(57)【要約】【課題】この発明は、複数のコイルのそれぞれ異なる周波数の高周波電流が同時に流れた場合に、発生する干渉音を防止できる定着装置を提供することを課題とする。【解決手段】この発明の一形態の定着装置は、それぞれ独立にインバータ回路により制御される複数のコイルを有し、これらコイルは、流れる高周波電流の周波数の差を可聴領域外となるような形状を有し、干渉音による騒音を防止する。【選択図】      図７
2006091884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属導電層を備える加熱部材と、
前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、
前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記加熱部材の外側に配置され前記第１のコイルと異なるインダクタンスを有する第２のコイルを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、
前記第１のコイルに第１の周波数範囲を有する高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、前記第２のコイルに第２の周波数範囲を有する高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに同時に高周波電流を流すよう制御する誘導加熱制御回路とを含み、
前記第１の周波数範囲は、前記第２の周波数範囲と一致しないことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の周波数範囲は、前記第２の周波数範囲より小さく、前記第１の周波数範囲の最大値と、前記第２の周波数範囲の最小値との差は、可聴領域外であ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】
前記第１の周波数範囲は、前記第２の周波数範囲より小さく、前記第１の周波数範囲の最大値と、前記第２の周波数範囲の最小値との差は、２００Ｈｚ以内であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の自励式インバータ回路に含まれる共振コンデンサの容量は、前記第２の自励式インバータ回路に含まれる共振コンデンサの容量と異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１のコイルと前記加熱部材との距離は、前記第２のコイルと前記加熱部材との距離と異なることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１のコイルの巻き軸に配置される磁性体コアの前記加熱部材と対向する面における前記加熱部材の軸方向と直交する方向の長さは、前記第２のコイルの巻き軸に配置される磁性体コアの前記加熱部材と対向する面における前記加熱部材の軸方向と直交する方向の長さと異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
金属導電層を備える加熱部材と、
前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、
前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記加熱部材の外側に配置され前記第１のコイルと同じインダクタンスと同じ負荷抵抗を有する第２のコイルを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、
前記第１のコイルに高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、前記第２のコイルに高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに、同時に、ほぼ等しい周波数の高周波電流を流すよう制御する誘導加熱制御回路とを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記第１のコイルのターン数は、前記第２のコイルのターン数と異な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】
前記第１のコイルに流れる高周波電流の周波数と、前記第２のコイルに流れる高周波電流の周波数の差は、２００Ｈｚ以内であることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１のコイルに含まれるリッツ線の形状は、前記第２の自励式インバータ回路に含まれるリッツ線の形状と異なることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第１のコイルの巻き軸に配置される磁性体コアの前記加熱部材と対向する面における前記加熱部材の軸方向と直交する方向の長さは、前記第２のコイルの巻き軸に配置される磁性体コアの前記加熱部材と対向する面における前記加熱部材の軸方向と直交する方向の長さと異なることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
金属導電層を備える加熱部材と、
金属導電層を備え、前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、
前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記第１のコイルの一方の端に並べて配置される第２のコイルと、前記第１のコイルの他方の端に並べて配置され、前記第２のコイルと直列に接続される第３のコイルとを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる第１の誘導加熱装置と、
前記加圧部材の外側に配置され、前記第２のコイルおよび前記第３のコイルと直列に接続される第４のコイルを含み、前記加圧部材の金属導電層を誘導加熱させる第２の誘導加熱装置と、
前記第１のコイルに高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、直列に接続される前記第２のコイル、前記第３のコイル、および前記第４のコイルに高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含む誘導加熱制御回路とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
前記第２のコイルに供給される電力と、前記第３のコイルに供給される電力の和は、前記第４のコイルに供給される電力より大きいことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記誘導加熱制御回路は、（１）前記第１のコイルにより加熱される前記加熱部材の温度を検出する第１の温度検出部材と、前記第２のコイルにより加熱される前記加熱部材の温度を検出する第２温度検出部材と、前記第４のコイルにより加熱される前記加圧部材の温度を検出する第４の温度検出部材と接続され、（２）検出された検出温度の情報を含む信号が入力され、（３）前記第１の温度検出部材からの検出温度が制御温度より高い場合は、前記第１のコイルに供給される電力を停止し、前記第１の温度検出部材からの検出温度が制御温度より低い場合は、前記第１のコイルに電力を供給し、（４）前記第２の温度検出部材からの検出温度が制御温度より高い場合は、前記第２―４のコイルに供給される電力を停止し、前記第２の温度検出部材からの検出温度が制御温度より低い場合は、前記第２―４のコイルに電力を供給し、（５）前記第４の温度検出部材からの検出温度が制御温度より高い場合は、前記第１―４のコイルに供給される電力を減らし、前記第４の温度検出部材からの検出温度が制御温度より低い場合は、前記第１―４のコイルに供給される電力を増やすことを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真プロセスを用いて転写材上に画像を形成する画像形成装置や複写機、プリンタ等に搭載され、転写材上の現像剤を転写材に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子プロセスを用いた複写機やプリンタでは、感光体ドラムに形成されたトナー画像を転写材に転写し、その後加熱ローラと加圧ローラを含む定着装置で溶融されたトナー像を転写材に定着させることが知られている。
【０００３】
近年、加熱ローラを加熱する加熱方法として、誘導加熱を利用して、熱容量の小さい薄い金属層（導体膜）を有する耐熱性フィルム材を無端ベルト状または円筒形（ローラ）状としての加熱部材を、被定着部材に接触させる例が知られている。これにより、ランプ等を用いた加熱方法に比べて、加熱ローラの温度変化の応答性は高くなり、すぐ温度が上昇しウォーミングアップ時間を短縮できる。
【０００４】
この誘導加熱を利用した誘導加熱装置は、加熱ローラの長手方向に複数配置される複数のコイルを含み、定着用紙のサイズ等に応じて選択される加熱ローラの所定の領域を加熱する例が知られている。誘導加熱装置は、複数のコイルに高周波電流を流して、電磁波を発生させ、電磁波による誘導電流を加熱ローラの金属層に流し、誘導電流に伴うジュール熱により、加熱ローラを加熱する。このコイルに流れる高周波電流の周波数を制御することにより、加熱ローラの表面温度を変更し、設定した温度に加熱することができる。
【０００５】
例えば、誘導加熱手段である複数のコイルを並列に接続することで、コイルのインダクタンスを下げ、共振コンデンサとコイルにより発生する発振周波数を可聴周波数帯域外とし、騒音を防止する定着装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
なお、この定着装置は、複数のコイルを独立に駆動させたときに発生する騒音を考慮するものではなく、複数のコイルを独立に駆動させた際に発生する干渉音を防止するためのものではない。
【０００７】
また、加熱部材を誘導加熱する複数の誘導コイル、各誘導コイルへの入力をそれぞれＯＮ／ＯＦＦするスイッチング手段と、このスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御手段により誘導加熱インバータとを有する誘導加熱装置において、制御手段は、各誘導コイルへの入力をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング動作の同期をとり、かつＯＮ／ＯＦＦ信号をパルス幅変調により得るようにしたことを特徴とする誘導加熱装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、複数のコイルを含む誘導加熱手段を備え、一系統の制御回路はＯＮ幅またはＯＦＦ幅の可変制御をし、他の系統の制御回路は、前記一系統に同期した信号を間引きした制御信号による制御する。これによって、干渉音の発生を防止し、加熱むらを少なくする誘導加熱装置が知られている（特許文献３参照）。
【０００９】
これらの誘導加熱装置は、複数のコイルに流れる高周波電流の周波数を一定にする制御回路を利用している。このため、例えば準Ｅ級の自励発振方式を用いた回路に比べて、２倍の数のスイッチング素子が必要である。従って、スイッチング素子の熱損失も倍となり、効率も低下する。具体的には、１個のスイッチング素子の熱損失が約４％であった場合、開示されている誘導加熱装置では、スイッチング素子による熱損失が約８％となり、自励発振方式を用いた回路に比べて、加熱効率が悪い。
【００１０】
また、開示されている誘導加熱装置では、周波数が一定となる回路を利用しているため、強制的にパルスを与えるとインバータでの負荷が大きくなり、電流値がオーバーしたり、あるいは電力の大きさを制御することが困難である場合がある。
【００１１】
また、特許文献３に開示されている間引き制御では、一方の周波数が低くなると、コイル単体での周波数が可聴領域になる虞があり、騒音が発生する可能性がある。
【００１２】
