JP2014119653A - 誘導加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度制御をより正確で高速に、かつ共振周波数が変動した場合にも安定して行うことが可能な誘導加熱定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る誘導加熱定着装置１は、誘導加熱コイルＬ１と、これに接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３と、直流電力を生成する直流電源部３０と、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流を制御するＩＧＢＴ２２，２３と、その駆動信号を生成する駆動信号生成部５を備える。駆動信号生成部５は、駆動信号と誘導加熱コイルＬ１の電流との位相差に基づく位相電圧を生成する位相電圧生成部７０と、起動時の少なくとも一時点において位相電圧、駆動周波数及び出力電力を記憶する記憶部４１と、記憶部４１に記憶された値に基づいて、駆動周波数を含む駆動パラメータを算出する算出部４２と、駆動パラメータに基づいてＩＧＢＴ２２，２３を制御する駆動部９０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置の分野において、トナーを熱溶融させる定着ローラ又は定着ベルトを加熱する際に、電磁誘導により熱を生じさせる誘導加熱定着装置を備える画像形成装置が知られている。誘導加熱定着装置は、誘導加熱コイルに交流電流を流して交流磁界を発生させ、この交流磁界により、定着ローラ又は定着ベルトの内部に配置された導体部に渦電流を発生させてジュール熱を生じさせる。誘導加熱コイルには、直列にコンデンサが接続され、これらの誘導加熱コイル及びコンデンサにより共振回路が形成されている。共振回路には、共振回路に流れる交流電流を制御するためのスイッチング素子が接続されている。導体部の温度の調整は、スイッチング素子の駆動周波数やデューティ比を調整することによって行われる（例えば特許文献１〜３参照）。

特開２００８−５１９５１号公報 特開２００８−１４５９９０号公報 特開２０１１−１８６２３３号公報

特許文献１に記載の技術では、駆動周波数と電力との関係に基づいて、駆動周波数を所望の電力値に対応する値とすることにより、電力の調整が行われる。電力は、共振回路の共振周波数において極大値をとる。したがって、所望の電力に対応する駆動周波数は、共振回路の共振周波数より高周波側に１個と、低周波側に１個と、の計２個が存在する。このため、電力を安定に制御するためには、共振回路の共振周波数より高周波数側又は低周波数側のいずれか一方の周波数領域のみを使用する必要がある。

ここで、共振回路の共振周波数は、負荷のばらつき等により変動する。そのため、例えば特許文献１の技術のように、共振周波数よりも高周波数側の領域を使用する場合、どのような条件下でも駆動周波数が共振周波数よりも高周波数側にあることを保証するためには、駆動周波数の下限値を共振周波数と比べてある程度高くする必要がある。したがって、共振周波数に近い領域でスイッチング素子を駆動して、電力を大きくすることができなくなる。また、特許文献１に記載の技術では、駆動周波数のみを変動させることにより誘導加熱コイルへの出力電力を制御しているため、温度検出センサ出力から所望の電力値を算出し、算出された電力値に基づいて周波数を変動させることにより、誘導加熱コイルへの出力電力を所望の電力値に近づける制御を正確に行うことが難しかった。

本発明は、温度制御をより正確で高速に、かつ共振周波数が変動した場合にも安定して行うことが可能な誘導加熱定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る誘導加熱定着装置は、誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに接続されたコンデンサと、直流電力を生成する直流電源部と、直流電源部から誘導加熱コイルに供給される電流を制御するスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備えている。駆動信号生成部は、駆動信号と誘導加熱コイルに供給される電流との位相差に基づく位相電圧を生成する位相電圧生成部と、起動時に誘導加熱コイルへの出力電力を増加させる過程における少なくとも１つの時点において、当該時点での位相電圧、駆動信号の周波数である駆動周波数、及び出力電力を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力の値に基づいて、駆動周波数を含む駆動パラメータを算出する算出部と、算出部により算出された駆動パラメータに基づいて、スイッチング素子を制御する駆動部と、を有する。

この誘導加熱定着装置では、駆動信号生成部において、記憶部により、起動時の少なくとも１つの時点において、当該時点での位相電圧、駆動周波数、及び出力電力が記憶されている。そして、算出部により、記憶部に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力の値に基づいて駆動パラメータが算出される。そして、駆動パラメータに基づいて、スイッチング素子が制御される。このため、記憶部に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力といった数値には誘導加熱定着装置の変動やばらつきが反映されており、これらの数値に基づいて、誘導加熱コイルへ出力される電力が制御される。したがって、この誘導加熱定着装置によれば、温度制御をより正確で高速に、かつ共振周波数が変動した場合にも安定して行うことが可能となる。

また、誘導加熱定着装置において、駆動パラメータには、駆動信号のデューティ比が含まれていてもよい。この場合、駆動周波数を一定としたまま、デューティ比を変化させることにより、スイッチング素子を制御することができるため、誘導加熱コイルへの出力電力の制御の自由度が高まり、一層正確で高速な温度制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置において、算出部により算出された駆動パラメータに基づく制御を開始した後、位相電圧が所定の範囲外の値である場合に、位相電圧が所定の範囲内の値となるように、記憶部に記憶された駆動周波数を変更してもよい。この場合、誘導加熱コイルとキャパシタにより構成される共振回路の共振周波数の変動等により位相電圧が所定の範囲外の値となった場合に、駆動周波数を変更することができるため、共振回路の共振周波数の変動に対応して誘導加熱コイルへの出力電力の制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置において、駆動周波数の変更時には、変更後の駆動周波数の値に応じて、位相電圧の所定の範囲を変更してもよい。この場合、駆動周波数の変動に応じた適切な位相電圧の範囲に位相電圧が入るように、誘導加熱コイルへの出力電力の制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置において、位相電圧が所定の最小値を下回った場合に、誘導加熱コイルに供給される電流を遮断してもよい。この場合、駆動周波数が低くなりすぎて、誘導加熱コイルへの出力電力が過大となった場合に、誘導加熱コイルに供給される電流が遮断されるため、誘導加熱コイルへの出力電力の制御を安全に行うことができる。

