(57)【要約】【課題】  複数コイルを有する誘導加熱方式の定着装置において、干渉音を発生させず、異なる交流入力電圧系統で、設計や部品を共通化可能な定着装置を提供する【解決手段】  交流電源からの交流電圧を直流に整流する整流回路と、整流回路で得られた直流電圧を印加され、被加熱体を加熱する複数の誘導加熱用コイルと、を有する誘導加熱装置において、整流回路から印加された印加電圧を昇降圧制御し、制御した制御電圧を複数の誘導加熱用コイルの少なくとも１つに印加する少なくとも１つの電圧制御回路を有し、電圧制御回路は、異なる交流入力電圧系統に関わらず、印加電圧を概ね等しく制御可能とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、被加熱体を加熱する複数の誘導加熱用コイルと、を有する誘導加熱装置において、
前記整流回路から出力される整流電圧を昇降圧制御し、制御した制御電圧を前記複数の誘導加熱用コイルの少なくとも１つに印加する少なくとも１つの電圧制御回路を有し、
前記電圧制御回路は、異なる交流入力電圧系統によらず、前記整流電圧を概ね同じ前記制御電圧に制御可能とすることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記複数の誘導加熱用コイルは、前記被加熱体の長手方向に並んで配置され、
前記被加熱体の長手方向における両端部の誘導加熱用コイルには、１つの電圧制御回路が対応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】
前記複数の誘導加熱用コイルには、それぞれ個別の電圧制御回路が対応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】
前記電圧制御回路の電源方式は、フライバック方式であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記電圧制御回路の電源方式は、フォワード方式であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記電圧制御回路は、トランスを備え、
前記トランスの巻き数比は、交流入力電圧系統により調整可能であること特徴とする請求項４又は５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記トランスの駆動周波数は、交流入力電圧系統により調整可能であること特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の誘導加熱装置を有することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８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、被加熱体を誘導加熱により加熱する誘導加熱装置、それを備えた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、トナーを用紙に定着させるため定着装置を有する。定着装置の加熱方式の一つに、ＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ：誘導加熱）方式がある。誘導加熱用の電源装置は、一般に誘導加熱コイルと共振コンデンサを並列接続した電圧共振方式と、誘導加熱コイルと共振コンデンサを直列接続した電流共振方式と、がある。
【０００３】
どちらの方式も、インバータに搭載された共振コンデンサと、インバータに接続された誘導加熱用コイル間の共振動作を利用し、誘導加熱用コイルに交流電流を流す。誘導加熱用コイルに流れる交流電流により、コイル導線の周囲に磁界が発生し、誘導加熱用コイル近傍の加熱ローラに備えられた導電性部材に渦電流が流れる。そして、導電性部材の抵抗損失により発熱するようになっている。
【０００４】
加熱ローラでの発熱量（＝投入電力）を制御するために、誘導加熱用コイルに流れる交流電流値は、インバータに搭載されたスイッチング素子によって制御される。交流電流値は、スイッチング素子の動作周波数（即ち、スイッチング素子の導通時間幅）によって制御される。スイッチング素子の導通時間幅を広げる（周波数を下げる）ことで、誘導加熱用コイルに流れる電流量を増やし、投入電力は増加する。反対にスイッチング素子の導通時間幅を狭める（周波数を上げる）ことで、誘導加熱用コイルに流れる電流量を減らし、投入電力は減少する。
【０００５】
スイッチング素子の導通時間幅は、ＣＰＵ等を用いて制御する。投入電力は、数百Ｗ〜数ｋＷまで要求される。そして、ＩＨ方式には、スイッチング素子のＰＷＭ制御により電力制御することが既に知られている。
【０００６】
画像形成装置は、その仕様によって様々なサイズ（幅）の用紙が用いられる。加熱ローラは、用いられる最大幅の用紙に対して定着可能なように設計される。
【０００７】
しかしながら、用いられる最大幅の用紙より小さい幅の用紙を定着する場合、用紙が通らない加熱ローラの部分（非通紙部）は、用紙による吸熱がない。そのため、加熱ローラの両端の非通紙部の温度が上昇する。その結果、用いられる最大幅の用紙より小さい幅の用紙を通紙した直後に、その用紙より幅の大きい用紙を通紙する場合、ローラの高温部分にトナーが付着する高温オフセット等の問題が生じる。
【０００８】
このような問題を解決すべく、ローラの軸方向に沿って、通紙幅に合わせて複数のコイルを配置した画像形成装置が既に知られている。このような画像形成装置は、各コイルに供給される電力を制御することで、非通紙部の温度上昇を抑えることが可能となる。
【０００９】
しかしながら、複数のコイル備えた画像形成装置は、各コイルに供給する電力量によってインバータ回路の駆動周波数が変動することで、干渉音の問題が生じる。具体的には、異なる駆動周波数で複数のコイルを同時に駆動すると、それぞれのコイルから発生する磁束により干渉音が発生する。
【００１０】
この干渉音を抑止するため、複数のコイルへの電力供給タイミングを切り替えて制御する画像形成装置が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
しかしながら、このような画像形成装置は、駆動比率（ｄｕｔｙ）によって大電力を投入するため、スイッチング素子への負荷が大きくなってしまう。
【００１２】
一方、インバータにおいてワールドワイドでは異なる交流電圧が入力される。例えば入力電圧が１００Ｖ系の仕様と入力電圧が２００Ｖ系の仕様とでは、電圧制御回路や誘導加熱用コイルを別々（交流電圧系統毎）に設計、製造しなければならない。そのため、入力電圧が異なる仕様では、部品共通化ができず、コスト削減を図れない問題がある。
【００１３】
このような問題を解決すべく、入力電源電圧が異なる交流入力電圧系統に対して、ＰＦＣ回路（力率改善回路）を追加して、回路の入力電圧を昇圧する画像形成装置が公知である（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
特許文献２に記載の画像形成装置は、入力電源電圧が異なる交流入力電圧系統に対してＰＦＣ回路（力率改善回路）を採用し、入力電圧を概ね同等の電圧に昇圧して、１００Ｖ系及び２００Ｖ系の部品の共通化を図っている。具体的には、ＰＦＣ回路を使用することによって、電源電圧を昇圧し２次側電圧を共通化している。
【００１５】
しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置は、誘導加熱用コイルの電力制御を電圧の可変によって行う場合、ＰＦＣ回路では電圧を可変して電力制御できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、複数コイルを有する誘導加熱方式の定着装置において、干渉音を発生させず、異なる交流入力電圧系統で、設計や部品を共通化可能な定着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】
【００１７】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の誘導加熱装置は、
交流電源電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続され、被加熱体を加熱する複数の誘導加熱用コイルと、を有する誘導加熱装置において、
前記整流回路から出力される整流電圧を昇降圧制御し、制御した制御電圧を前記複数の誘導加熱用コイルの少なくとも１つに印加する少なくとも１つの電圧制御回路を有し、
前記電圧制御回路は、異なる交流入力電圧系統によらず、前記整流電圧を概ね同じ前記制御電圧に制御可能とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、複数コイルを有する誘導加熱方式の定着装置において、干渉音を発生させず、異なる交流入力電圧系統で、設計や部品を共通化可能な定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の定着装置を概略的に示す断面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置の定着ベルトの断面を概略的に示す断面図である。
【図４】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置を概略的に示す概略構成図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置の加熱部を概略的に示す概略図である。
【図６】図１に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【図７】図１に示した画像形成装置のフライバック方式の電圧制御回路を説明する説明図である。
【図８】図１に示した画像形成装置のフライバック方式の電圧制御回路の動作波形の一例を示すグラフである。
【図９】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置の１００Ｖ系／２００Ｖ系基板を説明する説明図である。
【図１０】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置のトランスの巻き数による電圧制御を説明する説明図である。
【図１１】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置のトランスの周波数による電圧制御を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱装置を概略的に示す概略構成図である。
【図１３】図１２に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【図１４】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置の１００Ｖ系／２００Ｖ系基板を説明する説明図である。
【図１５】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置のトランスの巻き数による電圧制御を説明する説明図である。
【図１６】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置のトランスの周波数による電圧制御を説明する説明図である。
【図１７】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフライバック方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図１８】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフライバック方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図１９】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフライバック方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図２０】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフォワード方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図２１】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフォワード方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図２２】図１２に示した画像形成装置の誘導加熱装置のフォワード方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する説明図である。
【図２３】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置の第１変形例を概略的に示す概略構成図である。
【図２４】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置の第２変形例を概略的に示す概略構成図である。
【図２５】図１に示した画像形成装置の誘導加熱装置の第３変形例を概略的に示す概略構成図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱装置を概略的に示す概略構成図である。
【図２７】図２６に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【図２８】図２６に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る画像形成装置の誘導加熱装置を概略的に示す概略構成図である。
【図３０】図２９に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【図３１】図２９に示した画像形成装置の電圧制御回路の電圧の制御について説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る定着装置を備えた電子写真式画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構成を示す構成図である。
【００２１】
このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像をそれぞれ対応した像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの表面上に形成するために電子写真方式の４組の像形成手段としての画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋを備えている。
