JP2009204716A - 定着装置，画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるゼロクロス制御を実現しつつ，電磁コイルへの低電力供給を実現することのできる定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】励磁コイル７３への電力供給の有無を切り換えるスイッチング素子のスイッチング動作のデューティー比の制御（ＰＷＭ制御）と共に，遮蔽板７４と励磁コイル７３及び加熱ローラ７１との相対位置を調整して該遮蔽板７４による磁束の遮蔽量を調整することにより，励磁コイル７３への低電力供給を実現することを特徴とする定着装置として構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は，電磁誘導加熱方式で定着ローラを加熱する定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関し，特に，誘導加熱に用いられる電磁コイルへの低電力供給を実現するための制御技術に関するものである。

プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などの画像形成装置に，磁性材料からなる中空の定着ローラを電磁誘導によって加熱する電磁誘導加熱方式の定着装置が用いられることがある。具体的には，定着ローラに対して所定の間隙を介して配置された電磁コイルに交流電流を流すことにより，定着ローラに磁束を作用させる。これにより，定着ローラは，磁束によって生じた電磁誘導の渦電流（誘導電流）により加熱される。
一般に，このように構成された定着装置を有する画像形成装置では，定着ローラの温度を検出する温度センサによる検出結果に基づいて，電磁コイルに供給する電力値を制御することによって，定着ローラの温度制御が行われる。このとき電磁コイルへの電力供給量の制御は，その電磁コイルへの電力供給の有無を切り換えるスイッチング素子（ＩＧＢＴなど）のデューティー比を制御する所謂ＰＷＭ制御によって行われる。例えば，スイッチング素子のＯＮ時間を長くすることにより電力供給量が多くなり，ＯＦＦ時間を長くすることにより電力供給量が少なくなる。

ところで，前記ＰＷＭ制御では，図５（ａ）〜（ｃ）に示すように，スイッチング素子に印加される電圧及び電流が共に略０となる時点で，スイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるゼロクロス制御を実現することが望ましい。これにより，スイッチング素子における電力損失を防止し，該スイッチング素子の過熱や破壊を防止することができる。
但し，例えば定着ローラの温度が十分に高くなり，電磁コイルへの供給電力値を小さくする場合に，前記ＰＷＭ制御におけるスイッチング素子のＯＮ時間を短くし過ぎると，電圧及び電流が共に０になる時点が存在せず，図５（ｄ）〜（ｅ）に示すようにゼロクロス制御を実現することができなくなる（例えば，特許文献１参照）。
そこで，特許文献１には，前記ＰＷＭ制御に加えて，スイッチング素子によるスイッチング動作の有無（ＯＮ−ＯＦＦ）を制御することで，低電力供給時のスイッチング素子における電力損失を抑制する構成が開示されている。具体的には，前記ＰＷＭ制御におけるスイッチング素子のＯＮ時間を最小時間に固定すると共に，スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる時間を設けることで低電力供給を実現している。
特開２００２−２３１４２７号公報

しかしながら，前記特許文献１に開示された構成では，スイッチング素子のスイッチング動作を再開するときにゼロクロス制御が実現されない場合があり，スイッチング素子において少なからず電力損失が発生することになる。しかも，スイッチング素子のスイッチング動作を再開するときに大きなリップルが生じ，フリッカが発生して電源に影響することが懸念される。その他，リップルが大きくなることで，定着ローラの温度制御の応答性が低くなるという問題もある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるゼロクロス制御を実現しつつ，電磁コイルへの低電力供給を実現することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，磁性材料からなる被加熱部材に対して所定の間隙を介して配置された電磁コイルと，前記電磁コイルへの電力供給を行うスイッチング素子と，前記スイッチング素子によるスイッチング動作のデューティー比を，前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り換え時に前記スイッチング素子に印加される電圧及び前記スイッチング素子に流れる電流が略０になる範囲内で制御（所謂ゼロクロス制御）するスイッチング制御手段とを備えてなる定着装置に適用されるものであって，前記電磁コイル及び前記被加熱部材の間に介在することにより前記電磁コイルから前記被加熱部材に作用する磁束を遮蔽する遮蔽部材と，前記遮蔽部材と前記電磁コイル及び前記被加熱部材とのいずれか一方を移動させ，前記遮蔽部材と前記被加熱部材及び前記電磁コイルとの相対位置を調整することにより前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御する遮蔽量制御手段とを備えてなることを特徴とする定着装置として構成される。ここに，前記被加熱部材は，例えば定着ローラや定着ベルト，定着ローラに熱的に結合された加熱ローラなどである。
このように構成された前記定着装置では，前記遮蔽部材の位置によって，前記電磁コイルから前記被加熱部材に作用する磁束の遮蔽量を制御すること，即ち前記被加熱部材と前記電磁コイルとの電磁的な結合の強弱を調整することができる。そのため，前記被加熱部材と前記電磁コイルとの電磁的な結合を弱めることで，前記電磁コイルの供給電力値（エネルギー消費量）を低減することが可能である。従って，前記電磁コイルへの低電力供給を行う際には，前記スイッチング素子のスイッチング動作のデューティー比をゼロクロス制御が可能な範囲内で制御しつつ，前記被加熱部材と前記電磁コイルとの電磁的な結合を弱めればよいため，前記スイッチング素子における電力損失や前記スイッチング素子の熱破壊などを防止することができる。また，前記スイッチング素子のスイッチング動作によるリップルを抑制することができるため，前記定着ローラの温度制御の応答性も良好である。

