JP4052289B2 - 誘導加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱定着装置及び該誘導加熱定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは誘導加熱定着装置の通電制御に関する。

画像形成装置には、記録媒体上のトナー像を加熱により定着させる定着装置が設けられている。誘導加熱方式を用いた定着装置は、内側に加熱源としての誘導コイルが設けられた導電性の加熱ローラと、この加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラとを備えている。

誘導コイルは、記録媒体の最大通紙幅に対応する長さに巻かれているため、加熱ローラ全体（最大通紙幅）が加熱されることになる。そのため、加熱ローラの軸方向における表面温度の不均一や、最大通紙幅よりも小さい幅の記録媒体を通紙したとき非通紙部分の温度上昇などの問題があった。この問題を解決するための方法として、従来、誘導コイルを複数に分割配置し、各誘導コイルへの通電制御を、特定の誘導コイルの駆動電流量に応じて他の誘導コイルへの駆動電流量を制御する方法や、誘導コイル毎に独立して通電制御を行う方法が開示されている。

例えば、特許文献１には、定着ローラの軸方向における表面温度を一定に保つために、第１の励磁コイルへの駆動電流に応じて、第１励磁コイル以外の励磁コイルへの駆動電流を制御する定着装置が開示されている。

特許文献２には、非通紙部の過度の温度上昇を防止するため、第１誘導コイルと、第２誘導コイルとによって加熱されるローラ表面温度を検知する第１温度計測手段と、第２温度計測手段とを備え、各誘導コイルへの駆動電流量の制御を互いに独立して行う誘導加熱定着装置が開示されている。

特許文献３には、複数の誘導コイルへの入力をオン／オフするスイッチング動作の同期をとり、且つオン／オフ信号を周波数変調により得ると共に各誘導コイルのオン信号間に遅延時間を設けるようにした誘導加熱定着装置が開示されている。
特開２０００−２０６８１３号公報 特開２００２−２３５５７号公報 特開２００２−１２４３６９号公報

しかしながら、上記従来技術のように、分割配置された複数の誘導コイルをそれぞれ独立して通電するようにした場合、画像形成装置の動作モードや通紙サイズの変更等に応じて、各誘導コイルが同時に通電されることが起こる。
高周波の駆動電流が誘導コイルに流れると、銅線からなる誘導コイルが磁場の影響を受けて微小な振動を発生してしまう。誘導コイルや加熱ローラのインダクタンスやコンデンサ容量等の特性が異なると、電源から供給される駆動電流の周波数は、異なる周波数となる。このような要因のため、近接する誘導コイルが同時に通電された場合、異なる周波数の駆動電流が近接した誘導コイルに流れて微小な振動が発生し、微小な振動の重なり合いによって大きな振動が発生することとなる。更に、この振動に起因して加熱ローラ等が共振し、共振音等の騒音が発生するという問題がある。
一方、各誘導コイルが共に通電されない状態では、加熱部材が誘導コイルにより加熱されないロスタイムにより加熱部材の温度低下を招く可能性がある。この温度低下は、定着不良の原因となり、また加熱部材の昇温速度の低下を招き、ウォームアップ時間ＷＵＴ（Ｗａｒｍ−Ｕｐ Ｔｉｍｅ：加熱部材が定着動作可能な温度となるまでの時間）が長くなってしまうという不具合を生じさせることとなる。従って、加熱部材の加熱に際してはロスタイムなく各誘導コイルに対する通電制御を行うことが要請される。

ところが、画像形成装置には最大定格電流（例えば、１５〔Ａ〕）が設定されており、画像形成装置の動作モード、例えば、画像形成モード、ウォームアップモード、又は待機モード等によって、定着装置に使用可能な最大電流量には制限がある。
このようなことから、定着装置の通電制御に当たっては、各誘導コイルへ同時に通電することを回避すること、画像形成装置における定着装置以外の装置部分の動作モードに対応し、且つ、各誘導コイル相互間の駆動電流の供給バランスを考慮して、よりきめの細かな制御を行うこと、が要請される。

したがって、本発明の課題は、誘導加熱コイルでの振動や騒音等の発生を阻止すると共に、画像形成装置内における定着装置に課せられた駆動電流の制限下で採り得る最大電流を確保しつつ、加熱部材を効率よく加熱すること及び加熱部材の温度の変動を最小限に抑制することが可能な通電制御を実現することにある。