また、誘導加熱定着装置において、位相電圧生成部は、駆動信号と誘導加熱コイルに供給される電流との位相差を表す位相差パルス信号を生成する位相差パルス生成回路と、位相差パルス生成回路により生成された位相差パルス信号を平滑化することにより位相電圧を生成するローパスフィルタと、を備えていてもよい。この場合、位相差パルス信号をそのまま使用する場合と比較して、位相差パルス信号が入ったタイミングで割り込み制御を行う必要がないため、駆動信号生成部等における処理に支障をきたすことがなくなる。また、パルス幅が小さくなった場合にパルス幅を正確に計測できなくなることによる誤動作の発生を防止することもできる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上述の誘導加熱定着装置を備える。この画像形成装置においても、上述した誘導加熱定着装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、温度制御をより正確で高速に、かつ共振周波数が変動した場合にも安定して行うことが可能な誘導加熱定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る誘導加熱定着装置の回路図である。 半導体スイッチング素子の駆動電圧、誘導加熱コイルの電流及び位相差パルス信号を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置における起動時の処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置におけるＥｎａｂｌｅ確認処理を示すフローチャートである。 図３に続く、第１実施形態に係る誘導加熱定着装置における起動時の処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置における温度制御時の処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置の起動時の電圧及び電流の波形を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置における位相電圧と出力電力との関係を示す図である。 第１実施形態に係る誘導加熱定着装置の起動時の出力電力及び発熱ベルト温度を示す図である。 第２実施形態に係る誘導加熱定着装置の位相電圧と出力電力との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る誘導加熱定着装置の構成について、図１及び図２を参照しつつ説明する。誘導加熱定着装置１は、例えば画像形成装置に設けられ、トナー像をシート上に定着させるための装置である。誘導加熱定着装置１は、定着ローラ１０を備える。定着ローラ１０は、加熱されることにより、トナーを熱溶融させる。定着ローラ１０の内部には、導体部が配置されている。この導体部の周囲に交流磁界が発生すると、導体部に渦電流が流れ、この渦電流に起因するジュール熱により、定着ローラ１０が加熱される。定着ローラ１０の温度は、後述するように、ＰＩＤ制御により制御される。このＰＩＤ制御を行うために、定着ローラ１０には、定着ローラ１０の温度を検知するための温度センサ２１が設けられている。なお、誘導加熱定着装置１は、定着ローラ１０に代えて、定着ベルトを備えていてもよい。以下の説明では、誘導加熱定着装置１が定着ローラ１０を備えるものとする。

誘導加熱定着装置１は、定着ローラ１０の加熱のための交流磁界を発生するハーフブリッジ出力回路２０を備える。ハーフブリッジ出力回路２０は、誘導加熱コイルＬ１を備える。誘導加熱コイルＬ１に交流電流が流れると、誘導加熱コイルＬ１の周囲に交流磁界が発生し、この交流磁界が定着ローラ１０に渦電流を流す。

ハーフブリッジ出力回路２０は、直列に接続された２個のコンデンサＣ２，Ｃ３を備える。誘導加熱コイルＬ１の一端は、コンデンサＣ２とコンデンサＣ３との間に接続される。これらの誘導加熱コイルＬ１及びコンデンサＣ２，Ｃ３が、共振回路を構成する。この共振回路は、固有の共振周波数を有する。

ハーフブリッジ出力回路２０は、直列に接続された２個のＩＧＢＴ２２，２３（スイッチング素子）を備える。ＩＧＢＴ２２のエミッタは、ＩＧＢＴ２３のコレクタに接続される。ＩＧＢＴ２２のエミッタ及びＩＧＢＴ２３のコレクタは、電流トランス２４の一次側巻線を介して誘導加熱コイルＬ１の一端に接続される。誘導加熱コイルＬ１の他端は、コンデンサＣ２の一端及びコンデンサＣ３の一端に接続されている。ＩＧＢＴ２２，２３のゲートは、駆動部９０を介して温度制御部４０に接続されている。このように、ハーフブリッジ回路を構成するＩＧＢＴ２２，２３は、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流を制御する。電流トランス２４は、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流の大きさを検出するために設けられている。図１においては、便宜上、電流トランス２４の一次側巻線の接続構成のみをハーフブリッジ出力回路２０内に示し、電流トランス２４の二次側巻線の接続構成については、図１の左下側に分離して示している。電流トランス２４の二次側巻線には、電流トランス２４の二次側巻線に電流が流れることを可能とするために、抵抗Ｒ３が並列に接続されている。

誘導加熱定着装置１は、直流電力を生成する直流電源部３０をさらに備える。直流電源部３０は、交流電源Ｖ１、ヒューズ３１、ダイオードブリッジＤＢ１、バリスタ３２、コモンモードチョークコイル３３及びコンデンサＣ１を備える。交流電源Ｖ１は、例えば商用電源である。ヒューズ３１は、過電流が流れた場合に溶けて切断されることにより、回路を保護する。ダイオードブリッジＤＢ１は、交流電源Ｖ１からの交流電流を整流し、直流を出力する。バリスタ３２は、サージ電圧などにより高電圧がかかった場合に抵抗値が低くなることにより、その両端間の電圧が極端に高くなることを防止し、サージ電圧から回路を保護する。コモンモードチョークコイル３３は、コモンモードのノイズ電流を除去する。このコモンモードチョークコイル３３とコンデンサＣ１とが、ノイズフィルタを形成する。ダイオードブリッジＤＢ１の直流側の２つの端子は、コモンモードチョークコイル３３を介してハーフブリッジ出力回路２０に接続される。これらの２つの端子間には、直列に接続された２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、ＡＣ電圧を検出するために設けられている。

誘導加熱定着装置１は、ＩＧＢＴ２２，２３を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部５を備える。駆動信号生成部５は、少なくとも、位相電圧生成部７０と、記憶部４１及び算出部４２を含んだ温度制御部４０と、駆動部９０と、を備える。これらの詳細な構成については、後述する。

