(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱を行う場合において、当該電磁誘導加熱を行う加熱手段に対する入力電圧に変動があっても、その変動による悪影響が生じないようにする。【解決手段】電磁誘導加熱を行う加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路１１と、前記検出回路１１が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路１３と、前記差分回路１３が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路１７とを備えて、前記加熱手段に対する電源供給を行う電源装置を構成する。【選択図】図６
2010129250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱を行う加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、
前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
被記録媒体上の未定着像を当該被記録媒体上に定着させるための電磁誘導加熱を行う加熱手段と、
前記加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、
前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
被記録媒体上に未定着像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段が形成した被記録媒体上の未定着像を当該被記録媒体上に定着させるための電磁誘導加熱を行う加熱手段と、
前記加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、
前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路と
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、電源装置、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、被記録媒体上に形成された未定着像（すなわち、未定着トナー像。）を当該被記録媒体上に定着させる定着装置を備えているが、その定着装置で使用される加熱手段として電磁誘導加熱方式を利用することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−００７４３８号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁誘導加熱を行う場合において、当該電磁誘導加熱を行う加熱手段に対する入力電圧に変動があっても、その変動による悪影響が生じないようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、電磁誘導加熱を行う加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路とを備えることを特徴とする電源装置である。
請求項２に係る発明は、被記録媒体上の未定着像を当該被記録媒体上に定着させるための電磁誘導加熱を行う加熱手段と、前記加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路とを備えることを特徴とする定着装置である。
請求項３に係る発明は、被記録媒体上に未定着像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段が形成した被記録媒体上の未定着像を当該被記録媒体上に定着させるための電磁誘導加熱を行う加熱手段と、前記加熱手段に対する入力電圧を検出する検出回路と、前記検出回路が検出した入力電圧と予め設定されている基準電圧との差分を算出する差分回路と、前記差分回路が算出した差分に基づき前記加熱手段の駆動素子の動作開始時点を補正する遅れ時間設定回路とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１〜３に係る発明によれば、加熱手段に対する入力電圧が変動しても、例えば当該入力電圧の振幅の最小点に、加熱手段の駆動素子の動作開始時点を合わせることができる。