(57)【要約】【課題】定着ベルトの加熱効率を向上させることができる定着装置、および定着制御プログラムを提供することである。【解決手段】一実施形態の定着装置は、加熱部材と、誘導加熱部と、算出部と、選択部と、電流供給部とを備える。加熱部材は、トナーが転写されたシートを加熱する。誘導加熱部は、加熱部材と、加熱部材に近接する金属部とを電磁誘導により加熱する。算出部は、金属部の温度に基づいて、誘導加熱部の駆動周波数を算出する。選択部は、誘導加熱部を駆動する複数の駆動方式のうち、加熱部材の温度と目標温度との差分に基づいて算出された駆動電流によって誘導加熱部を駆動する第１の駆動方式と、算出部が算出した駆動周波数に基づく駆動電流によって誘導加熱部を駆動する第２の駆動方式とのいずれかの駆動方式を、金属部の温度に基づいて選択する。電流供給部は、選択部が選択した駆動方式による駆動電流を、誘導加熱部に供給する。【選択図】図１
2015127732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーが転写されたシートを加熱する加熱部材と、
前記加熱部材と、前記加熱部材に近接する金属部とを電磁誘導により加熱する誘導加熱部と、
前記金属部の温度に基づいて、前記誘導加熱部の駆動周波数を算出する算出部と、
前記誘導加熱部を駆動する複数の駆動方式のうち、前記加熱部材の温度と目標温度との差分に基づいて算出された駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第１の駆動方式と、前記算出部が算出した前記駆動周波数に基づく駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第２の駆動方式とのいずれかの駆動方式を、前記金属部の温度に基づいて選択する選択部と、
前記選択部が選択した駆動方式による駆動電流を、前記誘導加熱部に供給する電流供給部と、
を備える定着装置。
【請求項２】
前記選択部は、
前記金属部の温度が予め定められた基準温度以上の場合に、前記第２の駆動方式を選択する
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記算出部は、
前記金属部の複数の温度範囲ごとに、前記温度範囲に応じた周波数にして、前記駆動周波数を算出する
請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材の温度を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記加熱部材の温度に基づいて、前記金属部の温度を推定する推定部と、
を備え、
前記算出部は、
前記推定部が推定した前記金属部の温度に基づいて、前記駆動周波数を算出する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記金属部には、温度に応じて透磁率が変化し、所定の温度以上において低透磁率になる整磁合金が含まれる
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
トナーが転写されたシートを加熱する加熱部材と、前記加熱部材と、前記加熱部材に近接する金属部とを電磁誘導により加熱する誘導加熱部とを備える定着装置のコンピュータに、
前記金属部の温度に基づいて、前記誘導加熱部の駆動周波数を算出する算出手順と、
前記誘導加熱部を駆動する複数の駆動方式のうち、前記金属部の測定温度と目標温度との差分に基づいて算出された駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第１の駆動方式と、前記算出手順において算出された前記駆動周波数に基づく駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第２の駆動方式とのいずれかの駆動方式を、前記金属部の温度に基づいて選択する選択手順と、
前記選択手順において選択された駆動方式による駆動電流を、前記誘導加熱部に供給する電流供給手順と、
を実行させるための定着制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、定着装置、および定着制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁誘導によって定着ベルトを加熱する定着装置がある。このような定着装置においては、電磁誘導の駆動周波数を変化させることにより、定着ベルトを所望の温度に制御する構成が知られている（特許文献１を参照。）。