(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被定着材の定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体と、前記磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段と、前記励磁手段に交番電流を供給する給電手段と、前記給電手段から前記励磁手段へ供給される電力を検出する電力検出手段と、検出した電力が低下したことにより前記磁性導体が前記定着温度に到達したと判定する判定手段と、を具備し、前記磁性導体は円筒状に形成し外周側に当該磁性導体よりも低抵抗の非磁性材料を積層させ、前記励磁手段は非磁性材料層より内部側に配置する、ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
被定着材の定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体と、前記磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段と、前記励磁手段に交番電流を供給する給電手段と、前記給電手段から前記励磁手段へ供給される電力を検出する電力検出手段と、検出した電力が低下したことにより前記磁性導体が前記定着温度に到達したと判定する判定手段と、を具備し、前記磁性導体を挟んで前記励磁手段と対向するように断熱層を介して非磁性材料を配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
給電手段は、動作時は磁性導体が定着温度以上になる電力を、動作終了後は磁性導体が定着温度よりも低い温度になる電力を励磁手段にそれぞれ供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる、電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、現像器により記録媒体上に形成されたトナー像を定着器で永久固着することが行われている。
【０００３】
熱定着方式の定着器の場合、加熱手段により加熱した熱ローラと、この熱ローラに対向して配置した加圧ローラとのニップに記録媒体を通過させることにより、トナー像を加熱定着する。従来、熱ローラの加熱手段としては、ハロゲンランプが主流である。
【０００４】
近年、電磁誘導加熱方式の定着器が開発されている。この方式では、熱ローラを強磁性導体で構成し、磁束を印加して熱ローラに渦電流を発生させて、熱ローラをジュール熱によって発熱させる。この方式は、記録材料に接触する熱ローラ自体が発熱するため、ハロゲンランプで熱ローラを加熱して間接的に記録材料を加熱するよりも高効率で熱定着を実施できる。
【０００５】
また、電磁誘導加熱方式の場合、強磁性導体としてトナーの定着温度以上のキュリー点を持つものを用いることにより、その自己温度制御特性によって熱ローラの温度制御を行うことができる。このため、特別なサーミスタ及び制御回路を用いなくても良い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の通り自己温度制御は、サーミスタ等の熱センサが不要であるが、ウォーミングアップ時に熱ローラが定着温度に達したことを知ることができない。当該定着器を搭載した画像形成装置において、利用者にウォーミングアップが終了して動作可能であることを知らせる必要がある。また、ウォーミングアップ終了を検知して次の動作を待ち受けるための判断基準が必要になる。このため、熱ローラに熱センサを設けて熱ローラが定着温度に達したことを検知することが考えられるが、これでは、自己温度制御としたメリットが薄れるため好ましくない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱センサを用いることなく、ウォーミングアップ終了を検知する定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、定着装置において、誘導加熱された磁性導体がキュリー点に到達すると、供給手段が励磁手段に供給する電力が低下する現象を利用して、励磁手段への供給される電力が低下した場合に磁性導体が定着温度に到達したことを判定する。
【０００９】
