(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置した誘導コイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて第１の温度を保持しながら被定着部材を加熱定着する構成の電子写真装置の定着装置において、
前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始された時、前記金属層が、前記第１の温度よりも高い第２の温度に到達した時に前記エンドレス部材を回転させ、前記エンドレス部材の回転開始から所定時間の間、前記第２の温度よりも低く前記第１の温度よりも高い第３の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を前記コイルに供給することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記高周波電流の大きさは、前記コイルへ電流を供給する出力回路への指示値の変更により変化されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記高周波電流の大きさは、装置に入力される総電力の範囲内で適切に設定されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記高周波電流の大きさは、装置に入力可能な総電力の範囲を越えないことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記エンドレス部材の金属層の温度を検知する温度検知手段が前記エンドレス部材の金属層の回転方向に、所定の間隔で２カ所以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記エンドレス部材の金属層の内側に、金属層の温度を検知する温度検知手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記コイルに、前記金属層を前記第３の温度に保つことを目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を供給する時間は、最大で２秒であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項８】
前記エンドレス部材を回転させる前と後で、他の構成要素の動作に合わせて、前記誘導コイルに供給する電力量を複数ステップで変化させることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項９】
前記第３の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を、所定時間前記コイルに供給したのち、前記第１の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を供給することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１０】
前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始される際に第１の電力を前記コイルに供給し、前記金属層が、前記第１の温度よりも高い第２の温度に到達した時に前記エンドレス部材を回転させるとともに、前記第１の電力よりも少ない第２の電力を供給し、所定時間経過後に前記第２の電力よりもさらに少ない第３の電力を供給することを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
像担持体に形成された潜像の現像剤を供給して可視化して現像剤像を形成する現像手段と、
この現像手段により前記像担持体上に形成された前記現像剤像を被定着部材に転写する転写手段と、
導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接して配置した誘導コイルとを有し、前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始され、前記金属層が、前記現像剤像を前記被定着部材に定着するための第１の温度よりも高い第２の温度に到達した時に前記エンドレス部材を回転させ、前記エンドレス部材の回転開始から所定時間の間、前記第２の温度よりも低く前記第１の温度よりも高い第３の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を前記コイルに供給して前記エンドレス部材の温度を前記第１の温度との間に維持して、前記転写手段により前記被定着部材に転写された前記現像剤像と前記被定着部材とを加熱して溶融させて前記現像剤像を前記被定着部材に定着する定着手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記定着装置に供給される前記高周波電流の大きさは、前記エンドレス部材を回転させる前と後で、他の構成要素の動作に合わせて、前記誘導コイルに供給する