(57)【要約】【課題】被加熱体の温度変化にもかかわらず電力伝達効率を高い状態に維持して高周波誘導加熱を行うことのできる誘導加熱装置、これを備えた定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】誘導加熱装置は、周波数可変の高周波交流電圧を出力する高周波電源装置ＨＦＳと、高周波電源装置ＨＦＳの高周波交流電圧が印加される誘導コイルＩＣと、誘導コイルＩＣに磁気結合することによって２次電流が流れて発熱する被加熱体ＨＲと、被加熱体ＨＲの温度上昇に伴い出力周波数が変化するように高周波電源装置ＨＦＳを制御する制御手段ＣＣとを具備している。高速加熱を行うには所定時間ごとに周波数を変化し、恒温維持を行うには制御手段ＣＣに被加熱体の温度検出手段を配設して周波数を温度に応じて変化させる。【選択図】図１
2005050624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数可変の高周波交流電圧を出力する高周波電源装置と；
高周波電源装置の高周波交流電圧が印加される誘導コイルと；
誘導コイルに磁気結合することによって２次電流が流れて発熱する被加熱体と；
被加熱体の温度上昇に伴い出力周波数が変化するように高周波電源装置を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
制御手段は、高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
制御手段は、被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
制御手段は、被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、電源投入から所定温度までは高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させ、その後温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することにより所定温度に維持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
被加熱体は、中空の加熱ローラであり；
誘導コイルは、加熱ローラの内部に配設されるとともに加熱ローラの軸周りに巻回されている；
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
加圧ローラを備えた定着装置本体と；
定着装置本体の加圧ローラに加熱ローラを圧接関係に対設して、両ローラ間にトナー画像が形成された記録媒体を挟んで搬送しながらトナー画像を定着するように配設された請求項５記載の誘導加熱ローラ装置と；
を具備していることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置本体と；
画像形成装置本体に配設されて記録媒体のトナー画像を定着する請求項６記載の定着装置と；
を具備していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱装置、これを備えた定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
導電部材で構成した円筒状ローラ本体すなわち加熱ローラと、ローラ本体内に同心状に配置した円筒状ボビンと、ボビンの外周に螺旋状に巻装して通電によりローラ本体内に誘導電流を誘起させて加熱する誘導コイルとを備えた高周波誘導加熱ローラは、既に知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１においては、円筒状ローラ本体が閉回路の２次コイルとなり、誘導コイルが１次コイルとなって、両者の間にトランス結合が生じて、円筒状ローラ本体の２次コイルに２次電圧が誘起される。そして、この２次電圧に基づいて２次コイルの閉回路内を２次電流が流れることにより、円筒状ローラ本体が発熱する２次側抵抗の発熱による加熱方式（以下、「トランス方式」という。）である。トランス方式は、渦電流損方式より磁気的結合が強いために定常効率が高いとともに、加熱ローラ全体を加熱できるので、うず電流損方式に比較して定着装置の構造が簡単になるという利点がある。また、加えて動作周波数を１００ｋＨｚ以上、好適には１ＭＨｚ以上の高周波にすることによって、誘導コイルのＱを大きくして電力伝達効率を高くすることができる。このため、加熱の総合効率が高くなり、省電力を図ることができる。また、うず電流損方式に比較して定着装置の構造が簡単になるという利点もある。さらに、うず電流損方式の加熱ローラより熱容量をかなり小さくすることができる。したがって、トランス方式は、熱定着の高速化に甚だ好適である。
【０００４】
本発明者らは、先に誘導コイルに空芯トランス結合する回転可能に支持される中空構造の加熱ローラにおいて、その２次側抵抗値を２次リアクタンスにほぼ等しい閉回路からなる２次コイルに形成することにより、誘導コイルから加熱ローラへの電力伝達効率が高くなり、加熱ローラを効率よく加熱する著しい効果が得られるトランス結合形の発明をなした（特許文献２参照。）。この発明により加熱ローラの誘導加熱の省電力を図るとともに、熱定着を高速化することが容易になった。トランス方式の誘導加熱ローラ装置は、高周波電源装置から取り出す高周波電力を利用して被加熱体を加熱するための有力な用途の一つである。
【０００５】
【特許文献】
特開昭５９−３３７８７号公報
【特許文献】
特開２００２−２２２６８８号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献２に示すような誘導加熱装置において、被加熱体である加熱ローラにおける円筒状ローラ本体が形成する２次コイルの電気等価回路は、２次側抵抗および２次インダクタンスの並列回路として表すことができる。そして、２次側抵抗は、２次コイルを構成する物質の抵抗率により決まる。抵抗率は、被加熱体の温度によって変化する。したがって、２次コイルの２次側抵抗値は、被加熱体の温度とともに変化する。
【０００６】
一方、２次インダクタンスは、被加熱体を構成する物質の透磁率により決まる。透磁率は、被加熱体の温度によって変化する。したがって、２次コイルのインダクタンスもまた、被加熱体の温度とともに変化する。しかも、被加熱体のインダクタンスの温度に対する変化の仕方は、２次側抵抗値のそれと必ずしも一致しているわけではない。
【０００７】
以上から理解できるように、誘導加熱装置において、誘導コイルから被加熱体への電力伝達効率は、被加熱体の温度とともに変化する。また、電力伝達効率の差は、被加熱体の温度上昇率に直接的な影響を与える。
【０００８】
他方、うず電流損方式の誘導加熱においても、うず電流損は、被加熱体の導電率に比例し、導電率は抵抗率の逆数であるから、結局被加熱体の温度とともに変化する。
