(57)【要約】【課題】高い電力変換効率によって得られる電力を電磁誘導コイルに供給することによって消費電力を低減する。【解決手段】高周波電源回路４７における出力電力の周波数を、電力変換効率が８０％以上となる固定周波数に設定して、温度センサ４９によって検出された定着ローラ４１の表面温度に基づいて高周波電源回路４７の供給電圧を変化させることにより、高周波電源回路４７における出力電力を変化させて、電磁誘導コイル４３ｂによる定着ローラ４１の加熱温度を変更する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導発熱層を有する第１回転体と、
当該第１回転体を押圧して該第１回転体との間に定着ニップを確保する第２回転体と、
前記電磁誘導発熱層を発熱させる磁束を発生させる電磁誘導コイルと、
固定周波数の高周波電力を生成して前記電磁誘導コイルに出力する高周波電源部と、を備え、
未定着画像が形成された記録シートが前記定着ニップを通過する間に、当該記録シート上の未定着画像を当該シートに熱定着する定着装置であって、
前記高周波電源部に対する供給電圧を変更して該高周波電源部からの出力電力を可変する供給電圧可変部と、
前記第１回転体の表面温度に基づいて前記供給電圧可変部を制御する電圧制御部と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記高周波電源部の固定周波数は、当該高周波電源部および前記電磁誘導コイルにて形成される共振回路の共振周波数を含まず、該共振周波数の前後の所定範囲内の周波数に設定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、予め設定された定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合に、前記第１回転体の表面温度を所定の温度だけ変化させるのに所要な供給電圧が出力されるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも低くなっている場合に、前記供給電圧が前記供給電圧可変部において可変できる最大電圧になるように該供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも高くなっている場合に、前記高周波電源部を出力停止状態とする前記供給電圧になるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、
前記定着部として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等の画像形成装置に備えられる定着装置は、通常、定着ローラと加圧ローラとを圧接して両ローラ間に定着ニップを確保しつつ、定着ローラを熱源により加熱して、トナー像が形成された用紙を定着ニップに通過させることで、当該トナー像を加熱、加圧して当該用紙に定着させている。
定着装置の熱源には、従来、ハロゲンヒータが多く採用されてきたが、近年、ハロゲンヒータよりも省エネルギー化を図れる電磁誘導加熱方式のものが注目されている。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の定着装置では、電磁誘導発熱層を有する定着ローラと、定着ローラに圧接されて定着ローラとの間に定着ニップを確保する加圧ローラと、定着ローラの電磁誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる電磁誘導コイルとが設けられている。電磁誘導コイルには、インバータ回路である高周波電源から出力される高周波電力が供給される。
【０００４】
特許文献１には、電磁誘導コイルに固定周波数の電力を供給する高周波電源を、定着ローラの表面温度に基づいてオン・オフ制御する構成が開示されており、定着ローラの温度が設定温度よりも低い場合には、高周波電源をオン状態とすることにより高周波電力を電磁誘導コイルに出力して定着ローラを加熱し、定着ローラの温度が設定温度よりも高い場合には、高周波電源をオフ状態とすることにより電磁誘導コイルに対する高周波電力の供給を停止して定着ローラの加熱を停止するようになっている。
