(57)【要約】【課題】高周波音、尾引きの発生の低減化。【解決手段】金属層１０Ａを有する可撓性中空回転体１０と、前記回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材１６と、前記回転体を間に挟み前記回転体ガイド部材とニップＮを形成する加圧部材３０と、を有し、前記ニップで被加熱材Ｐを挟持搬送して該被加熱材を加熱する加熱装置において、前記回転体において厚みと直交方向の単位面積当たりの重量をＭ［ｇ／ｃｍ２］、金属層の厚みをＴ［ｃｍ］とした場合、１９≦Ｍ／Ｔ≦５０［ｇ／ｃｍ３］であることを特徴とする加熱装置。【選択図】図２
2005346927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有する可撓性中空回転体と、前記回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、前記回転体を間に挟み前記回転体ガイド部材とニップを形成する加圧部材と、を有し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して該被加熱材を加熱する加熱装置において、
前記回転体において厚みと直交方向の単位面積当たりの重量をＭ［ｇ／ｃｍ２］、金属層の厚みをＴ［ｃｍ］とした場合、１９≦Ｍ／Ｔ≦５０［ｇ／ｃｍ３］であることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記装置は更に、前記回転体の金属層に磁場を作用させて該金属層を発熱させる磁場発生手段と、前記磁場発生手段に交番電流を供給する励磁回路と、前記回転体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記励磁回路を制御して前記交番電流の周波数の制御を行い前記回転体の温調をおこなう温調制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記装置は更に、交番電流に応じて発熱して前記回転体の金属層を加熱する熱源と、前記熱源に交番電流を供給する電源回路と、前記回転体または前記熱源近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記励磁回路を制御して前記交番電流の周波数の制御を行い前記回転体の温調をおこなう温調制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記回転体はエンドレスベルト状のフィルム部材であって、周長の少なくとも一部が常にテンションフリーであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記回転体は弾性層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記回転体の弾性層の比重は１．５〜３．０であることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記回転体の弾性層の熱伝導率は０．５〜１．５Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記回転体の金属層の厚みが１０〜７０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の加熱装置。
【請求項９】
前記回転体の金属層の材質がニッケルまたはニッケル合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記回転体の金属層の材質がステンレスであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記回転体の内径は１５〜７０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記回転体の最表層に離型層を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記熱源として、セラミック基板上に抵抗発熱体を形成したセラミックヒータを用いることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項１４】
前記温度検知手段を複数有し、少なくとも１つの温度検知手段が、前記回転体に接触して配置されることを特徴とする請求項２乃至請求項１３の何れかに記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式の画像形成装置に搭載される加熱定着器として用いれば好適な加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
便宜上、従来の加熱装置を、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させ、トナー画像を被記録材に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。
【０００３】
画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で被加熱材としての被記録材（転写材シート・エレクトロファックスーシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、クイックスタートや省エネルギーの観点から電磁誘導加熱方式の装置を用いている。また、電磁誘導加熱方式の定着装置に代えて、コスト、省エネ性に優れたフィルム加熱方式の定着装置も用いられる。
【０００４】
電磁誘導加熱方式の定着装置の一例が特許文献１に開示されている。この方式の定着装置は、電磁誘導発熱性金属層を有する定着フィルム（可撓性中空回転体）に磁束により電流を誘導させてジュール熱によって発熱させている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着フィルムを発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