【０００９】
そこで、本発明者が高周波誘導加熱の際の被加熱体における温度上昇率を調査した結果、高周波交流電圧の周波数が一定の場合、被加熱体の温度上昇は、通電時間の経過とともに飽和傾向を示すことが分かった。これは、通電時間の経過とともに高周波の電力伝達効率が低下しているからであると考えられる。
【００１０】
本発明は、被加熱体の温度変化にもかかわらず温度上昇率または電力伝達効率を高い状態に維持して高周波誘導加熱を行うことのできる誘導加熱装置、これを備えた定着装置および画像形成装置を提供することを一般的な目的とする。
【００１１】
また、本発明は、温度上昇率または電力伝達効率の高い状態を維持して高速加熱や高効率恒温維持を容易にした誘導加熱装置、これを備えた定着装置および画像形成装置を提供することを他の目的とする。
【００１２】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の誘導加熱装置は、周波数可変の高周波交流電圧を出力する高周波電源装置と；高周波電源装置の高周波交流電圧が印加される誘導コイルと；誘導コイルに磁気結合することによって２次電流が流れて発熱する被加熱体と；被加熱体の温度上昇に伴い出力周波数が変化するように高周波電源装置を制御する制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１３】
以下、本発明の特徴的な構成要素およびその他の構成要素について詳細に説明する。本発明は、なお、用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り本発明だけでなく、以下の各発明においても適用されるものとする。
【００１４】
＜高周波電源装置について＞    本発明において、高周波電源装置は、周波数可変の高周波交流電圧を出力して後述する誘導コイルを付勢する手段であり、そのための具体的な構成は特段限定されない。
【００１５】
高周波電源装置は、低周波交流電圧を一般的には間接的に変換して高周波交流電圧を形成する手段を用いることにより比較的簡単に構成することができる。しかし、要すれば、低周波交流電圧を直接的に高周波交流電圧に変換してもよい。低周波交流電圧は、例えば商用交流電源などから得ることができる。本発明において、「高周波」とは、２０ｋＨｚ以上の周波数をいう。しかしながら、周波数が１００ｋＨｚ以上の高周波であると、高周波電源装置だけでなく、高周波交流電圧が印加される周辺の回路を著しく小形化できるので、高周波電源装置の低コスト化および軽量化の観点から好適である。また、周波数が４ＭＨｚ以下であれば、高周波特性が優れていて、比較的安価なＭＯＳＦＥＴを能動素子として用いることができるとともに、高周波ノイズの抑制が比較的容易である。したがって、本発明において、高周波とは、好ましくは１００ｋＨｚ〜４ＭＨｚの範囲である。さらに、高周波電源装置を空芯トランス結合方式の誘導加熱ローラ装置の加熱用電源として用いる場合には、導誘コイルのＱを大きくして電力伝達効率をより一層高くすることが可能になる。電力伝達効率が高くなると、加熱の総合効率が高くなり、省電力を図ることができる。この場合には、適合する能動素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）の経済性および高周波ノイズ抑制の容易性などの観点からは、１〜４ＭＨｚの範囲が特に好適である。
【００１６】
低周波交流電圧を間接的に変換して高周波交流電圧を形成する場合、整流化直流電源手段を低周波交流電源と高周波変換手段との間に介在させる。整流化直流電源手段は、低周波交流を直流に変換する手段であり、整流手段を備える他に、要すれば平滑化手段を含むことができる。すなわち、直流出力電圧は、平滑回路を用いて形成した平滑化直流電圧でもよいし、非平滑直流電圧であってもよい。しかし、非平滑直流電圧であれば、平滑化回路が不要になり、回路構成が簡単化されるので、誘導加熱ローラ装置の小形化、軽量化および低コスト化に有利である。
【００１７】
一方、高周波電力を発生する機能部分は、その回路方式が特定のものに限定されない。高周波を発生するには、増幅器およびインバータなどの回路要素を用いることができる。増幅器としては、例えば電力変換効率の高いＥ級増幅器などを用いることができる。また、ハーフブリッジ形インバータなどを用いることもできる。複数の主回路部を並列的に接続して、各源回路部の高周波出力を合成、すなわち一括してから誘導コイルに印加するように構成することができる。これにより、所望の電力でありながら各回路部の出力を小さくてよいから、能動素子に比較的容量の小さなＭＯＳＦＥＴを用いても、安価に効率よく高周波を発生することができる。
【００１８】
また、高周波電源装置の高周波交流電圧出力の周波数を可変に構成している。周波数を可変にする目的は、被加熱体の温度上昇に伴って周波数を変化させることにより、温度上昇率または電力伝達効率を高くして、加熱を所望に制御することにある。しかし、加えて被加熱体が加熱ローラからなる場合、加熱ローラの軸方向に複数の誘導コイルを分散して配置し、複数の誘導コイルのうち、所望の誘導コイルを選択的に付勢することにより、加熱ローラの軸方向の加熱領域を選択可能に変更するようにすることもできる。すなわち、高周波電源装置の出力の周波数を可変にすることにより、複数の誘導コイルに対して投入される高周波電力を個別的に制御することも可能になる。また、要すれば、例えば起動時の投入電力を、高周波交流電圧の周波数を変化することで、通常運転時のそれより大きくして、急速加熱を行うように構成することもできる。
【００１９】
さらに、高周波電源装置は、所望により後述する制御部による制御によってＰＷＭ制御された高周波交流電圧を出力するように構成することができる。そのために、高周波電源装置は、制御手段によるＰＷＭ制御が行われている期間中は、ＰＷＭ制御により周期的な間欠動作を行って高周波交流電圧を断続的に発生する。ＰＷＭ制御は、加熱ローラの加熱を所望に制御するために行われる。そして、低周波交流電圧の周波数より十分高く、かつ、高周波交流電圧の周波数より十分低い周波数で行われる。これにより、低周波交流電流にオンオフが観測できない程度になり、電流のフリッカーが実質的に生じなくなる。また、所望に応じてＰＷＭ制御による高周波交流電圧の立ち上がり時に順次高周波交流電圧を順次高めていくソフトスタートを行わせることができる。これにより、電力が急変することで生じるフリッカーを回避することができる。また、ソフトスタートの上記と異なる方法としてＰＷＭ制御による高周波交流電圧の立ち上がり時に数回オン信号を歯抜けすなわち遮断して高周波交流電圧発生を実行させないことにより、高周波交流電圧の実効値を順次高めていくのでもよい。なお、高周波電源装置は、例えば最大出力時など所望時において、ＰＷＭ制御を行わないように構成されることが許容される。
【００２０】
