(57)【要約】【課題】  異常昇温に対する温度検知素子の応答性に優れた誘導加熱装置およびそれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】  誘導加熱装置は、加熱ローラ３の端部よりも内側で導線が折返されてなる折返し部２ａにて、折返しの頂点となる頂点部２ｃと、頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３表面との間に、加熱ローラ３の表面温度を検知する温度検出素子４を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラ表面に対向し、かつ、該加熱ローラの回転軸方向の両端部で折返されるとともに該両端部のうちの少なくとも一方の端部では該端部の内側で折返されるように、導線が巻き回されてなる加熱コイルに、交番磁界を発生させ、該交番磁界を作用させることによって上記加熱ローラ表面を発熱させる誘導加熱装置において、
上記加熱ローラの端部よりも内側で導線が折返されてなる折返し部にて、折返しの頂点となる頂点部と、該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間に、該加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
上記折返し部に配置される導線は、上記加熱ローラの回転軸に垂直な方向に積層されるように巻き回されてい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】
さらに、上記加熱ローラに対向しない側から折返し部の少なくとも頂点部を覆うように配置され、上記交番磁界の磁束を補強する磁束集中部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
加熱ローラ表面に対向するとともに該加熱ローラの回転軸方向の少なくとも一方の端部よりも外側で折返されるように、導線が巻き回されてなる加熱コイルに、交番磁界を発生させ、該交番磁界を作用させることによって上記加熱ローラ表面を発熱させる誘導加熱装置において、
上記端部に対向するように、上記加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項５】
上記交番磁界を発生させるために加熱コイルに電流を供給する励磁手段をさらに備え、
上記励磁手段は、スイッチング動作によって、加熱コイルに供給する電流を制御するスイッチング素子を有し、
上記温度検出部は、加熱ローラの表面温度が設定温度以上に上昇する異常加熱を検出した場合に、上記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
上記加熱コイルは、加熱ローラの外表面に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
上記温度検出部は、温度ヒューズと、該温度ヒューズに接続されるリード線部とを備え、
上記温度ヒューズは、上記頂点部と該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間から、加熱ローラの周方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項６記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
上記加熱ローラは、少なくとも、上記交番磁界によって発熱する発熱層と、該発熱層の内部に配置された断熱弾性層を備えていることを特徴とする請求項６又は７記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置およびそれを備える画像形成装置に関するものであり、より詳細には、誘導加熱装置における異常昇温を素早く検知することができる誘導加熱装置および該誘導加熱装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真記録方式によって画像を形成する電子写真機器は記録媒体にトナー像を転写し、この記録媒体に熱及び圧力を付与してトナー像を定着させる。トナー像を定着させるための定着装置としては、近年、省電力の観点から高周波電流を利用した誘導加熱方式による定着装置（以下、誘導加熱装置と記載する）が提案されている。
【０００３】
誘導加熱装置は、加熱源としての加熱コイルと、発熱体としての加熱ローラとを備えている。そして、上記加熱コイルに電流を流すことによって交番磁界を発生させ、加熱コイルからの交番磁界を前記加熱ローラに与える。これにより、加熱ローラに発生する渦電流によってジュール熱が生じ、加熱ローラが発熱する。
【０００４】
加熱ローラの発熱は、加熱ローラの発熱部材に鎖交する磁束によってもたらされるため、発熱部材に鎖交する磁束分布は、加熱コイルの形状によって変化する。つまり、発熱部材に鎖交する磁束が多いほど、加熱ローラの発熱量が多くなる。一方、加熱コイルからの距離が大きくなるにつれて加熱ローラの発熱量は低下する傾向にある。したがって、加熱ローラの発熱エリアは、主に加熱ローラの加熱コイルに面している部分となる。
【０００５】
上記誘導加熱方式を利用した定着装置は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の定着装置では、加熱ローラ内部に加熱コイルを設け、加熱ローラの外側に温度検出センサを設けている。より具体的には、上記加熱コイルは、加熱ローラの内部に設けられ、かつ該加熱ローラの長手方向にわたるコアを中心に、加熱ローラの長手方向の両端部で折返されるように、加熱コイルが巻き回されてなる。
【０００６】
一般に、加熱ローラの発熱エリア内には、加熱コイルの巻き方、加熱コイルの配置位置、加熱ローラの発熱部材の材質等に起因する温度分布が存在する。そのため、上記特許文献１では、発熱エリアのうち最も温度が高くなる位置に、温度検出センサを設けている。すなわち、上記特許文献１では、上記加熱コイルの折返される部分である折返し部が加熱コイルの長手方向の端部よりも外側にある場合には、該長手方向中央部に温度検出センサを設けている。これに対し、加熱コイルの折返し部が、上記長手方向の端部よりも内側にある場合には、加熱ローラの長手方向の端部に温度検出センサを設けている。
【特許文献１】特許第３４２０４３６号公報（登録日：平成１５年（２００３年）４月１８日）
【特許文献２】特開平２００２−４３０４９号公報（公開日：平成１４年（２００２年）２月８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている定着装置では、上記加熱コイルの折返し部内の位置によっても発熱量が異なるため、温度検出センサの配置位置によっては、加熱ローラの温度が必要以上に上昇する異常昇温を素早く検知することができないという問題がある。
【０００８】
すなわち、上記特許文献１に記載の加熱コイルは、加熱ローラの長手方向に伸びる直線部と、該直線部に隣接して加熱ローラの長手方向両端部で折返す折返し部とからなっている。上記直線部の磁束方向と、上記折返し部の磁束方向とは異なっているため、上記折返し部のうち、直線部に隣接する裾部分では、加熱コイルの直線部の磁束と上記折返し部の磁束が互いに干渉しあうことによって磁束が弱くなる。それゆえ、温度検出センサを上記裾部付近に配置すると、上記裾部は他の部分より発熱量が少なくなっているため、温度検知素子は、加熱ローラの発熱ピーク温度よりも低い温度を検出してしまう。したがって、特許文献１に記載の定着装置では、温度検出センサを上記折返し部に配置しても、加熱ローラの異常昇温による過熱を素早く検知することができない可能性がある。
【０００９】
