(57)【要約】【課題】  誘導加熱方式を用いた定着装置の加熱ローラの加熱方法では、コア材にコイルを巻きつけた磁場発生手段が用いられたが、温度等の制約によりコア材の選択が困難であった。【解決手段】  伝導性線材によりコイル状に形成された磁場発生手段と、中空の筒状、もしくは無端ベルトから構成されて回転自在に担持され、前記磁場発生手段より発生する磁界により発熱する、少なくとも導電体により構成される加熱手段と、前記加熱手段に圧接する圧接手段と、前記加熱手段の内部に配置され、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段とからなり、前記磁場発生手段が前記加熱手段の外側に配置され、且つ前記温度測定手段が前記加熱手段の発熱部分から回転方向に向かってニップ領域までの間に配置されている。【選択図】  図３
2009025827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性線材によりコイル状に形成された磁場発生手段と、
中空の筒状、もしくは無端ベルトから構成されて回転自在に担持され、前記磁場発生手段より発生する磁界により発熱する、少なくとも導電体により構成される加熱手段と、
前記加熱手段に圧接する圧接手段と、
前記加熱手段の内部に配置され、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段と、からなり、前記磁場発生手段が前記加熱手段の外側に配置され、且つ前記温度測定手段が前記加熱手段の発熱部分から回転方向に向かってニップ領域までの間に配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
伝導性線材によりコイル状に形成された磁場発生手段と、
中空の筒状、もしくは無端ベルトから構成されて回転自在に担持され、前記磁場発生手段より発生する磁界により発熱する、少なくとも導電体により構成される加熱手段と、
前記加熱手段に圧接する圧接手段と、
前記加熱手段の内部に配置され、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段と、からなり、前記磁場発生手段が前記加熱手段の外側に配置され、且つ前記温度測定手段が少なくとも２つあり、そのうち１つがニップ領域の温度を測定し、残りが前記加熱手段の発熱部分から回転方向に向かってニップ領域までの間に配置されていることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本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搭載される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱ローラ型の定着装置は、粉体現像剤からなる現像剤像を坦持した用紙を加熱する加熱ローラおよび加圧しつつ搬送する加圧ローラとを備え、これら加熱ローラと加圧ローラとの圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙が通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するようになっている。
【０００３】
上述した加熱ローラの加熱源として、ハロゲンランプ等を用いこれを金属ローラの内側に設置し、このローラを輻射熱によって加熱し、被定着物をこのローラに加圧接触させるために弾性ローラを押し当て、これらのローラを回転させ、上述のように被定着物を通過させる方式が一般的で、その他にフラッシュ加熱方式、オーブン加熱式、熱板加熱方式など種々のものが実用化されている。
【０００４】
また、近年では、円筒状の耐熱性のフィルム材を用いた加熱式の定着装置も実用化されている。この定着装置は、加熱体とこの加熱体に密着して移動する耐熱性フィルムを有し、このフィルムを介して被加熱材を加熱体に密着させてフィルムと一緒に移動させ、加熱体の熱エネルギーをフィルムを介して被加熱体に付与するものである。
【０００５】
また、誘導加熱の手法を用いた定着装置としては、特開平９−２５８５８６、特開平８−７６６２０等がある。
【０００６】
特開平９−２５８５８６記載のものは、定着ローラの回転軸にそって設けられたコアにコイルを巻いた形状でローラに渦電流を流して加熱する方式である。
【０００７】