さらにまた、高周波電源装置は、発生した高周波交流電圧を効率よく出力するために、共振回路を備えることが許容される。また、共振回路を備えることにより、高周波交流電圧を波形整形して正弦波を得ることができ、これにより高周波交流電圧を高効率で取り出すことができるともに、高周波ノイズ発生が低減する。
【００２１】
＜誘導コイルについて＞    誘導コイルは、後述する被加熱体に対向して両者が磁気結合するように配設される。例えば、被加熱体が加熱ローラの場合、誘導コイルは、加熱ローラの軸と同軸になるように配置される。そして、高周波電源装置によって付勢すなわち励磁されるとともに、被加熱体に高周波交流磁界を作用させて、その２次コイルに高周波交流電力を転送するための手段として機能する。そうして、誘導コイルは、被加熱体に対向して配置され、トランスの１次コイルとして機能させて、被加熱体の２次コイルとの間でトランス結合、好ましくは空芯トランス結合を行うように構成される。しかし、要すれば、誘導コイルと被加熱体とは、うず電流損形の磁気結合であってもよい。なお、誘導コイルは、被加熱体が加熱ローラの場合、回転する加熱ローラに対して静止していてもよいし、加熱ローラと一緒に、または別に回転してもよい。なお、回転する場合には、高周波電源装置と誘導コイルとの間に回転集電機構を介在すればよい。また、「空芯トランス結合」とは、完全な空芯のトランス結合だけでなく、実質的に空芯とみなせるトランス結合の場合を含む意味である。例えば、誘導コイルの内部に磁性体を有していない構成である。
【００２２】
また、誘導コイルは、これを所定の形状および所定の配設位置を維持するために、誘電体損失のなるべく少ない材料を用いて製作したコイルボビンを備えていることができる。そして、コイルボビンには、整列巻のための巻溝や給電リード線を収納する軸方向の溝を形成することができる。しかし、コイルボビンに代えて合成樹脂やガラス質材により誘導コイルを直接成形ないし接着することによって、誘導コイルを所定の形状および位置に維持するように構成することもできる。
【００２３】
さらに、誘導コイルは、高周波電源装置に対して給電リード線を介して接続することができる。誘導コイルに対して高周波電源装置から高周波交流電力を給電するための給電リード線は、誘導コイルの内面または外面に接近した位置に配置するのがよい。給電リード線を誘導コイルの内部に通線する場合、給電リード線が誘導コイルの中心軸に近いと、給電リード線と鎖交する磁束が多くなるために、内部に渦流損が生じて電力伝達効率が低下するので、好ましくない。これに対して、上記のように構成することにより、給電リード線と鎖交する磁束が少なくなるので、電力伝達効率の低下が相対的に抑制される。
【００２４】
さらにまた、誘導コイルは、直列または並列接続した複数の巻線、あるいは導電的に互いに独立した複数の巻線から構成されていてもよい。
【００２５】
＜被加熱体について＞    被加熱体は、加熱ローラ、炊飯器などの調理器具などどのようなものであってもよい。また、被加熱体は、閉回路を形成した２次コイルを備えていて、この２次コイルが１次コイルと上述のようにトランス結合、好ましくは空芯トランス結合や渦電流損形の磁気結合を行う。そして、空芯トランス結合の場合には、閉回路の２次側抵抗値は、２次コイルの２次リアクタンスとほぼ等しい値を有しているのが好ましい。なお、２次側抵抗値と２次リアクタンスとが「ほぼ等しい」とは、２次側抵抗値をＲａとし、２次リアクタンスをＸａとし、かつ、α＝Ｒａ／Ｘａとしたとき、下式を満足する範囲とすることができる。また、２次側抵抗値は、測定により求めることが可能である。２次側リアクタンスは、計算により求めることが可能である。
２５＜α＜４
また、被加熱体は、２次コイルが単一または複数の態様となるよう配設することができる。２次コイルが単一の場合、２次コイルを被加熱体が加熱ローラの場合、その軸方向に沿った有効長のほぼ全体にわたって延在するように配設することが望ましい。また、複数の２次コイルを配設する場合、それらを被加熱体に対して、例えばその軸方向に沿って分散して配設することが望ましい。
【００２６】
さらに、被加熱体が加熱ローラからなる場合、２次コイルを導体層、導電線および導電板などの導体を持って形成することができる。導体層は、所望の２次側抵抗値を得るために、以下の材料および製造方法を採用することができる。厚膜形成法（塗布＋焼成）により形成する場合には、Ａｇ、Ａｇ＋Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、ＲｕＯ２およびＣからなるグループから選択した金属を主成分とする材料を用いるのがよい。塗布方法としては、スクリーン印刷法、ロールコーター法およびスプレー法などを用いることができる。これに対して、めっき、蒸着またはスパッタリング法により形成する場合には、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＣｕ＋（Ａｕ、Ａｇ）のグループから選択した金属材料を用いるのがよい。導電線および導電板は、銅およびアルミニウムなどを用いることができる。
【００２７】
なお、より一層実際的な加熱ローラを得るために、必要に応じて以下の構成を付加することが許容される。
【００２８】
１．（ローラ基体について）    ２次コイルを支持するために、絶縁性物または金属からなるローラ基体を用いることができる。この場合、２次コイルは、ローラ基体の外面、内面または内部に配設することができる。絶縁性のローラ基体は、セラミックスまたはガラスを用いて形成することができる。そして、ローラ基体の耐熱性、強い衝撃性および機械的強度などを考慮して、例えば以下の材料を用いることができる。セラミックスとしては、例えばアルミナ、ムライト、窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素などである。ガラスとしては、例えば結晶化ガラス、石英ガラスおよびパイレックス（登録商標）などである。また、金属からなるローラ基体の場合は、例えば鋳鉄などを用いることができる。
【００２９】
２．（熱拡散層について）    熱拡散層は、加熱ローラの軸方向における温度の均整度を向上するための手段として、必要に応じて導体層の上側に配設することができる。このために、熱拡散層は、加熱ローラの軸方向への熱伝導が良好な物質を用いるのがよい。熱伝導率の高い物質は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、ＡｇおよびＰｔなど導電率の高い金属に多く見られる。しかし、熱拡散層は、導体層の材料に対して同等以上の熱伝導率を有していればよい。したがって、熱拡散層は、導体層と同一材料であってもよい。
【００３０】
また、熱拡散層が導電性物質からなる場合、導体層と導電的に接触していてもよいが、絶縁膜を介して配設することにより、ノイズ放射を遮断する作用をも奏する。なお、高周波磁界は、熱拡散層まで作用しないので、熱拡散層には発熱に寄与するほどの２次電流は誘起されない。
【００３１】