特に、誘導加熱方式を用いる定着装置は、加熱効率が高いため、誘導加熱によって、加熱ローラ温度が短時間に急激に上昇する。それゆえ、異常昇温に対する温度検出センサの応答が遅れると、異常昇温を素早く検出して、定着装置を安全に停止させることができなくなるので、定着装置の熱破損等を招くという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常昇温に対する温度検知素子の応答性が改善された誘導加熱装置、および該誘導加熱装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の誘導加熱装置は、上記の課題を解決するために、加熱ローラ表面に対向し、かつ、該加熱ローラの回転軸方向の両端部で折返されるとともに該両端部のうちの少なくとも一方の端部では該端部の内側で折返されるように、導線が巻き回されてなる加熱コイルに、交番磁界を発生させ、該交番磁界を作用させることによって上記加熱ローラ表面を発熱させる誘導加熱装置において、上記加熱ローラの端部よりも内側で導線が折返されてなる折返し部にて、折返しの頂点となる頂点部と、該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間に、該加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、上記折返し部に配置される導線は、上記加熱ローラの回転軸に垂直な方向に積層されるように巻き回されていてもよい。
【００１３】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、さらに、上記加熱ローラに対向しない側から折返し部の少なくとも頂点部を覆うように配置され、上記交番磁界の磁束を補強する磁束集中部材を備えていてもよい。
【００１４】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、加熱ローラ表面に対向するとともに該加熱ローラの回転軸方向の両端部よりも外側で折返されるように、導線が巻き回されてなる加熱コイルに、交番磁界を発生させ、該交番磁界を作用させることによって上記加熱ローラ表面を発熱させる誘導加熱装置において、上記両端部のうちの少なくとも一方の端部に対向するように、上記加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、上記交番磁界を発生させるために加熱コイルに電流を供給する励磁手段をさらに備え、上記励磁手段は、スイッチング動作によって、加熱コイルに供給する電流を制御するスイッチング素子を有し、上記温度検出部は、加熱ローラの表面温度が設定温度以上に上昇する異常加熱を検出した場合に、上記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、上記加熱コイルは、加熱ローラの外表面に対向するように配置されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、上記温度検出部は、温度ヒューズと、該温度ヒューズに接続されるリード線部とを備え、上記温度ヒューズは、上記頂点部と該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間から、加熱ローラの周方向にずらして配置されていてもよい。
【００１８】
また、本発明の誘導加熱装置は、上記の誘導加熱装置において、上記加熱ローラは、少なくとも、上記交番磁界によって発熱する発熱層と、該発熱層の内部に配置された断熱弾性層を備えていることが好ましい。
【００１９】
本発明の画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記の誘導加熱装置のいずれかを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の誘導加熱装置は、加熱ローラの端部よりも内側で導線が折返されてなる折返し部にて、折返しの頂点となる頂点部と、該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間に、加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられている。加熱コイルの上記頂点部は、加熱コイルの他の部分に発生する交番磁界の影響を受け難いため、加熱コイル表面を、最も高い表面温度（以下、最高温度と記載する）、あるいは、該最高温度に近い温度にまで上昇させることができる。つまり、上記頂点部に対向する領域の加熱コイル表面は、加熱コイル表面の最高温度となる。そのため、上記頂点部に対向する加熱ローラ表面に温度検知素子を配置することによって、加熱コイルの最高温度あるいは最高温度近傍の温度を検出することができる。したがって、加熱ローラ表面が設定温度以上に上昇する異常加熱を、素早くかつ正確に検出することができる。
【００２１】
また、上記折返し部は、加熱ローラの端部に位置するため、温度検出部を加熱ローラの端部に設置することができる。そのため、温度検出部や該温度検出部に接続される配線の設置が容易になるとともに、加熱ローラと加熱コイルとの間に温度検出部を配置する際の設置位置の調整を容易に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の誘導加熱装置は、さらに、上記折返し部に配置される導線は、上記加熱ローラの回転軸に垂直な方向に積層されるように巻き回されていてもよい。これにより、上記頂点部周辺に発生する交番磁界の磁束密度を増大させることができるので、該頂点部に対向する領域の加熱ローラ表面の発熱量を増加させることができる。それゆえ、上記温度検出部によって、加熱ローラ表面の最高温度が検知されるので、加熱ローラの異常加熱を、より一層素早くかつ正確に検出することができる。
【００２３】
また、本発明の誘導加熱装置は、さらに、上記加熱ローラに対向しない側から折返し部の少なくとも頂点部を覆うように配置され、上記交番磁界の磁束を補強する磁束集中部材を備えていてもよい。これにより、上記磁束集中部材は、上記頂点部に発生する交番磁界の磁束密度を増大させるので、該頂点部に対向する加熱ローラ表面の発熱量を増加させることができる。したがって、上記温度検出部は、加熱ローラ表面の最高温度を検知することができるので、加熱ローラの異常加熱を、より一層素早くかつ正確に検出することができる。
【００２４】
また、本発明の誘導加熱装置は、加熱ローラの回転軸方向の両端部よりも外側で折返されるように、導線が巻き回されてなる加熱コイルを備え、加熱ローラの上記両端部のうちの一方の端部に対向するように、加熱ローラの表面温度を検知する温度検出部が設けられている。該構成によれば、加熱コイルが加熱ローラの回転軸方向の長さよりも長い場合にも、加熱ローラの端部に交番磁界の磁束密度が集中するので、該端部の発熱量が大きくなる。それゆえ、この端部に対向するように、温度検出部を設けることによって、加熱ローラの異常加熱をより早くかつ正確に検出することができる。
【００２５】
また、本発明の誘導加熱装置は、さらに、上記交番磁界を発生させるために加熱コイルに電流を供給する励磁手段をさらに備え、上記励磁手段は、スイッチング動作によって、加熱コイルに供給する電流を制御するスイッチング素子を有し、上記温度検出部は、加熱ローラの表面温度が設定温度以上に上昇する異常加熱を検出した場合に、上記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。該構成によれば、加熱ローラの異常加熱が検出された場合に、温度検出部がスイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。これにより、励磁手段から加熱コイルへの電流の供給が停止されるので、交番磁界が発生しなくなり、加熱ローラの発熱を停止させることができる。
【００２６】
このように、温度検出部がスイッチング素子のスイッチング動作で停止させるので、異常加熱に対する温度検出部の応答性を向上することができる。それゆえ、加熱コイルの異常加熱が発生した場合に、加熱ローラの加熱を即座に、かつ安全に停止させることができる。
【００２７】
また、本発明の加熱装置は、さらに、上記加熱コイルは、加熱ローラの外表面に対向するように配置されているので、加熱ローラからの輻射熱に対して、加熱コイルの冷却を容易に行うことができる。また、加熱コイルが高温となって発熱しても、加熱コイルの発熱による導線の損失を抑制することができるので、加熱コイルの加熱効率の低下を防止することができる。
【００２８】
