(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部と、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、
前記決定部で決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、
前記決定部は、更に、前記励磁部に供給される電力の変動量に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置。
【請求項２】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部と、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、
前記決定部で決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、
前記消磁部は、複数設けられており、
前記決定部は、更に、前記消磁部の数に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置。
【請求項３】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部と、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、
前記決定部で決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、
前記消磁部は、コイルであり、
前記決定部は、更に、前記コイルの巻き数及び前記コイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置。
【請求項４】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部と、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、
前記決定部で決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、
前記決定部は、更に、前記切替部が前記消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成するトナー像形成部と、
請求項１から４のいずれかに記載の定着装置とを備え、
前記定着装置で前記トナー像形成部により用紙に形成されたトナー像をその用紙に定着させる、画像形成装置。
【請求項６】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法であって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、
前記決定ステップは、更に、前記励磁部に供給される電力の変動量に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御方法。
【請求項７】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法であって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、
前記消磁部は、複数設けられており、
前記決定ステップは、更に、前記消磁部の数に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御方法。
【請求項８】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法であって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、
前記消磁部は、コイルであり、
前記決定ステップは、更に、前記コイルの巻き数及び前記コイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御方法。
【請求項９】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法であって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、
前記決定ステップは、更に、前記切替ステップが前記消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御方法。
【請求項１０】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムであって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、
前記決定ステップは、更に、前記励磁部に供給される電力の変動量に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御プログラム。
【請求項１１】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムであって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、
前記消磁部は、複数設けられており、
前記決定ステップは、更に、前記消磁部の数に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御プログラム。
【請求項１２】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムであって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、
前記消磁部は、コイルであり、
前記決定ステップは、更に、前記コイルの巻き数及び前記コイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御プログラム。
【請求項１３】
用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
前記定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、
磁束を発生して前記励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、
交流電力が入力され、その交流電力に基づいて前記励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムであって、
前記供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、
前記ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された切替可能時間内に、前記消磁部が前記打ち消しを行う消磁状態と前記消磁部が前記打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、
前記決定ステップは、更に、前記切替ステップが前記消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて前記切替可能時間を決定する、定着装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着装置、それを用いた画像形成装置、定着装置の制御方法、及び定着装置の制御プログラムに関し、特に、電磁誘導加熱方式の定着装置、それを用いた画像形成装置、定着装置の制御方法、及び定着装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）などにおいて、熱ローラ方式・ベルト方式等の種々の加熱方式を用いた定着装置が用いられている。このような定着装置としては、電磁誘導によりローラなどを加熱し、その熱によりトナーを用紙に定着させる電磁誘導加熱方式のものがある。