３．（保護層について）    保護層は、加熱ローラの機械的保護および電気絶縁、あるいは弾性接触性またはトナー離れ性向上のために、必要に応じて配設することができる。前者のための保護層の構成材料としては、ガラスを、また後者のための保護層の構成材料としては合成樹脂を、それぞれ用いることができる。ガラスとしては、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ酸鉛系ガラス、ホウケイ酸系ガラスおよびアルミノシリケート系ガラスからなるグループの中から選択して用いることができる。また、後者としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂＋フッ素樹脂およびポリアミド＋フッ素樹脂からなるグループの中から選択して用いることができる。なお、ポリイミド樹脂＋フッ素樹脂およびポリアミド＋フッ素樹脂の場合、フッ素樹脂が外側に配設される。
【００３２】
４．（加熱ローラの形状について）    所望により加熱ローラにクラウンを形成することができる。クラウンとしては、鼓形および樽形のいずれであってもよい。
【００３３】
５．（加熱ローラの回転機構について）    加熱ローラを回転するための機構は、既知の構成を適宜選択して採用することができる。
【００３４】
一方、被加熱体がうず電流損方式により加熱される場合、被加熱体は磁性体製であり、当該被加熱体中に交流磁界が作用することによって発生するうず電流が非加熱体中を流れることにより発熱する。
【００３５】
＜制御手段について＞    制御手段は、被加熱体の温度上昇に伴い高周波交流電圧出力の周波数が変化するように高周波電源装置を制御する手段である。周波数をどのように変化させるかは、加熱の目的に応じて多様であることを許容する。例えば、高速加熱を行うためには、所定時間ごとに当該時間帯において高い温度上昇率または電力伝達効率が得られる周波数に変更する。そして、制御手段に電源投入後の経過時間を計測するタイマ機能と、所定時間ごとに採用する周波数を決定するためのテーブルデータおよびその記憶手段と、タイマ機能およびテーブルデータを所要に制御するためのプログラムおよびその記憶手段と、プログラムを実行する演算手段とを備えることができる。なお、制御手段に被加熱体の温度検出手段およびその温度検出信号に基づいて駆動信号の発振周波数を帰還制御する回路を備えて、目標温度との差に応じて発振周波数帰還回路を制御するように構成することにより高速加熱を行うこともできる。
【００３６】
また、所定温度において恒温維持制御を行うためには、被加熱体の温度を検出して、高周波電源装置の出力周波数を帰還制御する。そのために、上記発振周波数帰還回路を利用することができる。あるいは、目標温度のときの出力周波数を温度上昇率または電力伝達効率の最も高い出力周波数に設定するとともに、温度検出手段から得た温度検出信号を用いて高周波電源装置の出力電圧をＰＷＭ制御などの出力電圧制御を行うことにより、高効率の恒温維持制御を行うことも可能である。なお、温度検出手段は、被加熱体の温度を検出できればどのような構成であってもよいが、例えばサーミスタを用いることができる。
【００３７】
したがって、高速加熱制御および恒温維持制御を連続して行うためには、上記の両手段をともに備えるとともに、各制御を連続して行うためのプログラムを備えればよい。
【００３８】
一方、制御手段は、高周波電源装置を上述のように制御するために、高周波電源装置に供給する所望に制御された駆動信号を発生する。駆動信号は、高周波電源装置のスイッチング手段を駆動するものである。そして、制御手段は、高周波電源装置の出力である高周波交流電圧の周波数を可変にするために、例えば予め設定されたプログラムにしたがって所定時間ごとに、または被加熱体の温度上昇に応じて、駆動信号の周波数を変化させるように作動する。
【００３９】
駆動信号の周波数を変化させるには、駆動信号の発振周波数を決定する発振器の発振周波数を変化させるのが好ましい。発振器には、例えば水晶発振器や電圧制御発振器などを用いることができる。水晶発振器を用いる場合には、振動周波数の異なる複数の水晶振動子を並列的に備えていて、そのうちの所望の水晶振動子を択一的に切り換えるように構成すればよい。また、電圧制御共振器を用いる場合には、可変電位源を用いて構成すればよい。
【００４０】
また、制御手段は、所望により駆動信号を外部信号に応じて高周波電源装置を制御して低周波交流電圧の周波数より十分高く、かつ、高周波交流電圧の周波数より十分低い周波数でＰＷＭ制御された高周波交流電圧を出力させ得る機能を備えていることを許容する。なお、「外部信号」とは、誘導加熱装置の外部から到来する信号を意味し、例えば被加熱体が加熱ローラからなる誘導加熱装置すなわち誘導加熱ローラ装置を装備した複写機などの場合、当該複写機の使用者による操作に応じて誘導加熱ローラ装置が所望の動作を行うように選択的に生成される信号である。また、制御手段は、ＰＷＭ制御動作を行わせるために、例えばＰＷＭ制御信号を発生するように構成することができる。外部信号の到来時にＰＷＭ制御信号などのＰＷＭ制御動作を行わせるための処理を行う前段として、外部信号がディジタル信号からなる場合、Ｄ／Ａコンバータを用いて外部信号をアナログ形式に変換することができる。また、外部信号がアナログ信号からなる場合、波形整形を行うための回路手段を付加することができる。しかし、要すれば、外部信号をそのまま利用してＰＷＭ制御信号を形成してもよい。
【００４１】
さらに、制御手段は、所望により、電源投入時に高周波交流電圧を順次増大させるソフトスタート機能を備えることができる。このソフトスタートを行わせるためには、電源投入時に作動するタイマ回路例えば時定数回路を配設したり、共振電圧が徐々に増大する共振回路を配設したり、低周波交流電圧のオン信号を数回遮断したりするなどにより実現することができる。
【００４２】
＜本発明の作用について＞    高周波電源装置から出力される高周波交流電圧を誘導コイルに印加すると、誘導コイルが付勢されて励磁が行われる。誘導コイルが励磁されると、誘導コイルに発生した高周波磁界が被加熱体に鎖交するので、トランス方式（好ましくは空芯トランス方式）の場合、被加熱体中に２次電流が流れることにより、被加熱体が発熱を開始して、被加熱体の温度が上昇していく。これに対して、うず電流損方式の場合、磁性体製の被加熱体中を高周波交流磁束が鎖交すると、磁束の周囲に２次電流、換言すればうず電流が流れることにより被加熱体が発熱する。
【００４３】
高周波交流電圧の周波数を制御して被加熱体を制御するために、被加熱体の温度と、その温度のときに電力伝達効率が高くなる高周波交流電圧の周波数と、を予め各温度について求めておくのがよい。また、加えて高周波高周波電圧の印加時間と、そのときの温度上昇と、を予め求めておくこともできる。
【００４４】
