(57)【要約】【課題】    励磁コイルがつくる磁束によって薄い導電性層に電流を誘導し、発熱させるものとし、被加熱体を所定の温度に加熱維持するとともに、励磁コイルに供給する電流値及び周波数を小さく設定して効率よく安定した加熱を行う。【解決手段】    励磁コイル１３ｂによって作られる磁束の量が段階的に変化するように、電流値と周波数とを組み合わせた設定値を予め複数設定しておき、被加熱体の温度を温度検出装置１６で検出して、励磁コイルへの電流の供給によって検出値が上昇するときには、設定値を磁束の量が一段階減少するように切り換える。また、検出温度が制御上限値を超える場合には電流の供給を一時停止する。一方、励磁コイルに電流を供給しても検出温度が低下するときには、発生する磁束の量が増加するように設定値を切り換える。【選択図】    図１
2005100699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番する電流が供給される励磁コイルと、
前記励磁コイルの近くに配置され、該励磁コイルがつくる磁束が通過する磁性コアと、
導電性の薄い層を有し、前記励磁コイルがつくる磁束によって前記導電性層に誘導される電流で発熱する発熱体と、
前記励磁コイルに電流を供給する電源と、
該電源から出力される電流値及び該電流の周波数を制御する制御装置と、
前記発熱体の温度又は該発熱体から熱移動がある部材の温度を検出する温度検出装置とを備え、
前記制御装置は、
前記励磁コイルによって作られる磁束の量が段階的に変動するように、電流値と周波数とを組み合わせて設定された複数の設定値が記憶されており、
前記温度検出装置で検出された温度が、所定の基準温度を上回った後、交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、前記設定値を、発生する磁束の量が少なくなる設定値に切り換え、
前記温度検出装置で検出された温度が、交番電流を継続して供給しても検出温度が低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が多くなる設定値に切り換えるものであることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
維持すべき温度の制御上限値と制御下限値とが記憶されており、
前記温度検出装置によって検出される温度が、前記制御上限値を超えた時には、交番する電流の前記励磁コイルへの供給を停止し、
検出される温度が、前記制御下限値を下回った時には、前記励磁コイルへの電流の供給を再開するように制御されるものであることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記温度検出装置で検出された温度が、所定の基準温度を上回った後、交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、前記設定値を、所定の時間間隔で一段階毎に、発生する磁束の量が少なくなる設定値に切り換え、
前記温度検出装置で検出された温度が、交番電流を継続して供給しても検出温度が低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が一段階多くなる設定値に戻し、
その後は、この設定値に固定して加熱を継続するものであることを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
無端状の周面を有し、該周面に沿って導電性層を備える定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱装置とを有し、該定着部材と前記加圧部材との間に、トナー像が担持された記録シートを送り込み、前記記録シート上のトナー像を加熱及び加圧して、該記録シート上に定着する定着装置であって、
前記加熱装置は、請求項１，請求項２又は請求項３に記載の電磁誘導加熱装置であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
磁性コアの周囲に巻き回された励磁コイルに交番する電流を供給し、該励磁コイルが作る磁束によって、近接して配置された導電性層に電流を誘導し、発熱させる電磁誘導加熱装置の制御方法であって、
前記励磁コイルに供給する電流について、前記励磁コイルが作る磁束の量が段階的に変動するように、電流値と周波数とを組み合わせて設定された複数の設定値を予め記憶しておき、
発熱する前記導電性層又はこの導電性層から熱の移動がある部分の温度を検出し、
検出温度が、予め設定された制御上限値を超えた時には、交番する電流の前記励磁コイルへの供給を停止し、
検出温度が、予め設定された制御下限値を下回った時には、前記励磁コイルへの電流の供給を再開するものとし、
