誘導加熱装置及び画像形成装置
【課題】入力電圧に拘わらず、スイッチング損失を抑えることができる誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】コイル９１が発生する磁束によりベルト９２を発熱させる誘導加熱装置であって、スイッチング素子１０３、１０４を含みコイル９１に電流を供給する電源部１００と、スイッチング素子１０３、１０４を駆動するパルス信号を出力する駆動回路１１２と、電源部１００への入力電圧を検出する電圧検出部１１１と、パルス信号の周波数を制御する制御回路１１３とを備えており、制御回路１１３は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、コイル９１及び共振コンデンサ１０５の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御する。
【解決手段】コイル９１が発生する磁束によりベルト９２を発熱させる誘導加熱装置であって、スイッチング素子１０３、１０４を含みコイル９１に電流を供給する電源部１００と、スイッチング素子１０３、１０４を駆動するパルス信号を出力する駆動回路１１２と、電源部１００への入力電圧を検出する電圧検出部１１１と、パルス信号の周波数を制御する制御回路１１３とを備えており、制御回路１１３は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、コイル９１及び共振コンデンサ１０５の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に関する。より具体的には、画像形成装置において、トナー像を定着させる定着器を加熱するための誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、記録材に転写したトナー像を定着させるための定着器を備えている。従来、定着器には、セラミックヒーター等による加熱装置が多く用いられていたが、近年、電磁誘導を利用した誘導加熱装置が用いられるようになっている。特許文献１に記載されている様に、誘導加熱装置は、スイッチング素子により商用電源から生成した交流電流をコイルに供給するものであり、スイッチング素子を駆動する周波数を変化させることでコイルに供給する電力の制御を行っている。
【０００３】
ここで、図１３に示す様に、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数ｆとコイルへの供給電力Ｐの関係は、コイル及び共振コンデンサを含む共振回路の共振周波数ｆｒで最大電力Ｐｍａｘを示すカーブを描く。例えば、周波数ｆｒ以上の領域において、パルス信号の周波数を制御することによって電力制御が可能となる。
【０００４】
また、図１４に示す様に、スイッチング素子を駆動するパルス信号のパルス幅ｔ（＝１／（２ｆ））とコイルへの供給電力Ｐの関係は、共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒで最大電力Ｐｍａｘを示すカーブを描く。例えば、パルス幅ｔｒ以下の領域において、パルス信号を制御することによって電力制御が可能となる。
【０００５】
電力制御の簡易な方法は、目標電力と検出電力を比較し、検出電力の方が大きい場合には周波数を上げ、検出電力の方が小さい場合には周波数を下げ、等しい場合には周波数を変化させないというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２３２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力Ｐｏをコイルに供給する場合、図１５に示す様に、商用電源電圧が１００Ｖの場合にはスイッチング素子の駆動周波数をｆａに、商用電源電圧が２００Ｖの場合には駆動周波数をｆｂにする必要がある。つまり、２００Ｖの場合には、１００Ｖの場合よりも高周波側で制御することになる。このときのスイッチング素子のコレクタエミッタ電圧と、コレクタ電流の関係を図１６に示す。なお、図１６（ａ）が１００Ｖの場合を、（ｂ）が２００Ｖの場合を示し、点線がコレクタ電流である。ここで、図１６の斜線で示す、コレクタエミッタ電圧とコレクタ電流が重なっている領域がスイッチング損失である。なお、コレクタ電流は、コイル９１に供給される電流であり、スイッチンング素子の駆動周波数に拘わらず、共振周波数に等しい正弦波の形状となる様に増減する。１００Ｖの場合には、共振周波数ｆｒ付近で制御を行うため、図１６（ａ）に示す様に、コレクタ電流が共振周波数に従い増減し、その値が比較的低くなった時にスイッチング素子の切り替えが発生する。これに対して、２００Ｖの場合には、共振周波数ｆｒより高周波側で制御を行う必要がある。つまり、共振周波数より短い間隔でスイッチングを行う必要がある。このため、図１６（ｂ）に示す様に、コレクタ電流が共振周波数に従い増加しているときといった、その値が比較的大きいときにスイッチングが発生する。したがって、２００Ｖの場合には、１００Ｖの場合と比較してスイッチング損失が大きくなる。
【０００８】
本発明は、入力電圧に拘わらず、スイッチング損失を抑えることができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。また、入力電圧に拘わらず、スイッチング損失を抑えることができる誘導加熱装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における誘導加熱装置によれば、磁束発生手段が発生する磁束により発熱体を発熱させる誘導加熱装置であって、スイッチング素子を含み、磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、パルス信号の周波数を制御する制御手段とを備えており、制御手段は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲、ここでｎは自然数、で制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明による画像形成装置によれば、記録材に形成したトナー像を定着させる定着手段と、定着手段の発熱体を発熱させる誘導加熱装置とを備えている画像形成装置であって、誘導加熱装置は、発熱体を発熱させるための磁束を発生する磁束発生手段と、スイッチング素子を含み、磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、パルス信号の周波数を制御する制御手段とを備えており、制御手段は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘導加熱装置は、入力電圧が閾値以上である場合には、共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲でパルス信号の周波数の制御を行う。これにより、出力電流が大きいときにスイッチングすることを防ぎ、よって、スイッチング損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明による画像形成装置の定着器を示す図である。