電力量を複数ステップで変化させることにより変化されることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記高周波電流の大きさは、装置に入力可能な総電力の範囲を越えないことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記エンドレス部材の金属層の温度を検知する温度検知手段が前記エンドレス部材の金属層の回転方向に、所定の間隔で２カ所以上設けられていることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記エンドレス部材の金属層の内側に、金属層の温度を検知する温度検知手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
この発明は、例えば静電複写装置、レーザプリンタ等の画像形成装置において、被定着材にトナー像（画像）を定着する定着装置に関する。
【０００２】
背景技術
電子写真プロセスを用いた複写装置に組み込まれる定着装置は、被定着材上に形成された現像剤すなわちトナーを加熱して溶融させ、被定着材にトナーを固着するものである。なお、定着装置に利用可能なトナーを加熱する方法としては、ハロゲンランプ（フィラメントランプ）による放射熱を用いる方法が、広く利用されている。
【０００３】
熱源としてハロゲンランプを用いる方法においては、被定着材とトナーに所定の圧力を提供可能に一対のローラを設け、そのローラの少なくとも一方のローラを中空円柱としてその内部空間に、円柱状に構成したハロゲンランプを配置する構成が広く用いられている。この構成においては、ハロゲンランプが配置されたローラは、他の一方のローラと接する位置で作用部（ニップ）を形成し、ニップに案内された被定着材およびトナーに、圧力と熱を提供する。すなわち、ランプが設けられた加熱ローラと加熱ローラに従動して回転する加圧ローラとの圧接部（ニップ）である定着ポイントに、被定着材すなわち用紙を通過させて、用紙上のトナーを融着させて、用紙に定着するものである。
【０００４】
ハロゲンランプを用いた定着装置においては、ハロゲンランプからの光と熱が加熱ローラの全周方向に放射されて全体が加熱される。この場合、光が熱に変換される際の損出と、ローラ内の空気を暖めてローラに熱を伝達する際の効率等を考えると熱変換効率は、６０〜７０％であり、熱効率が低く、消費電力が多く、しかも、ウォーミングアップ時間も長くなることが知られている。
【０００５】
このため、近年、加熱ローラの熱源として、加熱ローラの内部に加熱用コイルを設け、コイルに高周波電流を供給して、誘導加熱により加熱する誘導加熱方式が実用化されている。
【０００６】
例えば、特開昭５９−３３４７６号公報には、円筒状のセラミックスの外周に薄厚金属層を持つローラを備え、このローラの薄厚金属層に導電コイルを用いて誘導電流を流すことにより加熱する技術が開示されている。
【０００７】
特開平８−７６６２０号公報には、磁場発生手段によって導電フィルムを加熱し、導電フィルムに密着させた用紙にトナーを定着する装置であり、磁場発生手段を構成する部材と加熱ローラの間に発熱ベルト（導電フィルム）を挟ませて、ニップを形成するものが開示されている。
【０００８】
特開平９−２５８５８６号公報には、定着口―ラの回転軸に沿って設けられたコアにコイルを巻いた発熱体を用い、定着ローラに渦電流を流して加熱する方式が開示されている。
【０００９】
しかしながら、コイルに通電して加熱ローラを加熱する場合、コイルの形状により、加熱コイルの表面に温度分布が生じることが知られている。
【００１０】
このことから、通常、コイルへ通電されてから所定時間経過後、ローラ表面が所定温度に達した時点で、加熱ローラと加圧ローラとを互いに接触させた状態で回転させて、加熱ローラの温度分布を均一にする必要がある。
【００１１】
しかしながら、加熱ローラと加圧ローラとを回転させることで、一旦上昇した加熱ローラの温度が急激に低下することから、加熱ローラの温度が定着可能温度に温度が上昇するまでの間、引き続き、高周波電流を供給して加熱ローラを加熱しなければならない。
【００１２】
このことは、定着動作が可能になるまでの間、画像形成動作を抑止させることに他ならず、また、加熱のために必要とする電力も増大する問題がある。
【００１３】
発明の開示
この発明の目的は、電源オン時からコピー受付け可能になるまでの時間、いわゆるファーストコピータイムを短縮可能で、画像形成装置の上限の消費電力を上回ることなく、最大限に有効な電力を定着装置に供給することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置した誘導コイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて第１の温度を保持しながら被定着部材を加熱定着する構成の電子写真装置の定着装置において、前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始された時、前記金属層が、前記第１の温度よりも高い第２の温度に到達した時に前記エンドレス部材を回転させ、前記エンドレス部材の回転開始から所定時間の間、前記第２の温度よりも低く前記第１の温度よりも高い第３の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を前記コイルに供給することを特徴とする定着装置を提供するものである。