また、特開平８−７６６２０では、磁場発生手段によって導電フィルムを加熱して密着させた記録媒体を定着する装置であり、磁場発生手段をアセンブリしている部材と加熱ローラの間に発熱ベルトを挟ませてニップを形成している。
【特許文献１】特開平９−２５８５８６号公報
【特許文献２】特開平８−７６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような電磁誘導加熱装置にも以下のような問題があった。すなわち磁場発生手段として加熱用コイルが用いられているが、上記誘導加熱コイルは、定着ニップ部およびその周辺に磁束を集中させるため、コア材を用いている。コア材としては、鉄、フェライト材を用いて構成している。コア材として鉄を用いる場合、コア材自体に渦電流が発生してしまうため、コア材の鉄損が大きくなり、コアが発熱してしまい、加熱手段としての効率が低下してしまう問題が生じる。また、コア材が発熱するためコア材に巻回しているコイルの温度上昇を引き起こし、コイルの被覆耐熱温度を越えてしまう問題が生じていた。このような問題を回避するには、コア材としてフェライトを用いることで解決されている。すなわち、フェライトの場合は、コア自体に渦電流が発生することを抑えることが可能である。
【０００９】
しかし、コア材としてフェライトを用いる場合、ローラの内側にコアを配置した状態でローラ温度を定着可能温度に維持しておくと（約１８０℃）、フェライト材のキューリー点温度に達してしまい磁束を集中させることが出来なくなるという問題点があった。
【００１０】
そこで本発明は誘導加熱方式を用いた定着装置において上記の問題を解決し、磁場発生手段でコアを用いなくとも、投入電力を有効に利用し装置の発熱効率を向上させことができる定着装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る定着装置は、伝導性線材によりコイル状に形成された磁場発生手段と、中空の筒状、もしくは無端ベルトから構成されて回転自在に担持され、前記磁場発生手段より発生する磁界により発熱する、少なくとも導電体により構成される加熱手段と、前記加熱手段に圧接する圧接手段と、前記加熱手段の内部に配置され、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段とからなり、前記磁場発生手段が前記加熱手段の外側に配置され、且つ前記温度測定手段が前記加熱手段の発熱部分から回転方向に向かってニップ領域までの間に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る定着装置は、伝導性線材によりコイル状に形成された磁場発生手段と、中空の筒状、もしくは無端ベルトから構成されて回転自在に担持され、前記磁場発生手段より発生する磁界により発熱する、少なくとも導電体により構成される加熱手段と、前記加熱手段に圧接する圧接手段と、前記加熱手段の内部に配置され、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段とからなり、前記磁場発生手段が前記加熱手段の外側に配置され、且つ前記温度測定手段が少なくとも２つあり、そのうち１つがニップ領域の温度を測定し、残りが前記加熱手段の発熱部分から回転方向に向かってニップ領域までの間に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の定着装置によれば、コアを用いないことでコアの鉄損が無く、熱効率のよい磁場発生手段を最適な位置に設定することで、効率的な加熱ローラへの熱供給を行うことができる。また、２つのサーミスタによって正確な温度制御を行うことができ、加熱ローラの熱容量を削減して立ち上げを早め、定着装置の高速化、省エネ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の第１の実施例について説明する。図１は定着装置の全体構成を示した簡略図である。定着装置１は、加熱ローラ２（φ４０ｍｍ）と加圧ローラ３（φ４０）とを備えた構成となっている。加圧ローラ３は、加圧機構（図示せず）によって前記加熱ローラ２に対して圧接されていて、一定のニップ幅を持つように維持されており、加熱ローラ２は駆動モータ（図示せず）により矢印方向に駆動され、加圧ローラ３は従動で矢印方向に回転するようになっている。
【００１５】