【図３】本発明による誘導加熱装置の機能ブロック図である。
【図４】第一実施形態のフローチャートである。
【図５】パルス幅の設定を示す図である。
【図６】共振周波数以下の範囲を含む、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図７】各モードでの動作範囲を示す図である。
【図８】モードＡにおけるパルス信号とコイルへの出力電流波形を示す図である。
【図９】モードＢにおけるパルス信号とコイルへの出力電流波形を示す図である。
【図１０】第二実施形態において電圧が閾値未満の場合の動作範囲を示す図である。
【図１１】第二実施形態において電圧が閾値以上の場合の動作範囲を示す図である。
【図１２】第二実施形態のフローチャートである。
【図１３】スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図１４】スイッチング素子を駆動するパルス信号のパルス幅と出力電力の関係を示す図である。
【図１５】１００Ｖと２００Ｖにおける、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図１６】１００Ｖと２００Ｖにおけるスイッチング損失を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
（第一実施形態）まず、本発明による画像形成装置について説明する。図１において、帯電部２a〜２ｄによって感光体１ａ〜１ｄが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光部３a〜３ｄによって行われる。これにより、感光体１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。その後、現像部４ａ〜４ｄによってトナー像が現像され、４個の感光体１ａ〜１ｄ上のトナー像は一次転写部５３ａ〜５３ｄによって中間転写ベルト５１に多重転写される。中間転写ベルト５１上のトナー像は、更に、二次転写部５６及び５７によって、記録材６０に転写される。感光体１ａ〜１ｄ上に残った転写残トナーはクリーナ６ａ〜６ｄにより回収される。同様に、中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナ５５によって回収される。記録材６０上に転写されたトナー像は、本発明による誘導加熱装置の一部である定着器９によって定着され、カラー画像を得る。
【００１５】
図２に示す定着器９は、導電性発熱体の表面をゴム層で覆ったベルト９２を有している。ベルト９２の導電性発熱体の厚さは、例えば、４５μｍであり、表面のゴム層の厚さは、例えば、３００μｍである。また、ベルト９２は、駆動ローラ９３と共に、ニップ部９４を形成し、ベルト９２は、ニップ部９４を介して伝わる駆動ローラ９３の回転により、図中の矢印の方向に回転する。また、ベルト９２に対向して、磁束発生部であるコイル９１がコイルホルダ９０内に配置されている。コイル９１に交流電流を流して磁束を発生させることにより、ベルト９２は、渦電流により自己発熱する。また、ベルト９２の導電性発熱体の内側には、例えば、サーミスタといった温度センサ９５が設けられており、ベルト９２の温度を検出している。
【００１６】
続いて、本発明による誘導加熱装置について説明する。図３に示す様に、定着器９に電力を供給する電源部１００は、商用電源５００に接続されている。商用電源５００は、ダイオードブリッジ１０１及びフィルタコンデンサ１０２で直流に変換される。電圧検出部１１１及び電流検出部１１０は、それぞれ商用電源５００から供給される入力電圧及び入力電流を検出し、その検出値を制御回路１１３へ出力する。また、温度検出回路１１４は、温度センサ９５が出力する電圧に基づき、定着器９のベルト９２の温度を判定して制御回路１１３に出力する。制御回路１１３は、入力電圧、入力電流及び定着器９のベルト９２の温度に基づき、駆動回路１１２にパルス信号１２１及び１２２を生成させ、スイッチング素子１０３及び１０４を交互にオン／オフする。これにより、コイル９１に高周波の出力電流を供給する。なお、磁束発生部である共振コンデンサ１０５は、コイル９１と共に共振回路を構成している。コイル９１に高周波電流を流すと、コイル９１が発生する交流磁界により渦電流が誘導されてジュール熱が発生し、ベルト９２は加熱される。
【００１７】
続いて、図４を用いて、制御回路１１３による電力制御処理を説明する。制御回路１１３は、画像形成が開始されると、Ｓ１において、電圧検出部１１１が検出する入力電圧から制御モードを決定し、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎに各モードに対して予め定められた値を設定する。例えば、制御回路１１３は、検出した電圧が閾値未満であるとモードＡとし、検出した電圧が閾値以上であるとモードＢとする。閾値には、例えば、１７５Ｖを使用する。なお、パルス幅とは、図８のｔｒで示す様に、立ち上がりから次の立下りまでの期間、又は、立下りから次の立ち上がりまでの期間を意味する。
【００１８】
本実施形態においては、図５に示す様に、モードＡの場合のｔｍａｘには、共振コンデンサ１０５及びコイル９１の共振回路の共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒを設定する。また、モードＡのｔｍｉｎには、出力電力の制御範囲を考慮して図１４のカーブから求めた適切な値ｔｐを設定する。なお、ｔｐはｔｒより小さい値である。また、モードＢの場合のｔｍａｘには、ｎを自然数として、モードＡのｔｍａｘの２ｎ＋１倍の値を設定する。さらに、モードＢの場合のｔｍｉｎには、モードＡのｔｍａｘの２ｎ倍の値を設定する。つまり、本実施形態においては、モードＢの場合、共振周波数ｆｒより低い領域を使用して制御を行う。なお、その理由については後述する。
【００１９】