【００１５】
また、この発明は、像担持体に形成された潜像の現像剤を供給して可視化して現像剤像を形成する現像手段と、この現像手段により前記像担持体上に形成された前記現像剤像を被定着部材に転写する転写手段と、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接して配置した誘導コイルとを有し、前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始され、前記金属層が、前記現像剤像を前記被定着部材に定着するための第１の温度よりも高い第２の温度に到達した時に前記エンドレス部材を回転させ、前記エンドレス部材の回転開始から所定時間の間、前記第２の温度よりも低く前記第１の温度よりも高い第３の温度を目標とした制御値に対応する大きさの高周波電流を前記コイルに供給して前記エンドレス部材の温度を前記第１の温度との間に維持して、前記転写手段により前記被定着部材に転写された前記現像剤像と前記被定着部材とを加熱して溶融させて前記現像剤像を前記被定着部材に定着する定着手段と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【００１６】
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である定着装置について、説明する。
【００１７】
第１図は、画像形成装置の一例であるデジタル複写装置１０１を説明する概略図である。第１図に示すように、デジタル複写装置１０１は、複写対象の画像情報を光の明暗として読み取って画像信号を生成するスキャナ１０２、およびスキャナ１０２または外部から供給される画像信号に対応する画像を形成する画像形成部１０３からなる。なお、スキャナ１０２には、複写対象がシート状である場合に、スキャナ１０２による画像の読み取り動作と連動して、順次複写対象を入れ換える自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０４が一体的に設けられている。
【００１８】
画像形成部１０３は、スキャナ１０２または外部装置から供給される画像情報に対応するレーザビームを照射する露光装置１０５、露光装置１０５からのレーザビームに対応する画像を保持する感光体ドラム１０６、感光体ドラム１０６に形成された画像に現像剤を供給して現像する現像装置１０７、現像装置１０７により現像された感光体ドラム１０６上の現像剤像が以下に説明する給紙搬送部により給送された転写材に転写された状態の現像剤像を加熱して溶融させ、転写材に定着する定着装置１等を有している。
【００１９】
スキャナ１０２または外部装置から画像情報が供給されると、予め所定の電位に帯電されている感光体ドラム１０６に、露光装置１０５から画像情報により強度変調されたレーザビームが照射される。
【００２０】
これにより、感光体ドラム１０６に、複写すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２１】
感光体ドラム１０６に形成された静電潜像は、現像装置１０７によりトナーＴが選択的に提供されて、現像され、転写装置により、以下に説明するカセットから供給される転写材である用紙Ｐに転写される。
【００２２】
用紙Ｐに転写されたトナーＴは、定着装置１に搬送され、定着装置１でトナーＴが溶融されて、定着される。
【００２３】
用紙Ｐは、感光体ドラム１０６の下方に設けられている用紙カセット１０９から、ピックアップローラ１０８により１枚ずつ取り出され、感光体ドラム１０６へ向かう搬送路１１０を通って、感光体ドラム１０６に形成されたトナー像（現像剤像）との位置を合わせるためのアライニングローラ１１１に搬送され、所定のタイミングで感光体ドラム１０６と転写装置とが対向する転写位置に給送される。
【００２４】
一方、定着装置１によりトナーＴにより形成された画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ１１２により、スキャナ１０２とカセット１０９との間に定義される排出空間（排紙トレイ）１１３に排出される。なお、定着装置１とカセット１０９と間には、必要に応じて、一方の面に画像が定着された用紙Ｐの表裏を反転する両面給紙装置１１４が設けられている。
【００２５】
次に、定着装置１について詳細に説明する。
【００２６】
図２は、図１に示したデジタル複写装置に組み込まれる定着装置の実施の形態を説明する概略断面図である。また、図３は、図２に示した定着装置に組み込まれるコイルの形状を説明する概略斜視図である。
【００２７】