したがって、当該駆動素子を動作させる際の短絡電流を最小電流に抑制することが可能になる。また、短絡電流を抑制できるので、駆動素子の温度上昇が少なくなり、当該駆動素子に対する放熱手段の簡素化が図れる。さらには、入力電圧の変動に対する許容範囲が広がる。そして、これらのことを通じて、電磁誘導加熱についての信頼性向上が図れ、また駆動素子や放熱手段等についての低価格化が実現容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づき本発明に係る電源装置、定着装置および画像形成装置について説明する。
【０００８】
〔画像形成装置の概要〕
先ず、画像形成装置について簡単に説明する。
画像形成装置は、電子写真方式を用いて印刷用紙等の被記録媒体上への画像形成を行うものである。そのために、画像形成装置は、被記録媒体上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、その画像形成手段が形成した被記録媒体上の未定着トナー像を当該被記録媒体上に定着させる定着装置と、を備えている。このような画像形成装置としては、プリンタ装置、複写機、ファクシミリ装置等が広く知られている。
なお、電子写真方式による画像形成の手順および当該画像形成を行う画像形成装置の詳細な構成については、周知技術であるため、ここではその説明を省略する。
【０００９】
〔定着装置の概要〕
次に、画像形成装置を構成する定着装置について説明する。
定着装置は、被記録媒体上の未定着トナー像に対する加熱を行って、当該未定着トナー像を被記録媒体上に定着させるものである。ただし、ここで説明する定着装置は、電磁誘導加熱を行うようになっている。
【００１０】
図１は、電磁誘導加熱を行うための回路構成の一具体例を示す説明図である。
定着装置は、図例のような電磁誘導加熱（induction heating）を行うための回路（以下「ＩＨ回路」という。）を備えている。
図例のＩＨ回路では、商用電源から得られる商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖ、５０／６０Ｈｚ。）を、整流・平滑回路が直流電圧に変換して、加熱手段として機能する加熱コイルが接続されたインバータ回路に供給する。そして、平滑された直流電圧を、インバータ回路が備える加熱コイルの駆動素子（ただし不図示。）によりスイッチングして、当該加熱コイルに高周波電流（例えば、２０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ。）を供給する。高周波電流が供給されると、加熱コイルは、近接して設置される負荷（ただし不図示。）に渦電流を発生させ、これにより当該負荷を加熱することになる。このとき、高周波電流を供給するためのスイッチングを行う駆動素子としては、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（insulated gate bipolar transistor、以下「ＩＧＢＴ」と略す。）を用いることが考えられる。このＩＧＢＴは、その駆動（例えば、オン状態とオフ状態の切り換え）がドライブ回路によって制御される。また、インバータ回路およびドライブ回路についての動作制御は、インバータ制御回路によって行われる。さらに、そのインバータ制御回路については、インバータオン／オフやパワー設定等が制御回路によって制御されるようになっている。
【００１１】
〔電源装置の概要〕
このようなＩＨ回路に使用する電源装置には、「電圧共振方式」と「電流共振方式」がある。
図２は、ＩＨ回路に使用する電源装置の回路構成の具体例を示す説明図であり、（ａ）は電圧共振方式のもの、（ｂ）は電流共振方式のものを、それぞれ示している。
図例のように、電圧共振方式と電流共振方式とのいずれの場合においても、インバータ回路の外部接続された過熱コイルと内部に接続された共振用コンデンサを有し、過熱コイルのインダクタンスのＬ値と共振コンデンサＣとの共振条件および出力設定条件（導通時間）により高周波電流を構成し供給している。このような構成の電源装置を使用することで、ＩＨ回路では、負荷が重くなると動作周波数が低くなり、負荷が軽くなると動作周波数は高くなる。
【００１２】