フィルム加熱方式の定着装置の一例が特許文献２に開示されている。この方式の定着装置は、良導電性金属層を有する定着フィルムをセラミックヒータで加熱させている。この方式によれば、セラミックヒータ及び定着フィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。すなわち、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすれば良く、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）・スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【特許文献１】特開平７−１１４２７６号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁誘導加熱方式の定着装置では、制御性の高い電力制御（温度制御）をおこなうために、励磁回路の交番周波数を変化させて定着フィルム内に設けた磁場発生手段に印加する電力を増減させた時、交番周波数と定着フィルムの共振周波数が重なることがある。この場合に定着フィルムに振動が発生し、その結果、高周波音が発生したり、未定着画像（トナー像）の被記録材への静電吸着力が十分に確保できない条件下、つまりコロナ帯電器で被記録材の除電を行うような場合には、定着フィルムの共振により被記録材上の未定着画像が飛び散って、尾引きとなってしまうことがあった。尾引きとは、上記のように被記録材への静電吸着力が弱い未定着画像が、定着フィルムと加圧ローラ（加圧部材）間の定着ニップ部で被記録材進行方向下流側へ飛び散る現象である。
【０００６】
図１５（Ａ）に電磁誘導加熱方式の定着器構成において定着フィルムが共振を起こす交番周波数範囲を示す。横軸を交番周波数、縦軸を振幅とすると交番周波数範囲２３．８〜５４．１ｋＨｚにおいて単峰特性となり、約３０ｋＨｚを中心に、約２７．５〜３２．５ｋＨｚの交番周波数で定着フィルム１０が共振を起こす。
【０００７】
フィルム加熱方式の定着器構成でもセラミックヒータへの通電をスイッチングすることで制御性の高い電力制御をおこなうことが可能であるが、電源（励磁回路）のスイッチングに伴って発生する熱及び磁界によって定着フィルムが振動することがある。
【０００８】
そこで本発明は、高周波音、尾引きの発生を低減できる加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る加熱装置の代表的な構成は下記のとおりである。
【００１０】
（１）金属層を有する可撓性中空回転体と、前記回転体を回転体の内側において支持する回転体ガイド部材と、前記回転体を間に挟み前記回転体ガイド部材とニップを形成する加圧部材と、を有し、前記ニップで被加熱材を挟持搬送して該被加熱材を加熱する加熱装置において、
前記回転体において厚みと直交方向の単位面積当たりの重量をＭ［ｇ／ｃｍ２］、金属層の厚みをＴ［ｃｍ］とした場合、１９≦Ｍ／Ｔ≦５０［ｇ／ｃｍ３］であることを特徴とする加熱装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転体において厚みと直交方向の単位面積あたりの重量Ｍ［ｇ／ｃｍ２］および金属層の厚みＴ［ｃｍ］とした場合、１９≦Ｍ／Ｔ≦５０［ｇ／ｃｍ３］としたので、高周波音、尾引きの発生を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１は本発明の加熱装置を像加熱装置（定着装置）として適用した画像形成装置の一例の概略構成図である。
【００１４】
本実施例の画像形成装置は、異なる色の画像形成部であるプロセスステーション１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを４個並べて配置し、４色（シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック）でのフルカラーの電子写真方式を用いた装置である。
【００１５】
プロセスステーション１ａ〜１ｄは、像担持体として感光ドラム２ａ〜２ｄを有しており、感光ドラム２ａ〜２ｄの表面は、一次帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電された後、例えばＬＥＤ、レーザなどの露光装置４ａ〜４ｄによる画像情報に基づく露光を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置５ａ〜５ｄによって各色のトナーが付着され、トナー像として現像される。各プロセスステーション１ａ〜１ｄは、プロセスカートリッジとして、画像形成装置本体（図示せず）に対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジは、感光ドラム２ａ〜２ｄ、１次帯電器３ａ〜３ｄ、現像器５ａ〜５ｄ、クリーニング手段６ａ〜６ｄが一体にまとめられた構成になっている。
【００１６】
被加熱材としての被記録材（以下、転写材と記す）Ｐは、給紙カセット７５から給紙ローラ７６によってレジストローラ７７に送り出され、次いで、吸着帯電電源５２より正極性の吸着バイアスが印加される吸着ローラ７２によって転写材担持体としての転写搬送ベルト７８と静電的に吸着されて担持搬送される。
【００１７】
転写搬送ベルト７８は、駆動ローラ８０、吸着対向ローラ８４、テンションローラ７０、７１の４本のローラに巻架されている。この転写搬送ベルト７８の移動方向（矢印方向）に沿って上流から順に、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスステ−ション１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄが略垂直に配置されている。
【００１８】
転写搬送ベルト７８に吸着された転写材Ｐには、各色のプロセスステーション１ａ〜１ｄを順次通過する過程において各転写バイアス電源５４ａ〜５４ｄから各帯電ローラ７４ａ〜７４ｄに帯電バイアスが印加されることで感光ドラム２ａ〜２ｄ上の各色のトナー像が静電的に順次転写される。従って、本実施例では、各色のプロセスステーション１ａ〜１ｄ、各帯電ローラ７４ａ〜７４ｄおよび転写搬送ベルト７８によって作像手段を構成している。
【００１９】
各色のトナー像の転写を受けた転写材Ｐは転写搬送ベルト７８の搬送面から分離されて加熱装置としての画像加熱定着装置１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【００２０】
両面プリントモードの場合は、転写材Ｐは一度定着装置１００を通過した後、再給送パス２０を通ってレジストローラ７７に搬送され、その後上記説明と同様の過程を経て転写材Ｐ裏面に永久画像が形成される。
【００２１】
転写搬送ベルト７８からの剥離時に転写後帯電手段としてのコロナ帯電器８２による帯電方式で転写材Ｐの除電を行い、剥離放電を防止することで画像不良を解消する方法を取っても良い。
【００２２】
両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの転写材Ｐは不図示の再循環搬送機構により再給送パス２０を介して表裏反転され再び吸着ローラ７２を通り転写搬送ベルト７８へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けることで、両面画像プリントが出力される。