続いて、制御回路１１３は、図４のＳ２において、検出電力が電力の目標値（第１の目標値）と等しいか否かを判定する。なお、検出電力は、電圧検出部１１１及び電流検出部１１０が検出する入力電圧及び入力電流により求める。検出電力が目標値と等しくなければ、制御回路１１３は、Ｓ３において、検出電力が目標値より大きいか否かを判定する。検出電力が目標値より大きければ、制御回路１１３は、Ｓ４において、パルス信号のパルス幅を予め制御回路１１３に設定された値ｔａだけ減少させる。ただし、減少させることでパルス幅が最小値ｔｍｉｎより小さくなる場合には、パルス幅を最小値ｔｍｉｎとする。一方、Ｓ４において、検出電力が目標値より小さければ、制御回路１１３は、Ｓ５において、パルス信号のパルス幅を予め制御回路１１３に設定された値ｔｂだけ増加させる。ただし、増加させることでパルス幅が最大値ｔｍａｘより大きくなる場合には、パルス幅を最大値ｔｍａｘとする。また、Ｓ２において、検出電力が目標値と等しければ、制御回路１１３は、パルス幅を変更しない。
【００２０】
なお、目標電力と検出電力とを比較する電力制御処理ではなく、温度制御処理の場合、図４のＳ２において、電力の代わりに、温度センサ９５の検出温度と、制御回路１１３に予め設定した温度の目標値（第２の目標値）を比較する。そして、検出温度が目標値より高い場合には、図４のＳ４と同じくパルス信号のパルス幅をｔａだけ減少させ、低い場合には、図４のＳ５と同じくパルス信号のパルス幅をｔｂだけ増加させる。なお、パルス幅を最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの間で制御することも同じである。
【００２１】
本実施形態においては、図６に示す様に、モードＡ、つまり、商用電源電圧が１００Ｖである場合には、周波数ｆｒ以上、かつ、ｆｐ以下の領域で制御を行う。なお、ｆｐはパルス幅ｔｐに対応する周波数である。しかし、モードＢ、つまり、商用電源電圧が２００Ｖである場合には、共振周波数を２ｎ＋１（ｎは自然数）で除した周波数で生じる出力電力のピーク値から、共振周波数を２ｎで除した周波数の範囲で制御を行う。以下に、ｎ＝１の場合を例にしてその理由を説明する。図９（ａ）は、モードＢにおいて、パルス幅が最大値３ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。また、図９（ｂ）は、モードＢにおいて、パルス幅が最小値２ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。なお、出力電流ＩＬは、図３のスイッチング素子１０３のエミッタとスイッチング素子１０４のコレクタとの接続点からコイル９１に向けて電流が流れている状態を正の値としている。
【００２２】
図９（ａ）において、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、出力電流ＩＬが正の値から０となったときに発生している。また、図９（ｂ）において、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、出力電流ＩＬが負の値から０となったときに発生している。つまり、本実施形態においては、パルス信号１２２のオフからオンの変化は、図９の区間Ｓで示す、出力電流ＩＬが正のときに発生している。なお、パルス幅をｔｒより大きく２ｔｒ未満の間で設定すると、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、図９の区間Ｒで示す、出力電流ＩＬが負のときに発生することになる。
【００２３】
パルス信号１２２がオフで、出力電流ＩＬが負の値の場合、出力電流ＩＬは、図３のスイッチング素子１０３のコレクタとエミッタを接続するダイオードを経由する様に流れる。この状態で、パルス信号１２２をオフからオンにすると、スイッチング素子１０４に急激に電流が流れることによるスイッチング損失が発生する。このスイッチング損失は、出力電流ＩＬが正のときに、パルス信号１２２をオフからオンに変化させるときに発生する損失より大きい。したがって、本実施形態では、スイッチング損失を抑えるため、共振周波数の（１／（２ｎ＋１））倍から（１／（２ｎ））倍（ｎは自然数）の範囲で制御を行う。
【００２４】
なお、パルス幅を共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒより小さくすると、図９の区間Ｑにおいて、パルス信号１２２がオフからオンに変化する。一方、上述した様に、本実施形態においては、図９の区間Ｓにおいて、パルス信号１２２がオフからオンに変化する。図９に示す様に、区間Ｓにおける振幅は、区間Ｑより減衰している。つまり、本実施形態においては、スイッチング時のコイル９１への出力電流ＩＬは、図１５の周波数ｆｂで制御するときと比較して小さくなり、よって、スイッチング損失は低くなる。なお、出力電力のピーク値は、ｎが大きくなるほど小さくなるため、ｎ＝１、つまり、共振周波数の１／３倍から１／２倍の範囲で制御を行うことが好ましい。
【００２５】
図８は、モードＡにおいて、パルス幅が最大値ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。図８に示す様に、共振周波数に対応するパルス幅では、スイッチング時(オン時、オフ時)の出力電流ＩＬはほぼ零であり、スイッチング損失は大変低い。図７は、本実施形態で説明した各電圧での制御範囲をパルス信号のパルス幅で示すものである。
【００２６】
本実施形態においては、入力電圧が１００Ｖといった低電圧である場合には、共振周波数以上の範囲で制御を行う。一方、入力電圧が２００Ｖといった高電圧である場合には、大電流のタイミングでのスイッチングを防ぐため、共振周波数より低く、かつ、周波数が増加するにつれて出力電力が減少する領域にて出力電流の制御を行う。これにより、スイッチング損失を低減することができる。
【００２７】
（第二実施形態）本実施形態においては、第一実施形態と同じモードＡとモードＢに加え、共振周波数の１／（２ｎ＋３）〜１／（２ｎ＋２）の周波数で動作するモードＣを使用する。具体的には、閾値を１７５Ｖとすると、入力電圧が１７５Ｖ未満の場合には、モードＡ及びモードＢを使用し、入力電圧が１７５Ｖ以上の場合には、モードＢ及びモードＣを使用する。よって、ｎ＝１とすると、入力電圧が１７５Ｖ未満のときは、図１０に示す様に、共振周波数に対するパルス幅以下と、共振周波数に対するパルス幅の２倍〜３倍が動作範囲となる。また、入力電圧が１７５Ｖ以上のときは、図１１に示す様に、共振周波数に対するパルス幅の２倍〜３倍と、４倍〜５倍が動作範囲となる。つまり、ｎ＝１の場合、周波数で述べると、入力電圧が１７５Ｖ未満の場合には、共振周波数以上と共振周波数の１／２倍〜１／３倍が動作範囲となり、入力電圧が１７５Ｖ以上の場合には、共振周波数の１／２倍〜１／３倍と１／４倍〜１／５倍が動作範囲となる。本実施形態は、出力電力のピーク値から周波数が高くなるにつれて出力電力が低下する２つの領域を使用して制御を行うものである。なお、出力電力のピーク値は、ｎが大きくなるほど小さくなるため、ｎ＝１とすることが好ましい。また、３つ以上の領域を使用する形態であっても良い。