さらにまた、加熱ローラおよび加圧ローラを加熱する誘導加熱手段を備える定着装置が知られている（特許文献４参照）。
【００１３】
この定着装置は、加熱ローラを加熱するための誘導加熱手段を制御する回路と、加圧ローラを加熱するための誘導加熱手段を制御する回路と、それぞれ独立の制御回路を備えている。よって、加熱ローラを加熱するための誘導加熱手段を制御する回路だけを有する定着装置に比べて、回路のコストがアップしてしまう。
【特許文献１】特開平９−８０９５１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２４３６９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４２４１号公報
【特許文献４】特許文献特開２００４−２０７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、複数のコイルのそれぞれ異なる周波数の高周波電流が、同時に流れると、コイルの動作周波数の相違により、干渉音が発生する問題がある。
【００１５】
この発明の目的は、複数のコイルのそれぞれ異なる周波数の高周波電流が同時に流れた場合に、発生する干渉音を防止できる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、金属導電層を備える加熱部材と、前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記加熱部材の外側に配置され前記第１のコイルと異なるインダクタンスを有する第２のコイルを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、前記第１のコイルに第１の周波数範囲を有する高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、前記第２のコイルに第２の周波数範囲を有する高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに同時に高周波電流を流すよう制御する誘導加熱制御回路とを含み、前記第１の周波数範囲は、前記第２の周波数範囲と一致しないことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の定着装置は、金属導電層を備える加熱部材と、前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記加熱部材の外側に配置され前記第１のコイルと同じインダクタンスと同じ負荷抵抗を有する第２のコイルを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる誘導加熱装置と、前記第１のコイルに高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、前記第２のコイルに高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに、同時に、ほぼ等しい周波数の高周波電流を流すよう制御する誘導加熱制御回路とを含むことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の定着装置は、金属導電層を備える加熱部材と、金属導電層を備え、前記加熱部材に圧力を提供する加圧部材と、前記加熱部材の外側に配置される第１のコイルと、前記第１のコイルの一方の端に並べて配置される第２のコイルと、前記第１のコイルの他方の端に並べて配置され、前記第２のコイルと直列に接続される第３のコイルとを含み、前記加熱部材の金属導電層を誘導加熱させる第１の誘導加熱装置と、前記加圧部材の外側に配置され、前記第２のコイルおよび前記第３のコイルと直列に接続される第４のコイルを含み、前記加圧部材の金属導電層を誘導加熱させる第２の誘導加熱装置と、前記第１のコイルに高周波電流を流す第１の自励式インバータ回路と、直列に接続される前記第２のコイル、前記第３のコイル、および前記第４のコイルに高周波電流を流す第２の自励式インバータ回路を含む誘導加熱制御回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の定着装置は、上記のような構成および作用を有しているので、複数のコイルのそれぞれ異なる周波数の高周波電流が同時に流れた場合であっても、干渉音の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
以下、図面を用いて、この発明の実施の形態が適用される定着装置の一例を説明する。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態が適用される定着装置の一例を示す。図２は、図１に示す定着装置を矢印Ｒ方向からみた概略図を示す。
【００２２】
図１および図２に示すとおり、定着装置１は、加熱部材（加熱ローラ）２、加圧部材（加圧ローラ）３、加圧スプリング４、剥離爪５、クリーニングローラ６、誘導加熱装置７、温度検出機構１０、サーモスタット１１を有する。
【００２３】
加熱ローラ２は、所定の圧力で変形しない剛性（硬さ）を有する材質から構成されるシャフト２ａと、このシャフト２ａのまわりに順に配置される弾性層（発泡ゴム層，スポンジ層，シリコンゴム層）２ｂと、金属部材（金属導電層）２ｃと、ソリッドゴム層２ｄおよび離型層２ｅを有する。ソリッドゴム層２ｄおよび離型層２ｅは、例えば耐熱シリコンゴム等の薄膜層からなる。本実施の形態では、加熱ローラ２の長手方向の長さは、３３０ｍｍである。
【００２４】
金属導電層２ｃは、導電性材料（たとえばニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、銅およびステンレス鋼とアルミニウムの複合材等）等により形成される。
【００２５】
なお、発泡ゴム層２ｂは５〜１０ｍｍ、金属導電層２ｃは１０〜１００μｍ、ソリッドゴム層は１００〜２００μｍの厚みにそれぞれ形成されることが好ましい。本実施の形態では、発泡ゴム層２ｂは５ｍｍ、金属導電層２ｃは４０μｍ、ソリッドゴム層は２００μｍおよび離型層は３０μｍの厚みにそれぞれ形成され、加熱ローラ２は直径４０ｍｍである。また、加熱ローラ２は上述の本実施の形態の構成・サイズ等に限られず、例えば、磁性材料の芯金とその外側に離型層を有する構成であってもよい。
【００２６】
加圧ローラ３は、所定の圧力で変形しない金属性（高剛性）のシャフトである芯金３ａと、この芯金３ａのまわりに設けられるシリコンゴム３ｂ、フッ素ゴム３ｃ等を含み、本実施の形態では、直径４０ｍｍである。また、本発明の加圧ローラ３は、本実施の形態の構成に限られず、加熱ローラ２と同様に金属導電層と弾性層を有する弾性ローラであってもよい。
【００２７】
加圧スプリング４は、加熱ローラ２の軸線に対して所定の圧力で圧接し、加圧ローラ３は、加熱ローラ２の軸線と概ね平行に維持される。
【００２８】
これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３の間には、所定の幅を有するニップが形成される。
【００２９】
加熱ローラ２は、モータにより、概ね一定の速度で、矢印ＣＷの方向に回転される。加圧ローラ３は、加圧スプリング４により所定圧力で加熱ローラ２に接触されているので、加熱ローラ２が回転されることで、加熱ローラ２と接する位置で、加熱ローラ２が回転される方向と逆の方向（矢印ＣＣＷ方向）に回転される。
【００３０】
剥離爪５は、加熱ローラ２の周上であって、加熱ローラ２と加圧ローラ３とが相互に接するニップにより加熱ローラ２が回転される方向の下流側で、かつニップの近傍の所定位置に位置され、ニップを通過される用紙Ｐを加熱ローラ２から剥離する。なお、本発明は、本実施の形態の構成に限定されることなく、例えばカラー画像形成のように用紙に定着させる現像剤が多量である場合は、用紙が加熱ローラ２から剥がれ難いため、複数の剥離爪５が設けられてもよく、また、用紙が加熱ローラ２から剥がれ易い場合はなくてもよい。
【００３１】
クリーニングローラ６は、加熱ローラ１の表面上にオフセットされたトナーや紙屑等のゴミを除去する。
【００３２】
誘導加熱装置７は、加熱ローラ２の外側に配置され、所定の電力が供給されて所定の磁界を加熱ローラ２に供給する加熱用コイル（励磁コイル）８を、少なくとも２つ有する。加熱用コイルに所定の電力が供給され、加熱ローラ２は、所定の温度に誘導加熱される。また、コイル８は、磁性体コア９を備える。これにより、コイル８は、巻数（ターン数）を少なくできる。磁性体コア９は、集中的に磁束を発生できる。このため、誘導加熱装置７は、局部的に加熱ローラ２の所定の領域を加熱できる。
【００３３】
図２を用いてより詳細に説明すると、誘導加熱装置７は、加熱ローラ２の軸方向のうち中央部分に対向して配置され、加熱ローラ２の中央部分に磁界を提供するコイル体７１と、加熱ローラ２の軸方向のうち端部分に対向して配置され、加熱ローラ２の端部分に磁界を提供するコイル体７２、７３を含む。コイル体７１は、中央コイル８１および磁性体コア９１を含み、コイル体７２は、端部コイル８２および磁性体コア９２を含み、コイル体７３は、端部コイル８３および磁性体コア９３を含む。また、端部コイル８２と端部コイル８３は、電気的に直列に接続されて、１つの端部コイル８２３を構成している。なお、本実施の形態では、加熱ローラ２のコイル体間における温度低下を防止するため、コイル体７１、７２、７３の間隔は、それぞれ、２０ｍｍ以内である。
【００３４】
温度検出機構１０は、加熱ローラ２の軸方向の温度差を検知するために、加熱ローラ２の外周面の複数箇所の温度を検出する。図２を用いてより詳細に説明すると、温度検出機構１０は、コイル体７１により加熱される加熱ローラ２の外周面領域の温度を検出するサーミスタ１０Ａと、コイル体７２により加熱される加熱ローラ２の外周面領域の温度を検出するサーミスタ１０Ｂとを含む。
【００３５】
また、図１に示す通り、サーモスタット１１は、加熱ローラ２の表面温度が異常に上昇する発熱異常を検知し、発熱異常が生じた場合は、誘導加熱装置７のコイル８に対して供給される電力を遮断する。なお、サーモスタット１１は、加熱ローラ２の表面付近に、少なくとも１つ以上備えられることが好ましく、加圧ローラ３の付近に備えられてもよい。
【００３６】
また、加圧ローラ３の周面近くには、用紙Ｐを加圧ローラ３から剥離するための剥離爪や、加圧ローラ３の周面に付着したトナーを除去するクリーニングローラが設けられてもよい。
【００３７】
トナーＴを保持する用紙Ｐは、加熱ローラ２と加圧ローラ３との間に形成されるニップ部を通過されることで、溶融されたトナーＴが用紙Ｐに圧着され、画像が定着される。
【００３８】
次に、図３を用いて、図１に示される定着装置１に適用可能な誘導加熱制御回路の構成、および定着装置１を動作させる方法について説明する。この誘導加熱制御回路は、コイル電流制御回路２００と、整流回路２５と、商用交流電源２６と、入力電力モニタ２７と、ＣＰＵ２８を有する。なお、商用交流電源２６は、定着装置１を動作させる電力を提供する電源であって、定着装置１を搭載する複写機等全体に供給される電力の一部である。
【００３９】
コイル電流制御回路２００は、上に説明したコイル８１、８２、８３を含む。
【００４０】
このコイル８１を含む回路は、電流検知部８１Ｐと電圧検知部８１Ｑを備える。電流検知部８１Ｐと電圧検知部８１Ｑからの出力は、ＣＰＵ２８に入力される。この入力値に基づき、ＣＰＵ２８はコイル８１の電力を計算する。このＣＰＵ８１により算されたコイル８１への電力を、入力電力モニタ２７の値から引くことで、コイル８２，８３を含む回路に発生する電力を得ることができる。このような回路構成とすることにより、ＣＰＵ８１は複数のコイルで発生する電力が、この定着装置へ配分される電力を超えないように制御することが可能となる。本実施の例では、コイル８１と含む回路にのみ、電流検知部と電圧検知部を設けたが、コイル８２，８３を含む回路にも同様にして、電流検知部と電圧検知部を設けることができる。
【００４１】
