(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振信号を出力する発振部と、
前記発振部から出力された前記発振信号を増幅させて、負荷に対して高周波電力を出力する増幅部と、
前記増幅部から前記負荷に出力された前記高周波電力による進行波の進行波電力値を測定し、前記負荷から前記増幅部に出力された反射波の反射波電力値を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した定在波比が、所定の基準値となったか否かを判定すると共に、前記定在波比が所定の前記基準値から変化した際に、前記測定部が前記進行波電力値と前記反射波電力値を測定した際の前記高周波電力の周波数である設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において定在波比を算出する判定部と、
設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において算出された前記定在波比に基づいて、設定周波数より高い周波数領域、及び設定周波数より低い周波数領域のうち、周波数の変更先となる周波数領域を決定し、決定された周波数領域内で周波数を変更する周波数制御部と、を備え、
前記増幅部は、前記周波数制御部において変更された周波数において、前記判定部により、前記測定部が測定した前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した前記定在波比が、所定の基準値になったと判定された際に、前記周波数制御部により変更された周波数に基づいて高周波電力を出力すること
を特徴とする高周波電源装置。
【請求項２】
前記周波数制御部は、前記定在波比が変化した場合に、前記高周波電力を出力するために発振されていた周波数より高い第１の周波数による定在波比、及び当該発振されていた周波数より低い第２の周波数による定在波比を算出し、発振されていた周波数より前記定在波比が小さくなる周波数を含む周波数領域から、前記発振信号の周波数を制御する、
請求項１に記載の高周波電源装置。
【請求項３】
前記周波数制御部は、局所探索法を用いて前記周波数を変更する、
請求項１又は２に記載の高周波電源装置。
【請求項４】
前記周波数制御部は、前記局所探索法のうち、山登り法を用いて周波数を変更する、
請求項３に記載の高周波電源装置。
【請求項５】
前記所定の基準値はパラメータ記憶部に記憶される、
請求項２乃至４の内の何れか一項に記載の高周波電源装置。
【請求項６】
印刷やインクの乾燥を行うために用いる高周波誘電加熱部と、
発振信号を出力する発振部と、
前記発振部から出力された前記発振信号を増幅させて、前記高周波誘電加熱部に対して高周波電力を出力する増幅部と、
前記増幅部から前記高周波誘電加熱部に出力された前記高周波電力による進行波の進行波電力値を測定し、前記高周波誘電加熱部から前記増幅部に出力された反射波の反射波電力値を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した定在波比が、所定の基準値となったか否かを判定すると共に、前記定在波比が所定の前記基準値から変化した際に、前記測定部が前記進行波電力値と前記反射波電力値を測定した際の前記高周波電力の周波数である設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において定在波比を算出する判定部と、
設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において算出された前記定在波比に基づいて、設定周波数より高い周波数領域、及び設定周波数より低い周波数領域のうち、周波数の変更先となる周波数領域を決定し、決定された周波数領域内で周波数を変更する周波数制御部と、を備え、
前記増幅部は、前記周波数制御部において変更された周波数において、前記判定部により、前記測定部が測定した前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した前記定在波比が、所定の基準値になったと判定された際に、前記周波数制御部により変更された周波数に基づいて高周波電力を出力すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記周波数制御部は、局所探索法を用いて前記周波数を変更する、
請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記周波数制御部は、前記局所探索法のうち、山登り法を用いて周波数を変更する、
請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記所定の基準値はパラメータ記憶部に記憶される、
請求項６乃至８の内の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記所定の基準値は、画像形成装置が印字を行っていない白紙整合時の状態の初期値である
請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
高周波電源装置が実行する電源制御方法であって、
発振を行い、発振信号を出力する発振ステップと、
前記発振ステップで出力された前記発振信号を増幅させて、負荷に対して高周波電力を出力する増幅ステップと、