より具体的に，前記定着ローラ又は前記定着ベルトの温度に基づいて前記電磁コイルへの供給電力値を設定する供給電力値設定手段を備えてなる構成では，前記供給電力値設定手段によって前記電磁コイルへの供給電力値が予め定められた最低電力値以下に設定された場合に，前記スイッチング制御手段に前記スイッチング動作のデューティー比を前記範囲内の最低値で維持させると共に，前記遮蔽量制御手段によって前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御することにより前記電磁コイルへの供給電力値を制御することが考えられる。
この場合，前記スイッチング制御手段がゼロクロス制御を実現しつつ調整することのできる電力値の最低値を前記最低電力値として設定しておくことにより，前記供給電力値設定手段によって前記最低電力値以下に設定された場合に，前記スイッチング制御手段によるゼロクロス制御を実現しつつ，前記電磁コイルへの供給電力値を前記最低電力値以下に制御することが可能である。

また，本発明は前記定着装置と同様の構成を具現する画像形成装置の発明として捉えることも可能である。
即ち，磁性材料からなる被加熱部材に対して所定の間隙を介して配置された電磁コイルを有する定着装置と，前記電磁コイルへの電力供給を行うスイッチング素子と，前記スイッチング素子によるスイッチング動作のデューティー比を，前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り換え時に前記スイッチング素子に印加される電圧及び前記スイッチング素子に流れる電流が略０になる範囲内で制御するスイッチング制御手段とを備えてなる画像形成装置に適用されるものであって，前記電磁コイル及び前記被加熱部材の間に介在することにより前記電磁コイルから前記被加熱部材に作用する磁束を遮蔽する遮蔽部材と，前記遮蔽部材と前記電磁コイル及び前記被加熱部材とのいずれか一方を移動させ，前記遮蔽部材と前記被加熱部材及び前記電磁コイルとの相対位置を調整することにより前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御する遮蔽量制御手段とを備えてなることを特徴とする画像形成装置として構成される。ここに，前記被加熱部材は，例えば定着ローラや定着ベルト，定着ローラに熱的に結合された加熱ローラなどである。
また，当該画像形成装置についても，前述した本発明に係る定着装置と同様に，前記定着ローラ又は前記定着ベルトの温度に基づいて前記電磁コイルへの供給電力値を設定する供給電力値設定手段を備えてなる構成では，前記供給電力値設定手段によって前記電磁コイルへの供給電力値が予め定められた最低電力値以下に設定された場合に，前記スイッチング制御手段に前記スイッチング動作のデューティー比を前記範囲内の最低値で維持させると共に，前記遮蔽量制御手段によって前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御することにより前記電磁コイルへの供給電力値を制御すればよい。