しかしながら、このような定着装置において、定着ベルトの温度に応じて単純に駆動周波数を変化させると、定着ベルトの加熱効率が低下してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０４０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、定着ベルトの加熱効率を向上させることができる定着装置、および定着制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態の定着装置は、加熱部材と、誘導加熱部と、算出部と、選択部と、電流供給部とを備える。加熱部材は、トナーが転写されたシートを加熱する。誘導加熱部は、前記加熱部材と、前記加熱部材に近接する金属部とを電磁誘導により加熱する。算出部は、前記金属部の温度に基づいて、前記誘導加熱部の駆動周波数を算出する。選択部は、前記誘導加熱部を駆動する複数の駆動方式のうち、前記加熱部材の温度と目標温度との差分に基づいて算出された駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第１の駆動方式と、前記算出部が算出した前記駆動周波数に基づく駆動電流によって前記誘導加熱部を駆動する第２の駆動方式とのいずれかの駆動方式を、前記金属部の温度に基づいて選択する。電流供給部は、前記選択部が選択した駆動方式による駆動電流を、前記誘導加熱部に供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態１の画像形成装置の概略構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施形態の補助発熱部材に用いられる整磁金属の温度特性の一例を示すグラフである。
【図３】本実施形態の定着ベルトおよび補助発熱部材の幅方向の温度分布の一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態のプリンタ制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本実施形態の金属発熱層の発熱量特性の一例を示すグラフである。
【図６】本実施形態の記憶部に記憶されている駆動周波数テーブルの一例を示す図である。
【図７】本実施形態のプリンタ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施形態２のプリンタ制御部の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】
【０００７】
＜実施形態１＞
以下、図を参照して実施形態１による定着装置を説明する。
図１は、実施形態１の画像形成装置１００の概略構成の一例を示す構成図である。この画像形成装置１００とは、静電印刷によってシートＰ上に画像を形成する装置である。この画像形成装置１００とは、例えば、Multi Functional Peripheral（ＭＦＰ）である。この画像形成装置１００は、不図示の静電印刷装置と、定着装置１とを備えている。
【０００８】
なお、以下の説明において必要な場合には、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。画像形成装置１００が載置されている平面をＸＺ平面とし、画像形成装置１００の鉛直（高さ）方向をＹ軸とする。また、図１において紙面の横方向をＸ軸とし、図１において紙面の奥行き方向、すなわち画像形成装置１００の幅方向をＺ軸とする。
【０００９】
定着装置１は、制御装置２と、定着ユニット３とを備えており、不図示の静電印刷装置によってシートＰ上に静電印刷されたトナー像を熱定着する。定着ユニット３は、定着ベルト３０と、プレスローラ３１と、補助発熱部材３２と、剥離ブレード３４とを備える。また、定着ユニット３は、発熱部材温度センサ３５と、誘導電流発生コイル（以下、ＩＨコイルと略称する。）３６と、定着ベルト温度センサ３７とを備える。
【００１０】
定着ベルト３０（加熱部材）は、支持層と金属発熱層とを含む多層構造を有し、トナーが転写されたシートＰを加熱する。ここで、シートＰとは、例えばＪＩＳ規格「Ａ３」サイズや「Ａ４」サイズのコピー用紙等の紙葉類である。この定着ベルト３０の幅は、シートＰの最大幅に合わせられており、例えば、ＪＩＳ規格「Ａ３」サイズの短辺の長さに合わせられている。ここで、定着ベルト３０の幅とは、定着ベルト３０のＺ軸方向の長さである。
【００１１】
定着ベルト３０の金属発熱層は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレスのいずれか、またはこれらの金属の複合材を材料にして構成される。定着ベルト３０の金属発熱層は、温度の急速な立上げを可能にするために、低熱容量化され、薄層化されている。定着ベルト３０の金属発熱層の厚さは、ＩＨコイル３６に供給される周波数における表皮深さよりも薄いことが好ましい。この定着ベルト３０は、プレスローラ３１に従動して回転する。