請求項１に記載の発明は、トナー像を担持した記録媒体を定着する誘導加熱定着装置において、前記誘導加熱定着装置は、加熱部材と、複数に分割された誘導コイルと、前記加熱部材の温度を検出する温度検出手段と、前記複数に分割された誘導コイルへの通電の許可と禁止を周期的に制御する切替信号を発生する信号発生手段と、前記複数に分割された誘導コイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記加熱部材を加熱するように通電を制御する制御手段とを有し、前記複数分割された誘導コイルは、隣接する第１誘導コイルと第２誘導コイルと有し、前記温度検出手段は、前記第１誘導コイルに対応する前記加熱部材の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２誘導コイルに対応する前記加熱部材の温度を検出する第２温度検出手段と、を有し、前記切替信号は、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルに対し、一方への通電を許可している場合は他方への通電を禁止し、一方への通電を禁止している場合は他方への通電を許可する信号であり、前記第１温度検出手段と前記第２温度検出手段とからの検出温度の温度差に基づいて、１周期の時間とデューティー比とが設定され、前記制御手段は、前記第１温度検出手段から検出された検出温度が、定着に必要な前記加熱部材の定着温度の上限温度に達したとき前記第１誘導コイルへの駆動電流の供給を許可せず、定着に必要な前記加熱部材の定着温度の下限温度に達したとき前記第１誘導コイルへの駆動電流の供給を許可する第１通電信号と、前記第２温度検出手段から検出された検出温度が、前記上限温度に達したとき前記第２誘導コイルへの駆動電流の供給を許可せず、前記下限温度に達したとき前記第２誘導コイルへの駆動電流の供給を許可する第２通電信号と、前記切替信号と、に基づき、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルのそれぞれに対して、駆動電流を周期的に切り替えて通電する制御を行うこと、を特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の誘導加熱定着装置において、前記切替信号は、通紙される記録媒体の通紙サイズ、種類及び動作モードのうち少なくとも一つに基づき設定されること、を特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の誘導加熱定着装置において、前記駆動手段は、前記第１通電信号と前記第２通電信号との少なくともいずれか一方が駆動電流の通電を許可しており、かつ、前記切替信号が予め設定された所定時間以上切り替わらない場合、全ての前記誘導コイルへの駆動電流の通電を停止すること、を特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の誘導加熱定着装置において、前記切替信号は、ＰＷＭ信号であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されているトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、請求項１から４のいずれか一項に記載されたトナー像を担持した記録媒体を定着する誘導加熱定着装置を有する画像形成装置であること、を特徴としている。

請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、隣接する誘導コイルへ同時に通電されることが無く誘導コイル毎に通電制御できるため、誘導コイルの振動や騒音等の発生を阻止すると共に、切替信号が第１温度検出手段と第２温度検出手段とからの検出温度の温度差に基づいて、１周期の時間とデューティー比とが設定されることにより、切替信号の周期の時間を適宜設定可能となるため、隣接する誘導コイル間の駆動電流の切り替え時に生じる駆動電流の低下の影響を最小限に抑えることができ、加熱部材の配熱分布の温度リップル及び中央部と端部との温度差を低減することができ、また、切替信号のデューティー比を変えることにより、隣接する誘導コイル毎の駆動電流量を異ならせることができる。従って、画像形成装置内における定着装置に課せられた駆動電流量の制限下で採り得る最大電流量を確保しつつ加熱ローラの均一な温度分布を達成することができ、画像形成装置の動作モードの移行時のおいても安定した定着性と記録媒体のしわの発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるのは勿論のこと、切替信号は、通紙される記録媒体の通紙サイズ、種類及び動作モードのうち少なくとも一つに基づき設定されることにより、通紙される記録媒体や画像形成装置の動作モードによって生じる加熱ローラの温度分布の不均一を解消することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるのは勿論のこと、駆動手段は、前記第１通電信号と前記第２通電信号との少なくともいずれか一方が駆動電流の通電を許可しており、かつ、前記切替信号が予め設定された所定時間以上切り替わらない場合、全ての前記誘導コイルへの駆動電流の通電を停止することにより、制御手段の制御の暴走や束線地絡などの異常時に誘導コイルへの駆動電流の通電を停止させることができるため、誘導加熱定着装置の通電制御の安全性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるのは勿論のこと、切替信号としてＰＷＭ信号を用いることで、切替信号の制御が容易にできると共に速やかな切り替えが可能となるため、時間ロスなく効率的に加熱ロ−ラを加熱することが出来る。また、切り替え信号を利用して異常検知ができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［実施の形態］
〈画像形成装置の構成〉
本発明における画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と前記像担持体に担持されているトナー像を記録媒体に転写する転写手段とトナー像を担持した記録媒体を加熱により定着する誘導加熱定着装置を有する。前記像担持体としては、感光体、中間間転写体が使用される。