本発明によれば，前記電磁コイルへの低電力供給を行う際には，前記スイッチング素子のスイッチング動作のデューティー比をゼロクロス制御が可能な範囲内で制御しつつ，前記遮蔽部材によって前記被加熱部材と前記電磁コイルとの電磁的な結合を弱めればよいため，前記スイッチング素子における電力損失や前記スイッチング素子の熱破壊などを防止することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る複写機の概略構成を示すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図，図３は本発明の実施の形態に係る定着装置のシステム構成を示す模式図，図４は本発明の実施の形態に係る複写機において定着装置で実行される加熱制御処理の手順の一例を説明するフローチャート，図５はスイッチング素子の動作の一例を説明するための図である。
なお，本実施の形態で説明する複写機Ｘは，本発明に係る画像形成装置の一例に過ぎず，例えばプリンタ装置やファクシミリ装置，複合機なども本発明に係る画像形成装置に該当する。

まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘは，操作表示部１，画像読取部２，画像処理部３，画像形成部４，定着装置５，及び制御部６などを備えて概略構成されている。なお，前記複写機Ｘは，他にも一般的な電子写真方式の複写機が有する各種の構成要素を有しているが，ここでは説明を省略する。
前記制御部６は，ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の周辺装置からなり前記ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従った処理を実行することにより当該複写機Ｘを統括的に制御する。

前記操作表示部１は，当該複写機Ｘにおいて各種の情報の表示や入力操作を行う液晶ディスプレイ，タッチパネルなどである。
前記画像読取部２は，原稿台やＡＤＦ（自動搬送装置）にセットされた原稿の画像を読み取るものであって，該画像読取部２で読み取られた画像データは前記画像処理部３に入力される。
前記画像処理部３は，前記画像読取部２で読み取られた原稿の画像データや，ＬＡＮ等の通信網を介して接続された図外の情報処理装置から入力された原稿の画像データに対して各種の画像処理を施すものである。前記画像処理部３で画像処理が施された後の画像データは，前記画像形成部４に入力される。
前記画像形成部４は，感光体ドラムや帯電器，現像装置，ＬＳＵなどを有してなり，前記画像処理部３から入力された原稿の画像データに基づいて用紙にトナー像（現像剤）を形成するものである。
そして，前記定着装置５は，前記画像形成部４によってトナー像が形成された用紙に，そのトナー像を溶融定着させる。本発明の実施の形態に係る前記複写機Ｘは，前記定着装置５に関する構成に特徴を有しており，以下，この点について詳説する。

ここに，図２（ａ）は前記定着装置５を側方から見た模式断面図，図２（ｂ）は前記定着装置５を上方から見た模式図，図３は前記定着装置５のシステム構成を示す模式図である。
まず，図２に示すように，前記定着装置５は，前記画像形成部４においてトナー像が転写された後，用紙搬送路５０上に搬送される用紙を圧接しながら回転する定着ローラ６１及び加圧ローラ６２と，鉄などの磁性材料からなる加熱ローラ７１（被加熱部材の一例）と，前記加熱ローラ７１及び前記定着ローラ６１に張架された定着ベルト７２と，前記加熱ローラ７１を誘導加熱するための励磁コイル７３（電磁コイルの一例）と，不図示の駆動機構によって移動可能に支持された遮蔽板７４（遮蔽部材の一例）とを備えている。
前記駆動機構（不図示）は，後述の駆動モータ５４（図３参照）から伝達される駆動力によって，前記遮蔽板７４を図２に示す矢印方向に移動させるためのものである。例えば，前記駆動機構（不図示）は，後述の駆動モータ５４（図３参照）から伝達される駆動力によって，前記遮蔽板７４を所定の回転軸を中心に回動させるアームを有する構成や，前記遮蔽板７４を摺動（スライド移動）させるラックとピニオンを有する構成であることが一例として考えられる。

前記励磁コイル７３は，鉄心などの磁性体コアに電線が巻かれることにより形成されたものであって，前記加熱ローラ７１と予め定められた所定間隔だけ離間した位置に固定されている。もちろん，前記励磁コイル７３は，空芯で巻かれたものであってもかまわない。
前記励磁コイル７３は，少なくとも前記加熱ローラ７１の長手方向（用紙の幅方向）の全域に亘る長さで形成されている。なお，前記加熱ローラ７１の長手方向に複数の電磁コイルを並設することにより，該加熱ローラ７１の長手方向の全域に亘る励磁コイル７３を形成することも他の実施例として考えられる。
前記定着装置５では，前記励磁コイル７３に交流電流を供給して該励磁コイル７３から前記加熱ローラ７１に磁束を作用させ，該加熱ローラ７１に誘導電流（渦電流）を発生させることにより，該加熱ローラ７１を加熱する誘導加熱が行われる。

