(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する構成の電子写真装置の定着装置において、
前記エンドレス部材の金属層の温度を検知する温度検知手段が前記エンドレス部材の金属層の回転方向および長手方向のそれぞれに、所定の間隔で２カ所以上設けられ、前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始された時、前記温度検知手段の少なくとも１つにより検出される前記エンドレス部材の停止中の温度が、最終設定温度よりも高い温度になった後に、前記エンドレス部材の回転が開始されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する構成の電子写真装置の定着装置において、
前記エンドレス部材の金属層の温度を検知する温度検知手段が前記エンドレス部材の金属層の回転方向および長手方向のそれぞれに、所定の間隔で２カ所以上設けられ、前記温度検知手段により検知される前記エンドレス部材の金属層の待機時の前記円周方向の温度差が一定の値以上になった場合に、前記エンドレス部材が回転されることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば静電複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置において、被定着材にトナー像（画像）を定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた複写装置に組み込まれる定着装置は、被定着材上に形成された現像剤すなわちトナーを加熱して溶融させ、被定着材にトナーを固着するものである。なお、定着装置に利用可能なトナーを加熱する方法としては、ハロゲンランプ（フィラメントランプ）による放射熱を用いる方法が、広く利用されている。
【０００３】
熱源としてハロゲンランプを用いる方法においては、被定着材とトナーに所定の圧力を提供可能に一対のローラを設け、そのローラの少なくとも一方のローラを中空円柱としてその内部空間に、円柱状に構成したハロゲンランプを配置する構成が広く用いられている。この構成においては、ハロゲンランプが配置されたローラは、他の一方のローラと接する位置で作用部（ニップ）を形成し、ニップに案内された被定着材およびトナーに、圧力と熱を提供する。すなわち、ランプが設けられた加熱ローラと加熱ローラに従動して回転する加圧ローラとの圧接部（ニップ）である定着ポイントに、被定着材すなわち用紙を通過させて、用紙上のトナーを融着させて、用紙に定着するものである。
【０００４】
ハロゲンランプを用いた定着装置においては、ハロゲンランプからの光と熱が加熱ローラの全周方向に放射されて全体が加熱される。この場合、光が熱に変換される際の損出と、ローラ内の空気を暖めてローラに熱を伝達する際の効率等を考えると熱変換効率は、６０〜７０％であり、熱効率が低く、消費電力が多く、しかも、ウォーミングアップ時間も長くなることが知られている。
【０００５】
このため、近年、加熱ローラと加圧ローラに代えて、円筒状の耐熱性フィルム材を用いた定着装置が実用化されている。この構成は、発熱体と、発熱体に密着して移動する耐熱性フィルムからなり、耐熱性フィルムを発熱体に密着させて、フィルムを被定着材と一緒に移動させることで発熱体の熱エネルギーをフィルムから被定着材に付与する定着装置である。
【０００６】
この定着装置では、ライン状の発熱体の長手方向の温度を均一に管理する必要があり、製造時の均一性や動作時の高精度な温度制御が要求され、しかも高速の複写機では、発熱体の熱量を高熱量としなければならないため、消費電力も多くコストを低減することができない。
【０００７】
ハロゲンランプを用いる方法や耐熱性フィルムを用いる方法に代わる定着装置として誘導加熱を用いるものが提案されている。例えば、特開平８−７６６２０号公報には、磁場発生手段によって導電フィルムを加熱し、導電フィルムに密着させた用紙にトナーを定着する装置であり、磁場発生手段を構成する部材と加熱ローラの間に発熱ベルト（導電フィルム）を挟ませて、ニップを形成している。
【０００８】
特開平９−２５８５８６号公報には、定着口―ラの回転軸に沿って設けられたコアにコイルを巻いた発熱体を用い、定着ローラに渦電流を流して加熱する方式である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、誘導加熱タイプの定着装置の場合、磁場発生手段として、加熱用コイルが用いられるが、ローラ表面の温度を制御する方法は提案されているものの、ローラ内部の加熱用コイルの温度検知は、不十分である。すなわち、発熱体であるコイルの異常発熱によりローラあるいはフィルムの一部分が異常に加熱された場合には対応できない。また、ローラ表面からの放射熱によってコイルの一部が加熱した場合にも対応できなかった。なお、例えば特開平９−１９７８５４号公報には、コイルを支持するホルダ内部に、コイル温度検出手段とヒューズが有する構成が開示されているが、コイルを流れる電流が一様でコイル温度上昇がコイルのすべての場所で一定ならば問題なく機能するが、ローラやフィルムの一部分が異常に加熱された場合には対応できない。
【００１０】
このことは、先に説明したフィルムを用いる加熱方法と同様に、発熱体の温度を均一に管理する必要があり、製造時の均一性や動作時の高精度な温度制御の点で有効な定着装置とはなり得ないことを示している。
【００１１】
すなわち、今日提案されている誘導加熱方式の定着装置においては、連続通紙時に、非通紙部と通紙部との間で温度差が生じ、特に非通紙部でローラ表面温度が上昇することでローラ表面からの放射熱によりコイル端部の温度が上昇して、結果的にコイルが耐熱温度以上の熱を受けて損傷する虞れがある。また、コイルの形状によっては、ローラの円周方向の全周を均一に加熱することができずに、ローラ円周方向で温度差が発生するものがあり、この要因によって上述のコイル端部の発熱が生じることを抑止するために、コイルの形状に拘わりなく、温度を検知可能なコイル温度検知手段が求められている。
【００１２】
この発明の目的は、コイルの形状に拘わりなくコイルの温度を検知可能な温度検知手段を有し、少ない消費電力でローラの外表面の全域を短時間で均一な温度に加熱できる誘導加熱方式の定着装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置した電磁誘導コイルに交流電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着部材を加熱する構成の電子写真装置の定着装置において、前記エンドレス部材の金属層の温度を検知する温度検知手段が前記エンドレス部材の金属層の回転方向および長手方向のそれぞれに、所定の間隔で２カ所以上設けられ、前記コイルに通電が開始されて立ち上げ動作が開始された時、前記温度検知手段の少なくとも１つにより検出される前記エンドレス部材の停止中の温度が、最終設定温度よりも高い温度になった後に、前記エンドレス部材の回転が開始されることを特徴とする定着装置を提供するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である定着装置について、説明する。
【００２３】
図１は、定着装置の第１の実施の形態を説明する概略断面図である。また、図２は、図１に示した定着装置に組み込まれるコイルの形状を説明する概略斜視図である。