図１に、本実施の形態の画像形成装置１の概略構成図を示す。
詳細には図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、像担持体としての感光ドラム３０を備え、この感光ドラム３０の表面を帯電器３１により所定の電位に帯電し、露光手段３２により画像を露光して感光ドラム３０の表面に静電潜像を形成し、この潜像を現像器３３によりトナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像してトナー像として可視化し、得られたトナー像を感光ドラム３０に搬送された紙などの記録媒体Ｐに転写手段３４により転写する。トナー像の転写が終了した感光ドラム３０は、その表面に残留した転写の残りのトナーをクリーナ３５により除去した後、つぎの画像形成に供される。

一方、トナー像を担持した記録媒体Ｐは、感光ドラム３０から誘導加熱定着装置４０に送られ、誘導加熱定着装置４０により記録媒体Ｐ上の未定着トナー像が定着され、記録媒体Ｐ上に画像が形成される。

本発明の誘導加熱定着装置は、記録媒体にトナー像を加熱により定着するための加熱部材、該加熱部材に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧部材、該加熱部材内に設けられた誘導加熱を行うための誘導加熱コイル等から構成される。前記加熱部材としては加熱ベルト、加熱ローラ等が使用できるが加熱ローラであることが熱効率に優れていることから好ましい。また、前記加圧部材としては加圧ローラ、パッド等が使用できるが加圧ローラであることが好ましい。図１の誘導加熱定着装置４０は、加熱部材としての加熱ローラ１０と、この加熱ローラ１０に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２０と、加熱ローラ１０内に設けられた誘導加熱を行うための誘導加熱コイル等から構成される。記録媒体Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ１０と加圧ローラ２０との圧接されたニップ部Ｎを通過することで定着される。

図２に、誘導加熱（ＩＨ；Induction Heating）方式を用いた誘導加熱定着装置４０の制御構成図を示す。
図２に示すように、誘導加熱定着装置４０は、加熱ローラ１０、加熱ローラ１０の中央部を加熱する第１誘導コイル１１、加熱ローラ１０の端部を加熱する第２誘導コイル１２ａ、１２ｂなどから構成される装置系と、交流電源部ＡＣと、第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂを駆動する駆動手段としてのＩＨ電源部４１と、第１誘導コイル１１に対応する加熱ローラ１０の温度を検出する温度検出手段としての第１温度センサ５１と、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂに対応する加熱ローラ１０の温度を検出する温度検出手段としての第２温度センサ５２などから構成されており、近接する第１誘導コイル１１及び第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電の制御を行う本体制御部１００によって制御される。

本体制御部１００は、画像形成装置１各部の動作の集中制御を行うと共に、第１温度センサ５１からの第１検出温度Ｔ１、第２温度センサ５２からの第２検出温度Ｔ２に基づいて、第１誘導コイル１１への通電の許可を示す第１通電信号Ｓ１と、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電の許可を示す第２通電信号Ｓ２をＩＨ制御部２００に出力する。また、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を発生する信号発生手段２５０を制御して、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとの通電許可を周期的に切り替えて選択指示するＰＷＭ信号を用いた切替信号ＳｃをＩＨ制御部２００に出力する。更に、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとに供給される電流値を指示する電流値設定信号Ｓｐを算出し、ＩＨ制御部２００に出力することで第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電制御を行うことで、加熱ローラ１１の温度の制御を行う。

ＩＨ電源部４１は、ＩＨ制御部２００と、第１駆動回路部２１０と、第２駆動回路部２２０と、電圧検出部２３０と、基準電圧電源部２４０などを備えている。

ＩＨ制御部２００は、本体制御部１００からの第１通電信号Ｓ１、第２通電信号Ｓ２及び電流値設定信号Ｓｐと切替信号Ｓｃとに基づいて、第１誘導コイル１１の第１駆動信号Ｓ１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂの第２駆動信号Ｓ１２を算出し、第１駆動回路２１０、第２駆動回路２２０にそれぞれ出力する。
また、ＩＨ制御部２００は、入力される第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２と切替信号Ｓｃとの監視を行い、第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２との少なくともいずれか一方が駆動電流の許可を指示しており、かつ、切替信号Ｓｃが予め設定された所定時間以上切り替わらない場合、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２を用いて第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を停止させる。