前記定着ベルト７２は，前記加熱ローラ７１及び前記定着ローラ６１を熱的に結合するものであって，前記加熱ローラ７１から前記定着ローラ６１に熱を伝達することにより該定着ローラ６１を加熱する。
なお，前記加熱ローラ７１及び前記定着ベルト７２を省略して，前記定着ローラ６１を磁性材料で形成しておくことで，前記励磁コイル７３によって前記定着ローラ６１を誘導加熱する構成であってもよい。この場合，前記定着ローラ６１が被加熱部材に相当する。
また，前記定着ベルト７２を磁性材料で形成しておき，該定着ベルト７２を前記励磁コイル７３によって誘導加熱する構成も考えられる。この場合，前記定着ベルト７２が被加熱部材に相当する。なお，このとき前記定着装置５では，前記定着ベルト７２の熱によって前記定着ローラ６１及び前記加圧ローラ６２で圧接された用紙へのトナー像の溶融定着が行われる。

一方，前記遮蔽板７４は，少なくとも前記励磁コイル７３の長手方向の全域に亘る幅，即ち少なくとも前記加熱ローラ７１の長手方向の全域に亘る幅で形成された板状部材である。
前記遮蔽板７４は，銅（反磁性体）などの非磁性材料で形成されており，前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間に介在することにより前記励磁コイル７３から前記加熱ローラ７１に作用する磁束を遮蔽するものである。このとき，前記遮蔽板７４による磁束の遮蔽量は，前記遮蔽板７４と前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１との相対位置によって変化する。即ち，前記遮蔽板７４が，前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間にどれだけ干渉しているかによって遮蔽される磁束量が変化する。

続いて，図３を用いて，前記定着装置５のシステム構成について説明する。
図３に示すように，前記定着装置５は，前記励磁コイル７３への電力供給を行うＩＧＢＴなどのスイッチング素子５１１などの電子部品を有するＰＷＭ制御回路５１と，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどの制御機器を有するＩＨ制御マイコン５２と，前記定着ローラ６１の温度を検出するサーミスタなどの温度センサ５３と，前記駆動機構（不図示）に連結されたステッピングモータ等の駆動モータ５４とを備えている。
前記ＰＷＭ制御回路５１は，前記ＩＨ制御マイコン５２からの指示に基づいて前記スイッチング素子５１１にスイッチング信号を入力することにより，該スイッチング素子５１１のスイッチング動作を制御し，前記励磁コイル７３や不図示のコンデンサなどで形成される電圧（或いは電流）共振回路（不図示）への電力供給を制御する。なお，前記スイッチング素子５１１，前記励磁コイル７３，不図示のコンデンサなどで構成されるインバータ回路については従来（例えば引用文献１参照）と同様であるため，ここでは説明を省略する。

前記温度センサ５３は，前記定着ローラ６１の中央部の温度を検出し，その検出結果を前記制御部６に入力するものである。これにより，前記制御部６は，前記温度センサ５３から入力された検出温度に基づいて，前記定着ローラ６１の温度が予め設定された定着温度（例えば，２００℃程度）となるように前記励磁コイル７３への供給電力値を設定する。以下，ここで設定された供給電力値を加熱電力値という。例えば，前記定着温度及び前記検出温度の温度差と前記加熱電力値との関係を所定の関係式やデータテーブルなどによって予め設定した情報を前記制御部６の内部メモリに記憶させておくことにより，前記制御部６は，前記温度差に応じて前記加熱電力値を設定することが可能である。
ここに，前記温度センサ５３による検出温度に基づいて前記加熱電力値の設定を行うときの前記制御部６が供給電力値設定手段に相当する。なお，前記制御部６によって具現される前記供給電力値設定手段は，前記ＩＨ制御マイコン５２によって具現されるものであってもよい。即ち，前記ＩＨ制御マイコン５２が，前記温度センサ５３によって検出された前記定着ローラ６１の温度に基づいて前記加熱電力値を設定することが考えられる。
そして，前記制御部６で設定された加熱電力値は前記ＩＨ制御マイコン５２に入力される。

