(57)【要約】      （修正有）【課題】画像形成の開始指示から定着が終了するまでの時間を短縮可能で、必要とする電力の少ない定着装置およびデジタル複写装置を提供する。【解決手段】定着装置１は、肉厚の薄い金属により形成された円筒２、円筒内に設けられ、渦電流を発生させる励磁コイル１１を含み、電源投入時には、定着装置以外で消費する電力量を差し引いた全ての電力が励磁コイルに供給されて加熱されるとともに、複写装置の各構成および複写装置にさらに付加される補助装置が動作するにつれて、入力許容電力から複写装置の各構成および複写装置にさらに付加される補助装置が消費する電力を差し引いた電力が供給されて加熱される。これにより、定着装置の加熱ローラ２は、短時間で定着可能な温度まで加熱され、複写開始が指示されてから複写動作により形成されたトナー像が定着された定着物が出力されるまでの時間が短縮される。【選択図】図２
2006163427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電像を保持する感光体と、
この感光体に静電像を形成する露光装置と、
前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、
この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、
からなる画像形成装置において、
前記定着装置は、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転写材と現像剤像とを加熱するもので、
前記エンドレス部材が停止されている間に、前記コイルに供給可能な第１の電力、
前記エンドレス部材の周面が所定方向に移動された以降に、前記コイルに供給可能な第２の電力、
のいずれか、または
前記エンドレス部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、および
前記エンドレス部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と同時に動作されることのあり、前記コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、
のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、
前記コイルに供給される前記高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記変化される周波数またはデューティは、予め決められた電圧変動量に応じて、予めメモリテーブルに記憶されている複数のパターンから選択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】
前記所定時間は、単位時間あたりの定着温度の変化に基づいて規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】
静電像を保持する感光体と、
この感光体に静電像を形成する露光装置と、
前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、
この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、
からなる画像形成装置において、
前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つローラ部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、前記ローラ部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、
前記ローラ部材が停止されている間に、前記コイルに供給可能な第１の電力、
前記ローラ部材が回転された以降に、前記コイルに供給可能な第２の電力、
のいずれか、または
前記ローラ部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、
前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、および
前記ローラ部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と同時に動作されることのあり、前記コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、
のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、
前記コイルに供給される前記高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記変化される周波数またはデューティは、予め決められた電圧変動量に応じて、予めメモリテーブルに記憶されている複数のパターンから選択されることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記所定時間は、単位時間あたりの定着温度の変化に基づいて規定されることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項７】
転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置を有する画像形成装置の制御方法において、
金属層を持つローラ部材に近接配置したコイルに高周波電流を流してローラ部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱する際に、
ア）ローラ部材が停止されている間に、コイルに供給可能な第１の電力、
イ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第２の電力、
ウ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第３の電力であって、現像剤像が形成される感光体を回転するために消費される電力、静電像を形成するために利用される電力、および現像剤像を形成するために消費される電力と、画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、および
エ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第３の電力であって、現像剤像が形成される感光体を回転するために消費される電力、静電像を形成するために利用される電力、現像剤像を形成するために消費される電力、およびそれぞれの電力の消費と同時に動作されることのある、コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、
のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、コイルに供給される高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御することを特徴とする画像形成装置の定着装置の制御方法。
【請求項８】
周波数またはデューティは、予め決められた電圧変動量に応じて、予めメモリテーブルに記憶されている複数のパターンから選択されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着装置の制御方法。
【請求項９】
単位時間あたりの定着温度の変化に基づいて所定時間が規定されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００８】
また、誘導加熱は、コイルに電流を流した結果得られる渦電流でローラを加熱するものであるから、加熱ローラを短時間で所定の温度に加熱するためには、多くの電力を必要とする。
【０００９】
しかしながら、複写装置に用いられる定着装置としては、定着装置単体で消費可能な電力に上限があるとともに複写装置を構成する多くの要素にも電力が消費されることから、定着装置のみに継続して大きな電力を供給することができないことが知られている。
【００１０】
このため、定着装置の加熱ローラの加熱に多くの電力を割り当てられない場合には、複写装置のウォームアップ時間が増大して、複写物を得るまでの所要時間が増大する一方で、複写装置のウォームアップを優先させた場合には、定着率が不十分となる虞れがある。なお、加熱ローラを金属製で肉厚の薄い円筒とし、コイルを円筒内に、円筒の軸方向に沿って配置する構成の加熱ローラにおいては、ローラの外周面に温度分布が生じることから、加熱ローラの温度を上昇させる工程で、加熱ローラを加圧ローラに接触させながら回転させて加熱ローラの外周面の温度を均一化する必要があり、このことによってもウォームアップ時間が増大されるのみならず、加熱のために必要な電力も増大する問題がある。
【００１１】
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、かつ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である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、静電像を保持する感光体と、この感光体に静電像を形成する露光装置と、前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、からなる画像形成装置において、前記定着装置は、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転写材と現像剤像とを加熱するもので、前記エンドレス部材が停止されている間に、前記コイルに供給可能な第１の電力、前記エンドレス部材の周面が所定方向に移動された以降に、前記コイルに供給可能な第２の電力、のいずれか、または前記エンドレス部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、および前記エンドレス部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と同時に動作されることのあり、前記コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、
前記コイルに供給される前記高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御され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。
【００１３】
また、この発明は、静電像を保持する感光体と、この感光体に静電像を形成する露光装置と、前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、からなる画像形成装置において、前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つローラ部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、前記ローラ部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、前記ローラ部材が停止されている間に、前記コイルに供給可能な第１の電力、前記ローラ部材が回転された以降に、前記コイルに供給可能な第２の電力、のいずれか、または前記ローラ部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、および前記ローラ部材が回転された以降において、前記コイルに供給可能な第３の電力であって、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれが消費する電力と同時に動作されることのあり、前記コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、前記画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、前記コイルに供給される前記高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御され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。
【００１４】
さらに、この発明は、転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置を有する画像形成装置の制御方法において、金属層を持つローラ部材に近接配置したコイルに高周波電流を流してローラ部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱する際に、ア）ローラ部材が停止されている間に、コイルに供給可能な第１の電力、イ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第２の電力、ウ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第３の電力であって、現像剤像が形成される感光体を回転するために消費される電力、静電像を形成するために利用される電力、および現像剤像を形成するために消費される電力と、画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、およびエ）ローラ部材が回転された以降に、コイルに供給可能な第３の電力であって、現像剤像が形成される感光体を回転するために消費される電力、静電像を形成するために利用される電力、現像剤像を形成するために消費される電力、およびそれぞれの電力の消費と同時に動作されることのある、コイルに供給される電力のほかの他の機構あるいは構成要素のそれぞれが消費する電力と、画像形成装置に入力可能な最大電力との差の範囲の電力、のうちの１つを、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンから選択するとともに、コイルに供給される高周波電流を提供可能な電源電圧が負荷変動もしくは電源電圧の変動により所定時間内で変化したことが検知された場合、前記選択された電力制御パターンを維持した周波数またはデューティが規定された高周波電流により制御することを特徴とする画像形成装置の定着装置の制御方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、この発明は、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被定着材を加熱する画像形成装置の定着装置において、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることことを特徴とする定着装置であり、ウォームアップ時間が短縮可能で、効率よく加熱ローラを加熱できる。