【００２８】
続いて、制御回路１１３が行う電力制御処理を説明する。なお、以下の説明においてはｎ＝１とする。まず、制御回路１１３は、電圧検出部１１１が検出する入力電圧によりモードＡ及びモードＢを使用するのか、モードＢ及びモードＣを使用するのかを判定する。例えば、制御回路１１３は、検出した電圧が１７５Ｖ未満であるとモードＡ及びＢを使用すると判定し、検出した電圧が１７５Ｖ以上であるとモードＢ及びＣを使用すると判定する。しかしながら、判定に使用する閾値は任意である。
【００２９】
図１２は、入力電圧からモードＡ及びＢを使用すると判定した場合における、制御回路１１３が行う電力制御処理を示している。制御回路１１３は、図１２のＳ１１において、現在のモードをモードＢとし、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＢの値に設定する。つまり、ｔｍａｘには３ｔｒを、ｔｍｉｎには２ｔｒを設定する。なお、Ｓ１１において設定するモードはモードＡであっても良い。続いて、Ｓ１２において、制御回路１１３は、検出電力が目標値（第１の目標値）に等しいか否かを判定し、等しくない場合、さらに、Ｓ１３において検出電力が目標値より高いか否かを判定する。
【００３０】
検出電力が目標値より高い場合、制御回路１１３は、Ｓ１４において、パルス幅をｔａだけ減少させても、ｔｍｉｎ以上であるか否かを判定する。ｔｍｉｎ以上であれば、制御回路１１３は、Ｓ１５において、パルス幅をｔａだけ減少させる。一方、Ｓ１４において、ｔｍｉｎ未満となる場合、制御回路１１３は、Ｓ１６において、現在のモードを判定する。現在のモードがモードＢである場合、制御回路１１３は、Ｓ１７においてパルス幅をｔｍｉｎに設定する。一方、現在のモードがモードＡである場合には、制御回路１１３は、Ｓ１８において、モードＢに変更する。つまり、制御回路１１３は、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＢの値に設定する。また、出力電流のパルス幅を、モードＢの動作範囲内の予め定めた値に設定する。
【００３１】
一方、Ｓ１３において、検出電力が目標値より低い場合、制御回路１１３は、Ｓ１９において、パルス幅をｔｂだけ増加させても、ｔｍａｘ以下であるか否かを判定する。ｔｍａｘ以下であれば、制御回路１１３は、Ｓ２０において、パルス幅をｔｂだけ増加させる。一方、Ｓ１９において、ｔｍａｘより大きくなる場合、制御回路１１３は、Ｓ２１において、現在のモードを判定する。現在のモードがモードＡである場合、制御回路１１３は、Ｓ２２においてパルス幅をｔｍａｘに設定する。一方、現在のモードがモードＢである場合には、制御回路１１３は、Ｓ２３において、モードＡに変更する。つまり、制御回路１１３は、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＡの値に設定する。また、出力電流のパルス幅を、モードＡの動作範囲内の予め定めた値に設定する。
【００３２】
なお、入力電圧によりモードＢ及びモードＣを使用すると判定した場合は、図１２のモードＡをモードＢと、図１２のモードＢをモードＣと読み替えるのみで、処理内容は同じである。また、温度センサ９５が検出した温度により制御する場合には、Ｓ１２及びＳ１３の検出電力を検出温度に読み替えればよい。
【００３３】
本実施形態においては、コイル９１への出力電力の複数のピーク値から高周波側の領域を、出力電力の制御に利用することで、出力電力の範囲を拡大することができ、よって、より適切に制御を行うことが可能になる。
【００３４】
以上、入力電圧が閾値以上である場合、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数を、コイル９１及び共振コンデンサ１０５を含む磁束発生部の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲で制御する。これにより、大電流のタイミングでスイッチングすることを防ぎ、スイッチング損失を低減することができる。また、例えば、ｎ＝１及び２といった複数のｎの値を使用することにより、出力電力の制御範囲を大きくすることができ、よって、より適切な制御を行うことが可能になる。なお、出力電力の制御のためには、入力電力又はベルト９２の温度を利用することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に関する。より具体的には、画像形成装置において、トナー像を定着させる定着器を加熱するための誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、記録材に転写したトナー像を定着させるための定着器を備えている。従来、定着器には、セラミックヒーター等による加熱装置が多く用いられていたが、近年、電磁誘導を利用した誘導加熱装置が用いられるようになっている。特許文献１に記載されている様に、誘導加熱装置は、スイッチング素子により商用電源から生成した交流電流をコイルに供給するものであり、スイッチング素子を駆動する周波数を変化させることでコイルに供給する電力の制御を行っている。
【０００３】
ここで、図１３に示す様に、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数ｆとコイルへの供給電力Ｐの関係は、コイル及び共振コンデンサを含む共振回路の共振周波数ｆｒで最大電力Ｐｍａｘを示すカーブを描く。例えば、周波数ｆｒ以上の領域において、パルス信号の周波数を制御することによって電力制御が可能となる。
【０００４】
また、図１４に示す様に、スイッチング素子を駆動するパルス信号のパルス幅ｔ（＝１／（２ｆ））とコイルへの供給電力Ｐの関係は、共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒで最大電力Ｐｍａｘを示すカーブを描く。例えば、パルス幅ｔｒ以下の領域において、パルス信号を制御することによって電力制御が可能となる。
【０００５】
