(57)【要約】【課題】  供給可能な最大電力の範囲内で電力供給を行うように制御すると共に、早期にコイルの温度を下げる手段を取り、効率よく安全に運転可能な誘導加熱定着装置及びそれを装着した画像形成装置を提供することを課題目的にする。【解決手段】  誘導電流により発熱する導電性加熱ローラと、該導電性加熱ローラに供給する磁束を発生させる巻き線と長手方向に複数に分割されたコアとそれらを支持する支持体からなる誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源と前記導電性加熱ローラのローラ温度を検知する温度検知手段を有する誘導加熱定着装置において、前記高周波電源には回生電流検知手段及び電力調整手段が設けられ、前記回生電流検知手段の検知結果と前記ローラ温度の検知結果に基づいて前記誘導コイルに供給する電力を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする誘導加熱定着装置。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電流により発熱する導電性加熱ローラと、該導電性加熱ローラに供給する磁束を発生させる巻き線と長手方向に複数に分割されたコアとそれらを支持する支持体からなる誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源と前記導電性加熱ローラのローラ温度を検知する温度検知手段を有する誘導加熱定着装置において、前記高周波電源には回生電流検知手段及び電力調整手段が設けられ、前記回生電流検知手段の検知結果と前記ローラ温度の検知結果に基づいて前記誘導コイルに供給する電力を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする誘導加熱定着装置。
【請求項２】
請求項１の誘導加熱定着装置を有する画像形成装置において、回生電流検知手段の検知結果とローラ温度の検知結果に基づいて誘導コイルに供給する許容電力が、通常の電力を下回った場合には、連続プリント速度としての時間当たりの処理枚数をその許容電力に見合う適正量に下げることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の誘導加熱定着装置を有する画像形成装置において、回生電流検知手段の検知結果とローラ温度の検知結果に基づいて誘導コイルに供給する許容電力が、通常の電力を下回った場合には、プリント動作を停止させ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】
本発明はトナーの転写画像を誘導加熱方式で定着する誘導加熱定着装置及びそれを装着した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来定着装置の加熱源にはハロゲンランプが用いられてきた。近年、省エネルギー化を図るために、高エネルギーで効率の高い加熱源として、誘導コイルを用いた誘導加熱方式の採用が試みられている。
【０００３】
誘導加熱方式で用いられる定着ローラである導電性加熱ローラの材質は鉄やＳＵＳが主であり、これらは、従来定着ローラで主に使われてきたアルミ合金に比べて熱伝導率が低い。そのため、記録材を連続通紙すると、その発生する温度上昇量が従来のアルミ合金の定着ローラ使用時より大きくなる。そして前記定着ローラの温度が高くなると必要な許容最大電力は低くなる。
【０００４】
また、コイルに連続的に通電すると温度上昇が顕著になり、コアや加熱ローラの飽和磁束密度が下がってきて、やはり供給可能な許容最大電力が小さくなるが、許容最大電力を超えて電力供給しようとした場合、即ちこれまでの供給電流電圧のまま電力供給を続けようとすると、電源回路のスイッチング素子の破損につながるおそれがあった。
【０００５】
一方、この電力の変動に関しては、例えば交流１００Ｖの配電領域においても地域によって交流電源電圧の定格が変化して設定してあり、それに伴って供給電力がそれぞれ変化してしまい、定着のウエイトタイムも変化してしまうので、それを一定の消費電力やウエイトタイムに制御しようとする手段について特許文献１に示すような技術が開示されている。しかし全配電域に電圧の定格が一様に設定してある日本を始めとする先進地域において、前述のように飽和磁束密度が下がったような場合に、許容最大電力を超えて電力を供給し続けると電源回路のスイッチング素子の破壊がおこる問題に関しては、これを排除するような対策についての開示は一切なされていない。
【特許文献１】特開平１０−３０１４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の従来技術の欠点を排除して、供給可能な最大電力の範囲内で電力供給を行うように制御すると共に、早期にコイルの温度を下げる手段を取り、効率よく安全に運転可能な誘導加熱定着装置及びそれを装着した画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題目的は次の技術手段（１）〜（３）の何れかによって達成される。
【０００８】