前記増幅ステップで前記負荷に出力された前記高周波電力による進行波の進行波電力値を測定し、前記増幅ステップで出力された前記高周波電力に対する前記負荷からの反射波の反射波電力値を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定された前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した定在波比が、所定の基準値となったか否かを判定すると共に、前記定在波比が所定の前記基準値から変化した際に、前記測定ステップで前記進行波電力値と前記反射波電力値を測定した際の前記高周波電力の周波数である設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において定在波比を算出する判定ステップと、
設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において算出された前記定在波比に基づいて、設定周波数より高い周波数領域、及び設定周波数より低い周波数領域のうち、周波数の変更先となる周波数領域を決定し、決定された周波数領域内で周波数を変更する周波数制御ステップと、を備え、
前記増幅ステップでは、前記周波数制御ステップにおいて変更された周波数において、前記判定ステップにより、前記測定ステップで測定された前記進行波電力値と前記反射波電力値とに基づいて算出した前記定在波比が、所定の基準値になったと判定された際に、前記周波数制御ステップにより変更された周波数に基づいて高周波電力を出力すること
を特徴とする電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電源装置、画像形成装置、及び電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷機等の高周波誘電加熱乾燥を行うために、高周波電源装置が用いられている。
【０００３】
高周波電源装置と負荷との間のインピーダンス整合を行うには、バリコンなどの可変容量を利用したインピーダンスの自動整合が用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バリコンなどの可変容量を使用したインピーダンスの自動整合では、例えばインクの乾燥過程など、短時間の負荷変動に対して追従できないという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、整合時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる高周波電源装置は、発振信号を出力する発振部と、発振部から出力された発振信号を増幅させて、負荷に対して高周波電力を出力する増幅部と、増幅部から負荷に出力された高周波電力による進行波の進行波電力値を測定し、負荷から増幅部に出力された反射波の反射波電力値を測定する測定部と、測定部が測定した進行波電力値と反射波電力値とに基づいて算出した定在波比が、所定の基準値となったか否かを判定すると共に、定在波比が所定の基準値から変化した際に、測定部が進行波電力値と反射波電力値を測定した際の高周波電力の周波数である設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において定在波比を算出する判定部と、設定周波数より高い周波数及び設定周波数より低い周波数において算出された定在波比に基づいて、設定周波数より高い周波数領域、及び設定周波数より低い周波数領域のうち、周波数の変更先となる周波数領域を決定し、決定された周波数領域内で周波数を変更する周波数制御部と、を備え、増幅部は、周波数制御部において変更された周波数において、判定部により、測定部が測定した進行波電力値と反射波電力値とに基づいて算出した定在波比が、所定の基準値になったと判定された際に、周波数制御部により変更された周波数に基づいて高周波電力を出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、定在波比に基づいて周波数を制御することで整合に要する時間を短縮するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態にかかる高周波電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態の高周波電源装置における電源制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる高周波電源装置、画像形成装置、及び電源制御方法の一実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態にかかる高周波電源装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、高周波電源装置１００は、固定整合器１５０及び負荷１５１と接続されている。
【００１１】
高周波電源装置１００は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１と、発振回路１０２と、電力増幅回路１０３と、電力制御部１０４と、電力測定部１０５と、電力設定部１０６と、周波数制御回路１０７と、パラメータ記憶部１０８と、を備え、固定整合器１５０を介して、負荷１５１に対して高周波電力を出力する。本実施形態は、高周波電源装置１００が、数百kHz以上の周波数の高周波電力を出力する例とするが、出力する高周波について特に制限を行うものではない。
【００１２】
固定整合器１５０は、高周波電源装置１００側の電源側インピーダンスと、負荷１５１側の負荷側インピーダンスと、をインピーダンス整合する。
【００１３】
負荷１５１は、例えば、画像形成装置において乾燥を行うために用いる、高周波誘電加熱装置等が考えられるが、高周波電力を用いる負荷であれば良い。
【００１４】