交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、電流値と周波数との複数の設定値の内で、発生する磁束の量が一段階少なくなる設定値に切り換え、
検出温度が、交番電流を継続して供給しても低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が多くなる設定値に切り換えることを特徴とする電磁誘導加熱装置の制御方法。
【請求項６】
交番電流の供給によって検出温度の上昇があることを検知し、発生する磁束の量が一段階少なくなる設定値に切り換えた後、検出温度が交番電流を継続して供給しても低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が一段階多くなる設定値に切り換え、その後は該設定値に固定して加熱を継続することを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁コイルがつくる磁束によって導電性の薄い層に電流を誘導し、発熱させる電磁誘導加熱装置、乾式トナーの選択的な付着によって形成された画像を電磁誘導加熱装置によって加熱し、圧着する定着装置、及び電磁誘導加熱装置の励磁コイルに供給する電流を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱装置は、励磁コイルに交番する電流を供給し、形成される磁束によって導電性層に電流を誘導する。そして、導電性層の表皮抵抗にしたがって、発熱する現象を利用するものである。このような電磁誘導加熱装置は、調理器具等において既に利用されており、様々な用途が提案されている。そして、乾式トナーを利用した画像形成装置においては、形成されたトナー像の定着に利用することが提案されている（例えば特許文献１，特許文献２）。
【０００３】
画像形成装置におけるトナー像の定着は、次のように行われる。
静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移することによってトナー像が形成され、これを記録媒体に転写する。そして、これを加熱ロールと加圧ロールとの間に挟み込み、加熱によってトナーを溶融するともに、加圧してトナー像を記録媒体に圧着する。上記加熱ロールは、従来よりハロゲンランプ等の発熱源を内蔵したものが多く用いられてきたが、上記のようにこの加熱ロールを電誘導によって加熱することが提案されている。また、この加熱ロールに代えて無端状のベルトを加熱してトナー像に圧接し、加熱加圧するものも提案されている  （特許文献３）。
【０００４】
加熱部材として上記のように無端状のベルトを用いる場合には、加熱ベルトを複数のロールによって張架するもの、又は周方向に無張力状態で支持し、内側に配置した押圧部材によって加圧ロールに押しつけるもの等が考えられる。このように無端状のベルトを加熱部材として用いる場合にも、このベルトが導電性層を含むものとし、ベルトの内側若しくは周面と対向するように励磁コイルを配置し、電磁誘導によってベルト自身が発熱する構成とすることができる。
【０００５】
このように加熱部材を電磁誘導によって発熱させることにより、トナー像を加熱溶融するのに必要な部分を限定して加熱することができ、熱利用の効率が向上するとともに、限定された部分を加熱するので加熱される部分の熱容量が小さく、短時間で所定の温度まで加熱することができる。したがって、装置のスタート時におけるウォーミングアップタイムを短くすることができるという長所を有している。特に、加熱部材として無端状のベルトを用いる場合には、部材が薄く、熱容量が小さいため上記効果は顕著となる。
【特許文献１】特開２００１−２３５９６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９３８０号公報
【特許文献３】特開２００２−１４８９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような電磁導加熱装置では、励磁コイルに高周波交流を供給するための電源が備えられ、導電性層で適切な発熱が生じるように供給する交流の電流値及び周波数が設定される。発熱量は、励磁コイルによって作られる磁束の量に支配され、この磁束の量Ｂは、励磁コイルに供給される電流量及び周波数の関数となる。一方、発生する磁束が導電性層に有効に誘導電流を生じさせるように、励磁コイルには磁性コアが用いられることが多い。
【０００７】
このような電磁誘導加熱装置において、励磁コイルに供給する電流量とその周波数との設定について次のように解決が望まれる課題がある。
励磁コイルに供給される平均電力が同じであっても、供給する電流値が高い場合、もしくは周波数が大きい場合には、磁性コアの磁気ヒステリシスによる損失が増大し、磁性コアの自己発熱量が増大する。磁性コアの磁気ヒステリシスは、コアを構成する磁性体に残留磁化が生じることによるものであり、磁束の生成、反転、消滅を高周波で繰り返すと、磁束の量（磁場）と磁性コアの磁化との関係がループ状の軌跡を描き、エネルギーの損失を生じるものである。そして、損失エネルギーが磁性コアの発熱となって散逸する。