図２および図３に示されるように、定着装置１は、加熱（定着）ローラ２と加圧（プレス）ローラ３とから構成されている。なお、それぞれのローラの外径は、一例であるが４０ｍｍである。
【００２８】
加熱ローラ２は、図示しない駆動モータにより、矢印方向に駆動される。なお、加圧ローラ３は、加熱ローラに従動して矢印方向に回転する。また、両ローラ間を、トナー像Ｔを支持している被定着材である用紙Ｐが通過される。
【００２９】
加熱ローラ２は、例えば肉厚１ｍｍの鉄製の円筒すなわち導体で構成された金属層を有するエンドレス部材であり、表面に、テフロン等の離型層が形成されている。なお、加熱ローラ２には、他にも、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの合金等が利用可能である。
【００３０】
加圧ローラ３は、芯金３ａの周囲に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体が被覆されたもので、図示しない加圧機構により加熱ローラ２に対して所定の圧力で圧接されることで、両ローラが接する位置で、所定幅のニップ（圧接により加圧ローラ３の外周面が弾性変形する）４を提供する。
【００３１】
これにより、ニップ４を用紙Ｐが通過することで、用紙Ｐ上のトナーが用紙Ｐに溶融されて定着される。
【００３２】
加熱ローラ２の周上であってニップ４よりも回転方向の下流側には、用紙Ｐを加熱ローラ３から剥離させる剥離爪５、加熱ローラ２の外周面にオフセット転写されたトナーや用紙からの紙粉等を除去するクリーニング部材６、加熱ローラ２の外周面にトナーが付着することを防止するために離型剤を塗布する離型剤塗布装置８、および加熱口―ラ２の外周面の温度を検出をするサーミスタ９が設けられている。
【００３３】
加熱ローラ２の内部には、例えば直径０．５ｍｍの互いに絶縁された銅線材を複数本束ねたリッツ線からなる磁場発生手段としての励磁コイル１１が設けられている。励磁コイルをリッツ線にすることで浸透深さよりも線径を小さくすることができ、高周波電流を有効に流すことが可能となる。なお、図２に示した実施の形態において、励磁コイル１１には、耐熱性のポリアミドイミドで被覆された直径０．５ｍｍの線材を１９本束ねたものを用いている。
【００３４】
また、励磁コイル１１は、芯材（例えば、フェライトや鉄芯等）を用いない空芯コイルである。このように、励磁コイル１１を空芯コイルとしたことで、複雑な形状をした芯材が不要であり、コストが低減される。また、励磁回路も安価になる。
【００３５】
励磁コイル１１は、耐熱性の樹脂（例えば、高耐熱性の工業用プラスチック）で形成されたコイル支持材１２により支持されている。
【００３６】
コイル支持材１２は、加熱ローラを保持している図示しない構造体（板金）との間で位置決めされている。
【００３７】
励磁コイル１１は、図示しない励磁回路（インバータ回路）からの高周波電流で発生する磁束によって、磁界の変化を妨げるように、加熱ローラ２に、磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ２の固有の抵抗によってジュール熱が発生し、加熱ローラ２が加熱される。この実施の形態では、励磁コイル１１に、周波数２５ｋＨｚ、９００Ｗの高周波電流を流している。
【００３８】
図４は、図２および図３に示した定着装置の制御系すなわち駆動回路を示すブロック図である。
【００３９】
駆動回路３０において、高周波電流は、商用電源の交流を整流回路３１と平滑コンデンサ３２によって整流し、コイル３３ａ、共振用コンデンサ３３ｂおよびスイッチング回路３３ｃからなるインバータ回路３３によって、励磁コイル１１に供給される。
【００４０】
高周波電流は、入力検出手段３６によって検出され、指定された出力値となるよう制御される。なお、指定した出力値は、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、スイッチング素子３３ｃのＯＮ時間を、任意のタイミングで可変することで制御できる。この時、駆動周波数は変化する。
【００４１】
励磁コイル１１の温度、加熱ローラ２の温度を検知する温度検知手段（以下に説明する励磁コイル１１の２カ所に設けられた２つのサーミスタ１３ａ，１３ｂからの情報は、主制御ＣＰＵ３９に入力されて、ＣＰＵ３９からのＯＮ／ＯＦＦ信号で、ＩＨ（誘導加熱）回路３８に入力される。また、サーミスタ９からの出力は、ＩＨ回路３８に入力され、ドライバＩＣの異常昇温を制御するようになっている。また、主制御ＣＰＵ３９とＩＨ回路３８との間には、ＩＨ回路３８が出力する高周波電流の大きさを変化するためのＤ／Ａコンバータ４０が、主制御回路３９には、タイマ回路４１が、それぞれ接続されている。なお、主制御ＣＰＵ３９は、スキャナ１０２、ＡＤＦ１０４、露光装置１０５、現像装置１０７、感光体ドラム１０６を回転する図示しないモータおよび画像形成部１０３を構成する多くの要素、ピックアップローラ１０８、アライニングローラ１１１および排出ローラ１１２等を制御するものであり、これらの各要素の動作状態や、搬送路１１０を搬送される用紙Ｐの搬送状態（用紙詰まり）等が図示しないインタフェースを経由して、逐次、報知され、これらを制御するものである。
