(57)【要約】【課題】トナー画像が形成された用紙を加熱する加熱ベルトの温度ムラを小さくすることができる誘導加熱式の定着装置を提供する。【解決手段】電力制御部５０３はトナー画像を用紙に定着させる定着処理において、第１の電圧(第１の物理量)に第２の電圧(第２の物理量)を加算してコイル１１に供給する制御をする。第１の電圧はコイル１１への供給電力を指示する電力指示値に基づいたものである。第２の電圧は加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧が供給されることによって、コイル１１に供給された実際の電力に対して逆位相の電力が得られるものである。【選択図】図４
2012088533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱用のコイルと、
前記コイルにより発生した磁束によって渦電流が流れて誘導加熱された状態で、回転しながらトナー画像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、
前記用紙が前記加熱部材によって加熱された状態で、回転しながら前記用紙を加圧する加圧部材と、
前記トナー画像を前記用紙に定着させる定着処理において、電流又は電圧である第１の物理量に第２の物理量を加算して前記コイルに供給する制御をする電力制御部と、を備え、
前記第１の物理量は、前記コイルへの供給電力を指示する電力指示値に基づいたものであり、
前記第２の物理量は、前記加熱部材を回転させながら前記コイルに前記第１の物理量が供給されることによって、前記コイルに供給された実際の電力に対して逆位相の電力が得られるものである定着装置。
【請求項２】
前記第２の物理量は、前記逆位相の電力として、前記電力指示値と前記コイルに供給された実際の電力との差と等しい電力が得られる物理量である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１の物理量が電圧であれば電流であり、電流であれば電圧である第３の物理量を測定するものであり、前記加熱部材を回転させながら前記コイルに前記第１の物理量が供給されることによって、前記コイルに供給される前記第３の物理量を測定する物理量測定部と、
前記第１の物理量と前記物理量測定部で測定された前記第３の物理量とを用いて前記コイルに供給された実際の電力を演算し、前記実際の電力に対して逆位相の電力が得られる前記第２の物理量を演算する物理量演算部と、を備える請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記物理量演算部は、前記コイルに供給された実際の電力の周期を、前記加熱部材が１回転する周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算する請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材の１回転を検知できるセンサを備え、
前記物理量演算部は、前記センサで検知された前記加熱部材が１回転する周期を、前記コイルに供給された実際の電力の周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算する請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記物理量演算部は、予め記憶された前記加熱部材が１回転する周期を、前記コイルに供給された実際の電力の周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算する請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
前記用紙に前記トナー画像を形成する画像形成部と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置と、を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導加熱方式の定着装置及びそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置は電子写真方式の画像形成装置に備えられており、トナー画像が形成された用紙を加熱及び加圧することによって、トナー画像を用紙に定着させる。定着装置の加熱方式の一つとして誘導加熱方式がある。この方式によれば、ハロゲンランプ方式に比べて急速かつ高効率な加熱が可能となる。
【０００３】
誘導加熱方式の定着装置として、ニッケルのフィルム層を含む定着ベルトと、定着ベルトの上側に配置された上側誘導加熱部材と、定着ベルトの下側に配置された下側誘導加熱部材と、を備えるものが提案されている(例えば特許文献１参照)。上側誘導加熱部材及び下側誘導加熱部材には、それぞれ誘導コイルが配置されている。誘導コイルに高周波電流を流すことにより、定着ベルトを誘導加熱する。定着ベルトは加熱部材の一例であり、トナー画像が形成された用紙を加熱する。この定着装置によれば、定着ベルトが走行時に振動することで定着ベルトと誘導コイルとのギャップが変動しても、定着ベルトの温度ムラを小さくすることができる。理由は以下の通りである。
【０００４】