【０００８】
磁性コアの自己発熱量が増大すると、磁性コアが高温となり、励磁コイルも高温となる。コイルが高温となると巻き線の相互間の絶縁性が損なわれるおそれが生じる。また、磁性コアが高温となると、磁性コアの飽和磁束密度が低下し、磁気飽和を生じやすくなる。磁気飽和が発生すると、電磁誘導の共振条件が変化し、高周波交流を供給するインバータ電源の発振停止あるいは最悪の場合には電源の破損が生じる。
【０００９】
一方、上記損失エネルギーの量は、励磁コイルに電流が供給されることによって生じる磁束の量と相関しており、通常の電磁誘導加熱装置で用いられる励磁コイル及び周波数の範囲では、磁束の量を小さくすると損失エネルギーも低減される。しかし、磁束の量が少なくなると導電性層に誘導される電流が減少し、発熱量も少なくなって充分な加熱できなくなる。
【００１０】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、電磁誘導電流によって適切に加熱するとともに、励磁コイルに供給する電流値及び周波数を適切に設定して、効率よく安全確実に加熱を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  交番する電流が供給される励磁コイルと、  前記励磁コイルの近くに配置され、該励磁コイルがつくる磁束が通過する磁性コアと、  導電性の薄い層を有し、前記励磁コイルがつくる磁束によって前記導電性層に誘導される電流で発熱する発熱体と、  前記励磁コイルに電流を供給する電源と、  該電源から出力される電流値及び該電流の周波数を制御する制御装置と、  前記発熱体の温度又は該発熱体から熱移動がある部材の温度を検出する温度検出装置とを備え、  前記制御装置は、  前記励磁コイルによって作られる磁束の量が段階的に変動するように、電流値と周波数とを組み合わせて設定された複数の設定値が記憶されており、  前記温度検出装置で検出された温度が、所定の基準温度を上回った後、交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、前記設定値を、発生する磁束の量が少なくなる設定値に切り換え、  前記温度検出装置で検出された温度が、交番電流を継続して供給しても検出温度が低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が多くなる設定値に切り換えるものであることを特徴とする電磁誘導加熱装置を提供する。
【００１２】
このような電磁誘導加熱装置で、温度検出装置の検出値が所定の基準温度を上回った後、交番電流の供給によって検出温度が上昇するときには、消費される熱量及び散逸する熱量を十分に補給することができる発熱量があるということであり、電流値又は周波数を低減して磁束の量が減少しても充分な加熱ができる可能性がある。したがって、磁束の量が減少する設定に切り換えて、電流の供給が行われる。そして、さらに、交番する電流を供給しているときの温度の変化を検出し、上昇するときには、作られる磁束の量がさらに少ない設定つまり電流量が少なく又は周波数の小さい設定に切り換えることができる。なお、電流の供給によって検出温度が上昇しすぎるときには、一時的に電流の供給を停止し、温度の調整をすればよい。
一方、設定を切り換えて交番電流を供給しているときの検知温度が徐々に低下するときは、消費及び散逸する熱量を充分に補給することができなくなっており、磁束の量が多くなる設定に切り換えて電流を供給する。
【００１３】
このように、検出温度の変化を検知しながら上記設定を切り換えることにより、充分な熱量を補給して所定の温度を維持することが可能な範囲で、電流量と周波数との値を、発生する磁束の量が少なくなる設定つまり損失エネルギーが少なくなる設定にすることができる。したがって、磁性コアの発熱量は少なく抑えることが可能となり、磁性コアが過度に高温となるのを防止することができる。これにより励磁コイルの破損が防止されるともに、磁気飽和が生じにくくなり、電源も安定した電流の供給が可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、  請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、前記制御装置は、  維持すべき温度の制御上限値と制御下限値とが記憶されており、
前記温度検出装置によって検出される温度が、前記制御上限値を超えた時には、交番する電流の前記励磁コイルへの供給を停止し、  検出される温度が、前記制御下限値を下回った時には、前記励磁コイルへの電流の供給を再開するように制御されるものであることを特徴とするものとする。