また、本発明は、動作終了後に動作時は第１電圧で動作終了後は前記第１電圧よりも低い第２電圧で前記励磁手段に交番電流をそれぞれ供給することにより、動作状態に応じた適切な電力で稼動する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、被定着材の定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体と、前記磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段と、前記励磁手段に交番電流を供給する給電手段と、前記給電手段から前記励磁手段へ供給される電力を検出する電力検出手段と、検出した電力が低下したことにより前記磁性導体が前記定着温度に到達したと判定する判定手段と、を具備し、前記磁性導体は円筒状に形成し外周側に当該磁性導体よりも低抵抗の非磁性材料を積層させ、前記励磁手段は前記磁性導体の内部に配置する、構成を採る。
【００１１】
この構成により、電力検出手段は、給電手段から、定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段へ、供給される電力を検出し、判定手段は、検出した電力の低下により磁性導体がキュリー点に到達したのを判定するため、簡単な構成により定着装置のウォームアップが終了したことを熱センサを用いることなく知ることができる。
【００１２】
また、磁性導体は円筒状に形成し外周側に当該磁性導体よりも低抵抗の非磁性材料を積層させ、励磁手段は非磁性材料層より内部側に配置する。従って、交番磁束により磁性導体が誘導加熱され、磁性導体の温度が上昇してキュリー温度以上になると非磁性化し、誘導電流は低抵抗率の非磁性材料中を流れる。これにより、磁性導体の温度がキュリー温度以上になると、発熱量が激減するため、自己温度制御特性をさらに向上することができる。
【００１３】
さらに、励磁手段からの磁束は非磁性体となった磁性金属層を通過するが、外側に設けられた非磁性金属層によって磁気エネルギーは反射されて内部に閉じこめられる。つまり、非磁性金属層は磁気シールドとして作用する。従って、磁気ノイズの外部への影響を低減できる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、被定着材の定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体と、前記磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段と、前記励磁手段に交番電流を供給する給電手段と、前記給電手段から前記励磁手段へ供給される電力を検出する電力検出手段と、検出した電力が低下したことにより前記磁性導体が前記定着温度に到達したと判定する判定手段と、を具備し、前記磁性導体を挟んで前記励磁手段と対向するように断熱層を介して非磁性材料を配置した構成を採る。
【００１５】
この構成により、電力検出手段は、給電手段から、定着温度以上のキュリー点を有する磁性導体に対して交番磁束を印加する励磁手段へ、供給される電力を検出し、判定手段は、検出した電力の低下により磁性導体がキュリー点に到達したのを判定するため、簡単な構成により定着装置のウォームアップが終了したことを熱センサを用いることなく知ることができる。
【００１６】
また、交番磁束により磁性導体が誘導加熱され、温度が上昇してキュリー温度以上になると非磁性化する。交番磁束は非磁性化した磁性導体を突き抜けて非磁性材料に到達し、非磁性材料に誘導電流が流れるため、磁性導体及非磁性材料全体としての導電断面積が著しく大きくなって電気抵抗値が極めて小さくなり発熱量が減少するため、自己温度制御特性をさらに顕著にできる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１乃至第２の態様において、給電手段は、動作時は磁性導体が定着温度以上になる電力で、動作終了後は磁性導体が定着温度よりも低い温度になる電力で、励磁手段に交番電流をそれぞれ供給する構成を採る。
【００１８】
この構成により、起動動作又は印刷動作のときには励磁手段に磁性導体が定着温度以上になる電力を供給し、磁性導体の自己温度制御により磁性導体を定着温度以上の設定温度に維持する。動作終了後は磁性導体が定着温度よりも低い温度になる電力に変更して磁性導体を設定温度以下の温度に下げる。これにより、サーミスタ等の熱センサを用いることなく、定着装置の動作状態に応じた適切な電力で画像形成装置を稼動することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態１〜８について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置の構成を示す概略図である。この定着装置１は、複写機又は複写機とファックスの複合機に使用するものを示している。
【００２５】