この定着装置では上側誘導加熱部材が定着ベルトの上に位置し、下側誘導加熱部材が定着ベルトの下に位置する。したがって、定着ベルトが走行時に振動した場合に、定着ベルトと上側誘導加熱部材の誘導コイルとのギャップが大きくなれば、定着ベルトと下側誘導加熱部材の誘導コイルとのギャップが小さくなる。逆に、定着ベルトと上側誘導加熱部材の誘導コイルとのギャップが小さくなれば、定着ベルトと下側誘導加熱部材の誘導コイルとのギャップが大きくなる。よって、定着ベルトが振動しても定着ベルトに作用する磁界強度の変化を小さくできるので、定着ベルトの温度ムラを小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記定着装置では誘導加熱部材を上側誘導加熱部材と下側誘導加熱部材に分け、上側誘導加熱部材を定着ベルトの上方に配置し、下側誘導加熱部材を定着ベルトの下方に配置している。このため、誘導加熱部材の設置場所の自由度が低下する。また、上側誘導加熱部材の誘導コイルと下側誘導加熱部材の誘導コイルとにそれぞれ電力を供給するインバータ回路が必要となるので、その分だけコストがかかる可能性がある。
【０００７】
本発明はトナー画像が形成された用紙を加熱する加熱部材の温度ムラを小さくすることができる誘導加熱式の定着装置及びそれを備える画像形成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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る定着装置は、誘導加熱用のコイルと、前記コイルにより発生した磁束によって渦電流が流れて誘導加熱された状態で、回転しながらトナー画像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、前記用紙が前記加熱部材によって加熱された状態で、回転しながら前記用紙を加圧する加圧部材と、前記トナー画像を前記用紙に定着させる定着処理において、電流又は電圧である第１の物理量に第２の物理量を加算して前記コイルに供給する制御をする電力制御部と、を備え、前記第１の物理量は、前記コイルへの供給電力を指示する電力指示値に基づいたものであり、前記第２の物理量は、前記加熱部材を回転させながら前記コイルに前記第１の物理量が供給されることによって、前記コイルに供給された実際の電力に対して逆位相の電力が得られるものである。
【０００９】
コイルへの供給電力を指示する電力指示値に基づいた第１の物理量を、加熱部材が回転された状態でコイルに供給した場合、加熱部材とコイルとのギャップが変動することが原因で、コイルに供給される実際の電力は電力指示値と異なる。本発明では、その実際の電力に対して逆位相の電力が得られる第２の物理量を用いる。逆位相とは一方の電力の位相に対して他方の電力の位相が１８０度ずれていることであり、振幅が等しい場合と振幅が等しくない場合のいずれも含む。そして、本発明によれば、定着処理において、第１の物理量に第２の物理量を加算してコイルに供給しているので、コイルに供給される電力を電力指示値に近づけることができる。したがって、上記ギャップが変動しても加熱部材に流れる渦電流の変動量を小さくすることができるので、コイルにより発生する磁束の強度変化を小さくでき、その結果、加熱部材の温度ムラを小さくすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記第２の物理量は、前記逆位相の電力として、前記電力指示値と前記コイルに供給された実際の電力との差と等しい電力が得られる物理量である。
【００１１】
この構成によれば、定着処理において、第１の物理量に第２の物理量を加算してコイルに供給することにより、コイルに供給される電力を電力指示値と同じにすることができる。この構成での第２の物理量は、逆位相の電力のうち、コイルに供給された実際の電力の振幅と等しい振幅を有する電力が得られる物理量である。
【００１２】
上記構成において、前記第１の物理量が電圧であれば電流であり、電流であれば電圧である第３の物理量を測定するものであり、前記加熱部材を回転させながら前記コイルに前記第１の物理量が供給されることによって、前記コイルに供給される前記第３の物理量を測定する物理量測定部と、前記第１の物理量と前記物理量測定部で測定された前記第３の物理量とを用いて前記コイルに供給された実際の電力を演算し、前記実際の電力に対して逆位相の電力が得られる前記第２の物理量を演算する物理量演算部と、を備えることができる。
【００１３】
この構成によれば、第２の物理量を演算することができるので、加熱部材を回転させながらコイルに第１の物理量を供給した場合にコイルに供給される実際の電力が、定着装置の工場出荷時から経時的に変化しても、その変化に対応することができる。
【００１４】
上記構成において、前記物理量演算部は、前記コイルに供給された実際の電力の周期を、前記加熱部材が１回転する周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算することができる。
【００１５】
この構成は、加熱部材を回転させながらコイルに第１の物理量を供給した場合にコイルに供給される実際の電力の周期を、加熱部材が１回転する周期と同じと見なしている。この構成によればコイルに供給される実際の電力の演算において周期の演算を省略することができる。
【００１６】