【００２４】
図１および図２に示されるように、定着装置１は、加熱（定着）ローラ２と加圧（プレス）ローラ３とから構成されている。なお、それぞれのローラの外径は、一例であるが４０ｍｍである。
【００２５】
加熱ローラ２は、図示しない駆動モータにより、矢印方向に駆動される。なお、加圧ローラ３は、加熱ローラに従動して矢印方向に回転する。また、両ローラ間を、トナー像を支持している被定着材である用紙Ｐが通過される。
【００２６】
加熱ローラ２は、例えば肉厚１ｍｍの鉄製の円筒すなわち導体で構成された金属層を有するエンドレス部材であり、表面に、テフロン等の離型層が形成されている。なお、加熱ローラ２には、他にも、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの合金等が利用可能である。
【００２７】
加圧ローラ３は、芯金３ａの周囲に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体が被覆されたもので、図示しない加圧機構により加熱ローラ２に対して所定の圧力で圧接されることで、両ローラが接する位置で、所定幅のニップ（圧接により加圧ローラ３の外周面が弾性変形する）４を提供する。
【００２８】
これにより、ニップ４を用紙Ｐが通過することで、用紙Ｐ上のトナーが用紙Ｐに溶融されて定着される。
【００２９】
加熱ローラ２の周上であってニップ４よりも回転方向の下流側には、用紙Ｐを加熱ローラ３から剥離させる剥離爪５、加熱ローラ２の外周面にオフセット転写されたトナーや用紙からの紙粉等を除去するクリーニング部材６、加熱ローラ２の外周面にトナーが付着することを防止するために離型剤を塗布する離型剤塗布装置８、および加熱口―ラ２の外周面の温度を検出するサーミスタ９が設けられている。
【００３０】
加熱ローラ２の内部には、例えば直径０．５ｍｍの互いに絶縁された銅線材を複数本束ねたリッツ線からなる磁場発生手段としての励磁コイル１１が設けられている。励磁コイルをリッツ線にすることで浸透深さよりも線径を小さくすることができ、交流電流を有効に流すことが可能となる。なお、第１の実施の形態において、励磁コイル１１には、耐熱性のポリアミドイミドで被覆された直径０．５ｍｍの線材を１６本束ねたものを用いている。また、励磁コイル１１は、芯材（例えば、フェライトや鉄芯等）を用いない空芯コイルである。このように、励磁コイル１１を空芯コイルとしたことで、複雑な形状をした芯材が不要であり、コストが低減される。また、励磁回路も安価になる。
【００３１】
励磁コイル１１は、耐熱性の樹脂（例えば、高耐熱性の工業用プラスチック）で形成されたコイル支持材１２により支持されている。
【００３２】
コイル支持材１２は、加熱ローラを保持している図示しない構造体（板金）との間で位置決めされている。
【００３３】
励磁コイル１１は、図示しない励磁回路（インバータ回路）からの高周波電流で発生する磁束によって、磁界の変化を妨げるように、加熱ローラ２に、磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ２の固有の抵抗によってジュール熱が発生し、加熱ローラ２が加熱される。この実施の形態では、励磁コイル１１に、周波数２５ｋＨｚ、９００Ｗの高周波電流を流している。
【００３４】
図３は、図１および図２に示した第１の実施の形態である定着装置の制御系すなわち駆動回路を示すブロック図である。
【００３５】
駆動回路３０において、高周波電流は、商用電源の交流を整流回路３１と平滑コンデンサ３２によって整流し、コイル３３ａ、共振用コンデンサ３３ｂおよびスイッチング回路３３ｃからなるインバータ回路３３によって、励磁コイル１１に供給される。なお、図２０および図２１に示す駆動回路と同様に、スイッチング素子であるＩＧＢＴ７６０（トランジスタ素子）に、ヒートシンク７６１を取り付け、さらにファン８８１により冷却してもよい。なお、ファン８８１は、励磁コイルへの通電開始と同期して駆動される。すなわち、ファン８８１は、主制御ＣＰＵ３９またはＩＨ制御回路３８の制御により、励磁コイル１１に高周波電流が供給されている間、少なくとも回転される。この構成によれば、ファン８８１は、必要最小限のみ動作されることから、消費電力を不所望に増大させることなく、ＩＧＢＴ７６０を効率よく冷却可能である。なお、冷却ファン８８１は、ＩＧＢＴ７６０の温度をサーミスタ７６２により計測して得られた温度に基づいて、適時回転されてもよい。また、この場合、ＩＧＢ７６０の温度が許容温度に達した場合にのみファン８８１が駆動されるので、複写機全体の消費電力をさらに低減できる。また、安定したスイッチングと木目細かい制御が両立される。
【００３６】
高周波電流は、入力検出手段３６によって検出され、指定された出力値となるよう制御される。なお、指定した出力値は、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、スイッチング素子３３ｃのＯＮ時間を、任意のタイミングで可変することで制御できる。この時、駆動周波数は変化する。
【００３７】
励磁コイル１１の温度、加熱ローラ２の温度を検知する温度検知手段（以下に説明する例示コイル１１の２カ所に設けられた２つの温度センサ１３ａ，１３ｂとサーミスタ９に対応する）３７からの情報は、主制御ＣＰＵ３９に入力されて、ＣＰＵ３９からのＯＮ／ＯＦＦ信号で、ＩＨ（誘導加熱）回路３８に入力される。なお、温度検知手段３７からの出力により、直接ＩＨ回路３８を制御することも可能である。
【００３８】
図１において、加熱ローラ２の表面温度は、サーミスタ９による温度検知と、検知結果のフィードバック制御によって、例えば１８０度に制御されている。
【００３９】
用紙Ｐにトナーを定着するため必要な条件は、加熱ローラ２の円周方向の全域の温度を均一にすることである。加熱ローラ２の回転が停止している場合、図１に示した空芯コイルである励磁コイル１１の特性として、磁束発生が円周方向で異なる強さで作用するため、温度分布が不均一となる。従って、用紙Ｐがニップ４を通過する直前までに、ローラ２の円周方向の温度むらを解消しなければならない。
【００４０】
このため、励磁コイル１１に通電が開始された直後には、一定時間の間、加熱ローラ２の温度を効率よく上昇させるために、加熱ローラ２の回転が停止されているが、ローラ全体の温度分布を均一にするため、所定時間経過後、加熱ローラ２と加圧ローラ３を回転させる。
【００４１】
加熱ローラ２および加圧ローラ３を回転させることで、両ローラの全面に一定の熱量が与えられる。
【００４２】
加熱ローラ２の表面温度が１８０度に達すると、コピー動作が可能となり、所定のタイミングで用紙Ｐにトナー像が形成される。
【００４３】
トナー像を保持した用紙Ｐが加熱ローラ２と加圧ローラ３との転接部すなわちニップ４を通過することで、用紙Ｐ上のトナーが用紙Ｐに定着される。
【００４４】
コイル支持部材１２に支持されている励磁コイル１１の内側には、励磁コイル１１の温度を検知する２つの温度センサ１３ａおよび１３ｂが設けられている。第１の温度センサ１３ａは、励磁コイル１１の加熱ローラ２の開口部（長手方向の端部）付近かつ円周方向の端部付近に、第２の温度センサ１３ｂは、円周方向において、第１のセンサ１３ａとの角度が概ね８０〜９０゜となる位置（円周方向の中央付近）かつ長手方向の概ね中央に、それぞれ設けられている（図４に詳細に示されている）。