上記加熱ローラ２の周上には、加熱ローラ２と加圧ローラ３との接触位置（ニップ部）よりも回転方向下流側に、用紙Ｐを加熱ローラ３から剥離させる剥離爪４、加熱ローラ２上にオフセットされたトナーや紙屑等のごみを除去するクリーニング部材５、オフセット防止用離型剤を塗布する離型剤塗布装置６、及び加熱ローラ２の温度検出をするサーミスタ７が設けられている。
【００１６】
加熱ローラ２の材質は鉄を用いており、肉厚０．６ｍｍとしている。ローラ表面には、テフロン等の離型層を被覆されている。
加圧ローラ３は、芯金の周囲にシリコンゴム、フッ素ゴム等を被覆して構成されている。これら加熱ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するようになっている。
【００１７】
加熱原理は誘導加熱装置（磁場発生手段）９を用いている。誘導加熱装置９は、励磁コイル１０から構成されており、加熱ローラ２内に収納されている。励磁コイル１０は、線形０．５ｍｍの銅線材を用いており、お互いに絶縁された線材を複数本束ねたリッツ線として構成されている。リッツ線にすることで浸透深さより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。本実施例では、φ０．５ｍｍを１５本束ねている。コイルの被覆線は、耐熱性のポリイミドアミドを用いている。
【００１８】
図示しない励磁回路（インバータ回路）から励磁コイル１０に印加される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、加熱ローラに磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ抵抗によって熱が発生する。
【００１９】
励磁コイル１０の形状によって、加熱ローラ２のニップ近傍を加熱する構成となっている。本実施例では、コイルに周波数２０ｋＨｚ、出力９００Ｗの高周波電流を流した。
【００２０】
加熱ローラ２の表面温度は、１８０℃に設定した。表面温度をサーミスタ７によって検知し、フィードバック制御によって加熱ローラ２の加熱を行っている。
このとき、ローラ全体の温度分布を均一にするため、加熱ローラ２、加圧ローラ３は回転している。ローラを回転させることでローラ全面に一定の熱量を与えている。加熱ローラ表面温度が１８０℃に達するとコピー動作が開始し、用紙Ｐが加熱ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着する。また、インバータ回路への電流は加熱ローラ表面に圧接された温度ヒューズであるサーモスタット８を介して供給される。このサーモスタット８は加熱ローラ２の表面温度があらかじめ設定されている異常温度に達すると回路に供給する電流を遮断するものである。
【００２１】
次に、図２に誘導加熱装置９と加熱ローラ２との位置関係を記す。本実施例では、線径０．５ｍｍの線材を１５本束ねてリッツ線として構成し、このリッツ線をローラ形状に沿って、トータル１２ターンの励磁コイル１０としている。コイルはローラ円周に沿って２層に巻いてある。励磁コイルは、コイル巻線機を用いて製作し、耐熱含浸剤に浸して固めて形状を保持している。ローラ内への固定は、図示しない保持部材でローラと一定の距離を保っている。本実施例では、保持部材で保持しているが、ボビン等を使って固定しても良い。
【００２２】
次に、コイルに流れる電流の中心点から加熱ローラ２までの距離と電流の中心点間距離との関係を図３に記す。図３で示す斜線部分がコイルの領域断面を示しており、一方向に流れる電流の中心点（領域の重心点と考えても良い）は、それぞれａ、ｂの位置になっている。中心点ａ、ｂから加熱ローラ２との最短距離をｔとする。これは、中心点ａ、ｂと加熱ローラ２とを結んだ法線方向の長さである。また、加熱ローラ２と同じ円中心から中心点ａ、ｂを通る円の弧ａｂの長さをＬとする。空芯コイルを用いてローラを効率よく加熱するために、本実施例では、ｔとＬとの関係を２×ｔ≦Ｌとし、さらに発熱効率を９０％以上とするためには、
３×ｔ≦Ｌ
となるようにコイルを配置している。上記のように配置することによってコイルによって発生する磁束が互いに打ち消し合う成分が減少し、効率よく発熱することが実験的に明らかになった。また、図４に加熱ローラ２の外部に励磁コイル１０を配置した場合の例を示す。この場合も図３と同様に、コイルの領域断面の一方向に流れる電流の中心点（領域の重心点と考えても良い）から加熱ローラ外周面までの距離をｔ、中心点間の弧の長さをＬとした場合、ローラを効率よく加熱するために、ｔとＬとの関係を２×ｔ≦Ｌとし、さらに発熱飽和量を９０％以上とするためには、