ところで、高周波電流を供給する電源装置については、要求される条件として、（イ）負荷変動に対して安定であること（すなわち、色々な材料の負荷に対して電力供給できること。）、（ロ）広範囲な電力可変が可能であること（すなわち、小電力から定格電力まで調整できること。）、（ハ）高い電力変換効率を有すること（電力変換効率が低いと、装置が大型になり冷却装置を必要とするため。）、（ニ）小型・軽量であること、（ホ）低コストであること、が挙げられる。このことから、インバータ回路には、コスト面で有利で、かつ、スイッチング損失の少ない、共振一石式が主として実用化されてきた。
【００１３】
図３は電圧型一石式インバータ回路を含む回路構成の一具体例を示す説明図であり、図４はその回路構成における処理動作の一具体例を示す説明図である。
電圧型一石式インバータ回路は、以下に述べるような動作を行う。電圧型インバータの動作は、ＩＧＢＴがオンし（すなわち、導通状態になり）、加熱コイルＬに一定の電流変化率ｄｉ／ｄｔを持った電流が流れ、予め定められた電流（または時間）になると、ＩＧＢＴがオフし、コイルＬに蓄積されたエネルギーによって共振コンデンサＣの両端の電圧が上昇する。そして、コイルＬのエネルギーが共振コンデンサＣに移り、共振コンデンサＣの両端の電圧がピークを迎えると、共振コンデンサＣが放電し始め、放電し終わると、電圧はゼロになる。その後、再びＩＧＢＴがオンし、加熱コイルＬに一定の電流を流し始める。このような動作を繰り返す。
【００１４】
ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間のピーク電圧Ｖcepは、以下の（１）、（２）式によって求まる。
【００１５】
【数１】
2010129250.tif 000003
【００１６】
【数２】
2010129250.tif 000004
【００１７】
コンデンサＣの充電時間ｔｗは、以下の（３）、（４）式によって求まる。すなわち、共振周波数ｆの条件が以下の（３）によって特定されるとともに、共振の周期Ｔは共振周波数ｆの逆数なので、充電時間ｔｗは、１周期の１／２から、以下の（４）式によって求まる。
【００１８】
【数３】
2010129250.tif 000005
【００１９】
【数４】
2010129250.tif 000006
【００２０】
コンデンサＣの充放電特性の電圧変化率ｄｖ／ｄｔは、以下の（５）〜（７）式によって求まる。
【００２１】
【数５】
2010129250.tif 000007
【００２２】
【数６】
2010129250.tif 000008
【００２３】
【数７】
2010129250.tif 000009
【００２４】
これらのことから、電圧共振は、ＩＧＢＴの耐圧が高い、電流が大きい、動作周波数が高い等の条件を満たす必要がある。
【００２５】
以上のようなインバータ回路を含む電源装置については、例えば家電製品に搭載して用いる場合であれば、電圧変動範囲が８５Ｖ〜１１０Ｖまたは１７０Ｖ〜２２０Ｖの範囲にある。家電製品は、定格電圧１００Ｖ入力または２００Ｖ入力に対して、下限で−１５％、上限で＋１０％の範囲で変動するからである。そのため、軽負荷時の高い電圧のときのＩＧＢＴの短絡電流Ｉｓや定格出力時の高い電圧のときのＩＧＢＴ耐圧Ｖce等は、設計上問題になることがない。
しかしながら、例えば画像形成装置のような産業機器は、入力電圧範囲が１００Ｖ仕様、１１０Ｖ仕様または１２７Ｖ仕様といったように、仕向け国別に異なる場合がある。そのため、電圧の変動範囲は、下は８５Ｖから上は１４０Ｖまでの仕様となる。その場合に、各仕様について個別に電源装置を設計したのでは、設計工数、評価工数、電圧別の製造上の管理、市場における誤交換防止等の点で難がある。
したがって、画像形成装置の定着装置に用いられるＩＨ回路における電源装置は、各仕様について個別に設計するのではなく、例えば８５Ｖから１４０Ｖまでの電圧変動範囲について対応し得ることが要求される。その場合、軽負荷時／高入力電圧時の短絡電流Ｉｓおよび定格負荷時／高入力電圧時のＩＧＢＴ耐圧Ｖce等の点で問題になるおそれがある。
【００２６】
具体的には、以下に述べる点で問題になるおそれがある。
図５は、入力電圧が変動した場合における処理動作の具体例を示す説明図であり、（ａ）は変動前の具体例、（ｂ）は変動後の具体例を、それぞれ示している。