電力制御の簡易な方法は、目標電力と検出電力を比較し、検出電力の方が大きい場合には周波数を上げ、検出電力の方が小さい場合には周波数を下げ、等しい場合には周波数を変化させないというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２３２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力Ｐｏをコイルに供給する場合、図１５に示す様に、商用電源電圧が１００Ｖの場合にはスイッチング素子の駆動周波数をｆａに、商用電源電圧が２００Ｖの場合には駆動周波数をｆｂにする必要がある。つまり、２００Ｖの場合には、１００Ｖの場合よりも高周波側で制御することになる。このときのスイッチング素子のコレクタエミッタ電圧と、コレクタ電流の関係を図１６に示す。なお、図１６（ａ）が１００Ｖの場合を、（ｂ）が２００Ｖの場合を示し、点線がコレクタ電流である。ここで、図１６の斜線で示す、コレクタエミッタ電圧とコレクタ電流が重なっている領域がスイッチング損失である。なお、コレクタ電流は、コイル９１に供給される電流であり、スイッチンング素子の駆動周波数に拘わらず、共振周波数に等しい正弦波の形状となる様に増減する。１００Ｖの場合には、共振周波数ｆｒ付近で制御を行うため、図１６（ａ）に示す様に、コレクタ電流が共振周波数に従い増減し、その値が比較的低くなった時にスイッチング素子の切り替えが発生する。これに対して、２００Ｖの場合には、共振周波数ｆｒより高周波側で制御を行う必要がある。つまり、共振周波数より短い間隔でスイッチングを行う必要がある。このため、図１６（ｂ）に示す様に、コレクタ電流が共振周波数に従い増加しているときといった、その値が比較的大きいときにスイッチングが発生する。したがって、２００Ｖの場合には、１００Ｖの場合と比較してスイッチング損失が大きくなる。
【０００８】
本発明は、入力電圧に拘わらず、スイッチング損失を抑えることができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。また、入力電圧に拘わらず、スイッチング損失を抑えることができる誘導加熱装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における誘導加熱装置によれば、磁束発生手段が発生する磁束により発熱体を発熱させる誘導加熱装置であって、スイッチング素子を含み、磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、パルス信号の周波数を制御する制御手段とを備えており、制御手段は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲、ここでｎは自然数、で制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明による画像形成装置によれば、記録材に形成したトナー像を定着させる定着手段と、定着手段の発熱体を発熱させる誘導加熱装置とを備えている画像形成装置であって、誘導加熱装置は、発熱体を発熱させるための磁束を発生する磁束発生手段と、スイッチング素子を含み、磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、パルス信号の周波数を制御する制御手段とを備えており、制御手段は、入力電圧が閾値以上であると、パルス信号の周波数を、磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘導加熱装置は、入力電圧が閾値以上である場合には、共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲でパルス信号の周波数の制御を行う。これにより、出力電流が大きいときにスイッチングすることを防ぎ、よって、スイッチング損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明による画像形成装置の定着器を示す図である。
【図３】本発明による誘導加熱装置の機能ブロック図である。
【図４】第一実施形態のフローチャートである。
【図５】パルス幅の設定を示す図である。
【図６】共振周波数以下の範囲を含む、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図７】各モードでの動作範囲を示す図である。
【図８】モードＡにおけるパルス信号とコイルへの出力電流波形を示す図である。
【図９】モードＢにおけるパルス信号とコイルへの出力電流波形を示す図である。
【図１０】第二実施形態において電圧が閾値未満の場合の動作範囲を示す図である。
【図１１】第二実施形態において電圧が閾値以上の場合の動作範囲を示す図である。
【図１２】第二実施形態のフローチャートである。
【図１３】スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図１４】スイッチング素子を駆動するパルス信号のパルス幅と出力電力の関係を示す図である。
【図１５】１００Ｖと２００Ｖにおける、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数と出力電力の関係を示す図である。
【図１６】１００Ｖと２００Ｖにおけるスイッチング損失を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
（第一実施形態）まず、本発明による画像形成装置について説明する。図１において、帯電部２a〜２ｄによって感光体１ａ〜１ｄが一様に帯電された後、画像信号に応じた露光が露光部３a〜３ｄによって行われる。これにより、感光体１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。その後、現像部４ａ〜４ｄによってトナー像が現像され、４個の感光体１ａ〜１ｄ上のトナー像は一次転写部５３ａ〜５３ｄによって中間転写ベルト５１に多重転写される。中間転写ベルト５１上のトナー像は、更に、二次転写部５６及び５７によって、記録材６０に転写される。感光体１ａ〜１ｄ上に残った転写残トナーはクリーナ６ａ〜６ｄにより回収される。同様に、中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは中間転写ベルトクリーナ５５によって回収される。記録材６０上に転写されたトナー像は、本発明による誘導加熱装置の一部である定着器９によって定着され、カラー画像を得る。
【００１５】
図２に示す定着器９は、導電性発熱体の表面をゴム層で覆ったベルト９２を有している。ベルト９２の導電性発熱体の厚さは、例えば、４５μｍであり、表面のゴム層の厚さは、例えば、３００μｍである。また、ベルト９２は、駆動ローラ９３と共に、ニップ部９４を形成し、ベルト９２は、ニップ部９４を介して伝わる駆動ローラ９３の回転により、図中の矢印の方向に回転する。また、ベルト９２に対向して、磁束発生部であるコイル９１がコイルホルダ９０内に配置されている。コイル９１に交流電流を流して磁束を発生させることにより、ベルト９２は、渦電流により自己発熱する。また、ベルト９２の導電性発熱体の内側には、例えば、サーミスタといった温度センサ９５が設けられており、ベルト９２の温度を検出している。