また、本発明の加熱装置は、さらに、上記温度検出部は、温度ヒューズと、該温度ヒューズに接続されるリード線部とを備え、上記温度ヒューズは、上記頂点部と該頂点部に対向する加熱ローラ表面との間から、加熱ローラの周方向にずらして配置されている。これにより、加熱されたリード線部からの熱を効率よく温度ヒューズに伝熱することができる。そのため、上記頂点部と加熱ローラ表面との間に、温度ヒューズを設置するための十分なスペースを確保することができず、温度ヒューズを上記頂点部近傍と加熱ローラとの間に設置することになった場合にも、温度ヒューズにて、加熱ローラの異常加熱を素早く検出することができる。
【００２９】
また、本発明の加熱装置は、さらに、上記加熱ローラは、少なくとも、上記交番磁界によって発熱する発熱層と、該発熱層の内部に配置された断熱弾性層を備えている。そのため、加熱ローラの異常昇温にともなって、内部に断熱弾性層を備えた発熱層が容易に熱膨張することができる。この熱膨張によって、加熱ローラと温度検出部とが接触し、伝熱効率が良くなるので、温度検出部が加熱ローラの異常加熱をより早く検出することができる。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、上記の各誘導加熱装置を備えているので、加熱コイルの最高温度あるいは最高温度近傍の温度を検出することにより、加熱ローラ表面が設定温度以上に上昇する異常加熱を、素早くかつ正確に検出することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図３および図１２ないし図１５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３２】
図１２に、本発明の一実施形態にかかる誘導加熱装置の概略断面図を示す。また、図１（ａ）に、上記誘導加熱装置に備えられている加熱コイル端部の正面図を示し、図１（ｂ）に、上記加熱コイルの側面図を示す。図１２に示す誘導加熱装置１は、例えば電子写真方式の画像形成装置に備えられ、記録紙上の未定着のトナーからなる未定着トナー像を溶融して、記録紙上へのトナー像の加熱加圧定着を行う。より具体的には、上記誘導加熱装置１は、加熱ローラ３を、その外部に配置した加熱コイル２により加熱し、一定温度に加熱された該加熱ローラ３と加圧ローラ１８のニップ部９に、未定着のトナー１７を有する記録用紙Ｐを通紙することで、記録用紙Ｐにトナー像を定着させるものである。すなわち、上記誘導加熱装置１は、図１２に示すように、加熱ローラ３と、加熱コイル２と、加圧ローラ１８と、励磁回路（励磁手段）６０と、図１（ａ）（ｂ）に示す温度検出素子（温度検出部）４とを備えている。
【００３３】
上記加熱ローラ３は、加圧ローラ１８との接触部分であるニップ部９にて、記録用紙Ｐ上のトナーを溶融するとともに、図示しない駆動手段からの駆動力を受けて回転駆動することにより、記録用紙Ｐを搬送しながら、該記録用紙Ｐ上にトナー像を定着させる。図１１に、本実施の形態にかかる誘導加熱装置の加熱ローラ３の断面図を示す。上記加熱ローラ３は、図１１に示すように、芯材４１、断熱弾性部材（断熱弾性層）４２、導電層（発熱層）４３、弾性層４４、離型層４５を備えている。
【００３４】
上記芯材４１は、鉄、アルミニウム、ステンレスなどからなる、中空状の円筒ローラ又は内部に空洞を有していない円柱ローラである。上記断熱弾性部材４２は、芯材４１の外周を覆うように設けられ、後述する導電層４３で発生した熱の芯材４１への放熱防止と、導電層４３を円筒形状に保持する役割を果たす。上記断熱弾性部材４２としては、例えば、耐熱性のシリコンスポンジを用いればよい。
【００３５】
また、上記導電層４３は、誘導加熱によって発熱し、断熱弾性部材４２の外側を覆って設けられている。加熱ローラ３の表面を、定着処理温度まで加熱する立ち上がり時間を短縮するために、導電層４３の肉厚は３０μｍ〜２００μｍ程度に薄肉化されている。上記導電層４３の材質としては、例えば、珪素鋼板、電磁鋼板、ニッケル鋼、鉄等の、磁性を有し、かつ誘導加熱によって発熱する導電性材料を挙げることができる。このうち、比透磁率が高い導電性材料である、珪素鋼板、電磁鋼板、ニッケル鋼が好ましい。あるいは、非磁性材料であって、かつ抵抗値の高い材料であれば、誘導加熱により加熱を行うことができるため、上記導電層４３として、例えば、ＳＵＳ３０４ステンレス材等の抵抗値の高い非磁性材料を用いてもよい。また、導電層４３として、導電性を有していれば、セラミックや耐熱性の樹脂材などの非磁性のベース部材であってもよく、さらに、発熱量を増大させるために、複数の材料からなる複合材で形成されていてもよい。
【００３６】
上記弾性層４４は、上記導電層４３の外周を覆うように形成されている。弾性層４４は、耐熱性を有する弾性材料にて形成され、例えば、耐熱シリコンゴム（ＬＴＶ，ＲＴＶ，ＨＴＶ）にて形成されてなる。上記弾性層４４は、加熱ローラ３と加圧ローラ１８とが圧接した際に形成されるニップ部９のニップ幅を所定の幅で確保して、溶融したトナーと後述する離型層４５との密着性を向上させるために配置されている。
【００３７】
また、上記離型層４５は、弾性層４４の外周面を覆って形成される。上記離型層４５は、ニップ部で加熱されることによって粘度の低下したトナーが、加熱ローラ３に付着することを防ぐ役割をはたす。上記離型層４５としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の離型性を有する材料を用いればよい。
【００３８】
上記加圧ローラ１８は、図１２に示すように、バネなどの図示しない弾性部材によって、加熱ローラ３に圧接されており、上記加熱ローラ３の回転に伴って従動回転する。これにより、加熱ローラ３との接触部分であるニップ部９にて、記録用紙Ｐの搬送及び記録用紙Ｐ上へのトナー像の固着を行う。上記加圧ローラ１８は、加圧側芯材２１と加圧側弾性層２２とを備えている。上記加圧側芯材２１は、鉄、ステンレス、アルミニウム等にて形成されたローラである。また、上記加圧側弾性層２２は、シリコンゴムなどの耐熱性を有する弾性部材によって形成されている。さらに、上記加圧側弾性層２２の表面に、ＰＦＡやＰＴＦＥからなる図示しない離型層を形成してもよい。
【００３９】
また、上記加熱コイル２は、図１２に示すように、上記加熱ローラ３の外側を部分的に覆って、加熱ローラ３の導電層４３（図１１）を発熱させるために設けられている。加熱コイル２は、耐熱性を有する導線を巻き回して形成される。該導線としては、例えば、φ０．３の絶縁膜を有するエナメル線等を３０本撚り合わせたリッツ線を用いる。誘導加熱コイル２に発生する銅損を抑えるために、加熱コイル２の全抵抗値は、０．５Ω以下であることが好ましく、０．１Ω以下であることがさらに好ましい。なお、加熱コイル２には、例えば、酸化膜などの表面絶縁層を有するアルミニウム単線、銅線または銅線ベースの複合線を用いてもよい。
【００４０】
図２に、上記誘導加熱装置１に備えられた加熱ローラ付近の要部を示す斜視図を示し、図３に、上記加熱コイル２の上面図を示す。上記加熱コイル２は、図２および図３に示すように、加熱ローラ３の回転軸に平行な方向に延び、加熱ローラの回転軸方向の両端部にて、加熱ローラ３の外周面に沿って所定の曲率にて折返されるようにして、導線が巻き回されてなる。つまり、加熱コイル２は、加熱ローラ３の回転軸方向に平行な直線部２ｂと、該直線部２ｂ以外の加熱ローラ３の端部に位置する折返し部２ａとを有している。
【００４１】
上記加熱ローラ３の回転軸に平行に延びた直線部２ｂは、上記端部の折返し部２ａの前後にて、巻き回し方向が異なる。上記加熱コイル２には、後述するように、励磁回路６０から電流が供給されるため、巻き回し方向が異なると、加熱コイル２に発生する磁界の方向が異なることになる。従って、上記加熱コイル２では、図３に示すように、上記端部の折返し部２ａの前後に続く直線部２ｂが互いに接触することがないように、上記加熱コイル２の中央部に空間を形成して、導線が巻き回されている。一方、コイル線の２周目以降の巻き回し方向は、１周目の巻き回し方向と同じとなるので、１周目のコイル線に接触するように２周目のコイル線を巻き回している。このように、上記加熱コイル２は、空芯で導線が巻き回されてなるが、コアに導線を巻き回してなっていてもよい。