熱ローラ２は、磁性導体からなる中空円筒体である。この磁性導体としては、適温、すなわちトナーを溶融する温度よりやや高い温度である約２３０℃をキュリー温度とするように調整した磁性合金（感温金属ともいう）を使用している。この例では、磁性合金として、鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケル−クロム合金を使用している。この組合せは、飽和磁束密度が高く、定着装置１には適している。なお別の用途に使用する場合には、当然、熱ローラ２で得たい温度も変わる。従って、磁性合金の組成もこの用途に応じたキュリー温度となるように変更できる。
【００２６】
熱ローラ２のサイズは、この例では、厚さ約１ｍｍ、直径約４９ｍｍとしている。また、熱ローラ２の外周面上には、トナー１３との離型性を向上するために厚さ約１５μｍのフッ素樹脂をコーティングしている。
【００２７】
熱ローラ２の内部には、励磁コイル部４が挿入されている。励磁コイル部４は、中空円筒状のボビン５と、ボビン５の周面上にらせん状に巻き回されたコイル６と、ボビン５内に挿入されたフェライト７とで構成されている。コイル５には、細い導線を束ねてより線としたリッツ線を使用している。フェライト７は、加熱効率を良くする。
【００２８】
この励磁コイル部４のコイル６には、高周波電流を供給するインバータ回路８が接続されている。インバータ回路８には、励磁コイル部４へ供給する電力を可変制御する制御回路９が接続されている。
【００２９】
一方、熱ローラ２の下側には、熱ローラ２に対向して加圧ローラ１０が互いに圧接しかつ回転可能に配置されている。これにより、熱ローラ２及び加圧ローラ１０の間に、表面にトナー１３が付着した記録紙１１を挟持搬送するニップが形成される。加圧ローラ１０の直径は、この例では約４８ｍｍである。
【００３０】
図２は、上記実施の形態１に係る定着装置の制御系を示すブロック図である。
【００３１】
中央演算部（ＣＰＵ）２１は、インバータ回路８に対して制御信号Ｖ0を出力する。インバータ回路８は、商用交流電源２２を電源として高周波電流Ｉ0を発生し、励磁コイル部４に供給する。インバータ回路８は、ＣＰＵ２１からの制御信号Ｖ0に応じた大きさの電力を励磁コイル部４に供給する。電力検出回路２３は、インバータ回路８からの供給電力を検知し、検知信号をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、検知信号に基づいて電力を知ることができる。
【００３２】
図３は、上記実施の形態１に係る定着装置のインバータ回路から励磁コイル部に至る回路図である。
【００３３】
商用交流電源２２から供給された交流を交直変換した直流電源３１の両端は、発振回路３２に接続されている。発振回路３２には、第１及び第２トランジスタ３３、３４からなる直流回路に並列接続されている。第１及び第２トランジスタ３３、３４のベース端子に発振回路３２の出力端子が接続されている。
【００３４】
第１トランジスタ３３のエミッタ端子と第２トランジスタ３４のコレクタ端子の間に、励磁コイル部４の一端が接続されている。励磁コイル部４の他端は直流電源３１の一端に接続されている。
【００３５】
第１及び第２トランジスタ３３、３４と励磁コイル部４との間には、電流検出計３５及び電圧検出計３６が設けられている。電流検出計３５及び電圧検出計３６の検出出力は図示しない電力変換部により電力値に変換した後ＣＰＵ２１に入力される。
【００３６】
上記構成からなる回路において、発振回路３２からの所定の発振周波数でベース電流が第１、第２トランジスタ３３、３４に交互に供給される。これに応じて、励磁コイル部４に例えば２３ｋＨｚの高周波電流を供給する。励磁コイル部４への供給電力は、供給電流値が一定であれば励磁コイル部４のインダクタンスにより変動する。
【００３７】
電流検出計３５及び電圧検出計３６により、励磁コイル部４に供給される電流及び印加される電圧をそれぞれ検出する。電流検出計３５及び電圧検出計３６の検出出力は図示しない電力変換部により電力値に変換した後ＣＰＵ１１に入力される。
【００３８】
ここでは、電力検出回路１３として、電流検出計３５及び電圧検出計３６を例示したが、電流検出計３５及び電圧検出計３６と同等の機能を有する回路であれば置き換え可能である。
【００３９】
以下、上記構成からなる定着装置１の動作について説明する。
【００４０】