【００２３】
（２）定着装置１００
本実施例に示す加熱装置は、可撓性の移動部材として電磁誘導発熱性の円筒状の定着フィルム（定着ベルト）を用いた、加圧ローラ駆動方式、電磁誘導加熱方式の画像加熱定着装置である。
【００２４】
図２は本実施例における加熱装置としての画像加熱定着装置１００の要部の横断面側面模型図、図３は要部の正面模型図である。
【００２５】
この装置１００は、大きく分けて円筒状の支持部材としてのフィルムガイド部材１６と、このフィルムガイド部材１６にルーズに外嵌させた、加熱部材としての円筒状の電磁誘導発熱性の定着フィルム１０と、フィルムガイド部材１６との間に定着フィルム１０を挟んでニップ部Ｎを形成させた、加圧部材としての加圧ローラ３０とからなる。
【００２６】
円筒状のフィルムガイド部材（フィルム支持部材）１６は、耐熱性樹脂成形部品からなる左右一対の横断面略半円弧状桶型半体１６ａと１６ｂとを互いに開口部を向かい合わせて組み合わせることで円筒体を構成させてある。図１中で右側のフィルムガイド部材半体１６ａの内側には、磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁コイル１８などを有する磁場発生手段１５を配設して保持させてある。
【００２７】
本実施例におけるフィルムガイド部材１６の材質としては、耐熱性に優れるものが好ましい。例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＬＣＰ樹脂等といった耐熱性樹脂を選択するとよい。さらに好ましくは、滑り性に優れるものが良く、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂といったフッ素樹脂や、フッ素樹脂等滑り性の良い材料を混入させた耐熱性樹脂で構成すると良い。
【００２８】
加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成型被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性弾性材層３０ｂとで構成されており、芯金３０ａの両端部を装置の不図示のシャーシ側板金間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。
【００２９】
定着フィルム１０を外嵌させたフィルムガイド部材１６は加圧ローラ３０の上側に配置され、フィルムガイド部材１６内に挿通して配設した加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これにより、フィルムガイド部材１６の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００３０】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍ（図２）により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用し、定着フィルム１０の内周面が定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド部材１６の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材１６の外周を回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【００３１】
定着ニップ部Ｎにおけるフィルムガイド部材１６の下面と定着フィルム１０の内面との相互摺動摩擦力を低減させるために、フィルムガイド部材１６の下面の定着ニップ部Ｎに対応する面部分には、耐熱性・低摩擦性の摺動部材４０を配設してある。摺動部材４０は、例えばフッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス、アルミナ、アルミナにガラスをコートしたものなどで構成するのが好ましい。
【００３２】
この摺動部材４０は、少なくとも定着ニップ部Ｎの長さと幅に対応する長さと幅を有する帯板状あるいはテープ状の部材であり、本例ではフィルムガイド部材１６の下面に長手に沿って具備させた嵌め込み用の溝部に位置決め保持させてある。さらには、耐熱性接着剤で固定すると良い。
【００３３】
さらに、摺動部材４０と定着フィルム１０内周面との間に潤滑剤を介在させ、定着フィルム１０の摺動抵抗低減を図っている。本実施形態例においては、潤滑剤としてフッ素グリースを用いている。
【００３４】
定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム１０摺動部近傍のフィルムガイド１６部材および摺動部材４０の構成については、後記（４）項にて詳述する。
【００３５】
図１中右側のフィルムガイド部材半体１６ａの周面には、図４に示すように、その長手方向に所定の間隔を置いて凸リブ部１６ｃを形成具備させ、フィルムガイド部材半体１６ａの周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部１６ｃは図中左側のフィルムガイド部材半体１６ｂにも同様に形成具備することができる。なお、凸リブ形状は定着フィルムの接触摺動抵抗を低減できればよく、形状、向きは任意に選択できる。
【００３６】
２３ａ・２３ｂは円筒状のフィルムガイド部材１６の手前側と奥側の端部に嵌着して配設したフランジ部材であり、定着フィルム１０の回転時に定着フィルムの端部を受けて、定着フィルム１０のフィルムガイド部材１６の長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着フィルム１０の回転に従動で回転する構成にしてもよい。
【００３７】
而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って定着フィルム１０が回転し、励磁回路２７（図４）から励磁コイル１８への給電により発生する磁場の作用で加熱部材としての定着フィルム１０が電磁誘導発熱して定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調される。この状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された転写材Ｐが定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ３０との間に導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルムの外面に密着して定着フィルム１０と一緒に挟持搬送されていく。
【００３８】