【００１６】
続いて、本発明による誘導加熱装置について説明する。図３に示す様に、定着器９に電力を供給する電源部１００は、商用電源５００に接続されている。商用電源５００は、ダイオードブリッジ１０１及びフィルタコンデンサ１０２で直流に変換される。電圧検出部１１１及び電流検出部１１０は、それぞれ商用電源５００から供給される入力電圧及び入力電流を検出し、その検出値を制御回路１１３へ出力する。また、温度検出回路１１４は、温度センサ９５が出力する電圧に基づき、定着器９のベルト９２の温度を判定して制御回路１１３に出力する。制御回路１１３は、入力電圧、入力電流及び定着器９のベルト９２の温度に基づき、駆動回路１１２にパルス信号１２１及び１２２を生成させ、スイッチング素子１０３及び１０４を交互にオン／オフする。これにより、コイル９１に高周波の出力電流を供給する。なお、磁束発生部である共振コンデンサ１０５は、コイル９１と共に共振回路を構成している。コイル９１に高周波電流を流すと、コイル９１が発生する交流磁界により渦電流が誘導されてジュール熱が発生し、ベルト９２は加熱される。
【００１７】
続いて、図４を用いて、制御回路１１３による電力制御処理を説明する。制御回路１１３は、画像形成が開始されると、Ｓ１において、電圧検出部１１１が検出する入力電圧から制御モードを決定し、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎに各モードに対して予め定められた値を設定する。例えば、制御回路１１３は、検出した電圧が閾値未満であるとモードＡとし、検出した電圧が閾値以上であるとモードＢとする。閾値には、例えば、１７５Ｖを使用する。なお、パルス幅とは、図８のｔｒで示す様に、立ち上がりから次の立下りまでの期間、又は、立下りから次の立ち上がりまでの期間を意味する。
【００１８】
本実施形態においては、図５に示す様に、モードＡの場合のｔｍａｘには、共振コンデンサ１０５及びコイル９１の共振回路の共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒを設定する。また、モードＡのｔｍｉｎには、出力電力の制御範囲を考慮して図１４のカーブから求めた適切な値ｔｐを設定する。なお、ｔｐはｔｒより小さい値である。また、モードＢの場合のｔｍａｘには、ｎを自然数として、モードＡのｔｍａｘの２ｎ＋１倍の値を設定する。さらに、モードＢの場合のｔｍｉｎには、モードＡのｔｍａｘの２ｎ倍の値を設定する。つまり、本実施形態においては、モードＢの場合、共振周波数ｆｒより低い領域を使用して制御を行う。なお、その理由については後述する。
【００１９】
続いて、制御回路１１３は、図４のＳ２において、検出電力が電力の目標値（第１の目標値）と等しいか否かを判定する。なお、検出電力は、電圧検出部１１１及び電流検出部１１０が検出する入力電圧及び入力電流により求める。検出電力が目標値と等しくなければ、制御回路１１３は、Ｓ３において、検出電力が目標値より大きいか否かを判定する。検出電力が目標値より大きければ、制御回路１１３は、Ｓ４において、パルス信号のパルス幅を予め制御回路１１３に設定された値ｔａだけ減少させる。ただし、減少させることでパルス幅が最小値ｔｍｉｎより小さくなる場合には、パルス幅を最小値ｔｍｉｎとする。一方、Ｓ４において、検出電力が目標値より小さければ、制御回路１１３は、Ｓ５において、パルス信号のパルス幅を予め制御回路１１３に設定された値ｔｂだけ増加させる。ただし、増加させることでパルス幅が最大値ｔｍａｘより大きくなる場合には、パルス幅を最大値ｔｍａｘとする。また、Ｓ２において、検出電力が目標値と等しければ、制御回路１１３は、パルス幅を変更しない。
【００２０】
なお、目標電力と検出電力とを比較する電力制御処理ではなく、温度制御処理の場合、図４のＳ２において、電力の代わりに、温度センサ９５の検出温度と、制御回路１１３に予め設定した温度の目標値（第２の目標値）を比較する。そして、検出温度が目標値より高い場合には、図４のＳ４と同じくパルス信号のパルス幅をｔａだけ減少させ、低い場合には、図４のＳ５と同じくパルス信号のパルス幅をｔｂだけ増加させる。なお、パルス幅を最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎの間で制御することも同じである。
【００２１】
本実施形態においては、図６に示す様に、モードＡ、つまり、商用電源電圧が１００Ｖである場合には、周波数ｆｒ以上、かつ、ｆｐ以下の領域で制御を行う。なお、ｆｐはパルス幅ｔｐに対応する周波数である。しかし、モードＢ、つまり、商用電源電圧が２００Ｖである場合には、共振周波数を２ｎ＋１（ｎは自然数）で除した周波数で生じる出力電力のピーク値から、共振周波数を２ｎで除した周波数の範囲で制御を行う。以下に、ｎ＝１の場合を例にしてその理由を説明する。図９（ａ）は、モードＢにおいて、パルス幅が最大値３ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。また、図９（ｂ）は、モードＢにおいて、パルス幅が最小値２ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。なお、出力電流ＩＬは、図３のスイッチング素子１０３のエミッタとスイッチング素子１０４のコレクタとの接続点からコイル９１に向けて電流が流れている状態を正の値としている。
【００２２】
図９（ａ）において、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、出力電流ＩＬが正の値から０となったときに発生している。また、図９（ｂ）において、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、出力電流ＩＬが負の値から０となったときに発生している。つまり、本実施形態においては、パルス信号１２２のオフからオンの変化は、図９の区間Ｓで示す、出力電流ＩＬが正のときに発生している。なお、パルス幅をｔｒより大きく２ｔｒ未満の間で設定すると、パルス信号１２２のオフからオンへの変化は、図９の区間Ｒで示す、出力電流ＩＬが負のときに発生することになる。
【００２３】
パルス信号１２２がオフで、出力電流ＩＬが負の値の場合、出力電流ＩＬは、図３のスイッチング素子１０３のコレクタとエミッタを接続するダイオードを経由する様に流れる。この状態で、パルス信号１２２をオフからオンにすると、スイッチング素子１０４に急激に電流が流れることによるスイッチング損失が発生する。このスイッチング損失は、出力電流ＩＬが正のときに、パルス信号１２２をオフからオンに変化させるときに発生する損失より大きい。したがって、本実施形態では、スイッチング損失を抑えるため、共振周波数の（１／（２ｎ＋１））倍から（１／（２ｎ））倍（ｎは自然数）の範囲で制御を行う。