図例のように、入力電圧Ｖinが変化すると、過熱コイルＬ、共振コンデンサＣおよび負荷抵抗Ｒが一定であって、かつ、電圧共振の電圧振幅Ｖｒが同じであっても、入力電圧Ｖinの変動により、検出電圧Ｖｄが変化する。そのため、ＩＧＢＴをオンするタイミングを制御するための遅れ時間ｔｄが一定であると、必ずしも共振電圧Ｖｒの最小点電位Ｖｒ(min)で、ＩＧＢＴをオン状態にし得るとは限らない。
【００２７】
特に、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の場合に比べて入力電圧Ｖinが上昇すると、検出電圧Ｖｄが最小点電位Ｖｒ(min)近傍で検出されるので、遅れ時間ｔｄによって特定されるタイミングは最小点電位Ｖｒ(min)を過ぎてしまい、振動電圧Ｖｒが上昇し始めたところで、ＩＧＢＴをオンさせることになってしまう。このため、ＩＧＢＴは共振電圧Ｖｒの高い電位で導通することになるので、図５（ａ）の場合に比べて短絡電流Ｉｓが大きくなる。その結果、（ｉ）短絡電流Ｉｓの増大に対応すべく、ＩＧＢＴの電流耐量（電流容量）の大きなものを必要とする。また、（ii）ＩＧＢＴに過大な電流が流れるので、温度上昇が大きくなり、放熱量の大きな放熱手段（例えば、放熱フィンやヒートシンク）を必要とする。また、（iii）入力電圧を上昇させると、ＩＧＢＴにマージンがなくなるので、入力電圧の上限に制約が生じ制御範囲が狭くなる。また、（iv）短絡電流Ｉｓにより端子雑音電圧や放射雑音電界等が悪化する。
【００２８】
これら（ｉ）〜（iv）の事態が生じるのを回避するためには、共振電圧Ｖｒの最小点Ｖｒ(min)で、ＩＧＢＴをオンさせるようにすればよい。そのためには、検出電圧Ｖｄが入力電圧Ｖinの入力変動に対して変化しなければよい。すなわち、入力電圧Ｖinの変動分を補正する（検出電圧Ｖｄから入力電圧Ｖinを差し引く。）ように制御すれば、常に共振電圧Ｖｒの最小点Ｖｒ(min)でＩＧＢＴをオンさせられるようになる。
【００２９】
〔電源装置の特徴的な構成〕
以上のことから、本実施形態で説明する電源装置は、以下に述べるような特徴的な構成を備えている。
図６は、本発明に係る電源装置の特徴的な構成例を示す機能ブロック図である。
図例の電源装置は、ＡＣ検出回路１１と、基準電圧回路１２と、第１差分回路１３と、検出設定回路１４と、加算回路１５と、第２差分回路１６と、遅れ時間設定回路１７と、を備えている。これらの各回路１１〜１７は、いずれも、ＩＨ回路（例えば、図１参照。）におけるインバータ制御回路の一部を構成するものとして設けることが考えられる。なお、整流回路、平滑フィルタ、加熱コイル、共振コンデンサ、ドライブ回路等といった他の構成は、既に説明した構成（例えば、図１または図３参照。）の場合と同様である。
【００３０】
図７は、本発明に係る電源装置の特徴的な他の構成例を示す機能ブロック図である。
図例の電源装置は、ＡＣ検出回路１１が、整流回路の前段ではなく、当該整流回路の後段かつ平滑フィルタの前段に接続されている点で、図６に示した構成例とは異なる。他は、図６に示した構成例と全く同じである。
【００３１】
ここで、図６または図７に示した電源装置における各回路１１〜１７について、その具体的な構成例を順に説明する。
【００３２】
図８は、ＡＣ検出回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
ＡＣ検出回路１１は、商用電源から得られる商用交流電圧の電圧値を検出する。すなわち、電磁誘導加熱を行う加熱コイルに対するＡＣ入力電圧を検出する検出回路として機能する。
そのために、ＡＣ検出回路１１は、図例のような回路構成を備えている。具体的には、制限抵抗Ｒ１、整流ダイオードＤ、平滑コンデンサＣ１、検出電圧を任意に設定するための分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３、および、ノイズ（サージ）吸収用コンデンサＣ２等を備えて構成されている。そして、このような回路構成を備えることで、ＡＣ入力電圧を半波整流し平滑して任意のＡＣ検出用電圧を構成するようになっている。
なお、図例の回路構成は、ＡＣ検出回路１１の一具体例に過ぎず、ＡＣ入力電圧を検出し得るものであれば、例えばトランスを利用するといったように、他の回路構成によるものであっても構わない。
【００３３】
図９は、基準電圧回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
基準電圧回路１２は、予め設定されている基準電圧を特定するためのものである。