【００４２】
なお、上記加熱コイル２は、加熱ローラ３に対して１つを配置してもよく、あるいは、記録用紙Ｐのサイズに応じて加熱ローラ３の回転軸方向に沿って複数個配置してもよい。
【００４３】
上記温度検出素子４は、詳細は後述するが、図１（ａ）（ｂ）に示すように、加熱コイル２と加熱ローラ３の回転軸方向の端部との間の、加熱ローラ３のうちの最も発熱する領域に配置され、加熱ローラ３の温度を検出している。該温度検出素子４は、特に、加熱ローラ３表面が設定温度以上に上昇する異常昇温を検出するための異常検知手段として用いられる。そのため、上記誘導加熱装置１には、上記温度検出素子４とは別に、加熱ローラ３の表面温度を検出するための、図１２に示す温度検知部材２５が設けられていてもよい。あるいは、温度検知部材２５を設けずに、上記温度検出素子４が、温度検知部材２５の機能を兼ね備える構成であってもよい。上記温度検出素子４および温度検知部材２５としては、例えば、サーモスタットや温度ヒューズ等を用いることができる。
【００４４】
上記励磁回路６０は、図１２に示すように、上記加熱コイル２、温度検出素子４、温度検知部材２５に接続され、温度検出素子４および温度検知部材２５の検出結果に基づいて、加熱コイル２に、例えば、２０ｋＨｚ以上の交流（高周波電流）を供給する。上記励磁回路６０としては、例えば、ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換のコンバータ回路の一種である、ＳＥＰＰ(シングルエンドプッシュプル)回路を用いればよい。
【００４５】
図１３（ａ）に、上記励磁回路６０の、加熱コイル２に高周波電流を流すためのコイル電流発生部５６を示す。コイル電流発生部５６は、図１３（ａ）に示すように、商用電源のＡＣ成分をＤＣ成分に変換する整流回路５５と、ＤＣ成分に変換された電流を２０ｋＨｚ以上の高周波電流にチョッピングするＤＣ−ＡＣ変換部２６とを備えている。
【００４６】
上記ＤＣ−ＡＣ変換部２６は、図１３（ａ）に示すように、スイッチング動作を行うことによって、加熱コイルに電流を供給する、第１のスイッチング素子５２と第２のスイッチング素子５３とが互いに直列に接続されている。また、上記ＤＣ−ＡＣ変換部２６は、これらのスイッチング素子５２・５３のオン／オフをそれぞれに制御する制御回路５４を備えている。さらに、ＤＣ−ＡＣ変換部２６は、加熱コイル２に直列に接続された共振コンデンサ５１を備えている。なお、上記第２のスイッチング素子５３は、加熱コイル２に並列に接続されている。
【００４７】
上記構成のコイル電流発生部５６では、次のようにして、加熱コイル２に磁界（交番磁界）が発生する。すなわち、制御回路５４は、図１（ａ）および図１２にそれぞれ示す温度検知部材２５および温度検出素子４の検出結果に基づいて、スイッチング素子５２・５３のスイッチング動作を制御する。具体的には、スイッチング素子５２・５３が同時にオン状態とならないように、互いに所定の周期でオン／オフのスイッチングを繰返すように制御する。これにより、共振コンデンサ５１の充放電が行われ、加熱コイル２には、流れる方向が所定の周期で変化する高周波電流が発生する。この高周波電流により、加熱コイル２に生じる磁界の方向が所定の周期で変化して、交番磁界が発生する。
【００４８】
ここで、スイッチング素子５２・５３のオン／オフは、交互に繰返されるので、各スイッチング素子の駆動デューティ比は約５０％に保たれる。従って、上記スイッチング素子５２・５３のスイッチング周期を変化させることにより、スイッチング素子５２・５３の駆動周波数が変更されるように制御される。
【００４９】
また、加熱コイル２は、共振コンデンサ２１に直列に接続されているため、加熱コイル２に流れる電流、すなわち励磁回路６０の出力は、図１５に示すように、スイッチング素子５２・５３の駆動周波数に応じて変化する。つまり、上記ＤＣ−ＡＣ変換部２６では、高周波電流を発生させるために、加熱コイル２と共振コンデンサ５１との共振現象を利用している。そのため、上記駆動周波数が、加熱コイル２のインダクタンスと共振コンデンサ５１の容量とから決定される共振周波数である場合には、励磁回路６０の出力が最大となる。言い換えれば、上記励磁回路６０を用いれば、上記駆動周波数を変化させることにより、励磁回路６０の出力を制御することができる。なお、上記加熱コイル２を加熱する場合には、スイッチング素子５２・５３への逆電流の流れ込みによる破損を防止するために、まず、駆動周波数を共振周波数よりも高い周波数域に設定し、その後、駆動周波数を徐々に共振周波数に近づけるようにするとよい。
【００５０】
なお、図１（ａ）に示す温度検出素子４は、加熱コイル２の異常昇温を検知するものであるため、図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）に示す励磁回路６０におけるスイッチング素子５２に接続することが好ましい。図１３（ｂ）は、第１のスイッチング素子５２に温度検出素子４を接続した場合のコイル電流発生部５６を示す回路図である。
【００５１】
上記温度検出素子４は、上述したように、加熱効率が高い誘導加熱装置によって、加熱ローラ３の表面温度が短時間で急激に上昇した場合の異常昇温を検出するために設けられている。そのため、温度検出素子４としては、熱容量が小さく、異常昇温に対する応答性に優れたものを用いることが好ましい。従って、上記励磁回路６０では、第１のスイッチング素子５２と制御回路５４とに接続されるように、温度検出素子４を配置している。これにより、温度検出素子４は、加熱ローラ３の異常加熱を検知すると同時に、第１のスイッチング素子５２に流れる電流を遮断することができる。その結果、制御回路５４による第１のスイッチング素子５２の駆動が停止される。
【００５２】
つまり、上記したように、上記ＤＣ−ＡＣ変換部２６は、共振現象を利用して、加熱コイル２に高周波電流を流している。従って、スイッチング素子５２・５３のスイッチングのうち、少なくとも１つが停止すると、共振コンデンサ５１の充電または放電が瞬時に行われて、加熱コイル２に電流が流れなくなる。その結果、加熱コイル２に高周波電流が供給されなくなるので、加熱ローラ３の発熱を即座に停止することができる。
【００５３】
このように、温度検出素子４として熱容量の小さいものを用いることによって、ＤＣ−ＡＣ変換部２６に温度検出素子４を接続することができる。さらに、加熱ローラ３表面の異常昇温に対する優れた応答性を確保することができる。
【００５４】
上記にて説明した各構成を備えた誘導加熱装置１では、図１２に示すように、加熱ローラ３に対し、図示しない弾性部材によって加圧ローラ１８が圧接されて、例えば７ｍｍのニップ幅を有するニップ部９が形成される。そして、該ニップ部９が設けられている領域とは異なる領域で、加熱ローラ３の外周を部分的に覆うように、加熱コイル２が配置されている。つまり、上記誘導加熱装置１は、加熱ローラ３の外部に加熱コイル２を有する外部配置型の加熱装置である。
【００５５】
外部配置型の加熱装置は、加熱コイル２を加熱ローラ３の内部に配置する内部配置型の加熱装置に比べて、種々の利点を有している。例えば、外部配置型の加熱装置は、加熱ローラ３からの輻射熱に対して加熱コイル２の冷却が容易である。また、内部配置型の加熱装置よりも、加熱コイル２の飽和温度が低いため、加熱コイル２の絶縁膜の寿命が長く、加熱コイル２の耐久性を向上することができる。さらに、加熱コイル２の絶縁膜として、より耐熱グレードの低い絶縁膜を使用することができるため、コスト削減が可能である。また、加熱コイル２を加熱ローラ３の外部に配置した場合には、加熱コイル２に発生した熱が放熱されやすいため、継続的な加熱を行っても温度上昇が少なく、銅損が少ない。したがって、加熱コイル２による加熱効率の低下を防ぐことができる。さらに、内部配置型の加熱装置に比べて、加熱コイル２を配置するためのスペースを広く確保することができるため、加熱コイル２の巻数の調整が容易であるとともに、加熱装置におけるレイアウト設計の自由度が高い。
【００５６】