第１の共振回路は、並列に接続される中央コイル８１と共振用のコンデンサ２１とを含む。さらに、第１のインバータ回路は、直列に接続される第１の共振回路とスイッチング素子２３を含む。また、第２の共振回路は、並列に接続される端部コイル８２３と共振用のコンデンサ２２と含む。なお、上述の通り、端部コイル８２３は、端部コイル８２、８３が直列に接続された電気的に１つコイルである。さらに、第２のインバータ回路は、直列に接続される第２の共振回路とスイッチング素子２４とを含む。なお、スイッチング素子２３、２４としては、高耐圧・大電流で利用可能なＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等が利用できる。本実施の形態では、ＩＧＢＴが使用されている。
【００４２】
この第１、第２のインバータ回路には、整流回路２５によって平滑化された商用交流電源２６からの直流電流が供給される。なお、整流回路２５と商用交流電源２６との間には、サーモスタット１１と、商用交流電源２６から提供される電流および電圧の積である入力電力ＰＩがモニタされる入力電力モニタ２７が接続されている。
【００４３】
入力電力モニタ２７は、商用交流電源２６と接続されるトランス（変圧器）２７ａと、トランス２７ａから送伝される入力電力ＰＩを検出する入力電力検出回路２７ｂを含む。入力電力検出回路２７ｂはＣＰＵ２８と接続され、トランス２７ａにより検出された入力電力ＰＩの情報がフィードバックされる。
【００４４】
ＣＰＵ２８は、タイマー２８ａと、ＲＯＭ２８ｂと、制御回路２９と、制御回路３０と接続され、制御回路２９、３０に駆動周波数の情報を含む信号を出力し、定着装置１を統括的に制御する。制御回路２９、３０は、それぞれ駆動回路３１、３２と接続されている。駆動回路３１は、スイッチング素子２３の制御端子と接続され、駆動回路３２は、スイッチング素子２４の制御端子と接続されている。
【００４５】
制御回路２９、３０は、コイル８１〜８３に電力を供給するタイミングをコントロールする。すなわち、駆動回路３１、３２は、この制御回路２９、３０からのタイミングすなわち制御回路２９、３０により指示される駆動周波数に応じて、スイッチング素子２３、２４をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング素子２３、２４がＯＮすると、コイル８１〜８３に電流が流れる。このときの時間がＯＮ時間である。ＯＮ時間経過後、スイッチング素子２３、２４がＯＦＦすると、中央コイル８１とコンデンサ２１、あるいは端部コイル８２、８３とコンデンサ２２との間に、それぞれ共振電流が流れる。詳細に説明すると、ＯＮ時間直後に第１、第２のインバータ回路を流れていた電流が、コンデンサ２１、２２のそれぞれに充電され、その後放電し、電圧はゼロに近づく。ＣＰＵ２８は、電圧がゼロに近づいたことを検知し、制御回路２９、３０にスイッチング素子２３、２４をＯＮさせるよう、命令する。このようなスイッチングサイクルを繰り返すことにより、コイル８１〜８３には、高周波電流が流れる。
【００４６】
なお、コイル８１〜８３を流れる高周波電流の周波数は、スイッチング素子２３あるいは２４のＯＮ時間およびＯＦＦ時間の合計を一周期とし、ＣＰＵ２８により制御されるスイッチング素子２３、２４のＯＮ時間により決定する。以下、ＣＰＵ２８により制御されるスイッチング素子２３、２４のＯＮ時間により決定する周波数を駆動周波数とし、中央コイル８１〜８３を流れる高周波電流の周波数を動作周波数として説明する。
【００４７】
また、本実施の形態で使用されている自励式のインバータ回路は、ＯＦＦ時間が、磁界が提供されて発熱する対象（負荷）に応じて、長さが微妙に変化する特性を有する。本発明は、上述のとおり、負荷は、加熱ローラ２の１つであるため、コイル８１―８３には、駆動周波数と同じ動作周波数を有する電流が流れる。しかしながら、２以上の負荷を持つコイルの場合、各負荷に対するコイルらに流れる電流の動作周波数と、駆動周波数との間にずれが生じる場合がある。このため、これらコイルに電流を供給する際、制御される駆動周波数の差が可聴領域外であっても、実際これらのコイルに流れる電流の動作周波数の差が、可聴領域外にならない可能性があり、干渉音が発生してしまう。よって、加熱対象である負荷が２以上ある場合は、駆動周波数に応じてコイルを流れる動作周波数を決定することは難しいと言える。
【００４８】
また、コイル８１〜８３に供給される電力の大きさは、制御回路２９、３０により指示されるＯＮ時間により制御され、ＯＮ時間の長さを制御することにより変更可能である。言い換えると、コイル８１〜８３に供給される電力の大きさは、ＣＰＵ２８から出力される信号に含まれる駆動周波数の情報を変更することにより、変わる。本実施の形態においては、６００Ｗ〜１４００Ｗの範囲の電力が、コイル８１〜８３に供給される。また、本実施の形態においては、コイル８１〜８３には、２０〜１００ｋＨｚの範囲の高周波電流が流れる。
【００４９】
例えば、定着装置１を搭載する装置本体の電源がＯＮされた場合、あるいは、連続的に定着動作が実行されて加熱ローラ２の表面温度が低下した場合は、少しでも早く加熱ローラ２の表面温度を特定の定着温度まで加熱・復帰させることが要求される。このため、コイル８１〜８３には、最大電力である１４００Ｗが、提供される。また、定着動作中、すなわち、加熱ローラ２および加圧ローラ３の間を用紙Ｐが通過中は、定着装置１が備えられる装置本体に搭載された他の装置、例えばスキャナや感光体ドラムモータ等にも所定の電力を使用しているため、コイル８１〜８３には、最大電力より少ない９００Ｗが提供される。さらに、待機中は、加熱ローラ２の温度を一定に保つだけの電力で十分であって、多くの電力を必要しないため、コイル８１〜８３には、６００Ｗが提供される。
【００５０】
また、本実施の形態においては、端部コイル８２および端部コイル８３からなる端部コイル８２３と、中央コイル８１とには、等しい電力が供給される。従って、端部コイル８２３と中央コイル８１には、それぞれ３００Ｗ〜７００Ｗの範囲の電力が供給される。このコイルに供給される電力を以下出力電力と記す。なお、本実施の形態においては、中央コイル８１および端部コイル８２，８３に供給される電力は、電流検知部８１Ｐと電圧検知部８１Ｑからの入力値に基づきＣＰＵ２８により検出されるコイル８１の電力の２倍の値と、入力電力モニタ２７の値が等しくなるように制御される。
【００５１】
このようにして、コイル８１〜８３に高周波電流が流れると、コイル８１〜８３から発生した磁界が加熱ローラ２に提供される。これにより、加熱ローラ２に渦電流が発生し、加熱ローラ２は発熱する。
【００５２】
発熱した加熱ローラ２の表面温度は、サーミスタ１０Ａ、１０Ｂにより検知され、温度検出信号（電圧値）としてＣＰＵ２８に出力される。この温度検出信号に応じてＣＰＵ２８は、スイッチング素子２３、２４のＯＮ時間を変更し、供給される電力値を制御している。
【００５３】
図４は、図１に示す定着装置に適用可能なウォーミングアップ制御を説明するフローチャートである。
【００５４】
図４に示すとおり、定着装置１を搭載する装置本体の電源がＯＮされた場合、すなわち、ウォーミングアップ時において、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の表面温度が制御温度ＴＸとして例えば１６０度になるような電力ＤＸとして例えば７００Ｗの電力が、中央コイル８１に供給されるよう、制御回路２９を制御する（Ｓ１）。
【００５５】
ＣＰＵ２８は、この制御温度ＴＸと、サーミスタ１０Ａにより検出される中央コイル８１により発熱される加熱ローラ２の中央部分の温度とを比較する（Ｓ２）。サーミスタ１０Ａにより検出された温度が、制御温度ＴＸより低い場合（Ｓ２−ＹＥＳ）、ステップＳ２に戻って、中央コイル８１に続けて７００Ｗの電力を供給し、再び、サーミスタ１０Ａにより検出される温度と、制御温度ＴＸが比較される。
【００５６】
一方、サーミスタ１０Ａにより検出された温度が、制御温度ＴＸより高い場合（Ｓ２−ＹＥＳ）、スイッチング素子２３をＯＦＦし、出力をゼロにする（Ｓ３）。このようにして、加熱ローラ２が制御温度ＴＸに達すると、ウォーミングアップは終了する。また、スイッチング素子２４も同様にして、サーミスタ１０Ｂにより検出される温度と、ＣＰＵ２８の制御温度を比較して、ウォーミングアップ制御される。
【００５７】
ウォーミングアップが終了すると、例えばＯＮ／ＯＦＦ制御により、加熱ローラ２の表面温度が一定の定着温度に維持されるよう、制御される。ここで、ＯＮ／ＯＦＦ制御とは、用紙Ｐが連続して通紙されローラ温度が低下したり、用紙Ｐが通紙されずローラ温度が高くなったり等の、通紙状況に応じた加熱ローラ２の温度変化に応じて、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするタイミングあるいは長さを調整することで、加熱ローラ２の温度を制御できる制御方法である。
【００５８】
従って、スイッチング素子２３、２４は、それぞれ制御回路２９、３０により、独立に制御され、同時にＯＮする場合と、どちらか一方がＯＮし他方がＯＦＦする場合と、両方がＯＦＦする場合との４パターンがある。
【００５９】
なお、図４では、ステップＳ２において、制御温度ＴＸと検出温度とを直接比較する方法を説明したが、サーミスタ１０Ａの検知感度があまりよくない場合、サーミスタ１０Ａにより検出される温度が、制御温度ＴＸとの値とずれている。この場合は、それぞれを加算した制御温度と検出温度を比較することができる。
【００６０】
次に、図５を用いて、ウォーミングアップ後の誘導加熱装置７の制御方法を説明する。
【００６１】
図５は、図１に示す定着装置に適用可能な電力可変制御を説明するフローチャートである。ここでは、中央コイル８１に供給される電力の制御について説明する。なお、以下に説明する電力可変制御とは、前述のＯＮ／ＯＦＦ制御とは異なり、通紙状況に応じた加熱ローラ２の温度変化に応じて、駆動回路に指示される駆動周波数を調整し、コイルに供給される電力を制御できる制御方法である。なお、本実施の形態で、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の温度変化に応じて出力電力の値を調整するため、「出力電力（Ｗ）＝初期電力Ｘ８１―１００×Ａ」という出力電力計算式に基づき出力電力を決定する機能を有する。
【００６２】
図５に示すとおり、ＣＰＵ２８は、出力電力計算式の係数Ａとして１を認識し（Ｓ２１）、また、ウォーミングアップ終了直後の出力電力として予め設定されている初期電力Ｘ８１として、例えば５５０Ｗを出力電力計算式に設定する（Ｓ２２）。加熱ローラ２の中央部分の温度を検出するサーミスタ１０Ａから出力された検出温度が入力され、ＣＰＵ２８は、この検出温度と、制御温度ＴＸとを比較する（Ｓ２３）。検出温度が制御温度より低い場合（Ｓ２３−ＹＥＳ）、中央コイル８１に供給される出力電力の値をそのまま維持するため、あるいは増加させるため、ステップＳ２１において認識されたＡ＝１から１を引いた値、すなわち０（ゼロ）を新たな係数Ａとして認識する（Ｓ２４）。ＣＰＵ２８は、初期電力Ｘ８１＝５５０Ｗ、係数Ａ＝０に基づき、出力電力を算出し、算出された出力電力が中央コイル８１に供給されるような駆動周波数を、駆動回路３１に指示する。これにより、スイッチング素子ＳＷ２３はＯＮし、中央コイル８１には、５５０Ｗの電力が供給される（Ｓ２５）。その後、定着装置１が搭載される装置、例えば画像形成装置や、ファクシミリ装置等の電源がＯＦＦされた場合は（Ｓ２６−ＹＥＳ）、中央コイル８１への電力の供給をストップし、本制御を終了する。装置の電源がＯＦＦされない場合は、ステップＳ２３に戻って、再び、ＣＰＵ２８により、検出温度が、制御温度ＴＸと比較される。
【００６３】
検出温度が制御温度より低い場合は、再び、ステップＳ２４において、前回認識された係数Ａ＝０（ゼロ）から１を引いた値、すなわち−１を新たな係数Ａをして認識される。ステップＳ２５において、このように係数Ａが０（ゼロ）未満である場合、ＣＰＵ２８は、係数Ａを全て０（ゼロ）として認識できる。このため、出力電力計算式により算出される出力電力は、前述のステップＳ２５での説明と同様に、５５０Ｗであり、中央コイル８１には、５５０Ｗの電力が供給される（Ｓ２５）。従って、加熱ローラ２は制御温度に到達するよう加熱される。