【特許文献１】特開２００７−１２４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されているように、電磁誘導コイルに供給される電力を生成する高周波電源のオン・オフ制御によって定着ローラの温度を調整する構成では、定着ローラの熱容量が大きい場合に、高周波電源のオン時には定着ローラは緩やかに加熱されるために、定着ローラ表面を所定温度に正確に加熱することができるものの、所定温度に達するまでの加熱時間が長くなるという問題がある。これに対して、定着ローラの熱容量が小さい場合には、所定温度に達するまでの加熱時間を短縮することができるものの、定着ローラが局所的に加熱され、定着ローラの表面において所定温度に達した部分と達していない部分とが発生した温度ムラが生じ、温度が低い部分において定着不良が生じるという問題がある。
【０００６】
また、電磁誘導コイルでの消費電力が大きい場合には、高周波電源回路のオン・オフ制御によって電力が大きく変化するために、画像形成装置内における他の電力供給部分への影響が大きくなる。
なお、高周波電源回路にて生成される電力の周波数を変化させた状態で、オン・オフ制御する場合には、出力電力が低いと、周波数を変化させることによって、電力変換効率が低下し、消費電力を十分に低減することができないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、高い電力変換効率によって得られる電力を電磁誘導コイルに供給することによって消費電力を低減することができる電磁誘導加熱方式の定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、電磁誘導発熱層を有する第１回転体と、当該第１回転体を押圧して該第１回転体との間に定着ニップを確保する第２回転体と、前記電磁誘導発熱層を発熱させる磁束を発生させる電磁誘導コイルと、固定周波数の高周波電力を生成して前記電磁誘導コイルに出力する高周波電源部と、を備え、未定着画像が形成された記録シートが前記定着ニップを通過する間に、当該記録シート上の未定着画像を当該シートに熱定着する定着装置であって、前記高周波電源部に対する供給電圧を変更して該高周波電源部からの出力電力を可変する供給電圧可変部と、前記第１回転体の表面温度に基づいて前記供給電圧可変部を制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、前記定着部として、前記定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の定着装置では、高周波電源部における出力電力の周波数を固定周波数に設定して、高周波電源部に対する供給電圧を変化させることにより、高周波電源部における出力電力を変化させて、電磁誘導コイルによる定着ローラ等の回転体の加熱温度を変更しているために、高周波電源部における電力変換効率が低下するおそれがなく、消費電力を低減させることができる。
【００１１】
好ましくは、前記高周波電源部の固定周波数は、当該高周波電源部および前記電磁誘導コイルにて形成される共振回路の共振周波数を含まず、該共振周波数の前後の所定範囲内の周波数に設定されることを特徴とする。これにより、電力変換効率が８０％以上になる固定周波数とすることができ、消費電力を確実に低減することができるとともに、所定の定着温度に容易に制御することができる。
【００１２】
好ましくは、前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、予め設定された定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合に、前記第１回転体の表面温度を所定の温度だけ変化させるのに所要な供給電圧が出力されるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これにより、所定の定着温度に確実に制御することができる。
好ましくは、前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも低くなっている場合に、前記供給電圧が前記供給電圧可変部において可変できる最大電圧になるように該供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これにより、所定の定着温度に迅速に制御することができる。
【００１３】
好ましくは、前記電圧制御部は、前記第１回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも高くなっている場合に、前記高周波電源部を出力停止状態とする前記供給電圧になるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これによっても、所定の定着温度に迅速に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。