【００１５】
この電磁誘導加熱装置では、検出温度を予め設定された制御上限値及び制御下限値と対比し、これに基づいて励磁コイルへの電流のＯＮ／ＯＦＦを制御することができ、加熱の対象を常に適切な温度に維持することが可能となる。つまり、交番電流の供給によって、検出温度が上昇するときには、制御上限値に達したときに電流の供給を停止する。その後は熱の消費・散逸により検出温度が低下し、制御下限値に到達したときに電流の供給を再開する。一方、交番電流を供給しても検出温度が上昇しないときには、その電流を継続して供給し、交番電流の供給にもかかわらず検出温度が低下することを検知して電流値又は周波数の設定を変更する。
【００１６】
請求項３に係る発明は、  請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、前記制御装置は、  前記温度検出装置で検出された温度が、所定の基準温度を上回った後、交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、前記設定値を、所定の時間間隔で一段階毎に、発生する磁束の量が少なくなる設定値に切り換え、
前記温度検出装置で検出された温度が、交番電流を継続して供給しても検出温度が低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が一段階多くなる設定値に戻し、  その後は、この設定値に固定して加熱を継続するものとする。
【００１７】
この電磁誘導加熱装置では、装置の駆動初期において、検出温度が所定の基準温度まで上昇するのに充分な発熱がある設定で電流を供給する。そして、その後は発生する磁束の量が一段階毎に少なくなるように設定値を変更する。そして、設定値を切り換えた後、交番電流を供給しても温度が低下する状態となったときには、その設定値と一段階前の設定値との間に、発熱量が熱の消費又は散逸と均衡する設定があることになる。したがって、発生する磁束の量が一段階多くなる設定値に戻すと、この設定値が、充分な熱の補給が可能な範囲で磁束の量が最も少ないものとなり、この設定値に固定してその後の加熱を行うことにより、その後の加熱は少ない損失エネルギーで安定した充分な加熱を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、  無端状の周面を有し、該周面に沿って導電性層を備える定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱装置とを有し、該定着部材と前記加圧部材との間に、トナー像が担持された記録シートを送り込み、前記記録シート上のトナー像を加熱及び加圧して、該記録シート上に定着する定着装置であって、  前記加熱装置として、請求項１，請求項２又は請求項３に記載の電磁誘導加熱装置を用いるものとする。
【００１９】
この定着装置では、定着部材がトナー像の定着に必要な所定温度まで加熱され検出温度が上昇した後、定着部材と加圧部材との間にトナー像を担持する記録媒体が送り込まれ、トナー像の加熱・加圧による定着が行われる。このとき、定着部材の熱は送り込まれた記録媒体及びこれに担持されるトナー像に奪われるが、これを補給する熱量が電磁誘導加熱装置による発熱によって補給される。そして、定着部材の温度が常に定着に適した温度となるように維持されるとともに、励磁コイルに供給する電流値及び周波数は、磁束の量が必要最小限となる設定で効率よく安定した状態で定着が行われる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、  磁性コアの周囲に巻き回された励磁コイルに交番する電流を供給し、該励磁コイルが作る磁束によって、近接して配置された導電性層に電流を誘導し、発熱させる電磁誘導加熱装置の制御方法であって、  前記励磁コイルに供給する電流について、前記励磁コイルが作る磁束の量が段階的に変動するように、電流値と周波数とを組み合わせて設定された複数の設定値を予め記憶しておき、  発熱する前記導電性層又はこの導電性層から熱の移動がある部分の温度を検出し、  検出温度が、予め設定された制御上限値を超えた時には、交番する電流の前記励磁コイルへの供給を停止し、  検出温度が、予め設定された制御下限値を下回った時には、前記励磁コイルへの電流の供給を再開するものとし、  交番電流の供給によって検出温度の上昇があるときには、電流値と周波数との複数の設定値の内で、発生する磁束の量が一段階少なくなる設定値に切り換え、  検出温度が、交番電流を継続して供給しても低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が多くなる設定値に切り換えることを特徴とする電磁誘導加熱装置の制御方法を提供する。
【００２１】