駆動信号生成部５は、温度制御部４０を備える。温度制御部４０は、例えばメモリを内蔵する１個のマイクロコントローラである。温度制御部４０は、記憶部４１、算出部４２、設定レジスタ４３、ＡＤＣ４４、入力電力算出部４５、割込み／ＩＯポート４６、ＡＤＣ４７、ＰＩＤ演算部４８、ＤＡＣ４９及び駆動パルス生成カウンタ５１を備える。

記憶部４１は、後述する位相電圧の値、ＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号の周波数である駆動周波数の値、及び誘導加熱コイルＬ１への出力電力の値を記憶する。

算出部４２は、後述する方法により、記憶部４１に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力の値に基づいて、ＩＧＢＴ２２，２３を駆動するための駆動信号の駆動周波数を含む駆動パラメータを算出する。駆動パラメータには、駆動周波数の他、ＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号のＰＷＭデューティ比、定着ローラ１０の温度を制御する際のＰＩＤ制御のための比例定数の選択、などがある。算出部４２は、その他の演算として、例えば温度制御部４０の動作状態の制御や、誘導加熱コイルＬ１への出力電力が過大となった場合に電流を遮断するための判定処理を行うようにしてもよい。

設定レジスタ４３は、算出部４２での演算に使用されるレジスタ値を記憶する。レジスタ値の例としては、最大電力値Ｐｏ＿Ｍａｘ、設定温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ、温度制御開始温度Ｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌ、共振周波数、最大周波数ｆＭａｘ、ＰＷＭデューティ比の最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘと最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎ、ＰＩＤ制御のための比例定数である比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄ、などがある。これらのレジスタ値がどのように使用されるかについては、後述する。

ＡＤＣ４４は、後述の整流回路８１によって出力された、誘導加熱コイルＬ１に流れる電流の大きさを表す信号、及び後述のＡＣ電圧フィルタ・増幅回路部８６によって出力された、ハーフブリッジ出力回路２０に印加される電圧の大きさを表す信号をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器である。

入力電力算出部４５は、ＡＤＣ４４によって出力された、電流及び電圧の大きさを示すデジタル信号を乗算し、誘導加熱コイルＬ１への入力電力を算出する。

割込み／ＩＯポート４６は、後述のコンパレータ８５及びコンパレータ８７の入力を受け付ける部分である。割込み／ＩＯポート４６は、コンパレータ８５，８７からの入力が変化した際に割込み信号を発生させてもよいし、通常のＩＯ処理により、コンパレータ８５，８７からの信号入力を受け付けるようにしてもよい。

ＡＤＣ４７は、温度センサ２１によって出力された、定着ローラ１０の温度を表す温度信号をデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器である。

ＰＩＤ演算部４８は、ＡＤＣ４７から入力された定着ローラ１０の表面温度を検知する温度センサ２１の温度情報に基づき、ＰＩＤ演算を行って、定着ローラ１０の設定温度を維持するために必要な出力電力を決定し、この出力電力を算出部４２に送信する。

ＤＡＣ４９は、算出部４２によって演算された、位相電圧の最小値をＤＡ変換してコンパレータ８５に出力するとともに、算出部４２によって演算された、誘導加熱コイルＬ１に流れる電流の最大値をＤＡ変換してコンパレータ８７に出力する。

駆動パルス生成カウンタ５１は、ＩＧＢＴ２２，２３を駆動するための駆動信号としての駆動パルスを生成するためのカウンタである。駆動パルス生成カウンタ５１には、算出部４２から、カウント上限値ＰＷＭＣｏｕｎｔが出力される。駆動パルス生成カウンタ５１は、カウント値を０にリセットした後、基準クロックに基づいてカウント値を１からカウント上限値ＰＷＭＣｏｕｎｔまでカウントし、カウント値がカウント上限値に達すると、再びカウント値を０にリセットし、再びカウントを始める。駆動パルス生成カウンタ５１は、カウント値が０にリセットされてから、再びカウント値が０にリセットされるまでの時間、ＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号の１周期とする。したがって、カウント上限値ＰＷＭＣｏｕｎｔは、ＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号の駆動周波数に反比例する。

また、駆動パルス生成カウンタ５１には、算出部４２からＰＷＭデューティ比の値が出力される。駆動パルス生成カウンタ５１は、カウント上限値ＰＷＭＣｏｕｎｔによって規定される駆動信号の１周期のうち、このＰＷＭデューティ比に比例した時間長においてパルスのレベルをＨｉとし、残りの時間長においてパルスのレベルをＬｏｗとすることにより、ＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号を生成する。なお、駆動パルス生成カウンタ５１は、ＩＧＢＴ２２の駆動信号の位相と、ＩＧＢＴ２３の駆動信号の位相とが１８０度ずれるように、ＩＧＢＴ２２及びＩＧＢＴ２３それぞれの駆動信号を生成する。

メインＣＰＵ６０は、誘導加熱定着装置１の外部に設けられ、温度制御部４０に対して信号を入出力して、誘導加熱定着装置１の制御を行う。メインＣＰＵ６０は、温度制御部４０に対して、誘導加熱定着装置１の動作開始を指示するＳＴＡＲＴ信号及び誘導加熱定着装置１の動作停止を指示するＳＴＯＰ信号を送信する。また、メインＣＰＵ６０は、温度制御部４０から、プリント可能規定温度になっていることを示すＲＥＡＤＹ信号及び何らかのエラーが発生していることを示すＥＲＲＯＲ信号を受信する。さらに、メインＣＰＵ６０は、設定レジスタ４３との間で、データを書き込み、又は読み出すためのＤＡＴＡ信号を送受信する。

駆動信号生成部５は、位相電圧生成部７０を備える。位相電圧生成部７０は、リミッタ回路７１、位相比較論理回路７２（位相差パルス生成回路）、及びＬＰＦ（Low Pass Filter）７３を備える。

リミッタ回路７１は、電流トランス２４の二次側巻線に接続されている。リミッタ回路７１は、電流トランス２４によって検出された、誘導加熱コイルＬ１の電流の振幅を制限する。