図１は、プリンタ１の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ１は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部１０と、ベルト搬送部２０と、給送部３０と、定着装置４０と、主制御部５０とを備え、主制御部５０が、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色からなるカラーの画像形成を実行する。
【００１５】
画像プロセス部１０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のそれぞれに対応する作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。作像部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙと、その周囲に配設された帯電器１２Ｙ、露光部１３Ｙ、現像器１４Ｙ、一次転写ローラ１５Ｙ、感光体ドラム１１Ｙの表面を清掃するためのクリーナなどを備えており、公知の帯電、露光、現像工程を経て感光体ドラム１１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。この構成は、他の作像部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについても同様であり、対応する色のトナー像が感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に作像される。
【００１６】
給送部３０は、記録用のシートとしての用紙Ｓを収容する給紙カセット３１を備え、プリントジョブ実行時には給紙カセット３１から用紙Ｓを搬送路３５に向けて１枚ずつ繰り出して、ベルト搬送部２０に送る。
ベルト搬送部２０は、矢印Ｘ方向に循環走行される搬送ベルト２１を備え、給送部３０からの用紙Ｓを搬送ベルト２１に密着させた状態で感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの転写位置に順次搬送する。用紙Ｓが各転写位置を通過する際に、各転写位置において転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ間に生じる電界による静電力の作用を受けて感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上のトナー像が用紙Ｓ上に多重転写される。この際、各色の作像動作は、用紙Ｓ上において同じ位置に転写されるようにタイミングをずらして実行される。各色のトナー像が転写された後、用紙Ｓは、搬送ベルト２１から離間して定着部４０に送られる。
【００１７】
定着装置４０は、電磁誘導加熱方式によるものであり、搬送ベルト２１から送られる用紙Ｓを加熱、加圧して、用紙Ｓ上の各色のトナー像を定着させる。定着後の用紙Ｓは、排出トレイ３９上に排出される。
なお、プリンタ１には、オペレータの操作によって各種データが入力される操作部６０が設けられており、この操作部６０に各種情報を表示する表示パネルが設けられている。操作部６０に入力される各種データは主制御部５０に送られる。主制御部５０は、各種データを記憶部５１に記憶させる。
【００１８】
図２は、定着装置４０の構成を示す断面図である。定着装置４０は、第１回転体である定着ローラ４１および第２回転体である加圧ローラ４２と、磁束発生部４３とを備える。定着ローラ４１および加圧ローラ４２は、軸方向両端部が図示しないフレームに軸受部材などを介して回転自在に支持されると共に、加圧ローラ４２は、駆動モータ（不図示）からの駆動力により矢印Ｂ方向に回転駆動される。この加圧ローラ４２の回転に伴って、定着ローラ４１が矢印Ａ方向に従動回転する。
【００１９】
定着ローラ４１は、芯金４１ｂの周囲に断熱層４１ｃが形成されてなるローラ本体４１ａと、ローラ本体４１ａの外周に嵌め込まれたスリーブ４１ｄとから構成される。
スリーブ４１ｄは、断熱層４１ｃ側から、整磁合金層４１ｅ、電磁誘導発熱層４１ｆ、弾性層４１ｇ、離型層４１ｈの順に積層されてなる。
整磁合金層４１ｅは、ニッケルと鉄の合金などの磁性金属層からなり、厚みが約３０μｍであり、所定温度（キュリー温度）以上になると非磁性体に変化する特性を有する。