【００４５】
このように、２つの温度センサ１３ａ，１３ｂを、励磁コイル１１の内側に、互いに異なる位置に設けることで、励磁コイル１１の温度が、コイル１１を構成線材の被覆の耐熱温度を超えることのないよう、図３に示した誘導加熱駆動回路を制御できる。
【００４６】
いうまでもなく、加熱ローラ２の表面温度は、サーミスタ９で検知できるが、励磁コイル１１の温度を把握できないため、連続通紙時等において、コイル１１の耐熱温度を超えてコイルが破損してしまう場合がある。この実施の形態では、コイル温度を検出するので上記問題を解決できる。
【００４７】
なお、温度センサ１３ａ，１３ｂは、加熱ローラ２と加圧ローラ３が停止している場合に、励磁コイル１１の特性から生じる加熱ローラ２の外表面の温度分布差の影響を除去するために有益である。
【００４８】
詳細には、加熱ローラ２における渦電流の発生メカニズムから、加熱ローラ２と励磁コイル１１が対向している場所に渦電流が発生する。このため、励磁コイル１１の中央部Ｂに対応する加熱ローラ２の発熱量は、励磁コイル１１の開口部Ａに対応する加熱ローラ２の発熱量よりも大きくなる。
【００４９】
これにより、加熱ローラ２が回転されていない場合、加熱ローラ２の外表面の温度の上昇は、励磁コイル１１の中央部Ｂ付近で大きく、開口部Ａ付近で小さくなる。また、励磁コイル１１の温度上昇は、加熱ローラ２からの放射熱とコイル１１自身の銅損によって生じる。
【００５０】
このため、温度センサ１３ａ，１３ｂを、独立した異なる条件の位置に設けることによって、励磁コイル１１の中央部Ｂに取り付けられた温度検知センサ１３ｂは、加熱ローラ２の放熱による温度上昇と励磁コイル１１自身の銅損で生じる抵抗熱の両方を含めて把握できる。
【００５１】
一方、励磁コイル１１の開口部Ａ（加熱ローラ２自体が発熱しない場所）に取り付けられた温度検知センサ１３ａは、加熱ローラ２からの放射の影響が少なく、励磁コイル１１の銅損による影響を把握することができる。
【００５２】
従って、励磁コイル１１の耐熱温度は、主にＢに取り付けた温度センサ１３ｂで把握し、励磁コイル１１の銅損による影響をＡに取り付けた温度センサ１３ａで把握する。なお、励磁コイル１１の銅損による発熱が極端に増えた場合には、励磁コイル１１に何らかの異常が生じたものと判断できる。この場合、例えば駆動回路から励磁コイル１１に供給する電流量を抑制する等の処置が可能となる。
【００５３】
なお、図１および図４に示したように、２つの温度センサ１３ａ，１３ｂを、励磁コイル１１の長手方向の端部と中央部に、かつ励磁コイル１１の円周方向の端部と中央部に、それぞれ設けたことによって、加熱ローラ２が回転した場合、すなわち通紙時の加熱ローラ２の長手方向での励磁コイル１１の温度分布を測定することが可能である。
【００５４】
例えば、連続通紙時は、用紙の通紙領域と非通紙領域とで加熱ローラ２の表面温度に差が発生する。すなわち、Ａ４サイズの用紙を短辺と直交する方向を搬送方向とした場合（Ａ４縦）と、はがき等では、より顕著になる。このとき、加熱ローラ２は、回転しているので、円周方向の温度むらは、解消されている。
【００５５】
このような条件において、励磁コイル１１の端部に設けた温度センサ１３ａによって、加熱ローラ２の端部の温度が急激に上昇して励磁コイル１１の耐熱温度を超えてしまわないかどうかを把握するために使用することができる。ここで、励磁コイル１１の耐熱温度を超える前に駆動回路をＯＦＦにすることができる。なお、温度センサ１３ａ，１３ｂは、この実施の形態では、熱電対を用いているが、例えばサーミスタを用いてもよい。
【００５６】
このように、この実施の形態では、加熱ローラ２の回転が停止している場合の円周方向の励磁コイル１１の温度変化を把握する機能と、加熱ローラ２が回転時に、加熱ローラ２の長手方向の励磁コイル１１の温度の変化を把握することができ、（加熱ローラ２の）停止時と回転時で２種類の温度検知を、２個のセンサで実現可能である。これにより、励磁コイル１１の温度が耐熱温度を超えて損傷を受けて破損することを防ぐことができ、励磁コイル１１のライフを向上させることが可能である。
【００５７】
図５は、この発明の別の実施の形態である定着装置を説明する概略断面図である。なお、図１、図２および図４を用いて説明した第１の実施の形態の定着装置と同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。また、制御系としては、図３に示した回路を用いるものとする。
【００５８】
図５に示されるように、定着装置１０１においては、加熱ローラ２の表面に、所定の角度（例えば９０゜）で２つのサーミスタ１０９ａ，１０９ｂが、間隔を置いて配置されている。なお、２つのサーミスタ１０９ａ，１０９ｂは、図６に示すように、加熱ローラ２の長手方向の中央と端部に配置されている。
【００５９】
このように、加熱ローラ２の外周面に少なくても２つのサーミスタを円周方向で９０゜ずらして配置することにより、例えば加熱ローラ２、加圧ローラ３が、それぞれ停止させているときは、励起コイル１１の特性から加熱ローラ２の表面に温度分布差を除去するために有益である。
【００６０】
詳細には、加熱ローラ２の渦電流の発生メカニズムから、加熱ローラ２に対して、励磁コイル１１が対向している場所に渦電流が発生する。このため、コイル１１中央部Ｂに対応する加熱ローラ２の発熱は、コイル１１の開口部Ａに対応する加熱ローラ２の発熱よりも大きくなる。
【００６１】
従って、加熱ローラ２の外表面の温度上昇は、加熱ローラ２が回転されていない場合、Ｂ付近で大きく、Ａ付近で小さくなる。なお、加熱ローラ２の外周面の円周方向の温度むらは、加熱ローラ２と加圧ローラ３の双方を、回転させることにより解消される。
【００６２】
しかしながら、加熱ローラ２および加圧ローラ３を回転させることは、加熱途中の加熱ローラ２の温度が加圧ローラ３に逃げることに他ならず、例えば複写機の通電直後等の最初の一定時間は、加熱ローラ２および加圧ローラ３が回転しないよう、一般には、制御されている。すなわち、通電直後等の最初の一定時間は、加熱ローラ２および加圧ローラ３を回転させないことで、ウォームアップ時間が長くなることを抑制できる。
【００６３】
一方、両ローラ２，３を回転させないと、加熱ローラ２の外表面の円周方向で温度差が生じるため、９０゜位相をずらして設けた第１および第２のサーミスタ１０９ａ，１０９ｂにより、加熱ローラ２の外表面の温度差を正確に把握することができる。なお、２つのサーミスタ１０９ａ，１０９ｂは、加熱ローラ２の外表面の円周方向の最大温度と最小温度を把握しているので、その差が一定温度を越えた場合に、両ローラ２，３を回転させるような制御が可能である。
【００６４】
ところで、本来上述した加熱ローラ２の外表面の温度分布差を判断をするだけであれば、２つのサーミスタ１０９ａ，１０９ｂを、加熱ローラ２の長手方向の中央部に取り付ければよいが、図５に示したように、一方のサーミスタをローラ２の端部に設けることで、加熱ローラ２が回転した場合すなわち通紙時のローラ２の長手方向での励磁コイル１１の温度分布を測定することが可能である。
【００６５】
このことは、連続通紙時に、例えばＡ４縦とはがきを利用すると顕著になる用紙の通紙領域と非通紙領域とで加熱ローラ２の外周面の表面温度の差の影響を、加熱ローラ２の端部に設けたサーミスタ１０９ａによって検知することで、加熱ローラ２の端部の温度が不所望に上昇することを把握できる。