上記誘導加熱装置１に備えられている加熱コイル２は、図２および図３に示すように、加熱ローラ３の外周面の周方向に沿って所定の曲率を有するように、巻き回されてなる。つまり、加熱コイル２の折返し部２ａでは、加熱ローラ３の回転軸方向に、巻き回されたコイル線が順に配置され、直線部２ｂでは、加熱ローラの周方向に、巻き回されたコイル線が順に配置されることになる。ここで、加熱コイル２の少なくとも一方の折返し部２ａは、加熱ローラ３の回転軸方向の端部の内側となるように、加熱コイル２が配置されている。
【００５７】
また、図１（ａ）（ｂ）に示すように、上記加熱コイル２の折返し部２ａの中央部、すなわち、該折返し部２ａの前後に続く直線部２ｂから離れた位置であって、折返し部２ａにおける導線の折返しの頂点となる頂点部２ｃと、該頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３の外表面との間に、温度検出素子４が配置されている。ここで、頂点部２ｃとは、該頂点部２ｃを含む実質的に頂点とみなせる、頂点部２ｃ近傍の頂点領域も含むものとする。この頂点部２ｃは、加熱コイル２の折返し部２ａの中で磁束密度の高い領域となっている。
【００５８】
この理由は、上記加熱コイル２の折返し部２ａと直線部２ｂとでは、発生する磁束の磁束方向が異なるため、折返し部２ａの裾部では異なる方向の磁束が干渉しあうことにより発熱量は少なくなることによる。ここで、裾部とは、折返し部２ａのうち、直線部２ｂに隣接する部分、すなわち、折返し部２ａの頂点部２ｃを除く部分である。
【００５９】
一方、頂点部２ｃは、折返し部２ａの中で磁束密度の高い領域であることから、該頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３の領域にて、加熱ローラ３表面の発熱量が最大となり、最も高温になる。したがって、上記頂点部２ｃと該頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３との間に温度検出素子４を設けることで、上記温度検出素子４は加熱ローラ３の発熱ピーク温度を検知することができる。これに対し、折返し部２ａの裾部に温度検出素子４を配置した場合には、上記裾部は加熱コイル２の中でも温度の低い領域となる。そのため、裾部に温度検出素子４を配置しても、加熱ローラ３の発熱ピーク温度を素早く正確に検知することができず、加熱ローラ３の異常加熱に対する温度検出素子４の応答性が低下してしまう。
【００６０】
したがって、温度検出素子４を、加熱コイル２の折返し部２ａの中でも、温度の低い裾部近傍ではなく、頂点部２ｃと、該頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３の外表面との間に設置することによって、加熱ローラ３の異常昇温を素早くより正確に検知することができる。また、加熱コイル２の頂点部２ｃに対向する加熱ローラ３表面は、加熱ローラ３の端部にあるため、温度検出素子４は、加熱ローラ３の端部に配置されることになる。そのため、加熱コイル２の直線部２ｂと加熱ローラ３との間に、温度検出素子４を配置する場合に比較して、温度検出素子４を容易に設置することが可能である。すなわち、温度検出素子４を、頂点部２ｃに対向するように配置する場合には、加熱ローラ３の端部にて、加熱ローラ３の軸方向に温度検出素子４に接続される配線を直線的に配置することができ、短い長さの配線を用いることができる。そのため、温度検出素子４の配線の設置や、温度検出素子の配置位置の管理を容易に行うことができる。また、誘導加熱装置１の各部材の設計や配置の自由度を向上することができる。
【００６１】
これに対し、加熱コイル２の直線部２ｂに温度検出素子４を配置する場合には、温度検出素子４に接続される配線を加熱ローラ３の周方向に沿って配置する、あるいは、加熱ローラ３の回転軸に平行な方向に沿って設置することが考えられる。加熱ローラ３の周方向に沿って上記配線を設置する場合には、加熱ローラ３の外周面に沿うように曲線状に配線を配置する必要があり、加熱ローラ３や加熱コイル２に接触することなく、配線を設置することは容易ではない。また、加熱ローラ３の回転軸に平行な方向に沿って上記配線を設置する場合には、温度検出素子４に接続される配線の長さが長くなる。そのため、加熱ローラ３または加熱コイル２に接触することなく、配線を設置することが困難となる。
【００６２】
なお、温度検出素子４は、加熱コイル２と加熱ローラ３との間に設けられているため、温度検出素子４中で渦電流の発生が懸念される。しかしながら、温度検出素子４と加熱コイル２の線素の断面積が小さいこと、また、加熱コイル２における磁束の発生方向に対して垂直方向に温度検出素子４が配置されていることから、温度検出素子４中の渦電流発生経路は短くなる。したがって、渦電流によって引き起こされる温度検出素子４が誤動作することはない。
【００６３】
次に、上記構成の誘導加熱装置１にて、記録用紙Ｐ上への未定着トナー像の定着処理を行う場合の動作について、詳細に説明する。すなわち、図示しない電源装置によって、上記誘導加熱装置１への通電が開始されると、加熱ローラ３が回転駆動し、これによって加圧ローラ１８が従動回転し、該誘導加熱装置１を定着可能温度まで上昇させるウォームアップが開始される。
【００６４】
上記ウォームアップ時には、加熱コイル２に接続された励磁回路６０がオンになり、スイッチング素子５２・５３（図１３（ａ）（ｂ））のスイッチング動作により、加熱コイル２に電流が供給される。これにより、加熱コイル２が励磁されて、該加熱コイル２に交番磁界が発生する。この交番磁界が、加熱ローラ３の導電層４３に作用することにより、該導電層４３に交流渦電流が誘起され、ジュール熱が発生する。その結果、加熱ローラ３が発熱する。このときの加熱ローラ３の発熱量は、例えば約８００Ｗである。
【００６５】
発熱した加熱ローラ３の表面温度は、温度検出素子４および温度検知部材２５によって常時検知される。温度検出素子４は、上記したように、加熱コイル２の折返し部２ｂの頂点部２ｃに対向するように位置に設けられているので、加熱ローラ３の表面の最も高い温度を検知する。そのため、ウォームアップ時や後述するウォームアップ完了後の定着処理動作時などに、加熱ローラ３表面にて異常昇温が発生した場合には、該異常昇温をいち早く検知して、励磁回路６０から加熱コイル２への電流の供給を即座に停止する。
【００６６】
上記励磁回路６０に備えられた制御回路５４にて、上記加熱ローラ３の表面温度が所定の温度（例えば１８０℃）に達したことが検知されると、励磁回路による加熱コイル２への通電がオン／オフ制御に切り替わり、誘導加熱装置のウォームアップが完了する。なお、ウォームアップ完了後の加熱ローラ３に対する温度検知と温度制御は、温度検出素子４および温度検知部材２５を介して、励磁回路６０内の制御回路５４の制御によって行われ、加熱ローラ３の表面温度は所定の温度に維持されている。
【００６７】
上記のようにして、ウォームアップが完了すると、一定温度に制御された加熱ローラ３が図示しない駆動手段からの駆動力によって回転し、図１２に示すように、記録用紙Ｐはニップ部９に搬送される。該記録用紙Ｐには、トナー１７からなる未定着のトナー像が保持されている。そして、加熱ローラ３と加圧ローラ１８とによって挟持されて搬送されることにより、トナー１７を溶融して、記録用紙Ｐ上にトナー像が定着される。
【００６８】
なお、上記誘導加熱装置１では、加熱ローラ３の外周側に加熱コイル２が配置される構成について説明したが、加熱ローラ３の内周側に加熱コイル２を配置する構成であってもよい。また、加熱コイル２の折返し部２ａは、一方のみが、加熱ローラ３の回転軸方向にて、加熱ローラ３の端部よりも内側に配置されていてもよく、上記折返し部２ａがいずれも、加熱ローラ３の端部よりも内側に配置されていてもよい。つまり、加熱コイル２の、加熱ローラ３の回転軸方向の長さは、加熱ローラ３の回転軸方向の長さと同じ、あるいは、短い構成であればよい。
【００６９】
次に、定着装置として上記誘導加熱装置１を備えた画像形成装置について図２０に基づいて説明すれば以下の通りである。図２０は、本発明の誘導加熱装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本実施の形態にかかる画像形成装置５０は、４色の可視像形成ユニット１０を記録媒体搬送路に沿って配列した、いわゆるタンデム式のカラープリンタである。図２０に示すように、上記画像形成装置５０は、上記誘導加熱装置１に加え、４つの可視像形成ユニット１０、供給トレイ２０、記録紙搬送手段３０を備えている。