【００２０】
電磁誘導発熱層４１ｆは、厚みが約１０μｍのニッケルなどからなり、磁束発生部４３から発せられる磁束により発熱する。なお、電磁誘導発熱層４１ｆの材料は、電磁誘導発熱するものであればニッケルに限られず、例えば鉄や銅などを用いることもできる。
弾性層４１ｇは、厚みが約２００μｍの耐熱性を有するシリコンゴムなどからなる弾性部材であり、用紙Ｓと定着ローラ４１の表面との密着性を高める役割を果たす。
【００２１】
最外層の離型層４１ｈは、厚みが約２０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などからなり、定着ローラ４１の表面の離型性を高める役割を果たしている。
加圧ローラ４２は、低抵抗導電材料として例えば銅などからなる長尺で円柱状の芯金４２ａの周囲に、弾性層４２ｂを介して離型層４２ｃが積層されてなり、図示しないバネなどを含む押圧手段により定着ローラ４１に押圧され、定着ローラ４１との間に定着ニップ４４を確保する。
【００２２】
加圧ローラ４２の芯金４２ａは、アルミニウム等からなり、弾性層４２ｂは、シリコンスポンジゴム等からなり、離型層４２ｃは、ＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コート等からなる。
磁束発生部４３は、コイルボビン４３ａと、電磁誘導コイル４３ｂと、メインコア４３ｃと、裾コア４３ｄと、カバー４３ｆとを有し、定着ローラ４１の軸方向に沿うように延設される。
【００２３】
磁束発生部４３に設けられるコイルボビン４３ａは、ローラ軸方向に伸びる長尺状の部材であり、定着ローラ４１の表面に対向する面が定着ローラ４１の周方向に沿って円弧状に湾曲すると共に、定着ローラ４１の周面との間に所定の間隔、例えば３ｍｍの間隔が開くように、その長手方向両端部が図示しないフレームなどに固定されている。コイルボビン４３ａにおける定着ローラ４１側とは反対側の面には、電磁誘導コイル４３ｂ、メインコア４３ｃ、裾コア４３ｄが配置されて、カバー４３ｆにて覆われた状態になっている。
【００２４】
電磁誘導コイル４３ｂは、ローラ軸方向に沿って長く伸びると共に横断面が円弧状の形状になるようにコイルボビン４３ａに導線を巻回してなる。電磁誘導コイル４３ｂの長手方向長さは、定着ローラ４１の軸方向長さよりもやや長くなっている。電磁誘導コイル４３ｂは、高周波電力が供給されることによって、定着ローラ４１の電磁誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる。
【００２５】
メインコア４３ｃおよび裾コア４３ｄは、高透磁率のフェライトなどからなり、電磁誘導コイル４３ｂから発せられた磁束を定着ローラ４１に導く。定着ローラ４１に導かれた磁束は、定着ローラ４１の電磁誘導発熱層における磁束発生部４３に対向する部分を貫き、この電磁誘導発熱層の部分に渦電流を発生させて電磁誘導発熱層を発熱させる。この発熱量がローラ軸方向のどの位置でも略均一になるように、電磁誘導コイル４３ｂ、メインコア４３ｃ、裾コア４３ｄの大きさ、形状等が設定されている。
【００２６】
図３は、定着装置４０における制御系の構成を示すブロック図である。電磁誘導コイル４３ｂには、高周波電源回路４７からの出力電力が供給されるようになっており、高周波電源回路４７には、商用電源から供給される交流電力が整流回路４５によって整流されて、供給電圧可変回路４６によって所定の電圧とされた直流電力が入力されている。
高周波電源回路４７は、供給電圧可変回路４６から出力される電圧（供給電圧）の直流電力を所定の周波数に固定された高周波電力に変換して電磁誘導コイル４３ｂに出力する。定着ローラ４１に対向配置された電磁誘導コイル４３ｂは、高周波電源回路４７から供給される固定周波数の高周波電力によって励磁される。電磁誘導コイル４３ｂは、励磁されることによって磁束を発生し、発生された磁束によって、定着ローラ４１の電磁誘導発熱層４１ｆが発熱状態とされる。
【００２７】
定着ローラ４１の近傍には、定着ローラ４１の表面の温度を検出する温度センサ４９が設けられている。温度センサ４９の出力は、供給電圧可変回路４６を制御する電圧制御部４８に入力されている。
電圧制御部４８は、高周波電源回路４７において高変換効率の出力電力が得られるように、温度センサ４９の出力に基づいて供給電圧可変回路４６を制御して、高周波電源回路４７に供給される供給電圧を変化させる。
【００２８】