【００２２】
これら画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して用紙（記録材）を搬送するための搬送ベルト２０が張架されている。
【００２３】
各画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、搬送ベルト２０にそれぞれ転接配置され、用紙は、搬送ベルト２０の表面に静電的に吸着される。
【００２４】
４組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋは、略同じ構造を有する。そのため、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明し、他の色用の画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
画像形成部１０Ｙは、その略中央位置に搬送ベルト２０に転接された感光体ドラム１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を搬送ベルト２０を介して搬送される用紙上に転写する転写装置としての転写ローラ５Ｙ、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、及び図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム１Ｙの回転方向に沿って順に配設されている。
【００２６】
搬送ベルト２０の図中右下方には、用紙を搬送ベルト２０上に給紙するための給紙機構３０が配設されている。
【００２７】
搬送ベルト２０の図中左側には、定着装置４０が配設されている。搬送ベルト２０によって搬送された用紙は、搬送ベルト２０から連続して定着装置４０を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置４０を通過する。
【００２８】
定着装置４０は、搬送された用紙、即ちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱及び加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。そして、定着装置４０の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。
【００２９】
次に、本実施形態の定着装置４０を説明する。
定着装置４０は、図２に示すように、ベルト定着装置として構成されており、被加熱体としての発熱層を具備した回転体としての加熱ローラ（支持ローラ）５１、定着ローラ（定着補助ローラ）５２、加熱ローラ５１と定着ローラ５２に張架された定着部材としての定着ベルト３０、定着ベルト３０を介して加熱ローラ５１に対向する誘導加熱手段６０、及び定着ベルト３０を介して定着ローラ５２に当接する加圧ローラ５５を備える。
【００３０】
本実施形態では、加熱ローラ５１には、非磁性のステンレス鋼（ＳＵＳ）であって、芯金層の厚さ０．２〜１ｍｍ程度を有するものを用いる。芯金表面には発熱層としての銅（Ｃｕ）を厚さ３〜２０μｍ程度形成し、発熱効率を高めている。この場合、Ｃｕ表層には、防錆目的でニッケルめっきを施すことも好適である。また、発熱効率を高めるために、ローラ内部にフェライトコアを配置することも可能である。
【００３１】
ステンレス鋼以外の例として、１６０〜２４０℃程度のキュリー点を有する整磁合金を用いることもできる。整磁合金内部には、アルミニウム部材（図示せず）を配置し、これによって特別な制御機構なしにキュリー点近傍での昇温停止が可能となる。整磁合金を用いた場合もローラ表面にＣｕめっき層を形成することで発熱効率を高めることができる。
【００３２】
定着ローラ５２は、例えばステンレス、炭素鋼等の金属製の芯金５２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴム等をソリッド状又は発泡状にして芯金５２ａを被覆した弾性部材５２ｂと、からなる。そして、加圧ローラ５５からの押圧力で加圧ローラ５５と定着ローラ５２の間に所定幅の接触部（定着ニップ部Ｎ）を形成する。定着ローラ５２の外径は３０〜４０ｍｍ程度、その弾性部材の厚さは３〜１０ｍｍ程度、硬度は１０〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）程度、とすると好ましい。
【００３３】
図３の断面図を用いて、定着ベルト３０の一例について説明する。定着ベルト３０は、図３に示すように、基材３１、この上に積層された弾性層３２、さらにこの上に積層された離型層３３からなる。
【００３４】
基材３１は、ベルトを張り渡した際の機械的強度、柔軟性、定着温度での使用に耐え得る耐熱性等が特性として求められる。本実施形態では、加熱ローラ５１を誘導加熱するために、基材３１としては絶縁性の耐熱樹脂材料が好ましい。耐熱樹脂材料としては、例えばポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルファイド（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フッ素樹脂等が適している。厚さは、熱容量や強度の関係から３０〜２００μｍの範囲にあることが望ましい。
【００３５】
弾性層３２は、光沢むらのない均一な画像を得るためにベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、ゴム硬度は５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さは５０〜５００μｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性の観点から、材質としてはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が好ましい。
【００３６】
離型層３３に使用される材料として、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、又はこれらの樹脂の混合物若しくは耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。
【００３７】
離型層３３が弾性層３２を被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくともトナー離型性と紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。しかしながら、これらの離型性を有する樹脂は、一般にゴム材料のような弾性を有さないことから、弾性層３２上に厚く離型層３３を形成するとベルト表面の柔軟性を損ない光沢むらを発生させてしまう。離型性と柔軟性を両立させるために、離型層３３の膜厚は、５〜５０μｍ、望ましくは１０〜３０μｍの範囲内とする。
【００３８】
また、必要に応じて各層間にプライマー層を設けても良い。また、基材の内面に摺動の際の耐久性を向上させる層を設けても良い。
【００３９】
基材３１には、発熱層を具備させることも好適である。例えば、ポリイミド等からなる基層上にＣｕ層を３〜１５μｍ形成し、発熱層として用いることも可能である。
【００４０】
