するが、テーブルを２つだけ用いることとしたが、３つ以上のテーブルを用いる場合も同様に実施できる。
図１１において、横軸は温度バラツキの大きさを表しており、縦軸は起電力の大きさを表している。
【００８９】
図１１（ａ）は、励磁コイル低出力時、（ｂ）は励磁コイル高出力時における温度バラツキと起電力の関係を示している。各図において、起電力検出器４５で検出される起電力の大きさ「起電力Ｖｉの絶対値」の範囲と、実行する制御内容とが対応づけられている。
テーブル１には図１１（ａ）に示す励磁コイル低出力時の閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の値が格納され、テーブル２には図１１（ｂ）に示す励磁コイル高出力時の閾値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の値が格納されている。高出力時の方が定着ベルト１６の温度変化に対する磁束検出コイル４０の起電力変化は大きいので、テーブル１における閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の大きさと比べて、テーブル２における閾値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の方が大きく設定されており、励磁コイル低出力時の閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対応する定着ベルト１６の温度バラツキ程度と、高出力時の閾値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６とは、定着ベルト１６の温度バラツキ程度は、ほぼ同等となっている。
【００９０】
なお図１１では、テーブル１における閾値の比率（Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３）とテーブル２における閾値の比率（Ｖ３：Ｖ４：Ｖ５）が同等になっているが、一般的には複数のテーブル間でこの比率は異なる。
図１２は、制御部１００が実行する均熱化制御処理の一例を示すフローチャートであって、励磁コイル３１の動作時に繰り返し実行されるものである。
【００９１】
ステップＳ１１は、上記ステップＳ１と同様であって、温度センサ６１で検出される温度がプリント開始温度に到達するまでは（ステップＳ１１でＮＯ）、通紙幅方向全体領域において定着ベルト１６に高密度の磁束が鎖交し、迅速に昇温する（ステップＳ１７）。
温度センサ６１で検出される温度がプリント開始温度以上（ステップＳ１１でＹＥＳ）になれば、高周波インバータ６０が励磁コイル３１を駆動する出力Ｑを検出し、検出したインバータ出力Ｑが、基準値Ｑｓ未満であればテーブル１を選択し、基準値Ｑｓ以上であれたテーブル２を選択する（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。
【００９２】
そして、選択したテーブルを参照して制御を行う（ステップＳ１６）。この制御の内容は以下のようになる。
テーブル１が選択された場合は、
起電力検出信号の値が閾値Ｖ１未満であれば、通常速度でプリントをする。
起電力検出信号の値が閾値Ｖ１以上，閾値Ｖ２未満であれば、消磁コイルはＯＮする。
【００９３】
起電力検出信号の値が閾値Ｖ２以上，閾値Ｖ３未満であればプリント速度を低減する。
起電力検出信号の値が閾値Ｖ３以上であればプリントを停止する。
一方、テーブル２が選択された場合は、閾値Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３よりも値の大きい閾値Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を用いて制御される以外は、テーブル１が選択された場合と同様の制御がなされる。
【００９４】
この制御内容は、上記ステップＳ２〜Ｓ１０の内容とほぼ同様であるが、励磁コイル３１の出力が変動しても、定着ベルト１６の温度バラツキが正確に評価され、定着ベルト１６の温度バラツキの程度に適した制御がなされる。
９．本実施形態の定着器による効果
以上のように、本実施形態にかかる定着部１５２０では、磁束検出コイル４０を配置し、磁束検出コイル４０の起電力を起電力検出器４５で検出することによって、定着ベルト１６の通紙幅方向に対する温度バラツキを測定することができる。特に、整磁合金層１３ａのキュリー温度付近における感度が高いので、定着温度付近における温度バラツキを感度良く測定できる。その点は、定着ベルト１６の過昇温を抑える制御を行うのに有利である。
【００９５】
また、磁束検出コイル４０で磁束の変化を検出し、それに基づいて定着ベルト１６の温度バラツキを測定する方法を採っているので、サーミスタなどの温度センサで測定する場合と比べて応答性が良好である。すなわち、サーミスタのような温度センサの場合は、センサ自体が熱容量を持つことによって環境温度が検知されるまでに時間かかるが、磁束検出コイル４０の場合は、磁束変化を検出するので、熱容量があったとしても磁束変化が検知されるまでの時間には影響しない。
【００９６】