供給電圧可変回路４６は、例えば、入力電圧をパルス幅変調するパルス幅変調回路（ＰＷＭ）と、パルス幅変調回路によって変調された電圧を平均化して出力する平均化回路とを備えている。パルス幅変調回路におけるパルス幅は、電圧制御部４８からの指示によって変更され、それにより、供給電圧可変回路４６から出力される供給電圧が変化する。
なお、供給電圧可変回路４６としては、上記構成に限らず、可変抵抗器を備え、電圧制御部４８からの指示によって可変抵抗器の抵抗値を変化させることにより入力電圧を可変して出力するといった簡単な構成としてもよい。
【００２９】
定着装置４０に設けられた高周波電源回路４７において電磁誘導コイル４３ｂに供給される高周波電力の固定周波数は、工場出荷時、メンテナンス時等において所定の値に設定される。以下、この固定周波数について説明する。
高周波電源回路４７は、図４に示すように、通常、出力される高周波電力の周波数が変化することによって出力電力値が変化するという特性を有している。図４では、周波数を４５〜６０ｋＨｚの範囲で変化させることによって、出力電力値が８００〜１４００Ｗの範囲で変化する。
【００３０】
高周波電源回路４７からの出力電力は、図５に示すように、高周波電源回路４７に対する供給電圧が変化することによって変化し、特定の周波数範囲では供給電圧が高くなるほど出力電力値が高くなる。図５では、出力電力の周波数が４５ｋＨｚの場合に、供給電圧を変化させることによって、高周波電源回路４７の出力電力値を８００〜１４００Ｗの範囲で変化させることができる。
【００３１】
さらに、高周波電源回路４７の電力変換効率は、図６に示すように、出力電力値が低くなると、著しく低下するという特性を有している。
従って、高周波電源回路４７における電力変換効率が高く、しかも、供給電圧の変化が大きく変化することによって出力電力が連続的に大きく変化するような周波数に固定することによって、高い電力変換効率の出力電力とすることができ、このように固定周波数を設定することによって、高周波電源回路４７に対する供給電圧を変化させることにより所定の出力電力に容易に制御することができる。
【００３２】
なお、高周波電源回路４７は、電磁誘導コイルとともに共振回路を構成していることから、インピーダンスが最も低下する共振周波数では、供給電圧の変化に対して出力電力が大きく変化するために、所定の出力電力値に制御することが困難になる。このことから、高周波電源回路４７における固定周波数を共振周波数と一致させることは望ましくなく、共振周波数の前後の所定周波数とすることが望ましい。図５に示す周波数−電力特性を有する高周波電源回路では、周波数を共振周波数よりも若干大きな周波数である４５ｋＨｚに固定することにより、供給電圧の変化によって８００〜１４００Ｗの範囲の出力電力を得ることができる。
【００３３】
図７は、高周波電源回路４７における供給電圧と出力電力との関係を示すグラフである。高周波電源回路４７は、出力電力Ｐ（Ｗ）と供給電圧Ｖ（ｖ）とは、Ｐ＝Ｖ２／Ｚ（但し、Ｚはインピーダンス（Ω）である）の関係があることから、供給電圧−出力電力特性は、図７に示すようなカーブを有する特性になる。高出力電力では、供給電圧の変化量に対する出力電力の変化量が大きくなるのに対して、低出力電力では、供給電圧の変化量に対する出力電力の変化量が小さくなる。
【００３４】
このような高周波電源回路４７の特性から、定着ローラ４１の表面温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲（例えば１０℃の範囲）内である場合に、その温度範囲における供給電圧と出力電力との関係を予め求めておいて、その関係に基づいて、所望の出力電力が得られるように供給電圧を制御することによって、定着ローラ４１の表面温度を所定の定着温度に容易に制御することができる。
【００３５】
以上のことから、高周波電源回路４７における出力電力の周波数を、電力変換効率が８０％以上になる周波数であって、しかも、共振周波数に一致せず、共振周波数の前後の周波数に固定することにより、高電力変換効率の出力電力を電磁誘導コイル４３ｂに供給することができる。また、定着ローラ４１表面の温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合には、定着温度と定着ローラ４１表面の温度との差分を解消するために必要な高周波電源回路４７の出力電力を得るための供給電圧を、予め求められた供給電圧変換係数Ａに基づいて設定することにより、定着ローラ４１表面の温度を容易に所定の定着温度に正確に調整することができる。
【００３６】