【００２４】
なお、パルス幅を共振周波数ｆｒに対応するパルス幅ｔｒより小さくすると、図９の区間Ｑにおいて、パルス信号１２２がオフからオンに変化する。一方、上述した様に、本実施形態においては、図９の区間Ｓにおいて、パルス信号１２２がオフからオンに変化する。図９に示す様に、区間Ｓにおける振幅は、区間Ｑより減衰している。つまり、本実施形態においては、スイッチング時のコイル９１への出力電流ＩＬは、図１５の周波数ｆｂで制御するときと比較して小さくなり、よって、スイッチング損失は低くなる。なお、出力電力のピーク値は、ｎが大きくなるほど小さくなるため、ｎ＝１、つまり、共振周波数の１／３倍から１／２倍の範囲で制御を行うことが好ましい。
【００２５】
図８は、モードＡにおいて、パルス幅が最大値ｔｒに設定されているときのパルス信号１２１及び１２２とコイル９１への出力電流ＩＬの波形を示している。図８に示す様に、共振周波数に対応するパルス幅では、スイッチング時(オン時、オフ時)の出力電流ＩＬはほぼ零であり、スイッチング損失は大変低い。図７は、本実施形態で説明した各電圧での制御範囲をパルス信号のパルス幅で示すものである。
【００２６】
本実施形態においては、入力電圧が１００Ｖといった低電圧である場合には、共振周波数以上の範囲で制御を行う。一方、入力電圧が２００Ｖといった高電圧である場合には、大電流のタイミングでのスイッチングを防ぐため、共振周波数より低く、かつ、周波数が増加するにつれて出力電力が減少する領域にて出力電流の制御を行う。これにより、スイッチング損失を低減することができる。
【００２７】
（第二実施形態）本実施形態においては、第一実施形態と同じモードＡとモードＢに加え、共振周波数の１／（２ｎ＋３）〜１／（２ｎ＋２）の周波数で動作するモードＣを使用する。具体的には、閾値を１７５Ｖとすると、入力電圧が１７５Ｖ未満の場合には、モードＡ及びモードＢを使用し、入力電圧が１７５Ｖ以上の場合には、モードＢ及びモードＣを使用する。よって、ｎ＝１とすると、入力電圧が１７５Ｖ未満のときは、図１０に示す様に、共振周波数に対するパルス幅以下と、共振周波数に対するパルス幅の２倍〜３倍が動作範囲となる。また、入力電圧が１７５Ｖ以上のときは、図１１に示す様に、共振周波数に対するパルス幅の２倍〜３倍と、４倍〜５倍が動作範囲となる。つまり、ｎ＝１の場合、周波数で述べると、入力電圧が１７５Ｖ未満の場合には、共振周波数以上と共振周波数の１／２倍〜１／３倍が動作範囲となり、入力電圧が１７５Ｖ以上の場合には、共振周波数の１／２倍〜１／３倍と１／４倍〜１／５倍が動作範囲となる。本実施形態は、出力電力のピーク値から周波数が高くなるにつれて出力電力が低下する２つの領域を使用して制御を行うものである。なお、出力電力のピーク値は、ｎが大きくなるほど小さくなるため、ｎ＝１とすることが好ましい。また、３つ以上の領域を使用する形態であっても良い。
【００２８】
続いて、制御回路１１３が行う電力制御処理を説明する。なお、以下の説明においてはｎ＝１とする。まず、制御回路１１３は、電圧検出部１１１が検出する入力電圧によりモードＡ及びモードＢを使用するのか、モードＢ及びモードＣを使用するのかを判定する。例えば、制御回路１１３は、検出した電圧が１７５Ｖ未満であるとモードＡ及びＢを使用すると判定し、検出した電圧が１７５Ｖ以上であるとモードＢ及びＣを使用すると判定する。しかしながら、判定に使用する閾値は任意である。
【００２９】
図１２は、入力電圧からモードＡ及びＢを使用すると判定した場合における、制御回路１１３が行う電力制御処理を示している。制御回路１１３は、図１２のＳ１１において、現在のモードをモードＢとし、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＢの値に設定する。つまり、ｔｍａｘには３ｔｒを、ｔｍｉｎには２ｔｒを設定する。なお、Ｓ１１において設定するモードはモードＡであっても良い。続いて、Ｓ１２において、制御回路１１３は、検出電力が目標値（第１の目標値）に等しいか否かを判定し、等しくない場合、さらに、Ｓ１３において検出電力が目標値より高いか否かを判定する。
【００３０】
検出電力が目標値より高い場合、制御回路１１３は、Ｓ１４において、パルス幅をｔａだけ減少させても、ｔｍｉｎ以上であるか否かを判定する。ｔｍｉｎ以上であれば、制御回路１１３は、Ｓ１５において、パルス幅をｔａだけ減少させる。一方、Ｓ１４において、ｔｍｉｎ未満となる場合、制御回路１１３は、Ｓ１６において、現在のモードを判定する。現在のモードがモードＢである場合、制御回路１１３は、Ｓ１７においてパルス幅をｔｍｉｎに設定する。一方、現在のモードがモードＡである場合には、制御回路１１３は、Ｓ１８において、モードＢに変更する。つまり、制御回路１１３は、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＢの値に設定する。また、出力電流のパルス幅を、モードＢの動作範囲内の予め定めた値に設定する。
【００３１】
一方、Ｓ１３において、検出電力が目標値より低い場合、制御回路１１３は、Ｓ１９において、パルス幅をｔｂだけ増加させても、ｔｍａｘ以下であるか否かを判定する。ｔｍａｘ以下であれば、制御回路１１３は、Ｓ２０において、パルス幅をｔｂだけ増加させる。一方、Ｓ１９において、ｔｍａｘより大きくなる場合、制御回路１１３は、Ｓ２１において、現在のモードを判定する。現在のモードがモードＡである場合、制御回路１１３は、Ｓ２２においてパルス幅をｔｍａｘに設定する。一方、現在のモードがモードＢである場合には、制御回路１１３は、Ｓ２３において、モードＡに変更する。つまり、制御回路１１３は、パルス幅の最大値ｔｍａｘと最小値ｔｍｉｎをモードＡの値に設定する。また、出力電流のパルス幅を、モードＡの動作範囲内の予め定めた値に設定する。
【００３２】
なお、入力電圧によりモードＢ及びモードＣを使用すると判定した場合は、図１２のモードＡをモードＢと、図１２のモードＢをモードＣと読み替えるのみで、処理内容は同じである。また、温度センサ９５が検出した温度により制御する場合には、Ｓ１２及びＳ１３の検出電力を検出温度に読み替えればよい。
【００３３】
本実施形態においては、コイル９１への出力電力の複数のピーク値から高周波側の領域を、出力電力の制御に利用することで、出力電力の範囲を拡大することができ、よって、より適切に制御を行うことが可能になる。
【００３４】