転写材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されていく。転写材Ｐ上の加熱定着トナー画像ｔは定着ニップＮを通過後、冷却して永久固着画像となる。
【００３９】
本実施例における画像加熱定着装置１００では、トナーｔに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合には、オイル塗布機構を設けても良い。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行っても良い。
【００４０】
（３）磁場発生手段１５
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。
【００４１】
磁場発生手段を構成する励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本例では１２回巻きで励磁コイルを形成している。
【００４２】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミド等の被覆を用いるとよい。本実施形態例においては、ポリイミドによる被覆を用いており耐熱温度は２２０℃である。
【００４３】
励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００４４】
磁場発生手段１７ａ・１７ｂ・１７ｃ・１８と加圧用剛性ステイ２２の間には、絶縁部材１９を配設してある。絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択するとよい。
【００４５】
図５は、磁場発生手段１５によって発生される交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム１０の金属層としての(発熱層)１０Ａ（図８）に渦電流を発生させる。この渦電流は、金属層１０Ａの固有抵抗によって、金属層１０Ａにジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００４６】
発熱量Ｑは金属層１０Ａを通る磁束Ｃの密度によって決まり、図５のグラフような分布を示す。図５に示すグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の金属層１０Ａでの発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底）。これは、定着プロセスに必要な発熱量が得られる領域である。
【００４７】
この定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段２６（図１）を含む不図示の温調系により励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。温度検知手段２６は定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサであり、本例においてはサーミスタで測定した定着フィルム１０の温度情報を基に定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【００４８】
（４）誘導加熱電源の概略構成
（４−Ａ）全体構成
図６は、加熱装置１００および温調制御手段４００を含む誘導加熱電源３００の全体構成ブロック図である。
【００４９】
３００は誘導加熱電源全体、１００は加熱装置としての定着装置全体、４００は温調制御手段全体を示している。３０１は電源ライン入力端子、３０２はブレーカー、３０３はリレースイッチ、３０４は両波整流をおこなうブリッジ整流回路とコンデンサで構成された整流回路、３０５と３０６は後述するスイッチ素子のゲート制御トランス、３０７は励磁回路としての高周波インバータである。４０１はフィードバック制御回路、４０２はドライバー回路である。
【００５０】
電源ライン入力端子３０１から入力されたＡ．Ｃ．電流は、ブレーカー３０２及びリレー接点３０３を介して整流回路３０４に入る。ここで、リレースイッチ３０３は、定着装置１００の温度が規定の温度を超えて異常昇温した時にオープンになるサーモスイッチ５０の接点を介してオンされている。仮に定着装置１００がトラブルにより異常昇温した場合は、サーモスイッチ５０の接点がオープンになることでリレースイッチ３０３をオフし、さらにこれによって励磁回路３０７の電源からの入力を遮断し、熱暴走から定着装置１００の安全を確保している。次に、Ａ．Ｃ．電流は、整流回路３０４によりＤ．Ｃ．電流に変換される。
【００５１】
一方、定着装置１００の定着フィルム１０の温度はサーミスタ２６で検出され、検出結果はフィードバック制御回路４０１に入力される。本実施例では、定着フィルム１０内面にサーミスタ２６を接触させて温度検出をおこなっている。フィードバック制御回路４０１は、サーミスタ２６の検出結果に基づき目標温度と比較しながらＰＩＤ演算等を行い、励磁回路３０７のスイッチ素子の制御量を算出する。そしてドライバー回路４０２は、フィードバック制御回路４０１からの制御信号を受けて本電源の電圧共振制御に相応しい制御信号でゲート制御トランス３０５・３０６の駆動を行い、励磁回路３０７の励磁コイル１８への出力を制御する。
【００５２】
（４−Ｂ）高周波インバータ（励磁回路）
図７は、誘導加熱電源３００の高周波インバータとしての励磁回路３０７の要部を示す図である。本実施例の励磁回路３０７は電圧共振方式である。
【００５３】
２０１は第１のスイッチ素子、２０５は第２のスイッチ素子である。スイッチング手段としての第１のスイッチ素子２０１はメインのスイッチング動作を行い、励磁コイル１８へ流す電流を制御するものである。第２のスイッチ素子２０５は、第１のスイッチ素子２０１に同期してスイッチング動作を行い、スイッチング動作時の負荷を軽減させるものである。これらのスイッチ素子の具体的な動作としては、第２のスイッチ素子２０５をオープン状態にして第１のスイッチ素子２０１をオン・オフすることにより電圧共振を行わせている。また第２のスイッチ素子２０５を、第１のスイッチ素子２０１がオフしている間に、フライバック電圧が上昇を終える頃にオン、フライバック電圧が下降した頃にオフという動作をさせて、第１のスイッチ素子２０１に電気的な負荷のかからないソフトスイッチングを実現させている。
【００５４】
これらのスイッチ素子２０１・２０５は、定常時の損失及びスイッチ損失が小さいもので、なおかつ高耐圧、大電流タイプのものが良い。一般的に用いるのはＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴといったスイッチ素子である。
【００５５】