図示しないスイッチをオンすると、ＣＰＵ１１よりインバータ回路８に電圧印加命令が出される。これに応じて、インバータ回路８は、励磁コイル部４に高周波電流を供給する。励磁コイル部４は、供給した高周波電流に応じて高周波磁界を発生する。磁性合金からなる熱ローラ２は、生成消滅を繰り返す交番磁束内に置かれるため、熱ローラ２中に磁界の変化を妨げる磁界を生じるように渦電流が発生する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、キュリー点未満の温度及びキュリー点以上の温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図である。図中斜線部は、電流が流れている領域を示している。キュリー点未満の温度では、この渦電流は、図４（ａ）に示すように、熱ローラ２の内表面に集中して流れる。このときに電流の大部分が流れる部分２ａの厚さを表皮深さと呼び、理論的には次式（１）で表される。
【００４１】
δ=５０３．３｛ρ／（ｆ×μ）｝^０．５                （１）
δ：表皮深さ  m
ρ：材料の固有抵抗  Ωm
ｆ：励磁周波数  Hz
μ：材料の比透磁率
この例で用いた磁性合金は、固有抵抗が７．２×１０ｅ−７Ωm、常温での比透磁率が約１００のものを用いている。従って、表皮深さは約０．２８ｍｍとなる。すなわち、常温近くではほとんどの渦電流は熱ローラの内面０．２８ｍｍ以内に集中して流れる。渦電流が流れる通路断面積は極めて小さく抵抗が大きいので、熱ローラ２は大きなジュール熱を生じ、温度が急激に上昇する。
【００４２】
その後、熱ローラ２の温度がキュリー点以上になると磁性合金が非磁化する。このため、比透磁率が約１になるので表皮深さに相当する厚さは、常温時の約１０倍となり、図４（ｂ）に示すように、熱ローラ２の厚さの全体に渡って電流が流れる。従って、渦電流が流れる通路断面積が大きくなり抵抗が小さくなるので、熱ローラ２の発熱量は著しく小さくなる。
【００４３】
熱ローラ２の温度に対する発熱量の変化の様子を図５に示す。図５中、横軸は熱ローラ温度、縦軸は発熱量を表している。図５から明らかなように、比透磁率は実際にはキュリー点温度Ｔｋでいきなり１００から１に変わるのではなく、キュリー点温度Ｔｋに向かって徐々に低下していく。そのため、発熱量も温度上昇に伴って徐々に低下し、キュリー点温度近傍で急速に下がっていく。この例では、常温での発熱量Ｑ１とキュリー点温度以上での発熱量Ｑ２との比は約３対１となった。上述の渦電流の状態変化によって、電流の流れる部分の厚さが常温時に比較してキュリー点温度で約３倍に増加する。これにより、熱ローラ２及び励磁コイル部４の総抵抗が減少する。従って、インバータ回路８より一定電流を励磁コイル部４に供給している場合、発熱量は抵抗に比例するので約３分の１となるからである。
【００４４】
このように、キュリー点を有する磁性合金からなる熱ローラ２及び励磁コイル部４によって温度制御回路等を用いることなくキュリー点付近で温度制御を行うことができる。これを自己温度制御という。
【００４５】
熱ローラ２のキュリー点の設定をトナーが溶融する温度よりやや高い温度である約２３０℃とした場合、熱ローラ２の温度はこの１９０℃付近で安定する。つまり、何かの原因によって部分的に１９０℃を超えようとしても、この瞬間に熱ローラ２の発熱量が低下する。逆に熱ローラ２の１部のみに当たる幅の紙を通す等して温度が低下した場合には、その温度が低下した部分の発熱量が増加する。これにより、熱ローラ２の通紙部分及び非通紙部分の温度差を低減して均一かつ安定した温度で定着を行うことができる。
【００４６】
次に、熱ローラ２の温度上昇及び励磁コイル部４の消費電力の関係について説明する。図６は、上記実施の形態１における熱ローラの表面温度及び励磁コイルの電力の関係を示す特性図である。
【００４７】
図６に示すように、励磁コイル部４に１４００Ｗの電力を供給すると、熱ローラ２の表面温度は１６０℃付近までは略直線的に増加する。１６０℃を超えると温度上昇が鈍くなる。約１９０℃で熱ローラ２の温度は飽和して自己温度制御状態になっている。このときに励磁コイルの電力は、温度１６０℃付近で当初の１４００Ｗから次第に減少し、自己温度制御状態のときには約４００Ｗで安定する。
【００４８】
この電力の低下は、上述のように渦電流の状態変化によって、熱ローラ２及び励磁コイル部４の総抵抗が減少するため、インバータ回路８より一定電流を励磁コイル部４に供給した場合電力が減少するからである。
【００４９】
ＣＰＵ１１は、電力検出回路１３の検知結果に基づいて、励磁コイル部４を流れる電力をモニタする。ＣＰＵ１１は、１４００Ｗの電力が１０００Ｗになったときウォームアップが終了し、定着装置１が使用可であると判定する。なお、この例では、電力値が１０００Ｗになった時点で熱ローラ２の温度は約１７０℃を超えており、定着性から判断した装置動作上の支障はない。
【００５０】
ＣＰＵ１１は、この判定に基づいて所定の処理を行う。例えば、ＣＰＵ１１は、インバータ回路８に電力供給量を減少させるように制御する。これにより、ウォームアップ終了後に適した電力を供給できるため、定着装置１の省エネルギーを達成できる。