供給電圧係数Ａは、定着ローラ４１表面の温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲である場合において、定着ローラ４１表面の温度を例えば１℃だけ変化させるための出力電力の変化量に対応する供給電圧の変化量であり、従って、定着ローラ４１表面の現在の温度と所定の定着温度との温度差に供給電圧係数Ａを乗じることによって、その温度差を解消するために必要な出力電力の変化量とすることができる供給電圧の変化量を得ることができる。供給電圧係数Ａは、供給電圧と出力電力との関係、定着ローラ４１の熱容量、コイル発熱量、ローラ回転速度等に基づいて設定される。
【００３７】
図８は、高周波電源回路４７における出力電力の固定周波数を設定する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、製造ラインの組立作業時、メンテナンス時等において、オペレータによる操作によって、例えば、プリンタに設けられた主制御部５０（図１参照）によって実行される。主制御部に接続された記憶部５１には、例えば、高周波電源回路４７の共振周波数を示す情報が格納されている。この共振周波数は、高周波電源回路４７における周波数−電力特性に基づいて予め求められたものである。オペレータは、候補となる周波数を選択して操作部６０の操作によって主制御部５０に入力することができる。
【００３８】
主制御部５０は、候補となる周波数の入力を受け付けると（図８のステップＳ１参照、以下同様）、入力された周波数ｆが共振周波数と一致していないかを判断する（ステップＳ２）。入力された周波数ｆが共振周波数と一致している場合（ステップＳ２において「ＮＯ」）には、操作部６０に設けられた表示パネルに、候補となる周波数を再度入力する必要があることを表示する（ステップＳ３）。その後、オペレータからの新たな周波数ｆの入力を受け付けると（ステップＳ１）、再入力された周波数ｆが共振周波数と一致していないかを判断する（ステップＳ２）。
【００３９】
以後、共振周波数と一致しない周波数ｆの入力を受け付けるまで、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す。共振周波数と一致しない周波数ｆの入力を受け付けると、入力された周波数ｆを、高周波電源回路４７における出力電力の固定周波数として設定する（ステップＳ４）。高周波電源回路４７は、主制御部５０の指示によって設定された周波数に固定される。
【００４０】
さらに、設定された固定周波数ｆに対する供給電圧変換係数Ａを、高周波電源回路４７の供給電圧と出力電力との関係、定着ローラ４１の熱容量、コイル発熱量、ローラ回転速度等とに基づいて設定する（ステップＳ５）。設定された供給電圧変換係数Ａは、記憶部５１に記憶される。
供給電圧変換係数Ａの設定には、例えば、図１０に示すような参照テーブルが使用される。この参照テーブルは、高周波電源回路４７において固定周波数として候補となる周波数毎に、プリンタ機種および定着装置の型式に基づいて供給電圧変換係数Ａが設定されて記憶部５１に記憶されている。図１０に示す参照テーブルでは、高速定着装置が搭載される高速機のプリンタの場合には、定着ローラ４１を迅速に加熱することができるように、供給電圧変換係数Ａとして例えば「１５」の値が設定されている。中速定着装置が搭載される中速機のプリンタの場合には、供給電圧変換係数Ａとして、高速機のプリンタの場合と同様の値（「１５」）が設定され、中速定着装置が搭載される低速機のプリンタの場合には、供給電圧変換係数Ａとして、高速機および中速機のようなプリント速度を必要としないことから、より低い値（例えば「１０」）が設定されている。
【００４１】
このような参照テーブルを用いることにより、例えば、中速定着装置を中速機と低速機のいずれに搭載するとしても、対応する供給電圧変換係数Ａを設定することができ、１つの定着装置を異なる機種に搭載できるという自由度が広がるとともに、生産性が向上する。
なお、供給電圧変換係数Ａの設定に際して、このような参照テーブルを使用することなく、供給電圧−出力電力特性、プリンタの機種条件、定着装置の型式に基づいて設定された数式に基づいて設定してもよい。
【００４２】
図９は、定着装置４０に設けられた電圧制御部４８における制御内容を示すフローチャートである。プリンタにおいてプリントジョブが開始されると、電圧制御部４８は、周波数が固定された高周波電源回路４７に対する供給電圧の制御を開始する。電圧制御部４８は、まず、高周波電源回路４７における電力制御のための初期値（Ａ、Ｔｏ、Ｖｏ）を設定する（図９のステップＳ１１参照、以下同様）。