この方法では、検出された温度を予め設定された制御上限値及び制御下限値と対比し、これに基づいて励磁コイルへの電流のＯＮ／ＯＦＦを制御することができ、加熱の対象を常に適切な温度に維持することができる。そして、励磁コイルへ供給する交番電流の電流値及び周波数は、充分な加熱が可能な範囲で損失エネルギーを小さく抑えることが可能な設定とすることできる。これにより磁性コアの発熱を抑え、効率の良い加熱及び励磁コイルや電源が損傷するのを防止することができる。
また、検出温度が制御上限値と制御下限値との間となるように制御することによって、検出される温度つまり加熱対象物の温度は繰り返し変動することになるが、励磁コイルによって発生する磁束の量つまり発熱量が小さく抑えられているので検出温度の上昇は緩やかに起こり、温度の変動（いわゆるリップル）が緩やかとなる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、  請求項５に記載の方法において、交番電流の供給によって検出温度の上昇があることを検知し、発生する磁束の量が一段階少なくなる設定値に切り換えた後、検出温度が交番電流を継続して供給しても低下するときには、前記設定値を、発生する磁束の量が一段階多くなる設定値に切り換え、その後は該設定値に固定して加熱を継続するものとする。
【００２３】
この方法では、交番電流の供給によって検知温度の上昇がある状態から、発生する磁束が少なくなる設定値に一段階毎に切り換え、充分な温度の供給が可能な範囲で、発生する磁束の量が最も少ない設定値すなわち損失エネルギーが最も小さい設定値に固定することができる。したがって、簡単な制御で安定した加熱が可能となる。また、環境の変化や、熱負荷が変動した場合であっても、上記のように充分な発熱がある設定値から設定を一段階毎に下げてゆくことによって、環境等外的な条件に応じた適切な設定に固定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本願発明では、励磁コイルに供給する電流の値及びその周波数を、充分な加熱が可能な範囲で磁束の量が少なくなるように、そして損失エネルギーが少なくなるように設定することができ、磁性コアの発熱による温度上昇を抑え、加熱の効率を向上させるとともに、コイルや電源が損傷するのを防止することができる。また、電磁誘導加熱装置を使用する環境が変化して熱の散逸量が著しく変化した場合や熱負荷が変化した場合であっても、充分な熱量を供給するともに磁束の量が小さくなるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である電磁誘導加熱装置及びこれを用いた定着装置を示す概略横断面図である。また、図２は同じ定着装置の電磁誘導加熱装置及び定着ロールの概略縦断面図、図３は、同じ電磁誘導加熱装置の構成を説明する部分斜視図である。
この定着装置は、画像形成装置において用いられ、形成されたトナー像を加熱・加圧して定着画像とするものであり、図１に示すように、中心軸回りに回転が可能に支持された定着ロール１１と、この定着ロール１１の軸線と平行に圧接されて回転する加圧ロール１２と、定着ロール１１の内部に固定配置され、該定着ロール１１の周面を加熱する電磁誘導加熱装置１３と、この電磁誘導加熱装置に交番電流を供給する電源装置１４と、この電源装置から電磁誘導加熱装置に供給される電流を制御する制御装置１５と、定着ロール１１の周面の温度を検出する温度検出装置１６とで主要部が構成されている。
【００２６】
上記定着ロール１１は、導電性を有する金属製の円筒状芯金１１ａと、該円筒状芯金１１ａの上に積層された表面離型層１１ｂとで構成されており、図２に示すようにフランジ１７によって画像形成装置の本体フレーム１８に支持されている。
【００２７】
円筒状芯金１１ａは、例えば鉄、磁性ステンレス、ニッケルなどの磁性金属、またはこれら主体の合金を厚さ２００μｍ〜１ｍｍで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られる固有抵抗値となるように材質が選択される。本実施例では、円筒状芯金１１ａは、厚さ０．５ｍｍの鋼によって形成されている。表面離型層１１ｂは、厚さ３０μｍ程度の離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、例えばフッ素樹脂層を用いることができる。
【００２８】
上記加圧ロール１２は、金属製の円筒状芯金１２ａを芯材とし、該芯金１２ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層１２ｂと、更にその表面にフッ素樹脂等からなる離型層１２ｃとを備えている。
【００２９】
上記温度検出装置１６は上記定着ロール１１の表面の温度を検出し、この検出値を制御装置１５に入力するものとなっている。温度を検知するセンサ１６ａは熱電対やサーミスタ等の接触式のセンサを用いることができるが、非接触式の赤外線センサ等を用いることもできる。