【００５１】
また、ＣＰＵ１１は、図２に示す表示部１４にウォームアップ終了した旨の表示を行う。また、ブザー１５を鳴らして利用者にウォームアップ終了を知らせる。
【００５２】
上記実施の形態１に係る定着装置１によれば、熱ローラ２は、自己温度制御特性を有するので、サーミスタを用いなくても定着温度以上の所定温度に熱ローラ２の温度を調節することができる。
【００５３】
また、ＣＰＵ１１は、電力検出回路１３によって検知した励磁コイル部４への供給電力をモニタし、供給電力が低下したことにより熱ローラ２が定着可能温度に達したことを知ることができる。これにより、ＣＰＵ１１は、定着装置１のウォームアップが終了したことをサーミスタなしに判定することができる。このように、自己温度制御型で誘導加熱方式の定着装置１において、簡単な構成でウォームアップ終了を検知し、いつの時点で定着装置１の動作を開始しても良いかを知ることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２に係る定着装置について説明する。図７は、上記実施の形態２に係る定着装置の構成を示す概略図である。図１に示す実施の形態１に係る定着装置１と同様の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００５５】
上記実施の形態２に係る定着装置４０の熱ローラ４１は、上記実施の形態１と同様の磁性合金からなる磁性金属層４２と、磁性合金層４２の外周面上に積層した磁性合金よりも抵抗が低い非磁性金属層４３とで構成されている。
【００５６】
非磁性金属層４３の材質としては、例えばアルミニウム又は銅が適当であり、この例ではアルミニウムを使用した。また、非磁性金属層４３の膜厚は特に限定されないがこの例では０．４ｍｍとした。非磁性金属層４＃の外周面に、トナー１３との離型性を向上するために厚さ約１５μｍのフッ素樹脂層４４がコーティングされている。
【００５７】
以下、上記構成からなる定着装置４０の動作について説明する。
【００５８】
インバータ回路８より励磁コイル部４に例えば２３ｋＨｚの高周波電流を供給する。励磁コイル部４は、供給した高周波電流に応じて高周波磁界を発生する。熱ローラ４１の磁性金属層４２は、生成消滅を繰り返す交番磁束内に置かれるため、磁界の変化を妨げる磁界を生じるように渦電流が発生する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、キュリー点未満の温度及びキュリー点以上の温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図である。図中斜線部は、電流が流れている領域を示している。キュリー点未満の温度では、この渦電流は、図８（ａ）に示すように、磁性金属層４２の内表面に集中して流れる。従って、渦電流が流れる通路断面積は極めて小さく抵抗が大きいので、磁性金属層４２は大きなジュール熱を生じ、温度が急激に上昇する。
【００５９】
その後、熱ローラ４１の温度がキュリー点以上になると磁性合金層４２が非磁化する。この場合、磁性合金の比透磁率が約１となるので、磁束が磁性金属層４２を貫いて発散する。また、熱ローラ４１の厚さ全体に渡って電流が流れようとする。しかし、非磁性金属層４３は、磁性金属層４１に比べて電気抵抗が小さいので、図８（ｂ）に示すように、ほとんどの誘導電流は非磁性金属層４２に流れる。これにより、磁性金属層４２を流れる電流が著しく少なくなり、発熱量が激減する。この結果、熱ローラ４１の表面温度が急激に低くなるので、自己温度制御特性がはるかに向上する。
【００６０】
また、磁束は非磁性体となった磁性金属層４２を通過するが、外側に設けられた非磁性金属層４３によって磁気エネルギーは反射されて内部に閉じこめられる。つまり、非磁性金属層４３は磁気シールドとして作用する。従って、磁気ノイズの外部への影響を低減できる。
【００６１】
自己温度制御特性がもっとも良くあらわれるのは、磁性金属層４２の厚さが表皮深さとほぼ同等であるときである。この場合、上記実施の形態１と同じく磁性金属層４２の磁性合金の固有抵抗が７．２×１０ｅ−７Ωmであるのに対して、非磁性金属層４３を構成するアルミニウムの固有抵抗は２．５×１０ｅ−８Ωmであり、約２９分の１である。また、電流の流れる部分の厚さはほぼ同等である。このため、定電流で駆動したとするとキュリー点温度付近では約２９分の１の発熱しか起こらない。
【００６２】