【００４３】
具体的には、供給電圧変換係数Ａを、記憶部５１から読み込んで設定する。また、定着装置４０の定着ローラ４１においてトナー画像を記録シートに定着させるために適切な定着温度Ｔｏを、主制御部５０からの指示によって設定する。定着温度Ｔｏは、記録シートの種類毎に変更されるものであり、例えば、記録シートの種類毎に設定された定着温度Ｔｏのテーブルを記憶部５１に予め記憶しておいて、主制御部５０が、入力される記録シートの種類に関するデータと、記憶部５１に記憶されたテーブルとに基づいて、定着温度Ｔｏを選択して電圧制御部４８に指示する。電圧制御部４８は指示された定着温度Ｔｏを初期設定値とする。
【００４４】
高周波電源回路４７における電力制御のための初期値（Ａ、Ｔｏ、Ｖｏ）がそれぞれ設定されると、電圧制御部４８は、温度センサ４９の出力に基づいて、定着ローラ４１の表面温度のデータを収集し、定着ローラ４１の表面温度Ｔａを検出する（ステップＳ１２）。
次いで、定着温度Ｔｏから検出温度Ｔａを差し引いた差分（温度差）が１０℃よりも大きいかを判断する（ステップＳ１３）。差分が１０℃よりも大きいと判断した場合（ステップＳ１３において「ＹＥＳ」）には、供給電圧可変回路４６における供給電圧Ｖｏが、供給電圧可変回路４６において変更可能な最大値になるように供給電圧可変回路４６を制御して（ステップＳ１４）、ステップＳ１２に戻る。
【００４５】
ステップＳ１４において、高周波電源回路４７に対する供給電圧Ｖｏが供給電圧可変回路４６での変更可能な最大値とされることにより、高周波電源回路４７では固定周波数ｆにおいて可変できる最大の出力電力とされ、電磁誘導コイル４３ｂによる定着ローラ４１の電磁誘導発熱層の発熱量が最大となる。これにより、定着ローラ４１の表面温度は迅速に上昇する。
【００４６】
これに対して、検出温度Ｔａから定着温度Ｔｏを差し引いた差分が１０℃より大きいと判断すると（ステップＳ１５において「ＹＥＳ」）、供給電圧可変回路４６において供給電圧Ｖｏが０Ｖになるように供給電圧可変回路４６を制御し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。
ステップＳ１６において、供給電圧Ｖｏが０Ｖになることにより、高周波電源回路４７は出力停止状態になり、電磁誘導コイル４３ｂによる定着ローラ４１の電磁誘導発熱層４１ｆの発熱が停止される。これにより、定着ローラ４１の表面温度は迅速に低下する。
【００４７】
ステップＳ１５において「ＮＯ」の場合、すなわち、（Ｔｏ−１０）≦Ｔａ≦（Ｔｏ＋１０）を満たす場合には、目標とする定着温度Ｔｏに対応する高周波電源回路４７の出力電力とするための電圧Ｖ１を供給電圧Ｖｏに設定する（ステップＳ１７）。
このような状態で、定着ローラ４１の表面温度を温度センサ４９にて検出して、現在の定着ローラ４１の表面温度Ｔａと、目標とする定着温度Ｔｏとの温度差を解消するために必要な電圧変動量Ｖを、初期設定された供給電圧変換係数Ａを用いて演算する。電圧変動量Ｖは、（Ｔｏ−Ｔａ）×Ａによって演算される（ステップＳ１８）。そして、演算された電圧変動量Ｖを供給電圧Ｖｏ（＝Ｖ１）に加えて、その演算結果（Ｖｏ＋Ｖ）を新たな供給電圧Ｖｏに設定し（ステップＳ１９）、新たに設定された供給電圧Ｖｏになるように供給電圧可変回路４６を制御する。
【００４８】
供給電圧可変回路４６では、高周波電源回路４７に対して、供給電圧変換係数Ａを用いて演算された供給電圧Ｖｏを出力する。これにより、高周波電源回路４７は、定着ローラ４１表面の検出温度Ｔａと定着温度Ｔｏとの温度差を解消するために必要な電力を電磁誘導コイル４３ｂに供給する。その結果、定着ローラ４１の表面温度Ｔａは、定着温度Ｔｏになるように誘導加熱される。
【００４９】
ステップＳ１８において、例えば、定着温度Ｔｏに対して検出温度Ｔａが高く、０＞（Ｔｏ−Ｔａ）になっている場合には、供給電圧Ｖｏは、（Ｔｏ−Ｔａ）×Ａにて演算された電圧変動量Ｖだけ減少される。そして、目標とする定着温度Ｔｏに近づくほど、電圧変動量Ｖの減少量が小さくなるため、定着ローラ４１の表面温度Ｔａを緩やかに低下させることができる。
【００５０】
これに対して、定着温度Ｔｏに対して検出温度Ｔａが低く、（Ｔｏ−Ｔａ）＞０なっている場合には、供給電圧Ｖｏは、（Ｔｏ−Ｔａ）×Ａにて演算された電圧変動量Ｖだけ増加される。そして、目標とする定着温度Ｔｏに近づくほど、電圧変動量Ｖの増加量が小さくなるために、定着ローラ４１の表面温度Ｔａを緩やかに上昇させることができる。