１８は励磁コイルである。本実施例では、先述のように、この励磁コイル１８は、定着フィルム１０とともに定着装置１００に設けられている。定着フィルム１０は、励磁回路３０７に対し、インダクタンス成分Ｌと抵抗成分Ｒからなる等価回路で表わすことができる。定着フィルム１０は、励磁コイル１８から発生する高周波磁界と定着フィルム１０との電磁誘導作用により、定着フィルム１０の等価回路に誘導電流が流れ、抵抗成分Ｒにより発生するジュール熱で発熱する。
【００５６】
２０２は第１の逆導通ダイオード、２０６は第２の逆導通ダイオードである。フライバック電圧の振幅が大きく、第１のスイッチ素子２０１のコレクタ端子２０１Ｃ側の電圧がエミッタ端子２０１Ｅ側の電圧より低くなる期間は、第１の逆導通ダイオード２０２がターンオンし、電流が励磁コイル１８に流入する。この期間中、第１のスイッチ素子２０１のコレクタ端子２０１Ｃ側の電圧は０Ｖにクランプされることになる。この様な期間に第１のスイッチ素子２０１をオンすれば、電圧を背負うことなくスイッチオン可能なことが一般に知られている。この様な駆動方法により第１のスイッチ素子２０１のスイッチングに伴う損失は最小とすることができ、効率の良い、ノイズの少ないスイッチングを可能としている。
【００５７】
２０４は第１の共振コンデンサ、２０７は第２の共振コンデンサである。第１のスイッチ素子２０１がオフすると、励磁コイル１８は電流を流し続けようとするため、共振コンデンサ２０４・２０７と励磁コイル１８により定まる共振回路の尖鋭度により、フライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生する。この電圧は電源電圧ＶＢを中心に振動し、そのままオフ状態を保っておくと電源電圧ＶＢに収束する。
【００５８】
励磁コイル１８に流れる電流のピーク値は、第１のスイッチ素子２０１のオン時間とともに増加する。よって、オン時間が長いほど、励磁コイル１８に溜め込まれる励磁エネルギーを増大させることができる。即ち励磁コイル１８に流れる交番電流の交番周波数を変化させることにより、定着装置１００に投入する電力を制御することができる。一方、第１のスイッチ素子２０１のオフ時間は、本実施例においては、フライバック電圧の振動周期に合わせて一定とした。
【００５９】
（５）温調制御
以下に、本発明の特徴である定着装置１００の温調制御について述べる。
【００６０】
図６において、サーミスタ２６の検知結果はフィードバック回路４０１に入力される。フィードバック回路４０１は、この検出結果に基づいてＰＩＤ演算を行って、定着フィルム１０の温度が目標温度を維持するのに最適な電力を出力できる第１のスイッチ素子２０１のオン時間を算出し、この結果をドライバー回路４０２へ出力する。
【００６１】
本実施例では、前述のように第１のスイッチ素子２０１のオフ時間を固定してオン時間を可変させることにより、定着装置１００への電力供給を制御している。ここで、第１のスイッチ素子２０１のオン時間をｔＯＮ、オフ時間をｔＯＦＦ、励磁コイル１８を流れる交番電流の交番周波数をＦとすると、これらの関係は（１）式で表される。
Ｆ＝１／（  ｔＯＮ  ＋  ｔＯＦＦ  ）  …（１）
図１３に、従来の温調制御における第１のスイッチ素子２０１のオン時間ｔＯＮと交番周波数Ｆとの関係を示す。ｔＯＮ  ｍａｘとｔＯＮ  ｍｉｎはそれぞれ、本実施例の温調制御で用いる第１のスイッチ素子２０１の最大オン時間と最小オン時間を示している。また、Ｆ ｍａｘとＦ ｍｉｎはそれぞれ、最小オン時間ｔＯＮ  ｍｉｎに相当する最大交番周波数と最大オン時間ｔＯＮ  ｍａｘに相当する最小交番周波数を示している。前述のように、定着装置１００への供給電力は第１のスイッチ素子２０１のオン時間ｔＯＮの増加とともに増加する。言い換えれば交番周波数Ｆが小さいほど定着装置１００への供給電力は大きくなる。
【００６２】
本実施例では、最大オン時間ｔＯＮ  ｍａｘを２５μｓｅｃ、最小オン時間ｔＯＮ  ｍｉｎを１．５μｓｅｃとし、ドライバー回路４０２によりオン時間ｔＯＮを２５６段階でＰＷＭ制御している。また、第１のスイッチ素子２０１のスイッチオフ時間ｔＯＦＦは１７μｓｅｃで固定としている。交番電流の交番周波数に置き換えれば、最小交番周波数Ｆ ｍｉｎは２３．８ｋＨｚ、最大交番周波数Ｆ ｍａｘは５４．１ｋＨｚであり、これらの周波数の間で２５６段階可変に制御される。
【００６３】
交番周波数Ｆは、２０ｋＨｚ以下の場合人の可聴域となるため使用しない。また、高周波側、特に１００ｋＨｚ以上の場合は電源のスイッチ素子のスイッチングロスが大きくなる、あるいはロスを小さくするために電源装置が高コストとなる。従って、交番周波数Ｆは２０．５〜１００ｋＨｚを使用する。さらに好ましくは２０．５〜６０ｋＨｚとするとよい。
【００６４】
図１４は、従来の温調制御の場合の、画像形成動作時における交番電流の交番周波数の変化を時系列で示した模式図である。
【００６５】
「ウォームアップ時」は、画像形成動作開始後に定着フィルム１０を定着可能な目標温度まで昇温させる状態を指し、定着フィルム１０を素早く昇温させるのに最大電力を供給する必要とする。誘導加熱電源４００は、温調制御手段としてのフィードバック制御回路４０１の演算結果に従って、第１のスイッチ素子２０１のオン時間を最大にすなわち最小交番周波数Ｆｍｉｎの交番電流を出力する。定着フィルム１０の温度が目標温度近傍に到達後、誘導加熱電源４００は、フィードバック制御回路４０１の演算結果に従って、第１のスイッチ素子２０１のオン時間を適切な値に絞り、すなわち交番周波数を適切な値に高め、定着フィルム１０の温度がオーバーシュートしないようにする。
【００６６】
「プリント時」は、実際に転写材としてのメディアが定着装置１００に通紙されている状態を指し、定着フィルム１０を目標温度に維持するために、随時適切な電力供給を必要とする。温調制御手段としてのフィードバック制御回路４０１の演算結果に従って、ＦｍａｘからＦｍｉｎの範囲で適宜最適な周波数の交番電流を出力する。実際には定着装置１００の加圧ローラ３０などの部品が通紙枚数が進むに連れて暖まっていくことにより、定着プロセスに必要な電力は徐々に減少していくため、その結果、使用される交番周波数Ｆも時間と共に徐々に上昇していく傾向がある。
【００６７】
画像形成動作時は使用される交番周波数Ｆが時間と共に変化していくが（図１４）、この過程において、交番周波数Ｆが斜線で示す共振周波数帯に差し掛かると、交番周波数に応じた電磁力により定着フィルム１０の共振が発生する。定着フィルムはその材料及びサイズ、厚み等により定まる共振周波数を有しており、通常はいくつかの共振点が存在するため、広い周波数範囲で見ると図１５（Ｂ）のようになっている。交番周波数が共振周波数帯に入ると、その交番周波数の１／２の周波数で定着フィルムの共振が発生する場合があった。
【００６８】