【００７０】
供給トレイ２０は、画像形成に使用する記録用紙Ｐを載置するためのものである。記録紙搬送手段３０は、駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２、搬送ベルト３３を備えている。搬送ベルト３３は無端状のベルトであり、記録用紙Ｐを静電吸着させることによって搬送する。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、搬送ベルト３３を張架するとともに、例えば、所定の周速度１３４ｍｍ／ｓで搬送ベルト３３を回動させる。
【００７１】
可視像形成ユニット１０は、記録用紙Ｐの搬送路に沿って配設され、入力された画像情報に応じて画像形成を行い記録用紙Ｐに画像を転写する。上記画像形成装置５０は、カラー印刷を行うために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色に対応して、実質的に同一の構成を有する４つの可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを備えている。以下、可視像形成ユニット１０Ｙについて詳細に説明するが、１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂについても同様の説明を適用することができる。
【００７２】
可視像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５、クリーナー１６を備えている。上記感光体ドラム１１は像担持体であり、帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１表面を帯電させる役割を果たす。レーザ光照射手段１３は、入力された画像情報に応じて感光体ドラム１１表面にレーザ露光を行う。現像器１４は、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を各色のトナーによって顕像化することによりトナー像を形成する。転写ローラ１５は、上記トナー像を記録用紙Ｐに転写する。また、クリーナー１６は、現像器１４での現像処理、及び、感光体ドラム１１からトナー像を記録用紙Ｐに転写後、感光体ドラム１１表面に残留したトナー１７を、除去・回収するために設けられている。
【００７３】
上記構成の画像形成装置５０では、以下の工程により、記録用紙Ｐにトナー像を形成する。すなわち、画像形成装置５０に、外部から画像データが入力されると、感光体ドラム１１の表面を、帯電ローラ１２によって一様に帯電する。その後、レーザ光照射手段１３を用い、入力された画像情報に応じて感光体ドラム１１表面にレーザ露光を行うことにより、感光体ドラム１１表面に静電潜像を形成する。その後、現像器１４からトナーを供給することにより、感光体ドラム１１表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。すなわち、上記静電潜像を現像器１４により顕像化することによりトナー像が得られる。各可視像形成ユニット１０は、それぞれイエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）のトナー像を形成する。
【００７４】
上記可視像形成ユニット１０でのトナー像の形成と平行して、供給トレイ２０から記録用紙Ｐが一枚ずつ分離されて搬送される。その後、感光体ドラム１１上のトナー像の先端と整合するタイミングで、記録用紙Ｐが記録紙搬送手段３０に搬送される。続いて、感光体ドラム１１上のトナー像を、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５によって、記録紙搬送手段３０により搬送される記録用紙Ｐに順次転写する。これにより、記録用紙Ｐにトナー像が形成される。
【００７５】
その後、記録用紙Ｐは、記録紙搬送手段３０の搬送ベルト３３の曲率を有する部分にて記録紙搬送手段３０から剥離され、誘導加熱装置１に搬送される。誘導加熱装置１では、所定の温度に保たれた加熱ローラ３および加圧ローラ１８により記録用紙Ｐに適度な温度と圧力が与えられる。これにより、記録用紙Ｐ上のトナーは溶解して記録用紙Ｐに圧着され、記録用紙Ｐ上にトナー像を定着させる。以上のようにして、本実施の形態にかかる画像形成装置５０は、記録用紙Ｐ上にトナー像を形成することができる。
【００７６】
〔実施の形態２〕
本発明にかかる実施の他の形態について、図４および図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、主に、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
図４は、本実施の形態にかかる誘導加熱装置の加熱コイルの要部を示す斜視図である。また、図５は、本実施の形態にかかる誘導加熱装置の要部を示す側面図である。
【００７８】
上記誘導加熱装置は、前記実施の形態１にて説明した誘導加熱装置１（図２）に備えられた加熱コイル２に代えて、図４に示す加熱コイル２３を備えている。すなわち、該加熱コイル２３は、前記実施の形態１の加熱コイル２の折返し部２ａが積層構造となったものに相当する積層型折返し部２３ａと、上記加熱コイル２の直線部２ｂに相当する直線部２３ｂとを備えている。
【００７９】
より具体的には、上記積層型折返し部２３ａは、図４および図５に示すように、加熱コイル２３の回転軸方向に垂直となる方向に、２段に積層するように導線が巻き回されてなる。一方、直線部２３ｂは、単層になるように形成されている。つまり、本実施の形態では、導線を巻き回す際に、加熱ローラ３の回転軸方向の両端部では、導線を上記回転軸方向に対して重ねて巻き回している。このように、加熱コイル２３の積層型折返し部２３ａが積層構造となっているので、該積層型折返し部２３ａでは、直線部２３ｂに比べて、磁束密度が高くなる。それゆえ、加熱コイル２３の積層型折返し部２３ａの発熱量は、直線部２３ｂよりも大きくなる。
【００８０】
前記実施の形態２で説明したように、温度検出素子４は、前記実施の形態１で説明した加熱コイル２の頂点部２ｃに対応する、加熱コイル２３の頂点部２３ｃと、加熱ローラ３との間に配置されている。したがって、本実施の形態では、積層型折返し部２３ａを設けることにより、温度検出素子４の配置位置における磁束密度を増加するので、該積層型折返し部２３ａおよび温度検出素子４に対向する加熱ローラ２３表面の発熱量を増大させることができる。それゆえ、温度検出素子４は、加熱ローラ３表面の最高温度または該最高温度に近い温度を検出することができるので、加熱ローラ３の表面の異常昇温をより一層素早く検出することができる。
【００８１】
また、上記誘導加熱装置を、画像形成装置の定着装置などに用いた場合、加熱ローラ３に圧接する加圧ローラ１８に撓みが発生して、加熱ローラ３の端部のニップ幅が、中央部に比べて広くなる傾向がある。つまり、加熱ローラ３の端部で加圧ローラ１８との接触面積が大きくなるため、加熱ローラ３の端部では、中央部に比べてより多くの熱が失われ、表面温度が低下しやすい。そのため、本実施の形態では、上記のように、加熱コイル２３に積層型折返し部２３ａを設けることによって、加熱ローラ３の端部における温度低下を抑制している。これにより、加熱ローラ３の表面温度を、全体にわたって均一に保つことができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、積層型折返し部２３ａを２段とし、直線部２３ｂで１段（単層）になるようにコイルを積層させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上記積層型折返し部２３ａは、３段以上に導線が積層されていてもよい。
【００８３】
〔実施の形態３〕