【０００３】
近年、従来一般に用いられてきたハロゲンヒータなどを熱源とする定着装置に代えて、電磁誘導加熱方式の定着装置が用いられている。電磁誘導加熱方式の定着装置は、急速に加熱を行うことができ、かつ、エネルギ効率が高いという特徴を有しており、ウォームアップ時間の短縮化や省エネルギ化などの要請に応えるものである。このような電磁誘導加熱方式の定着装置としては、電磁誘導コイル（励磁コイル）を外側に配置してローラやベルトなどを直接加熱できるようにしたアウターコイル方式のものがある。
【０００４】
電磁誘導加熱方式の定着装置においては、例えば、商用で使用される交流電力をもとに、誘導加熱電源回路が、励磁コイルに流れる電流をキャパシタとの間で共振させて磁力線を発生させることで、ローラなどを発熱させている。ローラなどの熱容量は、その昇温特性を確保するために、低く抑えられている。特に、アウターコイル方式の定着装置では、直接ローラが発熱するように構成されており、昇温性能が高められている。誘導加熱電源回路は、定着時に必要な熱量及び用紙に吸収される熱量が補われるように、電気エネルギの供給を行う。定着装置は、ローラの長手方向に温度勾配ができないように、ローラが均一に発熱するように制御を行い、熱エネルギを発生させる。
【０００５】
定着装置は、様々なサイズの用紙に形成されたトナー像の定着を行う。そのため、ローラの長手方向の寸法に満たないサイズの用紙を使用した場合、ローラ上で、熱エネルギの供給と消費のバランスが崩れる。すなわち、ローラのうち用紙が通過しない非通紙部の温度が上昇し過ぎる。そこで、定着装置に、ローラの一部に対応する位置に配置される消磁コイルと、その消磁コイルを動作させるか否かを切り替える消磁コイル切替回路を設けることがある。消磁コイル切替回路により必要に応じて消磁コイルを動作させ、励磁コイルにおいて発生した磁束を消磁コイルにより打ち消すことで、ローラのうちその部分の発熱を抑制して非通紙部の過昇温を防止できる。
【０００６】
下記特許文献１には、上述のような消磁コイルを備えた定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２６１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１６は、誘導加熱電源回路８１１の内部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【０００９】
図を参照して、誘導加熱電源回路８１１は、整流回路８３１と、スイッチング回路８３２と、電力検出回路８３３と、誘導加熱電源制御回路８３４とを備えている。
【００１０】
整流回路８３１は、交流の商用電力を整流しスイッチング回路８３２に出力する。
【００１１】
スイッチング回路８３２は、誘導加熱電源制御回路８３４の制御に基づいて、高周波電力を励磁コイル８０３に出力する。
【００１２】
電力検出回路８３３は、整流回路８３１における電力を検出し、検出信号を誘導加熱電源制御回路８３４に出力する。
【００１３】
誘導加熱電源制御回路８３４は、電力検出回路８３３から出力された検出信号と、熱定着制御回路８２１から送られた出力電力制御信号とに基づいて、スイッチング回路８３２の動作を制御し、出力電力制御信号受信に応じた高周波電力をスイッチング回路８３２から出力させる。
【００１４】
図１７は、消磁コイル切替回路８１３の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００１５】
図を参照して、消磁コイル切替回路８１３は、消磁コイル切替スイッチ８４１と、消磁コイル切替制御回路８４２とを有している。
【００１６】
消磁コイル切替スイッチ８４１は、消磁コイル切替制御回路８４２により制御され、消磁コイル８０８が動作し励磁コイル８０３が発生する磁束の一部を打ち消す消磁状態と、消磁コイル８０８が動作せず励磁コイル８０３が発生する磁束の打ち消しを行わない通常状態とを切り替える。
【００１７】
消磁コイル切替制御回路８４２は、熱定着制御回路８２１により制御され、消磁コイル切替スイッチ８４１の動作を制御する。熱定着制御回路８２１は、例えば幅が狭い用紙の定着を行うときに消磁コイル８０８を動作させることにより、加熱ローラ８０１の過熱などを防止することができる。
【００１８】
ここで、上記のような定着装置において、誘導加熱電源回路８１１は、入力交流（５０／６０Ｈｚ）を受け、高周波の交流電力を出力する。誘導加熱電源回路８１１の高周波出力には、高調波を抑制するために入力の電力を整流して得られる脈流が直接使用されるため、１００／１２０Ｈｚの大きな電力変動がある。さらに、定着装置では、励磁コイル８０３のインダクタとキャパシタとで形成される共振回路により高周波交流電力が出力されている。そのため、消磁コイル８０８を動作させると、励磁コイル８０３と消磁コイル８０８との結合で相互インダクタンスが変動して共振回路の共振周波数が変動し、誘導加熱電源回路８１１が理論通りに動作しないという不具合が発生することがある。
【００１９】
これに対し、上記特許文献１に記載の定着装置では、消磁コイルの開閉に伴って高周波電源回路の駆動周波数を切り替えたり、周波数の切替え時の出力を停止したりすることにより、誘導加熱電源回路の異常動作を防止している。消磁コイルの開閉の切替え直後に所望の電力値とは異なる電力が投入されて定着ローラに温度リップルが生じることが防止される。
【００２０】
ところで、定着装置において、プリントスピードの高速化やウォームアップ時間の短縮化を図るために、ローラの低熱容量化の要請がある。しかしながら、このようにローラを低熱容量化する場合において、上述の特許文献１に記載されているように消磁コイルの切替え時に周波数を変更したり、周波数の切替え時の出力を停止したりすると、種々の問題が生じることがある。すなわち、ローラの温度均一性が低下するため、トナー像の定着に関してムラが生じやすくなり、定着性能に悪影響が生じる可能性がある。また、消磁コイル動作時において、出力停止期間が設けられて加熱が停止されると、プリントスピードを高速化できなくなる。
【００２１】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、適正にかつ速やかに動作可能であり、用紙が通過しない部分においても異常昇温を抑制できる定着装置、それを用いた画像形成装置、定着装置の制御方法、及び定着装置の制御プログラム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】
【００２２】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、定着装置は、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部と、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、決定部で決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、決定部は、更に、励磁部に供給される電力の変動量に基づいて切替可能時間を決定する。
【００２４】
この発明の他の局面に従うと、定着装置は、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部と、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、決定部で決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、消磁部は、複数設けられており、決定部は、更に、消磁部の数に基づいて切替可能時間を決定する。
【００２５】