【００１２】
プレスローラ３１は、例えば芯金の周囲に、耐熱性のシリコンスポンジ或いはシリコンゴム層を備え、表面にフッ素樹脂の離型層を備える。
剥離ブレード３４は、定着ベルト３０の周上の、ニップ３３よりもシートＰの排出側に備えられており、シートＰを定着ベルト３０から剥離する。
【００１３】
ＩＨコイル３６は、コイル３６ａと磁性体コア３６ｂとを備える。コイル３６ａは、例えば、絶縁材である耐熱性の樹脂で被覆した線径０．５ｍｍの銅線材を１６本束ねたリッツ線を用いる。リッツ線を用いることにより、線径を浸透深さより小さくすることができるため、交流電流を有効に流すことが可能となる。磁性体コア３６ｂはコイル３６ａによる磁場を強化する。
【００１４】
このコイル３６ａは、後述するＩＨ駆動回路２０ａによって高周波電流が供給されると、定着ベルト３０の幅方向（Ｚ方向）の全長において磁束を発生する。この磁束が発生すると、定着ベルト３０の金属発熱層に渦電流が発生する。この渦電流が発生すると、定着ベルト３０の金属発熱層の抵抗値によりジュール熱が発生する。コイル３６ａは、このジュール熱によって定着ベルト３０の幅方向の全長において、定着ベルト３０の表面を加熱する。コイル３６ａが発生させた磁束は、その一部が、定着ベルト３０の金属発熱層で有効に活用されて、金属発熱層を発熱させる。また、コイル３６ａが発生させた磁束は、残りの一部が、定着ベルト３０の金属発熱層で有効に活用されずに、金属発熱層を透過する。定着ベルト３０の金属発熱層を透過した磁束は、補助発熱部材３２に到達する。
【００１５】
補助発熱部材３２は、定着ベルト３０の内周に沿って、ＩＨコイル３６に対向する位置に備えられる。この補助発熱部材３２は、定着ベルト３０の内周と例えば１ｍｍ程度の間隙を隔てて備えられている。すなわち、補助発熱部材３２は、定着ベルト３０に近接する位置に備えられている。補助発熱部材３２は、定着ベルト３０の内周面側から、厚さ１５μｍのフッ素樹脂の離型層、第２の金属発熱層である厚さ０．２μｍの金属発熱層を備える。また、補助発熱部材３２は、厚さ０．５ｍｍのアルミ製の均熱層及び、厚さ１０μｍの白色フッ素樹脂の保護層を備える。この補助発熱部材３２は、定着ベルト３０の金属発熱層を透過した磁束によって発熱する。これにより補助発熱部材３２は、定着ベルト３０を内周側から保温して、定着ベルト３０の温度低下を軽減する。
【００１６】
補助発熱部材３２の金属発熱層は、例えば、ニッケル、ステンレス、またはアルミニウム等の誘導加熱する金属層により形成されている。この金属発熱層には、定着ベルト３０の金属発熱層を透過した、コイル３６ａからの磁束により渦電流が発生する。この渦電流が発生すると、金属発熱層の抵抗値によるジュール熱が発生する。このジュール熱によって補助発熱部材３２が発熱する。すなわち、ＩＨコイル３６は、定着ベルト３０の金属発熱層と、補助発熱部材３２の金属発熱層とを電磁誘導により加熱する。換言すれば、ＩＨコイル３６（誘導加熱部）は、定着ベルト３０（加熱部材）と、この定着ベルト３０に近接する補助発熱部材３２（金属部）とを電磁誘導により加熱する。
【００１７】
この補助発熱部材３２の金属発熱層には、整磁金属（整磁合金）が用いられていてもよい。この整磁金属とは、整磁金属自体の温度に応じて透磁率が変化し、所定の温度（キュリー点）以上において低透磁率になる磁性合金である。この整磁金属の温度と振幅比透磁率との関係の一例を、図２を参照して説明する。
【００１８】
図２は、本実施形態の補助発熱部材３２に用いられる整磁金属の温度特性の一例を示すグラフである。同図において、横軸は整磁金属の測定温度を、縦軸は整磁金属の振幅比透磁率を示す。なお、同図に示す波形ＡＬ１〜波形ＡＬ３は、整磁金属の製造工程における管理温度の違いによる整磁金属の温度特性の違いを示している。すなわち、波形ＡＬ１は、管理温度が１０００［°Ｃ］×１時間である整磁金属の温度特性を示している。また、波形ＡＬ２は、管理温度が９００［°Ｃ］×１時間である整磁金属の温度特性を示している。また、波形ＡＬ３は、管理温度が８００［°Ｃ］×１時間である整磁金属の温度特性を示している。同図に示すように、いずれの整磁金属も、キュリー点よりも温度が高い範囲において振幅比透磁率（すなわち、透磁率）がきわめて低くなる。この一例において、管理温度が９００［°Ｃ］×１時間である整磁金属のキュリー点Ｔｃは、１８５℃である。ここで、補助発熱部材３２の金属発熱層の透磁率が低下すると、コイル３６ａの磁束による渦電流が発生しにくくなり、ジュール熱の発生が抑制される。つまり、補助発熱部材３２は、金属発熱層に整磁金属を用いることにより、金属発熱層の異常発熱を抑制することができる。このため、定着装置１は、補助発熱部材３２によって保温されている定着ベルト３０の異常発熱を抑制することができる。
【００１９】