【００６４】
一方、上述のとおり、ウォーミングアップ直後、ＣＰＵ２８により、出力電力計算式の係数Ａとして１を認識され（Ｓ２１）、出力電力Ｘ８１として、例えば５５０Ｗを設定され（Ｓ２２）、サーミスタ１０Ａから出力された検出温度と、制御温度ＴＸが比較され（Ｓ２３）、検出温度が制御温度より高い場合（Ｓ２３−ＮＯ）、中央コイル８１に供給される出力電力の値を絞るため言い換えると小さくするための出力電力を算出する。
【００６５】
ＣＰＵ２８は、初期電力Ｘ８１＝５５０Ｗ、係数Ａ＝１に基づき、出力電力を算出し、算出された出力電力が中央コイル８１に供給されるような駆動周波数を駆動回路３１に指示する。これにより、スイッチング素子ＳＷ２３はＯＮし、中央コイル８１には、４５０Ｗの電力が供給される（Ｓ２７）。その後、ＣＰＵ２８は、係数Ａ＝１に１を足した値、すなわち２を新たな係数Ａとして認識し（Ｓ２８）、再び、ステップＳ２３に戻って、サーミスタ１０Ａから出力された検出温度と、制御温度ＴＸとを比較する。検出温度が制御温度より高い場合（Ｓ２３−ＮＯ）、ＣＰＵ２８は、初期電力Ｘ８１＝５５０Ｗ、前回認識された係数Ａ＝２に基づき、出力電力を算出し、算出された出力電力が中央コイル８１に供給されるような駆動周波数を駆動回路３１に指示する。これにより、スイッチング素子ＳＷ２３はＯＮし、中央コイル８１には、３５０Ｗの電力が供給される（Ｓ２７）。
【００６６】
その後、ＣＰＵ２８は、係数Ａ＝２に１を足した値、すなわち３を新たな係数Ａとして認識し（Ｓ２８）、再び、ステップＳ２３に戻って、サーミスタ１０Ａから出力された検出温度と、制御温度ＴＸとを比較する。検出温度が制御温度より低い場合（Ｓ２３−ＹＥＳ）、ステップＳ２８において認識されたＡ＝３から１を引いた値、すなわち２を新たな係数Ａとして認識する（Ｓ２４）。ＣＰＵ２８は、初期電力Ｘ８１＝５５０Ｗ、係数Ａ＝２に基づき、出力電力を算出し、算出された出力電力が中央コイル８１に供給されるような駆動周波数を駆動回路３１に指示する。これにより、スイッチング素子ＳＷ２３はＯＮし、中央コイル８１には、３５０Ｗの電力が供給される（Ｓ２５）。
【００６７】
従って、通紙状況に応じた加熱ローラ２の温度変化に応じて、駆動回路に指示される駆動周波数を調整し、コイルに供給される電力を制御できる。
【００６８】
このように、上述の電力可変制御は、例えば、小サイズの用紙Ｐが通紙される場合、加熱ローラ２の中央部分の温度の低下を防止し、加熱ローラ２の端部の温度の過剰な上昇を防止するために有効である。具体的には、加熱ローラ２の中央部分に対する制御温度を高くし、加熱ローラ２の端部に対する制御温度を低くする。よって、加熱ローラ２は、軸方向に均一に、定着温度に加熱されることができる。
【００６９】
なお、スイッチング素子２４も同様にして、サーミスタ１０Ｂにより検出される温度と、ＣＰＵ２８の制御温度ＴＸを比較して、電力可変制御が適用される。また、本実施の形態において、係数Ａに掛ける数字を「１００」としているが、本発明はこれに限られず、例えば、より緩やかな温度変化したい場合は「１００」より小さい数字に設定できる。
【００７０】
従って、コイル８１〜８３は同時に電力が供給され、それぞれ異なる周波数の電流が流れる場合がある。
【００７１】
本発明のコイル８１〜８３は、同時に異なる周波数の電流が流れた場合、干渉音が発生しない形状を有する。すなわち、コイル８１―８３は、それぞれに同時に流れる電流の周波数の差が可聴領域外となるように、形成されている。
【００７２】
このため、本実施の形態では、中央コイル８１の動作周波数は、２２〜３５ｋＨｚの範囲内であって、端部コイル８２、８３の動作周波数は、５７〜７５ｋＨｚの範囲内である。すなわち、中央コイル８１を流れる電流の周波数が一番高いとき（３５ｋＨｚ）と、端部コイル８２、８３を流れる電流の周波数が一番低いとき（５７ｋＨｚ）との差が、可聴領域である２０ｋＨｚより大きいため、干渉音は発生しない。
【００７３】
また、図３に示すとおり、本実施の形態は、自励式の安型インバータ回路を使用している。自励式のインバータ回路は、他励式のインバータ回路に比べて安価であるというメリットがある。しかしながら、本実施の形態のように、自励式の第１、第２のインバータ回路を使用した場合、第１、第２の共振回路に含まれるコイル８１〜８３の温度変化、および負荷（加熱対象）である加熱ローラ２の温度変化に応じて、コイル８１〜８３を流れる電流の周波数が変化する場合が考えられる。
【００７４】
図６は、温度変化に伴うコイル８１〜８３のインダクタンスの変化と、温度変化に伴う加熱ローラ２の抵抗値の変化について示す。
【００７５】
図６に示すとおり、コイル８１〜８３の温度が上昇するに従って、インダクタンスが増加し、加熱ローラ２の温度が上昇するに従って、抵抗値が増加する。
【００７６】
第１、第２の共振回路（コイル８１〜８３）に流れる電流の周波数Ｆは、
【数１】
2006091884.tif 000003
【００７７】
で示される。従って、コイル８１〜８３に流れる出力周波数Ｆは、インダクタンス高くなるに従って、あるいは、加熱ローラ２の温度が上昇するに従って、低くなる。これにより、本実施の形態では、中央コイル８１は、加熱ローラ２が常温で、かつ供給される電力が最小であるとき、最も高い出力周波数となり、端部コイル８２、８３は、加熱ローラ２が高温で、かつ供給される電力が最高であるとき、最も低い出力周波数となる。
【００７８】
そこで、（１）中央コイル８１は、加熱ローラ２が常温であって、出力電力３００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が３５ｋＨｚ以下となる形状を有する。（２）端部コイル８２、８３は、加熱ローラ２が高温であって、出力電力７００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が５７ｋＨｚ以上となる形状を有する。なお、本実施の形態において、加熱ローラが高温である場合とは、ＣＰＵ２８によって制御される制御温度が、１７０度であるときをいう。
【００７９】
具体的には、（１）に説明した中央コイル８１は、図７に示す通り、磁性体コア９１に固定され、コイル電線を１６回巻いたコイルである。磁性体コア９１は、加熱ローラ２の円周面に沿うような湾曲形状であって、中央コイル８１もまた、磁性体コア９１に沿って、湾曲している。磁性体コア９１は、中央コイル８１から発生する磁束が、加熱ローラ２の外側に漏れることを防止するため、中央コイル８１を囲うように成形され、また、中央コイル８１から発生する磁束を集中されるため、中央コイル８１の中心にも配置されるような形状を有する。
【００８０】
中央コイル８１のコイル電線は、絶縁被覆されている線径０．５ｍｍの銅線材を、１６本束ねたリッツ線であって、耐熱性のポリアミドイミド等により被覆されている。従って、銅線材の線径（０．５ｍｍ）を浸透深さより小さくしているため、中央コイル８１を流れる交流電流を効率よく利用できる。
【００８１】
よって、中央コイル８１は、加熱ローラ２が常温であって、出力電力３００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が３５ｋＨｚ、出力電力７００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が２２ｋＨｚとなる形状を有する。
【００８２】
また、（２）に説明した端部端部コイル８２は、図８に示す通り、磁性体コア９２に固定され、コイル電線を１１回巻いたコイルである。
【００８３】
磁性体コア９２は、加熱ローラ２の円周面に沿うような湾曲形状であって、端部コイル８２もまた、磁性体コア９２に沿って、湾曲している。磁性体コア９２は、端部コイル８２から発生する磁束が、加熱ローラ２の外側に漏れることを防止するため、端部コイル８２を囲うように成形され、また、端部コイル８２から発生する磁束を集中されるため、端部コイル８２の中心にも配置されるような形状を有する。また、磁性体コア９２は、磁性体コア９１よりインピーダンスが小さい磁気特性を有する。なお、端部コイル８３の磁性体コア９３も、磁性体コア９２と同様な構成を有する。
【００８４】
端部コイル８２のコイル電線は、絶縁被覆されている線径０．３ｍｍの銅線材を、６０本束ねたリッツ線であって、耐熱性のポリアミドイミド等により被覆されている。つまり、端部コイル８２は、中央コイル８１より小さい線径の銅線材を用いて、本数を多くすることで中央コイル８１より大きい実断面積を確保している。
【００８５】
このとおり、中央コイル８１の動作周波数は、２２〜３５ｋＨｚであって、端部コイル８２の動作周波数は、５７〜７５ｋＨｚであって、端部コイル８２の動作周波数が、中央コイル８１の動作周波数より高い。なお、コイル電線を流れる電流の動作周波数がより高くなると、浸透深さがより浅くなり、端部コイル８２は、中央コイル８１に比べて銅損が大きくなる。このため、端部コイル８２は、銅損が小さくなるように、中央コイル８１の銅線材の線径０．５ｍｍより小さい線径０．３ｍｍの銅線材を用いる。
【００８６】
また、端部コイル８２の動作周波数を、中央コイル８１のそれより高くするためには、端部コイル８２のインピーダンスを小さくする必要がある。これにより、負荷である加熱ローラ２に対する端部コイル８２の磁気結合が小さくなり、加熱ローラ２の負荷抵抗（Ｒ）が小さくなるため、端部コイル８２に流れる電流の値が大きくなる。従って、端部コイル８２の実断面積が中央コイル８１のそれと同じであれば、端部コイル８２は、中央コイル８１に比べて銅損が大きくなる。このため、端部コイル８２は、銅損が小さくなるように、すなわち、中央コイル８１の実断面積より大きくなるように、６０本の銅線材を用いている。
【００８７】
よって、端部コイル８２は、加熱ローラ２が高温（１７０度）であって、出力電力３００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が７５ｋＨｚ、出力電力７００Ｗの電力が供給されているとき、出力周波数が５７ｋＨｚとなる形状を有する。
【００８８】
従って、動作周波数範囲が低い方の中央コイルのターン数は、動作周波数範囲の高いほうの端部コイルのターン数よりも、多い。
【００８９】
なお、端部コイル８３も、端部コイル８２と同様な構成を有する。
【００９０】
また、図９に示すとおり、中央コイルコイル８１は、加熱ローラ２の軸方向の長さが、１５５ｍｍに形成され、端部コイル８２、８３は、加熱ローラ２の軸方向の長さが、それぞれ、７５ｍｍに形成されている。これは、異なるサイズの用紙Ｐを加熱ローラ２と加圧ローラの間に通して、加熱ローラ２の温度が均一になるような評価実験を行なって、最も加熱ローラ２の温度が均一になった時の結果に基づいている。
【００９１】
従って、図６に示したように、加熱ローラ２およびコイル８１〜８３の温度が上昇した場合であっても、中央コイル８１を流れる電流の周波数が一番高いとき（３５ｋＨｚ）と、端部コイル８２、８３を流れる電流の周波数が一番低いとき（５７ｋＨｚ）との差が、可聴領域である２０ｋＨｚより大きいため、干渉音は発生しない。
【００９２】
また、安価な自励式のインバータ回路を用いることで、コストを低減できる。
【００９３】
本実施の形態では、端部コイル８２、８３の動作周波数を、中央コイル８１のそれより高い範囲としている。これは、中央コイル８１と、端部コイル８２、８３に、それぞれ異なる電力が供給されるために生じる可能性のある以下に示す問題等を回避するためである。
【００９４】
例えば、Ａ３サイズの用紙Ｐが通紙される場合、加熱ローラ２の全体の熱量が用紙Ｐにより奪われるため、中央コイル８１および端部コイル８２、８３に供給される電力も同じような値である。従って、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差も、同じような範囲を保つ。
【００９５】
一方、例えば、小サイズの用紙Ｐが通紙される場合、加熱ローラ２の中央部分のみを用紙Ｐが通過するため、加熱ローラ２の中央の熱だけが用紙Ｐに奪われ、中央コイル８１に供給される電力は、端部コイル８２、８３に供給される電力に比べて、大きくなる。従って、中央コイル８１の動作周波数は、より小さくなり、端部コイル８２、８３の動作周波数は、より大きくなる。すなわち、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差が、より広がる。