この発明のさらに他の局面に従うと、定着装置は、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部と、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、決定部で決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、消磁部は、コイルであり、決定部は、更に、コイルの巻き数及びコイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて切替可能時間を決定する。
【００２６】
この発明のさらに他の局面に従うと、定着装置は、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部と、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、ゼロクロス検出部の検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定部と、決定部で決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替部とを備え、決定部は、更に、切替部が消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて切替可能時間を決定する。
【００２７】
この発明のさらに他の局面に従うと、画像形成装置は、用紙にトナー像を形成するトナー像形成部と、上述のいずれかに記載の定着装置とを備え、定着装置でトナー像形成部により用紙に形成されたトナー像をその用紙に定着させる。
【００２８】
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法は、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、決定ステップは、更に、励磁部に供給される電力の変動量に基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法は、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、消磁部は、複数設けられており、決定ステップは、更に、消磁部の数に基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法は、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、消磁部は、コイルであり、決定ステップは、更に、コイルの巻き数及びコイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御方法は、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとを備え、決定ステップは、更に、切替ステップが消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて切替可能時間を決定する。
【００２９】
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムは、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、決定ステップは、更に、励磁部に供給される電力の変動量に基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムは、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、消磁部は、複数設けられており、決定ステップは、更に、消磁部の数に基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムは、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、消磁部は、コイルであり、決定ステップは、更に、コイルの巻き数及びコイルの断面積のうち少なくとも１つに基づいて切替可能時間を決定する。
この発明のさらに他の局面に従うと、用紙を加熱しながら加圧搬送することで用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着部材と、定着部材を加熱するために磁束を発生し電磁誘導加熱を行う励磁部と、磁束を発生して励磁部が発生する磁束のうち少なくとも一部を打ち消し可能な消磁部と、交流電力が入力され、その交流電力に基づいて励磁部に高周波電流を供給する供給部とを備える定着装置の制御プログラムは、供給部に入力される交流電力がゼロになるゼロクロス点を検出するゼロクロス検出ステップと、ゼロクロス検出ステップの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する決定ステップと、決定ステップで決定された切替可能時間内に、消磁部が打ち消しを行う消磁状態と消磁部が打ち消しを行わない通常状態とを切り替える切替ステップとをコンピュータに実行させ、決定ステップは、更に、切替ステップが消磁部の消磁状態／通常状態の切替えを行う際の切替特性に基づいて切替可能時間を決定する。
【発明の効果】
【００３０】
これらの発明に従うと、交流電力がゼロになるゼロクロス点の検出結果に基づいて決定された切替可能時間内に、打ち消しを行うかどうかが切り替えられる。したがって、適正にかつ速やかに動作可能であり、用紙が通過しない部分においても異常昇温を抑制できる定着装置、それを用いた画像形成装置、定着装置の制御方法、及び定着装置の制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。
【図２】画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】定着部の構成を示す図である。
【図４】定着部の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】誘導加熱電源回路の内部の回路構成を示すブロック図である。
【図６】消磁コイル切替回路の内部の回路構成を示すブロック図である。
【図７】整流回路における整流後の電力検出脈流信号とゼロクロス発生回路が出力するゼロクロス信号との関係を示すグラフである。
【図８】電力検出脈流信号のゼロクロス付近における誘導加熱電源回路が出力する高周波電力の波形の一例を示す図である。
【図９】コイルの種類による磁束の影響を説明するための第１の図である。
【図１０】コイルの種類による磁束の影響を説明するための第２の図である。
【図１１】コイルの種類による磁束の影響を説明するための第３の図である。
【図１２】コイルの種類による磁束の影響を説明するための第４の図である。
【図１３】誘導加熱電源回路及び消磁コイル切替回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】消磁コイルの切替制御を示すフローチャートである。
【図１５】ゼロクロスの検出処理を示すフローチャートである。
【図１６】誘導加熱電源回路の内部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１７】消磁コイル切替回路の内部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について説明する。
【００３３】
画像形成装置は、用紙などをローラにより搬送しその用紙などに電子写真方式により印刷（プリント）を行うプリント機能を有している。画像形成装置は、用紙にトナー像を形成するトナー像形成部と、電磁誘導加熱方式により加熱ローラを加熱して、その加熱ローラを用いて用紙を加熱しながら加圧搬送することで、トナー像形成部により形成された用紙上のトナーをその用紙に定着させる定着装置とを有している。
【００３４】
定着装置は、加熱ローラを加熱するための励磁コイルと、励磁コイルの磁束を打ち消すための消磁コイルとを有している。定着装置は、消磁コイルを駆動する回路のオープン／クローズを切り替えることにより、磁束の打ち消しを行うか否かを切替え、加熱ローラの端部温度の上昇を抑制する。