加圧ローラ５５は、金属製の円筒部材からなる芯金５５ａと、耐熱性の高い弾性層５５ｂと、離型層５５ｃから構成され、定着ベルト３０を介して定着ローラ５２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ５５の外径は、３０〜４０ｍｍ程度とする。弾性層５５ｂは、０．３〜５ｍｍ程度の厚さと硬度２０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）程度を有している。また、耐熱性が必要であるため、弾性層５５ｂの材質としては、シリコーンゴムを用いると良い。更に、両面印刷時の離型性を高めるために、弾性部材４ｂ上にフッ素樹脂を使用した離型層５５ｃを１０〜１００μｍ程度形成している。
【００４１】
加圧ローラ５５の弾性層５５ｂの硬度を定着ローラ５２の弾性層の硬度に比べて硬くすることによって、加圧ローラ５５が定着ローラ５２及び定着ベルト３０へ食い込む。そして、この食い込みにより、記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎの出口において定着ベルト３０の表面に沿うことができない曲率を有する。そのため、記録材Ｐの加圧ローラ５５からの離型性を向上させることができ、ジャム発生等を予め防止することができる。
【００４２】
次に、本実施形態の定着装置４０の誘導加熱装置１００について説明する。
本実施形態の定着装置４０の誘導加熱装置１００は、図４に示すように、商用交流電源の電源電圧（交流電源電圧）１０１、入力ＡＣ（Alternating Current）電力検出回路１０２、整流回路１０３、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４を有する。また、本実施形態の誘導加熱装置１００は、電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂ、コイル駆動部１２０，１３０，１４０、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を有する。
【００４３】
本実施形態では、２種類の用紙サイズとしてＡ３ノビサイズとＡ４サイズを想定し、３つの誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を備えている。なお、コイルの数や分割パターンは、本実施形態の態様に限定されず、２分割であっても４分割以上であっても良い。
【００４４】
誘導加熱用コイル１３３は、Ａ４タテ相当サイズの加熱ローラ５１の中央加熱に対応する。一方、誘導加熱用コイル１２３、１４３は、Ａ３ノビサイズまでの加熱ローラ５１の端部加熱に対応する。誘導加熱用コイル１２３、１４３の大きさは、誘導加熱用コイル１３３と異なる。コイル１２３，１３３，１４３の周囲は、磁束を発熱体に導くための磁路を形成するためアーチ形状コア（図示せず）やサイドコア（図示せず）を備える。
【００４５】
誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３は、絶縁被覆を施したφ０．０５〜０．２程度の導線を５０〜５００本程度撚り合わせたリッツ線を５〜１００回巻き回したものである。リッツ線の表面には融着層を備えており、通電加熱又は恒温槽で加熱することで融着層が固化し、巻き回したコイルの形状保持が可能となる。なお、融着層を保持しないリッツ線を用いてコイルを巻き、それをプレス成型することで形状を与えることも可能である。リッツ線には定着温度以上の耐熱性が必要であることから、素線の絶縁被覆材にはポリアミドイミド、ポリイミドなどの耐熱性と絶縁性を兼ね備えた樹脂を用いる。
【００４６】
巻き終えたコイルは、ケース（図示せず）にシリコーン接着剤等を用いて接着する。ケースは、定着温度以上の耐熱性が必要になるため、耐熱性の高い樹脂であるＰＥＴや液晶ポリマ等を用いる。
【００４７】
コアは、その材質にＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等のフェライト材料を用いる。
【００４８】
誘導加熱装置１００のＣＰＵ１０４は、外部通信ＩＦ（インターフェイス）１０６を介して外部制御ＣＰＵ１０５から定着の指示を受ける。そして、コイル駆動部１２０，１３０，１４０により誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を加熱し、加熱ローラ５１を加熱する。
【００４９】
外部通信ＩＦ（インターフェイス）１０６は、誘導加熱装置１００に設けられてる。外部通信ＩＦは、内部電子回路への破損を防ぐため、一般的にはフォトカプラ等により絶縁される。なお、外部通信ＩＦは、誘導加熱装置１００の外部に設けられていても良い。
【００５０】
外部制御ＣＰＵ１０５は、例えば誘導加熱装置１００が搭載される画像形成装置のメイン制御部である。
【００５１】
加熱ローラ５１は、誘導加熱装置１００の外部に配置されている。なお、加熱ローラ５１は、誘導加熱装置１００が有していても良い。
【００５２】
電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂは、コイル駆動部１２０，１４０に制御電圧を供給し、誘導加熱用コイル１２３，１４３を駆動させる。
【００５３】
コイル駆動部１３０には、ＣＰＵ１０４から誘導加熱用コイル１３３を駆動させる駆動信号が供給される。
【００５４】
コイル駆動部１２０，１３０，１４０は、共振コンデンサ１２１，１３１，１４１、スイッチング素子１２２，１３２，１４２を有する共振回路である。
【００５５】
各共振コンデンサ１２１，１３１，１４１は、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３とそれぞれが並列に接続されて、共振回路を構成している。
【００５６】
各スイッチング素子１２２，１３２，１４２は、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３と直列に接続されており、上述の共振回路の駆動を制御する。
【００５７】
スイッチング素子１２２，１３２，１４２は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等であり、それぞれのゲートにＣＰＵ１０４から出力される信号が印加される。本実施形態のスイッチング素子１２２，１３２，１４２は、ＣＰＵ１０４の指示に従ってオン／オフが制御される。
【００５８】
電源電圧１０１から出力される電圧を整流回路１０３により整流した整流電圧としての電圧Ｖｒｅｃｔが電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂ及びコイル駆動部１３０に供給される。また、ＣＰＵ１０４から出力される制御信号Ｖｃｏｎｔが電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂ及びコイル駆動部１３０に供給される。
【００５９】
次に、本実施形態の加熱ローラ５１について説明する。図５は、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３と加熱ローラ５１の概略を示している。
【００６０】
誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３、定着装置に通紙される紙幅に応じて加熱ローラ５１の長手方向に分割される。
【００６１】