【００９６】
また、加熱ローラ２の端部の熱だけが奪われ、端部コイル８２、８３に供給される電力が、中央コイル８１に供給される電力に比べて、大きくなることはない。
【００９７】
従って、端部コイル８２、８３の動作周波数を、中央コイル８１のそれより高い範囲とすることで、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差に対して、より大きいマージンが確保される。
【００９８】
しかし、端部コイル８２、８３の動作周波数を、中央コイル８１のそれより低い範囲とした場合、小サイズの用紙Ｐが通紙され、中央コイル８１に供給される電力が、端部コイル８２、８３に供給される電力に比べて大きくなると、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差がより縮まり、可聴領域２０ｋＨｚに近くなってしまう。従って、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差に対するマージンが小さくなる。
【００９９】
よって、本実施の形態のように、端部コイル８２、８３の動作周波数を、中央コイル８１のそれより高い範囲とすることにより、より大きいマージンが確保され、中央コイル８１の動作周波数と、端部コイル８２、８３の動作周波数の差が可聴領域に近づくことが防止され、干渉音の発生を防止できる。
【０１００】
次に、図１０（ａ）、１０（ｂ）、１１（ａ）および１１（ｂ）を用いて、コイル８１〜８３のインダクタンスを調整し、中央コイル８１の動作周波数と端部コイル８２、８３の動作周波数の差をより大きくする例を説明する。
【０１０１】
図１０（ａ）および１０（ｂ）に示す例は、中央コイル８１と加熱ローラ２の表面との距離Ｈ１１を、端部コイル８２、８３と加熱ローラ２の表面との距離Ｈ１２より小さくすることで、端部コイル８２、８３に比べて、中央コイル８１のインダクタンスをより大きくし、中央コイル８１の動作周波数をより小さくしている。よって、中央コイル８１の動作周波数と端部コイル８２、８３の動作周波数の差をより大きくなり、干渉音の発生を防止できる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、距離Ｈ１１は、３ｍｍ、距離Ｌ１２は、５ｍｍである。
【０１０３】
また、図１１（ａ）および１１（ｂ）に示す例は、中央コイル８１の巻き軸に配置される磁性体コア９１の加熱ローラと対向する面における加熱ローラ２の軸方向と直交する方向の長さＨ２１を、端部コイル８２の巻き軸に配置される磁性体コア９２の加熱ローラと対向する面における加熱ローラ２の軸方向と直交する方向の長さＨ２２より大きくすることで、端部コイル８２に比べて、中央コイル８１のインダクタンスをより大きくし、中央コイル８１の動作周波数をより小さくしている。
【０１０４】
なお、端部コイル８３も、端部コイル８２と同様な構成を有する。これにより、中央コイル８１の動作周波数と端部コイル８２、８３の動作周波数の差をより大きくなり、干渉音の発生を防止できる。
【０１０５】
また、図３に示した第１のインバータ回路のＯＦＦ時間と第２のインバータ回路のＯＦＦ時間を異ならせることにより、中央コイル８１の動作周波数と端部コイル８２、８３の動作周波数に差を作ることもできる。
【０１０６】
具体的には、図６を用いて上に説明したとおり、第１、第２の共振回路（コイル８１〜８３）に流れる電流の周波数Ｆは、
【数２】
2006091884.tif 000004
【０１０７】
で示されるため、第１のインバータ回路に含まれる共振コンデンサ２１の容量と、第２のインバータ回路に含まれる共振コンデンサ２２の容量を異ならせることにより、ＯＦＦ時間を異ならせることができる。
【０１０８】
本実施の形態では、共振コンデンサ２１は、０．７５μＦ、共振コンデンサ２２は、０．３μＦである。これによっても、中央コイル８１の動作周波数と端部コイル８２、８３の動作周波数の差をより大きくなり、干渉音の発生を防止できる。
【０１０９】
（第２の実施の形態）
図１２（ａ）〜１２（ｃ）は、本実施の形態に適用可能な誘導加熱装置の一例を示す。
【０１１０】
図１２（ａ）に示すとおり、本実施の誘導加熱装置は、加熱ローラ２の軸方向のうち中央部分に対向して配置され、加熱ローラ２の中央部分に磁界を提供するコイル体１７１と、加熱ローラ２の軸方向のうち端部分に対向して配置され、加熱ローラ２の端部分に磁界を提供するコイル体１７２，１７３を含む。コイル体１７１は、中央コイル１８１および磁性体コア１９１を含み、コイル体１７２は、端部コイル1８２および磁性体コア１９２を含み、コイル体１７３は、端部コイル1８３および磁性体コア１９３を含む。また、端部コイル1８２と端部コイル1８３は、電気的に直列に接続されて、１つの端部コイル1８２３を構成している。
【０１１１】
コイル体１７１は、加熱ローラ２の軸方向の長さ１５５ｍｍを有し、コイル体１７２、１７３は、それぞれ、加熱ローラ２の軸方向の長さ７５ｍｍを有し、加熱ローラ２のコイル体間における温度低下を防止するため、コイル体１７１、１７２、１７３の間隔は、それぞれ、５ｍｍである。よって、コイル体１７２の端からコイル体１７３の端までの最長距離は、３１５ｍｍである。
【０１１２】
コイル１８１〜１８３は、中央コイル１８１のインダクタンスＬ８１と、端部コイル1８２のインダクタンスＬ８２と、端部コイル1８３のインダクタンスＬ８３が、ほぼ等しくなるように形成されている。また、コイル１８１〜１８３は、中央コイル１８１の負荷抵抗Ｒ８１と、端部コイル1８２の負荷抵抗Ｒ８２と、端部コイル1８３の負荷抵抗Ｒ８３が、ほぼ等しく形成されている。
【０１１３】
本実施の形態では、中央コイル１８１は、ターン数１１に、端部コイル1８２、１８３は、それぞれターン数１２に形成されている。また、端部コイル1８２および端部コイル1８３の加熱ローラ２の表面と向かい合う面積は、それぞれ、中央コイル１８１の加熱ローラ２の表面と向かい合う面積より大きい。これにより、端部コイル1８２、１８３の負荷抵抗Ｒ８２、Ｒ８３は、中央コイル１８１の負荷抵抗Ｒ８１より小さくなる。例えば、中央コイル１８１は、銅線が２段で巻かれ、端部コイル1８２、１８３は、銅線が１段で巻かれている。
【０１１４】
さらに、本実施の形態では、中央コイル１７１の巻き軸に配置される磁性体コア１９１の加熱ローラと対向する面における加熱ローラ２の軸方向と直交する方向の長さＨ３１を、中央コイル１７２の巻き軸に配置される磁性体コア１９２の加熱ローラと対向する面における加熱ローラ２の軸方向と直交する方向の長さＨ３２より小さい。具体的には、距離Ｈ３１は、１０ｍｍ、距離Ｈ３２は、１２ｍｍである。これにより、端部コイル1８２、１８３の磁束の結合が強くなり、中央コイル１８１と同等の磁気特性となる。
【０１１５】
このような方法によっても、コイル１８１〜１８３の磁気特性が等しくならない場合は、例えば、図１１（ａ）および１１（ｂ）を用いて上に説明したように、中央コイル１８１と加熱ローラ２の距離と、端部コイル1８２、１８３と加熱ローラ２の距離を異ならせる。あるいは、第１の実施の形態のように、中央コイル１８１に含まれるリッツ線の構成と、端部コイル1８２、１８３に含まれるリッツ線の構成をと異ならせる。また、磁性体コア１９１と、磁性体コア１９２、１９３の形状を異ならせる。このように、中央コイル１８１と端部コイル1８２、１８３のインダクタンスを調整することで、中央コイル１８１と端部コイル1８２、１８３の磁気特性を等しくできる。
【０１１６】
また、コイル１８１〜１８３には、同時に、同じ出力電力を供給し、上に説明したＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて、加熱ローラ２の温度を調節している。
【０１１７】
これにより、コイル１８１〜１８３の動作周波数は、ほぼ同じとなり、具体的には、１５０Ｈｚ程度の差である。このため、本実施の形態にかかる定着装置は、例えば複写機内部等に収容されて、干渉音は気にならないレベルとなる。
【０１１８】
なお、このような構成により、安価な自励式インバータ回路を利用できるため、コストＵＰを回避できる。
【０１１９】
（第３の実施の形態）
図１３は、本発明の定着装置に適用可能な制御方法の一例を説明するフローチャートである。
【０１２０】
図３を用いて上に説明したとおり、本実施の形態に係る加熱ローラ２は、中央コイル８１を含む第１のインバータ回路、および端部コイル８２、８３を含む第２のインバータ回路により、所定の磁界が提供されて、発熱する。この中央コイル８１および端部コイル８２、８３からなる端部コイル８２３は、それぞれ独立に、制御回路２９、３０により制御され、スイッチング素子２３、２４は、同時にＯＮする場合と、どちらか一方がＯＮ，他方がＯＦＦする場合と、両方がＯＦＦする場合との４パターンがある。このようにして、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせて、コイルから発生する磁界を調整し、加熱ローラ２の表面温度を均一に、特定の温度に維持するための制御を、上述のとおり、ＯＮ／ＯＦＦ制御という。
【０１２１】
また、コイル８１―８３は、スイッチング素子２３、２４がＯＦＦされた後、再びＯＮされる場合は、ソフトスタート制御により、徐々に高い動作周波数の電力が供給されている。ここで、ソフトスタート制御とは、目的の出力電力をオーバーした電力がコイル８１〜８３に供給されることを防ぐため、始め、目的の出力電力よりも小さい値の電力を供給し、コイル８１〜８３に供給される電力が、徐々に目的の出力電力に近づくように、ＣＰＵ２８がフィードバック制御をする制御のことである。特に、定着装置１を搭載する装置本体の電源がＯＮされた場合、すなわち、ウォーミングアップ時には、加熱ローラ２の温度を正確に検出することが困難である。このため、本実施の形態のウォーミングアップ時においては、フィードバックされる検出温度に基づき、コイル８１〜８３に供給される電力を制御するのではなく、ソフトスタート制御により、加熱ローラ２を特定の定着温度まで昇温させている。
【０１２２】
例えば、目的の出力電力をコイル８１〜８３に供給するための駆動周波数が３０ｋＨｚであった場合は、始めは駆動周波数４０ｋＨｚに対応する電力が供給され、その後、３５ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、と微小に異なる駆動周波数の電力を供給していき、徐々に３０ｋＨｚに対応する電力を供給するようなソフトスタート制御が実行される。
【０１２３】
これにより、目的の出力電力値を超えた出力電力がコイル８１〜８３に供給されることが防止され、余分な突入電流の発生も防止できるため、付近の蛍光灯等がちらつく、いわゆるフリッカ問題を改善できる。
【０１２４】
このＯＮ／ＯＦＦ制御およびソフトスタート制御は、中央コイル８１および端部コイル８２、８３（８２３）の両方において適用されている。このため、例えば、中央コイル８１がＯＦＦし、その後ソフトスタート制御によりＯＮされる場合、端部コイル８２３が、常に所定の駆動周波数でＯＮしていた場合、中央コイル８１と端部コイル８２３との間に駆動周波数の差が生じる。この周波数の差が、可聴周波数範囲である２００Ｈｚ以上のである場合、発生する干渉音は、人が感知するレベルとなる。ちなみに、一般に可聴領域は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚである。
【０１２５】
その後、中央コイル８１に供給される電力が目的の出力電力に到達すると、中央コイル８１と端部コイル８２３の駆動周波数の差はほとんどなり、２００Ｈｚ以内となるため、干渉音は気にならなくなるが、現在のところ、ソフトスタート制御では目的の出力電力に到達するまで、およそ０．５秒程かかる。また、スイッチング素子２３、２４は、サーミスタ１０Ａ、１０Ｂにより検出温度が、ＣＰＵ２８からの制御温度に達するたび、ＯＦＦされる。このように、スイッチング素子２３、２４がＯＦＦされるたびに、約０．５秒程の干渉音が発生する問題が生じる。