磁性金属層４２が表皮深さよりも薄い場合はキュリー温度以下でも相当量の誘導電流が外側にある非磁性金属層４３を流れ、それより厚い場合はキュリー温度以上でも磁性金属層４２の中を流れる誘導電流量が増える。通電を開始して目標の温度に到達するまでの時間すなわちウォームアップ時間を短縮させるには金属ローラの熱容量を下げると良い。従って、磁性金属層４２の厚さは自己温度制御性を多少犠牲にしても金属ローラの熱容量を小さくした表皮厚の５０％から金属ローラ強度を上げることを考慮した表皮厚の２００％の範囲にすることが望ましい。自己温度制御特性を持たせた場合、非磁性金属層４３を用いることにより、実施の形態１よりも大幅に熱容量を下げられるので、熱ローラ４１の熱容量を下げてウォームアップ時間を短縮することができる
上述のように、本実施の形態２によれば、熱ローラ４１を磁性金属層４２及びより低抵抗の非磁性金属層４３の二層構造とすることにより、全体の厚みをそれほど増やすことなく、常温時の発熱量に対してキュリー点温度近傍での発熱量を著しく小さくすることができる。さらに、キュリー点温度に近づくときの発熱量の降下も急激となり、それに伴って自己制御温度特性も向上することができる。また、磁気ノイズの外部への影響を低減するシールド効果を高めることが可能である。
【００６３】
（実施の形態３）
以下、次に本発明の実施の形態３に係る定着装置について説明する。
【００６４】
上記実施の形態３に係る定着装置は、上記実施の形態１と同様の構成により、動作モード及びローパワーモードでインバータ回路８から励磁コイル部４に供給する電力を切り換える。以下、制御回路９による供給電圧制御について説明する。なお、次の説明では、定着装置をレーザプリンタに適用した場合について説明するが、複写機、ファクシミリ等においても同様である。
【００６５】
図９は、上記実施の形態３に係る定着装置の制御回路による供給電圧制御を示すフロー図である。
【００６６】
まず、立ち上げ動作及び印刷動作時には、制御回路９は、インバータ回路８により動作時電力、例えば１２００Ｗの電力を励磁コイル部４に供給している。励磁コイル部４は、熱ローラ２を誘導加熱する。このとき、上記実施の形態１で説明したように、熱ローラ２は自己温度制御によりトナー１３の定着可能温度に温度制御される。
【００６７】
工程（以下、ＳＴという）９０１において、制御回路９は、動作が終了したか否か判定する。動作が終了していない場合は、さらに判定を繰り返す。
【００６８】
動作が終了した場合、ＳＴ９０２において、次の原稿の印刷処理の実行待ちがあるか否か判定する。実行待ちがある場合、ＳＴ９０１に戻り、動作終了判定から繰り返す。
【００６９】
実行待ちがない場合、ＳＴ９０３において、制御回路９は計時ｔのカウントを開始する。
【００７０】
ＳＴ９０４において、実行コマンドの入力があるか否か判定する。ここで実行コマンドは、例えば、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）からの印刷処理に基づく実行コマンドである。複写機の場合には、利用者によるコピー操作、例えばスタートキー、テンキー等のキー入力に基づく実行コマンドであっても良い。ここで、実行コマンドがある場合、ＳＴ９０５において、計時のカウントを停止し、ＳＴ９０１に戻る。
【００７１】
一方、ＳＴ９０４において、実行コマンドがない場合、ＳＴ９０６において、計時ｔが所定時間に到達したか否かを判定する。計時ｔが所定時間未満の場合、ＳＴ９０４に戻り実行コマンドの判定を行う。ＳＴ９０６において、計時ｔが所定時間に到達した場合、制御回路９は、所定時間内に印刷動作に入らなかったと判断して、ＳＴ９０７において、供給電力をローパワーモードの設定値、例えば２００Ｗまで低下する。
【００７２】
この設定値は、定着温度よりも低いが動作モード時の電力を供給した場合に素早く定着温度に復帰できる温度に熱ローラ２を維持できる電力であることが好ましい。具体的には、動作モードで電力供給を再開してから３０秒以内で定着可能温度に復帰できる温度に熱ローラ２を維持できるような電力に設定する。この設定温度は実験により求めることができる。
【００７３】
上述の実施の形態３に係る定着装置によれば、サーミスタを使わずに温度制御及び電力制御を行うことを実現できる。すなわち、従来の定着装置の温度制御としては、サーミスタを用いて熱ローラの温度を検知し、熱ローラの温度を動作モードの設定温度に素早く復帰できる待機温度に維持するように励磁コイル部への電力供給を増減している。しかし、このサーミスタを用いた温度制御を、上述の自己温度制御型の定着装置に適用したのでは、サーミスタを用いない利点が薄れる。
【００７４】