そのために、基準電圧回路１２は、図例のような回路構成を備えている。具体的には、内部基準電圧Ｖrefに対して、使用入力電圧範囲の最低入力（例えば、８５Ｖ。）の場合の電圧について、ＡＣ検出回路１１による検出電圧ＡＣと比較して、内部基準電圧Ｖrefより高い場合はＶＡなる電圧を出力する。比較器にはコンパレータを使用し、最低入力８５Ｖ以上の場合、常に８５Ｖに相当する基準電圧ＶＡを出力するものとする。すなわち、８５Ｖ以上の電圧が入力されたら、８５Ｖに相当する電圧でコンパレータがオンするのである。
なお、基準電圧は、８５Ｖに限定されることはなく、任意に設定して構わない。
【００３４】
図１０は、第１差分回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
第１差分回路１３は、入力電圧ＶＢと基準電圧ＶＡとの差分を算出する。すなわち、ＡＣ検出回路１１が検出したＡＣ入力電圧と基準電圧回路１２が特定した基準電圧との差分を算出する差分回路として機能する。
そのために、第１差分回路１３は、図例のような回路構成を備えている。具体的には、入力電圧ＶＢについての出力と基準電圧ＶＡについての出力とを、それぞれ減算回路に入力するように構成されている。そして、減算回路で非反転入力ＶＡおよび反転入力ＶＢとし、Ｒ１０１＝Ｒ１０２＝Ｒ１０３＝Ｒ１０４とすれば、第１差分回路１３からは、差分電圧Ｖ０＝ＶＡ−ＶＢが出力されることになる。
【００３５】
図１１は、検出設定回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
検出設定回路１４は、検出すべき電圧Ｖｄを特定するためのものである。電圧Ｖｄは、振動電圧の振動成分の起動ポイント電圧（例えば、１０Ｖ。）である。
そのために、検出設定回路１４は、図例のような回路構成を備えている。具体的には、設定電圧Ｖｄを回路内部に構成し、非反転増幅で、検出電圧を任意に調整する。または、ボルテージフォロワー２段で構成してもよい。
【００３６】
図１２は、加算回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
加算回路１５は、差分電圧Ｖ０と設定電圧Ｖｄとを加算する。すなわち、第１差分回路１３からの差分電圧Ｖ０と検出設定回路１４が特定した設定電圧Ｖｄとを加算するのである。
そのために、加算回路１５は、図例のような回路構成を備えている。具体的には、差分電圧Ｖ０は抵抗Ｒ２０１を通じて、また設定電圧Ｖｄは抵抗Ｒ２０２を通じて、それぞれマイナス入力に接続している。このマイナス入力には、帰還抵抗Ｒ２０３を通じて、出力Ｖin′から負帰還が掛けられている。その結果、（Ｖ０／Ｒ２０３）＝−｛（Ｖ０／Ｒ２０１）＋（Ｖｄ／Ｒ２０２）｝となり出力が反転するので、バッファー回路によりさらに反転させている。このようにして、加算回路１５からは、加算電圧ＶＭ＝Ｖ０＋Ｖｄが出力されることになる。
【００３７】
図１３は、第２差分回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
第２差分回路１６は、差分電圧Ｖ０と加算電圧ＶＭとの差分を算出する。すなわち、第１差分回路１３が算出した差分電圧Ｖ０と加算回路１５が算出した加算電圧ＶＭとの差分を算出するのである。
そのための回路構成は、図例のように、第１差分回路１３における回路構成と同様である。
第２差分回路１６から出力される差分電圧ＶＦ＝ＶＭ−Ｖｄは、結局、ＡＣ入力電圧が８５Ｖの場合でも、１４０Ｖの場合でも、常に共振電圧の振幅成分の最小値ＭＩＮから１０Ｖ(設定値)の電位に相当することになる。つまり、実際は、入力変動の入力電圧と共振電圧の振動成分の和の電位ではあるが、振幅の最小値から１０Ｖの電位を検出していることになる。
【００３８】
図１４は、遅れ時間設定回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
遅れ時間設定回路１７は、第２差分回路１６が算出した差分に基づき、加熱コイルの駆動素子であるＩＧＢＴの動作開始時点、すなわちＩＧＢＴをオン状態にするタイミングを補正する。さらに詳しくは、第２差分回路１６から出力される差分電圧ＶＦが入力されると、その差分電圧ＶＦの大きさに一義的に対応する時間遅れを生じさせ、これによりＩＧＢＴの動作開始時点を補正した上で、当該ＩＧＢＴをオンさせる。