従って、定着ローラ４１の表面温度Ｔａを目標とする定着温度Ｔｏに、ハンチング現象を抑制して正確に制御することができる。
【００５１】
ステップＳ１２〜Ｓ１９の処理は、プリントジョブにおける定着装置４０による全ての定着処理が終了するまで繰り返される（ステップＳ２０）。
このように、検出温度Ｔａと定着温度Ｔｏとの温度差の絶対値が１０℃を超える場合には、検出温度Ｔａと定着温度Ｔｏとの差の絶対値が１０℃以内になるように定着ローラ４１の表面温度は迅速に上昇または下降され、しかも、検出温度Ｔａと定着温度Ｔｏとの温度差の絶対値が１０℃以内になると、供給電圧変換係数Ａに基づいて演算された供給電圧とされることから、定着ローラ４１の表面温度を確実かつ正確に所定の定着温度に制御することができる。
【００５２】
本発明に係る定着装置４０では、高周波電源回路４７における出力電力の周波数を、電力変換効率が８０％以上となる周波数に固定して、高周波電源回路４７の供給電圧を変化させることにより、高周波電源回路４７における出力電力を変化させて、電磁誘導コイル４３ｂによる定着ローラ４１の加熱温度を変更しているために、高周波電源回路４７において高い電力変換効率によって得られた出力電力を電磁誘導コイル４３ｂに供給することができる。従って、消費電力を低減することができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、第１回転体として、電磁誘導発熱層が形成された定着ローラを用いる構成としたが、このような構成に限らず、電磁誘導発熱層が形成された定着ベルトを使用してもよい。また、第２回転体として加圧ローラを用いる構成であったが、このような構成に限らず、加圧ベルトを用いる構成としてもよい。
また、本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、カラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置のいずれでもよく、さらに、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）装置等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置に適用することができ、高い電力変換効率によって得られる電力を電磁誘導コイルに供給することによって消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置が搭載されたプリンタの全体の構成を示す図である。
【図２】そのプリンタに配される本発明の実施の形態に係る定着装置の構成を示す横断面図である。
【図３】その定着装置における電磁誘導コイルの制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】電磁誘導コイルに高周波出力電力を供給する高周波電源回路の周波数−出力電力特性を示すグラフである。
【図５】その高周波電源回路における供給電圧が高い場合および低い場合における周波数−出力電力特性を示すグラフである。
【図６】その高周波電源回路における出力電力−変換効率特性を示すグラフである。
【図７】その高周波電源回路における供給電圧−出力電力特性を示すグラフである。
【図８】その高周波電源回路における出力電力の固定周波数の設定処理を示すフローチャートである。
【図９】定着装置に設けられた電圧制御部における制御を示すフローチャートである。
【図１０】供給電圧変換係数を設定するための参照テーブルの一例である。
【符号の説明】
【００５６】
１        プリンタ
４０        定着部
４１        定着ローラ
４１ａ      ローラ本体
４１ｂ      芯金
４１ｃ      弾性層
４１ｄ      スリーブ
４１ｆ      電磁誘導発熱層
４２        加圧ローラ
４２ａ      芯金
４２ｂ      弾性層
４２ｃ      離型層
４３        磁束発生部
４３ｂ      電磁誘導コイル
４４      定着ニップ
４５      整流回路
４６      供給電圧可変回路
４７      高周波電源回路
４８      電圧制御部
４９      温度センサ
５０      主制御部
５１      記憶部
【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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