そうして、被加熱体が冷えた状態において、その初期温度、例えば室温で高い温度上昇率または電力伝達効率が得られる周波数の高周波交流電圧を被加熱体に印加して加熱を開始する。しかし、所望により、初期の周波数は、初期温度の如何にかかわらず、常に一定にしてもよい。高周波交流電圧の印加により、被加熱体の温度が上昇を開始する。そして、所定時間経過後の被加熱体の到達温度を予測して、当該所定時間経過時に、高周波交流電圧の周波数をその到達温度において高い温度上昇率または電力伝達効率が得られる値に変更する。以降、所定時間経過時に上記の手順により予め設定した周波数に都度変更することにより、高い温度上昇率または電力伝達効率を維持しながら加熱される結果、高速加熱制御が行われる。
【００４５】
また、制御手段により被加熱体の温度を帰還して高周波交流電圧の周波数を被加熱体の温度がほぼ一定になるように制御することにより、高い伝達効率の下で恒温維持制御が行われる。
【００４６】
＜その他の構成について＞    本発明の必須構成要素ではないが、所望により以下の構成を選択的に実施することにより、さらに効果的な誘導加熱ローラ装置を得ることができる。
【００４７】
１．（ウオームアップ制御について）    起動すなわち給電開始後のウオームアップ期間中、加熱ローラが通常運転時におけるより低い回転数で回転するように制御することができる。
【００４８】
２．（搬送シートについて）    加熱ローラを用いて被加熱体を加熱する際に、加熱ローラが直接被加熱体に当接するように構成することができるが、要すれば両者の間に搬送シートが介在するように構成することができる。この場合、搬送シートは、無端状またはロール状の形態をとることが許容される。搬送シートを用いることにより、被加熱体の加熱と搬送をスムースに行うことが可能になる。
【００４９】
請求項２の発明の誘導加熱装置は、請求項１記載の誘導加熱装置において、制御手段は、高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させることを特徴としている。
【００５０】
本発明は、高速加熱に好適な制御手段の構成を規定している。すなわち、冷却した初期状態から目標温度まで温度上昇する過程において、常に温度上昇率または電力伝達効率の高い状態に維持しながら誘導加熱を行うために、制御手段は、所定時間ごとにそのときに到達しているであろう温度帯における温度上昇率または電力伝達効率が高い出力周波数に都度変化させることにより、高効率な高速加熱制御を行うものである。
【００５１】
請求項３の発明の誘導加熱装置は、請求項１または２記載の誘導加熱装置において、制御手段は、被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することを特徴としている。
【００５２】
本発明は、恒温維持制御に好適な制御手段の構成を規定している。すなわち、高周波電源装置から出力される高周波交流電圧の周波数のみを変化させることによって恒温維持制御を行うことができる。この場合、制御手段は、目標温度を中心として、これより温度が低くなると温度上昇率または電力伝達効率が高くなり、反対に温度が高くなると高い出力周波数が温度上昇率または電力伝達効率が低くなるように設定する。そうすれば、出力周波数を被加熱体の温度に応じて制御するだけで恒温維持制御を行うことが可能になる。また、温度検出手段の検出出力を目標温度データと比較してその差に基づいて高周波交流電圧をＰＷＭ制御する冷却状態から目標温度までの高速加熱を行うことができる。
【００５３】
請求項４の発明の誘導加熱装置は、請求項１記載の誘導加熱装置において、制御手段は、被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、電源投入から所定温度までは高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させ、その後温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することにより所定温度に維持することを特徴としている。
【００５４】
本発明は、請求項２および３の発明を併せて、冷却した初期温度、例えば室温から目標温度までは、高速加熱制御を行ない、目標温度到達後には高温維持制御を行うように構成されている。
【００５５】
請求項５の発明の誘導加熱装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載の誘導加熱装置において、被加熱体は、中空の加熱ローラであり；誘導コイルは、加熱ローラの内部に配設されるとともに加熱ローラの軸周りに巻回されている；ことを特徴としている。
【００５６】
本発明は、画像形成装置などに組込む定着装置などに用いる加熱ローラの空芯トランス方式による加熱に好適な誘導加熱装置の構成を規定している。
【００５７】
請求項６の発明の定着装置は、加圧ローラを備えた定着装置本体と；定着装置本体の加圧ローラに加熱ローラを圧接関係に対設して、両ローラ間にトナー画像が形成された記録媒体を挟んで搬送しながらトナー画像を定着するように配設された請求項請求項５記載の誘導加熱ローラ装置と；を具備していることを特徴としている。
【００５８】
本発明において、「定着装置本体」とは、定着装置から誘導加熱ローラ装置を除いた残余の部分をいう。また、加圧ローラと加熱ローラとは、直接圧接してもよいが、要すれば搬送シートなどを介して間接的に圧接してもよい。なお、搬送シートは、無端またはロール状であってもよい。
【００５９】
そうして、本発明においては、トナー画像が形成された記録媒体を加熱ローラと加圧ローラとの間に挟んで搬送しながらトナー画像を高速で定着することができる。
【００６０】
請求項７の発明の画像形成装置は、記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置本体と；画像形成装置本体に配設されて記録媒体のトナー画像を定着する請求項６記載の定着装置と；を具備していることを特徴としている。
【００６１】
本発明において、「画像形成装置本体」とは、画像形成装置から定着装置を除いた残余の部分をいう。また、画像形成手段は、記録媒体に間接方式または直接方式により画像情報を形成する画像を形成する手段である。なお、「間接方式」とは、転写によって画像を形成する方式をいう。画像形成装置としては、たとえば電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリなどが該当する。記録媒体としては、たとえば転写材シート、印刷紙、エレクトロファックスシート、静電記録シートなどが該当する。
【００６２】
そうして、本発明においては、高速タイプに好適な画像形成装置にすることができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６４】