本発明にかかる実施の他の形態について図６に基づいて説明すると以下の通りである。本実施の形態では、主に、前記実施の形態１・２との相違点について説明するものとする。なお、説明の便宜上、実施の形態１・２で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図６に、本実施形態にかかる誘導加熱装置の要部の側面図を示す。該誘導加熱装置は、図６に示すように、加熱コイル２の折返し部２ａの外側に、磁束を集中させて、該折返し部２ａに発生する磁束を補強するための磁束集中部材６が、折返し部２ａの頂点部２ｃを少なくとも覆うように設けられていることを除けば、上記実施の形態１で説明した誘導加熱装置１（図１（ｂ）・図１２）と同様の構成を有している。上記磁束集中部材６は、例えば、ニッケル・マンガン系やマンガン・フェライト系などのフェライト、珪素鋼板、電磁鋼板などの磁性部材からなり、該磁性部材は、加熱ローラ３の導電層４３（図１１）よりも高透磁率の材料であることが好ましい。
【００８５】
図６に示すように、磁束集中部材６は、板状の磁性部材を２つ組み合わせることにより、Ｌ字型になるように形成されている。すなわち、上記磁束集中部材６を構成する一方の磁性部材は、加熱コイル２の折返し部２ａを覆うように該折返し部２ａを挟んで、加熱ローラ３の外表面に対向するように配置される。また、他方の磁性部材は、加熱ローラ３の回転軸方向の加熱コイル２の端部とは反対側にある折返し部２ａの端部側に、加熱ローラ３の回転軸に垂直となるように配置されている。
【００８６】
このように、折返し部２ａを覆うように磁束集中部材６を設けることによって、加熱コイル２の折返し部２ａに磁束を集中させることができる。したがって、上記頂点部２ｃにおける磁束密度が増加するので、温度検出素子４が配置されている領域の加熱ローラ３の発熱量が増加する。したがって、温度検出素子４は、より一層早く、かつ、正確に、加熱ローラ３の異常加熱を検知することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、磁束集中部材６の加熱ローラ３の回転軸方向の断面がＬ字型である場合について説明したが、磁束集中部材６の形状はこれに限定されるものではなく、磁束集中部材６が折返し部２ａを覆うように設けられている構成であればよい。すなわち、板状の磁性部材を、加熱ローラ３および加熱コイル２の折返し部２ａに対向するように配置してもよい。あるいは、磁束集中部材６を、加熱ローラ３および加熱コイル２の折返し部２ａに対向するように磁性部材を配置するとともに、加熱ローラ３の回転軸方向の折返し部２ａの両端部にて、該回転軸に対して垂直な方向にそれぞれ磁性部材を設け、コの字型になるように磁束集中部材を設けてもよい。
【００８８】
〔実施の形態４〕
本発明にかかる実施の他の形態について図８ないし１０に基づいて説明すると以下の通りである。本実施の形態では、主に、前記実施の形態１〜３との相違点について説明するものとする。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１〜３で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図８は、本実施形態にかかる誘導加熱装置の要部を示す斜視図であり、図９は、図８に示す誘導加熱装置の側面図である。また、図１０は、加熱ローラ３、温度検出素子４、加熱コイル２の位置関係を示す断面図である。なお、図１０では、説明の便宜上、後述する断熱保持部材７は示していない。
【００９０】
本実施の形態では、温度検出素子４として温度ヒューズを用いている。図８および図９に示すように、温度検出素子４と折返し部２ａの頂点部２ｃとの間に、断熱保持部材７を有している。また、上記温度検出素子４は、リード線部１９に接続されている。該リード線部１９は、図８に示すように、加熱ローラ３の回転軸方向の端部側から、上記折返し部２ａと加熱ローラ３の外周面との間に進入して、加熱コイル２の頂点部２ｃの周囲で加熱ローラ３の外周面に沿って、コの字型に屈曲し、温度検出素子４に接続されるように設けられている。このように、加熱コイル２の発熱する領域に温度検出素子４に接続されたリード線部１９を配置することにより、リード線部１９も加熱され、リード線部１９の発熱が温度検出素子４に伝わる。これにより、温度検出素子４に効率よく加熱ローラ３表面の発熱を伝えることができる。
【００９１】
また、上記断熱保持部材７は、温度検出素子４およびリード線部１９（以下、両者を温度検出部２７と総称する）の支持部材として設けられるとともに、該温度検出部２７と加熱コイル２との断熱性を確保するために設けられている。この断熱保持部材７を設けることにより、加熱コイル２の折返し部２ａと加熱ローラ３との間にて、温度検出部２７を加熱コイル２に接触することなく、精度よく配置することが可能になる。なお、断熱保持部材７は、耐熱性、断熱性、絶縁性を有する材料で構成されていればよく、例えば、ポリイミドやＰＣ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ材などのエンジニアリング樹脂を用いることができる。
【００９２】
上記温度検出部２７は、温度検出部２７のリード部１９にて、接着剤からなる接着部８を介して、断熱保持部材７に固定されている。これにより、温度検出部２７を、断熱保持部材７に対して安定した状態で精度良く配置して固定することができる。
【００９３】
なお、図９に示すように、上記断熱保持部材７と温度検出素子４との断熱性を向上するために、断熱保持部材７の温度検出素子４に対向する側に凹部を設けるか、リード線部と断熱部材７の接触面積を少なくするためのリブが設置されていてもよい。この凹部に温度検出素子４を配置することにより、該温度検出素子４と断熱保持部材７とが所定間隔を隔てて配置されるので、断熱保持部材７と温度検出素子４との断熱性をより一層向上することができる。
【００９４】
また、図１０に示すように、温度検出素子４は、上記折返し部２ａの頂点部２ｃと加熱ローラ３との間から、加熱ローラ３の周方向に所定量ずれた位置に配置されている。つまり、加熱ローラ３の回転軸と加熱コイル２の折返し部２ａの頂点部２ｃとを結ぶ直線から、該直線及び加熱ローラ３の回転軸に対して垂直な方向に、オフセットさせて設けられている。温度検出素子４の配置位置のオフセット量ｘは、加熱ローラ３の最大の発熱量を検出できる位置に配置されていれば特に限定されないが、加熱ローラ３の外径に対して、２％以上１０％以下程度であることが好ましい。
【００９５】
一般に、加熱ローラ３と加熱コイル２の折返し部２ａの頂点部２ｃとの隙間は、例えば４ｍｍ程度と非常に狭いため、該隙間に温度検出素子４を設置する場合、温度検出素子４を加熱コイル２に接触させることなく、設置することが困難となってしまう。そのため、上記のように、上記隙間の位置からずれた位置に、温度検出素子４をオフセットさせて設置している。これにより、加熱ローラ３と加熱コイル２の頂点部２ｃとの間に、温度検出素子４を設置するための十分なスペースがない場合に、温度検出素子４を加熱コイル２の折返し部２ａの頂点部２ｃの近傍に設置することができる。
【００９６】
また、上記したように、加熱ローラ３と折返し部２との間に、リード線部１９を配置しているので、加熱ローラ表面の発熱は、該リード線部１９によっても温度検出素子４に伝熱される。したがって、加熱コイル２の頂点部２ｃに対向する位置である上記隙間からずれた位置に、温度検出素子４を配置しても、加熱ローラ３表面の最も高い温度を実質的に検出することができると考えられる。それゆえ、温度検出素子４は効率よく加熱ローラ３の異常加熱を検出することが可能になる。
【００９７】
なお、前記実施の形態１にて説明したように、加熱ローラ３の導電層４３（図１１）の肉厚が３０μｍ〜２００μｍ程度に薄く形成され、該導電層４３の内側に断熱弾性部材４２が設けられている場合には、温度検出素子４による異常検知は、次のように行われることもある。すなわち、導電層４３の肉厚が薄い場合、加熱ローラ３の異常昇温時に導電層４３が熱膨脹することがある。このとき、導電層４３の内部が断熱弾性部材４２であると、導電層４３の熱膨張にともなって、断熱弾性部材４２も膨張する。つまり、断熱弾性部材４２を内側に備えることによって、導電層４３が熱膨張されやすい構造となる。導電層４３が熱膨張すると、温度検出素子４と加熱ローラ３とが接触し、温度検出素子４への伝熱効率がよくなる。これにより、温度検出素子４は、即座に加熱ローラ３の異常加熱を検出し、誘導加熱装置の加熱を停止させることができる。