【００６６】
これにより、加熱ローラ２の中央部に対する加熱ローラ２の端部の温度上昇を把握し、ローラ２の端部の温度が異常に上昇することを防止することのできる制御が可能となる。
【００６７】
図７は、この発明のさらに別の実施の形態を説明する概略図である。なお、図１、図２および図４に示した構成と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６８】
図７に示すように、定着装置２０１は、加熱ローラ２の表面温度を計測する温度センサ２１３が、加熱ローラ２の金属層の内側で、励磁コイル１１の外側となる位置に配置されている。なお、温度センサ２１３は、励磁コイル１１の開口部ではなく、励磁コイル１１の中心部Ａ（励磁コイル１１の開口部から概ね９０°位相のずれている場所）に対向した位置に設けられている。
【００６９】
温度センサ２１３は、詳細には、励磁コイル１１を保持するコイル支持部材１２の励磁コイル１１の開口部側から延出された樹脂製のセンサ支持材２１４によって支持されている。なお、支持材２１４に保持された状態で、温度センサ２１３は、加熱ローラ２の金属層の内面に接触している。また、温度センサ２１３としては、この実施の形態ではサーミスタを用いているが、例えば熱電対やサーモスタットあるいは赤外線温度センサであってもよい。
【００７０】
このように、加熱ローラ２のローラ温度を計測する温度センサ２１３を、加熱ローラ２の内周の金属層に接した状態で設けることで、誘導加熱によってローラ２に渦電流を発生させて加熱する本方式において、ローラ２の金属層を熱が伝達されていくために、ローラ２の外表面で温度を計測する際に生じるタイムラグの影響を除去することができる。
【００７１】
すなわち、加熱ローラ２の金属層の内面の表面部分に生じた渦電流により発生されるジュール熱は、金属層の表面から内部（ここでは、ローラ２の金属層の内側から外表面）にいくに従って減少する。これは、表皮深さ（金属層の厚さ）から計算できる。なお、一般には、加熱ローラ２の金属層がジュール熱により加熱される深さは、約０．１ｍｍの厚さ以内であることが認められる。従って、加熱ローラ２の金属層の外表面に熱が伝達されるまでのタイムラグが生じて、ローラ外側で温度検知を行うと応答速度が遅くなってしまい、急激な温度上昇に対応できず、オーバーシュートしてしまう場合があり、しかも、センサ自体の応答速度の影響により、さらに応答が遅くなることが認められる。
【００７２】
このことから、温度センサ２１３を加熱ローラ２の金属層の内側に設けたことにより、加熱ローラ２の外表面の温度を高速で検知でき、加熱ローラ２が回転されていない場合の加熱ローラ２の円周方向に生じる温度差が発生した場合でも、高い追従性で、加熱ローラ２の外表面の温度を検知できる。
【００７３】
これにより、加熱ローラ２の外表面の温度を、正確に、しかも高速度で制御可能である。なお、温度センサを図１に示すように、加熱ローラ２の外表面に配置する場合、温度センサが接触式である場合には、接触部分の加熱ローラ２の表面層が劣化することがあるが、図７に示す構成ではその心配がない。また、温度センサ２１３を、加熱ローラ２の金属層の内面に設けることは、従来のハロゲンヒータ加熱では、温度センサを取り付ける空間を確保することができないため、また、ハロゲンランプが高温になるために、実質的に困難であり、励磁コイル１１を、開口部を有する空芯コイルとしたことにより、初めて可能となった。
【００７４】
なお、図７に示した温度センサ２１３に加えて、図８に示すように、加熱ローラ２の金属層の外表面に別の温度センサ３１５を設けてもよい。
【００７５】
図８に示した定着装置３０１は、図７に示した定着装置２０１に、加熱ローラ２の外表面の温度を検知する接触式の温度センサ３１５を追加したもので、この構成によれば、励磁コイル１１に駆動電流が供給された直後すなわち定着装置３０１の立ち上げ動作時は、加熱ローラ２の内部の温度センサ２１３により、加熱ローラ２の外表面の温度を制御し、連続通紙時には、加熱ローラ２の外側の温度センサ３１５により、加熱ローラ２の外表面の温度を制御することができる。
【００７６】
この方法によれば、加熱ローラ２の内側の温度センサ２１３は、主として励磁コイル１１の温度上昇をモニタするために好都合で、加熱ローラ２の外表面の温度よりも励磁コイル１１の温度が一定以上上昇した場合に、誘導加熱駆動回路による駆動電流を停止させて、励磁コイル１１の温度をコイル１１の耐熱温度以下に抑えることが可能となる。
【００７７】
図９は、この発明のさらに別の実施の形態である定着装置を説明する概略断面図である。なお、図１、図２および図４を用いて説明した第１の実施の形態の定着装置と同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。また、制御系としては、図３に示した回路を用いるものとする。
【００７８】
図９に示すように、定着装置４０１においては、加熱ローラ２の外周面の温度を検知する温度センサ４０９は、ローラ２内部の励磁コイル１１による加熱により最も温度が上昇するローラ２の外周面の近傍に設けられている。
【００７９】
図９に示した定着装置４０１においては、立ち上げ時の制御は、図１０に示すフローチャートのように、駆動回路からの高周波電流により励磁コイル１１が加熱される程度をサーミスタ（温度センサ）４０９により逐次検知し（Ｓ１）、検知温度が通常使用時のローラ温度である１８０度よりも所定温度高い、例えば２００度になるまで（Ｓ２）加熱を継続し（Ｓ３）、ローラ温度が２００度に達した時点で（Ｓ２−Ｙｅｓ）、加熱ローラ２を回転させる。すなわち、励磁コイル１１に駆動電流を供給してから所定時間（ローラ２の温度が２００度に達するまで）は、加熱ローラ２を回転させずに、加熱する（Ｓ３）。
【００８０】
加熱ローラ２の表面の温度が２００度に達した時点で、ローラ２が回転されると（Ｓ４）、加熱ローラ２の外表面の温度は、加圧ローラ３により熱が奪われることで１６０度程度まで急速に低下するので、再び温度センサ４０９により加熱ローラ２の外表面の温度をモニタし（Ｓ５）、加熱ローラ２の外表面の温度が１８０度になるまで（Ｓ６）、励磁コイル１１に駆動電流を供給して加熱ローラ２を加熱する（Ｓ７）。
【００８１】
このようにして、温度センサ４０９により、加熱ローラ２の外表面の温度が１８０度に達したことが検知されるまで（Ｓ６−Ｙｅｓ）、励磁コイル１１に所定の電流が供給されてローラ２が加熱される（Ｓ７）。
【００８２】
このように、加熱ローラ２の外表面を加熱する際に、ローラ２の外表面に接触された温度センサ４０９が動作時のローラ表面制御温度（この実施の形態では回転時に１８０度でコントロールしている）よりも２０度程度高い温度になるまで（すなわち、この実施の形態では２００度になったとき）、加熱ローラ２を回転させずに加熱することで、加熱時間（ウォームアップ時間）を低減できる。
【００８３】
すなわち、図１０に示したように、加熱ローラ２の外表面を加熱する際に加熱ローラ２の外表面に接触された温度センサ４０９が動作時のローラ表面制御温度よりも所定の温度だけ高い温度になるまで加熱ローラ２を回転させずに加熱することで、加熱時間が低減され、加熱ローラ２を回転させると、数秒で加熱ローラ２の外表面の温度は概ね均一となる。以下、加熱ローラ２の外表面が例えば１８０度となるように、制御すればよい。
【００８４】