【００３０】
上記電磁誘導加熱装置１３は、定着ロール１１の内側で同軸上に支持された円筒状のコイル支持部材１３ａと、コイル支持部材１３ａに巻き回された螺旋状の励磁コイル１３ｂと、励磁コイルの中心部に、定着ロール１１の軸線方向に沿って配列された複数のブロック状の磁性コア１３ｃとで主要部が構成されている。励磁コイル１３ｂは、本実施例では、互いに絶縁された銅線材を複数本束ねたリッツ線が用いられており、連続したリッツ線がコイル支持部材１３ａの周面に巻き回されている。このコイル支持部材１３ａは定着ロール１１の内側で、回転する定着ロール１１とは隔離され、本体フレーム１８によって固定支持されている。コイル支持部材１３ａは、耐熱性のある非磁性材料を用いることが望ましく、ポリカーボネイト、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス又は液晶ポリマー等が用いられる。
【００３１】
上記電源装置１４は、上記励磁コイル１３ｂに交番する電流を供給するものであり、電流値及び周波数を変更することができるものとなっている。そして、制御装置１５が、温度検出装置１６による検出値に基づき、電源装置１４から出力される電流のＯＮ／ＯＦＦ及び電流値・周波数を制御するものとなっている。
【００３２】
このような定着装置では、未定着のトナー像を担持した記録紙Ｐが画像形成部から搬送されてくると、定着ロール１１と加圧ロール１２との間に送り込まれる。上記定着ロール１１及び加圧ロール１２は、駆動モータ（図示しない）により回転駆動されており、さらに定着ロール１１は電磁誘導加熱装置１３によって周面が所定の温度に加熱されている。上記定着ロール１１の加熱は次のように行われる。
【００３３】
電源装置１４から励磁コイル１３ｂに交流電流が供給されると、図３に示すように、励磁コイル１３ｂの軸線方向（矢印Ａ方向）に磁界が生成消滅を繰り返す。そして、この磁界の変化を妨げる磁界を生じるように円筒状芯金１１ａの周方向（矢印Ｂ方向）に誘導電流が発生し、該円筒状芯金１１ａの表皮抵抗に比例してジュール発熱する。これにより、定着ロール１１の周面が加熱される。
【００３４】
トナー像が担持された記録媒体Ｐは、加熱されている定着ロール１１と加圧ロール１２との間に挟み込まれ、定着ロール１１と接触したトナー像は溶融し記録紙Ｐに圧着されて定着画像となる。
【００３５】
次に、上記定着装置で用いられる電磁誘導加熱装置の励磁コイル１３ｂへ供給する電流の制御方法を、図４に基づいて説明する。
制御装置１５には、表１に示すように、電流値と周波数とが組み合わされた設定値が記憶されている。これらの設定値は、励磁コイル１３ｂがつくる磁束の量が段階的に変化するように設定されている。つまり、設定値Ｓ1は、初期加熱用の設定であり、発生する磁束の量Ｂwが最も多くなるように設定されている。そして、以下の設定値Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4……は、発生する磁束の量がＢ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4……と順次少なくなるように電流値Ｉと周波数ｆとを組み合わせて設定されている。一般に、磁束の量Ｂは励磁コイル１３ｂに供給される電流値Ｉ及び周波数ｆの関数となっており、表１に示すように、これらの値が小さくなるにしたがって発生する磁束の量Ｂが少なくなる。また、表２に示すように一方が支配的となる場合には他方が大きくなっていても磁束の量Ｂは少なくなる。そして、Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4…と磁束の量が順次少なくなるのにともない、磁気ヒステリシスによる損失エネルギーも減少するものとなっている。
【表１】
2005100699.tif 000003
【表２】
2005100699.tif 000004
【００３６】
定着装置が起動されると、まず初期加熱用の設定値Ｓ１で励磁コイル１３ｂに電流が供給され、定着ロール１１が所定の定着開始温度ａにまで加熱される。この後、電流の設定値が定着時の設定（Ｓ２）切り換えられ定着ロール１１と加圧ロール１２との間にはトナー像が担持された記録媒体Ｐが送り込まれる。このとき記録媒体Pや加圧ロール１２に熱を奪われるため、図４に示すように定着ロール１１の温度が一時的に低下し、熱の供給がすすむと再び温度が上昇し、検出される温度も上昇する。このときの温度低下の最下点ｂは、定着に必要な最低限度の温度（最低定着保証温度）を下回ることがないように定着開始温度ａが決定されている。
【００３７】