【００１６】
このことから、動作モードに応じて複数の周波数から最適な高周波電流が供給可能で、最短時間で加熱ローラを定着可能温度に加熱できる。
【００１７】
また、この定着装置をデジタル複写装置に組み込むことで、ファーストコピーに必要な時間を短縮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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と詳述しない転写装置が対向する転写位置に給送される。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、定着装置１について詳細に説明する。
【００２８】
第２図は、第１図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、第３図は、第２図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。
【００２９】
第２図および第３図に示されるように、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（登録商標）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、第２図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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
励磁コイル１１は、第４図により後段に説明する励磁回路（インバータ回路）からの高周波電流で発生される磁束によって、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。この例では、励磁コイル１１に、周波数２５ｋＨｚ、９００Ｗの高周波電流を流している。
【００４０】
第４図は、第２図および第３図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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、最適に変化される。また、入力検知手段３６により、入力電圧の変動も検知される。
【００４３】
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（以下に説明する加熱ローラ２の表面上の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の異常温度を制御する用になっている。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。
【００４４】
第２図において、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、検知した結果に基づく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。
【００４５】
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、第２図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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、第７図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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
第６図は、第２図ないし第５図を用いて説明した定着装置において、加熱ローラ２のウォームアップ終了後またはウォームアップの途中で、励磁コイル１１への高周波電流の出力値を可変する例を説明するタイミングチャートである。
【００５２】
第６図に示されるように、ウォームアップ時においては、主制御ＣＰＵ３９の制御により、例えば１５００Ｗの商用電源を想定した場合、初期時には、デジタル複写装置１０１が定着装置１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、この実施の形態の場合は、１３００Ｗを上限としている。なお、第７図に示すように、加熱ローラ２を加熱中に複写装置１０１の各部のイニシャル動作が実行される間は、１２００Ｗに制限される。
【００５３】
その後、立ち上げ時の途中（加熱ローラ２の温度が２００°Ｃを越えた以降）から、加熱ローラ２と加圧ローラ３が回転されるので、感光体ドラム１０６を回転する図示しないモータの回転により消費される電力やスキャナ１０２、ＡＤＦ１０４、露光装置１０５、および現像装置１０７等の動作チェックおよびそれらの待機電力分を引き算した値として、上限電力が１１００Ｗに制限される。
【００５４】
なお、通常のウォームアップが終了し、待機状態が継続される場合には、励磁コイル１１に供給される電力は、例えば７５０Ｗまたは７００Ｗに制限される。
【００５５】
ところで、複写装置１０１には、ＡＤＦ４に加えて大容量カセット等も接続されるとともに、画像形成時には、用紙カセット１０９のピックアップローラ１０８を回転させる給紙モータや感光体ドラム１０６を回転させるメインモータも回転されることから、定着装置１に供給可能な電力は、他の構成要素の動作状況に応じて変動することになる。従って、第７図に示すような他の構成要素の動作状況に応じて、消費電力のピーク値が最大入力電力を越えないように、同時に稼動させることのできる構成要素を制限する必要がある。なお、動作中の構成要素については、ＣＰＵ３９の図示しない入力ポートや、図示しないインタフェースを経由して入力される情報により確認できる。
【００５６】