【０１２６】
そこで、図１３、１４を用いて、ＯＮ／ＯＦ制御およびソフトスタート制御を利用して、中央コイル８１および端部コイル８２３に電力を供給する方法の一例を説明する。
【０１２７】
図１３は、ＯＦＦしている中央コイル８１および端部コイル８２３の両方を、同時にＯＮする場合の制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。この制御方法は、例えば、定着装置１を搭載する装置本体の電源がＯＮされた場合や、省電力モードにおいて、中央コイル８１および端部コイル８２３がＯＦＦしている状態から温度を復帰させる場合等に利用できる。
【０１２８】
図１３に示すとおり、ＣＰＵ２８は、目的の出力電力Ｙ（Ｗ）を中央コイル８１および端部コイル８２３に提供するため、例えば周波数ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ（Ｈｚ）のような微小に異なる駆動周波数を指示するソフトスタート制御を実行し、加熱ローラ２の表面を所定の温度まで加熱する。なお、周波数ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、ＸＡ＞ＸＢ＞ＸＣの関係にある。
【０１２９】
ＣＰＵ２８は、制御回路２９に指示する駆動周波数Ｆ８１、および制御回路３０に指示する駆動周波数Ｆ８２３として、制御回路２９、３０のそれぞれに同じ周波数ＸＡ（Ｈｚ）を指示し、スイッチング素子２３、２４を同時にＯＮさせ、中央コイル８１および端部コイル８２３に電力を供給する（Ｓ３１）。
【０１３０】
ＣＰＵ２８は、予め決められている駆動周波数ＸＡを指示すべき時間ｔＡが経過したら（Ｓ３２−ＹＥＳ）、周波数ＸＡよりも小さい周波数ＸＢを駆動周波数Ｆ８１、Ｆ８２として制御回路２９、３０に指示する。スイッチング素子２３、２４は、この駆動周波数ＸＢに応じたＯＮ時間に基づき、ＯＮされる（Ｓ３３）。
【０１３１】
また、ＣＰＵ２８は、予め決められている駆動周波数ＸＢを指示すべき時間ｔＢが経過したら（Ｓ３４−ＹＥＳ）、周波数ＸＢよりも小さい周波数ＸＣを駆動周波数Ｆ８１、Ｆ８２として制御回路２９、３０に指示する。スイッチング素子２３、２４は、この駆動周波数ＸＣに応じたＯＮ時間に基づき、ＯＮされる（Ｓ３５）。
【０１３２】
さらに、ＣＰＵ２８は、予め決められている駆動周波数ＸＣを指示すべき時間ｔＣが経過したら（Ｓ３６−ＹＥＳ）、入力電力モニタ２７から出力される入力電力ＰＩを検出する（Ｓ３７）。
【０１３３】
本実施の形態では、中央コイル８１と端部コイル８２３には、同じ電力が供給される。このため、入力電力ＰＩの２分の１の値が、中央コイル８１および端部コイル８２３に供給される出力電力である。従って、ＣＰＵ２８は、入力電力ＰＩ／２が、目的の出力電力ＹＤ（Ｗ）に達したか否かを判断する（Ｓ３８）。達していない場合は（Ｓ３８−ＮＯ）、ＣＰＵ２８の監視する電力の２倍が、入力電力モニタ２７の値に近づくように、駆動周波数Ｆ８１、Ｆ８２３を微調整する（Ｓ３９）。
【０１３４】
入力電力ＰＩ／２が、目的の出力電力Ｙ（Ｗ）に達した場合（Ｓ３８−ＹＥＳ）、ソフトスタート制御を終了する。なお、この時点では、スイッチング素子２３、２４は同時にＯＮ状態であって、中央コイル８１および端部コイル８２３の両方に電力が供給されている。
【０１３５】
このようにして、加熱ローラ２は、特定の温度まで昇温される。また、駆動周波数Ｆ８１と駆動周波数Ｆ８２３の差は、２００Ｈｚ以内であるため、干渉音は気にならなくなる。
【０１３６】
なお、時間ｔＡ−ｔＣは、ＲＯＭ２８ｂに格納されており、ＣＰＵ２８は、このＲＯＭ２８ｂに格納されている時間ｔＡ−ｔＣを参照して、タイマー２８ａにより計測された時間と比較している。
【０１３７】
次に、特定の温度まで加熱された加熱ローラ２の温度を、軸方向に均一に維持するための制御を説明する。
【０１３８】
図１４は、加熱ローラ２の温度を軸方向に均一にするためのＯＮ／ＯＦＦ制御および、このＯＮ／ＯＦＦ制御によりＯＦＦされたスイッチング素子を再びＯＮするための復帰制御を説明するフローチャートである。なお、図１４は、端部コイル８２３は常にＯＮであって、中央コイル８１がＯＦＦした場合について説明するフローチャートである。
【０１３９】
図１４に示すとおり、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の表面温度を軸方向に均一に、例えば１６０℃にするため、周波数Ｘ（Ｈｚ）の電流を中央コイル８１に提供するように、駆動周波数Ｆ８１として周波数Ｘ（Ｈｚ）を、制御回路２９に指示する。制御回路２９は、駆動回路３１を介して、この駆動周波数Ｆ８１に応じたＯＮ時間Ｔ８１に基づき、スイッチング素子２３をＯＮする（Ｓ４１）。
【０１４０】
ＣＰＵ２８は、サーミスタ１０Ａから検出された検出温度が、制御温度（１６０℃）に達したか否かを判断する（Ｓ４２）。達しない場合は、ステップＳ４１に戻って、検出温度が制御温度に到達するまでスイッチング素子２３がＯＮされる（Ｓ４２−ＮＯ）。達した場合は（Ｓ４２−ＹＥＳ）、スイッチン素子２３がＯＦＦされる（Ｓ４３）。
【０１４１】
ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の温度が下がり過ぎないように、サーミスタ１０Ａが、例えば制御温度より５℃低い１５５℃を検出した段階で（Ｓ４４−ＹＥＳ）、スイッチング素子２３をＯＮするため、スイッチング素子２４のＯＮ時間Ｔ８２３を認識する（Ｓ４５）。
【０１４２】
ＣＰＵ２８は、スイッチング素子２４のＯＮ時間Ｔ８２３と同じＯＮ時間でスイッチング素子２３をＯＮするように、制御回路２９を制御する。言い換えると、ＣＰＵ２８は、制御回路３０に指示していた駆動周波数Ｆ８２３と同じ値の駆動周波数Ｆ８１を、制御回路２９に指示する（Ｓ４６）。
【０１４３】
上述のとおり、本実施の形態では、中央コイル８１と端部コイル８２３には、同じ電力が供給される。このため、入力電力ＰＩの２分の１の値が、中央コイル８１および端部コイル８２３に供給される出力電力である。従って、ＣＰＵ２８は、入力電力ＰＩ／２が、目的の出力電力Ｙ（Ｗ）に達したか否かを判断する（Ｓ４８）。達していない場合は（Ｓ４８−ＮＯ）、ＣＰＵ２８の監視する電力の２倍が、入力電力モニタ２７の値に近づくように、駆動周波数Ｆ８１を微調整する（Ｓ４９）。
【０１４４】
入力電力ＰＩ／２が、目的の出力電力Ｙ（Ｗ）に達した場合（Ｓ４８−ＹＥＳ）、例えば、装置の電源がＯＦＦされる等して、スイッチング素子２３がＯＦＦされると（Ｓ５０―ＹＥＳ）この復帰制御が終了する。
【０１４５】
スイッチング素子２３をＯＦＦする指示がなければ（Ｓ５０−ＮＯ）、ステップＳ４２に戻る。従って、加熱ローラ２は、特定の温度に維持されるように、加熱される。
【０１４６】
このように、駆動周波数Ｆ８１と駆動周波数Ｆ８２３の差は、２００Ｈｚ以内であるため、干渉音は気にならなくなる。
【０１４７】
また、中央コイル８１が常にＯＮであって、端部コイル８２３がＯＦＦした場合についても、同様な制御が適用できる。
【０１４８】
上に説明した第１〜３の実施の形態は、図２に示すような、用紙Ｐが加熱ローラ２の中央を通過するタイプの定着装置を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図１５に示すようなタイプの定着装置においても適用可能である。
【０１４９】
図１５に示す定着装置は、用紙Ｐの端が、加熱ローラ２の端に沿って通過するタイプであって、詳細に説明すると、例えばＡ４Ｒの小サイズの用紙Ｐが通過する領域を加熱するコイルＡと、フルサイズの用紙Ｐが通過する領域、すなわち、コイルＡの隣りの領域を加熱するコイルＢを含む。また、コイルＡを中央コイル８１と、コイルＢを端部コイル８２３と読み替えて、図３に示す制御系が適用できる。よって、図３に示すサーミスタ１０Ａは、コイルＡによって加熱される領域の温度を検出し、サーミスタ１０Ｂは、コイルＢによって加熱される領域の温度を検出する。
【０１５０】
（第４の実施の形態）
図１６は、本実施の形態が適用される定着装置の一例を示す。図１７および図１８は、図１６に示す定着装置の一部を矢印Ｒ方向から見た概略図を示す。
【０１５１】
図１６に示すとおり、本実施の形態の定着装置１００は、加熱部材（加熱ローラ）２、加圧部材（加圧ローラ）３００、加圧スプリング４、剥離爪５、クリーニングローラ６、第１の誘導加熱装置４００、第２の誘導加熱装置５００、温度検出機構１０、サーモスタット１１を有する。
【０１５２】
加熱ローラ２は、図１を用いて第１の実施の形態で説明した通り、シャフト２ａ、弾性層２ｂ、金属部材（金属導電層）２ｃ、ソリッドゴム層２ｄおよび離型層２ｅを有する。
【０１５３】
加圧ローラ３００は、加熱ローラ２と同様な構成を有する。すなわち、加圧ローラ３００は、所定の圧力で変形しない剛性（硬さ）を有する材質から構成されるシャフト３００ａと、このシャフト３００ａのまわりに順に配置される弾性層（発泡ゴム層，スポンジ層，シリコンゴム層）３００ｂと、金属部材（金属導電層）３００ｃと、ソリッドゴム層３００ｄおよび離型層３００ｅを有する。ソリッドゴム層３００ｄおよび離型層３００ｅは、例えば耐熱シリコンゴム等の薄膜層からなる。
【０１５４】
発泡ゴム層３００ｂは、加熱ローラ２に含まれる発泡ゴム層２ｂより硬い。言い換えると、発泡ゴム層３００ｂは、発泡ゴム層２ｂよりゴム硬度が高い。これにより、発泡ゴム層２ｂは、発泡ゴム層３００ｂからの圧力により、発泡ゴム層３００ｂと接するニップ部で、表面が凹状にやや変形する。従って、ニップ部を通過した用紙Ｐが、加熱ローラ２から剥がれやすくなる。
【０１５５】
金属導電層３００ｃは、導電性材料（たとえばニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、銅およびステンレス鋼とアルミニウムの複合材等）等により形成される。実施の形態では、金属導電層３００ｃは、ニッケルにより形成される。
【０１５６】
本実施の形態では、発泡ゴム層３００ｂは５ｍｍ、金属導電層３００ｃは４０μｍ、ソリッドゴム層３００ｄは２００μｍおよび離型層３００ｅは３０μｍの厚みにそれぞれ形成され、加熱ローラ２は直径３５ｍｍである。また、加圧ローラ３００は本実施の形態に限られず、例えば、磁性材料の芯金とその外側に離型層を有する構成であってもよい。
【０１５７】
加熱ローラ２は、モータにより、概ね一定の速度で、矢印ＣＷの方向に回転される。加圧ローラ３００は、加圧スプリング４により所定圧力で加熱ローラ２に接触されているので、加熱ローラ２が回転されることで、加熱ローラ２と接する位置で、加熱ローラ２が回転される方向と逆の方向（矢印ＣＣＷ方向）に回転される。
【０１５８】
第１の誘導加熱装置４００は、加熱ローラ２の外側に配置され、第２の誘導加熱装置５００は、加圧ローラ３００の外側に配置される。
【０１５９】
次に、図１７および図１８を用いて、第１、第２の誘導加熱装置４００、５００についてより詳細に説明する。
【０１６０】
図１７および図１８に示すとおり、第１の誘導加熱装置４００は、加熱ローラ２の軸方向のうち中央部分に対向して配置され、加熱ローラ２の中央部分に磁界を提供するコイル体４０１と、加熱ローラ２の軸方向のうち端部分に対向して配置され、加熱ローラ２の端部分に磁界を提供するコイル体４０２、４０３を含む。コイル体４０１は、中央コイル４１１および磁性体コア４２１を含み、コイル体４０２は、端部コイル４１２および磁性体コア４２２を含み、コイル体４０３は、端部コイル４１３および磁性体コア４２３を含む。また、端部コイル４１２と端部コイル４１３は、電気的に直列に接続されて、１つの端部コイル４１４を構成している。
【０１６１】
第２の誘導加熱装置５００は、加圧ローラ３００の軸方向の全体と対向して配置され、加圧ローラ３００の表面に磁界を提供するコイル５１０と、磁性体コア５２０を含む。
【０１６２】