（１）誘導電流により発熱する導電性加熱ローラと、該導電性加熱ローラに供給する磁束を発生させる巻き線と長手方向に複数に分割されたコアとそれらを支持する支持体からなる誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源と前記導電性加熱ローラのローラ温度を検知する温度検知手段を有する誘導加熱定着装置において、前記高周波電源には回生電流検知手段及び電力調整手段が設けられ、前記回生電流検知手段の検知結果と前記ローラ温度の検知結果に基づいて前記誘導コイルに供給する電力を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする誘導加熱定着装置。
【０００９】
（２）（１）項の誘導加熱定着装置を有する画像形成装置において、回生電流検知手段の検知結果とローラ温度の検知結果に基づいて誘導コイルに供給する許容電力が、通常の電力を下回った場合には、連続プリント速度としての時間当たりの処理枚数をその許容電力に見合う適正量に下げることを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（３）（１）項の誘導加熱定着装置を有する画像形成装置において、回生電流検知手段の検知結果とローラ温度の検知結果に基づいて誘導コイルに供給する許容電力が、通常の電力を下回った場合には、プリント動作を停止させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘導加熱定着装置により誘導加熱定着ローラとしての導電性加熱ローラが過大に加熱されても、該導電性加熱ローラの温度検出値と回性電流の検出値により、供給最大電力を許容値まで下げるように制御することが可能になり、電源回路のスイッチング素子の破壊が起こることは全くなくなった。
【００１２】
また、供給最大電力を許容値まで下げて画像形成装置を稼働させるときは、連続プリント速度としての時間当たりの処理枚数をその許容電力に見合う適正量に下げることにより安全な運転を可能にする。
【００１３】
また、供給最大電力を許容値まで下げて画像形成装置を稼働させるときは、一時画像形成装置の運転を停止し、誘導加熱定着ローラとしての導電性加熱ローラの検出温度の降下を確認してから運転再開を安全に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明を実施するための最良の形態における誘導加熱定着装置及びそれを装着した画像形成装置の概略構成図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、感光体３０を備え、この感光体３０の表面を帯電器３１により所定の電位に帯電し、露光手段３２により画像を露光して感光体３０の表面に静電潜像を形成し、この潜像を現像器３３により現像剤（トナー）を用いて現像してトナー画像として可視化し、得られたトナー画像を感光体３０に搬送されてくる紙などの記録材Ｐに転写手段３４により転写する。トナー画像の転写が終了した感光体３０は、その表面に残留した転写時の残りのトナーをクリーナ３５により除去した後、つぎの画像形成に供される。
【００１８】
一方、トナー画像を担持した記録材Ｐは、感光ドラム３０から誘導加熱定着装置４０に送られ、誘導加熱定着装置４０により記録材Ｐ上の未定着トナー画像が定着され、記録材Ｐ上にプリント画像が得られる。
【００１９】
誘導加熱定着装置４０は、導電性加熱ローラ１１と、この導電性加熱ローラ１１に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０と、導電性加熱ローラ１１内に設けられた誘導加熱コイル（以下、誘導コイルと称すことがある）などから構成される。記録材Ｐ上のトナー画像は、導電性加熱ローラ１１と加圧ローラ２０との圧接部のニップ部Ｎを通過する際に定着される。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態の一例は、図２の断面図及び図３の斜視図に示すように、誘導電流により発熱する中空回転体である導電性加熱ローラ１１と、該導電性加熱ローラ１１に対し圧接しニップ部を形成する加圧ローラ２０とからなる誘導加熱定着装置４０である。前記導電性加熱ローラ１１は、該導電性加熱ローラ１１に供給する磁束を発生させるために該導電性加熱ローラ１１の内側に中心軸１２０Ｃに同心で且つ長手方向に分割して配列されたコア１５及び支持体１２０と、該支持体１２０にスパイラルに巻かれた誘導コイル１２とを有し、該誘導コイル１２の両端部は回生電流検知回路を持つ誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源５０に接続されている。そして、前記ニップ部を加圧されて通過する転写材Ｐを該導電性加熱ローラ１１からの熱で加熱する誘導加熱定着装置４０を備えた図１に示す画像形成装置１によって定着されたプリント画像が得られる。前記誘導コイル１２の前記支持体１２０は耐熱性樹脂で構成されるようにしてある。
【００２１】
本発明の第１の実施の形態の他の一例は、図４の軸を含む断面図及び図５の軸直角断面図に示すように、誘導電流により発熱する中空回転体である導電性加熱ローラ１１と、該導電性加熱ローラ１１に対し圧接しニップ部を形成する加圧ローラ２０とからなる誘導加熱定着装置４０である。前記導電性加熱ローラ１１は、該導電性加熱ローラ１１に供給する磁束を発生させるために該導電性加熱ローラ１１の内側に同心で且つ長手方向に分割して配置されたコア１５と該コア１５を内蔵する支持体１２０Ｂに軸方向にスパイラルに巻かれた誘導コイル１２Ｂとを有し、図２に示したのと同じように、該誘導コイル１２Ｂの両端部は、回生電流検知回路を持ち誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源５０に接続されている。そして、前記ニップ部を加圧されて通過する転写材Ｐを該導電性加熱ローラ１１からの熱で加熱する誘導加熱定着装置４０を備えた図１に示す画像形成装置１によって定着されたプリント画像が得られる。前記支持体１２０Ｂは耐熱樹脂で構成されるようにしてある。