そのために、遅れ時間設定回路１７は、図例のように、タイマー回路により遅れ時間ｔｄを作り、その遅れ時間Ｔｄの経過後にＩＧＢＴのゲートをオンさせる回路構成を備えている。具体的には、遅れ時間設定回路１７は、コンパレータを備えて構成されており、そのコンパレータのマイナス端子には設定電圧Ｖｔが構成されている。一方、遅れ時間Ｔｄは、抵抗Ｒ１０１とコンデンサＣによる充放電によって特定されるようになっている。すなわち、トランジスタＱ１に差分電圧ＶＦが入力されると、トランジスタＱ１が導通して、トランジスタＱ２はオフして、コンデンサＣはＲ１０１を通じて充電される。そして、コンデンサＣの電位が設定電圧Ｖｔに達する時間が遅れ時間Ｔｄとなるようにすることにより、コンパレータはＩＧＢＴに信号を送ることになる。
なお、遅れ時間設定回路１７は、コンパレータを備えて構成されたものではなく、マイクロコンピュータを利用したものであってもよい。すなわち、マイクロコンピュータのプログラムとして、差分電圧ＶＦと遅れ時間Ｔｄとの対応関係を予め設定しておき、その対応関係に基づき、入力された差分電圧ＶＦに対応する遅れ時間Ｔｄを特定し、特定した遅れ時間Ｔｄの経過後にＩＧＢＴをオンさせるようにすることも考えられる。
【００３９】
〔電源装置の特徴的な処理動作〕
以上のように、本実施形態における電源装置は、ＡＣ入力電圧Ｖinを検出するＡＣ検出回路１１と、例えばＡＣ８５Ｖにおける共振電圧Ｖｒを特定するための基準電圧回路１２と、ＡＣ入力電圧Ｖinと共振電圧Ｖｒとの差分電圧Ｖ０を算出する第１差分回路１３と、設定電圧Ｖｄを特定する検出設定回路１４と、差分電圧Ｖ０と設定電圧Ｖｄとを加算して加算電圧ＶＭを得る加算回路１５と、差分電圧Ｖ０と加算電圧ＶＭとの差分を算出する第２差分回路１６と、第２差分回路１６が算出した差分を基に遅れ時間Ｔｄを特定してＩＧＢＴの動作タイミングとする遅れ時間設定回路１７と、を備えている。
【００４０】
このような特徴的な各回路１１〜１７を、整流回路、平滑フィルタ、加熱コイル、共振コンデンサ、ドライブ回路等に加えて備えることで、本実施形態における電源装置は、以下に述べるような処理動作を行う。
【００４１】
すなわち、電源装置では、商用電源からのＡＣ入力電圧に対し、ノイズフィルタ（ただし不図示）を経由した後、整流回路により直流電圧に変換し、さらに平滑フィルタにて平滑して直流電圧を作り出す。また、加熱コイルと共振コンデンサとは、共振回路を構成している。この共振回路は、加熱コイルの駆動素子であるＩＧＢＴのコレクタに接続しており、そのＩＧＢＴのエミッタはグランド（ＧＮＤ）に接続される。
【００４２】
その一方で、ＡＣ入力電圧については、ＡＣ検出回路１１で整流平滑して直流レベルに変換する。また、基準電圧Ｖｒについては、加熱コイルＬと共振コンデンサＣと負荷抵抗Ｒとの共振電圧Ｖｒ（例えば、８５Ｖ。）に実効値変換して基準電圧とする。そして、第１差分回路１３が算出するＡＣ入力電圧Ｖinと基準電圧Ｖｒとの差分電圧Ｖ０を基準として、次段の加算回路１５に入力し、その加算回路１５のもう一方の入力に設定電圧Ｖｄを任意に設定する。これら差分電圧Ｖ０と設定電圧Ｖｄとを加算回路１５が加算すると、例えば８５Ｖ入力時には、Ｖｄ＝１０Ｖ設定で、ここから遅れ時間ｔｄを遅れ時間設定回路１７が発生させる。つまり、この遅れ時間設定回路１７による遅れ時間ｔｄの分だけ遅れたタイミングで、ＩＧＢＴのゲートに当該ＩＧＢＴをオンさせる旨の信号が入力される。
【００４３】
ここで、ＡＣ入力電圧が高くなった場合を考えると、例えば１４０ＶにＡＣ入力電圧が上昇すれば、共振電圧Ｖｒの振幅は変わらないで、その値がＡＣ入力電圧の上昇分だけ０ラインから上昇する。具体的には、例えば１４０Ｖ−８５Ｖ＝５５Ｖとなり、５５Ｖ上昇する。共振電圧Ｖｒは、検出電圧Ｖｄがそこから１０Ｖ上昇した電位から遅れ時間ｔｄになれば、振動電圧Ｖｒ（min）になる。すなわち、５５Ｖ＋１０Ｖ＝６５Ｖの電位で遅れ時間ｔｄがトリガされ、同じ時間遅れでＩＧＢＴをオンさせることになる。
【００４４】
このように、本実施形態における電源装置は、特徴的な各回路１１〜１７を接続して機能的に動作させることにより、ＡＣ入力電圧の変動分に応じて、振動電圧の最小電圧からある任意の電圧値の電位を認識し、その電位から特定される遅れ時間ｔｄの分だけ遅れたタイミングで、ＩＧＢＴをオンさせる。そのため、例えばＡＣ入力電圧が変動した場合であっても、その変動に応じた遅れ時間ｔｄについての補正によって、当該ＡＣ入力電圧の振幅の最小点に、ＩＧＢＴの動作開始時点、すなわち当該ＩＧＢＴをオンさせるタイミングを合わせられるようになる。