従来の技術例で説明したように、共振によって高周波音が発生したり、転写材の過帯電に伴なう画像乱れを防ぐために転写材の除電をおこなった場合、同時に未定着トナーの紙への静電吸着力が弱くなり、定着フィルム１０の共振により、未定着トナーが飛び散って、尾引きとなることがあった。
【００６９】
（６）定着フィルム１０
次に、本実施形態の定着装置１００に用いられる定着フィルム１０に関して、図８を用いて詳細に説明する。図８は定着フィルム１０の層構成模型図である。
【００７０】
本実施例の定着フィルム１０は、基層となる電磁誘導発熱性の金属フィルム等でできた金属層１０Ａと、その外面に積層した弾性層１０Ｂと、その外面に積層した離型層１０Ｃの複合構造のものである。金属層１０Ａの内面に摺動層１０Ｄを積層してもよい。また、金属層１０Ａと弾性層１０Ｂとの間の接着、弾性層１０Ｂと離型層１０Ｃとの間の接着のために、各層間にプライマー層（図示せず）を設けてもよい。
【００７１】
略円筒形状である定着フィルム１０において、金属層１０Ａが摺動部材４０と接触する内面側であり、離型層１０Ｃが加圧ローラ若しくは被記録材（被加熱材）と接触する外面側である。
【００７２】
前述したように、金属層１０Ａに交番磁束が作用することにより、金属層１０Ａに渦電流が発生して金属層１０Ａが発熱する。この熱が弾性層１０Ｂ、離型層１０Ｃに伝達されて、定着フィルム１０全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナーｔ画像の加熱定着がなされる。
【００７３】
カラー画像形成装置に用いる定着装置の定着フィルム１０には、高品質画像を実現するため弾性層１０Ｂを設けるほうがよい。また、定着フィルム１０の表面の汚染を防止するために離型層１０Ｃを設けることが望ましく、本実施例でも定着フィルム１０は上記したように金属層１０Ａ、弾性層１０Ｂ、離型層１０Ｃを有している。
【００７４】
定着フィルム１０の径に関しては、小型化の観点から内径７０ｍｍ以下が好ましい。一方で、金属層を有する定着フィルムの場合、径が小さすぎると剛性が高いうえに繰り返し応力がかかり寿命の観点で不利となるため、内径１５ｍｍ以上が好ましい。耐久性の観点から、径が小さいほど、金属層１０Ａの厚みを薄くする必要がある。さらに好ましくは定着フィルム１０の内径は２０〜４０ｍｍであるとよい。
【００７５】
（６−Ａ）金属層１０Ａ
金属層１０Ａとしては、磁性及び非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。又、定着フィルム１０回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００７６】
金属層１０Ａの厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、且つ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数Ｆ［Ｈｚ］と透磁率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］で
σ＝（ρ／πＦμ）１／２
と表される。
【００７７】
この表皮深さσは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっている。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図８に示した金属層深さと電磁波強度の関係を参照）。
【００７８】
金属層１０Ａの厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。金属層１０Ａの厚みが上記範囲よりも薄い場合には、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。又、金属層１０Ａが上記範囲よりも厚い場合には、金属層１０Ａの剛性が高くなりすぎ、又、屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的でなくなる。さらに好ましくは金属層１０Ａの厚みは１０〜７０μｍとするとよい。
【００７９】
（６−Ｂ）弾性層１０Ｂ
弾性層１０Ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００８０】
弾性層１０Ｂの厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では、被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材Ｐの凹凸或いはトナー層ｔの凹凸に加熱面（離型層１０Ｃ）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。即ち、伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。弾性層１０Ｂの厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層１０Ｃが被記録材Ｐ或いはトナー層ｔの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層１０Ｂが上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層１０Ｂの熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層１０Ｂの厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【００８１】
弾性層１０Ｂは、硬度が高すぎると被記録材Ｐ或いはトナー層ｔの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１０Ｂの硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００８２】
弾性層１０Ｂの熱伝導率λに関しては、０．５〜１．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］がよい。熱伝導率λが０．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着フィルム１０の内外の温度差が大きくなり、本実施例の構成では制御が困難になり、また基層の温度を高く保つ必要が生じて定着フィルムの耐久劣化が促進される。逆に熱伝導率が高い材質を弾性層１０Ｂに用いることで、内外面の温度差を小さくできる。つまり、必要な表面温度に対し内面の温度を低く抑えられるため、耐久性の面でも非常に有利となる。熱伝導率λが１．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。
【００８３】