【００３５】
消磁コイルの回路のオープン／クローズ（消磁コイルの切替え）は、定着装置に入力される入力交流電力のゼロクロスのタイミングで行われる。すなわち、定着装置は、入力交流電力のゼロクロス点を検出して、ゼロクロス点の前後の所定時間を消磁コイルの切替可能時間とし、その切替可能時間内に消磁コイルの切替えを行う。ゼロクロス点に近いタイミングで消磁コイルの切替えが行われるので、励磁コイルに出力される電力の出力低下が最小限に抑えられ、安定した定着装置の温調制御が行われる。
【００３６】
［実施の形態］
【００３７】
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の全体の構成について説明する。
【００３８】
［画像形成装置の全体の構成］
【００３９】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。
【００４０】
図を参照して画像形成装置１は、給紙カセット３と、排紙トレイ５と、プリント部３０とを備える。
【００４１】
給紙カセット３は、画像形成装置１の下部に、画像形成装置１の筐体に抜き差し可能に配置されている。各給紙カセット３に装てんされた用紙は、印字時に、１枚ずつ給紙カセット３から給紙され、プリント部３０に送られる。給紙カセット３の数は１つに限られず、それより多くてもよい。
【００４２】
排紙トレイ５は、画像形成装置１の筐体の上方に配置されている。排紙トレイ５には、プリント部３０により画像が形成された用紙が筐体の内部から排紙される。
【００４３】
プリント部３０は、画像形成装置１の筐体の内部に配置されている。プリント部３０は、おおまかに、用紙搬送部２００と、トナー像形成部３００と、定着部４００と、駆動部（図２に図示）５００とを有している。プリント部３０は、いわゆるタンデム方式でＣＭＹＫの４色の画像を合成し、用紙にカラー画像を形成可能に構成されている。
【００４４】
用紙搬送部２００は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、排紙ローラ２３０などで構成されている。給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、及び排紙ローラ２３０は、それぞれ、例えば対向する２つのローラで用紙を挟みながらそのローラを回転させて用紙を搬送する。給紙ローラ２１０は、給紙カセット３から用紙を１枚ずつ給紙する。搬送ローラ２２０は、給紙ローラ２１０により給紙された用紙をトナー像形成部３００に搬送する。また、搬送ローラ２２０は、定着部４００を経由した用紙を排紙ローラ２３０に搬送する。排紙ローラ２３０は、搬送ローラ２２０により搬送された用紙を画像形成装置１の筐体の外部に排出する。用紙搬送部２００は、これら以外にも用紙を搬送するためなどに用いられるローラを有していてもよい。
【００４５】
トナー像形成部３００は、４色のトナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋ（以下、これらをまとめてトナーボトル３０１と呼ぶことがある。）と、中間転写ベルト３０５と、転写ローラ３０７と、４組の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ（以下、これらをまとめて現像ユニット３１０と呼ぶことがある。）と、レーザスキャンユニット３２０などで構成されている。
【００４６】
イエロートナーボトル３０１Ｙ、マゼンタトナーボトル３０１Ｍ、シアントナーボトル３０１Ｃ、ブラックトナーボトル３０１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のＣＭＹＫ各色のトナーを貯蔵する。
【００４７】
中間転写ベルト３０５は、環状であり、２つのローラ間に架けわたされている。中間転写ベルト３０５は、用紙搬送部２００と連動して回転する。転写ローラ３０７は、中間転写ベルト３０５のうち一方のローラに接触している部分に対向するように配置されている。用紙は、中間転写ベルト３０５と転写ローラ３０７との間で挟持されながら搬送される。
【００４８】
現像ユニット３１０は、感光体３１１（現像ユニット毎に感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが設けられる。）、現像装置、クリーナ、及び帯電器などを含む。イエロー現像ユニット３１０Ｙ，マゼンタ現像ユニット３１０Ｍ，シアン現像ユニット３１０Ｃ，ブラック現像ユニット３１０Ｋは、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像を形成するために配置されている。現像ユニット３１０は、中間転写ベルト３０５の直下に並置されている。レーザスキャンユニット３２０は、各感光体３１１上にレーザ光を走査可能に配置されている。
【００４９】
トナー像形成部３００において、レーザスキャンユニット３２０は、ＹＭＣＫの各色別の画像データに基づいて、帯電器により一様に帯電した感光体３１１上に潜像を形成する。現像装置は、各感光体３１１に各色別のトナー像を形成する。各感光体３１１は、トナー像を中間転写ベルト３０５に転写し、その中間転写ベルト３０５上に、用紙に形成するトナー像の鏡像を形成する（１次転写）。その後、高電圧が印加された転写ローラ３０７により、中間転写ベルト３０５に形成されたトナー像が用紙に転写され、用紙上にトナー像が形成される（２次転写）。
【００５０】
画像形成により現像ユニット３１０内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル３０１内に保管されたトナーが現像ユニットに供給される。
【００５１】
定着部４００は、加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２を有している。定着部４００は、用紙に付着したトナーを溶融させて用紙に定着させ、用紙に画像を形成する。
【００５２】
駆動部５００は、例えば、メインモータ５０１、定着モータ５０２、黒現像モータ５０３、カラー現像モータ５０４、及びカラー感光体モータ５０５を有している（以下、これらのモータについて単にモータ５０１〜５０５などと称することがある。）。駆動部５００は、後述するＣＰＵ２１（図２に示す。）の制御の下で駆動される。メインモータ５０１は、給紙工程から転写工程までの用紙搬送と、中間転写ベルト３０５及び黒感光体３１１Ｋの駆動とを行う。定着モータ５０２は、定着部４００の加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２などの駆動を行う。黒現像モータ５０３は、ブラック現像ユニット３１０Ｋの駆動を行う。カラー現像モータ５０４は、イエロー・マゼンタ・シアンの現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの駆動を行う。カラー感光体モータ５０５は、イエロー・マゼンタ・シアンの感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃの駆動を行う。
【００５３】
画像形成装置１に印字が指示されると、給紙カセット３に格納された用紙は、給紙ローラ２１０により１枚ずつ取り出される。用紙は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０により搬送される。給紙と並行して、帯電された各色の感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが、レーザスキャンユニット３２０により画像データに基づき露光される。感光体３１１上には、各色の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ内のトナーで現像されることで、トナー画像が形成される。各色の感光体３１１上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト３０５上に転写され、中間転写ベルト３０５上に４色分のトナー画像が形成される。次に、転写ローラ３０７に電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０５上に形成されたトナー画像が搬送された用紙に転写される。用紙上に形成されたトナー画像は、用紙が定着部４００を通過し熱と圧力が加えられることで、用紙に定着される。トナー画像が定着された用紙は、排紙ローラ２３０により排紙トレイ３に排出される。