【００４２】
図２において、加熱ローラ２の表面温度は、サーミスタ９による温度検知と、検知結果のフィードバック制御によって、例えば１８０゜Ｃに制御されている。
【００４３】
用紙Ｐにトナーを定着するため必要な条件は、加熱ローラ２の円周方向の全域の温度を均一にすることである。加熱ローラ２の回転が停止している場合、図２に示した空芯コイルである励磁コイル１１の特性として、磁束発生が円周方向で異なる強さで作用するため、温度分布が不均一となる。従って、用紙Ｐがニップ４を通過する直前までに、ローラ２の円周方向の温度むらを解消するしなければならない。
【００４４】
このため、励磁コイル１１に通電が開始された直後には、一定時間の間、加熱ローラ２の温度を効率よく上昇させるために、加熱ローラ２の回転が停止されているが、ローラ全体の温度分布を均一にするため、所定時間経過後、加熱ローラ２と加圧ローラ３を回転させる。
【００４５】
加熱ローラ２および加圧ローラ３を回転させることで、両ローラの全面に一定の熱量が与えられる。なお、両ローラ２，３が回転することで、図７を用いて後段に説明するように、制御目標温度である表面温度１８０゜Ｃよりも一時的に、表面温度が低下することになる。
【００４６】
このことは、定着可能となるウォームアップ時間を増大させることから、図４に示したＩＨ回路３８が出力する高周波電力を、Ｄ／Ａコンバータ４０の出力を一時的に変化させて、図６および図７を用いて後段に説明するように、加熱時間を、増大することが好ましい。
【００４７】
加熱ローラ２の表面温度が１８０゜Ｃに達すると、コピー動作が可能となり、所定のタイミングで用紙Ｐにトナー像が形成される。
【００４８】
トナー像を保持した用紙Ｐが加熱ローラ２と加圧ローラ３との転接部すなわちニップ４を通過することで、用紙Ｐ上のトナーが用紙Ｐに定着される。
【００４９】
なお、サーミスタ１３ａ，１３ｂは、加熱ローラ２と加圧ローラ３が停止している場合に、励磁コイル１１の特性から生じる加熱ローラ２の外表面の温度分布差の影響を除去するために有益である。また、サーミスタ９は、ドライバＩＣの回路自体の温度を検出し、ドライバＩＣに異常発熱が生じたときは、コイルへの通電を強制的に遮断するものである。
【００５０】
詳細には、図６および図７に示すように、立ち上げ時の制御は、図６に示すフローチャートのように、駆動回路からの高周波電流により励磁コイル１１が加熱される程度をサーミスタ（温度センサ）９により逐次検知し（Ｓ１）、検知温度が通常使用時のローラ温度である１８０゜Ｃよりも所定温度高い、例えば２０５°Ｃになるまで（Ｓ２）加熱を継続し（Ｓ３）、ローラ温度が２０５°Ｃに達した時点で（Ｓ２−Ｙｅｓ）、加熱ローラ２を回転させる。すなわち、励磁コイル１１に駆動電流を供給してから所定時間（ローラ２の温度が２０５°Ｃに達するまで）は、加熱ローラ２を回転させずに、加熱する（Ｓ３）。
【００５１】
加熱ローラ２の表面の温度が２０５°Ｃに達した時点で、ローラ２が回転されると（Ｓ４）、加熱ローラ２の外表面の温度は、加圧ローラ３により熱が奪われることで１６０°Ｃ程度まで急速に低下するので、Ｄ／Ａコンバータ４０によりＩＨ回路３８への指示値を一時的（約２秒間）に変更して、加熱ローラ２の表面温度が、２００゜Ｃになるような高周波電流をコイル１１に供給する。このとき、総電力が許容値を越えないように、指示値を設定する必要がある（Ｓ５）。
【００５２】
以下、温度センサ９により加熱ローラ２の外表面の温度をモニタを継続し（Ｓ６）、加熱ローラ２の外表面の温度が１８０°になるまで（Ｓ７）、励磁コイル１１に駆動電流を供給して加熱ローラ２を加熱する（Ｓ８）。
【００５３】
このようにして、温度センサ９により、加熱ローラ２の外表面の温度が１８０°に達したことが検知されるまで（Ｓ７−Ｙｅｓ）、励磁コイル１１に供給する高周波電流の大きさが、約２秒間ローラ表面温度が２００゜Ｃとなるような所定の大きさの電流として供給されて、ローラ２が加熱される（Ｓ８）。
【００５４】
図７は、図２に示した定着装置１を、図６に示した加熱制御により加熱する際の加熱ローラ２の各部の温度と加熱時間の関係を説明するグラフであって、励磁コイル１１の中央部（最も温度が上昇する部分）に対向させて温度センサ９を配置して、加熱時に、通常動作時の温度である１８０°Ｃよりも高い２０５°Ｃまで加熱し、２つのローラの温度を均一にするために、加熱ローラ２を回転させる際に、加熱ローラ２が回転されてから所定の時間は、通常動作時の目標温度よりも高い温度となるよう、励磁コイル１１へ供給する高周波電流の大きさを一時的に変化することで、概ね１８０゜Ｃの表面温度が、ローラ２が回転開始された直後に、得られる状態すなわち温度変化を示すグラフである。
【００５５】
このように、加熱ローラ２の外表面を加熱する際に、ローラ２の外表面に接触された温度センサ９が動作時のローラ表面制御温度（この実施の形態では回転時に１８０゜Ｃでコントロールしている）よりも２０°程度高い温度になるまで、加熱ローラ２を回転させずに加熱し、回転開始直後には、目標温度よりも高い温度を目標値として加熱することで、加熱時間（ウォームアップ時間）を低減できる。