位相比較論理回路７２は、駆動パルス生成カウンタ５１から出力された駆動信号の位相と、リミッタ回路７１から出力された、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流であるコイル電流との位相を比較して、これら位相の差に応じたパルスである位相差パルス信号を生成する。この位相差パルス信号の一例は、図２に示されるように、例えば、ＩＧＢＴ２２の駆動信号である駆動電圧１が正であり、かつコイル電流の値が負である時間にのみ、ＤＣ５ボルトとなり、その他の時間には０ボルトとなるようなパルスである。この場合、位相差パルス信号は、コイル電流の駆動電圧１に対する位相遅れ時間に比例した時間長のパルスとなる。位相比較論理回路７２による位相差パルス信号の生成のしかたは、図２に示した例には限定されず、駆動信号の位相と誘導加熱コイルＬ１の電流の位相との位相差に応じたパルスであれば、どのようなものでもよい。また、パルスの電圧値も、ＤＣ５ボルトでなく、例えばＤＣ３．３ボルトであってもよい。

ＬＰＦ７３は、位相比較論理回路７２により生成されたパルスを平滑化することにより、位相電圧を生成するローパスフィルタである。この位相電圧は、コイル電流の駆動電圧１に対する位相遅れ時間に比例する。また、位相遅れ時間が同じである場合には、位相電圧は、駆動電圧の周波数に比例した値となる。表１に、位相差パルス信号の電圧値がＤＣ５ボルトの場合における、駆動信号の周波数が３０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ、位相遅れ時間が１μ秒から２５μ秒の場合の位相電圧値を示す。

駆動信号生成部５は、さらに整流回路８１、アンプ８２，８３，８４、コンパレータ８５、ＡＣ電圧フィルタ・増幅回路部８６、コンパレータ８７を備える。

整流回路８１は、電流トランス２４の二次側巻線に接続されている。整流回路８１は、電流トランス２４により検出された、誘導加熱コイルＬ１に供給されるＡＣ電流を整流して、ＡＤＣ４４及びコンパレータ８７に出力する。

アンプ８２，８３，８４は、ＬＰＦ７３により検出された位相電圧を増幅し、それぞれ電圧信号ＰｈａｓｅＶ１，ＰｈａｓｅＶ２，ＰｈａｓｅＶ３をＡＤＣ４４へ出力する。アンプ８２，８３，８４の利得はそれぞれ異なっている。アンプ８２の利得が最も大きく、アンプ８４の利得が最も小さく、アンプ８３の利得は、アンプ８２の利得とアンプ８４の利得の中間程度である。このように、異なる利得のアンプ８２，８３，８４を用いることにより、次の効果が得られる。すなわち、位相電圧の値が０ボルトに近い小さな値である場合には、大きな利得のアンプ８２から出力された、十分に増幅された電圧信号ＰｈａｓｅＶ１を用いることにより、位相電圧をノイズに埋もれさせることなく正確な制御が可能となる。一方で、位相電圧の値が大きな値である場合には、小さな利得のアンプ８４から出力された電圧信号ＰｈａｓｅＶ３を用いることにより、位相電圧が過剰に増幅されることによる電圧信号の飽和を防げるため、広い範囲の位相電圧に対して正確な制御が可能となる。

コンパレータ８５は、アンプ８２から出力された、増幅された位相電圧と、算出部４２からＤＡＣ４９を介して出力された位相電圧の最小値とを比較する。位相電圧が小さすぎる場合には、大きな利得のアンプ８２により位相電圧が大きく増幅されたとしても、算出部４２により出力された位相電圧の最小値よりも小さくなる。この場合、割込み／ＩＯポート４６は、コンパレータ８５の出力結果に応じて、位相電圧所定の最小値を下回っている旨を示す信号を算出部４２に出力する。この場合、算出部４２は、例えば、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流を遮断するようにＩＧＢＴ２２，２３を制御することにより、誘導加熱コイルＬ１への出力電力が過大となった場合に、誘導加熱コイルＬ１への出力電力の制御を安全に行うことができる。

ＡＣ電圧フィルタ・増幅回路部８６は、ダイオードブリッジＤＢ１により出力された電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧して得られたＡＣ電圧を低域通過させるローパスフィルタと、このローパスフィルタの出力を増幅するアンプと、このアンプの出力電圧を、ハーフブリッジ出力回路２０や直流電源部３０のグラウンド電位から温度制御部４０のグラウンド電位に合わせて伝送するためのアイソレーション部を含む。

駆動信号生成部５は、さらに駆動部９０を備える。駆動部９０は、フォトカプラ９１及びＩＧＢＴ駆動回路９２を含む。フォトカプラ９１は、例えば発光ダイオードと、個の発光ダイオードからの光を受光するフォトトランジスタとからなる。フォトカプラ９１は、ハーフブリッジ出力回路２０及び直流電源部３０のグラウンド電位と温度制御部４０のグラウンド電位を分離しながら、駆動パルス生成カウンタ５１により生成された駆動信号をＩＧＢＴ駆動回路９２に伝達する。ＩＧＢＴ駆動回路９２は、駆動パルス生成カウンタ５１からフォトカプラ９１を介して受信した駆動信号に基づき、ＩＧＢＴ２２，２３のゲート電極を駆動する。

次に、このような構成を備えた誘導加熱定着装置における、定着ロールの温度の制御方法について、図３〜９を参照しつつ説明する。図３及び図５は、定着ロールの電力制御時の温度の制御方法を示すフローチャートである。図４は、定着ロールの温度の制御において行われるＥｎａｂｌｅ確認処理を示すフローチャートである。図６は、定着ロールの温度制御時の温度の制御方法を示すフローチャートである。図７は、誘導加熱定着装置の電源投入時から最大電力に至るまでの各部の電圧及び電流の波形を模式的に示す図である。図８は、誘導加熱定着装置の電源投入時から温度制御状態に入るまでの位相電圧と出力電力との関係を示す図である。図９は、誘導加熱定着装置の起動時から、定着ロールの温度が定常状態となるまでの定着ロール温度と、誘導加熱コイルへの出力電力との変動を示す図である。以下、図３及び図６に沿って、定着ロールの温度の制御方法の説明を行うが、必要に応じて他の図を参照する。