【００５４】
図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図を参照して、画像形成装置１は、さらに、操作部１１と、制御部（ＣＰＵ部）２０と、不揮発性メモリ２７と、インターフェイス部２９と、電源装置６００とを備えている。
【００５６】
操作部１１は、画像形成装置１の筐体に、ユーザにより操作可能に配置されている。操作部１１には、表示パネル１３が配置されている。表示パネル１３は、例えば、タッチパネルを備えたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）である。表示パネル１３は、ユーザに案内画面を表示したり、操作ボタンを表示してユーザからのタッチ操作を受け付けたりする。表示パネル１３は、制御部２０のＣＰＵ２１により制御されて表示を行う。操作部１１は、表示パネル１３や操作ボタン（図示せず）などがユーザにより操作されると、その操作に応じた操作信号又は所定のコマンドをＣＰＵ２１に送信する。すなわち、ユーザは、操作部１１に操作を行うことにより、画像形成装置１に種々の動作を実行させることができる。
【００５７】
制御部２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２５などを有している。制御部２０は、操作部１１、不揮発性メモリ２７、インターフェイス部２９、及び電源装置６００などと共にシステムバスに接続されている。これにより、制御部２０と画像形成装置１の各部とが、信号を送受可能に接続されている。
【００５８】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２５、又は不揮発性メモリ２７などに記憶された制御プログラム２３ａなどを実行することにより、画像形成装置１の種々の動作を制御する。ＣＰＵ２１は、操作部１１から操作信号が送られたり、クライアントＰＣなどから操作コマンドが送信されたりすると、それらに応じた制御プログラム２３ａを実行する。これにより、ユーザによる操作部１１の操作などに応じて、画像形成装置１の動作が行われる。
【００５９】
ＲＯＭ２３は、例えばフラッシュＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の動作を行うために用いられるデータが記憶されている。また、ＲＯＭ２３には、定着部４００を含む画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラム（プログラム）２３ａが記憶されている。そのほか、ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の機能設定データなどが記憶されていてもよい。ＣＰＵ２１は、所定の処理を行うことにより、ＲＯＭ２３からのデータの読み込みや、ＲＯＭ２３へのデータの書き込みを行う。ＲＯＭ２３は、書換え不可能なものであってもよい。
【００６０】
ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１のメインメモリである。ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１が制御プログラム２３ａを実行するときに必要なデータを記憶するのに用いられる。
【００６１】
不揮発性メモリ２７は、例えば、インターフェイス部２９を介して外部から送られたジョブのデータなどを記憶する。不揮発性メモリ２７は、画像形成装置１の設定情報や、画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラムなどを記憶するように構成されていてもよい。不揮発性メモリ２７は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）や、フラッシュＲＯＭなどで構成される。
【００６２】
インターフェイス部２９は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃａｒｄ）などのハードウェア部と、所定の通信プロトコルで通信を行うソフトウェア部とが組み合わされて構成されている。インターフェイス部２９は、画像形成装置１をＬＡＮなどの外部ネットワークに接続する。これにより、画像形成装置１は、外部ネットワークに接続されているクライアントＰＣなどの外部装置と通信可能になる。画像形成装置１は、クライアントＰＣからジョブを受信可能である。また、画像形成装置１は、画像データを、クライアントＰＣに送信したり、メールサーバなどを介してＥ−ｍａｉｌにより送信したりすることができる。
【００６３】
インターフェイス部２９は、無線通信により外部ネットワークに接続可能に構成されていてもよい。インターフェイス部２９は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インターフェイスであってもよい。この場合、インターフェイス部２９は、通信ケーブルを介して接続された外部装置と画像形成装置１とを通信可能にする。
【００６４】
電源装置６００は、画像形成装置１の筐体の内部に設けられている。電源装置６００は、商用電源に接続され、商用電源をもとに画像形成装置１の各部に電力を供給する。電源装置６００は、後述のように定着部４００に電力を供給する誘導加熱電源回路４１１及び消磁コイル制御回路４１３を有している。
【００６５】
現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３１９Ｙ，３１９Ｍ，３１９Ｃ，３１９Ｋが設けられている。また、トナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３０９Ｙ，３０９Ｍ，３０９Ｃ，３０９Ｋが設けられている。ＣＰＵ２１は、消耗品である現像ユニット３１０やトナーボトル３０１に関する寿命状態などの情報を、これらの不揮発性メモリ３１９Ｙ〜３１９Ｋ，３０９Ｙ〜３０９Ｋに格納する。これにより、各消耗品を取り外して、別の画像形成装置に装着した場合であっても、その消耗品の寿命状態を、その移行先の画像形成装置に反映させることができる。したがって、各消耗品の寿命管理を確実に行い、適正に画像をプリント可能にすることができる。
【００６６】
［定着部４００の構成］
【００６７】
次に、定着部４００の構成について説明する。
【００６８】
図３は、定着部４００の構成を示す側面図である。
【００６９】
図を参照して、定着部４００は、加熱ローラ（定着部材の一例）４０１、加圧ローラ４０２、励磁コイル（電磁誘導コイルと呼ぶことがある。；励磁部の一例）４０３、温度検出装置４０４を有している。
【００７０】
加圧ローラ４０２は、加熱ローラ４０１に向けて付勢されるようにして、その軸が加熱ローラ４０１の軸と略平行になるように配置されている。用紙は、加熱ローラ４０１と加圧ローラ４０２との間で挟持されて搬送される。
【００７１】
励磁コイル４０３は、加熱ローラ４０１の表面のうち一部分を加熱ローラ４０１の長手方向に沿って覆うように配置されている。励磁コイル４０３は、後述するように高周波の電力が供給されることで加熱ローラ４０１を通過する磁束を発生する。
【００７２】
温度検出装置４０４は、加熱ローラ４０１の表面の温度を検出し、その検出結果を出力する。
【００７３】
加熱ローラ４０１の表面には、被加熱ベルト４０７が設けられている。励磁コイル４０３が駆動されて磁束が発生すると、電磁誘導加熱方式により、被加熱ベルト４０７が加熱される。