【００４５】
したがって、本実施形態における電源装置によれば、共振電圧Ｖｒの最小電圧点でＩＧＢＴをオンさせ得るので、ＡＣ入力電圧の変動に応じた遅れ時間ｔｄについての補正を行わない場合に比べて、当該ＩＧＢＴを動作させる際の短絡電流が最小電流に抑制されることになる。また、共振電圧Ｖｒの最小電圧点でＩＧＢＴをオンさせ得るので、ＡＣ入力電圧の変動に応じた遅れ時間ｔｄについての補正を行わない場合に比べて、ＡＣ入力電圧の可変範囲が広がる。さらには、短絡電流の抑制により、ＩＧＢＴの温度上昇も抑制されることになる。しかも、スイッチング素子としての耐量を抑えられるので、ＩＧＢＴが安価に構成されることになる。
【００４６】
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例について説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。特に、図８〜１４に示した各回路１１〜１７についての構成例は、これに限定されるものではない。
例えば、ＡＣ検出回路１１については、既に述べたように、整流による平均または実行値でなく、トランス結合によるものであってもよい。また、基準電圧回路１２、第１差分回路１３、検出設定回路１４、加算回路１５、第２差分回路１６等におけるコンパレータ（比較器）に関しては、演算増幅器ではなくトランジスタ回路による構成であってもよい。また、遅れ時間設定回路１７におけるタイマー回路は、トランジスタ回路およびＣＲ回路による構成であってもよい。さらに、マイクロコンピュータを利用したプログラム制御によっても、上述した各回路１１〜１７による処理動作が実現され得る。
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】電磁誘導加熱を行うための回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図２】ＩＨ回路に使用する電源装置の回路構成の具体例を示す説明図である。
【図３】電圧型一石式インバータ回路を含む回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図４】電圧型一石式インバータ回路を含む回路構成における処理動作の一具体例を示す説明図である。
【図５】電圧型一石式インバータ回路を含む回路構成において、入力電圧が変動した場合における処理動作の具体例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る電源装置の特徴的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明に係る電源装置の特徴的な他の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】ＡＣ検出回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図９】基準電圧回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図１０】第１差分回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図１１】検出設定回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図１２】加算回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図１３】第２差分回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【図１４】遅れ時間設定回路の回路構成の一具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１…ＡＣ検出回路、１２…基準電圧回路、１３…第１差分回路、１４…検出設定回路、１５…加算回路、１６…第２差分回路、１７…遅れ時間設定回路１７
【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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