具体的には、誘導加熱用コイル１２３の加熱ローラ５１の長手方向の幅をＷ１、誘導加熱用コイル１３３の加熱ローラ５１の長手方向の幅をＷ２、誘導加熱用コイル１４３の加熱ローラ５１の長手方向の幅をＷ３とする。そして、Ｗ１＝Ｗ３＜Ｗ２となるように各誘導加熱用コイルを設ける。即ち、加熱ローラ５１の中央部分を加熱する誘導加熱用コイル１３３を設ける。そして、誘導加熱用コイル１３３よりも幅の狭い誘導加熱用コイル１２３、１４３を誘導加熱用コイル１３３の両側に設ける。
【００６２】
本実施形態の誘導加熱装置１００は、この３つの誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を駆動させるコイル駆動部１２０，１３０，１４０を同じ周波数で駆動させることで、干渉音を発生させずに連続的に電力を誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３に供給する。
【００６３】
また、誘導加熱装置１００は、誘導加熱用コイル１２３，１４３に供給する電圧と、誘導加熱用コイル１３３に供給する電圧と、を調整する。具体的には、誘導加熱用コイル１３３が加熱ローラ５１を加熱する領域は、誘導加熱用コイル１２３，１４３が加熱ローラ５１を加熱する領域よりも広くなる。そのため、誘導加熱用コイル１３３に供給される電力は、誘導加熱用コイル１２３，１４３に供給される電力よりも大きくする必要がある。
【００６４】
ここで、本実施形態のコイル駆動部１２０，１３０，１４０は、周波数が同じ駆動信号で動作する。これは、コイル駆動部１２０，１３０，１４０のそれぞれに電圧が供給される時間が同一であることを示す。そして、電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂは、誘導加熱用コイル１２３，１４３に印加する電圧を、誘導加熱用コイル１３３に印加する電圧よりも低くなるように制御する。即ち、複数の誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を同じ周波数で駆動させ、かつそれぞれに供給される電力が予め設定された目標値となるように、複数の誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３に印加する電圧を制御する。
【００６５】
具体的には、コイル駆動部１３０は、ＣＰＵ１０４に設定された電力（目標値）に対応したＰＷＭ信号で駆動する。また、ＣＰＵ１０４から出力される制御信号Ｖｃｏｎｔが電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂに供給されると、電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂは、制御信号Ｖｃｏｎｔにより設定された電力に対応した電圧を出力する。電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂから出力された電圧は、コイル駆動部１２０，１４０に供給され、誘導加熱用コイル１２３，１４３に印加される。
【００６６】
次に、本実施形態の誘導加熱装置１００のＣＰＵ１０４の動作について説明する。ＣＰＵ１０４は、ＡＣ入力電力検出回路１０２により、電源電圧１０１から供給される電力を検出する。次に、ＣＰＵ１０４は、誘導加熱装置１００の外部にあるＣＰＵ１０５から設定された電力の目標値を参照し、各コイル駆動部のスイッチング素子１２２，１３２，１４２を同一のタイミングでオン／オフさせるＰＷＭ信号を出力する。このような制御をすることで、スイッチング素子１２２，１３２，１４２の駆動周波数を一致させ、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３同士の干渉音を抑制することができる。
【００６７】
次に、本実施形態における電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂの電圧の制御について説明する。なお、電圧制御回路１１０ａ，１１０ｂの電圧の制御は、同等の構成による制御であるため、以下の説明では、電圧制御回路１１０ａの電圧制御だけ説明し、電圧制御回路１１０ｂの電圧制御の説明を省略する。
【００６８】
図６は、電圧制御回路１１０ａによる電圧の制御を説明する図である。図６では、例えば電圧制御回路１１０ａが誘導加熱用コイル１２３に印加する電圧を制御した場合を示している。
【００６９】
コイル駆動部１２０において、スイッチング素子１２２に供給されるＰＷＭ信号がオン状態（Ｈレベル）のとき、誘導加熱用コイル１２３にはコイル電流Ｉｃｏｉｌが流れる。このとき、スイッチング素子１２２のコレクタ−エミッタ間は導通した状態となり、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、図６（Ａ）に示すように０Ｖとなる。次に、ＰＷＭ信号がオフ状態（Ｌレベル）になると、コイル電流ＩｃｏｉｌはＧＮＤに流れず、共振コンデンサ１２１を充電し、スイッチング素子１２２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅが上昇する。
【００７０】
また、共振コンデンサ１２１に充電された電荷は放電されるため、誘導加熱用コイル１２３に対して逆向きのコイル電流Ｉｃｏｉｌが流れ、コイル電流Ｉｃｏｉｌが０から負になる。
【００７１】
このとき、スイッチング素子１２２に内蔵されたダイオードが導通し、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、ほぼ０Ｖになる。コイル駆動部１２０では、内蔵されたダイオードが導通している期間でＰＷＭ信号を再びオン状態にすることで、低損失でスイッチング素子１２２を動作させることが可能となる。この共振動作を利用したスイッチング動作を繰り返すことで、誘導加熱用コイル１２３に高周波電流を流すことが可能となる。
【００７２】
図６（Ｂ）は、誘導加熱用コイル１２３に印加される電圧Ｖ２を、図６（Ａ）の電圧Ｖ１よりも低くすることにより、ＰＷＭ信号のオン幅が同じ状態でスイッチング動作を繰り返したまま誘導加熱用コイル１２３のコイル電流Ｉｃｏｉｌが減ることを示した図である。本実施形態では、電圧Ｖ１を低くすることでコイル電流Ｉｃｏｉｌを小さくする。
【００７３】
図６（Ｃ）は、誘導加熱用コイル１２３に印加される電圧Ｖ３を、図６（Ａ）の電圧Ｖ１よりも高くすることにより、ＰＷＭ信号のオン幅が同じ状態でスイッチング動作を繰り返したまま誘導加熱用コイル１２３のコイル電流Ｉｃｏｉｌが増えることを示した図である。
【００７４】
このように本実施形態では、誘導加熱用コイル１２３に印加される電圧を制御することにより、コイル駆動部１２０のスイッチング素子１２２に供給するＰＷＭ信号のオン幅を変えずに設定された電力を供給することができる。
【００７５】
即ち、本実施形態では、各コイル駆動部１２０，１３０，１４０を同じ周波数のＰＷＭ信号で制御しながら、誘導加熱用コイル１２３，１４３に印加される電圧を制御できる。そのため、例えば誘導加熱用コイル１３３に大電力を投入する際に、ＰＷＭ信号のオン幅を同じにして、誘導加熱用コイル１２３，１４３に印加する電圧を誘導加熱用コイル１３３に印加する電圧よりも低くできる。
【００７６】
次に、本実施形態の電圧制御回路１１０ａ、１１０ｂについて図７、図８を参照して説明する。なお、本実施形態では、電圧制御回路１１０ａ、１１０ｂの構成は同様であるから、以下の説明では電圧制御回路１１０ａの構成を例として説明する。図７は、電圧制御回路の一例を示す図である。