【００５６】
すなわち、図７に示したように、加熱ローラ２の外表面を加熱する際に加熱ローラ２の外表面に接触された温度センサ９が動作時のローラ表面制御温度よりも所定の温度だけ高い温度になるまで加熱ローラ２を回転させずに加熱し、その後（回転開始後）、所定時間は、目標温度よりも高い温度に対応する制御値により高周波電流を供給することで、加熱ローラ２の回転開始から僅かな時間で、加熱ローラ２の外表面の温度を、概ね１８０゜Ｃに上昇させることができる。以下、加熱ローラ２の外表面が例えば１８０°Ｃとなるように、制御すればよい。
【００５７】
この加熱方法により、両ローラ２，３が回転された時点で、加熱ローラ２の外表面の温度が均一化して加熱ローラ２の温度が約１８０゜Ｃとなり、ウォームアップに要求される時間が、大幅に短縮されている。
【００５８】
図８は、これまでに説明した定着装置の励磁コイル１１に供給可能な駆動電流の大きさと出力との関係を説明するタイミングチャートである。
【００５９】
図８に示されるように、定着装置の立ち上げ動作の初期時は、加熱ローラ２および加圧ローラ３のそれぞれは、回転されていない（停止されている）ため、モータ等により消費される消費電力がない分、通紙動作時よりもより多くの出力を使って励磁コイル１１を加熱できる。また、ウォームアップが進んで両ローラ２，３が回転された時点でも、通紙時に比較すると、用紙の搬送系のモータ等が消費する消費電力がない分、通紙動作時よりも多くの出力を励磁コイル１１に供給できる。
【００６０】
詳細には、図８に示されるように、例えば１５００Ｗの商用電源を想定した場合、初期時には、図示しない複写機本体のうちの定着装置以外で消費する電力量を差し引いたすべての電力を励磁コイル１１に投入することができる。なお、この発明の実施の形態の場合は、１３００Ｗを投入している。その後、立ち上げ時の途中（加熱ローラ２の温度が１８０°Ｃを越えた時点）から、加熱ローラ２と加圧ローラ３が回転されるので、モータの回転により消費される電力やその他のプロセス等で発生する消費電力分を引き算した値として、この実施の形態では１１００Ｗを投入する。
【００６１】
このように、周波数を可変することで出力を可変できる誘導加熱定着装置においては、投入電力量を複数の制御パターンで可変させることにより、効率よく加熱ローラ２を加熱することができる。
【００６２】
なお、投入する電力量を変化させるためには、図４に示した駆動回路において、主制御ＣＰＵ３９からＩＨ制御回路３８に、３ｂｉtの信号として送られるＩＨ制御信号に基づいて、ＩＨ制御回路３８から、スイッチング素子３８がＯＮされる時間を可変して励磁コイル１１に供給する出力値を制御する。このとき、出力が大きいほどスイッチング素子３８がＯＮとなる時間が長くなるので、出力電流の周波数は低くなる。
【００６３】
一方、通紙時は、ウォームアップ時間とは逆に、できるだけ励磁コイル１１への出力を小さくすることが必要である。すなわち、定着性能を維持するための最小限の出力でよく、この実施の形態では、通紙時は、８００Ｗ出力としている。
【００６４】
このように、通紙時（画像形成時）の定着装置の高周波出力を小さくすることが可能となり、通紙時の消費電力が削減される。
【００６５】
産業上の利用可能性
以上説明したように、この発明によれば、ウォームアップ時間を短縮し、僅かな時間で良好な定着性能を得ることのできる定着装置が得られる。また、総消費電力を低減できる。すなわち、通電開始時に、加熱ローラの円周方向温度の一番高い位置に設けられた温度センサにより、温度を検知することにより、加熱ローラの表面の設定温度よりも高い温度になった後に回転動作が開始され、回転開始後には、一定時間、目標温度よりも高い温度を目標値として励磁コイルに高周波電流が供給されるので短時間で、ウォームアップが可能である。以上説明したように、ウォームアップ時間が短く、定着性が高く、消費電力の少ない定着装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態である定着装置が組み込まれるデジタル複写装置を説明する概略図、
第２図は、第１図に示した複写装置の定着装置の全体構成を示す概略図、
第３図は、第２図に示した定着装置の加熱ローラと磁場発生手段を簡略的に示す斜視図、
第４図は、第２図に示した定着装置の誘導加熱コイルの駆動回路図（準Ｅ級形インバータ回路）を説明する概略図、
第５図は、第２図に示した定着装置の長手方向の構成を説明する概略断面図、
第６図は、第２図に示した定着装置の動作を説明するフローチャート、
第７図は、第６図に示した定着装置のウォームアップ時の定着ローラの温度上昇を説明するグラフ、および、
第８図は、第２図に示した定着装置の励磁コイルに供給可能な駆動電流の大きさと出力との関係を説明するタイミングチャート。
【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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