検出温度が制御上限値まで上昇すると、一旦交番電流の供給が停止され、励磁コイルに供給する交番電流の電流値及び周波数の設定値が一段階切り換えられる。そして、発生する磁束の量が少ない設定値（Ｓ３）で加熱が再開される。この設定値でも、交番電流の供給によって検出温度は上昇し、制御上限値に到達すると一旦電流の供給が停止される。これにより検出温度は低下し、制御下限値に達すると再び電流の供給が開始され、加熱される。これを繰り返すことによって定着ロールの温度が所定の範囲となるように制御される。
【００３８】
また、上記の制御と同時に交番電流の供給中に複数回の温度を検出し、検出温度が上昇しているか低下しているかが判断される。上昇している場合には、電流値及び周波数の設定値を変更し、発生する磁束の量がより少ない設定値（Ｓ４）で加熱を行う。この設定でも電流の供給時に検出温度が上昇することが検知されると、さらに設定値が変更される。この変更された設定値（Ｓ５）では、電流を供給しても記録媒体に奪われる熱量及び散逸する熱量を補充するのに足りず、検出温度は低下する。このため、制御上限値にまで検知温度が上昇することはなく、継続して電流が供給される。これと同時に検出温度が低下していることが検知され、電流の設定値は一段階前の設定値（Ｓ４）に戻される。この設定値では、充分の熱量が補充でき、定着ロールの温度を適切に維持することができる。そして、電流値及び周波数の設定は、充分な発熱量が得られる範囲で損失エネルギーが最も小さい設定となる。また、この設定値で加熱を行うと、制御上限値と制御下限値との間で上下する検出温度の波（リップル）が緩やかに波長の長いものとなる。このため、温度の変動がゆっくりと生じ、定着ムラの発生が抑えられる。
【００３９】
上記のように設定値を、発生する磁束の量が少なくなる方向に順次変更し、増加する設定に戻した後は、この設定に固定するのが望ましい。これにより、その後の定着を安定した状態で行うことができる。
【００４０】
次に、本願発明の他の実施形態について説明する。
図５に示す定着装置は、図１に示す装置の定着ロールに代えて、無端状の定着ベルト２１を用いたものであり、この定着ベルト２１が加圧ロール２２に圧接され、これらの間に未定着トナー像を担持した記録媒体が送り込まれる。定着ベルト２１は、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルムを基層２１ａとし、その上に電磁誘導による発熱層２１ｂとして厚さが５μｍの銅層が積層されたものである。また、銅層の上にはフッ素樹脂からなる離型層（図示しない）が形成されている。定着ベルト２１の内側には円筒状の走行ガイド２３が配置されており、この走行ガイド２３に支持された圧力パッド２４によって加圧ロール２２に押圧されている。そして、加圧ロール２２の回転に従動し、走行ガイド２３に案内されて周回移動するものとなっている。
【００４１】
電磁誘導加熱装置２５は円筒状の走行ガイド２３の内側に配置されており、図１に示す定着装置で用いられるものと同じ構成を備えている。そして、励磁コイル２５ｂに電源装置（図示しない）から交番電流が供給され、定着ベルト２１の発熱層２１ｂに周方向の電流を誘導して発熱させるものとなっている。この励磁コイルに供給される電流は、図１に示す定着装置と同様に制御され、定着ベルト２１は所定の温度に効率よく加熱されるとともに、磁性コア２５ｃの発熱を抑制して安定した定着を行うことができる。
【００４２】
図６に示す定着装置は、導電性層を有する無端状の定着ベルト３１と、この定着ベルトの周面に圧接される加圧ロール３３と、上記定着ベルト３１の内側に配置され、圧力パッド３４ａを支持して定着ベルト３１を加圧ロール３３に押圧する押圧部材３４とを備えており、電磁誘導加熱装置３２は、定着ベルト３１の外側で、該定着ベルトの外周面と対向する位置に配置されている。また、温度検出装置３５は押圧部材３４に支持され、定着ベルト３１の内周面に接触して温度を検出するものとなっている。
【００４３】
上記電磁誘導加熱装置３２は、定着ベルト３１の外周面に沿った曲面を有する台座３２ａと、この台座に支持された磁性コア３２ｂと、この磁性コア３２ｂの周囲に巻き回された励磁コイル３２ｃとを備えるものであり、図６中に矢印（破線）で示すように定着ベルト３１の周面を貫通する方向に磁束を形成するものとなっている。上記台座３２ａは、非磁性で耐熱性を有するものであり、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス等を用いることができる。磁性コア３２ｂは、フェライト等を用いることができ、ブロック状にして配列されたものである。
【００４４】
上記励磁コイル３２ｃには電源装置３２ｄから交流が供給され、その電流値及び周波数が、温度検出装置３５による検出値に基づいて制御装置３６によって制御されるものとなっており、図１に示す定着装置と同様の制御が行われる。
【００４５】