前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記制御部６から入力された前記加熱電力値に基づいて，前記ＰＷＭ制御回路５１における前記スイッチング素子５１１のデューティー比を設定する。このとき前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記スイッチング素子５１１のＯＮ／ＯＦＦの切り換え時に前記スイッチング素子５１１に印加される電圧及び前記スイッチング素子５１１に流れる電流が略０になる範囲内で制御するゼロクロス制御が実行されるように（図５（ａ）〜（ｃ）参照），前記スイッチング素子５１１によるスイッチング動作のデューティー比を設定する。ここに，係る制御を実行するときの前記ＩＨ制御マイコン５２がスイッチング制御手段に相当する。なお，前記スイッチング制御手段は，前記ＰＷＭ制御回路５１によって具現されるものであってもよい。
そして，前記ＩＨ制御マイコン５２によって設定されたデューティー比は，前記ＰＷＭ制御回路５１に伝達される。これにより，前記ＰＷＭ制御回路５１では，前記ＩＨ制御マイコン５２によって設定されたデューティー比に基づいて前記スイッチング素子５１１のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング制御を実行する。

ところで，図５（ｄ）〜（ｆ）に示したように，前記ＩＨ制御マイコン５２に指示された前記加熱電力値が小さすぎて，前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作におけるデューティー比が低くなりすぎると（ＯＮ幅が短くなりすぎると），前記ＰＷＭ制御回路５１においてゼロクロス制御（図５（ａ）〜（ｃ）参照）を実現することができなくなり，スイッチング動作時に電力損失が発生することになる。
そこで，本発明の実施の形態に係る複写機Ｘでは，前記定着装置５において，前記ＩＨ制御マイコン５２によって後述の加熱制御処理（図４のフローチャート参照）が実行されることにより，前記加熱電力値が小さすぎて前記ＰＷＭ制御回路５１によるゼロクロス制御を実現することができなくなる場合には，前記スイッチング素子５１１のデューティー比の制御に加えて，前記遮蔽板７４による磁束の遮蔽量を調整することで，前記励磁コイル７３への供給電力値を調整する。以下では，前記定着装置５において，前記スイッチング素子５１１のゼロクロス制御を実現することができる範囲で最も小さい加熱電力値を最低電力値といい，そのときのデューティー比を最低デューティー比という。なお，前記最低電力値及び前記最低デューティー比などは，予め行われる実験やシミュレーションによって既知である。

以下，図４のフローチャートに従って，前記複写機Ｘにおいて前記定着装置５で実行される加熱制御処理の手順の一例について説明する。ここに，図中のＳ１，Ｓ２，…は処理手順（ステップ）番号を表している。
当該加熱制御処理は，前記複合機Ｘにおける画像形成の実行時や待機中など，前記定着装置５に設けられた定着ローラ６１の誘導加熱が行われるときに前記ＩＨ制御マイコン５２によって実行される。なお，前記ＩＨ制御マイコン５２及び前記制御部６が一つの制御部で具現される場合には，該制御部によって当該加熱制御処理が実行される。
まず，ステップＳ１では，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記制御部６で設定された前記加熱電力値が，予め定められた前記最低電力値以下であるか否かを判断する。即ち，ここでは，前記加熱電力値が，前記スイッチング素子５１１のスイッチング制御だけで前記加熱電力値の供給を実現したときに，該スイッチング素子５１１のゼロクロス制御を実現することのできる値であるか否かが判断されている。
ここで，前記加熱電力値が前記最低電力値以下であると判断された場合には（Ｓ１のＹｅｓ側），処理はステップＳ２に移行し，前記加熱電力値が前記最低電力値よりも大きいと判断された場合には（Ｓ１のＮｏ側），処理はステップＳ１１に移行する。

（ステップＳ１１，Ｓ１２）
まず，前記加熱電力値が前記最低電力値よりも大きいと判断され（Ｓ１のＮｏ側），処理がステップＳ１１に移行した場合について説明する。
ステップＳ１１では，前記ＩＨ制御マイコン５２によって前記駆動モータ５４が制御されることにより，前記遮蔽板７４が，前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間に干渉しない位置（例えば図２に示す実線の位置，以下「非遮蔽領域」という）に移動される。なお，前記遮蔽板７４が既に前記非遮蔽領域に存在する場合にはその状態が維持される。このとき，前記遮蔽板７４の位置は，例えばリミットスイッチなどの不図示の位置検出センサによる検出結果や，前記駆動モータ５４の駆動履歴などによって判断すればよい。
続いて，ステップＳ１２では，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記加熱電力値に基づいて前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作のデューティー比を設定し，該デューティー比を前記ＰＷＭ制御回路５１に伝達する。これにより，前記ＰＷＭ制御回路５１では，前記ＩＨ制御マイコン５２から指示されたデューティー比に基づいて，前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作が制御され，前記加熱電力値の出力が実現される。ここでは，前記加熱電力値が前記最低電力値よりも大きく，前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作のデューティー比が前記最低デューティー比よりも大きいため，前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作においてゼロクロス制御を実現することができ，該スイッチング素子５１１における電力損失は発生しない。