加熱ローラ２の外側には、コイル体４１１により加熱される加熱ローラ２の外周面領域の温度を検出するサーミスタ６００Ａと、コイル体４１３により加熱される加熱ローラ２の外周面領域の温度を検出するサーミスタ６００Ｂとを含む。なお、本実施の形態においては、加圧ローラ３００の外側には、加圧ローラ３００の温度を検出するサーミスタは配置されていない。しかし、図３に示すような、サーモスタット１１を利用することで、加圧ローラ３００の表面温度が異常温度に上昇することを防止できる。
【０１６３】
第２の誘導加熱装置５００のコイル５１０は、第１の誘導加熱装置４００の中央コイル４１１あるは端部コイル４１４のいずれか一方と、インバータ回路を共通に利用している。
【０１６４】
図１７は、第１のパターンで接続されている第１、第２の誘導加熱装置４００、５００を有する定着装置の概略図を示す。
【０１６５】
第１のパターンでは、端部コイル４１４とコイル５１０が直列に接続され、ともに１つのインバータ回路（第２のインバータ回路）を利用している。
【０１６６】
後の説明で用いる図１９を参照して説明すると、中央コイル４１１は、共振用のコンデンサ２１と並列に接続されて、第１の共振回路を構成し、直列に接続されるコイル４１２、４１３、５１０は、共振用のコンデンサ２２と並列に接続されて、第２の共振回路を構成している。なお、ここで、第１のインバータ回路は、直列に接続される第１の共振回路とスイッチング素子２３を含み、第２のインバータ回路は、直列に接続される第２の共振回路とスイッチング素子２４を含む。
【０１６７】
図１８は、第２のパターンで接続されている第１、第２の誘導加熱装置４００、５００を有する定着装置の概略図を示す。
【０１６８】
第２のパターンでは、中央コイル４１１とコイル５１０が直列に接続され、ともに１つのインバータ回路（第１のインバータ回路）を利用している。
【０１６９】
後の説明で用いる図２０を参照して説明すると、直列に接続されるコイル４１１、５１０は、共振用のコンデンサ２１と並列に接続されて、第１の共振回路を構成し、直列に接続される端部コイル４１２、４１３は、共振用のコンデンサ２２と並列に接続されて、第２の共振回路を構成している。なお、ここで、第１のインバータ回路は、直列に接続される第１の共振回路とスイッチング素子２３を含み、第２のインバータ回路は、直列に接続される第２の共振回路とスイッチング素子２４を含む。
【０１７０】
このように、本実施の形態では、コイル５１０に対して、新たにインバータ回路を設けることなく、中央コイル４１１あるいは端部コイル４１４と共通のインバータ回路が利用されている。このため、インバータ回路は、２つで済む。よって、コストが削減できる。
【０１７１】
また、コイル４１１、４１２、４１３、５１０は、それぞれ、コイルの巻き数（ターン数）に応じた所定の出力電力の割合を有する。コイル５１０は、コイル４１１、４１２、４１３に供給される電力より小さい電力が供給されるように形成されている。
【０１７２】
本実施の形態においては、端部コイル４１２は、ターン数が１５、端部コイル４１３は、ターン数が１５、コイル５１０は、ターン数が８である。従って、出力電力の割合は、端部コイル４１２は、４０％、端部コイル４１３は、４０％、コイル５１０は、２０％である。言い換えると、端部コイル４１４とコイル５１０の出力電力の割合は、４対１である。
【０１７３】
具体的には、中央コイル４１１には、４４０Ｗの電力が供給され、端部コイル４１２、４１３には、４４０Ｗの電力が供給され、コイル５１０には、１１０Ｗの電力が供給される。従って、加熱ローラ２を加熱する第１の誘導加熱装置４００には、８８０Ｗの電力が供給され、加圧ローラ３００を加熱する第２の誘導加熱装置５００には、１１０Ｗの電力が供給される。このように、第１の誘導加熱装置４００に比べて、第２の誘導加熱装置５００に供給される電力を小さくする。
【０１７４】
本実施の形態のような割合の出力電力が供給されるように、コイル４１１〜４１３、５１０を形成することにより、加圧ローラ３００の表面温度を、一定の温度に維持できる。また、加圧ローラ２を加熱する加熱装置がない場合、加熱ローラ２の温度が加圧ローラ３００に奪われてしまうため、加熱ローラ２の表面温度が低下する問題があった。しかし、本実施の形態のように、加熱ローラ３００の表面を加熱することにより、加熱ローラ２の温度が低下する虞がない。よって、加熱ローラ２および加圧ローラ３００の温度を一定の定着温度に保つことできる。このため、用紙Ｐが通紙されて温度が低下し、定着不良が発生することを防止できる。
【０１７５】
また、本実施の形態においては、加圧ローラ３００の温度を検出するためのサーミスタや、第２の誘導加熱装置５００のために新たにインバータ回路を用意していないため、コストを削減できる。
【０１７６】
（第５の実施の形態）
図１９および図２０は、本実施の形態に適用される定着装置のブロック図を示す。図１９は、上に説明した第１のパターンで接続されている図１７に示した定着装置のブロック図を示し、図２０は、上に説明した第２のパターンで接続されている図１８に示した定着装置のブロック図を示す。なお、図１９および図２０に示す構成要件のうち、図３に示すものと同じものは、同じ機能を有する。このため、詳細の説明は省略する。
【０１７７】
図１９および図２０に示す本実施の形態の定着装置は、第４の実施の形態において説明した定着装置に加え、加圧ローラ３００の温度を検出するためのサーミスタ６００Ｃをさらに有する。サーミスタ６００Ｃで検出された温度情報は、温度検出信号（電圧値）としてＣＰＵ２８に入力する。なお、サーミスタ６００Ａで検出される温度をＴＡ、サーミスタ６００Ｂで検出される温度をＴＢ、サーミスタ６００Ｃで検出される温度をＴＣ、として以下説明する。
【０１７８】
また、第４の実施の形態で説明したとおりコイル４１１、４１２、４１３、５１０は、それぞれ、コイルの巻き数（ターン数）に応じた所定の出力電力の割合を有する。コイル５１０は、コイル４１１、４１２、４１３に供給される電力より小さい電力が供給されるように形成されている。
【０１７９】
本実施の形態においては、出力電力の割合は、中央コイル４１１：端部コイル４１４：コイル５１０は、５：５：２である。従って、例えば、全体で１２００Ｗの出力電力が利用される場合、中央コイル４１１には、５００Ｗの電力が供給され、端部コイル４１２、４１３には、合わせて５００Ｗの電力が供給され、コイル５１０には、２００Ｗの電力が供給される。また、例えば、全体で９６０Ｗの出力電力が利用される場合、中央コイル４１１には、４００Ｗの電力が供給され、端部コイル４１２、４１３には、合わせて４００Ｗの電力が供給され、コイル５１０には、１６０Ｗの電力が供給される。これらの出力電力は、ＣＰＵ２８から制御回路２９、３０に出力される駆動周波数の情報を含む信号に応じて、決定する。本実施の形態において、制御回路２９、３０を介して駆動回路３１、３２に指示される駆動周波数は、上に説明した出力電力が、コイル４１１、４１４、５１０の全体に対して、一定の割合で供給されるように、ＣＰＵ２８により制御されている。言い換えると、コイル４１１、４１４、５１０に供給する電力を変更する場合は、それぞれのコイルへの割合は変えずに、全体に供給される出力電力の大きさを変化させる。例えば、中央コイル４１１に供給される電力を変えるときは、これに応じて端部コイル４１４に供給する電力も変化させ、逆に、端部コイル４１４に供給される電力を変えるときは、これに応じて中央コイル４１１に供給する電力も変化させる。
【０１８０】
次に、図１９に示す定着装置の動作について説明する。
【０１８１】
例えば、定着装置１を搭載する装置本体の電源がＯＮされた場合、すなわち、特定の定着温度まで加熱ローラ２の表面温度を昇温させるウォーミングアップ時には、図５を用いて上に説明したようなＯＮ／ＯＦＦ制御が利用できる。本実施の形態においては、ＣＰＵ２８は、加熱ローラ２の表面温度が定着温度となる温度として、サーミスタＡ、Ｂが１６０度を検出まで、フォードバックされるサーミスタＡ、Ｂから出力される温度情報ＴＡ、ＴＢに応じた駆動周波数に基づき、スイッチング素子（ＳＷ）２３、２４をＯＮ／ＯＦＦさせる。
【０１８２】
このとき、全体で１２００Ｗの出力電力が利用され、中央コイル４１１には、５００Ｗの電力が供給され、端部コイル４１２、４１３には、合わせて５００Ｗの電力が供給され、コイル５１０には、２００Ｗの電力が供給される。ここで、コイル４１１、４１４に供給される電力は、加熱ローラ２の表面温度が迅速に定着温度まで昇温するような電力であって、コイル５１０に供給される電力は、コイル４１１、４１４が定着温度に達するまで、つまり、ウォーミングアップ中に、急激に加圧ローラ３００の表面温度を上昇させないような電力である。本実施の形態においては、コイル５１０に供給される電力は、ウォーミングアップが終了するまでは、サーミスタ６００Ｃにより検出される温度ＴＣが加熱ローラ２よりは低い、例えば１４０度以下となるような電力として、２００Ｗに設定されている。
【０１８３】
従って、加熱ローラ２は、定着温度まで加熱され、加圧ローラ３００は、加熱ローラ２よりは低い温度まで加熱され、ここでは、サーミスタ６００Ｃにより検出される温度ＴＣが１４０度以上とならないように、加熱される。
【０１８４】
よって、加熱ローラ２と加圧ローラ３００の間を用紙Ｐが通過した場合に、加熱ローラ２の温度の低下を抑えることができるため、良好に画像を用紙Ｐに定着できる。特に、本発明のように、加熱ローラ２に薄膜の金属導電層２ｃが利用されている場合は、金属導電層２ｃは熱容量が小さく、連続的に用紙Ｐが通過した場合等は、加熱ローラ２の温度低下が画像形成の不良を招く。しかし、本発明は、加圧ローラ３００と加熱ローラ２との温度の差を小さくしたことにより、加熱ローラ２から加圧ローラ３００への熱の移動をより少なくできる。このため、薄膜の金属導電層を備えたローラを有する定着装置には、より効果的である。
【０１８５】
また、図２０に示す定着装置に対しても、同様なＯＮ／ＯＦＦ制御が利用され、加熱ローラ２は、定着温度まで加熱される。
【０１８６】
次に、図２１を用いて、ウォーミングアップが終了した後の定着装置の動作について、説明する。
【０１８７】
図２１は、スイッチング素子（ＳＷ）２３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。図２２は、スイッチング素子（ＳＷ）２４のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、図２０に示した第２のパターンで接続されている定着装置の動作方法について説明するが、本制御方法は、図１９に示した第１のパターンで接続されている定着装置においても適用可能である。
【０１８８】
図２１に示すとおり、ウォーミングアップが終了すると（Ｓ６１−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、サーミスタ６００Ｃにより検出された温度情報ＴＣが１４０度に達したか否かを判断する（Ｓ６２）。サーミスタ６００Ｃの検出される温度情報ＴＣが１４０度に達していない場合は（Ｓ６２−ＹＥＳ）、サーミスタ６００Ａにより検出される温度情報ＴＡが１６０度に達した否かをさらに判断する（Ｓ６３）。サーミスタ６００Ａで検出された温度が１６０度に達している場合（Ｓ６３−ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２３をＯＦＦ状態にする。従って、直列に接続されている中央コイル４１１およびコイル５１０は、電力の供給が停止される（Ｓ６４）。このとき、装置の電源をＯＦＦする指示があれば、制御を終了する（Ｓ６５−ＹＥＳ）。装置の電源をＯＦＦする指示がなければ、再びステップＳ６２に戻る。
【０１８９】
ステップＳ６２において、サーミスタ６００Ｃで検出された温度が１４０度より低く、ステップＳ６３において、サーミスタ６００Ａで検出された温度が１６０度より低い場合（Ｓ６３−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、中央コイル４１１に５００Ｗの電力、コイル５１０に２００Ｗの電力が、それぞれ供給されるような駆動周波数を制御回路２９を介して、駆動回路３１に指示する。このときスイッチング素子ＳＷ２３は、ＯＮ状態であり、再びステップＳ６２に戻る（Ｓ６６）。