例えば、負荷１５１において、インクの乾燥などの電力の使用が開始されると、負荷１５１のインピーダンスが変化する。その結果、インピーダンス整合する、高周波電源装置１００が出力する周波数も変化する。そこで、本実施形態では、後述する構成により出力する周波数の変更を行う。
【００１５】
ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１は、発振回路１０２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１は、ＯＮ制御を行った場合に、発振回路１０２による発振が開始され、ＯＦＦ制御を行った場合に、発振回路１０２による発振が停止されるよう制御する。ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１は、高周波電源装置１００に設けられたスイッチに応じて制御を行うか、外部から入力された制御信号に従って制御を行うものとする。
【００１６】
発振回路１０２は、高周波電源装置１００が出力する出力周波数のもとになる回路であり、周波数制御回路１０７によって制御された周波数で発振を行い、発振信号を出力する。
【００１７】
電力設定部１０６は、電力目標値を設定する。
【００１８】
電力制御部１０４は、後述する電力測定部１０５で測定された進行波の進行波電力値に基づいて、電力設定部１０６により設定された電力目標値になるように電力を制御する。
【００１９】
電力増幅回路１０３は、電力発生源として機能し、出力される電力が電力目標値になるように、電力制御部１０４に従って、発振回路１０２から出力された発振信号を増幅させる。そして、電力増幅回路１０３は、負荷１５１に対して高周波電力を出力する。
【００２０】
電力測定部１０５は、電力増幅回路１０３から負荷１５１に出力された高周波電力による進行波の進行波電力値、位相を測定する。
【００２１】
また、電力測定部１０５は、負荷１５１から電力増幅回路１０３に出力された反射波の反射波電力値、位相を測定する。
【００２２】
パラメータ記憶部１０８は、高周波電源装置１００で用いられる各種設定値を記憶する。例えば、パラメータ記憶部１０８は、定在波比が変化したか否かを判断するための、定在波比の（予め定められた）基準値を記憶する。当該各種設定値は、外部から設定された値でも良いし、画像形成装置が印字を行っていない白紙整合時の状態の初期値を記憶しても良い。
【００２３】
周波数制御回路１０７は、定在波比判定部１１０を備え、発振回路１０２が発振する周波数を変更する制御を行う。
【００２４】
定在波比判定部１１０は、電力測定部１０５が測定した進行波電力値と、反射波電力値とに基づいて定在波比を算出する。なお、定在波比の算出手法は、従来と同様の手法を用いても良いため、説明を省略する。
【００２５】
そして、定在波比判定部１１０は、パラメータ記憶部１０８に記憶された、定在波比の基準値と比較して、定在波比が変化したか否かを判定する。
【００２６】
そして、定在波比判定部１１０が、定在波比が変化したと判定した場合に、周波数制御回路１０７は、定在波比が、定在波比の基準値になるように、発振回路１０２が発振する周波数を変更する制御を行う。
【００２７】
例えば、電力測定部１０５が、電力等を測定した時に設定されていた、換言すると発振回路１０２が発振していた周波数（以下、設定周波数と称す）による、進行波電力値と、反射波電力と、を測定する。そして、定在波比判定部１１０は、電力測定部１０５が測定した進行波電力値と、反射波電力値と、を用いて定在波比を算出し、定在波比の変化をモニターする。
【００２８】
そして、定在波比判定部１１０は、定在波比が変化したと判定した場合に、設定周波数より低い（予め定められた）周波数の定在波比と、設定周波数より高い（予め定められた）周波数の定在波比と、を算出する。そして、周波数制御回路１０７は、算出された定在波に基づいて、設定周波数より低い周波数で構成された周波数領域、及び設定周波数より高い周波数で構成された周波数領域から、定在波比が低くなる周波数領域を決定する。設定周波数は、電力目標値を出力するために設定されていた周波数とする。
【００２９】
定在波比が低くなる（周波数の）周波数領域を決定した後、当該周波数領域に対して、定在波比が基準値になるまで、局所探索法である、山登り法を用いて、周波数を変更する。当該周波数の変更は、予め設定した最小単位（例えば、0.1Mhz刻み）で行われる。本実施形態では、（周波数の）方向を決定した後に、山登り法を用いることで、簡易なアルゴリズムで最適な値の導出が可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態の高周波電源装置１００における電源制御について説明する。図２は、本実施形態の高周波電源装置１００における上述した制御の手順を示すフローチャートである。
【００３１】
まず、ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１が、スイッチ等による操作や入力された制御信号に従って、高周波電源装置１００に電源を投入し、ＯＮ制御を行う（ステップＳ２０１）。これにより、発振回路１０２による発振が開始される。
【００３２】
周波数制御回路１０７は、パラメータ記憶部１０８に記憶されている各種設定値に基づいて、設定周波数と、負荷変動時に定在波比を測定する設定周波数より高い周波数と、負荷変動時に定在波比を測定する設定周波数より低い周波数と、周波数変更していく最小単位（例えば、0.1Mhz刻み）、定在波比の基準値と、を初期設定する（ステップＳ２０２）。これにより、高周波電源装置１００から電力の出力が開始される。
【００３３】