図１ないし図４は、本発明の誘導加熱装置における第１の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示し、図１は主要部の回路ブロック図、図２は同じく回路図、図３は誘導コイルおよび加熱ローラの一部切欠中央縦断面図、図４は同じく横断面図である。各図において、ＡＳは低周波交流電源、ＨＦＳは高周波電源装置、ＨＲは被加熱体、ＩＣは誘導コイル、ＣＣは制御手段である。
【００６５】
＜低周波交流電源ＡＳ＞    低周波交流電源ＡＳは、例えば１００Ｖ商用交流電源からなる。
【００６６】
＜高周波電源装置ＨＦＳ＞    高周波電源装置は、整流化直流電源手段（図示しない。）、および図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴを用いたハーフブリッジ形のインバータＩＮＶすなわち高周波変換手段からなる。
【００６７】
整流化直流電源手段は、ブリッジ形整流回路および平滑コンデンサからなり、その交流入力端が低周波交流電源ＡＳに接続し、直流出力端が後述する主回路部ＭＣに接続している。なお、直流出力端には、整流平滑化された直流電圧が発生する。
【００６８】
インバータＩＮＶは、一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、一対のコンデンサＣ１、Ｃ２、直流カットコンデンサＣ３および共振回路ＲＣを主体して構成されている。一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２は、整流化直流電源手段の直流出力端間に直列接続している。一対のコンデンサＣ１、Ｃ２は、一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２に並列接続している。直流カットコンデンサＣ３は、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン・ソース間に現れる高周波スイッチング電圧を取り出す際に直流成分をカットするように直列に挿入される。共振回路ＲＣは、共振インダクタＬ１および共振コンデンサＣ４の直列共振回路を形成している。そうして、共振コンデンサＣ４の両端間に正弦波の高周波交流電圧が出力される。そして、高周波交流電圧は誘導コイルＩＣに印加される。なお、図２において、ｗｓは加熱ローラＨＲの２次コイル、Ｒａは２次コイルＳＣの等価抵抗である。
【００６９】
＜被加熱体ＨＲ＞    被加熱体ＨＲは、加熱ローラからなり、ローラ基体１、２次コイルｗｓおよび保護層２を備えて構成されているとともに、回転機構ＲＭにより回転駆動される。
【００７０】
ローラ基体１は、アルミナセラミックス製の円筒体からなり、例えば長さ３００ｍｍ、厚み３ｍｍである。
【００７１】
２次コイルｗｓは、Ｃｕの蒸着膜からなるフィルム状をなした円筒状の１ターンコイルからなり、ローラ基体１の外面において、軸方向の有効長のほぼ全体にわたって配設されている。そして、２次コイルｗｓの厚みは、周回方向の２次側抵抗値すなわち等価抵抗Ｒが２次リアクタンスとほぼ同じ値の１Ωになるように設定されている。
【００７２】
保護層２は、フッ素樹脂からなり、２次コイルＳＣの外面を被覆して形成されている。
【００７３】
回転機構ＲＭは、被加熱体ＨＲを回転させるための機構であって、以下のように構成されている。すなわち、図３および図４に示すように、第１の端部部材３Ａ、第２の端部部材３Ｂ、一対の軸受４、４、ベベルギア５、スプラインギア６およびモータ７を備えて構成されている。
【００７４】
第１の端部部材３Ａは、キャップ部３ａ、駆動軸３ｂおよび尖端部３ｃからなる。キャップ部３ａは、被加熱体ＨＲの図３において左端に外側から嵌合するとともに、図示を省略している押しねじを用いて被加熱体ＨＲに固定することによって、被加熱体ＨＲの左端を支持している。駆動軸３ｂは、キャップ部３ａの外面の中央部から外方へ突出している。尖端部３ｃは、キャップ部３ａの内面の中央部からキャップ部３ａの内方へ突出している。
【００７５】
第２の端部部材３Ｂは、リング部３ｄからなる。リング部３ｄは、加熱体ＨＲの図２において右端に外側から嵌合するとともに、図示を省略している押しねじを用いて加熱ローラＨＲに固定することによって、被加熱体ＨＲの右端を支持している。
【００７６】
一対の軸受４、４の一方は、第１の端部部材３Ａにおけるキャップ部３ａの外面を回転自在に支持する。また、他方は、第２の端部部材３Ｂの外面を回転自在に支持する。したがって、加熱ローラＨＲは、その両端に固定した第１および第２の端部部材３Ａ、３Ｂと、一対の軸受４、４とにより回転自在に支持されている。
【００７７】
ベベルギア５は、第１の端板３Ａの駆動軸３ｂに装着されている。スプラインギア６は、ベベルギア５に噛合している。モータ７は、そのロータ軸がスプラインギア５に直結している。
【００７８】
＜誘導コイルＩＣについて＞    誘導コイルＩＣは、図３および図４に示すように、コイルボビン８に巻装されて、被加熱体ＨＲの軸方向に分散して配置されている。また、一対の給電リード線９ａ、９ｂの間に直列接続し、両端は給電リード線９ａ、９ｂを介して高周波電源装置ＨＦＳの出力端に接続する。
【００７９】
コイルボビン８は、フッ素樹脂製の円柱体からなり、凹部８ａ、支持部８ｂおよび通線溝８ｃを有している。凹部８ａは、コイルボビン８の先端中央に形成されていて、回転機構ＲＭに相対的に回転自在に係止している。支持部８ｂは、コイルボビン８の基端に形成されていて、図示しない固定部に固定される。通線溝８ｃは、コイルボビン８の外面の一部に軸方向に沿って樋状に形成されていて、内部に給電リード線９ａ、９ｂを収納する。なお、給電リード線９ａ、９ｂは、図４に示すように、通線溝８ｃ内に収納されて、コイルボビン８の基端側から外部へ導出され、高周波電源装置ＨＦＳの出力端に同軸ケーブルを介して接続する。
【００８０】
そうして、誘導コイルＩＣは、静止状態で使用され、給電リード線９ａ、９ｂは通線溝８ｃ内に収納されて誘導コイルＩＣに接近しているので、磁束の鎖交が殆どないため、給電リード線９ａ、９ｂ内には殆ど渦電流損が発生しない。
一方、誘導コイルＩＣは、第２の端部部材３Ｂのリング部３ｄから被加熱体ＨＲの内部に挿入されていて、コイルボビン８の先端に形成された凹部８ａが第１の端板３Ａの尖端部３ｃに係合し、かつ、前述したように基端に形成した支持部８ｄが固定部に固定されることによって、被加熱体ＨＲと同軸関係に支持されるとともに、加熱ローラＨＲが回転しても静止状態を維持する。
【００８１】
＜制御手段ＣＣ＞    制御手段ＣＣは、図１に示すように水晶発振器ＯＳＣおよびタイマＴＭを含み、高周波電源装置ＨＦＳの一対のＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２に周波数を所望に制御した駆動信号を供給する。
【００８２】