【００２２】
ところで前記コア１５の飽和磁束密度Ｂｍはコア１５及び導電性加熱ローラ１１の温度Ｔが高くなると図７のグラフに示すように減少してゆく。
【００２３】
また、コア１５及び導電性加熱ローラ１１の温度Ｔと回生電流の関係は図８のグラフに示すように、コア１５及び導電性加熱ローラ１１の温度Ｔが高くなると、前記回生電流の値Ｉも大きくなって行く。
【００２４】
更に前記回生電流の値Ｉと供給電力Ｐの関係は、図９のグラフに示すように、回生電流の値Ｉが大きくなると供給電力Ｐも大きくなる。
【００２５】
この誘導加熱定着装置の電気回路のブロック図を示すと図６のようになる。即ち、交流電源５１がダイオードブリッジ５４に接続されコンデンサやダイオードによって高周波電源５０が構成され、高周波出力は前記誘導加熱定着装置４０の誘導コイル１２又は１２Ｂに接続される。
【００２６】
一方、カレントトランスＣＴから回生電流検知回路５６が、また、導電性加熱ローラ１１の温度検出器１６からの検出信号が取り出され、制御手段６０のＣＰＵによって適正電力値が演算制御され、駆動回路５８を経て高周波電源５０に還元され、許容最大電力値内の最適値が誘導コイル１２又は１２Ｂに供給されるようにしてある。
【００２７】
したがって、ローラが高温である時に、必要な最大電力Ｐ２を超えることなく、且つ、回生電流の検知結果から供給可能な最大電力Ｐ１以下の範囲で、誘導コイルに電力を供給することが大切である。
【００２８】
回生電流はスイッチング素子がＯＦＦしているときにコイルから流れる電流であり、コイルに連続通電すると温度が上がり、コアの飽和磁束密度が下がってくるために、供給可能な最大電力Ｐ１が小さくなるが、最大電力Ｐ１を超えて電力供給しようとした場合には、回生電流の限界値も超えることになり、スイッチング素子の破損につながるのである。即ち、供給可能な最大電力Ｐ１を超えない範囲内で電力供給を行うことが必要である。
【００２９】
次に本発明の第２，第３の実施の形態について述べる。
【００３０】
回生電流検知により出力可能と判断された電力をＰ１（Ｗ）、ローラ温度検知により必要とされた電力をＰ２（Ｗ）とし、
Ｐ１＞Ｐ２の場合、Ｐ２以上，Ｐ１以下の電力を、誘導コイル１２又は１２Ｂに供給する。
【００３１】
Ｐ１＜Ｐ２の場合、Ｐ１の電力を、誘導コイル１２又は１２Ｂに供給する。
但し、その際に、電力が不足しているため、連続プリント速度を落とすようにしたのが、第２の実施の形態であり、プリント動作を停止するようにしたのが第３の実施の形態である。
【００３２】
本発明における誘導加熱定着装置４０の制御動作の概略を図１０のフローチャートによって説明する。
【００３３】
Ｓｔ１において誘導コイル１２又は１２Ｂが高周波電源５０に接続され、導電性加熱ローラ１１が加熱される。Ｓｔ２において回生電流が検知され、供給可能な最大電力Ｐ１が決定され、Ｓｔ４で最大電力Ｐ１≧必要な電力Ｐ２かどうかが判断され、その通りであればＳｔ５でＰ２〜Ｐ１の範囲内の電力によってプリントが繰り返し継続され、否であれば、Ｓｔ６で電力をＰ２にしてプリント速度を下げるか又はプリント動作を停止する。そして導電性加熱ローラ１１の温度が定常範囲になるのを確認して定常速度運転に復帰又は再起動させるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略説明図である。
【図２】本発明に用いる導電性加熱ローラの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に用いる導電性加熱ローラの誘導コイルの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に用いる他の導電性加熱ローラの一例の軸を含む断面図である。
【図５】本発明に用いる他の導電性加熱ローラの一例の軸直角断面図である。
【図６】本発明における誘導加熱定着装置の電気回路のブロック図である。
【図７】本発明におけるコアの飽和磁束密度Ｂｍとコア及び導電性加熱ローラの温度Ｔの関係を示すグラフである。
【図８】本発明におけるコア及び導電性加熱ローラの温度Ｔと回生電流の関係を示すグラフである。
【図９】本発明における回生電流の値Ｉと必要な最大電力Ｐの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明における誘導加熱定着装置の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  画像形成装置
１１  導電性加熱ローラ
１２，１２Ｂ  誘導コイル
１５  コア
１６  温度検出器
２０  加圧ローラ
３０  感光体
３１  帯電器
３２  露光手段
３３  現像器
３４  転写手段
３５  クリーナ
４０  誘導加熱定着装置
５０  高周波電源
５１  交流電源
５４  ダイオードブリッジ
５６  回生電流検知回路
５８  駆動回路
６０  制御手段
１２０，１２０Ｂ  支持体
【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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