３×ｔ≦Ｌ
となるようにコイルを配置している。
【００２３】
従来は、図５に示すようにコイルの電流中心からの距離ではなく、コア材と接触するところでの距離Ｍとｔとの距離が発熱に関係していたが、本実施例のような空芯コイルでは、距離Ｍよりも電流中心距離Ｌが重要であることがわかった。
【００２４】
図６に実際に２０ｋＨｚで駆動した回路を使ってｔとＬの距離を変化させたときのローラでの発熱量を測定した。コイル１ターン分に流した電流量は５０Ａピーク一定としたので、ローラからの距離ｔが離れているほど発熱量は小さくなっているが、ｔを固定してＬを動かすと考えると、それぞれのｔの値でＬを大きくしていく方が発熱量が多くなっている。特にＬが小さいと発熱量が急激に減少している。この結果を表にしたものが図７である。ここでわかるように、各ｔの発熱量の飽和値に対する比率が８０％未満を×、８０〜９０％を△、９０％以上を○とした。この結果では、飽和量の８０％以上の効率を求めるには２×ｔ≦Ｌを満たすことが必要であり、さらに９０％以上の効率を得るためには３×ｔ≦Ｌを満たす必要があることがわかる。更に、コイルの占めるスペースを出来る限り小さくすることを考えると実験値から ３×ｔ≦Ｌ となるのが有効であることがわかった。本実施例では、発熱量９００Ｗを得ることができた。
【００２５】
次に本発明に係る第２の実施例について説明する。定着装置概要は前述した第１の実施例と同様なので説明を省略する。図８に誘導加熱用コイル２０と加熱ローラ２との位置関係を記す。本実施例では、線径０．５ｍｍの線材を１５本束ねてリッツ線として構成している。このリッツ線をローラ形状に沿って、トータル１０ターンの励磁コイルとしている。本実施例ではそれぞれのリッツ線の電流中心とローラとの最短距離を矢印で表したようにすべてのリッツ線の電流中心とローラとの距離が一定になるようにコイルを配置している。
【００２６】
従来のコアを使用したコイルでは、コアを通して磁束が発生していたので、コイルの配置に影響されることがなかった。しかし、空芯コイルの場合は、コイルの形状、位置によって発熱分布に変化が生じてしまう。また、図９に示すようにコイルはリッツ線で構成されているため、必ずしも真円にはならず、変形する場合が多々ある。このため、コイルの外形とローラとの距離を規定しても、ローラに与える磁束はリッツ線内の電流中心とローラとの距離が異なってくるので、磁束が変化し、発熱分布が変わってしまう。そこで本実施例のようにリッツ線内の電流中心とローラとの距離を一定になるように構成する。
【００２７】
上記のように空芯コイルを配置することでローラ表面での発熱分布を均一にすることができる。また、すべてのリッツ線の電流中心とローラとの距離を一定にすることで効率よく磁束をローラに与えることができる。本実施例では、コアがなくても効率よく発熱を行うことが可能となった。
【００２８】
次に、この第２の実施例の変形例を図１０に示す。図１０は定着器の全体構成を示した簡略図である。定着装置は導電体で形成される定着ベルト３０を有している。また、定着ベルト３０を介して空芯コイル３１と対向する側にニップ部を形成するための加圧ローラ３２（φ３０ｍｍ）が設けられ、一定の加圧力で定着ベルトを押圧している。この押圧力を制御することで、ニップ長を制御することが可能となる。
【００２９】
定着ベルト３０は、導電体で形成されている。導電体は、ニッケル、鉄、ステンレスといった強磁性体の金属を用いる。導電体表面層には、離型性層（例えば、フッ素樹脂、シリコン樹脂、シリコンゴム）を設けても良い。この実施例では、８０μｍのニッケル電鋳ベルトにフッ素樹脂コートを施している。また、定着ベルト３０の形状を維持するため、空芯コイル上側にホルダ３３を設けている。
【００３０】
加圧ローラ３１は、図示しないモータによって駆動力を与えられ、矢印方向に回転される。この回転に伴い、定着ベルト３０が加圧ローラ３１との摩擦力によって従動で走行するようになっている。これら定着ベルト３０と加圧ローラ３１の圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するようになっている。加圧ローラ３１は、剛体ローラでも良いし、弾性層を設けたローラでも良い。本実施例では、弾性ローラを用いている。