上記構成において、前記加熱部材の１回転を検知できるセンサを備え、前記物理量演算部は、前記センサで検知された前記加熱部材が１回転する周期を、前記コイルに供給された実際の電力の周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算することができる。
【００１７】
この構成によれば、センサで加熱部材の１回転を検知するので、加熱部材が１回転する周期が定着装置の工場出荷時から経時的に変化しても、それに対応することができる。
【００１８】
上記構成において、前記物理量演算部は、予め記憶された前記加熱部材が１回転する周期を、前記コイルに供給された実際の電力の周期として、前記コイルに供給された実際の電力を演算することができる。
【００１９】
この構成によれば、加熱部材の１回転を検知できるセンサを設けなくてもよい。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記用紙に前記トナー画像を形成する画像形成部と、上記定着装置と、を備える。
【００２１】
本発明は、本発明の一の局面に係る定着装置を画像形成装置に適用したものであり、上述した定着装置の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、トナー画像が形成された用紙を加熱する加熱部材の温度ムラを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】定着部の一例の構造を示す縦断面図である。
【図３】センタコアの平面図である。
【図４】図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図５】コイルに供給したい電力指示値の電力のデータ、電力指示値の電力の下でコイルに実際に供給される供給電力のデータ及び逆位相の電力のデータを示すグラフである。
【図６】逆位相の電力のデータを取得することを説明するフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る定着装置による定着処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンタ、スキャナ及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。
【００２５】
原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送ることができる。
【００２６】
原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ(不図示)及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサにより読み取る。ＣＣＤセンサは読み取った原稿を画像データとして出力する。
【００２７】
装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラ１０９の駆動により、用紙搬送路１１１へ向けて繰り出される。用紙は用紙搬送路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。
【００２８】
画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７及び転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)に対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像部１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は転写部１１９によって先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。
【００２９】
トナー画像が転写された用紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー画像を用紙に定着させる。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。
【００３０】
操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。
【００３１】
操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、コピー、プリンタ、スキャナ及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー４１３等が設けられている。
【００３２】
スタートキー４０５はコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を解除するキーである。
【００３３】
機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。
【００３４】
次に、定着部１０５について詳細に説明する。図２は定着部１０５の一例の構造を示す縦断面図である。定着部１０５は加熱ローラ１３、加熱ベルト(加熱部材の一例)１５、定着ローラ１７、加圧ローラ(加圧部材の一例)１９、センサ２１及び誘導加熱ユニット２３を備える。これらは図２の紙面の垂直方向に延びている。
【００３５】