弾性層１０Ｂの比重は１．５〜３．０がよい。比重が１．５以下の場合には定着フィルムの弾性層の厚みが大きくなり、定着フィルムの内外の温度差が大きくなり、本実施例の構成では制御が困難になり、また基層の温度を高く保つ必要が生じて定着フィルムの耐久劣化が促進される。比重が３．０よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。
【００８４】
（６−Ｃ）離型層１０Ｃ
離型層１０Ｃは、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００８５】
離型層１０Ｃの厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層１０Ｃの厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層１０Ｃの厚さが上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層１０Ｃに樹脂系の材質を用いた場合は、離型層１０Ｃの硬度が高くなりすぎて、弾性層１０Ｂの効果がなくなってしまう。
【００８６】
（６−Ｄ）摺動層１０Ｄ
摺動層１０Ｄとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等の耐熱樹脂がよい。
【００８７】
摺動層１０Ｄを設けることにより、定着装置１００使用初期において回転起動トルク（駆動ローラとしての加圧ローラ軸におけるトルク）を低く抑えられることに加え、定着フィルム１０の金属層１０Ａの摩耗を防ぐことができるため、定着装置１００を長時間使用しても回転駆動トルクの上昇を抑えることができる。摺動層１０Ｄは、金属層１０Ａに発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱する効果もあるため、摺動層１０Ｄがない場合と比較して転写材Ｐ側への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることもできる。
【００８８】
また、摺動層１０Ｄの厚さとしては１〜１０００μｍが好ましい。摺動層１０Ｄの厚さが１μｍよりも小さい場合には耐久性が不足するうえ、断熱性も小さい。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７及び励磁コイル１８から金属層１０Ａ距離が大きくなり、磁束が十分に金属層１０Ａに吸収されなくなる。
【００８９】
（７）定着フィルム１０の高周波音、尾引き発生低減策
下記表１に、金属層材料（表１では発熱層材料）としてニッケル（内径３０ｍｍ）、ＳＵＳ４３０(内径３０ｍｍ)を用いた各定着フィルムにおいて、厚みと直交方向単位面積当たりの重量Ｍ［ｇ／ｃｍ２］、金属層の厚みＴ［ｃｍ］から求められるＭ／Ｔ［ｇ／ｃｍ３］と、プリント時の定着フィルム共振発生の有無を示す。
【００９０】
【表１】
2005346927.tif 000003
【００９１】
定着フィルムの重量が大きいほど共振周波数は低く、定着フィルムの金属層以外の重量が大きいほど共振周波数は低く、金属層の剛性が高くなるほど共振周波数は高くなる傾向にある。弾性層に比重の小さい材質を用いた場合、弾性層の厚みを大きくすることで共振を防ぐことが可能だが、上記したように定着フィルム内面と表面の温度差が大きくなり、制御、金属層の耐久性の面で不利である。また、金属層が厚いと剛性が高すぎる上、表１からもわかるように共振の面でも不利である。
【００９２】
弾性層に比重の小さな材質を使用しても、金属層の厚みを小さくすることで共振を抑え、かつ高画質の画像を提供することも可能であるが、製造上のばらつきによっては定着フィルムの共振、あるいはその他の画像問題が発生しやすい。さらには、弾性層の比重と熱伝導には比較的相関があり、比重の小さな材質を選択すると熱伝導性も低下してやはり定着フィルム内外面の温度差が大きくなりやすい。したがって、弾性層の材質としては、硬度が上がり過ぎない範囲で比重／熱伝導性の高い材質を選択するほうがよい。
【００９３】
１９≦Ｍ／Ｔ≦５０［ｇ／ｃｍ３］を満たすような金属層を有する定着フィルムを用いた場合、つまり２０ｋＨｚ以下のスイッチング周波数を用いない限り共振を起こさない定着フィルムを用いた場合には、定着フィルムの共振に伴う高周波音、画像不良、またその他の弊害のないプリントをおこなうことが可能であった。
【００９４】
また、定着フィルム１０の材料／構成を上記条件に合うように選定することによって、定着フィルム製造上のばらつきがあってもプリント時に定着フィルムの共振が起こらないような定着装置を提供できる。
【００９５】
さらには、上記したように耐久性の面でも有利となる。
【００９６】
金属層の材質は上記表１で説明しているニッケル、ＳＵＳ４３０のみに限られるものではないが、本実施例で説明した誘導加熱方式の定着装置においては金属フィルム１０の材質は上記したように強磁性体が好ましく、強度等の観点からたとえばニッケル合金等を用いる場合でも強磁性材料の割合が高いことが望ましい。
【００９７】
また、本実施例においては、電圧共振型の励磁回路を用いた場合について述べてきたが、励磁回路は電流共振型でもよい。
【００９８】
以上説明したように、本実施例によれば、励磁回路３０７のスイッチ素子２０１・２０５の交番周波数で共振しない、つまり誘導加熱電源３００の駆動周波数と定着フィルム１０の共振周波数が一致しない定着フィルム１０を備えた定着装置１００を実現できた。従って、定着フィルム１０の振動に伴う画像不良（尾引き）及び不快な高周波音が発生しない。
【実施例２】
【００９９】
〈第２の実施例〉
図１０は本実施例の画像加熱定着装置の要部の横断面側面模型図である。
【０１００】
１０は実施例１に示す円筒状もしくはエンドレス状の耐熱性の定着フィルムである。前記定着フィルム１０はフィルムガイド１６ｃにルーズに外嵌させてある。
【０１０１】
１６ｃは横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性のフィルムガイド、１２は熱源としての加熱用ヒータであり、フィルムガイド１６ｃの下面の略中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に嵌入して固定支持させてある。
【０１０２】
前記加熱用ヒータ１２は、耐熱性、摺動性等の観点からセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したセラミックヒータを用いるとよく、セラミックとしてはアルミナ、窒化アルミなどが用いられる。
【０１０３】