【００３１】
この第２の実施例では導電体がローラ形状であるため、リッツ線それぞれの電流中心を結んだ線がローラ外形を構成する円筒面と同心円上になった。これは、リッツ線中心とローラとの距離を一定に保っているためである。一方、この変形例の場合は、導電体としてベルトを用いているので、ニップ部では、ベルトは、円筒形ではないため、リッツ線の中心と導電部材との距離を一定にしているため、リッツ線中心を結んだ線は、ニップ近傍領域では、円筒面の同心円からずれ、同心円上の内側になっている。つまり、リッツ線中心を結んだ線が必ずしも同心円上になくとも導電部材との距離を一定に保てば一定の熱量を与えることができ、良好な定着性能を得ることができるということである。
【００３２】
さらにリッツ線の電流中心とローラとの距離を一定に保ち（その距離をｔとする）、コイル一方向に流れる領域の電流中心間距離Ｌ（円周上に沿った距離Ｌ）としたとき、少なくとも２×ｔ≦Ｌ、最適値としては、
３×ｔ≦Ｌ
とすることによってさらに発熱量が増すことは、第１の実施例でも示されている。本実施例でも上記の関係式を満たした構成となっている。
【００３３】
また、第１及び第２の実施例ともに励磁コイル１０、２０、空芯コイル３１を加熱ローラ２の内側に配置したが、加熱ローラ２の外側に配置しても同一の効果を得られることは言うまでもない。
【００３４】
次に本発明に係る第３の実施例について述べる。図１１は定着器の全体構成を示した簡略図である。定着装置４０は、加熱ローラ２（φ４０ｍｍ）と加圧ローラ３（φ４０ｍｍ）とを備えた構成となっている。加圧ローラ３は、加圧機構（図示せず）によって前記加熱ローラ２に対して圧接されていて、一定のニップ幅を持つように維持されており、加熱ローラ２は駆動モータ（図示せず）により矢印方向に駆動され、加圧ローラ３は従動で矢印方向に回転するようになっている。
加熱ローラ２の材質は鉄を用いており、肉厚０．６ｍｍとしている。ローラ表面には、テフロン等の離型層を被覆されている。
【００３５】
加圧ローラ３は、芯金の周囲にシリコンゴム、フッ素ゴム等を被覆して構成されている。これら加熱ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するようになっている。
【００３６】
加熱原理は誘導加熱装置（磁場発生手段）４１を用いている。誘導加熱装置４１は、励磁コイル４２から構成されており、加熱ローラ２外側に配置されている。励磁コイル４２は、線形０．５ｍｍの銅線材を用いており、お互いに絶縁された線材を複数本束ねたリッツ線として構成されている。リッツ線にすることで浸透深さより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。本実施例では、φ０．５ｍｍを１５本束ねている。コイルの被覆線は、耐熱性のポリイミドアミドを用いている。また、加熱ローラ２の外側に円周上に沿った形で１２ターン巻いている。励磁コイル４２は、磁束を集中させるコア等を使用しない空芯コイルで形成している。本実施例では、空芯コイルを用いているが、図１０のようにコア材を用いてコイルを形成しても良い。
【００３７】
励磁コイル４２を外側に配置しているのは、組立工程上、内側に配置するより容易であり精度も出しやすいためである。また、加熱ローラ２内側に配置すると加熱ローラ２からの放射熱が内部にこもり、励磁コイル４２の温度上昇を助長してしまう。そのため、コイルに流す電流を少なくする必要があった。本実施例のように励磁コイル４２を外側に配置するとコイルの温度上昇を抑えることができ、励磁コイル４２のライフも伸び、さらに励磁コイル４２の絶縁被覆の耐熱温度も内側に配置したときよりも低い材料で対応できる。
【００３８】
また、図１２のように磁場発生手段としてコア４３に巻回したコイルを用いる場合も加熱ローラ内側に配置するとローラ内の放射熱によってコアの温度上昇が発生し、コアのキューリ点温度を越えて特性が大幅に落ちる現象があった。外側に配置する場合は、温度管理がしやすく、また、コア材の放熱対策も行いやすいため、コア材の温度がキューリ点を越えることはなくなった。
【００３９】