【００７７】
電圧制御回路１１０は、図７に示すように、フライバック方式のＡＣ／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）変換回路を用いている。フライバック方式では、幅広い周波数制御により、電力制御における電力リップルを低減できる。また、フライバック方式は他の電源方式に比べ部品点数が少ない構成である。
【００７８】
本実施形態の電圧制御回路１１０ａは、トランス１１１、スイッチング素子１１２、ＣＰＵ１１３、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２等を有する。
【００７９】
電圧制御回路１１０ａには、整流回路１０３においてＡＣ電圧が整流された電圧Ｖｒｅｃｔが供給される。
【００８０】
電圧制御回路１１０ａの入力端子Ｔｉｎは、トランス１１１の１次巻線を介しスイッチング素子１１２と接続されている。スイッチング素子１１２は、ＣＰＵ１１３からの駆動信号（以下、Ｖｃｔｒｌ信号）によってオン／オフが制御される。
【００８１】
トランス１１１の２次巻線は、ダイオードＤ１を介して電圧制御回路１１０ａの出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。出力端子Ｔｏｕｔから出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、コイル駆動部１２０に供給される。
【００８２】
ダイオードＤ１と出力端子Ｔｏｕｔとの間には、コンデンサＣ１の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端は、接地されている。また、出力端子Ｔｏｕｔには、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する分圧回路１１４が接続されている。分圧回路１１４は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路である。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点は、ＣＰＵ１１３と接続されている。
【００８３】
ＣＰＵ１１３には、ＣＰＵ１０４から制御信号Ｖｃｏｎｔが供給される。ＣＰＵ１１３は、制御信号Ｖｃｏｎｔによりコイル駆動部１２０に供給する電力の目標値が設定される。そして、ＣＰＵ１１３は、電力の目標値と、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点の電圧Ｖｆｂとに基づき、電圧制御回路１１０ａの出力電圧Ｖｏｕｔが目標値と対応する電圧となるように、スイッチング素子１１２のオン／オフを制御するＶｃｔｒｌ信号を出力する。
【００８４】
図８は、電圧制御回路の動作波形の一例を示す図である。電圧制御回路１１０ａでは、Ｖｃｔｒｌ信号がオン状態（ハイレベル）になると、１次巻線に三角波状の電流Ｉｄｓが流れる。Ｖｃｔｒｌ信号がオンからオフ状態（ローレベル）に切り替わると、１次巻線の電流Ｉｄｓが０になり、トランス１１１の２次側のダイオードＤ１に電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、スイッチング素子１１２へのＶｃｔｒｌ信号のオン幅により、昇降圧が可能となる。
【００８５】
即ち、ＣＰＵ１１３は、Ｖｃｔｒｌ信号のオン幅を広げることで出力電圧Ｖｏｕｔを昇圧し、オン幅を狭くすることで出力電圧Ｖｏｕｔを降圧する。
【００８６】
また、コイル駆動部１２０，１３０，１４０のスイッチング素子１２２，１３２，１４２のオン／オフの制御を同一のタイミングで行う。このような制御により、干渉音を発生させずに連続的に誘導加熱用コイルに電力を供給できる。
【００８７】
なお、本実施形態では、誘導加熱用コイル１２３，１３３，１４３を全て駆動する場合について説明したが、この態様に限定されない。例えば誘導加熱用コイル１２３，１４３は、定着対象となる記録材の幅に応じて、駆動を停止させても良い。具体的には、記録材の幅が誘導加熱用コイル１２３のコイル幅よりも狭い場合等に、ＣＰＵ１０４は、誘導加熱用コイル１２３のみを駆動さる。また、例えば外部制御ＣＰＵ１０５が画像データに基づき記録材の幅を検出し、ＣＰＵ１０４に通知しても良い。
【００８８】
次に、フライバック方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について、図１７，１８，１９を参照して説明する。図１７に示すＰは、サージ電圧であり、図１８に示すｎ，ｍは、スイッチング素子に並列接続されたサージ電圧を抑えるＲＣスナバ回路である。図１９は、本構成の駆動波形を示すグラフである。
【００８９】
トランス１１１を駆動するスイッチング素子１１２のＶｃｔｒｌ信号であるＰＷＭのオンタイミングの制御は、Ｉｏｕｔの電流がゼロ電流のポイントで、次のＰＷＭをオンさせる。そして、Ｖｄｓの共振電圧の一番低い電圧点で、次のＰＷＭをオンさせる。Ｉｄｓをゼロ電流、かつＶｄｓを小さい電圧でスイッチングすることで、電源の変換損失を抑えることが可能となる。また、図１９に示すように、電流を正弦波出力することにより、ＰＦＣ回路を不要としつつ、力率を悪化させることなく、電圧を可変させる電力制御が可能となる。
【００９０】
本発明の特徴的な誘導加熱装置の構成を図９、１０、１１で説明する。なお、交流入力電圧系統は、便宜上１００Ｖ系（８３〜１３８Ｖ）と２００Ｖ系（１７０Ｖ〜２７６Ｖ）の場合で説明するが、この態様に限定されないことは言うまでもない。
【００９１】
電圧制御回路は、通常、交流入力電圧が１００Ｖ系の場合、出力電圧を概ね１００Ｖで出力する。交流入力電圧が２００Ｖ系の場合、出力電圧を概ね２００Ｖで出力する。そして、従来の画像形成装置では、異なる交流入力電圧系統が入力された場合、１００Ｖ系及び２００Ｖ系の部品で通常異なる構成となる。異なる構成の部品としては、加熱コイル１２３の巻き数及びインダクタンスや、ＩＧＢＴ２１２、共振コンデンサ１２１、電解コンデンサＣ１等が挙げられる。
【００９２】
本実施形態に係る誘導加熱装置１００では、交流入力電圧が１００Ｖ系又は２００Ｖ系の出力電圧を、交流入力電圧が１００Ｖ系の出力電圧である１００Ｖに合わせている。そのため、例えば１００Ｖ系基板、２００Ｖ系基板において、電圧制御回路の出力は異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧を出力できる。その結果、本実施形態に係る画像形成装置は、図９に示すように、異なる交流入力電圧系統で異なる構成の一部を、共通の部品構成にできる。
【００９３】
次に、異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧で出力する第１の手段を説明する。図１０はトランス１１１の１次側、２次側の巻線を現している。トランス条件は、入力電圧、駆動周波数、駆動オン時間、効率、１次側電流、出力電流、出力電圧、トランスコアの磁束密度、コア間ギャップ等から決定される。本発明では、１次側と２次側の巻き数を調整し、２００Ｖ系構成において、１００Ｖ系の出力電圧と同様の出力電圧になるようにする。
【００９４】
具体的には、異なる交流入力電圧系統である電圧制御回路に備えるトランスにおいて、２００Ｖ系のトランスの１次側と２次側の巻き数比を概ね１：１から概ね２：１にすることで、トランスを変圧器として降圧する。