均熱層は、定着ベルト３０の走行方向と垂直方向（Ｚ方向）において、補助発熱部材３２の温度を均一化する。この均熱層には、例えば銅やアルミ等の熱伝導性のよい材料が用いられる。
保護層は、均熱層及び金属発熱層を保護する。保護層は、熱反射防止機能を有し、定着ベルト３０内部に配置されている部材を保護する。保護層は、定着ベルト３０内部の部材への熱移動を防止する。
【００２０】
ここで、図３を参照して、定着ベルト３０および補助発熱部材３２の幅方向（Ｚ方向）の温度分布について説明する。
図３は、本実施形態の定着ベルト３０および補助発熱部材３２の幅方向の温度分布の一例を示すグラフである。静電印刷装置によってトナー像を形成されたシートＰは、ニップ３３を、矢印ｓ方向に通過する（図１を参照。）。シートＰがニップ３３を通過すると、定着ベルト３０からシートＰに熱が移動するため、定着ベルト３０の温度が低下する。このとき、定着ベルト３０の温度分布は、シートＰのＺ方向の幅（紙幅）に応じた温度分布になる。具体的な一例として、定着ベルト３０の温度分布は、図３の波形Ｗ１に示すようになる。この図３の波形Ｗ１とは、定着ベルト３０の幅が座標Ｚ０〜Ｚ５であり、シートＰの幅が座標Ｚ２〜Ｚ３である場合の、定着ベルト３０の温度分布の一例である。すなわち、シートＰの幅が、定着ベルト３０の幅よりも狭い場合には、定着ベルト３０の全幅のうち、シートＰが通過する部分の温度が低下する。
【００２１】
また、定着ベルト３０の温度が低下すると、補助発熱部材３２から定着ベルト３０に熱が移動するため、補助発熱部材３２の温度が低下する。このとき、補助発熱部材３２の温度分布は、定着ベルト３０の温度分布と同様に、シートＰの幅（紙幅）に応じた温度分布になる。具体的な一例として、補助発熱部材３２の温度分布は、図３の波形Ｗ２に示すようになる。この図３の波形Ｗ２とは、補助発熱部材３２の幅が座標Ｚ０〜Ｚ５であり、シートＰの幅が座標Ｚ２〜Ｚ３である場合の、補助発熱部材３２の温度分布の一例である。
【００２２】
図１に戻り、発熱部材温度センサ３５は、第１のセンサ３５ａと、第２のセンサ３５ｂとを備える。この第１のセンサ３５ａは、補助発熱部材３２の中央の温度を検知する。第２のセンサ３５ｂは、補助発熱部材３２のサイドの温度を検知する。第１のセンサ３５ａ、および第２のセンサ３５ｂは、補助発熱部材３２の温度を検出して、検出した温度を後述するプリンタ制御部２０に出力する。定着装置１は、このようにシートＰの幅方向（Ｚ方向）に複数の温度センサを備えることにより、シートＰの紙幅に応じた温度分布を検出することができる。ここでは第１のセンサ３５ａと、第２のセンサ３５ｂとの２つのセンサを備える例について説明したが、これに限られず、３つ以上の温度センサを備える構成であってもよい。なお、以下においては、第１のセンサ３５ａが検出した温度を、発熱部材温度センサ３５が検出した温度として説明する。
【００２３】
定着ベルト温度センサ３７は、例えば、非接触のサーモパイル式の赤外線温度センサを備える。この定着ベルト温度センサ３７は、定着ベルト３０（加熱部材）の温度を検出して、検出した温度を後述するプリンタ制御部２０に出力する。
【００２４】
制御装置２は、プリンタ制御部２０と、ＩＨ駆動回路２０ａと、ローラ駆動回路２０ｂとを備えている。
ＩＨ駆動回路２０ａは、プリンタ制御部２０が出力する制御信号に基づいて、ＩＨコイル３６へ駆動電流（高周波電流）を供給する。このプリンタ制御部２０が出力する制御信号には、ＩＨコイル３６に供給する駆動電流の周波数を示す情報が含まれている。
ローラ駆動回路２０ｂは、プレスローラ３１の回転駆動を制御する。このローラ駆動回路２０ｂは、プリントを開始すると、プレスローラ３１を矢印ｑ方向に回転させる。このプレスローラ３１の回転に伴い、定着ベルト３０は、矢印ｕ方向に従動回転する。
【００２５】
プリンタ制御部２０は、ＩＨ駆動回路２０ａおよびローラ駆動回路２０ｂに制御信号を出力する。このプリンタ制御部２０は、定着ベルト温度センサ３７の検知結果に基づいて、定着ベルト３０の温度を制御する。また、プリンタ制御部２０は、発熱部材温度センサ３５の検知結果に基づいて、ＩＨコイル３６に供給する高周波電流の周波数を制御する。このプリンタ制御部２０の具体的な構成の一例について、図４を参照して説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態のプリンタ制御部２０の構成の一例を示すブロック図である。プリンタ制御部２０は、入力部２１と、出力部２２と、記憶部２５と、演算部２９とを備えている。入力部２１は、定着ベルト温度センサ３７および発熱部材温度センサ３５と接続される。この入力部２１には、各センサの検知結果が入力される。入力部２１は、入力された各センサの検知結果を演算部２９に出力する。
【００２７】