上記、励磁コイル４２は、図示しない励磁回路（インバータ回路）から励磁コイル４２に印加される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、加熱ローラに磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ抵抗によって熱が発生する。本実施例では、コイルに周波数２０ｋＨｚ、出力９００Ｗの高周波電流を流した。
【００４０】
加熱ローラ９２の表面温度は、１８０℃に設定した。表面温度をローラ内側に配置したサーミスタ９９によって検知し、フィードバック制御によって加熱ローラ２の加熱を行っている。このとき、加熱ローラ２、加圧ローラ３は回転している。ローラを回転させることでローラ全面に一定の熱量を与えている。加熱ローラ表面温度が１８０℃に達するとコピー動作が開始し、用紙Ｐが加熱ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）である定着ポイントを用紙Ｐが通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着する。
【００４１】
本実施例では、サーミスタ７の配置位置を加熱ローラ２の内側で回転方向の磁場発生手段４１の対向部からニップ部までの領域に配置している。これによってサーミスタ７の温度がニップ部を被定着材が通過する際のニップ部の温度を正確に把握することができる。図１３では、サーミスタ７の位置をニップ部入り口に配置している。これでも同様な効果を得られる。
【００４２】
図１４、図１５に空芯コイルによる発熱分布と加熱ローラ一周分の加熱ローラ表面温度の温度変化を示す。図１４は、ニップ出口からの温度変化を示している。ニップ出口から励磁コイル近傍までは、熱源がないため温度上昇はほとんどない。その後励磁コイル（左側）の下部に到達すると熱が与えられ、温度上昇が始まる。その後励磁コイル中央では、図１５の発熱分布図を見てわかるように発熱は０に近いため、励磁コイル中央では温度上昇は横からの熱伝導だけである。その後励磁コイル（右側）の下部を通過すると温度上昇する。この動作を繰り返し、定着可能温度１８０℃になってウォームアップ動作を終了する。
【００４３】
図１４で示すように被定着材がニップ部に入ってくる直前の温度を把握できるのは、温度を表すグラフの領域Ａの部分である。本実施例の場合、ローラを局部的に加熱し、ローラを回転させているため、領域Ａ以外では温度変化が大きく、ニップ部の温度を示していない。そのため、ニップ部の温度を正確に把握するには、領域Ａにサーミスタ７を配置する必要がある。領域Ａとは、励磁コイル１０によって所定の温度に加熱された地点から、ニップ領域までの間の事を示す。ここが従来のハロゲンランプと異なる点である。また、加熱ローラ２の肉厚が厚い場合には、ローラの内側温度は、ニップ領域後半でも温度が維持されるのでニップ領域後半でも測定が可能である。また、サーミスタ７を内側に配置することで、ローラ外側に配置した励磁コイルが発生する磁束の影響も受けないのでノイズも少なく、磁束遮蔽効果がある。
【００４４】
上記のようにサーミスタ７を図１４の領域Ａに該当する位置に配置することで正確な温度を把握でき、励磁コイルからの磁束の影響を受けることもない。これによりローラの熱容量を削減することが可能となった。
【００４５】
次に本発明に係る第４の実施例を示す。定着器概要図を図１６に示す。定着器概要図の説明で第３の実施例と同様の部分は省略する。図１６で第３の実施例と異なる点は、温度検出手段であるサーミスタとしてサーミスタ５０、５１があり、サーミスタ５０の配置位置は、加熱ローラ２を介して誘導加熱装置４１の対向部分に配置している。一方、サーミスタ５１は加熱ローラ２と加圧ローラ３の接点であるニップ部分に配置している。また、サーミスタ５０、５１および誘導加熱装置４１は図示しないＣＰＵにより制御されている。
【００４６】
従来のハロゲンランプタイプでは、ニップ部分を測定することが出来なかったが、本実施例のように加熱ローラ２外側に誘導加熱装置４１を配置すると加熱ローラ２内側にサーミスタ５０、５１を配置できるので被定着材がニップ部を通過する直前のニップ部ローラ温度を測定することが可能である。これにより、被定着材の通過した時の温度低下をサーミスタによって検知し、オフセット等を防ぐことができる。本実施例では、さらにコイルに対向する位置にサーミスタ５０を配置しているので、局所的に加熱される部分とニップ部との温度差を検出してニップ部での温度を上昇させる制御方法を用いている。
【００４７】