そこで、本実施の形態３によれば、動作時は自己温度制御が行われる高い電力（第１電力という）を励磁コイル部４に一定に供給する。動作が終了した後は、第１電力よりも低い、熱ローラ２が定着温度よりも低い温度になる電力（第２電力）を励磁コイル部４に一定に供給する。第２電力によれば、サーミスタを用いなくても熱ローラ２を好適な待機温度に維持できる。これにより、定着装置においてサーミスタレスの温度及び電力制御を達成することができる。
【００７５】
上記実施の形態３では、動作終了から一定時間内に何らかの実行コマンドの入力があるか否か監視した後、供給電力を低下している。しかしながら、動作終了後すぐに供給電力を低下させても良い。
【００７６】
また、動作モード及びローパワーモードの２段階だけでなく、さらに待機時間モード等のように、プリンタ、複写機等の画像形成装置の動作状態に従って多くの動作モードを用意しても良い。
【００７７】
以下の実施の形態４〜８において、定着装置の誘導加熱部の変形例について説明する。以下の説明において、磁性合金及び非磁性合金は上記実施の形態２で説明したものと同様である。
【００７８】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る定着装置の誘導加熱部を示す斜視図である。本実施の形態４では、適温にキュリー温度を設定した磁性合金１０１の外側に、渦巻状に巻いた励磁コイル１０２を、適切な方法で磁性合金１０１とは接触しない形で配置している。また、磁性合金１０１の内側には、磁性合金１０１よりも低抵抗率とした非磁性金属材料１０３を、磁性合金１０１とは空間を設けて配置している。
【００７９】
以上の構成により、励磁コイル１０２が加熱する対象は磁性合金１０２のみとなり、熱効率の高い加熱手段を実現できる。つまり、本実施の形態４によれば、磁性合金１０２と非磁性金属材料１０３とは空間を設けた配置となっているため、励磁コイル１５が加熱する対象は磁性合金１０１のみとなっており、熱ローラ全体を加熱する場合に比べると非常に熱容量の小さい加熱対象となる。また、非磁性金属材料１０３が磁性合金１０１と接触していない状態であっても、磁気的には全く同様に動作する。つまり、磁性合金１０１の温度がキュリー温度を超えた場合には、磁性合金１０１が非磁性となって磁束が磁性合金１０１を透過すると内側にある非磁性金属材料１０３に誘導電流が流れる。
【００８０】
以上のように本実施の形態４によれば、励磁コイル１５が加熱する対象を磁性合金１０１のみとでき、熱効率の高い定着装置を実現でき、所定温度に到達するまでの時間も短縮できる。
【００８１】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図である。本実施の形態５では、図１１に示すように、励磁コイル１１１の配置位置を、被加熱物１１２と磁性合金１０１とが接触する位置、又は、磁性合金１０１が被加熱物１１２に接触する直前の位置に配置している。また、本実施の形態５では、非磁性金属材料１０３は磁性合金１０１とは空間を隔てて磁性合金１０１の１部と対峙する円弧を構成するように配置している。図中に矢印１１４で示す方向に、磁性合金１０１の回転方向を示している。また、本実施の形態５では、加圧ローラ１１５も低抵抗率の非磁性金属材料で構成している。
【００８２】
以上の構成により、励磁コイル１１１は、磁性合金１０１が被加熱物１１２に接触している位置又は被加熱物１１２に接触する直前の位置を加熱する。これにより、所定温度となった磁性合金１０１が直ちに被加熱物１１２を加熱し、磁性合金１０１が高温となっている時間が短くなり、磁性合金１０１の表面からの放熱量が減少して、使用電力の少ない定着装置を実現できる。
【００８３】
なお本実施の形態５では、磁性合金１０１の自己温度制御性を高めるために配置している非磁性金属材料１０３を円弧とし、この非磁性金属材料１０３の作用を非磁性金属材料を使用して構成した加圧ローラ１１５によって補完するようにしている。
【００８４】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図である。本実施の形態６では、励磁コイル１２１を、被加熱物１１２と磁性合金１０１とが離脱する位置に配置している。励磁コイル１２２の配置位置をこの位置としているため、磁性合金１０１が矢印２０に示すように回転して、次に被加熱物１１２に接触するまでには時間がかかる。このため、磁性合金１０１が被加熱物と接触する部分の温度は、励磁コイル１２１による加熱を受ける部分の温度よりは低下するが、温度分布はより均一になる。
【００８５】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図である。本実施の形態７に係る定着装置では、磁性導体フィルムを誘導加熱し、キュリー温度で非磁性となった磁性導体フィルムを透過した磁束による誘導電流を、加圧ローラの中に埋め込んだ電気抵抗率が低い非磁性材料に流すようにした。