ＩＨ制御部２００は、入力される第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２と切替信号Ｓｃとの監視を行うことにより、本体制御部１００の制御の暴走や束線地絡などによる異常時に、各誘導コイルへの駆動電流の供給を停止させることができるため、誘導加熱定着装置４０の通電の制御の安全性を向上させることができる。

第１駆動回路２１０は、交流電源部ＡＣから供給される交流電力を直流電流に整流するための整流回路と、第１誘導コイル１１に常に一定周波数の直流電流が流れるためのコンデンサと、第１誘導コイル１１への供給電力をオン／オフするためのスイッチング素子と、スイッチング素子を動作させるためのゲートドライバ回路などを有している。そして、ＩＨ制御部２００から入力された第１駆動信号Ｓ１１に基づいてゲートドライバ回路がスイッチング素子を動作させることによって第１誘導コイル１１への駆動電流の供給を行う回路である。

第２駆動回路２２０は、交流電源部ＡＣから供給される交流電力を直流電流に整流するための整流回路と、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂに常に一定周波数の直流電流が流れるためのコンデンサと、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの供給電力をオン／オフするためのスイッチング素子と、スイッチング素子を動作させるためのゲートドライバ回路などを有している。そして、ＩＨ制御部２００から入力された第２駆動信号Ｓ１２に基づいてゲートドライバ回路がスイッチング素子を動作させることによって、加熱ローラ１０の両端部に分割配置された第２誘導コイル１１２ａ、１１２ｂへ同時に駆動電流の供給を行う回路である。

スイッチング素子としてはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子を用いることができる。

電圧検出部２３０は、交流電源部ＡＣからＩＨ電源部４１に入力される電力の入力電圧を検出し、検出された検出電圧Ｖｉｎは、ＩＨ制御部２００に出力される。

基準電圧電源部２４０は、交流電源部ＡＣからＩＨ電源部４１に入力された電力を分岐し、ＩＨ制御部２００の駆動用電源としてＩＨ制御部２００に電力を供給する。

第１温度センサ５１は、第１誘導コイル１１に対応する加熱ローラ１０の外周側に非接触若しくは接触させて設置されており、加熱ローラ１０の中央部の温度を検出し、検出された第１検出温度Ｔ１を本体制御部１００に出力する。

第２温度センサ５２は、第２誘導コイル１２ａ又は１２ｂに対応する加熱ローラ１０の外周側に非接触若しくは接触させて設置されており、加熱ローラ１０の端部の温度を検出し、検出された第２検出温度Ｔ２を本体制御部１００に出力する。
加熱ローラ１０の両端に分割配置されている第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは、同一の第２駆動回路２２０から駆動電流が供給されるため、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂに対応する加熱ローラ１０の温度分布は同一と考えられる。そのため、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂのいずれか一方に対応する位置に第２温度センサ５２を設置すればよい。

第１温度センサ５１、第２温度センサ５２としては、例えば、サーミスタ、熱電対、赤外センサなどの温度センサを用いることができ、加熱ローラ１０の温度又は加熱ローラ１０近傍の温度を検知できるものであればよく、この限りではない。

なお、本発明における制御手段とは、本体制御部１００、ＩＨ制御部２００、第１駆動回路２１０及び第２駆動回路２２０から構成されている。

図３に、本体制御部１００のブロック構成図を示す。
図３に示すように、本体制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、記憶部１０４などにより構成され、各部は通信手段としてのバス１０５により接続されている。

ＣＰＵ１０１は、本発明を実現するために、記憶部１０４内に記憶されている電流値設定部１０４ａ、通電信号設定部１０４ｂ、切替信号設定部１０４ｃから各処理プログラム、データを読み出すと共に、記録媒体Ｐのサイズ及び種類、画像形成装置１の画像形成時、ウォームアップ時、待機時などの動作モードに基づいて、第１通電信号Ｓ１、第２通電信号Ｓ２、切替信号Ｓｃ、電流値設定信号Ｓｐを算出し、ＩＨ制御部２００に出力する。
また、記録媒体Ｐのサイズ及び種類を選択する操作部からの信号、通紙された記録媒体Ｐのサイズを検知する検知器からの信号によって、記録媒体Ｐの紙種情報及びサイズを認識すると共に、通紙幅の認識を行う（図示略）。