図７は、本願発明に係る電磁誘導加熱装置が用いられる画像形成装置を示す概略図であり、図８は、この画像形成装置で用いられる電磁誘導加熱装置の概略断面図である。
この画像形成装置は、静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム４１と、この感光体ドラム４１の周囲に、帯電装置４２と、露光装置４３と、現像ユニット４４と、無端状の中間転写ベルト４５と、クリーニング装置４６と、除電露光装置４７とを備えている。また、中間転写ベルト４５の内側には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト４５に一次転写させる転写帯電器４８と、２つの支持ロール４９ａ、４９ｂと、二次転写を行うための転写ロール６０とが配置されており、これらによって中間転写ベルト４５が周回可能に張架されている。さらに、転写ロール５０と中間転写ベルト４５を介して対向する位置には加圧ロール５１が配設され、その下流側には中間転写ベルト４５上の残留トナーを除去するクリーニング装置５４が設けられている。また、中間転写ベルト４５の内周面に沿って、中間転写ベルト４５及び中間転写ベルト４５上のトナー像を加熱する電磁誘導加熱装置５２と、該中間転写ベルト４５の温度を測定する温度検出装置５３とが配置されている。
【００４６】
上記中間転写ベルト４５は、耐熱性の高いシート状部材からなる基体層と、その上に積層された導電性層と、最も上層となる表面離型層との３層で構成されている。一方、電磁誘導加熱装置５２は、図８に示すように、中間転写ベルト４５と対向するように巻き回された励磁コイル５２ａと、この励磁コイル５２ａの内側及び励磁コイル５２ａの側面と背面とを覆うように連続した磁性コア５２ｂとを備えている。そして、励磁コイルには、電源装置（図示しない）から交流が供給され、その電流値及び周波数が、温度検出装置５３による検出値に基づいて制御装置（図示しない）によって制御されるものとなっている。
【００４７】
この画像形成装置では、感光体ドラム４１上で形成されたトナー像が、順次周回する中間転写ベルト４５上に転写され、複数色が重ね合わされる。このとき、加圧ロール５１は後退した位置にあり、電磁誘導加熱装置５２は駆動が停止されている。そして、各色が重ね合わされたトナー像は、中間転写ベルト４５が電磁誘導加熱装置５２と対向する位置で加熱されて溶融し、転写ロール５０と加圧ロール５１との圧接部に搬送される。この搬送にタイミングを合わせて、記録紙Ｐが用紙トレイ（図示しない）から中間転写ベルト４５と加圧ロール５１との間に送り込まれ、溶融したトナー像が記録紙Ｐに圧着され、転写と定着とが同時に行なわれる。
【００４８】
このとき、電磁誘導加熱装置５２の励磁コイル５２ａに供給する電流は、図１に示す定着装置に備えられた電磁誘導加熱装置と同様に電流が制御され、中間転写ベルト４５の表面温度が所望の温度を維持するとともに、磁性コア５２ｂの発熱が抑えられ、安定した定着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本願発明の一実施形態である定着装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す定着装置の定着ロール及び電磁誘導加熱装置を示す概略縦断面図である。
【図３】図１に示す定着装置の機能を説明するための部分斜視図である。
【図４】図１に示す定着装置の電磁誘導加熱装置に供給する電流の制御方法を時間を追って示す図である。
【図５】本願発明の他の実施形態である定着装置の概略断面図である。
【図６】本願発明の他の実施形態である定着装置の概略断面図である。
【図７】本願発明の他の実施形態である電磁誘導加熱装置が用いられる画像形成装置の概略断面図である。
【図８】図８に示す画像形成装置で用いられる電磁誘導加熱装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１：定着ロール、  １２、２２、３３、５１：加圧ロール、  １３、２５、３２、５２：電磁誘導加熱装置、  １３ａ、２５ａ：コイル支持部材、  １３ｂ、２５ｂ：励磁コイル、  １３ｃ、２５ｃ：磁性コア、  １４：電源装置、  １５、３６：制御装置、  １６、３５、５３：温度検出装置、  ２１、３１：定着ベルト、  ２３：走行ガイド、  ２４：圧力パッド、  ３４：押圧部材、  ４１：感光体ドラム、  ４２：帯電装置、  ４３：露光装置、  ４４：現像ユニット、  ４５：中間転写ベルト、  ４６：クリーニング装置、  ４７：除電露光装置、  ４８：転写帯電器、  ４９：支持ロール、  ５０：転写ロール、  ５４：クリーニング装置
【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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