演算部２９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）を備えており、記憶部２５に記憶されているプログラムに基づいて動作する。この演算部２９は、その機能部としての算出部２３と選択部２４とを備えている。
【００２８】
算出部２３は、発熱部材温度センサ３５が検出した補助発熱部材３２の温度に基づいて、ＩＨコイル３６の駆動周波数を算出する。この算出部２３は、例えば、記憶部２５に予め記憶されている駆動周波数テーブルに基づいて、ＩＨコイル３６の駆動周波数を算出する。
【００２９】
ここで、ＩＨコイル３６の駆動周波数を低下させると、ＩＨ駆動回路２０ａのスイッチング損失が減少することにより回路効率（駆動効率）が向上する。このため、ＩＨコイル３６の駆動周波数を低下させると、供給する電力に対する発熱効率が向上する。上述した定着過程において定着ベルト３０の熱がシートＰに奪われた場合には、金属発熱層を効率よく加熱することが好ましい。この金属発熱層とは、定着ベルト３０の金属発熱層および補助発熱部材３２の金属発熱層である。以下、定着ベルト３０の金属発熱層および補助発熱部材３２の金属発熱層を総称して単に”金属発熱層”とも記載する。この場合には、プリンタ制御部２０は、ＩＨコイル３６の駆動周波数を低下させる制御を行うことにより回路効率を向上させて、金属発熱層を効率よく加熱する。また、プリンタ制御部２０は、第１の駆動方式によって誘導加熱部を駆動する。この第１の駆動方式とは、定着ベルト温度センサ３７が測定した定着ベルトの測定温度と目標温度との差分に基づいて駆動周波数を算出する駆動方式である。例えば、プリンタ制御部２０は、定着ベルト温度センサ３７が測定した定着ベルトの測定温度に基づく温度フィードバック演算によって駆動電流の周波数を算出する。また、プリンタ制御部２０は、算出した周波数の駆動電流によってＩＨコイル３６を励磁する。プリンタ制御部２０は、定着ベルト温度センサ３７が測定した定着ベルトの測定温度が目標温度よりも低く、その差が大きい場合には、次のように制御する。この場合、プリンタ制御部２０は、駆動電流の周波数が低くなるようにして駆動電流の周波数を算出して、回路効率を向上させる。
【００３０】
一方で、金属発熱層の駆動周波数に対する発熱量特性に着目すると、駆動周波数を上昇させた方が、金属発熱層の発熱量が大きくなる場合がある。ここで、図５を参照して、ＩＨコイル３６の駆動周波数と金属発熱層の発熱量との関係について説明する。
【００３１】
図５は、本実施形態の金属発熱層の発熱量特性の一例を示すグラフである。金属発熱層は、金属発熱層自体の温度および駆動周波数（励磁周波数）によって、発熱量が変化する。具体的には、図５に示すように、温度Ｔ１０〜温度Ｔ１１の温度範囲において、ＩＨコイル３６の駆動周波数が低いほど発熱量が大きくなる。これは、駆動周波数が低いほど、回路効率が高くなることによる。そこで、プリンタ制御部２０は、温度Ｔ１０〜温度Ｔ１１の温度範囲においては、必要な発熱量に応じて駆動周波数を可変にして制御する。すなわち、プリンタ制御部２０は、温度Ｔ１０〜温度Ｔ１１の温度範囲においては、第１の駆動方式を選択して、発熱量を制御する。具体的には、プリンタ制御部２０は、温度Ｔ１０〜温度Ｔ１１の温度範囲においては、必要な発熱量が比較的大きい場合には、駆動周波数を低下させる。また、プリンタ制御部２０は、温度Ｔ１０〜温度Ｔ１１の温度範囲においては、必要な発熱量が比較的小さい場合には、駆動周波数を上昇させる。
【００３２】
また、図５に示すように、温度Ｔ１１〜温度Ｔ１４の温度範囲においては、いずれの駆動周波数についても、温度が高いほど発熱量が小さくなる。これは、温度Ｔ１１以上の範囲おいては、温度の上昇に伴って、整磁金属の透磁率が低下して、金属発熱層のＣｕ層の発熱量が低下するためである。また、温度Ｔ１１以上の範囲おいては、駆動周波数が高いほど、この発熱量の低下の程度は小さい。これは、金属発熱層のＣｕ層の層厚が比較的薄いため、表皮深さと周波数特性との相関から、駆動周波数が高いほど熱変換効率が高まることによる。
具体的には、温度Ｔ１１以上の範囲において、波形Ｗ１１に比べて、波形Ｗ１２の方が、金属発熱層の発熱量の低下の程度が大きい。ここで、波形Ｗ１１とは、駆動周波数が７５［ｋＨｚ］の場合の金属発熱層の発熱量を示す波形である。また、波形Ｗ１２とは、駆動周波数が６０［ｋＨｚ］の場合の金属発熱層の発熱量を示す波形である。また、温度Ｔ１１以上の範囲において、波形Ｗ１２に比べて、波形Ｗ１３の方が、金属発熱層の発熱量の低下の程度が大きい。ここで、波形Ｗ１３とは、駆動周波数が４５［ｋＨｚ］の場合の金属発熱層の発熱量を示す波形である。また、この発熱量の低下の程度は、温度が上昇するほど顕著になる。例えば、発熱量の低下の程度は、温度Ｔ１２以上の範囲、さらに温度Ｔ１３以上の範囲において、金属発熱層の発熱量の低下の程度が大きくなる。
【００３３】