【００７４】
加熱ローラ４０１には、加圧ローラ４０２が押し付けられる。これにより、加熱ローラ４０１と加圧ローラ４０２との間には、用紙を挟持し、その用紙のうち挟持された部分に加圧及び加熱する定着ニップ４０５が形成されている。トナー像形成部３００においてトナー像が形成された用紙４０６が定着ニップ４０５に挟まれた状態で、加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２が回転することにより、用紙４０６にトナー像が定着される。
【００７５】
図４は、定着部４００の制御回路の構成を示すブロック図である。
【００７６】
図を参照して、定着部４００は、上述の各部に加えて、さらに、消磁コイル（消磁部の一例）４０８と、熱定着制御回路４２１とを有している。また、定着部４００は、誘導加熱電源回路（供給部の一例）４１１と、消磁コイル切替回路（切替部の一例）４１３とで駆動される。
【００７７】
本実施の形態において、熱定着制御回路４２１は、定着部４００のみを制御するための回路であり、定着部４００内に設けられている。熱定着制御回路４２１は、制御部２０の制御の下で、定着部４００の制御を行う。また、誘導加熱電源回路４１１と消磁コイル切替回路４１３とは、電源装置６００に含まれている。すなわち、画像形成装置１内において用紙の定着を行う定着装置には、例えば、定着部４００及び電源装置６００が含まれる。
【００７８】
なお、熱定着制御回路４２１は、画像形成装置１の全体の制御回路すなわち制御部２０の一部であってもよい。この場合、定着装置には、例えば、定着部４００及び電源装置６００のほか、制御部２０が含まれることになる。また、誘導加熱電源回路４１１や消磁コイル切替回路４１３は、画像形成装置１の電源装置６００とは独立して定着部４００に設けられていてもよい。この場合、定着装置には、例えば、定着部４００が含まれる。
【００７９】
消磁コイル４０８は、励磁コイル４０３のうち一部に重ねられるようにして配置されている。本実施の形態においては、消磁コイル４０８は、励磁コイル４０３の両端部すなわち加熱ローラ４０１の両端部に対応する位置に各１つずつ配置されている。なお、消磁コイル４０８は、片側に寄せて、すなわち加熱ローラ４０１の一方の端部に対応する位置に配置してもよい。また、消磁コイル４０８は、複数組の巻線が重ねられて構成されているものでもよい。消磁コイル４０８は、後述のように制御されて駆動されて磁束を発生することで、励磁コイル４０３が発生させる磁束のうち一部をキャンセル可能（打ち消し可能）である。
【００８０】
消磁コイル４０８は、例えば用紙のサイズに応じて動作する。すなわち、加熱ローラ４０１のうち非通紙部に対応する位置に設けられている消磁コイル４０８が駆動されることにより、加熱ローラ４０１のうち非通紙部が加熱されないようにし、加熱ローラ４０１の温度が部分的に上昇し過ぎることが防止される。
【００８１】
誘導加熱電源回路４１１は、商用電源４１２から供給された商用電力（交流電力の一例）を、高周波の交番電力に変換する。変換された高周波電力は、励磁コイル４０３に供給される。すなわち、誘導加熱電源回路４１１は、商用電力に基づいて励磁コイル４０３に高周波電流を供給する。誘導加熱電源回路４１１から出力された高周波電力が励磁コイル４０３に印加されることで、励磁コイル４０３で電界が作られ、それにより加熱ローラ４０１が発熱する。すなわち、励磁コイル４０３で磁束が発生することにより、加熱ローラ４０１が加熱される。
【００８２】
消磁コイル４０８は、直列又は並列に消磁コイル制御回路４１３に接続されている。
【００８３】
熱定着制御回路４２１は、誘導加熱電源回路４１１に出力電力制御信号を出力することにより、誘導加熱電源回路４１１から出力される高周波電力の電力を設定する機能を有している。熱定着制御回路４２１には、温度検出装置４０４から出力された温度検出信号が入力される。
【００８４】
熱定着制御回路４２１は、温度検出装置４０４から出力された温度検出信号を受け、その温度検出信号に応じて出力電力制御信号を出力する。誘導加熱電源回路４１１は、熱定着制御回路４２１から送られてきた出力電力制御信号に応じて高周波電力を発生し、励磁コイル４０３に供給する。すなわち、励磁コイル４０３には、熱定着制御回路４２１で決められた電力値の高周波電力が誘導加熱電源回路４１１から供給される。このように、加熱ローラ４０１の温度は、温度検出装置４０４と、熱定着制御回路４２１と、誘導加熱電源回路４１１とで構成された制御ループにより、適正な温度に制御される。
【００８５】
図５は、誘導加熱電源回路４１１の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００８６】
図を参照して、誘導加熱電源回路４１１は、整流回路４３１と、スイッチング回路４３２と、電力検出回路４３３と、誘導加熱電源制御回路４３４と、ゼロクロス発生回路（ゼロクロス検出部の一例）４３５とを備えている。
【００８７】
整流回路４３１は、交流の商用電力４１２を整流しスイッチング回路４３２に出力する。
【００８８】
スイッチング回路４３２は、誘導加熱電源制御回路４３４の制御に基づいて、高周波電力を励磁コイル４０３に出力する。
【００８９】
電力検出回路４３３は、整流回路４３１における電力を検出し、検出信号を誘導加熱電源制御回路４３４に出力する。
【００９０】
ゼロクロス発生回路４３５は、後述のように、整流回路４３１における整流後の電流に応じたゼロクロス信号（パルス信号）を誘導加熱電源制御回路４３４に出力する。
【００９１】
誘導加熱電源制御回路４３４は、電力検出回路４３３から出力された検出信号と、ゼロクロス発生回路４３５から出力されたゼロクロス信号と、熱定着制御回路４２１から送られた出力電力制御信号とに基づいて、スイッチング回路４３２の動作を制御する。すなわち、誘導加熱電源制御回路４３４は、スイッチング回路４３２の動作を電力検出回路４３３で確認し、ゼロクロス信号を考慮しながら、熱定着制御回路４２１から受信した出力電力制御信号に応じた高周波電力を、スイッチング回路４３２から出力させる。ゼロクロス信号は、熱定着制御回路４２１に送られる。
【００９２】
図６は、消磁コイル切替回路４１３の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００９３】
図を参照して、消磁コイル切替回路４１３は、消磁コイル切替スイッチ４４１と、消磁コイル切替制御回路４４２とを有している。
【００９４】
消磁コイル切替スイッチ４４１は、消磁コイル切替制御回路４４２により制御され、消磁コイル４０８が動作し励磁コイル４０３が発生する磁束の一部を打ち消す消磁状態と、消磁コイル４０８が動作せず励磁コイル４０３が発生する磁束の打ち消しを行わない通常状態とを切り替える。本実施の形態において、消磁コイル切替スイッチ４４１は、半導体を用いたスイッチ素子を用いて構成されており、高速に切替え動作を行うことができる。
【００９５】
消磁コイル切替制御回路４４２は、熱定着制御回路４２１により制御され、消磁コイル切替スイッチ４４１の動作を制御する。すなわち、消磁コイル切替回路４１３は、熱定着制御回路４２１の制御に基づいて、消磁コイル４０８の消磁状態／通常状態の切替えを行う。熱定着制御回路４２１は、例えば幅が狭い用紙の定着を行うときに消磁コイル４０８を消磁状態とすることにより、加熱ローラ４０１の過熱などを防止することができる。
【００９６】
［消磁コイル４０８の動作の制御に関する説明］
【００９７】
本実施の形態において、熱定着制御回路４２１に誘導加熱電源制御回路４３４を介してゼロクロス発生回路４３５から出力されたゼロクロス信号が送られることにより、熱定着制御回路４２１は、そのゼロクロス信号に応じた制御を行う。すなわち、熱定着制御回路４２１は、ゼロクロス信号に応じたタイミングで消磁コイル４０８の状態を切り替えるための切替信号を出力することで、消磁コイル４０８の動作を制御する。これにより、消磁コイル４０８の動作が誘導加熱電源回路４１１に入力される電力の変化に同期したものになる。