水晶発振器ＯＳＣは、複数の水晶振動子Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…Ｘｎおよび切換スイッチＳＷを備えている。複数の水晶振動子Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…Ｘｎは、共振周波数がそれぞれ異なっている。切換スイッチＳＷは、複数の水晶振動子Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…Ｘｎのうち、所望の水晶振動子を選択して水晶発振器ＯＳＣの振動子を発振に寄与させる
タイマＴＭは、所定時間ごとの複数のタイマ出力を生じる。そして、タイマ出力に同期して切換スイッチＳＷが順次切り換えられる。
【００８３】
＜回路動作＞    次に、本実施の形態における回路動作を説明する。被加熱体ＨＲを冷えた状態から熱定着に必要な所望の温度まで加熱する場合の動作を説明する。
【００８４】
低周波交流電源ＡＳを投入すると、低周波交流電圧は、高周波電源装置ＨＦＳの整流化直流電源手段で整流平滑化された直流電圧に変換され、インバータＩＮＶの直流入力端に直流電源電圧を供給する。
【００８５】
一方、制御手段ＣＣの切換スイッチＳＷは、最初図１に示す位置にあり、水晶振動子Ｘ１が水晶発振器ＯＳＣに接続している。同時にタイマＴＭが時限動作を開始し、所定時間の間、水晶発振器ＯＳＣは、冷えた状態から温度上昇を開始して所定時間後における予定温度までの間の第１の温度帯において温度上昇率または電力伝達効率が相対的に高くなる第１の周波数ｆ１で発振動作を行う。その結果、制御手段ＣＣは、高周波電源装置ＨＦＳのインバータＩＮＶのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２に対して第１の周波数ｆ１の駆動信号を交互に供給する。このため、インバータＩＮＶは、第１の周波数ｆ１の高周波交流電圧を出力する。そして、当該電圧は、誘導コイルＩＣに印加される。
【００８６】
誘導コイルＩＣは、第１の周波数ｆ１の高周波交流電圧が印加されることにより、付勢されて高周波磁界を発生する。この高周波磁界は、誘導コイルＩＣを包囲している被加熱体ＨＲの２次コイルｗｓに鎖交するので、両者が空芯トランス結合される。その結果、被加熱体ＨＲの２次コイルｗｓに２次電圧が誘起され、２次電流が２次コイルを流れることにより、高い温度上昇率または電力伝達効率の下で被加熱体ＨＲが発熱するので、被加熱体ＨＲは、温度上昇を開始する。
【００８７】
そうして、所定時間が経過すると、タイマＴＭの時限動作により切換スイッチＳＷが水晶振動子Ｘ１を開放して、次に水晶振動子Ｘ２を水晶発振器ＯＳＣに接続する。これにより、水晶発振器ＯＳＣは、所定時間後における予定温度までの間の第２の温度帯において温度上昇率または電力伝達効率が相対的に高くなる第２の周波数ｆ２で発振動作を行う。その結果、制御手段ＣＣは、高周波電源装置ＨＦＳのインバータＩＮＶのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２に対して第２の周波数ｆ２の駆動信号を交互に供給する。このため、インバータＩＮＶは、第２の周波数ｆ２の高周波交流電圧を出力する。そして、誘導コイルＩＣが付勢され、被加熱体ＨＲが発熱するので、被加熱体ＨＲは、温度上昇を持続する。
【００８８】
以下、上記と同様に所定時間ごとに水晶振動子が切り換えられるので、高周波交流電圧の周波数がそれぞれの時間帯において高い温度上昇率または電力伝達効率になるように切り換えられるので、被加熱帯ＨＲは、高効率の加熱が持続される。その結果、被加熱帯ＨＲは、所望温度まで高速で加熱される。
【００８９】
次に、図５ないし図８を参照して本発明の誘導加熱装置における第１の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置の温度上昇試験結果を説明する。
【００９０】
図５は、通電時間と被加熱体の温度上昇の関係を示すグラフである。図において、横軸は通電時間［ｓｅｃ］を、縦軸は温度上昇［ｄｅｇ］を、それぞれ示す。なお、通電時間は、誘導コイルに対する高周波交流電圧の印加開始時からの経過時間を示している。温度上昇は、被加熱体の室温状態に対して上昇した温度を示している。図中の曲線は、誘導加熱装置に対して同一周波数の高周波交流電圧を継続して印加した場合おける被加熱体の温度上昇の変化を示す。複数の曲線は、同一仕様の複数の誘導加熱装置間におけるばらつきを表している。
【００９１】
図から理解できるように、印加する高周波交流電圧の周波数が同一であると、時間の経過とともに被加熱体の温度上昇の勾配が小さくなっていき、飽和傾向があることを示している。したがって、被加熱体の温度上昇が約１５０℃まで到達するまでに約１４〜１８秒を要している。これに対して、高周波交流電圧を印加開始した直後の温度上昇の勾配が図中点線で示すように不変であったと仮定すれば、１５０℃まで約１０．５秒で到達できる筈である。
【００９２】
図６は、高周波交流電圧の周波数と通電時間帯ごとの温度上昇率の関係を示すグラフである。図において、横軸は周波数［ＭＨｚ］を、縦軸は温度上昇率［ｍｄｅｇ／ｓ・Ｗ］を、それぞれ示す。図中の曲線は、第１の実施の形態における誘導加熱ローラ装置に対して高周波交流電圧の印加開始０〜４．５秒間からなる第１の時間帯、４．５〜９秒間からなる第２の時間帯、および９〜１３．５秒間からなる第３の時間帯における周波数と温度上昇率の関係をそれぞれ示している。
【００９３】
図から理解できるように、各時間帯において最も高い温度上昇率と最も低い温度上昇率が得られるのは、第１の時間帯が２．４ＭＨｚ、第２の時間帯および第３の時間帯が２．３ＭＨｚである。したがって、矢印Ａに示すように高周波交流電圧を経過時間とともに変化させれば高い温度上昇率を維持しながら高速加熱を行うことができる。これに対して、矢印Ｂに示すように変化させると、反対に温度上昇が遅くなる。
【００９４】
図７および図８は、被加熱体の材質が異なる場合における図５および図６に示すのと同様な試験結果を示す。
【００９５】
図７においては、約１５０℃まで到達するのに約１１．７〜約１２．５秒を要し、通電時間に対する被加熱体の温度上昇の飽和傾向が比較的少ないが、飽和現象がない場合には約１０秒で到達する。また、図８においては、０〜４．５秒間における第１の時間帯の最も高い周波数が３．１ＭＨｚ、４．５〜９秒間における第２の時間帯の最も高い周波数が２．９ＭＨｚである。したがって、矢印Ａに示すように高周波交流電圧を経過時間とともに変化させれば高い温度上昇率を維持しながら高速加熱を行うことができる。これに対して、矢印Ｂに示すように変化させると、反対に温度上昇が遅くなる。
【００９６】
以下、図９および図１０を参照して本発明の誘導加熱装置におけるその他の実施の形態について説明する。なお、各図において、図１ないし図４と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００９７】