定着ローラ１７と加熱ローラ１３とに無端の加熱ベルト１５が掛けられている。定着ローラ１７の表層はシリコーンスポンジの弾性層である。定着ローラ１７の回転に従動して、加熱ベルト１５、加熱ローラ１３及び加圧ローラ１９が回転する。定着ローラ１７の近傍にはサーミスタ２５が配置されている。サーミスタ２５によって定着ローラ１７の温度を測定する。
【００３６】
加熱ベルト１５は基材、表層及び離型層を備える。基材は強磁性材料(例えばニッケル)を含む。表層は基材の上に形成されており、薄膜の弾性層(例えばシリコーンゴム)を含む。離型層は表層をコーティングしており、例えばＰＦＡ(ポリテトラフルオロエチレン)を含む。
【００３７】
加熱ローラ１３は芯材及びその周囲に形成された離型層(例えばＰＦＡ)を備える。芯材は磁性金属(例えば鉄)を含む。
【００３８】
センサ２１は定着ローラ１７と加熱ローラ１３との間であって、加熱ベルト１５の近くに配置されている。センサ２１は加熱ベルト１５の１回転を検知するセンサである。センサ２１は例えば、投光部と受光部を備える光センサである。投光部から照射された光は加熱ベルト１５で反射され、反射された光は受光部で受光される。加熱ベルト１５の所定箇所には他の箇所と光の反射率が異なるマーク２７が設けられている。加熱ベルト１５が回転して、マーク２７がセンサ２１によって検知された時の加熱ベルト１５の位置が、加熱ベルト１５のホームポジションを示している。
【００３９】
加圧ローラ１９は定着ローラ１７と加熱ベルト１５を介して接触して配置されている。トナー画像が形成された用紙３９は、回転する加熱ベルト１５と加圧ローラ１９とでニップされて、用紙搬送路の下流側へ送られる。ニップの際に、トナー画像が形成された用紙３９は加熱ベルト１５により加熱され、加圧ローラ１９により加圧されて、トナー画像が用紙３９に定着させられる。加圧ローラ１９の近傍にはサーミスタ２９が配置されている。サーミスタ２９によって加圧ローラ１９の温度を測定する。
【００４０】
誘導加熱ユニット２３は加熱ローラ１３の上側半分を覆って配置されている。誘導加熱ユニット２３は誘導加熱用のコイル１１、アーチコア３１、サイドコア３３及びセンタコア３５を備える。
【００４１】
センタコア３５を挟んで、コイル１１の用紙搬送方向上流側部分と下流側部分、一対のアーチコア３１及び一対のサイドコア３３が配置されている。
【００４２】
コイル１１は、加熱ベルト１５のうち加熱ローラ１３に掛けられている部分及び加熱ローラ１３と所定のギャップを設けて配置されている。
【００４３】
アーチコア３１の一方がコイル１１の一方を覆って配置され、アーチコア３１の他方がコイル１１の他方を覆って配置されている。アーチコア３１の材料はフェライトである。
【００４４】
アーチコア３１の端部の一方側にセンタコア３５が配置され、端部の他方側にサイドコア３３が配置されている。サイドコア３３の材料はフェライトである。アーチコア３１の一方、サイドコア３３の一方及びセンタコア３５によって形成された空間に、コイル１１の一方が配置されている。アーチコア３１の他方、サイドコア３３の他方及びセンタコア３５によって形成された空間に、コイル１１の他方が配置されている。
【００４５】
センタコア３５は筒型の形状を有する。センタコア３５の材料はフェライトである。センタコア３５は図示しない回転機構により、回転可能にされている。図３はセンタコア３５の平面図である。センタコア３５はその両端部に遮蔽層３７が設けられている。図３の(Ａ)は遮蔽層３７が誘導加熱用ユニット２３の外側に位置した状態を示し、(Ｂ)は遮蔽層３７が加熱ローラ１３の両端と対向している状態を示している。
【００４６】
遮蔽層３７の材料としては、非磁性かつ良導電部材が好ましく、例えば無酸素銅が用いられる。遮蔽層３７は遮蔽層３７の面に垂直な磁界が貫通することによる誘導電流により逆磁界を発生させ、錯交磁束をキャンセルすることで遮蔽する。また、良導電性部材を用いることで渦電流によるジュール発熱を抑制し、効率よく磁界を遮蔽することができる。
【００４７】
定着部１０５での誘導加熱について簡単に説明する。コイル１１に高周波電流を流すことで、コイル１１により磁界(交番磁束)が発生する。この磁界によって加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５に渦電流が流れてジュール熱が発生し、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５が誘導加熱される。
【００４８】
ここで、加熱ベルト１５は加熱部材の一例である。加熱部材はコイル１１により発生した磁束によって渦電流が流れて誘導加熱された状態で、回転しながらトナー画像が形成された用紙３９を加熱する。加圧ローラ１９は加圧部材の一例である。加圧部材は用紙３９が加熱部材によって加熱された状態で、回転しながら用紙３９を加圧する。
【００４９】
用紙３９のサイズが大きければ、センタコア３５は図３の(Ａ)の状態にされ、小さければセンタコア３５は図３の(Ｂ)の状態にされる。これにより、用紙３９のサイズが小さい場合に、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５の両端部が過度に誘導加熱されることを防止している。
【００５０】