【００９５】
１００Ｖ系の入力電圧をＶ１、出力電圧をＶ２、１次側巻線の巻き数をＮ１、２次側巻線の巻き数をＮ２とする。２００Ｖ系の入力電圧をＶ１’、出力電圧をＶ２’、１次側巻線の巻き数をＮ１’、１次側巻線の巻き数をＮ２’とする。そうすると、１００Ｖ系の電圧と巻き数の関係は、Ｖ１／Ｖ２＝Ｎ１／Ｎ２で表せる。また、２００Ｖ系の電圧と巻き数の関係は、Ｖ１’／Ｖ２’＝Ｎ１’／Ｎ２’で表せる。
【００９６】
ここで、１００Ｖ系と２００Ｖ系の出力電圧を同一、即ちＶ２＝Ｖ２’となるように巻き数比を変更し、２００Ｖ系の出力電圧を１００Ｖ系の出力電圧とを、概ね同じ電圧に降圧する。電力制御を行う上で、この出力電圧は、同様の挙動を示す。なお、トランスの結合係数、コアの磁束密度、周辺回路の影響もあるため、実際の巻き数比とは異なる。
【００９７】
次に、異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧で出力する第２の手段を説明する。異なる交流入力電圧系統の電圧制御回路において、トランスの駆動周波数を変え、制御により降圧して、２００Ｖ系の出力電圧を１００Ｖ系の出力電圧と概ね同じの電圧に降圧する。
【００９８】
具体的には、整流電圧Ｖｒｅｃｔとしての入力電圧Ｖｉｎが、図１１に示すように、１００Ｖ系、２００Ｖ系であっても同電位の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。これは、ＣＰＵ１１３のＰＷＭの駆動周波数ｆ１、ｆ２や、そのデューティを変えることにより、異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ出力電圧Ｖｏｕｔにできる。
【００９９】
次に、異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧で出力する第３の手段を説明する。異なる交流入力電圧系統の電圧制御回路において、実施例１、２を複合して行う。
【０１００】
具体的には、図１０、図１１に示すように、トランスの巻き数、制御周波数を最適化することにより、電圧制御回路の出力電圧をより高精度に合わせることを可能とする。
【０１０１】
なお、第１〜３の手段では、２００Ｖ系の出力電圧を１００Ｖ系の出力電圧に概ね同じ電圧に降圧する場合について説明したが、この態様に限定されない。例えば、１００Ｖ系の出力電圧を２００Ｖ系の出力電圧に概ね同じ電圧に昇圧しても良い。
【０１０２】
次に、本実施形態の第１変形例について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０３】
本変形例の誘導加熱用コイルは、図２３に示すように、１つの電圧制御回路１１０ｃ及びコイル駆動部１２０ｃを介して、加熱ローラ５１の長手方向両端部の誘導加熱用コイル１２３ｃ，１４３ｃを直列に接続する。１つの電圧制御回路１１０ｃと１つのコイル駆動部１２０ｃにより、２つの誘導加熱用コイル１２３ｃ，１４３ｃを制御することで、部品費や作業工数の削減を図れる。
【０１０４】
次に、本実施形態の第２変形例について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０５】
本変形例の誘導加熱用コイルは、図２４に示すように、１つの電圧制御回路１１０ｄ及びコイル駆動部１２０ｄを介して、加熱ローラ５１の長手方向両端部の誘導加熱用コイル１２３ｄ，１４３ｄを並列に接続する。１つの電圧制御回路１１０ｄと１つのコイル駆動部１２０ｄにより、２つの誘導加熱用コイル１２３ｄ，１４３ｄを制御することで、部品費や作業工数の削減を図れる。
【０１０６】
次に、本実施形態の第３変形例について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０７】
本変形例の誘導加熱用コイルは、図２５に示すように、各誘導加熱用コイル１２３ｅ，１３３ｆ，１４３ｇにそれぞれ個別の電圧制御回路１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇを設ける。各電圧制御回路１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇがそれぞれ誘導加熱用コイル１２３ｅ，１３３ｆ，１４３ｇを制御することで、異なる入力電源系統で、全ての誘導加熱用コイル等を共通化でき、コスト削減を図れる。
【０１０８】
次に、本発明の第２実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、電圧制御回路に上述のフライバック方式に替えて、フォワード方式を用いたという点で第１の実施形態と異なる。フォワード方式は、高出力の電力出力が必要な場合に用いる。
【０１０９】
図１２は、電圧制御回路の一例を示す図である。本実施形態の電圧制御回路２１０ａは、トランス２１１、スイッチング素子２１２、ＣＰＵ２１３、ダイオードＤ１、Ｄ２、コンデンサＣ１、コイルＬ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２を有する。
【０１１０】
トランス２１１の２次巻線は、ダイオードＤ１とコイルＬ１とを介して出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。ダイオードＤ１とコイルＬ１との接続点と接地との間には、ダイオードＤ２が接続されている。
【０１１１】
図１３は、電圧制御回路の動作波形の一例を示す図である。本実施形態の電圧制御回路２１０ａでは、Ｖｃｔｒｌ信号がオン状態（ハイレベル）になると、１次巻線に三角波状の電流Ｉｄｓが流れる。また、トランス２１１の２次側のダイオードＤ１、Ｄ２に電流Ｉｏｕｔが流れ、コイルＬ１に蓄電される。電圧制御回路２１０ａにおいてＶｃｔｒｌ信号がオンからオフ状態（ローレベル）に切り替わると、１次巻線の電流Ｉｄｓが０になり、コイルＬ１に蓄電された電流Ｉｏｕｔが流れる。出力電圧Ｖｏｕｔは、スイッチング素子１１２へのＶｃｔｒｌ信号のオン幅により、昇降圧が可能となる。
【０１１２】
本実施形態に係る誘導加熱装置２００では、交流入力電圧が１００Ｖ系又は２００Ｖ系の出力電圧を、交流入力電圧が１００Ｖ系の出力電圧である１００Ｖに合わせている。そのため、例えば１００Ｖ系基板、２００Ｖ系基板において、電圧制御回路の出力は異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧を出力できる。その結果、本実施形態に係る画像形成装置は、図１４に示すように、異なる交流入力電圧系統で異なる構成の一部を、出力電圧を共通化することにより、共通の部品構成としている。
【０１１３】
なお、本実施形態に係る誘導加熱装置においても、図１５、図１６に示すように、異なる交流入力電圧系統でも概ね同じ電圧で出力する第１の実施形態の第１〜３の手段を適用できる。
【０１１４】
次に、フォワード方式のＡＣ／ＤＣ変換回路の制御について説明する。図２０のＰ’は、サージ電圧を鈍らせており、図２１のｍ’は、スイッチング素子２１２に並列接続されたサージ電圧を抑えるＣスナバ回路である。図２２は、本構成の駆動波形である。
【０１１５】
トランス２１１を駆動するスイッチング素子２１２のＶｃｔｒｌ信号であるＰＷＭのオンタイミングの制御は、Ｉｏｕｔの電流がゼロ電流のポイントで、次のＰＷＭをオンさせる。そして、Ｖｄｓの共振電圧が０Ｖで、次のＰＷＭをオンさせている。Ｉｄｓをゼロ電流、かつＶｄｓを小さい電圧でスイッチングすることで、電源の変換損失を抑えることが可能となる。また、図２２に示すように、電流を正弦波出力することにより、ＰＦＣ回路を不要としつつ、力率を悪化させることなく、電圧を可変させる電力制御が可能となる。