更に、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２や記憶部１０４内に記憶されているシステムプログラム、各処理プログラム、データを読み出して、ＲＡＭ１０３内に展開し、展開されたプログラムに従って、画像形成装置１各部の動作を集中制御する。システム全体のタイミング制御、ＲＡＭ１０３を使用した画像データの記憶及び蓄積制御、スキャナ部などから送られてきた画像データの画像処理（変倍、フィルタ、γ変換など）、プリンタ部に対する画像データの出力、操作表示部、の入出力制御、他のアプリケーション（ＦＡＸ、プリンタ、スキャナ等）とのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）や動作制御を行うものである。

ＲＯＭ１０２内には、画像形成装置１に対応するプログラムやデータなどがあらかじめ記憶されており、システムプログラム、当該システムに対応する各種処理プログラム、各種処理プログラムで処理するのに必要なデータを記憶している。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により制御実行される各種処理において、ＲＯＭ１０２や記憶部１０４から読み出されたプログラム、入力、若しくは出力データ及びパラメータなどの一時的な格納領域となる。

記憶部１０４は、本実施の形態を実現するために、電流値設定部１０４ａと、通電信号設定部１０４ｂと、切替信号設定部１０４ｃとを有している。

電流値設定部１０４ａは、画像形成装置１の画像形成時、ウォームアップ時、待機時などの動作モードや画像形成装置１の交流電源の電圧や周波数などの条件に基づいて第１誘導コイル１１及び第２誘導コイル１２ａ、１２ｂに供給される電流値設定信号Ｓｐの設定を行う。第１誘導コイル１１及び第２誘導コイル１２ａ、１２ｂに供給される電流値は、電流値設定信号Ｓｐにより同一の電流値となる。

通電信号設定部１０４ｂは、第１検出温度Ｔ１と、第２検出温度Ｔ２と、定着に必要な加熱ローラ１０の定着温度の上限温度Ｔ_Hと、下限温度Ｔ_Lとに基づいて、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２との設定を行う。

第１通電信号Ｓ１は、第１検出温度Ｔ１が上限温度Ｔ_Hに達したとき、第１誘導コイル１１への駆動電流の供給を許可せず、下限温度Ｔ_Lに達したとき、第１誘導コイル１１への駆動電流の供給を許可する。第２通電信号Ｓ２は、第２検出温度Ｔ２が上限温度Ｔ_Hに達したとき、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を許可せず、下限温度Ｔ_Lに達したとき、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を許可する。

切替信号設定部１０４ｃは、予め設定された基準周期と、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２との温度差に基づいて、切替信号Ｓｃの１周期の時間と１周期の時間の比であるデューティー比とを設定する。基準周期は、切替信号Ｓｃの周期を算出するための基準となる周期である。

なお、記憶部１０４は、ＲＯＭ１０２の一部の記憶領域を使用して構成することも可能である。

上述した動作モードの「画像形成時」とは、ユーザが画像形成装置によって記録媒体Ｐに画像形成を行っている状態を示し、「ウォームアップ時」とは、加熱ローラを定着可能な温度まで上昇させる状態を示し、「待機時」とは、一定時間以上画像形成が行われておらず画像形成動作の停止状態を示す。なお、動作モードは、画像形成装置に係る動作状況であれば、この限りではない。

図４に、ＩＨ制御部２００のブロック構成図を示す。
図４に示すように、ＩＨ制御部２００は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶部２０４などにより構成され、各部は通信手段としてのバス２０５により接続されている。

ＣＰＵ２０１は、本発明を実現するために、記憶部２０４内に記憶されている駆動信号設定部２０４ａ、信号監視部２０４ｂから各処理プログラム、データを読出し、第１駆動信号Ｓ１１、第２駆動信号Ｓ１２の設定を行い、また、本体制御部１００から入力される第１通電信号Ｓ１、第２通電信号Ｓ２、切替信号Ｓｃの監視に基づいて第１駆動信号Ｓ１１、第２駆動信号Ｓ１２の制御を行う。
更に、ＲＯＭ２０２や記憶部２０４内に記憶されているシステムプログラム、各処理プログラム、データを読み出して、ＲＡＭ２０３内に展開し、展開されたプログラムに従って、定着装置４０各部の動作を制御する。