【００８６】
組成を調整することによって所定のキュリー温度とした表皮深さとほぼ同じ厚さの磁性導体フィルム１３０をフェライト１３１に巻いた励磁コイル１３２に高周波電流を流して誘導加熱する。磁性導体フィルム１３０は樹脂又はセラミックでできたガイド板１３３の下を滑らせて回転する。そしてトナー粉の乗った紙１３４を磁性導体フィルム１３０と加圧ローラ１３５で挟んで加圧しながら加熱して定着させる。
【００８７】
加圧ローラ１３５は表面が弾力性を持ち、断熱材の役割を果たすシリコーンゴム１３６でできている。加圧ローラ１３５の内側に電気抵抗率が低い非磁性材料１３７が埋め込まれている。こうした加圧ローラ１３５が軸１３８を中心に回転する。このような構成によって、キュリー温度以下では磁性導体フィルム１３０が発熱し、キュリー温度を超えると非磁性となった磁性導体フィルム１３０を透過した磁束１３９による誘導電流が、加圧ローラ１３５の中に埋め込んだ電気抵抗率が低い非磁性材料１３７に流れるようにして発熱量を減らし自己温度制御性能を発揮させる。
【００８８】
なお、電気抵抗率が低い非磁性材料１３７はアルミニウムや銅が良いが、電気抵抗率が低ければ炭素等の非金属でも良い。また軸１３８と同じ材料で一体としても良い。
【００８９】
（実施の形態８）
図１４（ａ）及び１４（ｂ）は、本発明の実施の形態８に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図である。本実施の形態８では、磁性導体パイプ１４０を励磁コイル１４１によって外から加熱している。磁性導体パイプ１４０の内側に空間を介して磁性導体パイプ１４０よりも電気抵抗率が低い非磁性材料１４２を配置している。この非磁性材料１４２の表面に断熱材１４３を磁性導体パイプ１４０と接しないように巻けば、空気も断熱効果を持って熱容量を小さくできると同時に、電気抵抗率が低い非磁性材料１４２、断熱材１４３を固定して磁性導体パイプ１４０のみが回転する構造とすることができる。
【００９０】
一方、図１４（ｂ）のように断熱材１４３を磁性導体パイプ１４０と接触させた場合は、電気抵抗率が低い非磁性材料１４２、断熱材１４３で磁性導体パイプ１４０の強度を補強する構成とすることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置に用いられる定着装置において、熱センサを用いることなくウォーミングアップ終了を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の構成を示す概略図
【図２】上記実施の形態１に係る定着装置の制御系を示すブロック図
【図３】上記実施の形態１に係る定着装置のインバータ回路から励磁コイル部に至る回路図
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、キュリー点未満の温度及びキュリー点以上の温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図
【図５】上記実施の形態１における熱ローラの温度に対する発熱量の変化を示す特性図
【図６】上記実施の形態１における熱ローラの表面温度及び励磁コイルの電力の関係を示す特性図
【図７】本発明の実施の形態２に係る定着装置の構成を示す概略図
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、上記実施の形態２におけるキュリー点未満の温度及びキュリー点以上の温度における渦電流の発生状態を夫々示す断面図
【図９】本発明の実施の形態３に係る定着装置の制御回路による供給電圧制御を示すフロー図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る定着装置の誘導加熱部を示す斜視図
【図１１】本発明の実施の形態５に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図
【図１２】本発明の実施の形態６に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図
【図１３】本発明の実施の形態７に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態８に係る定着装置の誘導加熱部を示す模式図
【符号の説明】
１  定着装置
２  熱ローラ
４  励磁コイル部
８  インバータ回路
９  制御回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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