まず、メインＣＰＵ６０が、設定レジスタ４３のレジスタ値を適宜設定する初期レジスタ設定処理を行う（ステップＳ１）。初期レジスタ設定処理で設定されるレジスタ値は、例えば、最大周波数ｆＭａｘ、最大電力Ｐｏ＿Ｍａｘ、リミット電力Ｐｏ＿Ｌｉｍｉｔ、温度制御開始温度Ｔ＿Ｃｏｎｔｒｏｌ、ＰＷＭデューティ比最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘ、ＰＷＭデューティ比最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎ、ソフトスタート時間ｓｏｆｔｓｔａｒｔ＿ｔｉｍｅなどである。

次に、算出部４２が、イネーブル信号ＥｎａｂｌｅがＬｏｗになっているか否かを確認する（ステップＳ２）。イネーブル信号Ｅｎａｂｌｅは、通常時はＨｉであり、誘導加熱定着装置１の動作開始を指示するＳＴＡＲＴ信号がメインＣＰＵ６０から温度制御部４０に入ることによりＬｏｗとなる。また、誘導加熱定着装置１の動作停止を指示するＳＴＯＰ信号がメインＣＰＵ６０から温度制御部４０に入ることによりＨｉとなる。その他、誘導加熱定着装置１において何らかの異常が発生した場合に、イネーブル信号ＥｎａｂｌｅがＨｉになるようにしてもよい。

次に、算出部４２が、駆動パルス生成カウンタ５１を介してＰＷＭ駆動信号を定着ローラ１０に出力開始するとともに、出力電力Ｐｏ＿３を算出し、出力電力Ｐｏ＿３などの各種パラメータを記憶部４１に保存する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、出力電力値Ｐｏ＿３は、ＡＣ電圧フィルタ・増幅回路部８６を介して得られたＡＣ電圧値と、電流トランス２４を介して得られたＡＣ電流値と、補正係数Ｘとを乗算することにより算出される。補正係数Ｘは、ＡＣ電圧値とＡＣ電流値との積と、実際の出力電力値との間のずれを補正するための係数である。補正係数Ｘは、例えばＡＣ電圧値及びＡＣ電流値に対応したテーブルに格納されていてもよい。また、以下で説明する各ステップにおいても、出力電力は、同様にして計算される。

この段階では、駆動周波数に反比例するレジスタ値ＰＷＭＣｏｕｎｔの値は、最大周波数ｆＭａｘに対応した値である。なお、この時の最大周波数ｆＭａｘを、値Ｆ２として記憶部４１に記憶させておく。この値Ｆ２は、後で説明する温度制御時に用いられる。また、ＰＷＭデューティ比を示すレジスタ値ＰＷＭＤｕｔｙは、最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎである。ステップＳ３でのＩＧＢＴ２２，２３の駆動信号である駆動電圧１，２と、誘導加熱コイルＬ１の電流であるコイル電流と、位相比較論理回路７２の出力である位相電圧パルスと、ＬＰＦ７３の出力である位相電圧と、の波形は、図７のＴＺ１の部分に示される通りである。ステップＳ３での位相電圧及び出力電力は、図８の点Ｐ１（Ｖ２，Ｐｏ＿３）に相当する。また、ステップＳ３は、図９では、時間Ｔ＝０でインバータ出力電力が０から上昇を始める時点に相当する。

次に、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比を増加させる（ステップＳ４）。具体的には、レジスタ値ＰＷＭＤｕｔｙを増加させる。このステップＳ４は、図７では時間帯ＴＺ２に相当する。時間帯ＴＺ２では、時間帯ＴＺ１と比較して駆動電圧１及び駆動電圧２のデューティ比が増加している。また、ステップＳ４は、図８では、点Ｐ１（Ｖ２，Ｐｏ＿３）から、位相電圧をＶ２としたまま、点Ｐ２（Ｖ２，Ｐｏ＿２）まで移動することに相当する。なお、図８において、曲線Ｗ１は、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘであることを示し、曲線Ｗ２は、ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎであることを示す。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ５）。ここで、Ｅｎａｂｌｅ確認処理について、図４を参照して説明する。Ｅｎａｂｌｅ確認処理では、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ信号がＨｉであるか否かを判定する（ステップＳ６１）。Ｅｎａｂｌｅ信号がＨｉであれば、算出部４２は、誘導加熱定着装置１の制御動作を停止する。Ｅｎａｂｌｅ信号がＨｉでなければ、そのままＥｎａｂｌｅ確認処理を終え、元の処理に復帰する。

次に、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっているか否かを判定する（ステップＳ６）。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていなければ、ステップＳ４に戻る。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていれば、次のステップＳ７に進む。

次に算出部４２が、このときの位相電圧値Ｖ２を記憶部４１に保存するとともに、出力電力Ｐｏ＿２を算出し、記憶部４１に保存する（ステップＳ７）。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ８）。そして、算出部４２が、出力電力をＰｏ＿２に保ったまま、ＰＷＭデューティ比及び駆動周波数を低下させつつ、ＰＷＭ出力を続ける（ステップＳ９）。また、ステップＳ９は、図８では、電力＝Ｐｏ＿２の直線に沿って、ＰＷＭデューティ比及び位相電圧を低下させながら、点Ｐ２（Ｖ２，Ｐｏ＿２）から点Ｐ３（Ｖ１，Ｐｏ＿２）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ１０）。そして、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっていなければ、ステップＳ９に戻る。ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっていれば、次のステップＳ１２に進む。

次に、算出部４２が、駆動周波数を一定としたまま、ＰＷＭデューティ比を増加させる（ステップＳ１２）。そして、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ１３）。

次に、算出部４２が、駆動周波数を一定としたまま、ＰＷＭデューティ比を増加させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は、図８では、位相電圧＝Ｖ１の直線に沿って、ＰＷＭデューティ比を増加させながら、点Ｐ３（Ｖ１，Ｐｏ＿２）から点Ｐ４（Ｖ１，Ｐｏ＿１）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ１３）。そして、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっているか否かを判定する（ステップＳ１４）。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていなければ、ステップＳ１２に戻る。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていれば、次のステップＳ１５に進む。

次に、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘとなったときの出力電力Ｐｏ＿１を算出し、記憶部４１に保存するとともに、このときの位相電圧Ｖ１と駆動周波数Ｆ１とを記憶部４１に保存する（ステップＳ１５）。