この応答性がよくないと、定着ベルト１６の温度が部分的に上昇したときに、それを検知するまでの間に時間がかかるので、検知するまでの間に定着ベルト１６や励磁コイル３１が耐熱限界を越えて破損したり、あるいはプリント速度が必要以上に低下して生産性が落ちることもあるが、本実施形態では、応答性が良好なので、定着ベルト１６の温度が部分的に上昇したときに、それをすぐに検知することができる。従って、プリント速度の低下はできるだけ抑えながら。定着ベルト１６や励磁コイル３１が耐熱限界を越えて破損するのを防止することができる。
【００９７】
また、磁束検出コイル４０は、非接触式センサであるので、定着ベルトを傷つけることがないし、価格的にも磁束検出コイル４０は、非接触式の温度センサと比べてかなり安価である。さらに、磁束検出コイル４０の熱容量が小さいので、定着ベルト１６に近接して配置しても、定着ベルト１６を誘導加熱する動作を阻害することがない。
１０．変形例
なお、本実施の形態では、磁束発生部３が定着ベルト１６の外部に設けられている外側加熱方式の例を示したが、磁束発生部が整磁合金層を含む定着ベルトの内側に設けられている内側加熱方式の場合でも、同様に、磁束検出コイル４０を磁束発生部のコアと定着ベルトとの間に設けて、定着ベルト１６の温度バラツキを検出することができる。
【００９８】
[実施の形態２]
上記実施の形態１では、定着部１５２０における定着ベルト１６が定着ローラ１の表面部分に固定されていたが、定着ローラ１に固定されない無端状の定着ベルト１７が周回するようになっており、この第１の回転体としての定着ベルト１７に電磁誘導発熱層が設けられている。
【００９９】
すなわち、本実施形態の定着部１５２０では、図３（ｂ）に示すように、定着ローラ１と磁束発生部３との間に、定着ベルト１７が周回する位置を規制する固定プレート１８が設置されており、定着ベルト１７は、定着ローラ１および固定プレート１８を取り巻くように取り付けられている。また、加圧ローラ２は、定着ベルト１７を介して定着ローラ１を押圧して、当該定着ベルト１７の表面と加圧ローラ２の間に定着ニップ領域１５３１が確保されている。
【０１００】
そして、加圧ローラ２を駆動すると、定着ベルト１７が、定着ローラ１と固定プレート１８の周りを周回駆動する。また、磁束発生部３を駆動すると、この定着ベルト１７が電磁誘導加熱される。
本実施形態では、定着ベルト１７に整磁合金層１７ａ，銅層１７ｂが設けられ、固定プレート１８は、銅やアルミニウムなどの低抵抗導電材料で形成されているので、実施の形態１の定着器と同様に、整磁合金層１７ａの整磁効果による自己温度制御によって、記録シートＰのサイズが変わっても、非通紙領域における定着ベルト１７の過昇温が低減される。
【０１０１】
また、本実施の形態の定着器においても、実施の形態１で説明したのと同様に、磁束検出コイル４０を配置し、配置した磁束検出コイル４０の起電力を起電力検出器４５で検出することによって、定着ベルト１７の通紙幅方向に対する温度バラツキを測定することができ、測定結果に基づいて均熱化制御を行うこともできる。
図１３は、本実施形態において、磁束検出コイル４０の位置を示す概略断面図である。
【０１０２】
定着ローラ１の軸に直交する面内における磁束検出コイル４０の位置は、上記実施の形態１と同様、図１３（ａ），（ｂ）に示す磁性体コア３５，３６と定着ベルト１７との間隙（磁気ギャップ）に配置してもよいが、図１３（ｃ）に示すように、固定プレート１８の端部近傍に配置してもよい。
図１４は、本実施形態の定着器において、整磁効果の発動前後における磁束分布の変化を示すもので、（ａ）は整磁合金層１３ａがキュリー温度未満のときにおける磁束分布、図１４（ｂ）は、整磁合金層１３ａのキュリー温度を超えたときににおける磁束分布を示している。
【０１０３】
図１４中において、位置Ａはセンターコア３５と定着ベルト１７の表面との間、位置Ｂは裾コア３６と定着ベルト１７の表面との間を示し、位置Ｃは固定プレート１８の端部近傍を示している。
当図における位置Ａおよび位置Ｂでは、整磁効果の発動前後において磁束密度が変化する。また位置Ｃでは、整磁効果の発動前後において、磁束の方向が大きく変化し、位置Ｂでも整磁効果の発動前後において磁束の方向が大きく変化している。
【０１０４】
従って、位置Ａ，Ｂ，Ｃのいずれに磁束検出コイル４０を配置しても、起電力検出器４５で検出される誘導起電力の大きさに基づいて、磁束検出コイル４０が配置された領域における定着ベルト１６の温度を推定することができ、特に整磁合金層１３ａのキュリー温度付近における温度を高感度で検知できる。
よって、測定した結果に基づいて、実施の形態１で説明したのと同様に均熱化制御を行うことができる。
【０１０５】
本実施形態に基づく定着器において、磁束検出コイル４０を配置してその起電力を測定したところ、図１４（ａ）のように整磁合金層１３ａのキュリー温度未満の状態では起電力が約５０ｍＶ、図１４（ｂ）のように整磁合金層１３ａのキュリー温度を超えた状態では起電力が約１０ｍＶであった。
なお、本実施の形態では、定着ベルト１７に整磁合金層１７ａを設けたが、代りに固定プレート１８に整磁合金層を設けてもよく、その場合も同様に、自己温度制御効果が得られ、また、磁束検出コイル４０を配置してその起電力を測定し、測定結果に基づいて均熱化制御を行うことができる。
【０１０６】
あるいは、芯金２１に整磁合金を用いても、実施することができ、その場合も、自己温度制御効果が得られ、また、磁束検出コイル４０を配置してその起電力に基づいて均熱化制御を行うことができる。
［実施の形態３］
上記実施の形態１，２では定着器における定着ベルトが１軸ベルトであったが、本実施の形態の定着器では定着ベルトが２軸ベルトである。