例えば、第７図に示すように、複写動作時には、上限電力は、９００Ｗとなるが、ＡＤＦ４が同時に稼動している場合には、上限電力を８００Ｗに抑制する必要が生じる。
【００５７】
なお、第７図および第６図に示した上限電力の制限は、第４図に示した駆動回路において、メモリ４０に予め記憶されている複数の制御パターンに基づいて、ＩＨ回路３８が出力する高周波出力の周波数を任意に設定することで容易に実現される。また、加熱ローラ２の外表面の温度は、一定に制御されるので、加える電力量は、周波数に加えて、高周波出力のデューティを変化してもよい。
【００５８】
一方、連続して画像形成動作が繰り返された場合の画像形成動作の終了時等において、加熱ローラ２から加圧ローラ３に伝わった熱により、加熱ローラ２の温度が低下する要因が少なくなる場合があり、この場合は、励磁コイル１１に供給すべき電流量の最大値が低減される。すなわち、７００Ｗで加熱ローラ２の温度を維持できる場合がある。この場合、コイル１１の線材による銅損も減るので、熱変換効率も向上される。
【００５９】
なお、第６図を用いて説明する動作モードとコイル供給可能電力との関係は、複写装置１０１に接続される要素の数や、それらの消費電力（処理能力）に合わせて、予め複数のメモリテーブルとして、さまざまな条件に対応して記憶されている任意のテーブルから選択可能である。
【００６０】
また、第４図を用いて説明した駆動回路が複数の電圧に対応可能で、設置される地域の電圧に合わせて任意に設定可能である場合（２４０Ｖ仕様の複写装置１０１を２２０Ｖで稼動させることができる場合や２００Ｖと１００Ｖの両方の電圧に対応可能な場合）には、実際に供給される電圧に合わせて、予めテーブルに記憶されている第６図に示したような動作モードとコイル供給可能電力との関係のうちの最適な組み合わせが選択されて設定される。この場合、電力の制御に、高周波電流のデューティを変化する制御を加えることもできる。
【００６１】
ところで、第８図に示すように、電源電圧が変動するような場合、複写装置１０１側は、電圧変動の幅が、電圧Ｖ３からＶ０の範囲であっても正常に動作するに対して、励磁コイル１１が許容できる電圧の変動の範囲は、電圧Ｖ３より小さいＶ２から電圧Ｖ０より大きなＶ１の範囲である。第８図に示す通り、何らかの理由で長さｔｎの電圧降下が継続した場合には、加熱ローラ２の表面温度が設定値より下回ることになる。
【００６２】
この場合、第４図に示した駆動回路において、基本クロックをＣＰＵ３９内に内蔵されているタイマによりカウントして得られる所定時間を計数することで、電圧異常を検知し、励磁コイル１１への通電が遮断される。
【００６３】
詳細には、主制御ＣＰＵ３９は、ＩＨ制御回路３８より出力される電圧異常エラー信号がＬであれば正常とし、電圧異常エラー信号がＨになると、ＣＰＵ３９内のタイマをリセットして電圧異常エラー信号がＨである時間を計数する。
【００６４】
例えば、ＦＩＧ．７に示したように、電圧上昇である電圧Ｖ２が長さｔ１だけ継続したとすれば、主制御ＣＰＵ３９は、予め定められたエラータイマ値（リミット値）ｔｎと電圧異常エラー信号の時間ｔ１を比較し、ｔ１＜ｔｎであるので、電圧Ｖ２を一時的に発生した電圧異常としてこの異常を無視する。なお、エラータイマ値ｔｎは、定着温度に影響する時間であり、数秒の単位である。例えば、複写能力が６０ｐｐｍ（ｃｐｍ）の場合は、ｔｎ＝１秒、３０ｐｐｍ（ｃｐｍ）の場合、ｔｎ＝２秒である。
【００６５】
一方、第７図において、電圧降下である電圧Ｖ１が長さｔ２だけ継続した場合、エラータイマ値ｔｎに対して電圧異常エラー信号の時間ｔ２がｔ２＜ｔｎであるので、この場合も同様に、電圧Ｖ２を一時的に発生した電圧異常としてこの異常を無視する。すなわち、時間ｔ２（＜ｔｎ）で、正常に復帰したので異常としない。
【００６６】
なお、先に説明したように、電圧降下である電圧Ｖ１がｔｎ以上継続した場合には、Ｖ１が継続している時間ｔｎがエラータイマ値ｔｎを超えているため、電圧異常が発生したものと判断されて、励磁コイル１１への通電が遮断される。
【００６７】
ところで、第８図を用いて説明した電圧変動の影響については、デジタル複写装置１０１が設置される地域の電源事情によっては、その発生確率が急峻に増大する虞れがある。
【００６８】
この場合、エラータイマ値ｔｎを適切な大きさ（長さ）に設定することで、不所望に電圧異常エラーが検知されることが防止される。なお、エラータイマｔｎ値を個別に設定する必要のある地域においては、第６図により先に説明した動作モード対コイル電力との関係（メモリに記憶されているテーブル）を適切に変えることで、最大入力電力が規定値を越えることを防止できる。また、利用可能な最大電力との関係で、高周波電流のデューティ比を適切に変えることにより、より安定に定着装置を駆動できる。
【００６９】
なお、電力量を制限する方法としては、例えば入力電流の総量を抑える方法や突入電流による電力を抑えるために、所定時間についてのみデューティを小さくする方法等がある。
【００７０】
また、複数の電源電圧が利用可能な地域においては、任意に選択した電源電圧に合わせて、先に説明したエラータイマｔｎ値および第６図に示した動作モード対コイル供給可能電力の関係を適切に変えることで、不所望に、電圧異常が発生することが防止できる。
【００７１】
ところで、電圧変動が生じていないにも拘わらず、定着条件の厳しい厚紙等を用いる場合には、時間の経過（連続した画像形成の繰り返し）に伴って、定着率が変動する虞れがある。この場合も、第６図を用いて説明したと同様に、用紙の厚さとコイルに供給すべき電流との関係をメモリテーブルに記憶させることで、任意の厚さの用紙に対しても一定の定着率を確保できる。なお、用紙の厚さについては、加熱ローラ２の表面温度が目標温度に達している条件では、特別な処置を必要としないが、低温下等においては大きく寄与する。このため、低温下に対するメモリテーブルを用意してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第３図は、第２図に示した定着装置の加熱ローラと磁界発生手段であるコイルの構成を簡略的に示す斜視図。
【図４】第４図は、第２図に示した定着装置の誘導加熱（励磁）コイルを駆動するための回路図（準Ｅ級形インバータ回路）を説明する概略図。
【図５】第５図は、第２図に示した定着装置の長手方向のコイルの構成を説明する概略図。
【図６】第６図は、第２図に示した定着装置を第１図に示した複写装置内に組み込んだ際の動作モードと加熱ローラの励磁コイルへの通電量（電力量）の関係を示す概略（メモリ内のテーブルの情報）。
【図７】第７図は、第６図に示に示した定着装置の動作における加熱ローラの温度上昇とコイルに供給可能な電力の関係を説明する概略図。
【図８】第８図は、第２図に示した定着装置の励磁コイルに印加される電圧と電圧異常の関係を説明する概略図。
【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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