画像形成装置１の説明に戻る。図４は図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００、通信部６００及び共振電源７０１がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。
【００５１】
制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。
【００５２】
制御部５００は回転制御部５０１、電力制御部５０３及び電圧演算部５０５を備える。回転制御部５０１は画像形成装置１に備えられるモータ及びクラッチ等を制御して、定着ローラ１７の回転を制御する。定着ローラ１７の回転に従動して、加熱ベルト１５、加熱ローラ１３及び加圧ローラ１９が回転する。したがって、加熱ローラ１３、加熱ベルト１５、定着ローラ１７及び加圧ローラ１９は、回転制御部５０１によって回転制御される。
【００５３】
電力制御部５０３は定着処理において、共振電源７０１を制御して第１の電圧に第２の電圧を加算してコイル１１に供給する制御をする。第１の電圧は第１の物理量を意味し、第２の電圧は第２の物理量を意味する。第１の電圧はコイル１１への供給電力を指示する電力指示値に基づいたものである。第１の電圧は一定電圧であり、第１の電圧をコイル１１に供給すれば、理想的な状態では電力指示値の電力がコイル１１へ供給される。
【００５４】
第２の電圧は、加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧が供給されることによってコイル１１に供給された実際の電力に対して、逆位相の電力を生じさせる電圧である。さらに、第２の電圧は、コイル１１に供給された実際の電力の振幅と等しい振幅を有する逆位相の電力が得られる電圧であり、言い換えれば電力指示値とコイル１１に供給された実際の電力との差と等しい電力を生じさせる電圧である。
【００５５】
図５はコイル１１への供給電力を指示する電力指示値Ｄ１、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２、電力Ｄ２に対して逆位相の電力Ｄ３の一例を示すグラフである。電力指示値Ｄ１は１０００Ｗの一定電力である。第１の電圧は電力指示値Ｄ１に基づく一定の電圧である。しかし、加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧を供給した場合、コイルに１１に供給された実際の電力Ｄ２は電力指示値Ｄ１と異なる。この理由を説明する。
【００５６】
共振電源７０１は一定電圧である第１の電圧を出力するフィードバック制御がされている。加熱ローラ１３、加熱ベルト１５及び定着ローラ１７の回転に応じて加熱ベルト１５とコイル１１とのギャップの変動が不可避的に発生する。したがって、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５に流れる渦電流が変化するので、それに応じて、共振電源７０１からコイル１１に供給される電流(第３の物理量)が変動する。その結果、コイル１１に第１の電圧を供給しても、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２は一定電力である電力指示値Ｄ１と一致せずに、脈動した電力となる。
【００５７】
符号Ｄ３で示す電力は逆位相の電力として、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２の振幅(電力指示値Ｄ１を基準にした振幅)と等しい振幅を有する電力であり、言い換えれば電力指示値Ｄ１とコイル１１に供給された実際の電力Ｄ２との差と等しい電力である。従って、電力Ｄ２と電力Ｄ３を加算すれば、電力指示値Ｄ１と一致する。
【００５８】
加熱ローラ１３とコイル１１とのギャップの変動は、加熱ローラ１３の偏心で生じる。また、そのギャップの変動は、定着ローラ１７及び加圧ローラ１９のそれぞれの偏心によって、定着ベルト１５が加熱ローラ１３を引っ張り、加熱ローラ１３の回転軸が撓む等の原因でも生じる。そこで、加熱ローラ１３の１回転の周期でなく、加熱ベルト１５の１回転の周期を電力Ｄ２及び電力Ｄ３の１周期と見なしている。
【００５９】
図４の説明に戻る。画像形成装置１は物理量測定部の一例である電流計７０３を備える。電流計７０３は加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧(第１の物理量)が供給されることによって、コイル１１に供給される電流(第３の物理量)を測定する。第１の物理量が電圧であれば第３の物理量は電流であり、第１の物理量が電流であれば第３の物理量は電圧である。本実施形態では第１の物理量が電圧であり、第３の物理量が電流である。
【００６０】
電圧演算部５０５は物理量演算部の一例であり、第１の電圧(第１の物理量)と電流計７０３で測定された電流(第３の物理量)とを用いて、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２を演算し、実際の電力Ｄ２に対して逆位相の電力Ｄ３が得られる第２の電圧(第２の物理量)を演算する。
【００６１】
通信部６００はファクシミリ通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリ通信部６０１は相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部６０１は電話回線６０５に接続される。