このように、励磁コイル１１を、開口部を有する空芯コイルとすることで、加熱ローラ２が回転されていない場合には、ローラ２の円周方向の温度が不均一になるが、温度センサ４０９をローラ２の外表面のうちの温度の一番高くなる位置に配置して、動作時の温度よりも高い温度までローラを回転させずに加熱することで、温度センサ４０９の位置ではローラの外表面の温度が動作時の温度に達しているにも拘わらず、その他の部分、例えばコイル開口部に対向するローラ２の表面の温度が、例えば１３０度程度の温度である場合に、ローラ２を回転させることで、ローラ２が回転されて外表面の温度が均一化された際に、ローラ２の表面温度が、動作時の温度よりも低い、例えば約１６０度に平均化されてしまい、その後加圧ローラ３と接触回転するために熱が奪われて加熱ローラ２の外表面の温度が動作時の温度に達するまでに要求される時間が増大されることを防止できる。
【００８５】
この加熱方法により、両ローラ２，３が回転された時点で、加熱ローラ２の外表面の温度が均一化して加熱ローラ２の温度が約１８０度となり、ウォームアップに要求される時間が、約１５秒、短縮された。
【００８６】
図１１は、図９に示した定着装置４０１を図１０に示した加熱制御により加熱する際の加熱ローラ２の各部の温度と加熱時間の関係を説明するグラフであって、励磁コイル１１の中央部（最も温度が上昇する部分）に対向させて温度センサ４０９を配置して、加熱時に、通常動作時の温度である１８０度よりも高い２００度まで加熱することにより、加熱ローラ２を回転させてローラ２の外表面の温度を均一化する際に、概ね１８０度の表面温度が、ローラ２が回転開始された時点で得られることが認められる。
【００８７】
図１２は、この発明の別の実施の形態である定着装置を説明する概略断面図である。なお、図１および図５を用いて先に説明した他の実施の形態の定着装置と同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８８】
図１２に示されるように、定着装置５０１においては、加熱ローラ２の表面に、所定の角度（例えば９０゜）で２つのサーミスタ５０９Ａ，５０９Ｂが、間隔を置いて配置されている。なお、２つのサーミスタ５０９Ａ，５０９Ｂは、図６を用いてサーミスタ１０９ａ，１０９ｂについて説明したと同様に、加熱ローラ２の長手方向の中央と端部に配置されている。
【００８９】
このように、加熱ローラ２の外周面に少なくても２つのサーミスタを円周方向で９０゜ずらして配置することにより、例えば加熱ローラ２、加圧ローラ３が、それぞれ停止させているときは、励起コイル１１の特性から加熱ローラ２の表面に温度分布差を除去するために有益である。
【００９０】
詳細には、加熱ローラ２の渦電流の発生メカニズムから、加熱ローラ２に対して、励磁コイル１１が対向している場所に渦電流が発生する。このため、コイル１１中央部Ａに対応する加熱ローラ２の発熱は、コイル１１の開口部Ｂに対応する加熱ローラ２の発熱よりも大きくなる。
【００９１】
従って、加熱ローラ２の外表面の温度上昇は、加熱ローラ２が回転されていない場合、Ａ（励磁コイル１１の中央部）付近で大きく、Ｂ（励磁コイル１１の開口部）付近で小さくなる。なお、加熱ローラ２の外周面の円周方向の温度むらは、加熱ローラ２と加圧ローラ３の双方を、回転させることにより解消される。
【００９２】
図１３は、図１２に示した定着装置５０１を駆動するための制御の一例を説明するフローチャートである。
【００９３】
図１３に示すように、レディー時（ウォームアップ終了後）は、加熱ローラ２は、回転が停止されている。この時の励磁コイル１１への通電すなわちローラ２の外表面の温度制御は、励磁コイル１１の中央部に対応するサーミスタ５０９ａにより（Ｓ１１）、サーミスタ５０９Ａの出力値が１８０度になるように（Ｓ１２）、励磁コイル１１が加熱されている（Ｓ１３）。
【００９４】
サーミスタ５０９Ａの出力値が１８０度に達した場合、サーミスタ５０９Ｂの出力値とサーミスタ５０９Ａの両方の出力値が参照され（Ｓ１４）、それぞれのサーミスタから出力された出力値すなわち両測定点の温度差が検知される（Ｓ１５）。
【００９５】
ステップＳ１５において、第１のサーミスタ５０９Ａの出力と第２のサーミスタ５０９Ｂの出力との差が所定の温度（ここでは、３０度とする）以上に達した場合（Ｓ１６−Ｙｅｓ）、加熱ローラ２が回転されて、加圧ローラ３も従動して回転される（Ｓ１７）。
【００９６】
これに対して、両サーミスタ５０９Ａと５０９Ｂとの差が３０度に達しない場合（Ｓ１６−Ｎｏ）、両ローラは、停止状態のまま励磁コイル１１への通電（加熱）が継続される（Ｓ１２ないしＳ１５）。
【００９７】
このことは、図１４に示すように、加熱ローラ２の外表面の温度が変化して励磁コイル１１の中央部Ａに対応するローラ２の温度と励磁コイル１１の開口部Ｂに対応するローラ２の温度の差（ここでは、開口部Ｂの温度が次第に低下する）が所定の温度よりも大きくなった場合に、加熱ローラ２を回転させることで加熱ローラ２の外表面の温度が均一化されることを示している。
【００９８】
このように、待機中においては、加熱ローラ２の外表面であって、励磁コイル１１の中央部に対向する位置と励磁コイル１１の開口部に対向する位置のそれぞれの温度の差が一定以上（例えば、３０度以上）になった場合にのみ、両ローラ２，３を一定時間回転させることで、定着装置５０１の加熱ローラ２の温度が部分的に低下して、つぎの定着動作がリクエストされた際に、動作時温度に復帰するまでの待ち時間が低減される。
【００９９】
詳細には、加熱ローラ２の回転が停止している待機中には、励磁コイル１１の中央部Ａでのローラ２の発熱は、励磁コイル１１の開口部Ｂでの発熱よりも大きくなり、加熱ローラ２の外表面の温度もＡ付近で大きくなり、Ｂ付近で小さくなって、結果としてローラ２の外表面に温度分布差が発生する。
【０１００】
この温度分布差を解消するためには、加熱ローラ２を回転させて加圧ローラ３を用いて温度を均一化すればよいが、待機中に（加熱動作なしで）加熱ローラ２および加圧ローラ２を常時回転させると逆に加圧ローラ３により奪われる熱の影響により加熱ローラ２の外表面の温度が低下することになる。このことは、消費電力を増大することから、加熱ローラ２の円周方向の温度差が一定以上になったときにのみ、両ローラ２，３を数秒間回転させることにした。なお、加熱ローラ２の外表面に生じる温度分布差の許容値は、図示しない画像形成部により形成されたトナーが用紙Ｐにより定着装置５０１に搬送された際に加熱ローラ２の外表面の温度が動作時温度（１８０度）で均一になることのできる温度であればよく、図示しないスタートボタンがオンされてからトナーを保持した用紙Ｐが定着装置５０１に到達するまでの時間に、加熱ローラ２の外表面の温度が均一になることが可能であればよく、加熱ローラ２の外表面の温度が均一になるまでの間のローラ２の外表面に温度差があってもよい。
【０１０１】
図１５は、図１や図５に示したさまざまな定着装置を駆動する駆動回路であって、図３に示した駆動回路とは異なる駆動回路を説明する概略ブロック図である。
【０１０２】
図１５に示されるように、電源装置５３０は、加熱ローラ２の励磁コイル１１に駆動電流が供給されている間（ＯＮ時）の加熱ローラ２の表面温度の温度上昇の傾きと駆動電流が遮断された時点（ＯＦＦ時）の温度低下の傾きに関する実測値データが記憶されているメモリ１５１を有し、メモリ１５１に記憶されているデータに基づいて、立ち上げ（通電開始）時、待機中および連続通紙時に関するそれぞれの駆動電流を励磁コイル１１に供給する。