図９は、本発明の誘導加熱装置における第２の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示す主要部の回路ブロック図である。本実施の形態においては、制御手段ＣＣが水晶発振器ＯＳＣに代えて電圧制御発振器ＶＣＯを用いている。そして、電圧制御発振器ＶＣＯの可変制御電位源ＥをタイマＴＭにより各時間帯に応じて可変操作するように構成している。
【００９８】
図１０は、本発明の誘導加熱装置における第３の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示す主要部の回路ブロック図である。本実施の形態においては、制御手段ＣＣが電圧制御発振器ＶＣＯの可変制御電位源Ｅを温度検出手段であるサーミスタＲＴの端子電圧により構成して、被加熱体ＨＲの温度に応じて可変操作するように構成している。なお、サーミスタＲＴは、一端が抵抗器Ｒを介して電位源ｅに接続し、他端が接地されている。
【００９９】
図１１は、本発明の定着装置の一実施の形態を示す縦断面図である。図において、２１は誘導加熱ローラ装置、２２は加圧ローラ、２３は記録媒体、２４はトナー、２５は架台、ＩＣは誘導コイルである。
【０１００】
誘導加熱ローラ装置２１は、図１ないし図４、図９および図１０に示す各実施の形態のものを用いることができる。
【０１０１】
加圧ローラ２２は、誘導加熱ローラ装置２１の加熱ローラＨＲと圧接関係を有して配設されており、両者の間に記録媒体２３を狭圧しながら搬送する。
【０１０２】
記録媒体２３は、その表面にトナー２４が付着することにより、画像が形成される。
【０１０３】
架台２５は、以上の各構成要素（記録媒体２３を除く。）を所定の位置関係に装架している。
【０１０４】
そうして、定着装置は、トナー２４が付着して画像を形成している記録媒体２３が誘導加熱ローラ装置２１の加熱ローラＨＲと加圧ローラ２２との間に挿入されて搬送されるとともに、加熱ローラＨＲの熱を受けてトナー２４が加熱されて溶融し、熱定着が行われる。
【０１０５】
図１２は、本発明の画像形成装置における一実施の形態としての複写機の概念的断面図である。
【０１０６】
図において、３１は読取装置、３２は画像形成手段、３３は定着装置、３４は画像形成装置ケースである。
【０１０７】
読取装置３１は、原紙を光学的に読み取って画像信号を形成する。
【０１０８】
画像形成手段３２は、画像信号に基づいて感光ドラム３２ａ上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、これを紙などの記録媒体に転写して画像を形成する。
【０１０９】
定着装置３３は、図１１に示した構造を有し、記録媒体に付着したトナーを加熱溶融して熱定着する。
【０１１０】
画像形成装置ケース３４は、以上の各装置および手段３１ないし３３を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【０１１１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、被加熱体の温度上昇に伴い出力周波数が変化するように高周波電源装置を制御する制御手段を具備していることにより、被加熱体の温度変化にもかかわらず電力伝達効率を高い状態に維持して高周波誘導加熱を行うことのできる誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１２】
請求項２の発明によれば、加えて制御手段が高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させることにより、被加熱体の高速加熱に好適な誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１３】
請求項３の発明によれば、加えて制御手段が被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することにより、恒温維持に好適な誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１４】
請求項４の発明によれば、加えて制御手段が被加熱体の温度を検出する温度検出手段を含み、電源投入から所定温度までは高周波電源装置の出力周波数を所定時間ごとに変化させ、その後温度検出手段から送出される温度検出信号に基づいて高周波電源装置の出力周波数を帰還制御することにより所定温度に維持することにより、被加熱体の高速加熱およびその後の恒温維持に好適な誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１５】
請求項５の発明によれば、加えて被加熱体が中空の加熱ローラであり、誘導コイルが加熱ローラの内部に配設されるとともに加熱ローラの軸周りに巻回されていることにより、加熱ローラの誘導加熱に好適な誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１６】
請求項６の発明によれば、請求項１ないし５の効果を有する定着装置を提供することができる。
【０１１７】
請求項７の発明によれば、請求項１ないし５の効果を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導加熱装置における第１の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示す主要部の回路ブロック図
【図２】同じく回路図
【図３】同じく誘導コイルおよび加熱ローラの一部切欠中央縦断面図
【図４】同じく横断面図
【図５】通電時間と被加熱体の温度上昇の関係を示すグラフ
【図６】高周波交流電圧の周波数と通電時間帯ごとの温度上昇の関係を示すグラフ
【図７】通電時間と被加熱体の温度上昇の関係を示すグラフ
【図８】高周波交流電圧の周波数と通電時間帯ごとの温度上昇の関係を示すグラフ
【図９】本発明の誘導加熱装置における第２の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示す主要部の回路ブロック図
【図１０】本発明の誘導加熱装置における第３の実施の形態としての誘導加熱ローラ装置を示す主要部の回路ブロック図
【図１１】本発明の定着装置の一実施の形態を示す縦断面図
【図１２】本発明の画像形成装置における一実施の形態としての複写機の概念的断面図
【符号の説明】
ＡＳ…低周波交流電源、ＣＣ…制御手段、ＨＦＳ…高周波電源装置、ＨＲ…加熱ローラ、ＩＣ…誘導コイル、ＯＳＣ…水晶発振器、ＳＷ…切換スイッチ、ＴＭ…タイマ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘｎ…水晶振動子
【図１】
2005050624.tif 000003
【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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