【００９８】
なお、温度検出素子４と加熱ローラ３との間に図示しないシート材を配置し、温度検知素子４と加熱ローラ３とが接触した場合の接触面積を増大させるようにしておいてもよい。また、上記シート材を配置した場合に、該シート材と温度検出素子４との間には微小な空隙が生じる。そのため、より好ましくは、この微小な空隙に、例えば、シリコン等に伝熱性もしくは導電性のフィラーを加えてなる良伝熱性の充填材を充填するとよい。これにより、シート材から温度検出素子４への伝熱性をより一層向上することができる。上記シート材は、例えば、テフロン（登録商標）等の滑り性のよい材料であってもよく、あるいは、該滑り性のよい材料を用いて形成された層が、シート材の加熱ローラ３に対向する側の表面に形成された複合材であってもよい。上記のように、温度検出素子４と加熱ローラ３との間にシート材を配置する場合には、このシート材を介して、温度検出部２７と加熱ローラ３とが常時接触するようにしてもよい。
【００９９】
〔実施の形態５〕
本発明にかかる実施のさらに他の形態について、図７に基づいて説明すると以下の通りである。本実施の形態では、なお、説明の便宜上、前記実施の形態１〜４で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【０１００】
図７は、本実施形態にかかる誘導加熱装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態にかかる誘導加熱装置では、図７に示すように、図１に示す加熱コイル２に代えて加熱コイル６２を備え、加熱ローラ３に代えて加熱ローラ６３を備え、温度検知素子４に代えて温度検知素子６４を備えている。また、加熱コイル６２における折返し部６２ａは加熱コイル２における折返し部２ａに相当する。
【０１０１】
上記誘導加熱装置では、加熱コイル６２は、加熱ローラ６３の内部に設けられ、加熱ローラ６３の回転軸方向の長さが加熱ローラ６３よりも長くなっている。そのため、加熱コイル６２の折返し部６２ａは、加熱ローラ６３の回転軸方向の端部よりも外部にある。ここで、加熱ローラ６３の回転軸方向の両端部にて、加熱ローラ６３よりも外側に折返し部６２ａが配置されていてもよく、あるいは、一方の端部にて、加熱ローラ６３よりも外側に折返し部６２ａが配置されていてもよい。
【０１０２】
上記誘導加熱装置では、温度検出素子６４は加熱ローラ６３の端部の外側に配置されている。加熱コイル６２の折返し部６２ａで発生した磁束は、加熱コイル６３の端部に集中して作用する。そのため、加熱コイル６３の端部における発熱量は、中央部の発熱量に比べて大きくなる。そのため、加熱ローラ６３の端部に温度検出素子６４を設けることによって、加熱ローラ６３の最も高い温度を検出することができる。それゆえ、温度検出素子６４は、加熱ローラ６３の異常加熱を素早く正確に検出することができる。
【０１０３】
上記温度検出素子６４は、加熱ローラ６３の端部の内側、つまり加熱コイル６２と加熱ローラ６３との間に配置されている構成であってもよい。
【０１０４】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の誘導加熱装置は、乾式電子写真機器等における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用の消去装置等に好適に使用できる。また、レーザプリンタ、複写機、ファックス、またはこれらの機能を兼ね備えた複合機などのフルカラーあるいはモノクロの各種電子写真方式の画像形成装置にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる誘導加熱装置の要部の加熱ローラ端部側の正面図であり、（ｂ）は、上記誘導加熱装置を示す側面図である。
【図２】上記誘導加熱装置に備えられた加熱ローラ付近の要部を示す斜視図である。
【図３】上記誘導加熱装置に備えられた加熱コイルを示す上面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる誘導加熱装置の加熱コイルの要部を示す斜視図である。
【図５】上記誘導加熱装置の要部を示す側面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態にかかる誘導加熱装置を示す側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態にかかる誘導加熱装置の要部を示す斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態にかかる誘導加熱装置の要部を示す斜視図である。
【図９】図８に示す誘導加熱装置の要部を示す側面図である。
【図１０】図８に示す温度検出素子および加熱ローラの位置関係を示す断面図である。
【図１１】本発明の誘導加熱装置に備えられた加熱ローラを示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる誘導加熱装置の概略断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は、上記誘導加熱装置に備えられた励磁回路のコイル電流発生部を示す回路図である。
【図１４】本発明の誘導加熱装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図１５】スイッチング素子の駆動周波数と励磁回路の出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０７】
１    誘導加熱装置
２    加熱コイル
２ａ  折返し部
２ｂ  直線部
２ｃ  頂点部
３    加熱ローラ
４    温度検出素子（温度検出部）
６    磁束集中部材
７    断熱保持部材
９    ニップ部
１０    可視像形成ユニット
１１    感光体ドラム
１２    帯電ローラ
１３    レーザ光照射手段
１４    現像器
１５    転写ローラ
１６    クリーナー
１７    トナー
１８    加圧ローラ
１９    リード線部（温度検出部）
２０    供給トレイ
２１    加圧側芯材
２２    加圧側弾性層
２３    加熱コイル
２３ａ  積層型折返し部
２３ｂ  直線部
２３ｃ  頂点部
２５    温度検知部材
２６    ＤＣ−ＡＣ変換部
２７    温度検出部
３０    記録紙搬送手段
３１    駆動ローラ
３２    アイドリングローラ
３３    搬送ベルト
４１    芯材
４２    断熱弾性部材（断熱弾性層）
４３    導電層（発熱層）
４４    弾性層
４５    離型層
５０    画像形成装置
５１    共振コンデンサ
５２    第１のスイッチング素子（スイッチング素子）
５３    第２のスイッチング素子（スイッチング素子）
５４    制御回路
５５    整流回路
５６    コイル電流発生部
６０    励磁回路（励磁手段）
６２    加熱コイル
６２ａ  折返し部
６３    加熱ローラ
６４    温度検出素子（温度検出部）
Ｐ    記録紙
【図１】
2005141952.tif 000003
【図２】
2005141952.tif 000004
【図３】
2005141952.tif 000005
【図４】
2005141952.tif 000006
【図５】
2005141952.tif 000007
【図６】
2005141952.tif 000008
【図７】
2005141952.tif 000009
【図８】
2005141952.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005141952.tif 000012
【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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