【０１０３】
このように、励磁コイル１１に供給する駆動電流の大きさを予めメモリ１５１に記憶しておくことで、本来ならば、駆動電流を供給した時点から加熱ローラ２の表面の温度が一定の傾きで上昇して、メモリ１５１に記憶されたデータ内に収まるはずであるが、何らかの原因で励磁コイル１１の温度が、例えば２４０度程度まで著しく上昇した等の異常が生じている虞がある場合に、加熱ローラ２の外表面の温度変化により、励磁コイル１１の異常を検知することができる。
【０１０４】
すなわち、励磁コイル１１に何らかの異常が生じると、励磁コイル１１に駆動電流が供給されている間あるいは駆動電流が停止された時点で、加熱コイル２の外表面の温度変化の傾きがメモリ１５１に記憶されているパターン（温度上昇の傾き）から外れて、変化する。すなわち、ＯＮ時は、メモリ１５１に蓄えられている傾きよりも大きく温度が上昇したり、ＯＦＦ時には、温度低下の傾きが小さいといった状況になる。
【０１０５】
この場合、励磁コイル１１の温度上昇による影響と考えて、定められた規定値から外れた場合は、駆動回路への通電を停止させる（駆動回路への電源を遮断する）ことができる。このように、メモリ１５１に記憶されている温度上昇（温度低下）の傾きと加熱ローラ２の外表面の温度の変化を比較することで、例えば励磁コイル１１の温度上昇を、温度センサ等の温度検知機構を用いることなく把握することができ、定着装置全体のコストを低減できる。
【０１０６】
なお、メモリ１５１に温度上昇の傾きデータを記憶させる方法の他に、例えば加熱ローラ２の外表面の表面温度を一定の温度に設定することのできる駆動電流の供給時間（電源が投入されてからの経過時間）をメモリ１５１に記憶させて、例えば加熱ローラ２の外表面の温度の変化の時間を比較してもよい。この場合、例えば予想よりもはるかに駆動電流供給時間（ＯＮ時間）が短い場合に、励磁コイル１１の何らかのトラブルとみなすことができる。すなわち、加熱ローラ２の外表面の温度上昇が急激な場合には、励磁コイル１１の不良と判断して、コイル１１への駆動電流を停止することで、異常な発熱を防止することができる。
【０１０７】
図１６は、これまでに説明した定着装置に適用可能な駆動回路の説明する概略ブロック図である。また、比較のために、図１７に周知の誘導加熱定着装置の駆動回路の一例を説明する。
【０１０８】
図１６に示すように、この発明の定着装置の駆動回路６３０は、商用電源の交流を整流回路３１と平滑コンデンサ３２によって整流し、コイル３３ａ、共振用コンデンサ３３ｂおよびスイッチング回路３３ｃからなるインバータ回路３３と、ＩＨ制御回路３８の前段であって、整流回路３１に入力される１次側の電力をモニタする入力検出器６３６を有している。
【０１０９】
この入力検出器６３６は、整流する前の１次側の電力量をモニタし、整流後の電流を検知する電流検出回路６５１と、同整流後の電圧を検知する電圧検知回路６５２のそれぞれにより検出された電流および電圧との値の整合性をとって、メモリ６５３に記憶させる。
【０１１０】
これにより、正確な出力値をフィードバックすることが可能となり、例えば振動等によって励磁コイル１１と加熱ローラ２の相対的な位置関係が微妙にずれても、立ち上げ（通電開始）時に補正を可能としたので、出力値が変化することが防止できる。
【０１１１】
これに対して、図１７に示すような周知の駆動回路１０３０では、出力（電力）を検出して一定の出力を維持するために、整流後の高周波電流を電流検出回路１０５１により検出した出力と同高周波電圧を電圧検出回路１０５２により検出した出力とに基づくフィードバック制御が一般的である。
【０１１２】
この場合、電圧検出回路１０５２が検出する電圧は、励起コイル１１の端子電圧と同等であり、電流検出回路１０５１が検出する電流は、回路を流れる電流であるから、一定の出力に維持することは可能である。
【０１１３】
しかしながら、図１７に示した周知の駆動方式では、一定の出力に維持した出力値の絶対値を把握することができず、初期的に、１次側の電力と検知した電流および電圧値を擦りあわせるにすぎず、何らかの故障で励磁コイル１１や加熱ローラ２を交換した場合に、励磁コイル１１と加熱ローラ２の位置精度や加熱ローラ２の透磁率が変化することにより、整流した後のコイル電圧、電流を検知して出力を管理する方式では、励磁コイル１１を流れる駆動電流および電圧が実際に１次側で発生している電力量に一致せず、電力量計等を用いて調整することが必要である。
【０１１４】
図１８は、これまでに説明した定着装置の励磁コイルに供給可能な駆動電流の大きさと出力との関係を説明するタイミングチャートである。
【０１１５】
図１８に示されるように、定着装置の立ち上げ動作の初期時は、加熱ローラ２および加圧ローラ３のそれぞれは、回転されていない（停止されている）ため、モータ等により消費される消費電力がない分、通紙動作時よりもより多くの出力を使って励磁コイル１１を加熱できる。また、ウォームアップが進んで両ローラ２，３が回転された時点でも、通紙時に比較すると、用紙の搬送系のモータ等が消費する消費電力がない分、通紙動作時よりも多くの出力を励磁コイル１１に供給できる。
【０１１６】
詳細には、図１８に示されるように、例えば１５００Ｗの商用電源を想定した場合、初期時には、図示しない複写機本体のうちの定着装置以外で消費する電力量を差し引いたすべての電力を励磁コイル１１に投入することができる。なお、この発明の実施の形態の場合は、１３００Ｗを投入している。その後、立ち上げ時の途中（加熱ローラ２の温度が１８０度を越えた時点）から、加熱ローラ２と加圧ローラ３が回転されるので、モータの回転により消費される電力やその他のプロセス等で発生する消費電力分を引き算した値として、この実施の形態では１１００Ｗを投入する。
【０１１７】
このように、周波数を可変することで出力を可変できる誘導加熱定着装置においては、投入電力量を複数の制御パターンで可変させることにより、効率よく加熱ローラ２を加熱することができる。
【０１１８】
なお、投入する電力量を変化させるためには、図５に示した駆動回路において、主制御ＣＰＵ３９からＩＨ制御回路３８に、３ｂｉtの信号として送られるＩＨ制御信号に基づいて、ＩＨ制御回路３８から、スイッチング素子３８がＯＮされる時間を可変して励磁コイル１１に供給する出力値を制御する。このとき、出力が大きいほどスイッチング素子３８がＯＮとなる時間が長くなるので、出力電流の周波数は低くなる。
【０１１９】
一方、通紙時は、ウォームアップ時間とは逆に、できるだけ励磁コイル１１への出力を小さくすることが必要である。すなわち、定着性能を維持するための最小限の出力でよく、この実施の形態では、通紙時は、８００Ｗ出力としている。
【０１２０】
このように、通紙時（画像形成時）の定着装置の高周波出力を小さくすることが可能となり、通紙時の消費電力が削減される。
【０１２１】
図１９は、図１８を用いて説明と同様に、先に説明した定着装置において、連続通紙時動作中に、一定の時間単位で出力値を可変する例を説明するタイミングチャートである。すなわち、連続通紙が繰り返される毎に、加圧ローラ３に熱が伝わり、次第にローラ表面の温度が上昇していくので、時間が経過する毎に、連続的に励磁コイル１１への駆動電流の供給量を、加熱ローラ２の外表面の温度が変化しないように、次第に下げることができる。この場合、加圧ローラ３の温度が上昇することで、加熱ローラ２から加圧ローラ３に逃げる熱が次第に減るので、加熱ローラ２の熱が用紙に伝わる熱量が増えるため、定着率は、低下しない。