以上、入力電圧が閾値以上である場合、スイッチング素子を駆動するパルス信号の周波数を、コイル９１及び共振コンデンサ１０５を含む磁束発生部の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲で制御する。これにより、大電流のタイミングでスイッチングすることを防ぎ、スイッチング損失を低減することができる。また、例えば、ｎ＝１及び２といった複数のｎの値を使用することにより、出力電力の制御範囲を大きくすることができ、よって、より適切な制御を行うことが可能になる。なお、出力電力の制御のためには、入力電力又はベルト９２の温度を利用することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束発生手段が発生する磁束により発熱体を発熱させる誘導加熱装置であって、
スイッチング素子を含み、前記磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、
前記スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、
前記電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記パルス信号の周波数を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値未満であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数以上の範囲で制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／２から１／３及び１／４から１／５の範囲で制御し、前記入力電圧が閾値未満であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数以上及び前記共振周波数の１／２から１／３の範囲で制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記電源手段への入力電流を検出する電流検出手段を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧と前記入力電流から求めた前記電源手段への入力電力が第１の目標値となる様に前記パルス信号の周波数を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記発熱体の温度を検出する温度検出手段を備えており、
前記制御手段は、前記温度が第２の目標値となる様に前記パルス信号の周波数を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
記録材に形成したトナー像を定着させる定着手段と、
前記定着手段の発熱体を発熱させる誘導加熱装置と、
を備えている画像形成装置であって、
前記誘導加熱装置は、
前記発熱体を発熱させるための磁束を発生する磁束発生手段と、
スイッチング素子を含み、前記磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、
前記スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、
前記電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記パルス信号の周波数を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
磁束発生手段が発生する磁束により発熱体を発熱させる誘導加熱装置であって、
スイッチング素子を含み、前記磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、
前記スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、
前記電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記パルス信号の周波数を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値未満であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数以上の範囲で制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／２から１／３及び１／４から１／５の範囲で制御し、前記入力電圧が閾値未満であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数以上及び前記共振周波数の１／２から１／３の範囲で制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記電源手段への入力電流を検出する電流検出手段を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧と前記入力電流から求めた前記電源手段への入力電力が第１の目標値となる様に前記パルス信号の周波数を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記発熱体の温度を検出する温度検出手段を備えており、
前記制御手段は、前記温度が第２の目標値となる様に前記パルス信号の周波数を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
記録材に形成したトナー像を定着させる定着手段と、
前記定着手段の発熱体を発熱させる誘導加熱装置と、
を備えている画像形成装置であって、
前記誘導加熱装置は、
前記発熱体を発熱させるための磁束を発生する磁束発生手段と、
スイッチング素子を含み、前記磁束発生手段に電流を供給する電源手段と、
前記スイッチング素子を駆動するパルス信号を出力する駆動手段と、
前記電源手段への入力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記パルス信号の周波数を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記入力電圧が閾値以上であると、前記パルス信号の周波数を、前記磁束発生手段の共振周波数の１／（２ｎ）から１／（２ｎ＋１）の範囲（ｎは自然数）で制御することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１３８３０３（Ｐ２０１２−１３８３０３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１１２４（Ｐ２０１０−２９１１２４）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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