したがって、第１の駆動方式において、回路効率を向上させようとして駆動周波数を低下させると、却って発熱量が低下してしまう場合がある。特に、金属発熱層が高温である場合には、駆動周波数を低下させた場合に、発熱量の低下は、顕著になる。そこで、プリンタ制御部２０は、金属発熱層が高温である温度範囲においては、駆動周波数をある周波数よりも低下させないようにして駆動する（第２の駆動方式）。すなわち、上述した温度Ｔ１１とは、駆動方式を選択する場合の基準値の一例である。算出部２３は、例えば、記憶部２５に記憶されている駆動周波数テーブルに基づいて、この第２の駆動方式における駆動周波数を算出する。この駆動周波数テーブルについて、図６を参照して説明する。
【００３４】
図６は、本実施形態の記憶部２５に記憶されている駆動周波数テーブルの一例を示す図である。記憶部２５には、金属発熱層の温度と、駆動周波数とが関連付けられた駆動周波数テーブルが予め記憶されている。この駆動周波数テーブルは、図５を参照して説明した金属発熱層の発熱量特性に基づいて定められている。具体的には、記憶部２５には、金属発熱層の温度”１５０［°Ｃ］未満”と、駆動周波数”可変”とが関連付けられて記憶されている。ここで、駆動周波数が”可変”とは、所望の温度に制御する場合に、駆動周波数を可変にすること、すなわち第１の駆動方式によって温度制御することを示す。
【００３５】
また、記憶部２５には、金属発熱層の温度”１５０［°Ｃ］〜１８５［°Ｃ］”と、駆動周波数”固定：４５［ｋＨｚ］”とが関連付けられて記憶されている。ここで、金属発熱層の温度１５０［°Ｃ］とは、上述した温度Ｔ１１の一例である。また、金属発熱層の温度１８５［°Ｃ］とは、上述した温度Ｔ１２の一例である。すなわち、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１１〜温度Ｔ１２の範囲においては、駆動周波数を固定する第２の駆動方式によって温度制御することが定められている。具体的には、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１１〜温度Ｔ１２の範囲においては、駆動周波数を４５ｋＨｚに固定することが定められている。
【００３６】
また、記憶部２５には、金属発熱層の温度”１８５［°Ｃ］〜２００［°Ｃ］”と、駆動周波数”固定：６０［ｋＨｚ］”とが関連付けられて記憶されている。ここで、金属発熱層の温度２００［°Ｃ］とは、上述した温度Ｔ１３の一例である。すなわち、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１２〜温度Ｔ１３の範囲においては、駆動周波数を固定する第２の駆動方式によって温度制御することが定められている。具体的には、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１２〜温度Ｔ１３の範囲においては、駆動周波数を６０ｋＨｚに固定することが定められている。また、記憶部２５には、金属発熱層の温度”２００［°Ｃ］以上”と、駆動周波数”固定：７５［ｋＨｚ］”とが関連付けられて記憶されている。すなわち、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１３以上の範囲においては、駆動周波数を固定する第２の駆動方式によって温度制御することが定められている。具体的には、この駆動周波数テーブルには、温度Ｔ１３〜温度Ｔ１４の範囲においては、駆動周波数を７５ｋＨｚに固定することが定められている。
【００３７】
上述したように、駆動周波数を低くすれば回路効率が向上し、駆動周波数を高くすれば金属発熱層の発熱量が向上する。すなわち、駆動周波数が変化した場合の、回路効率の向上分と発熱量の向上分とには、相反する関係がある。このため、駆動周波数を固定にする場合には、発熱量の向上分が、回路効率の低下分を上回るように駆動周波数を設定することが求められる。定着装置１の設計者は、発熱量の向上分が、回路効率の低下分を上回るように駆動周波数を設定することにより、装置全体としての効率を向上させることができる。また、図５に示すように、温度Ｔ１１を超える温度範囲では、温度が上昇するにつれて、発熱量の低下の傾きについての、駆動周波数ごとの差が大きくなる。具体的には、温度が上昇するにつれて、駆動周波数が４５［ｋＨｚ］の発熱量の低下の傾きが、駆動周波数が７５［ｋＨｚ］の発熱量の低下の傾きよりも徐々に大きくなる。すなわち、温度Ｔ１１を超える温度範囲では、金属発熱層の発熱量の低下量に対する駆動周波数の影響が大きい。このため、金属発熱層の温度がＴ１１以上の範囲において、駆動周波数を一段階で固定にした場合には、発熱量の向上分が回路効率の低下分を下回る場合がある。本実施形態においては、金属発熱層の温度を複数の段階（複数の温度範囲）に分けて、それぞれの温度範囲に応じた駆動周波数を割り当てている。これにより、定着装置１の設計者は、各温度範囲において、発熱量の向上分が回路効率の低下分を上回るようにして駆動周波数を設定することができる。