【０１２２】
このように、連続して画像を形成すると、加圧ローラ３に加熱ローラ２から熱が移るため、通紙を始めたころと同程度の定着率を得るために求められる励磁コイル１１へ供給すべき出力電流の周波数を、次第に低減できる。このことから、励磁コイル１１に投入する電力量を、例えば８００Ｗから、７５０Ｗ，７００ｗと、複数ステップで次第に減らすことができ、消費電力が低減される。なお、加熱ローラ２の外表面の温度は、一定に制御されるので、加える電力量は、駆動回路自体のＯＮ／ＯＦＦの間隔が変わることにより、自然に減少される。なお、従来は駆動周波数を変化することは実施されておらず、駆動回路のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを変えることにより、消費電力の低減が試みられている程度である。
【０１２３】
これに対して、この発明の実施の形態では、励磁コイル１１に供給する電流の周波数を可変して電力量を小さくすることによって、励磁コイル１に流れる電流量の最大値を小さくするため、励磁コイル１１の温度が不所望に上昇を防ぐことができる。また、コイル１１の線材による銅損も減るので、熱変換効率も向上される。
【０１２４】
図２０は、図５を用いて既に説明した駆動回路３０の変形例である。
【０１２５】
図２０（ａ）に示す駆動回路７３０においては、スイッチング回路を構成するトランジスタ素子であるＩＧＢＴ７６０の所定の放熱面に、図２０（ｂ）および図２０（ｃ）に示すように、放熱のためのヒートシンク７６１および温度検出用のサーミスタ７６２が取り付けられている。
【０１２６】
多くのトランジスタ素子は、流れる電流によって発熱し、一定以上の温度になると熱暴走する可能性がある。このことから、トランジスタ（ＩＧＢＴ）７６０にサーミスタ７６２を設け、ＩＧＢＴ（トランジスタ）７６０の温度を制御するものである。なお、トランジスタ素子（ＩＧＢＴ）の温度上昇は、流れる電流量とその時間によっても温度上昇となる。このため、一定以上の大きさの電流を長時間流すことを避けているが、複写機等に用いられる定着装置においては、ウォームアップのための時間をできる限り短くすることが要求されるため、通電可能な最大限の電力を投入する必要がある。
【０１２７】
そこで、この実施の形態では、加熱ローラ２の表面温度とＩＧＢＴ７６０の温度を検知して、加熱ローラ２の温度が低いときは、ＩＧＢＴ７６０に最大限の電流を供給させ、ＩＧＢＴ７６０の温度が熱暴走しない温度になるまで、その電流を継続し、加熱ローラ２の温度が通常動作温度に到達した時点でＩＧＢＴ７６０を流れる電流値を小さくするものである。なお、ＩＧＢＴ７６０の温度が加熱ローラ２の温度の上昇よりも先に規定の温度に達した場合は、ＩＧＢＴ７６０に供給する電流値を先に小さくすることはいうまでもない。
【０１２８】
このように、ＩＧＢＴ７１０（トランジスタ素子）に最大電流を供給する際に、加熱ローラ２の温度上昇とトランジスタ素子の温度上昇をそれぞれモニタして、従来、トランジスタ素子に流せると考えていた電流値の規定よりも大きな電流を供給しながら、トランジスタ素子が熱暴走することを防ぐことが可能である。また、ウォームアップ時間を短時間にできるばかりでなく、ウォームアップ時間にのみ、大電流を流すために有効な制御方法である。
【０１２９】
このような、大電流により加熱ローラ２を加熱することにより、定着装置のウォームアップ時間を大幅に短縮することができる。
【０１３０】
図２１は、図２０に示した駆動回路の別の実施の形態を説明する概略図である。なお、図２０に示した構成と同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１３１】
図２１に示した駆動回路は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ７６０（トランジスタ素子）に、ヒートシンク７６１を取り付け、さらにファン８８１により冷却するものである。なお、ファン８８１は、励磁コイルへの通電開始と同期して駆動される。すなわち、ファン８８１は、主制御ＣＰＵ３９またはＩＨ制御回路３８の制御により、励磁コイル１１に高周波電流が供給されている間、少なくとも回転される。
【０１３２】
この構成によれば、ファン８８１は、必要最小限のみ動作されることから、消費電力を不所望に増大させることなく、ＩＧＢＴ７６０を効率よく冷却可能である。
【０１３３】
なお、冷却ファン８８１は、ＩＧＢＴ７６０の温度をサーミスタ７６２により計測して得られた温度に基づいて、適時回転されてもよい。
【０１３４】
この場合、ＩＧＢ７６０の温度が許容温度に達した場合にのみファン８８１が駆動されるので、複写機全体の消費電力をさらに低減できる。また、安定したスイッチングと木目細かい制御が両立される。
【０１３５】
以上説明したように、この発明の定着装置は、励磁コイルの温度上昇を正確に把握することができ、励磁コイルの長手方向温度分布も検知することができるので、励磁コイルが不所望に損傷を受けることが防止でき、励磁コイルの耐久性を向上させることが可能となる。なお、励磁コイルの温度を検知する温度センサは、励磁コイル開口部と中央部に設けられる。これにより加熱ローラの外表面の温度を均一に設定できる。しかも、コイルの温度を検知する温度センサは、加熱ローラの外周上で、約８０〜９０゜の間隔を置いて配置されるので、検知する加熱ローラの温度の温度分布の影響を受けない。さらに、コイルの温度ヲ検知するセンサは、エンドレス部材である加熱ローラの円周方向の温度むらと長手方向の温度むらの両方を検知することができる。これらの構成により、加熱ローラすなわちエンドレス部材の外表面は、均一に加熱される。
【０１３６】
また、この発明の定着装置は、加熱ローラの温度むらを正確に把握することができる。なお、２ヶ所の温度検知手段によって、加熱ローラ長手方向の温度差だけでなく、円周方向の温度差の両方を検知することを目的とする。これにより、加熱ローラの円周方向の温度ムラが改善され、良好な定着性が得られる。すなわち、ローラの温度検知する温度検知センサは、ローラの外表面上で、概ね９０゜の間隔を置いて設けられ、しかもそれぞれがエンドレス部材の移動方向と垂直方向がそれぞれ異なる位置に位置されているので、加熱ローラの温度村が確実に検知されるので、ローラ温度を均一にできる。詳細には、励磁コイルは、コア材（磁性材）を持たない空芯コイルであり、エンドレス部材の内側に配置されており、温度センサが円周方向で２カ所以上であり、エンドレス部材の円周方向温度むらとエンドレス部材長手方向温度むらの両方を検知することができる。従って、ローラ温度が均一に設定される。
【０１３７】
さらにこの発明の定着装置は、エンドレス部材（加熱ローラ）の内側で、励磁コイルの支持部に固定された温度検知手段を有することから、ローラ温度を高い熱応答性で検知可能である。また、コイルの異常な温度上昇を正確に検知することが可能である。なお、加熱ローラの外周の温度を検知するための非接触式の温度センサも用いられることから、励磁コイルとローラの温度差も確認することができる。また、温度センサは、エンドレス部材の内側で電磁誘導コイルの外側に配置されていることにより、エンドレス部材の温度検知とコイル外側の温度検知の両方を兼用することができる。
【０１３８】