次に、算出部４２が、出力電力をＰｏ＿１に保ったまま、ＰＷＭデューティ比及び駆動周波数を低下させつつ、ＰＷＭ出力を続ける（ステップＳ１６）。ステップＳ９は、図８では、電力＝Ｐｏ＿１の直線に沿って、ＰＷＭデューティ比及び位相電圧を低下させながら、点Ｐ４（Ｖ１，Ｐｏ＿１）から点Ｐ５（Ｖ０，Ｐｏ＿１）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ１７）。そして、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっているか否かを判定する（ステップＳ１８）。ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっていなければ、ステップＳ１６に戻る。ＰＷＭデューティ比が最小値ＰＷＭ＿Ｍｉｎになっていれば、次のステップＳ１９に進む。

次に、算出部４２が、駆動周波数を一定としたまま、ＰＷＭデューティ比を増加させる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９は、図８では、位相電圧＝Ｖ０の直線に沿って、ＰＷＭデューティ比を増加させながら、点Ｐ５（Ｖ０，Ｐｏ＿１）から点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ２０）。そして、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていなければ、ステップＳ１９に戻る。ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘになっていれば、次のステップＳ２２に進む。

次に、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比が最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘとなったときの出力電力Ｐｏ＿Ｍａｘを算出し、記憶部４１に保存するとともに、このときの位相電圧Ｖ０と駆動周波数Ｆ０とを、記憶部４１に保存する（ステップＳ２２）。

次に、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比を最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘとしたまま、駆動周波数を低下させて出力電力を増加させる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３は、図８では、曲線Ｗ１に沿って、点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）から点Ｐ７（ＶＬ，Ｐｏ＿Ｌｉｍｉｔ）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ２４）。そして、算出部４２が、出力電力を算出し、出力電力がＰｏ＿Ｌｉｍｉｔになっているか否かを判定する（ステップＳ２５）。出力電力がＰｏ＿Ｌｉｍｉｔになっていなければ、ステップＳ２３に戻る。出力電力がＰｏ＿Ｌｉｍｉｔになっていれば、次のステップＳ２６に進む。

次に、算出部４２が、出力電力がＰｏ＿Ｌｉｍｉｔになったときの位相電圧ＶＬを記憶部４１に保存する（ステップＳ２６）。そして、算出部４２が、ＰＷＭデューティ比を最大値ＰＷＭ＿Ｍａｘとしたまま、駆動周波数を上昇させて出力電力を減少させる（ステップＳ２７）。ステップＳ２７は、図８では、曲線Ｗ１に沿って、点Ｐ７（ＶＬ，Ｐｏ＿Ｌｉｍｉｔ）から点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）へ移動することに相当する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ２８）。そして、算出部４２が、出力電力を算出し、出力電力がＰｏ＿Ｍａｘになっているか否かを判定する（ステップＳ２９）。出力電力がＰｏ＿Ｍａｘになっていなければ、ステップＳ２７に戻る。出力電力がＰｏ＿Ｌｉｍｉｔになっていれば、次のステップＳ３０に進む。

以上で説明したステップＳ１〜Ｓ２９は、図９では、時間０から時間ｔ＿ｓｏｆｔｓｔａｒｔまでの間の、インバータ出力電力を０からＰｏ＿Ｍａｘまで上昇させている部分に相当する。

次に、算出部４２が、定着ローラ１０の温度が温度制御開始温度Ｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌまで上昇したか否かを判定する（ステップＳ３０）。定着ローラ１０の温度がＴ＿ｃｏｎｔｒｏｌに達していなければ、再びステップＳ３０に戻り、引き続き駆動周波数、デューティ比ともに最大としたまま定着ローラ１０の温度を上昇させる。定着ローラ１０の温度がＴ＿ｃｏｎｔｒｏｌに達したら、図６のステップＳ３１に進む。ステップＳ３０は、図８では、点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）上に停止し続けることに相当する。また、ステップＳ３０は、図９では、時刻ｔ＿ｓｏｆｔｓｔａｒｔから時刻ｔ＿ｃｈａｎｇｅまでの間に相当する。時刻ｔ＿ｃｈａｎｇｅは、定着ローラ１０の温度がＴ＿ｃｏｎｔｒｏｌに達する時刻である。以上で説明したステップＳ１〜Ｓ３０は、定着ローラ１０の温度を常温から、所定の温度Ｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌまで上昇させる電力制御に相当する。

以下、図６に移り、定着ローラ１０の温度をＰＩＤ制御する際の温度制御について説明する。まず、温度制御、すなわちＰＩＤ制御を開始する（ステップＳ３１）とともに、必要な初期設定を行う。具体的には、旧モード値を１に設定するとともに、変数ＰＷＭ＿ｗｉｄｅをＰＷＭ＿Ｍａｘ−ＰＷＭ＿Ｍｉｎに設定する。

ここで、温度制御値のモード値について、図８を参照して説明する。本実施形態において、温度制御時のモードは、目標出力電力値に応じた３つのモードに分かれている。

第１のモードは、モード値が１のモードであり、出力電力がＰｏ＿１以上Ｐｏ＿Ｍａｘ以下の場合である。この第１のモードでは、位相電圧をＶ０としたまま、デューティ比を調節することにより、出力電力値をＰｏ＿１以上Ｐｏ＿Ｍａｘ以下で調節する。図８でいえば、点Ｐ５（Ｖ０，Ｐｏ＿１）と点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）との間でデューティ比を調節するモードである。

第２のモードは、モード値が２のモードであり、出力電力がＰｏ＿２以上Ｐｏ＿１未満の場合である。この第２のモードでは、位相電圧をＶ１としたまま、デューティ比を調節することにより、出力電力値をＰｏ＿２以上Ｐｏ＿１以下で調節する。図８でいえば、点Ｐ３（Ｖ１，Ｐｏ＿２）と点Ｐ４（Ｖ０，Ｐｏ＿１）との間でデューティ比を調節するモードである。