【００３８】
算出部２３は、発熱部材温度センサ３５が検出した補助発熱部材３２の温度によって駆動周波数テーブルを検索して、記憶部２５から駆動周波数を読み出す。算出部２３は、読み出した駆動周波数を選択部２４に出力する。
【００３９】
なお、この一例において、算出部２３は、金属発熱層の温度が１５０［°Ｃ］未満である場合には、駆動周波数テーブルから駆動周波数”可変”を読み出すものとして説明した。すなわち、算出部２３は、発熱部材温度センサ３５が検出した温度に係わらず駆動周波数テーブルを検索する構成について説明したが、これに限られない。例えば、算出部２３は、発熱部材温度センサ３５が検出した温度が１５０［°Ｃ］未満である場合には、駆動周波数テーブルを検索しなくてもよい。この場合には、算出部２３は、周波数テーブルを検索せずに、駆動周波数が”可変”であることを選択部２４に出力する。
【００４０】
また、この一例において、算出部２３は、定着ベルト３０（加熱部材）の温度上昇率に基づいて、駆動周波数を算出してもよい。この場合には、算出部２３は、所定の演算周期（例えば、０．１秒ごと）に金属発熱層の温度を取得する。また、算出部２３は、演算周期ごとに取得した金属発熱層の温度を比較することにより、定着ベルト３０の温度上昇率を算出する。これにより、算出部２３は、定着ベルト３０の温度上昇特性に基づいて駆動周波数を算出することができるため、さらに効率よく定着ベルト３０を加熱することができる。
【００４１】
選択部２４は、算出部２３が読み出した駆動周波数が”可変”である場合には、次のようにして駆動方式を選択する。すなわち、選択部２４は、金属発熱層の測定温度と目標温度との差分に基づいて算出された駆動電流によって誘導加熱部を駆動する第１の駆動方式を選択する。また、選択部２４は、算出部２３が読み出した駆動周波数が”固定”である場合には、次のようにして駆動方式を選択する。すなわち、選択部２４は、算出部２３が記憶部２５から読み出した周波数を駆動周波数にする第２の駆動方式を選択する。具体的には、選択部２４は、金属発熱層の温度が所定の閾値（例えば、温度Ｔ１１）以上の場合に、第２の駆動方式を選択する。選択部２４は、選択した駆動方式による駆動周波数を制御信号として、出力部２２を介してＩＨ駆動回路２０ａに出力する。ＩＨ駆動回路２０ａは、ＩＨコイル３６に駆動電流を供給して、定着ベルト３０および補助発熱部材３２を加熱する。
【００４２】
［プリンタ制御部２０の動作］
次に、図７を参照して、プリンタ制御部２０の動作の一例について説明する。
図７は、本実施形態のプリンタ制御部２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４３】
（ＡＣＴ１０）発熱部材温度センサ３５は、補助発熱部材３２の温度Ｔを検出する。算出部２３は、発熱部材温度センサ３５が検出した補助発熱部材３２の温度Ｔを、入力部２１を介して取得する。
【００４４】
（ＡＣＴ２０）算出部２３は、ＡＣＴ１０において取得した補助発熱部材３２の温度Ｔが、閾値の温度Ｔ１１（例えば、１５０［°Ｃ］）以上であるか否かを判定する。算出部２３は、補助発熱部材３２の温度Ｔが、閾値の温度Ｔ１１以上であると判定した場合（ＡＣＴ２０；ＹＥＳ）には、処理をＡＣＴ４０に進める。算出部２３は、補助発熱部材３２の温度Ｔが、閾値の温度Ｔ１１未満であると判定した場合（ＡＣＴ２０；ＮＯ）には、処理をＡＣＴ３０に進める。
【００４５】
（ＡＣＴ３０）算出部２３は、駆動周波数が”可変”であることを選択部２４に出力する。選択部２４は、定着ベルト温度センサ３７が検出した定着ベルト３０の温度に基づく温度フィードバック制御によって算出された駆動周波数を、ＩＨ駆動回路２０ａに出力する。
【００４６】
（ＡＣＴ４０）算出部２３は、補助発熱部材３２の温度Ｔに基づいて、駆動周波数テーブルを検索して、記憶部２５から駆動周波数を読み出す。算出部２３は、読み出した駆動周波数を選択部２４に出力する。選択部２４は、算出部２３から取得した駆動周波数をＩＨ駆動回路２０ａに出力する。
【００４７】
（ＡＣＴ５０）ＩＨ駆動回路２０ａは、ＡＣＴ３０またはＡＣＴ４０において選択部２４から出力された駆動周波数の高周波電流をＩＨコイル３６に供給する。これにより、ＩＨコイル３６に磁束が発生する。これにより、定着ベルト３０および補助発熱部材３２の金属発熱層が加熱される。
【００４８】