本実施例の定着装置においては、励磁コイルは設けず、定着フィルム１０とフィルムガイド１６ｃの摺動部にセラミックヒータ１２を設け、セラミックヒータ１２の発熱を定着フィルム１０を介して転写材Ｐに伝えるフィルム加熱方式である他、セラミックヒータ１２に交番電流を供給するため電源の構成が一部異なる以外は第１の実施例とほぼ同様の構成である。
【０１０４】
温度検知手段（不図示）は定着フィルム１０またはセラミックヒータ１２に接触または離間した状態で定着フィルムまたはセラミックヒータの温度を検知する。
【０１０５】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動による前記加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用して、前記定着フィルム１０がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ１２の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド１６ｃの外回りを回転状態になる。
【０１０６】
本実施例のヒータ加熱電源３００は高周波インバータ（電源回路）３０８を有するため、力率の観点から、特に電流の面で制限の大きな高速機において有用である。インバータ電源のスイッチング周波数は、実施例１と同様の理由で２０．５〜１００ｋＨｚ、さらに好ましくは２０．５〜６０ｋＨｚを用いるとよい。フィルム加熱方式の装置は、定着装置に励磁コイルやフェライトコア等を必要としないため、比較的安価である。また誘導加熱方式よりも広い範囲から金属層の材料を選択できる。実際には強度、コストの観点からステンレス、ニッケル合金などを選択するとよい。熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の装置に比べて格段に省電力化、ウエイトタイム短縮化が可能であり、クイックスタート性があり、機内昇温も抑えられる等の利点がある。
【０１０７】
図１１は、加熱装置１００および温調制御手段４００を含むヒータ加熱電源３００の全体構成ブロック図であり、実施例１同様、温度検知手段であるサーミスタ２６によって定着フィルムまたはセラミックヒータの検知温度に応じてインバータ３０８からの出力を制御する。
【０１０８】
図１２は、ヒータ加熱電源３００の高周波インバータ３０８の要部を示す図である。実施例１よりも簡素な構成のインバータとしてあるが、基本動作は実施例１と同様である。２０１はスイッチ素子である。スイッチング手段としてのスイッチ素子２０１はスイッチング動作をおこなって、セラミックヒータ１２へ流す電流を制御するものである。スイッチ素子２０１は実施例１と同様、定常時の損失及びスイッチ損失が小さいもので、なおかつ高耐圧、大電流タイプのものが良い。一般的に用いるのはＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴといったスイッチ素子である。２０４は共振コンデンサである。スイッチ素子２０１がオフすると、コイルＬは電流を流し続けようとするため、共振コンデンサ２０４とコイルＬにより定まる共振回路の尖鋭度により、フライバック電圧と呼ばれる高電圧が発生する。この電圧は電源電圧ＶＢを中心に振動し、そのままオフ状態を保っておくと電源電圧ＶＢに収束する。
【０１０９】
ヒータ１２は抵抗成分により発生するジュール熱で発熱する。ヒータ１２に流れる電流のピーク値は、スイッチ素子２０１のオン時間とともに増加する。よって、オン時間が長いほどヒータ１２における発熱を増大させることができる。即ちヒータ１２に流れる交番電流の交番周波数を変化させることにより、定着装置１００に投入する電力を制御することができる。スイッチ素子２０１のオフ時間は、本実施例においては、フライバック電圧の振動周期に合わせて一定とした。
【０１１０】
フィルム加熱方式の定着装置では誘導加熱方式よりもインバータ電源から定着フィルムが受ける影響は小さいが、定着フィルムはヒータの振動、電源のスイッチングによって発生する磁場および周期的に発生する熱による力を受け、誘導加熱方式の定着フィルムと同様に共振することがある。しかしながら、実施例１同様に定着フィルムの構成、材質を選択することでプリント時に発生する定着フィルムの共振を防止可能である。
【０１１１】
以上説明したように、本実施例によれば、電源回路３０８のスイッチ素子２０１の交番周波数で共振しない、つまりヒータ加熱電源３００の駆動周波数と定着フィルム１０の共振周波数が一致しない定着フィルム１０を備えた定着装置１００を実現できた。従って、定着フィルム１０の振動に伴う画像不良（尾引き）及び不快な高周波音が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】第１の実施例の定着装置の要部の横断面側面模型図
【図３】同じく要部の正面模型図
【図４】内部に磁場発生手段を配設支持させた右側のフィルムガイド部材半体の斜視模型図
【図５】磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図
【図６】定着装置および温調制御手段を含む誘導加熱電源の全体構成ブロック図
【図７】誘導加熱電源の励磁回路の要部を示す図
【図８】金属層を有する定着フィルムの層構成模型図
【図９】金属層深さと電磁波強度の関係を示したグラフ
【図１０】第２の実施例の定着装置の要部の横断面側面模型図
【図１１】加熱装置および温調制御手段を含むヒータ加熱電源の全体構成ブロック図
【図１２】ヒータ加熱用の高周波インバータ電源回路の要部を示す図
【図１３】従来の温調制御におけるスイッチング素子のオン時間ｔｏｎと交番周波数ｆとの関係を示す図
【図１４】従来の温調制御における画像形成動作時の交番周波数の変化を時系列で示した模式図
【図１５】交番周波数と定着フィルム共振の振幅との関係を示す図
【符号の説明】
【０１１３】
Ｎ…定着ニップ部
Ｐ…転写材
１０…定着フィルム（回転体）
１０Ａ…金属層
１２…加熱用ヒータ
１５…磁場発生手段
２６…サーミスタ（温度検知素子）
３０…加圧ローラ（加圧部材）
５０…サーモスイッチ
１００…定着装置
２０１…第１のスイッチ素子（スイッチング手段）
２０５…第２のスイッチ素子
３００…加熱電源
３０７…高周波インバータ（励磁回路）
３０８…高周波インバータ
４００…温調制御手段
４０１…フィードバック回路
４０２…ドライブ回路
【図９】
2005346927.tif 000004
【図１２】
2005346927.tif 000005
【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１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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