第３のモードは、モード値が３のモードであり、出力電力がＰｏ＿３以上Ｐｏ＿２未満の場合である。この第３のモードでは、位相電圧をＶ２としたまま、デューティ比を調節することにより、出力電力値をＰｏ＿３以上Ｐｏ＿２以下で調節する。図８でいえば、点Ｐ１（Ｖ２，Ｐｏ＿３）と点Ｐ２（Ｖ２，Ｐｏ＿２）との間でデューティ比を調節するモードである。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ３１の後、ＰＩＤ演算部４８が、ＰＩＤ演算を行って目標出力電力値を決定し、目標出力電力値に基づいて算出部４２がモード値を１〜３のいずれかに設定する（ステップＳ３２）。

ＰＩＤ演算部４８は、次式（１）により、目標出力電力値Ｐｔ＿ｎを決定する。
Pt_n=Kp*(e_n-e_n-1)+Ki*e_n+Kd*((e_n-e_n-1)-(e_n-1-e_n-2))+Pt_n-1 ・・・（１）

式（１）において、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインの値である。Ｐｔ＿ｎ，Ｐｔ＿ｎ−１は、それぞれ、第ｎ回目、第（ｎ−１）回目の出力電力の値である。ｅ_ｎ，ｅ_ｎ−１は、それぞれ、第ｎ回目、第（ｎ−１）回目の、温度センサ２１により得られた定着ローラ１０の実際の温度と、予め定められた定着ローラ１０の目標温度Ｔ＿ｔａｒｇｅｔとの残差である。

そして、算出部４２は、目標出力電力値がＰｔ＿ｎがＰｏ＿１以上であれば、モード値を１に設定する。目標出力電力値Ｐｔ＿ｎがＰｏ＿２以上Ｐｏ＿１未満であれば、モード値を２に設定する。目標出力電力値Ｐｔ＿ｎがＰｏ＿２未満であれば、モード値を３に設定する。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ３３）。そして、算出部４２が、ステップＳ３２で設定された現在のモード値と旧モード値とが等しいか否かを判定する（ステップＳ３４）。現在のモード値と旧モード値とが等しければ、ステップＳ３５の処理を省略してステップＳ３６に進む。現在のモード値と旧モード値とが等しくなければ、算出部４２が、現在のモード値に基づいて駆動周波数を決定するとともに、現在のモード値を旧モード値に保存する（ステップＳ３５）。

次に、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ３６）。そして、算出部４２が、モード値と目標出力電力値Ｐｔ＿ｎに応じてデューティ比を決定する（ステップＳ３７）。デューティ比ＰＷＭ＿Ｄｕｔｙの決定は、モード値が１，２，３の場合には、それぞれ次式（２）、（３）、（４）により行われる。
PWMduty=((Pt_n-Po_1)*(PWM_Wide)/(Po_Max-Po_1))+PWM_Min ・・・（２）
PWMduty=((Pt_n-Po_2)*(PWM_Wide)/(Po_1-Po_2))+PWM_Min ・・・（３）
PWMduty=((Pt_n-Po_3)*(PWM_Wide)/(Po_2-Po_3))+PWM_Min ・・・（４）

次に、以下のステップＳ３８〜Ｓ４３により、位相電圧が所定の範囲外の値である場合に、位相電圧がこの所定の範囲内の値となるように、記憶部４１に記憶された駆動周波数を変更する処理を行う。

まず、算出部４２が、位相電圧が上限値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ３８）。位相電圧が上限値を上回っている場合は、算出部４２が駆動周波数を低下させるとともに、フラグ変数Ｍｅｍｏｒｙ＿ｃｈａｎｇｅを１に設定し（ステップＳ３９）、その後ステップＳ３８に戻る。ステップＳ３８において、位相電圧が上限値を上回っていない場合は、ステップＳ４０に進み、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ４０）。

次に、算出部４２が、位相電圧が下限値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ４１）。位相電圧が下限値を下回っている場合は、算出部４２が駆動周波数を上昇させるとともに、フラグ変数Ｍｅｍｏｒｙ＿ｃｈａｎｇｅを１に設定し（ステップＳ４２）、その後ステップＳ４１に戻る。ステップＳ４１において、位相電圧が下限値を下回っていない場合は、ステップＳ４３に進み、算出部４２が、Ｅｎａｂｌｅ確認処理を行う（ステップＳ４３）。

次に、フラグ変数Ｍｅｍｏｒｙ＿ｃｈａｎｇｅが１であるか否かが判定される。フラグ変数Ｍｅｍｏｒｙ＿ｃｈａｎｇｅが１でなければ、特に処理を行うことなくステップＳ３２に戻る。一方、フラグ変数Ｍｅｍｏｒｙ＿ｃｈａｎｇｅが１であれば、ステップＳ４５に進み、算出部４２は、ステップＳ３９又はステップＳ４２で変更された駆動周波数の値を記憶部４１に記憶させる。記憶部４１は、現在のモード値が１であれば、変更後の駆動周波数の値をＦ０として記憶する。記憶部４１は、現在のモード値が２であれば、変更後の駆動周波数の値をＦ１として記憶する。記憶部４１は、現在のモード値が３であれば、変更後の駆動周波数の値をＦ２として記憶する。なお、駆動周波数の変更時には、変更後の駆動周波数の値に応じて、ステップＳ３８及びステップＳ４１の判定に用いられる位相電圧の上限値及び下限値を変更してもよい。

その後、再びステップＳ３２に戻り、メインＣＰＵ６０から温度制御部４０にＳＴＯＰ信号が入力されるなどしてＥｎａｂｌｅ信号がＨｉになるまで、ステップＳ３２〜Ｓ４５の処理が繰り返される。このステップＳ３２〜Ｓ４５の処理は、図９でいえば、時刻ｔ＿ｃｈａｎｇｅ以後の状態にあたる。

以上、説明した通り、本実施形態に係る誘導加熱定着装置１では、駆動信号生成部５において、記憶部４１により、起動時の少なくとも１つの時点において、当該時点での位相電圧、駆動周波数、及び出力電力が記憶されている。そして、算出部４２により、記憶部４１に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力の値に基づいて駆動パラメータが算出される。そして、駆動パラメータに基づいて、ＩＧＢＴ２２，２３が制御される。このため、記憶部４１に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力といった数値には誘導加熱定着装置１の変動やばらつきが反映されており、これらの数値に基づいて、誘導加熱コイルＬ１へ出力される電力が制御される。したがって、この誘導加熱定着装置１によれば、温度制御をより正確で高速に、かつ共振周波数が変動した場合にも安定して行うことが可能となる。