【００９８】
消磁コイル切替回路４１３は、熱定着制御回路４２１により制御されて、ゼロクロス信号に対応する切替可能時間内に消磁コイル４０８の消磁状態／通常状態の切替えを行う。熱定着制御回路４２１は、ゼロクロス発生回路４３５から出力されたゼロクロス信号すなわちゼロクロスの検出結果に基づいて、切替可能時間を決定する。
【００９９】
図７は、整流回路４３１における整流後の電力検出脈流信号とゼロクロス発生回路４３５が出力するゼロクロス信号との関係を示すグラフである。
【０１００】
図を参照して、ゼロクロス発生回路４３５は、誘導加熱電源回路４１１に入力される交流電力すなわち商用電力がゼロになるゼロクロス点を検出し、それに応じてゼロクロス信号を出力する。より具体的には、ゼロクロス信号は、図の上段に示すような整流回路４３１で全波整流された後の電圧波形における０Ｖ点を示すパルス波形である。商用電力は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるため、ゼロクロス信号は、およそ１０ｍｓ毎に出力される。
【０１０１】
図８は、電力検出脈流信号のゼロクロス付近における誘導加熱電源回路４１１が出力する高周波電力の波形の一例を示す図である。
【０１０２】
図を参照して、誘導加熱電源回路４１１が商用電源４１２からの交流電力の入力を受けて整流回路４３１で整流を行うとき、整流回路４３１及びスイッチング回路４３２の内部の半導体における電圧降下分とその他の電力供給部における電圧降下分との影響で、スイッチング回路４３２がスイッチ動作を行っても高周波電力を出力できない未出力時間ができる。すなわち、この未出力時間は、励磁コイル４０３に高周波電力が供給されない時間となる。熱定着制御回路４２１は、この未出力時間を切替可能時間の最小時間として制御を行う。
【０１０３】
ここで、消磁コイル４０８のループ内を通過する磁束の量に応じて、消磁コイル４０８が励磁コイル４０３へ及ぼす影響の程度が異なる。
【０１０４】
図９は、コイルの種類による磁束の影響を説明するための第１の図である。
【０１０５】
励磁コイル４０３や消磁コイル４０８などのコイルに電流を流すと、磁束が発生する。図に示すように、コイルに投入される電力が変化すると、発生する磁束もその影響を受ける。
【０１０６】
図１０は、コイルの種類による磁束の影響を説明するための第２の図である。
【０１０７】
図に示すように、コイルの断面積が異なると、その影響を受け、発生する磁束も異なる。
【０１０８】
図１１は、コイルの種類による磁束の影響を説明するための第３の図である。
【０１０９】
図に示すように、コイルの巻き数が異なると、その影響を受け、発生する磁束も異なる。
【０１１０】
図１２は、コイルの種類による磁束の影響を説明するための第４の図である。
【０１１１】
図に示すように、コイルの数が異なると、その影響を受け、それらのコイル全体として発生する磁束も異なる。
【０１１２】
このように、コイルで発生する磁束は、供給される電力、コイル径（コイルの断面積）の大きさ、コイルの巻き数、及びコイルの数（回路数）により異なる。励磁コイル４０３で発生する磁束は、励磁コイル４０３に供給される電力の変動量に応じて異なる。また、消磁コイル４０８で発生する磁束は、消磁コイル４０８の巻き数、消磁コイル４０８の断面積、及び消磁コイル４０８の回路数などに応じて異なる。
【０１１３】
このように励磁コイル４０３や消磁コイル４０８の種類や方式などにより磁束が影響を受けるので、投入する電力や、消磁コイル４０８の回路方式に応じて、消磁コイル４０８内を通過する磁束量すなわち短絡させたときの消磁コイル４０８に流れる電流量が変化することになる。消磁コイル４０８の切替えが励磁コイル４０３及び誘導加熱電源回路４１１に及ぼす影響は、消磁コイル４０８に流れる電流量が大きいほど大きくなる。
【０１１４】
図１３は、誘導加熱電源回路４１１及び消磁コイル切替回路４１３の動作を示すタイミングチャートである。
【０１１５】
図を参照して、上記の未出力時間（図８で図示）内すなわちゼロクロス信号の前後の期間内を切替可能期間として消磁コイル４０８の状態の切替えが行われるので、消磁コイル４０８の切替えが励磁コイル４０３に出力される電力に及ぼす影響が小さくなる。
【０１１６】
ここで、上述のようなゼロクロス信号を利用した消磁コイル４０８の切替えの制御では、例えば５０Ｈｚの交流入力があるとき、それに対して最大５ｍｓ程度の遅れが出てしまうことがある。一方、例えば励磁コイル４０３に供給される電力の変動量が少なく、消磁コイル４０８の構成も励磁コイル４０３へ及ぼす影響が少ないものであれば、必ずしもゼロクロス信号に応じた切替可能時間内で消磁コイル４０８の切替えを行わなくても、その切替えの誘導加熱電源回路４１１への影響が、比較的大きな問題にならないこともある。
【０１１７】
熱定着制御回路４２１は、例えば、励磁コイル４０３に供給される電力の変動量、消磁コイル４０８の巻き数、断面積、及び回路数などに基づいて、上述のように問題が発生しにくいと判断できる場合などには、切替可能期間をずらす決定を行う。特に、加熱ローラ４０１について繊細な温調を行うことが必要な場合には、電力量変動が少なくなる。このような場合に、熱定着制御回路４２１は、誘導加熱電源回路４１１への影響がないようにしつつ、未出力時間よりずらすことにより、切替可能時間を温調を行うのにより良い時間とする決定を行う。これにより、誘導加熱電源回路４１１や励磁コイル４０３への影響が抑えられた状態で、より良い温調、例えば適正できめ細かい温調が実行される。
【０１１８】
［消磁コイル切替回路の切替特性に応じた制御の説明］
【０１１９】
熱定着制御回路４２１は、消磁コイル切替回路４１３の切替特性（切替方式）に基づいて、切替可能時間を決定すなわち調整可能である。ここで、消磁コイル切替回路４１３の切替特性とは、例えば消磁コイル切替スイッチ４４１が消磁コイル４０８の状態を切り替えるのに要する時間やその切替え時の状態などのことをいう。
【０１２０】
本実施の形態において、消磁コイル切替スイッチ４４１としては、半導体を用いた高速に切替え動作を行うことができるものを採用しているが、例えばコスト要求を満たすため、接点で切替えを行う接点スイッチ（接点ＳＷ）を消磁コイル切替スイッチ４４１として用いることもできる。接点スイッチは比較的安価なものであるため、定着部４００の製造コストを低減できる。
【０１２１】
接点スイッチは、半導体スイッチと比較して長い動作時間を要するものである。そのため、このような接点スイッチを消磁コイル切替スイッチ４４１として用いる場合、消磁コイル４０８の状態を消磁状態にも通常状態にも固定できない時間が生じる。そこで、熱定着制御回路４２１は、図に示すように、出力を禁止する出力禁止区間を設け、切替可能時間をずらす制御を行う。このように、熱定着制御回路４２１が消磁コイル切替回路４１３の切替特性に応じた制御を行うことにより、定着部４００の動作を安定させることができる。また、接点スイッチの動作が行われているときには出力が行われないので、接点スイッチの寿命を向上させることができる。
【０１２２】
［消磁コイルの切替制御の流れの説明］
【０１２３】
図１４は、消磁コイル４０８の切替制御を示すフローチャートである。
【０１２４】
後述するような独立したゼロクロス検出の結果から、ゼロクロス位置と未出力時間とが決定される。この結果と、各確認項目に関する検出結果とに基づいて、切替可能時間が決定される。切替可能時間において切替信号が出力され、その切替信号に基づいて消磁コイル４０８が切り替えられることで、誘導加熱電源回路４１１への影響が最小限となる切替え動作が行われる。
【０１２５】
図を参照して、消磁コイル４０８の切替処理が実行開始されると、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５において、定着部４００の構成や状態の確認が行われる。
【０１２６】
すなわち、ステップＳ１０１において、熱定着制御回路４２１は、励磁コイル４０３に供給される電力の変動量を確認する。