【０１０７】
図１５は、本実施形態にかかる定着器の概略断面図である。
図１５（ａ）の定着器では、励磁コイル７１およびコア７２を備える磁束発生部７０と、１対のローラ７５ａ，７５ｂに張架された定着ベルト７３と、１対のローラ７６ａ，７６ｂに張架された加圧ベルト７４を備え、定着ニップ領域には、定着ベルト７３と加圧ベルト７４とを押さえつけるために、パッド等の押圧部材７７ａ，７７ｂが配置されている。そして、定着ベルト７３には、実施の形態２の定着ベルト１７と同様、整磁合金層が設けられている。
【０１０８】
図１５（ａ）の定着器では、磁束発生部７０が定着ベルト７３の外側に設けられているが、図１５（ｂ）に示す定着器では、磁束発生部７０が定着ベルト７３の内側に設けられている。なお、図１５（ｂ）では図示を省略しているが、ニップ領域に非磁性体で形成された押圧部材を設けている。
このような図１５（ａ），（ｂ）に示す定着器では、ローラ７５ｂが駆動されると、定着ベルト７３および加圧ベルト７４が従動する。また、磁束発生部７０の励磁コイル７１に交流電流を流すと、交番磁界の磁束が発し、発生した磁束はコア７２により効率よく定着ベルト７３へと向けられ、定着ベルト７３には渦電流が発生して加熱される。
【０１０９】
そして、十分加熱された定着ベルト７３と加圧ベルト７４との間に、未定着トナー画像を載せたシートを通し、押圧部材でシートを定着ベルト７３に押圧して加熱することにより、画像ずれ等のない良質な定着を行うことができる。
本実施形態の定着器においても、実施の形態１，２の定着器と同様に、定着ベルト７３に含まれる整磁合金層によって、定着ベルト７３の自己温度制御がなされる。
【０１１０】
また、実施の形態１で説明したのと同様、磁束検出コイル４０を配置し、配置した磁束検出コイル４０の起電力を起電力検出器４５で検出することによって、定着ベルト１７の通紙幅方向に対する温度バラツキを測定することができ、測定結果に基づいて均熱化制御を行うこともできる。
＜変形例など＞
上記実施の形態に係る定着器が適用される画像形成装置は、カラープリンタのみならずモノクロプリンタであってもよいし、また、それらのプリンタを備えた複写機、複合機、ＦＡＸ装置であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、レーザプリンタや複写機、ＦＡＸ、複合機等に代表される画像形成装置の定着装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施の形態１にかかる画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる定着器を部分的に切り欠いた斜視図である。
【図３】上記定着器の概略断面図である。
【図４】励磁コイル及び磁性体コアの主要部分を示す斜視図である。
【図５】磁束検出コイルの具体例を示す図である。
【図６】実施の形態１において磁束検出コイルを配置する位置を示す概略断面図である。
【図７】上記画像形成装置における各部の動作を制御する制御部の構成を示す図である。
【図８】整磁効果の発動前後で、磁束検出コイルに鎖交する交番磁界の磁束が変化する様子を示す図である。
【図９】複数の磁束検出コイルを直列接続する形態を示す図である。
【図１０】制御部が実行する均熱化制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】励磁コイル低出力時および励磁コイル高出力時における定着ベルトの温度バラツキと磁束検出コイルの起電力の関係を示す図である。
【図１２】制御部が実行する均熱化制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２において磁束検出コイルを配置する位置を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態２にかかる定着器において、整磁効果の発動前後における磁束分布の変化を示す図である。
【図１５】実施の形態３にかかる定着器の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１    定着ローラ
２    加圧ローラ
３    磁束発生部
４    均熱化ローラ
１１    芯金
１３    電磁誘導発熱層
１３ａ  整磁合金層
１３ｂ  銅層
１６，１７  定着ベルト
１７ａ  整磁合金層
１７ｂ  銅層
１８    固定プレート
２１    芯金
３１    励磁コイル
３３    コイルボビン
３４    メインコア
３４ａ  コア部材
３５    センターコア
３６    裾コア
３９    消磁コイル
４０    磁束検出コイル
４０ａ〜４０ｄ  磁束検出コイル
４１ａ  コイルの表面（コイル面）
４２    コイルパターン
４５    起電力検出器
６０    高周波インバータ
６１    温度センサ
６２    消磁コイルスイッチ
６３    押圧装置
７０    磁束発生部
７１    励磁コイル
７２    コア
７３    定着ベルト
７４    加圧ベルト
１００    制御部
１０１    ＣＰＵ
１０００    プリンタ
１５２０    定着部
【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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