そして、電力測定部１０５が、高周波電力による進行波の進行波電力値と、負荷１５１から出力された反射波の反射波電力値と、を測定する（ステップＳ２０３）。
【００３４】
そして、定在波比判定部１１０が、測定された進行波電力値及び反射波電力値から、定在波比を算出し、算出された定在波比が基準値から変化したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。定在波比が基準値から変化しないと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２１１に遷移する。
【００３５】
一方、定在波比判定部１１０が、算出された定在波比が基準値から変化したと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、定在波比判定部１１０が、設定周波数より高い周波数と、設定周波数より低い周波数と、による定在波比を算出する（ステップＳ２０５）。なお、設定周波数より高い周波数、及び設定周波数より低い周波数は、パラメータ記憶部１０８に記憶された、予め定められた周波数とする。
【００３６】
そして、周波数制御回路１０７は、算出された定在波比に基づいて、設定周波数より高い周波数領域、及び設定周波数より低い周波数領域のうち、周波数の変更先の周波数領域を決定する（ステップＳ２０６）。本実施形態では、周波数制御回路１０７が、算出された定在波比が低い周波数を含む周波数領域を、周波数の変更先の周波数領域として決定する。
【００３７】
周波数制御回路１０７は、周波数の変更先の周波数領域に対して、局所探索法である山登り法を用いて、周波数を変更する（ステップＳ２０７）。
【００３８】
そして、電力測定部１０５が、高周波電力による進行波の進行波電力値と、負荷１５１から出力された反射波の反射波電力値と、を測定する（ステップＳ２０８）。
【００３９】
そして、定在波比判定部１１０が、測定された進行波電力値及び反射波電力値から、定在波比を算出し、算出された定在波比が基準値になったか否かを判定する（ステップＳ２０９）。なお、定在波比が基準値に一致した場合に制限するものではなく、算出された定在波比が、基準値から、予め設定した最小単位（例えば、0.1Mhz刻み）の範囲内であれば良い。
【００４０】
定在波比判定部１１０が、算出された定在波比が基準値になっていないと判定した場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、ステップＳ２０７から処理を繰り返す。
【００４１】
一方、定在波比判定部１１０が、算出された定在波比が基準値になったと判定した場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、電力増幅回路１０３が、変更した周波数に基づいて電力を出力する（ステップＳ２１０）。そして、固定整合器１５０が、高周波電源装置１００側の電源側インピーダンスと、負荷１５１側の負荷側インピーダンスと、をインピーダンス整合する。
【００４２】
ＯＮ／ＯＦＦ制御部１０１が、スイッチ等による操作や入力された制御信号に従ってＯＦＦ制御が行なわれたか否かを判定する（ステップＳ２１１）。ＯＦＦ制御が行われていない場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２０３から処理を繰り返す。ＯＦＦ制御が行われた場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、電源を切断し、処理を終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の高周波電源装置１００においては、定在波比に基づいて、周波数を制御することで、適切な周波数の変更を実現できる。これにより、インピーダンスの整合に要する時間を短縮できる。さらに、本実施形態では、高周波電源装置１００において、周波数を変更するためのアルゴリズムとして、山登り法などの局所探索法といった、簡易的なアルゴリズムを用いて制御することで、インピーダンスを高速に整合させることができるので、インピーダンスの整合時間を短縮できる。
【００４４】
本実施形態の高周波電源装置１００は、電子写真方式による画像形成装置にも用いられる。例えば、負荷１５１が、インクの乾燥を行うために用いる、高周波誘電加熱部とする。そして、高周波誘電加熱部でインクを乾燥させることで、省エネルギーを実現できる。さらには、カーボンブラックのような導電体粒子を含む黒インクを誘電加熱手段で乾燥させても、急速加熱やスパークなどによる画像焦げ付きが発生しない両面印刷乾燥を実現できる。
【００４５】
そして、画像形成装置が、高周波電源装置１００、固定整合器１５０、及び、（高周波誘電加熱部として機能する）負荷１５１を備えている。これにより、画像形成装置は、インクの乾燥を行う場合に生じる短時間の負荷変動に追従できるので、より高速に負荷変動に追従することが可能となる。
【００４６】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１００  高周波電源装置
１０１  ＯＮ／ＯＦＦ制御部
１０２  発振回路
１０３  電力増幅回路
１０４  電力制御部
１０５  電力測定部
１０６  電力設定部
１０７  周波数制御回路
１０８  パラメータ記憶部
１１０  定在波比判定部
１５０  固定整合器
１５１  負荷
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００６−３１０２４５号公報
【図１】
0006728698.tif 000002
【図２】
0006728698.tif 000003