（ステップＳ２）
次に，前記加熱電力値が前記最低電力値以下であると判断され（Ｓ１のＹｅｓ側），処理がステップＳ２に移行した場合について説明する。
まず，ステップＳ２では，前記ＩＨ制御マイコン５２によって前記駆動モータ５４が制御されることにより，前記遮蔽板７４が前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間に干渉する位置（例えば図２に示す破線の位置，以下「遮蔽領域」という）に移動される。このとき，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記加熱電力値に基づいて前記遮蔽板７４の移動量を制御することにより，前記遮蔽板７４と前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１との相対位置を調整し，該遮蔽板７４による磁束の遮蔽量を制御する。ここに，かかる制御を行うときの前記ＩＨ制御マイコン５２が遮蔽量制御手段に相当する。
具体的に，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記ＰＷＭ制御回路５１において前記最低デューティー比に基づいて前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作を行ったときに，前記励磁コイル７３への前記加熱電力値の供給を実現することのできる位置に前記遮蔽板７４を移動させる。例えば，予め前記加熱電力値と前記遮蔽板７４の位置との関係を所定の関係式やデータテーブルなどによって設定した情報を前記ＩＨ制御マイコン５２の内部メモリに記憶させておくことにより，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記加熱電力値に応じて前記遮蔽板７４の移動量を設定することが可能である。なお，前記遮蔽板７４の位置は，前述したように例えばリミットスイッチなどの不図示の位置検出センサによる検出結果や，前記駆動モータ５４の駆動履歴などによって判断すればよい。

（ステップＳ３）
そして，前記遮蔽板７４が移動されると，続くステップＳ３では，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記最低電力値に対応する前記最低デューティー比を前記ＰＷＭ制御回路５１に伝達する。これにより，前記ＰＷＭ制御回路５１は，前記ＩＨ制御マイコン５２から指示された前記最低デューティー比に基づいて前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作を制御する。
このように，前記ＩＨ制御マイコン５２は，前記励磁コイル７３への供給電力値が前記最低電力値以下に設定された場合には，前記スイッチング素子５１１によるスイッチング動作のデューティー比を前記最低デューティー比で維持すると共に，前記遮蔽板７４による磁束の遮蔽量を制御することにより前記励磁コイル７３への供給電力値が前記加熱電力値になるように制御を行う。ここに，かかる制御を行うときの前記ＩＨ制御マイコン５２が供給電力値制御手段に相当する。
以上説明したように，前記定着装置５では，前記遮蔽板７４によって前記励磁コイル７３から前記加熱ローラ７１に作用する磁束を弱めることができるため，前記スイッチング素子５１１のスイッチング動作においてゼロクロス制御を実現しつつ（図５の（ａ）〜（ｃ）参照），前記励磁コイル７３への前記最低電力値以下の電力供給を実現することができる。これにより，前記スイッチング素子５１１のＯＮ／ＯＦＦ時における電力損失を防止することができ，該スイッチング素子５１１の熱破壊を防止することができる。

ところで，本実施の形態では，前記遮蔽板７４が，図２に示すように前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間の一方（図２における右側）にのみ設けられている場合を例に挙げて説明したが，反対側の前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間にも同様に前記遮蔽板７４を設けておき，両側から前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１の間を遮るように構成することも他の実施例として考えられる。
さらに，本実施の形態では，前記遮蔽板７４を移動させる場合を例に挙げて説明したが，これに限られず，前記遮蔽板７４と前記励磁コイル７３及び前記加熱ローラ７１との相対位置を変化させることができる構成であれば，例えば前記加熱ローラ７１及び前記励磁コイル７３を移動させる構成も他の実施例として考えられる。