（ＡＣＴ６０）演算部２９は、プリントが終了したか否かを判定する。演算部２９は、プリントが終了していないと判定した場合（ＡＣＴ６０；ＮＯ）には、処理をＡＣＴ１０に戻す。演算部２９は、プリントが終了したと判定した場合（ＡＣＴ６０；ＹＥＳ）には、処理を終了する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の定着装置１は、金属発熱層の温度がある温度（具体的には、温度Ｔ１１）未満の場合には、駆動周波数を可変にした温度フィードバック制御を行ってスイッチング損失を低下させることができる。また、定着装置１は、金属発熱層の温度がある温度（具体的には、温度Ｔ１１）以上の場合には、駆動周波数を固定した制御を行う。ここで、金属発熱層の温度がある温度（具体的には、温度Ｔ１１）以上の場合に可変周波数制御を行うと、金属発熱層を昇温させるために駆動周波数がさらに低下する。しかしながら、金属発熱層の温度がある温度（具体的には、温度Ｔ１１）以上の場合には、駆動周波数が低くなると金属発熱層の熱変換効率が低下するため、昇温が困難になる。すなわち、可変周波数制御のみで温度制御を行った場合には、高温領域の温度制御が困難になる。本実施形態の定着装置１は、基準温度以上の場合には、固定周波数制御を行う。これにより、定着装置１によれば、基準温度以上の場合において、可変周波数制御によって駆動周波数が低くなりすぎることを抑止することができるため、金属発熱層が高温である場合の発熱効率を向上させることができる。これにより定着装置１は、定着ベルトの加熱効率を向上させることができる。
【００５０】
＜実施形態２＞
以下、実施形態２による定着装置について、図８を参照して説明する。以下の説明において、上述した各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図８は、実施形態２のプリンタ制御部２１０の構成の一例を示すブロック図である。このプリンタ制御部２１０は、実施形態１のプリンタ制御部２０と同様に入力部２１と、出力部２２と、記憶部２５と、演算部２９とを備えている。プリンタ制御部２１０の演算部２９は、その機能部として、推定部２６をさらに備えている点において、実施形態１のプリンタ制御部２０と相違する。
【００５２】
推定部２６は、定着ベルト温度センサ３７（検出部）が検出した定着ベルト３０（加熱部材）の温度に基づいて、補助発熱部材３２（金属部）の温度を推定する。この場合、算出部２３は、推定部２６が推定した補助発熱部材３２の温度に基づいて、駆動周波数を算出する。上述した図３に示したように、定着ベルト３０の温度分布（図３の波形Ｗ１）と、補助発熱部材３２の温度分布（図３の波形Ｗ２）との間には相関関係がある。推定部２６は、この相関関係に基づいて、定着ベルト３０の温度から、補助発熱部材３２の温度を推定する。具体的には、図３に示すような定着ベルト３０の温度と補助発熱部材３２の温度との相関関係を示す情報が記憶部２５に予め記憶されている。推定部２６は、定着ベルト温度センサ３７が検出した定着ベルト３０の温度に対応する補助発熱部材３２の温度を、記憶部２５から読み出す。これにより、推定部２６は、補助発熱部材３２の温度を推定する。ここで、実施形態１においては、定着装置１は、補助発熱部材３２の温度を検出する発熱部材温度センサ３５を備えている。一方、本実施形態のプリンタ制御部２１０は、推定部２６を備えることにより、定着ベルト温度センサ３７が検出した温度から補助発熱部材３２の温度を推定するため、発熱部材温度センサ３５を省略することができる。
【００５３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態の定着装置１によれば、基準温度以上の場合において、可変周波数制御によって駆動周波数が低くなりすぎることを抑止することができるため、定着ベルトの加熱効率を向上させることができる。
【００５４】
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００５５】
なお、上述の定着装置１は内部にコンピュータを有している。そして、上述した消去装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されている。そして、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…定着装置、２…制御装置、３…定着ユニット、２０…プリンタ制御部、２０ａ…ＩＨ駆動回路、２０ｂ…ローラ駆動回路、２１…入力部、２２…出力部、２３…算出部、２４…選択部、２５…記憶部、２６…推定部、２９…演算部、３０…定着ベルト、３１…プレスローラ、３２…補助発熱部材、３４…剥離ブレード、３５…発熱部材温度センサ、３６…ＩＨコイル、３７…定着ベルト温度センサ、１００…画像形成装置
【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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