【０１１６】
次に、本発明の第３実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、電圧制御回路に上述のフライバック方式に替えて、ハーフブリッジ方式を用いたという点で第１の実施形態と異なる。
【０１１７】
図２６は、電圧制御回路の一例であるハーフブリッジ方式の構成の一例である。ハーフブリッジ方式は、トランス３１１が双方向で励磁するので、大電力出力に有利な構成である。本実施形態の電圧制御回路３１０ａは、トランス３１１、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ１，Ｃ２、チョークコイルＬ１を有する。なお、トランス３１１の２次巻線は、接地からダイオードＤ１を介してとチョークコイルＬ１に接続されている巻線と、接地からダイオードＤ２を介してとチョークコイルＬ１に接続されている巻線と、がある。
【０１１８】
電圧制御回路の動作径路を図２７を参照して説明する。図２７中の点線の矢印は、電流径路を表している。ＣＰＵ３０４がスイッチング素子Ｑ１をＶｃｔｒｌ１にてオンさせる。このとき、スイッチング素子Ｑ２はオフのままである。コンデンサＣ１に充電され、トランス３１１の１次側電流が流れ、トランス３１１を励磁する。トランス３１１の２次側では、接地からＤ１の方向に電流が流れ、その電流はチョークコイルＬ１にて平滑される。平滑された電流は、コンデンサＣ２に充電される。
【０１１９】
次に、電圧制御回路の動作径路を図２８を参照して説明する。図２８中の点線の矢印は、電流径路を表している。ＣＰＵ３０４がスイッチング素子Ｑ２をＶｃｔｒｌ２にてオンさせる。このとき、スイッチング素子Ｑ１をオフする。コンデンサＣ１に充電された電荷やトランス１次側に励磁したエネルギーは、トランス１次側からスイッチング素子Ｑ２に向けて放電する。トランス２次側では、接地からＤ２の方向に電流が流れ、その電流はチョークコイルＬ１にて平滑される。平滑された電流は、コンデンサＣ２に充電される。
【０１２０】
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のパルスであるＶｃｔｒｌ１、Ｖｃｔｒｌ２のオンタイミング、オン幅を可変することによって、出力電圧Ｖｏｕｔの昇降圧が可能となる。
【０１２１】
次に、本発明の第４実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、電圧制御回路に上述のフライバック方式に替えて、フルブリッジ方式を用いたという点で第１の実施形態と異なる。
【０１２２】
フルブリッジ方式は、図２９に示すように、ハーフブリッジの構成が２個複合した構成となっており、ハーフブリッジ方式に比べて大電力出力が可能となる。本実施形態の電圧制御回路４１０ａは、トランス４１１、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、ＣＰＵ１０４、ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ１、チョークコイルＬ１を有する。なお、トランス４１１の２次巻線は、接地からダイオードＤ１を介してとチョークコイルＬ１に接続されている巻線と、接地からダイオードＤ２を介してとチョークコイルＬ１に接続されている巻線と、がある。
【０１２３】
電圧制御回路の動作径路を図３０を参照して説明する。図３０中の点線の矢印は、電流径路を表している。ＣＰＵ４０４がスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をＶｃｔｒｌ１にてオンさせる。このとき、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３はオフのままである。電流は、トランス４１１に１次側電流が流れ、トランス４１１を励磁する。トランス４１１の２次側では、接地からＤ１の方向に電流が流れ、その電流はチョークコイルＬ１にて平滑される。平滑された電流はコンデンサＣ２に充電される。
【０１２４】
次に、電圧制御回路の動作径路を図３１を参照して説明する。図３１中の点線の矢印は、電流径路を表している。ＣＰＵ４０４がスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をＶｃｔｒｌ２にてオンさせる。このとき、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をオフする。トランス４１１の１次側に励磁したエネルギーは、トランス４１１の１次側からスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４に向けて放電する。トランス４１１の２次側では、接地からＤ２の方向に電流が流れ、その電流はチョークコイルＬ１にて平滑される。平滑された電流はコンデンサＣ２に充電される。
【０１２５】
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のパルスであるＶｃｔｒｌ１、Ｖｃｔｒｌ２のオンタイミング、オン幅を可変することで、出力電圧Ｖｏｕｔの昇降圧が可能となる。
【０１２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述の実施形態では、２サイズの用紙に対応する画像形成装置を想定して説明したが、コイルの分割数はこの態様に限らず、更に細分化することも可能である。また、上述の実施形態は、単独又は少なくとも２つを組合わせて実施することが可能である。
【０１２７】
なお、上述の実施形態で紹介した各構成の材質、寸法はあくまで一例であり、本発明の作用を発揮し得る範囲内で様々な材質や寸法を選択可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２８】
５１      加熱ローラ（被加熱体の一例）
１０１      電源電圧
１０３      整流回路
１１０ａ，１１０ｂ      電圧制御回路
１１１      トランス
１２３，１３３，１４３      誘導加熱用コイル
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２９】
【特許文献１】特開２００４−２７３４５４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０４５３４号公報
【特許文献３】特開平１１−１９１４８３号公報
【特許文献４】特許第４３３１６３３号公報
【特許文献５】特許第５３０８９６５号公報
【図１】
2015114577.tif 000003
【図２】
2015114577.tif 000004
【図３】
2015114577.tif 000005
【図４】
2015114577.tif 000006
【図５】
2015114577.tif 000007
【図６】
2015114577.tif 000008
【図７】
2015114577.tif 000009
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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