図１７、図１８に制御の一例を示す。被定着材が通過しない時または、定着装置立ち上げ時は、加熱ローラの温度をある一定温度に保てばよいので、サーミスタ５０の温度検知だけを用いて制御を行う。例えば、図１６のように定着装置の立ち上げかどうかの判定がされる（ＳＴ１）。定着装置の立ち上げ動作時であれば、そのまま後述するＳＴ３へ進む。ＮＯの場合は、待機中かどうかの判定がされ（ＳＴ２）、ＹＥＳであればＳＴ３へ進み、ＮＯであれば、ＳＴ７の定着装置稼動ルーチンへ進む（図１８）。
【００４８】
ＳＴ３に進むと、待機温度を１５０℃とした場合、サーミスタ５０を用いて温度検出を行い（ＳＴ６）、１５０℃に維持する（ＳＴ５）。
次に被定着材が通紙される場合は、定着装置稼動ルーチン（ＳＴ７）において、まずサーミスタ５０を用いて（ＳＴ９）、加熱ローラ２の表面温度を検知し（ＳＴ１０）、所定の定着可能温度（本実施例では１８０℃）になるまで加熱する（ＳＴ１１）。この後は、サーミスタ５０とサーミスタ５１を用いて（ＳＴ１２）温度差を検出して発熱量を可変する。すなわち、被定着材が通過する場合、加熱ローラ温度は、１８０℃に制御される。この温度をサーミスタ５０で検知する。一方、ニップ領域では、被定着材が通過すると温度が下がる。この温度検出にサーミスタ５１を用いる。この温度差が大きい場合、すなわち、加圧ローラ温度が低い場合、被定着材としてＯＨＰや厚紙を通した場合などは、通常の紙を通過させたときより温度が下がる。そこでサーミスタ５０とサーミスタ５１の温度差を検出して（ＳＴ１３）、温度差に応じて、温度差が大きい場合は、磁場発生手段の加熱量を大きくし、温度差が小さい場合は、加熱量を減らすような制御テーブルを持っている（ＳＴ１４）。この後、定着動作が終了したかどうかが判定され、ＮＯであればＳＴ１２に戻り、ＹＥＳならば定着装置稼動ルーチンを終了する。本実施例の誘導加熱コイルでは、発熱量を段階的に可変出来るので、上記のような制御が安価で行える。これにより、被加熱物の種類によらず、定着温度を一定に保つことができる。また、加圧ローラ温度にも依存しない。
【００４９】
これにより、良好な定着性能を得られる。また、温度リップルを減らすことができるので、ローラの熱容量を小さくしても定着性能が得られるようになり、立ち上がり時間も短縮できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る定着装置の断面図。
【図２】誘導加熱装置と加熱ローラの位置関係を示した図。
【図３】励磁コイル内に流れる電流中心と加熱ローラとの位置関係を示した図。
【図４】加熱ローラの外部に誘導加熱装置を配置した場合の位置関係を示した図。
【図５】コア材と加熱ローラとの位置関係を示した図。
【図６】ｔとＬをパラメータとした時の発熱量の変化を示した図。
【図７】発熱量の判定図。
【図８】本発明の第２の実施例に係る定着装置の断面図。
【図９】励磁コイルと加熱ローラの拡大図。
【図１０】本発明の第２の実施例の変形例を示した図。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る定着装置の断面図。
【図１２】本発明の第３の実施例に係る定着装置の断面図。
【図１３】サーミスタをニップ付近に配した第３の実施例を示した図。
【図１４】加熱ローラの表面温度の変化を示した図。
【図１５】磁場発生手段による加熱ローラ表面の発熱分布を示した図。
【図１６】本発明の第４の実施例に係る定着装置の断面図。
【図１７】第４の実施例の制御の一例を示したフローチャート図。
【図１８】定着装置の稼動ルーチンを示した図。
【符号の説明】
【００５１】
１    定着装置
２    加熱ローラ
３    加圧ローラ
４    剥離爪
５    離型剤塗布装置
６    クリーニング部材
７    サーミスタ
８    サーモスタット
９    誘導加熱装置
１０    励磁コイル
２０    励磁コイル
３０    定着ベルト
３１    空心コイル
３２    加圧ローラ
３３    ホルダ
４０    定着装置
４１    誘導加熱装置
４２    励磁コイル
４３    コア材
４４    コイル
５０    サーミスタ
５１    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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