また、誘導加熱定着装置１において、駆動パラメータには、駆動信号のデューティ比が含まれているため、駆動周波数を一定としたまま、デューティ比を変化させることによりＩＧＢＴ２２，２３を制御できるため、誘導加熱コイルＬ１への出力電力の制御の自由度が高まり、一層正確で高速な温度制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置１において、算出部４２により算出された駆動パラメータに基づく制御を開始した後、位相電圧が所定の範囲外の値である場合には、位相電圧が所定の範囲となるように、記憶部４１に記憶された駆動周波数が変更されるため、共振回路の共振周波数の変動に対応して誘導加熱コイルＬ１への出力電力の制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置１において、駆動周波数の変更時には、変更後の駆動周波数の値に応じて、位相電圧の所定の範囲を変更してもよい。この場合には、駆動周波数の変動に応じた適切な位相電圧の範囲に位相電圧が入るように、誘導加熱コイルＬ１への出力電力の制御を行うことができる。

また、誘導加熱定着装置１において、位相電圧が所定の最小値を下回った場合に、誘導加熱コイルに供給される電流を遮断してもよい。この場合、駆動周波数が低くなりすぎて、誘導加熱コイルＬ１への出力電力が過大となった場合に、誘導加熱コイルＬ１に供給される電流が遮断されるため、誘導加熱コイルＬ１への出力電力の制御を安全に行うことができる。

また、誘導加熱定着装置１において、位相電圧生成部７０は、位相比較論理回路７２とＬＰＦ７３とを備えているため、位相比較論理回路７２により生成された位相差パルス信号をそのまま使用する場合と比較して、位相差パルス信号が入ったタイミングで割り込み制御を行う必要がなくなるため、処理に支障をきたすことがなくなる。また、パルス幅が小さくなった場合にも、パルス幅を正確に計測できなくなることによる誤動作の発生を防止することもできる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る誘導加熱定着装置について説明する。第２実施形態に係る誘導加熱定着装置の構成は、図１に示した第１実施形態に係る誘導加熱定着装置と同様である。

ただし、第２実施形態では、定着ローラ１０の温度をＰＩＤ制御により制御する際に、デューティ比を一定としたまま、駆動周波数のみを変化させることにより出力電力を調整する点が、駆動周波数とデューティ比の両方を変化させていた第１実施形態と異なっている。すなわち、図１０でいえば、定着ローラ１０の温度制御時においては、曲線Ｗ３に沿ってのみ移動することとなる点において、第２実施形態は第１実施形態と異なっている。なお、この曲線Ｗ３は、デューティ比を一定としたまま駆動周波数を変化させた場合の、位相電圧と出力電力との変化の関係を示す曲線である。

この第２実施形態によっても、第１実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば、ＩＧＢＴ２２，２３に代えてパワーＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。この場合、上記実施形態でのエミッタ、コレクタを、それぞれソース、ドレインと読み替えればよい。また、温度制御部４０とメインＣＰＵ６０との機能を別々のＣＰＵによって行うのではなく、一つのマイクロプロセッサによって行うようにしてもよい。

また、第１実施形態においては、図８の点Ｐ２（Ｖ２，Ｐｏ＿２）と点Ｐ６（Ｖ０，Ｐｏ＿Ｍａｘ）との間で、点Ｐ４（Ｖ１，Ｐｏ＿１）の１点についてのみ、位相電圧及び駆動周波数を記憶部４１に保存していた（図３のステップＳ１５）。しかし、複数の位相電圧と駆動周波数との組み合わせを記憶部４１に保存するようにしてもよい。

１…誘導加熱定着装置、５…駆動信号生成部、２２，２３…ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、３０…直流電源部、４１…記憶部、４２…算出部、７０…位相電圧生成部、７２…位相比較論理回路（位相差パルス生成回路）、７３…ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、９０…駆動部、Ｃ２，Ｃ３…コンデンサ、Ｌ１…誘導加熱コイル。

Claims (7)

1. 誘導加熱コイルと、
   前記誘導加熱コイルに接続されたコンデンサと、
   直流電力を生成する直流電源部と、
   前記直流電源部から前記誘導加熱コイルに供給される電流を制御するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
   前記駆動信号生成部は、
   前記駆動信号と前記誘導加熱コイルに供給される電流との位相差に基づく位相電圧を生成する位相電圧生成部と、
   起動時に前記誘導加熱コイルへの出力電力を増加させる過程における少なくとも１つの時点において、当該時点での前記位相電圧、前記駆動信号の周波数である駆動周波数、及び出力電力を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された位相電圧、駆動周波数、及び出力電力の値に基づいて、駆動周波数を含む駆動パラメータを算出する算出部と、
   前記算出部により算出された駆動パラメータに基づいて、スイッチング素子を制御する駆動部と、
   を有することを特徴とする誘導加熱定着装置。
2. 前記駆動パラメータには、前記駆動信号のデューティ比が含まれることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
3. 前記算出部により算出された駆動パラメータに基づく制御を開始した後、前記位相電圧が所定の範囲外の値である場合に、前記位相電圧が前記所定の範囲内の値となるように、前記記憶部に記憶された駆動周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱定着装置。
4. 前記駆動周波数の変更時には、変更後の駆動周波数の値に応じて、前記位相電圧の前記所定の範囲を変更することを特徴とする請求項３記載の誘導加熱定着装置。
5. 前記位相電圧が所定の最小値を下回った場合に、前記誘導加熱コイルに供給される電流を遮断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の誘導加熱定着装置。
6. 前記位相電圧生成部は、
   前記駆動信号と前記誘導加熱コイルに供給される電流との位相差を表す位相差パルス信号を生成する位相差パルス生成回路と、
   前記位相差パルス生成回路により生成された前記位相差パルス信号を平滑化することにより前記位相電圧を生成するローパスフィルタと、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の誘導加熱定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載の誘導加熱定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images