【００６２】
ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。
【００６３】
次に、本実施形態に係る定着装置の動作について主に図２及び図４を用いて説明する。定着装置は図４に示す定着部１０５、回転制御部５０１、電力制御部５０３、電圧演算部５０５及び電流計７０３を備える。定着装置は定着処理の前提として、以下に示すステップで逆位相の電力Ｄ３が得られる第２の電圧のデータを取得する。図６は第２の電圧のデータを取得することを説明するフローチャートである。
【００６４】
第２の電圧のデータは例えば画像形成装置１の自動メンテナンス時に取得する。自動メンテナンスとは画像形成装置１において画像を形成した用紙の枚数が予め定められた枚数に到達すれば、画像形成装置１がメンテナンス動作をして自動的にメンテナンスをすることである。
【００６５】
回転制御部５０１が定着ローラ１７を回転させる制御して定着ローラ１７が回転する。これにより、加熱ベルト１５が回転する。加熱ベルト１５が回転することにより、加熱ローラ１３が回転する。また、定着ローラ１７が回転することによって加圧ローラ１９が従動して回転する(ステップＳ１)。
【００６６】
電力制御部５０３はコイル１１への供給電力を指示する電力指示値Ｄ１に基づいた第１の電圧を、共振電源７０１からコイル１１に供給させる制御をする。これにより、共振電源７０１からコイル１１に高周波電流が流れて、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５が誘導加熱される(ステップＳ３)。
【００６７】
加熱ベルト１５が回転して、マーク２７がセンサ２１の検知範囲を通過した時、センサ２１がマーク２７を検知する(ステップＳ５)。
【００６８】
センサ２１がマーク２７を検知した時、すなわち加熱ベルト１５がホームポジションに位置した時、制御部５００は電流計７０３を用いてコイル１１に供給される電流の測定を開始する(ステップＳ７)。
【００６９】
共振電源７０１からコイル１１に一定電圧である第１の電圧が供給されている。上記したように、加熱ローラ１３、加熱ベルト１５及び定着ローラ１７の回転に応じて加熱ローラ１３とコイル１１とのギャップの変動が不可避的に発生する。したがって、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５に流れる渦電流が変化するので、それに応じて、コイル１１に供給される電流が変動する。
【００７０】
電流計７０３で測定されたコイル１１に供給される電流のデータは電圧演算部５０５へ送られ、電圧演算部５０５のメモリ５０７に記憶される。これにより、コイル１１に供給された電流のデータがメモリ５０７に記憶される。
【００７１】
センサ２１がマーク２７を検知してから、加熱ベルト１５が１回転すると、マーク２７がセンサ２１の検知範囲に来るので、センサ２１がマーク２７を再び検知する(ステップＳ９)。
【００７２】
センサ２１がマーク２７を再び検知した時、すなわち加熱ベルト１５がホームポジションに再び位置した時、制御部５００は電流計７０３を用いたコイル１１に供給される電流の測定を終了する(ステップＳ１１)。
【００７３】
電圧演算部５０５は第１の電圧とメモリ５０７に記憶されているコイル１１に供給された電流とを用いて、加熱ベルト１５の１回転の周期において、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２を演算する(ステップＳ１３)。すなわち、加熱ベルト１５の１回転の周期において、各位相での電力(言い換えれば振幅)を演算する。電圧演算部５０５はその演算された電力Ｄ２に対して逆位相の電力Ｄ３を演算する。そして、逆位相の電力Ｄ３が得られる第２の電圧を演算する(ステップＳ１５)。電圧演算部５０５は、それを第２の電圧の最新データとして電力制御部５０３のメモリ５０９に記憶させる。
【００７４】
なお、画像形成装置１の工場出荷時及びその後に取得した実際の電力Ｄ２のデータ、第２の電圧データをメモリ５０７に蓄積しておき、最新の第２の電圧データを演算する際にそれらのデータを利用してもよい。
【００７５】
以上が第２の電圧のデータを取得するステップである。次に、本実施形態に係る定着装置による定着処理について説明する。図７はその処理を説明するフローチャートである。画像形成装置１において画像形成ジョブが発生すると、回転制御部５０１の制御により、加熱ローラ１３、加熱ベルト１５、定着ローラ１７及び加圧ローラ１９が回転させられる(ステップＳ２１)。
【００７６】
センサ２１がマーク２７を検知した時(ステップＳ２３)、電力制御部５０３はメモリ５０９に記憶されている第２の電圧の最新データを読み出して、第１の電圧に第２の電圧を加算した電圧を共振電源７０１からコイル１１に供給させる制御をする(ステップＳ２５)。これによって、コイル１１に第１の電圧が供給されることでコイル１１に供給された実際の電力Ｄ２に対して、逆位相の電力Ｄ３を加算して、コイル１１に供給することができる。つまり、コイル１１に電力指示値Ｄ１の電力を供給することができる。
【００７７】
そして、図４に示す画像形成部１０３において、画像データを基にして静電潜像を形成し、静電潜像を現像してトナー画像を形成し、トナー画像を用紙３９に形成する処理がされる(ステップＳ２７)。
【００７８】