【０１２７】
ステップＳ１０３において、熱定着制御回路４２１は、消磁コイル４０８の構成を確認する。消磁コイル４０８の断面積、巻き数、及び回路数などが確認される。
【０１２８】
ステップＳ１０５において、熱定着制御回路４２１は、消磁コイル切替スイッチ４４１の構成を確認する。これにより、例えば、消磁コイル切替スイッチ４４１が、半導体を用いた切替え動作が速いものであるか、接点スイッチを用いた切替え動作が比較的遅いものであるかなどが確認される。なお、熱定着制御回路４２１は、そのほかの消磁コイル切替スイッチ４４１の切替特性などを確認するようにしてもよい。
【０１２９】
次に、定着部４００の構成や状態の確認が終わると、ステップＳ１０７において、熱定着制御回路４２１は、後述のようなゼロクロス検出結果を取得する。また、熱定着制御回路４２１は、取得したゼロクロス検出結果と、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５における確認結果とに基づいて、切替可能時間の決定を行う。
【０１３０】
ステップＳ１０９において、熱定着制御回路４２１は、切替信号を出力する必要があるか否かを判断する。切替信号を取得する必要があるか否かは、例えば、画像形成を行う対象の用紙のサイズに応じて画像形成装置１のＣＰＵ２１により行われる指示に基づいて判断される。切替信号を出力する必要がないときには、消磁コイル４０８の切替えは行われない。
【０１３１】
ステップＳ１０９で切替信号を出力する必要があるとき、ステップＳ１１１において、熱定着制御回路４２１は、決定した切替可能時間において、消磁コイル切替制御回路４４２から消磁コイル切替スイッチ４４１に切替信号を出力させる。これにより、切替可能時間において、消磁コイル切替スイッチ４４１による消磁コイル４０８の状態の切替えが実行される。
【０１３２】
図１５は、ゼロクロスの検出処理を示すフローチャートである。
【０１３３】
ステップＳ２０１において、熱定着制御回路４２１は、ゼロクロスを検出するまで待機する。ゼロクロス発生回路４３５からゼロクロス信号が出力されると、熱定着制御回路４２１は、ゼロクロスが検出されたと判断する。
【０１３４】
ステップＳ２０１においてゼロクロスが検出されると、ステップＳ２０３において、熱定着制御回路４２１は、タイマー動作を行い、その最終値を記憶する。すなわち、計時動作が行われる。
【０１３５】
ステップＳ２０５において、熱定着制御回路４２１は、ステップＳ２０１で検出されたゼロクロスの次のゼロクロス（以下、次のゼロクロスと称する。）を検出する。熱定着制御回路４２１は、次のゼロクロスが検出されるまで、ステップＳ２０３の処理を実行する。すなわち、次のゼロクロスが検出されるまで、タイマー動作が継続される。
【０１３６】
ステップＳ２０５において次のゼロクロスが検出されると、ステップＳ２０７において、熱定着制御回路４２１は、ゼロクロス間隔の数値化を行う。熱定着制御回路４２１は、ゼロクロスと次のゼロクロスとの間隔に関する情報を数値化とし、それをゼロクロス検出結果とする。このゼロクロス検出結果が、上述の図１４における処理のステップＳ１０７において取得される。
【０１３７】
［実施の形態における効果］
【０１３８】
以上のように構成された画像形成装置では、消磁コイルの消磁状態／通常状態の切替えが、誘導加熱電源回路に入力される商用電力のゼロクロスのタイミングで行われる。すなわち、熱定着制御回路は、ゼロクロス点が検出されると、そのゼロクロス点の前後の所定時間を消磁コイルの切替可能時間として決定する。その切替可能時間内に、消磁コイル切替回路により消磁コイルの切替えが行われる。ゼロクロス点に近いタイミングで消磁コイルの切替えが行われるので、励磁コイルに出力される電力の出力低下が最小限に抑えられ、安定した定着部の温調制御が行われる。
【０１３９】
誘導加熱電源回路の停止時間が短くなり、かつ、きめ細やかな電力制御を行うことが可能である。したがって、プリントスピードの高速化やウォームアップ時間の短縮化を図るために加熱ローラなどが低熱容量化されている場合でも、適正に定着動作が行われる。
【０１４０】
［その他］
【０１４１】
なお、図１４に示す処理及び図１５に示す処理など、上述の種々の処理は、熱定着制御回路に限られず、定着装置を構成する他の部位や、画像形成装置の制御部などで実行されてもよい。
【０１４２】
誘導加熱電源回路と消磁コイル切替回路とは、同一の構成を有していてもよい。この場合、誘導加熱電源制御回路から消磁コイルに出力される高周波電力が、ゼロクロス発生回路が出力するゼロクロス信号に基づいて制御されればよい。
【０１４３】
定着装置は、熱ローラ方式のものに限られず、ベルト方式など、他の加熱方式を用いたものでもよい。また、定着装置は、上述のようないわゆるアウターコイル方式により電磁誘導加熱を行うものに限られず、ローラの内部に励磁コイルや消磁コイルなどを配置して構成されたローラなどを用いたものでもよい。
【０１４４】
画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などいずれであってもよい。また、画像形成装置は、スキャナ機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であってもよい。スキャナ機能では、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをＨＤＤ等に蓄積する。複写機能では、さらにそれを用紙等に印刷（プリント）する。プリンタとしての機能では、ＰＣ等の外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行う。ファクシミリ機能では、外部のファクシミリ装置等からファクシミリデータを受信してそれをＨＤＤ等に蓄積する。データ通信機能では、接続された外部機器との間でデータを送受信する。サーバ機能では、複数のユーザでＨＤＤ等に記憶したデータなどを共有可能にする。
【０１４５】
上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。
【０１４６】
上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。
【０１４７】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４８】
１  画像形成装置
２０  制御部
２３ａ  プログラム（制御プログラム）
４００  定着部（定着装置の一例）
４０１  加熱ローラ（定着部材の一例）
４０３  励磁コイル（励磁部の一例）
４０８  消磁コイル（消磁部の一例）
４１１  誘導加熱電源回路（供給部の一例）
４１２  商用電源
４１３  消磁コイル制御回路（切替部の一例）
４２１  熱定着制御回路
４３５  ゼロクロス発生回路（ゼロクロス検出部の一例）
６００  電源装置
【図１】
0005440303.tif 000002
【図２】
0005440303.tif 000003
【図３】
0005440303.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005440303.tif 000006
【図６】
0005440303.tif 000007
【図７】
0005440303.tif 000008
【図８】
0005440303.tif 000009
【図９】
0005440303.tif 000010
【図１０】
0005440303.tif 000011
【図１１】
0005440303.tif 000012
【図１２】
0005440303.tif 000013
【図１３】
0005440303.tif 000014
【図１４】
0005440303.tif 000015
【図１５】
0005440303.tif 000016
【図１６】
0005440303.tif 000017
【図１７】
0005440303.tif 000018