本発明の実施の形態に係る複写機の概略構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図。 本発明の実施の形態に係る定着装置のシステム構成を示す模式図。 本発明の実施の形態に係る複写機において定着装置で実行される加熱制御処理の手順の一例を説明するフローチャート。 スイッチング素子の動作の一例を説明するための図。

符号の説明

１：操作表示部
２：画像読取部
３：画像処理部
４：画像形成部
５：定着装置
６：制御部
５０：用紙搬送路
５１：ＰＷＭ制御回路
５１１：スイッチング素子
５２：ＩＨ制御マイコン
５３：温度センサ
５４：駆動モータ
６１：定着ローラ（被加熱部材の一例）
６２：加圧ローラ
７１：加熱ローラ（被加熱部材の一例）
７２：定着ベルト（被加熱部材の一例）
７３：励磁コイル（電磁コイルの一例）
７４：遮蔽板（遮蔽部材の一例）
Ｓ１，Ｓ２，…，：処理手順（ステップ）番号
Ｘ：複写機（画像形成装置の一例）

Claims (6)

1. 磁性材料からなる被加熱部材に対して所定の間隙を介して配置された電磁コイルと，前記電磁コイルへの電力供給を行うスイッチング素子と，前記スイッチング素子によるスイッチング動作のデューティー比を，前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り換え時に前記スイッチング素子に印加される電圧及び前記スイッチング素子に流れる電流が略０になる範囲内で制御するスイッチング制御手段とを備えてなる定着装置であって，
   前記電磁コイル及び前記被加熱部材の間に介在することにより前記電磁コイルから前記被加熱部材に作用する磁束を遮蔽する遮蔽部材と，
   前記遮蔽部材と前記電磁コイル及び前記被加熱部材とのいずれか一方を移動させ，前記遮蔽部材と前記被加熱部材及び前記電磁コイルとの相対位置を調整することにより前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御する遮蔽量制御手段とを備えてなることを特徴とする定着装置。
2. 前記被加熱部材が，定着ローラ，定着ベルト，定着ローラに熱的に結合された加熱ローラのいずれかである請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ローラ又は前記定着ベルトの温度に基づいて前記電磁コイルへの供給電力値を設定する供給電力値設定手段と，
   前記供給電力値設定手段によって前記電磁コイルへの供給電力値が予め定められた最低電力値以下に設定された場合に，前記スイッチング制御手段に前記スイッチング動作のデューティー比を前記範囲内の最低値で維持させると共に，前記遮蔽量制御手段によって前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御することにより前記電磁コイルへの供給電力値を制御する供給電力値制御手段と，
   を更に備えてなる請求項２に記載の定着装置。
4. 磁性材料からなる被加熱部材に対して所定の間隙を介して配置された電磁コイルを有する定着装置と，前記電磁コイルへの電力供給を行うスイッチング素子と，前記スイッチング素子によるスイッチング動作のデューティー比を，前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り換え時に前記スイッチング素子に印加される電圧及び前記スイッチング素子に流れる電流が略０になる範囲内で制御するスイッチング制御手段とを備えてなる画像形成装置であって，
   前記電磁コイル及び前記被加熱部材の間に介在することにより前記電磁コイルから前記被加熱部材に作用する磁束を遮蔽する遮蔽部材と，
   前記遮蔽部材と前記電磁コイル及び前記被加熱部材とのいずれか一方を移動させ，前記遮蔽部材と前記被加熱部材及び前記電磁コイルとの相対位置を調整することにより前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御する遮蔽量制御手段とを備えてなることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記被加熱部材が，定着ローラ，定着ベルト，定着ローラに熱的に結合された加熱ローラのいずれかである請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記定着ローラ又は前記定着ベルトの温度に基づいて前記電磁コイルへの供給電力値を設定する供給電力値設定手段と，
   前記供給電力値設定手段によって前記電磁コイルへの供給電力値が予め定められた最低電力値以下に設定された場合に，前記スイッチング制御手段に前記スイッチング動作のデューティー比を前記範囲内の最低値で維持させると共に，前記遮蔽量制御手段によって前記遮蔽部材による磁束の遮蔽量を制御することにより前記電磁コイルへの供給電力値を制御する供給電力値制御手段と，
   を更に備えてなる請求項５に記載の画像形成装置。

Images