【０１９０】
一方、ステップＳ６２において、サーミスタ６００Ｃで検出された温度が１４０度以上であった場合、サーミスタ６００Ａにより検出される温度情報ＴＡが１６０度に達した否かがさらに判断される（Ｓ６７）。サーミスタ６００Ａで検出された温度が１６０度に達している場合（Ｓ６７−ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２３をＯＦＦ状態にする（Ｓ６４）。
【０１９１】
ステップＳ６７において、サーミスタ６００Ａで検出された温度が１６０度より低い場合（Ｓ６７−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、中央コイル４１１に４００Ｗの電力、コイル５１０に１６０Ｗの電力が、それぞれ供給されるような駆動周波数を制御回路２９を介して、駆動回路３１に指示する。このときスイッチング素子ＳＷ２３は、ＯＮ状態であり、再びステップＳ６２に戻る（Ｓ６８）。
【０１９２】
図２２に示すとおり、ウォーミングアップが終了すると（Ｓ７１−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、サーミスタ６００Ｃにより検出された温度情報ＴＣが１４０度に達したか否かを判断する（Ｓ７２）。サーミスタ６００Ｃの検出される温度情報ＴＣが１４０度に達していない場合は（Ｓ７２−ＹＥＳ）、サーミスタ６００Ｂにより検出される温度情報ＴＢが１６０度に達した否かをさらに判断する（Ｓ７３）。サーミスタ６００Ｂで検出された温度が１６０度に達している場合（Ｓ７３−ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２４をＯＦＦ状態にする。従って、直列に接続されている端部コイル４１２および端部コイル４１３からなる端部コイル４１４は、電力の供給が停止される（Ｓ７４）。このとき、装置の電源をＯＦＦする指示があれば、制御を終了する（Ｓ７５−ＹＥＳ）。装置の電源をＯＦＦする指示がなければ、再びステップＳ７２に戻る。
【０１９３】
ステップＳ７２において、サーミスタ６００Ｃで検出された温度が１４０度より低く、ステップＳ７３において、サーミスタ６００Ｂで検出された温度が１６０度より低い場合（Ｓ７３−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、端部コイル４１４に５００Ｗの電力が供給されるような駆動周波数を制御回路３０を介して、駆動回路３２に指示する。このときスイッチング素子ＳＷ２４は、ＯＮ状態であり、再びステップＳ７２に戻る（Ｓ７６）。
【０１９４】
一方、ステップＳ７２において、サーミスタ６００Ｃで検出された温度が１４０度以上であった場合、サーミスタ６００Ｂにより検出される温度情報ＴＢが１６０度に達した否かがさらに判断される（Ｓ７７）。サーミスタ６００Ｂで検出された温度が１６０度に達している場合（Ｓ７７−ＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ２４をＯＦＦ状態にする（Ｓ７４）。
【０１９５】
ステップＳ７７において、サーミスタ６００Ｂで検出された温度が１６０度より低い場合（Ｓ７７−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８は、端部コイル４１４に４００Ｗの電力が供給されるような駆動周波数を制御回路３０を介して、駆動回路３２に指示する。このときスイッチング素子ＳＷ２４は、ＯＮ状態であり、再びステップＳ７２に戻る（Ｓ７８）。
【０１９６】
このように、サーミスタ６００Ｃが１４０度を検知して、加圧ローラ３００が高温になり過ぎていると判断された場合、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給される出力電力を少なくする。なお、このときの、コイル４１１、４１４、５１０のそれぞれに供給される電力の割合は変わらないため、加熱ローラ２の温度が急激に下がる虞はない。
【０１９７】
また、サーミスタ６００Ｃが１４０度を検出するほど、加圧ローラ３００の表面が加熱された場合は、加熱ローラ２の表面も、定着温度よりも高くなっている虞がある。例えば、加熱ローラ２と加圧ローラ３００の間を通過する用紙Ｐが、連続通紙のように多くなく、間があいて、用紙Ｐが通紙されるような場合に発生する虞がある。これは、加熱ローラ２の熱が用紙Ｐにあまり奪われないため、加圧ローラ３００へ熱が移動し、加圧ローラ３００の温度が上昇してしまうためである。
【０１９８】
このように高温の加熱ローラ２と加圧ローラ３００の間を通過する用紙Ｐは、付着しているトナーが溶け過ぎてしまい、ホットオフセットが生じ、良好な画像が形成されない問題がある。
【０１９９】
しかし、本実施の形態のように、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給される電力を小さくすることで、加熱ローラ２および加圧ローラ３００の表面温度が上がり過ぎないようにできる。また、このように、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給される電力が小さくされても、既に加熱ローラ２の十分に加熱されており、しかも用紙Ｐは連続で通紙されているわけではないので、コイル４１１、４１４には、加熱ローラ２の表面温度を定着温度にするために十分な電力が供給されている。さらに、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給される電力が小さくされても、コイル４１１、４１４に供給される電力の割合は変わらないため、加熱ローラ２の表面温度が軸方向に均一となるように、制御できる。
【０２００】
また、本実施の形態は、上述に限られず、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給する電力を１２００Ｗから９６０Ｗに落としても、加圧ローラ３００の温度が１４０度以下にならない場合は、コイル４１１、４１４、５１０の全体に供給する電力を９６０Ｗよりさらに低い電力を供給するように、ステップＳ６８あるいはＳ７８で供給する電力を少なくする制御ができるように、設定されてもよい。
【０２０１】
一方、加熱ローラ２と加圧ローラ３００の間を用紙Ｐが連続で通紙された場合、あるいは、フルサイズの例えばＡ３サイズの用紙Ｐが通紙された場合等は、加熱ローラ２の温度が低下し、これに伴い加圧ローラ３００の温度も低下する。本実施の形態のように、加熱ローラ２の温度が低下した場合、コイル４１１、４１４への出力電力を多くすると同時に、コイル５１０への出力電力も多くなるため、加熱ローラ２の熱が加圧ローラ３００へ移動して温度が低下する問題も改善できる。
【０２０２】
また、本実施の形態では、加圧ローラ３００を加熱する第２の誘導加熱装置５００のために新たにインバータ回路を用意していないため、コストを削減できる。
【０２０３】
また、上に説明した第４、５の実施の形態は、図１７および図１８に示すような、用紙Ｐが加熱ローラ２の中央を通過するタイプの定着装置を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、図２３に示すようなタイプの定着装置においても適用可能である。
【０２０４】
図２３に示す定着装置は、用紙Ｐの端が、加熱ローラ２の端に沿って通過するタイプである。詳細に説明すると、加熱ローラ２を加熱する第１の誘導加熱装置４００は、例えばＡ４Ｒの小サイズの用紙Ｐが通過する領域を加熱する中央コイル４１１と、中央コイル４１１とともに、フルサイズの用紙Ｐが通過する領域を加熱するため、中央コイル４１１の隣りの領域の外側に配置されている端部コイル４１４とを含む。加圧ローラ３００の外側には、コイル５１０が配置されている。サーミスタ６００Ａは、中央コイル４１１によって加熱される領域の温度を検出し、サーミスタ６００Ｂは、端部コイル４１４によって加熱される領域の温度を検出し、サーミスタ６００Ｃは、コイル５１０によって加熱される領域の温度を検出する。
【０２０５】
上述のとおり、本発明によると、自励式のインバータ回路を用いて、複数のコイルに高周波電流を流すことができるため、他励式のインバータ回路を用いた定着装置に比べて、スイッチング素子が少なくてすむ。このため、加熱効率が向上し、コストが削減される。
【０２０６】
また、本発明によると、自励式インバータ回路を用いて複数のコイルに同時に高周波電流を流しているが、一方のコイルの最大周波数と、他方のコイルの最小周波数の差を可聴領域外にすることで、干渉音の発生を防止できる。
【０２０７】
さらに、本発明によると、加圧ローラを加熱するための誘導加熱手段を制御する回路を、加熱ローラを加熱するための誘導加熱手段を制御する回路と兼用にすることで、コストがアップを抑えられた。
【０２０８】
また、加圧ローラを加熱することで、加熱ローラの温度が低下した場合は、加圧ローラの温度で補助されるため、通紙中の加熱ローラの温度低下を改善できた。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる定着装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示す定着装置を矢印Ｒ方向からみた概略図。
【図３】図１に示した定着装置の制御系を説明するブロック図。
【図４】図１に示す定着装置に適用可能なウォーミングアップ制御を説明するフローチャート。
【図５】図１に示す定着装置に適用可能な電力可変制御を説明するフローチャート。
【図６】温度変化に伴うコイルのインダクタンスの変化と、温度変化に伴う加熱ローラの抵抗値の変化について説明する参考図。
【図７】図１に示した定着装置に適用可能なコイル体と加熱ローラの断面図。
【図８】図１に示した定着装置に適用可能なコイル体と加熱ローラの断面図。
【図９】図１に示す定着装置を矢印Ｒ方向からみた概略図。
【図１０】図１に示した定着装置に適用可能なコイル体と加熱ローラの断面図。
【図１１】図１に示した定着装置に適用可能なコイル体と加熱ローラの断面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態にかかる定着装置の一例を説明する概略図。
【図１３】本発明の定着装置に適用可能な制御方法の一例を説明するフローチャート。
【図１４】本発明の定着装置に適用可能な制御方法の他の例を説明するフローチャート。
【図１５】本発明に適用可能な定着装置の他の例を示す概略図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態にかかる定着装置の一例を説明する概略図。
【図１７】第１のパターンで接続された図１６に示す定着装置を矢印Ｒ方向からみた概略図。
【図１８】第２のパターンで接続された図１６に示す定着装置を矢印Ｒ方向からみた概略図。
【図１９】図１７に示した定着装置の制御系を説明するブロック図。
【図２０】図１８に示した定着装置の制御系を説明するブロック図。
【図２１】第５の実施の形態にかかるスイッチング素子２３を制御する制御方法の一例を説明するためのフローチャート。
【図２２】第５の実施の形態にかかるスイッチング素子２４を制御する制御方法の一例を説明するためのフローチャート。
【図２３】本発明に適用可能な定着装置の他の例を示す概略図。
【符号の説明】
【０２１０】
１…定着装置１、２…加熱ローラ、３…加圧ローラ、４…加圧スプリング、５…剥離爪、６…クリーニングローラ、７…誘導加熱装置、１０…温度検出機構、１１…サーモスタット。
【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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【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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【図２３】
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