トナー画像が形成された用紙３９は定着部１０５に送られて、加熱ベルト１５と加圧ローラ１９とでニップされて用紙搬送路の下流へ送られる。このニップの際にトナー画像は用紙３９に定着する(ステップＳ２９)。
【００７９】
本実施形態の主な効果を説明する。
【００８０】
コイル１１への供給電力を指示する電力指示値Ｄ１に基づいた第１の電圧を、加熱ベルト１５が回転された状態でコイル１１に供給した場合、加熱ベルト１５とコイル１１とのギャップが変動することが原因で、コイル１１に供給される実際の電力Ｄ２は電力指示値Ｄ１と異なる。本実施形態では、電力指示値Ｄ１とコイル１１に供給された実際の電力Ｄ２との差と等しい逆位相の電力Ｄ３を生じさせる第２の電圧を用いる。そして本実施形態によれば、ステップＳ２５で説明したように、定着処理において、第１の電圧に第２の電圧を加算してコイル１１に供給しているので、コイル１１に供給される電力を電力指示値Ｄ１と同じにすることができる。したがって、上記ギャップが変動しても加熱ベルト１５に流れる渦電流の変動量を小さくすることができるので、コイル１１により発生する磁束の強度変化を小さくでき、その結果、加熱ベルト１５の周方向の温度ムラを小さくすることができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、コイル１１に供給された実際の電力Ｄ２の振幅と等しい振幅を有する逆位相の電力Ｄ３の場合で説明したが、逆位相の電力Ｄ３が実際の電力Ｄ２と振幅が等しくない態様でもよい。この態様では、定着処理において、第１の電圧に第２の電圧を加算してコイル１１に供給することにより、コイル１１に供給される電力を電力指示値Ｄ１に近づけることができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、第１の電圧に第２の電圧を加算してコイル１１に供給することで、加熱ローラ１３及び加熱ベルト１５の周方向の温度ムラを小さくしている。したがって、加熱ベルト１５の上下に誘導加熱部材を設ける必要がないので、誘導加熱部材(誘導加熱ユニット２３)の設置場所の自由度を向上させることができる。また、加熱ベルト１５の上下に誘導加熱部材を設ける必要がないことにより、上側の誘導加熱部材のコイルと下側の誘導加熱部材のコイルとにそれぞれ電力を供給するインバータ回路を設ける必要がないので、その分だけコストを下げることが可能性とある。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、ステップＳ１５で説明したように、定着装置が第２の電圧を演算する機能を有する。したがって、加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧を供給した場合にコイル１１に供給される実際の電力Ｄ２が、画像形成装置１の工場出荷時から経時的に変化しても、その変化に対応することができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、加熱ベルト１５を回転させながらコイル１１に第１の電圧を供給した場合にコイル１１に供給される実際の電力Ｄ２の周期を、加熱ベルト１５が１回転する周期と同じと見なしている。よって、コイル１１に供給される実際の電力Ｄ２の演算において周期の演算を省略することができる。
【００８５】
本実施形態によれば、ステップＳ５，Ｓ９で説明したように、センサ２１で加熱ベルト１５の１回転を検知している。したがって、加熱ベルト１５が１回転する周期が画像形成装置１の工場出荷時から経時的に変化しても、それに対応することができる。
【００８６】
本実施形態の変形例について説明する。
【００８７】
ステップＳ１３で説明したように、本実施形態では、センサ２１で検知された加熱ベルト１５が１回転する周期を用いて、コイル１１に供給される実際の電力Ｄ２を測定している。変形例１では加熱ベルト１５が１回転する周期のデータを、電圧演算部５０５のメモリ５０７に予め記憶させている。電圧演算部５０５はメモリ５０７に予め記憶された加熱ベルト１５が１回転する周期を用いて、コイル１１に供給される実際の電力Ｄ２を測定する。変形例１によれば、加熱ベルト１５の１回転を検知できるセンサ２１を設けなくてもよい。
【００８８】
本実施形態では逆位相の電力Ｄ３を生じさせる第２の電圧を電圧演算部５０５で演算している。変形例２では画像形成装置１の工場出荷時に第２の電圧のデータをメモリ５０９に予め記憶させる。変形例２によれば第２の電圧の演算が不要なので、電圧演算部５０５を設ける必要がなくなる。
【００８９】
本実施形態では加熱ベルト式の定着装置を説明している。変形例３では加熱ベルト１５を備えておらず、加熱ローラ１３と定着ローラ１７を兼用するローラを備えている。兼用するローラと加圧ローラ１９とでトナー画像が形成された用紙３９を加熱及び加圧する。
【符号の説明】
【００９０】
１  画像形成装置
１１  誘導加熱用のコイル
１５  加熱ベルト(加熱部材の一例)
１９  加圧ローラ(加圧部材の一例)
２１  センサ
５０５  電圧演算部(物理量演算部の一例)
７０３  電流計(物理量測定部の一例)
【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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