またさらに、この発明の定着装置は、ウォームアップ時間を短縮し、良好な定着性能を得ることが可能となる。また、消費電力を低減できる。なお、待機（レディー）状態で長時間放置した後でも良好な定着性能を得ることが可能となる。すなわち、通電開始時に、加熱ローラの円周方向温度の一番高い位置に設けられた温度センサにより、温度を検知することにより、加熱ローラの表面の設定温度よりも高い温度になった後に回転動作が開始されるので、短時間のウォームアップが可能である。また、立ち上げ動作（通電開始）時の最終設定温度よりも高い温度に到達するまでの間の出力電力値と回転動作開始後の出力電力値を可変することで、待機状態からの通常温度への復帰時間が短縮できる。
【０１３９】
さらにまた、この発明の定着装置は、加熱ローラ内部の励磁コイルの温度上昇を予測し、励磁コイル温度を常にコイル耐熱温度以下に維持することを可能である。
【０１４０】
またさらに、この発明の定着装置は、電磁誘導コイル（励磁コイル）、加熱ローラの取り付け位置誤差や、ローラを交換して生じる透磁率等の条件に関わらず、設定した出力値に応じた出力が一定の値で出力される。すなわち、通電開始時（立ち上げ動作時）に、電力フィードバック制御を実行することにより、コイルやローラの条件の影響を受けない、安定な動作が可能である。
【０１４１】
さらにまた、この発明の定着装置は、ウォームアップ時間を短縮し、効率よくローラを加熱できる。すなわち、動作モードに応じて複数の周波数で電流を供給することにより、最短時間で通常動作時の温度に加熱できる。また、立ち上げ時駆動周波数を動作時駆動周波数よりも低く設定したので、高速な加熱が可能となる。
【０１４２】
またさらに、この発明の定着装置は、連続運転中にもっとも消費電力が小さく、熱効率よく定着ローラを加熱できる制御が可能であり、消費電力を少なくできる。すなわち、誘導加熱により連続動作中に駆動周波数を変化させることで、消費電力が低減される。なお、加熱ローラの外周面の温度は、一定に維持できる。
【０１４３】
さらにまた、この発明の定着装置は、定着ローラに供給できる電力量を測定することによって、効率のよい熱変換を実現している。また、駆動回路に不所望な損傷が生じることが防止できる。
【０１４４】
またさらに、この発明の定着装置は、冷却ファンを所定のタイミングで駆動することにより、消費電力を最小限に抑えながら、効率よく冷却できる。すなわち、電磁誘導（励磁）コイル駆動回路のスイッチング素子の温度を検知し、この値によって冷却ファンを制御することで、消費電力を低減しながら、十分に冷却できる。
【０１４５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の定着装置は、連続通紙時に、非通紙部と通紙部との間で温度差が生じことがなく、均一な加熱が可能である。
【０１４６】
また、通電開始時には、加熱ローラを回転させないで上限温度まで加熱することによりウォームアップに要求される時間が短縮される。なお、通電開始時には、モータ等のために必要な電力が生じないため、通電開始初期には、ほとんどの電力を励磁コイルに集中させることにより、ウォームアップ時間が、さらに低減される。また、画像形成によりトナーが転写された用紙が搬送される間の時間で、待機状態から通常状態の加熱ローラの外周面の温度の均一な状態へ移行でき、定着率のよい画像出力が可能である。
【０１４７】
さらに、連続通紙時には、加熱ローラと対向されている加圧ローラに熱が移ることを利用して、励磁コイルに提供する高周波電力を低減する制御により、消費電力を低減できる。
【０１４８】
このような構成により、ウォームアップ時間が短く、定着性が高く、消費電力の少ない定着装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態である定着装置の全体構成を示す概略図。
【図２】図１に示した定着装置の加熱ローラと磁場発生手段を簡略的に示す斜視図。
【図３】図１に示した定着装置の誘導加熱コイルの駆動回路図（準Ｅ級形インバータ回路）を説明する概略図。
【図４】図１に示した定着装置の長手方向の構成を説明する概略断面図。
【図５】図１に示した定着装置の別の実施の形態を示す概略図。
【図６】図５に示した定着装置の長手方向の構成を説明する概略断面図。
【図７】図１に示した定着装置のさらに別の実施の形態を示す概略図。
【図８】図７に示した定着装置の概略断面図。
【図９】図１に示した定着装置のさらに別の実施の形態を示す概略図。
【図１０】図９に示した定着装置の動作を説明するフローチャート。
【図１１】図９に示した定着装置のウォームアップ時の定着ローラの温度上昇を説明するグラフ。
【図１２】図１に示した定着装置のさらに別の実施の形態を示す概略図。
【図１３】図１２に示した定着装置の駆動制御の一例を説明するフローチャート。
【図１４】図１２に示した定着装置のレディー（待機）時の定着ローラの温度分布を説明するグラフ。
【図１５】各定着装置を駆動する駆動回路の別の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図１６】各定着装置に適用可能な駆動回路の一例を説明する概略ブロック図。
【図１７】周知の誘導加熱定着装置の駆動回路の一例を説明する概略ブロック図。
【図１８】各定着装置の励磁コイルに供給可能な駆動電流の大きさと出力との関係を説明するタイミングチャート。
【図１９】図１８を用いて説明と同様に、各定着装置において、連続通紙時動作中に、一定の時間単位で出力値を可変する例を説明するタイミングチャート。
【図２０】図５に示した駆動回路の別の実施の形態を説明する概略ブロック図。
【図２１】図２０に示した駆動回路の別の実施の形態を説明する概略ブロック図。
【符号の説明】
１  ・・・定着装置、
２  ・・・加熱ローラ、
３  ・・・加圧ローラ、
４  ・・・ニップ、
５  ・・・剥離爪、
６  ・・・クリーニング部材、
９  ・・・サーミスタ、
１１  ・・・励磁コイル、
１２  ・・・コイル支持材、
１３ａ・・・温度センサ（コイル）、
１３ｂ・・・温度センサ（コイル）、
３１  ・・・整流回路、
３２  ・・・平滑コンデンサ、
３３  ・・・インバータ回路、
３３ａ・・・コイル、
３３ｂ・・・共振用コンデンサ、
３３ｃ・・・スイッチング回路、
３６  ・・・入力検知手段、
３７  ・・・温度センサ（入力部）、
３８  ・・・ＩＨ（誘導加熱）回路、
３９  ・・・主制御ＣＰＵ、
１０１  ・・・定着装置、
１０９ａ・・・サーミスタ、
１０９ｂ・・・サーミスタ、
１５１  ・・・電源装置、
１５２  ・・・メモリ、
２０１  ・・・定着装置、
２１３  ・・・温度センサ、
２１４  ・・・支持材、
３０１  ・・・定着装置、
３１５  ・・・温度センサ、
４０１  ・・・定着装置、
４０９  ・・・温度センサ、
５３６  ・・・入力検出器、
５４０  ・・・メモリ、
５４１  ・・・電流検出回路、
５４２  ・・・電圧検出回路、
６１０  ・・・トランジスタ、
６１１  ・・・ヒートシンク、
６１２  ・・・サーミスタ、
７１１  ・・・ヒートシンク、
７１２  ・・・ファン、
７１３  ・・・サーミスタ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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