ＲＯＭ２０２内には、誘導加熱定着装置４０に対応するプログラムやデータなどがあらかじめ記憶されており、システムプログラム、当該システムに対応する各種処理プログラム、各種処理プログラムで処理するのに必要なデータを記憶している。

ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１により制御実行される各種処理において、ＲＯＭ２０２や記憶部２０４から読み出されたプログラム、入力、若しくは出力データ及びパラメータなどの一時的な格納領域となる。

記憶部２０４は、本実施の形態を実現するために、駆動信号設定部２０４ａと信号監視部２０４ｂとを有している。

駆動信号設定部２０４ａは、本体制御部１００から入力された第１通電信号Ｓ１、第２通電信号Ｓ２、切替信号Ｓｃ、電流値設定信号Ｓｐに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１、第２駆動信号Ｓ１を設定する。

信号監視部２０４ｂは、本体制御部１００から入力された第１通電信号Ｓ１、第２通電信号Ｓ２、切替信号Ｓｃを監視して、第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２との少なくともいずれか一方が駆動電流の供給を許可しており、かつ、切替信号Ｓｃの周期が予め設定された基準時間以上切り替わらない場合、第１駆動回路２１０、第２駆動回路２２０が停止され、第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給が停止されるよう第１駆動信号Ｓ１１、第２駆動信号Ｓ１２を設定する。

なお、記憶部２０４は、ＲＯＭ２０２の一部の記憶領域を使用して構成することも可能である。

図５に、本実施の形態におけるタイムチャート例１を示す。
図５に示すように、ＰＷＭ信号を用いた切替信号Ｓｃが“Ｈ”の場合は、第２誘導コイル１２への通電を許可すると共に、第１誘導コイルへの通電を禁止することを示し、切替信号Ｓｃが“Ｌ”の場合は、第１誘導コイル１１への通電を許可すると共に、第２誘導コイルへの通電を禁止することを示している。通電可能な誘導コイルへの切り替えは、切替信号Ｓｃの“Ｈ”と“Ｌ”により周期的に指示されている。
第１通電信号Ｓ１は、“Ｈ”の場合、第１誘導コイル１１への通電が許可されず（ＯＦＦ）、“Ｌ”の場合、第１誘導コイル１１への通電が許可される（ＯＮ）ことを示す。
第２通電信号Ｓ２は、“Ｈ”の場合、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電が許可されず（ＯＦＦ）、“Ｌ”の場合、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電が許可される（ＯＮ）ことを示す。

第１駆動信号Ｓ１１は、切替信号Ｓｃが“Ｌ”かつ第１通電信号Ｓ１が“Ｌ”の場合、第１誘導コイル１１への駆動電流の供給を行う信号である。
第２駆動信号Ｓ１２は、切替信号Ｓｃが“Ｈ”かつ第２通電信号Ｓ２が“Ｌ”の場合、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を行う信号である。
図５に示す第１駆動信号Ｓ１１、第２駆動信号Ｓ１２の黒く塗りつぶされた部分は、第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへ供給される駆動電流量を示し、立ち上がりの高さは、電流値設定信号Ｓｐに基づいて設定されている。

時刻ｔ１から時刻ｔ２は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”であるため、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給される。

時刻ｔ２から時刻ｔ３は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｈ”であり駆動電流の供給は許可されないため、切替信号Ｓｃに係らず、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは駆動電流が供給されない。

時刻ｔ３から時刻ｔ４は、第１通電信号Ｓ１が“Ｌ”、第２通電信号Ｓ２が“Ｈ”であるため、第１誘導コイル１１のみ切替信号Ｓｃに基づいて一定周期で間欠動作されながら駆動電流が供給され、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されない。

時刻ｔ４から時刻ｔ５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２と同様に、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”であるため、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給される。

時刻ｔ５以降は、第１通電信号Ｓ１が“Ｈ”、第２通電信号Ｓ２が“Ｌ”であるため、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂのみ切替信号Ｓｃに基づいて一定周期で間欠動作されながら駆動電流が供給され、第１誘導コイル１１は駆動電流が供給されない。

このように、切替信号Ｓｃと、第１、２通電信号Ｓ１、Ｓ２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは間欠動作され、同時に通電されることは無い。そして、第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２とを異ならせることにより、第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへ供給される駆動電流量を異ならせることができる。

図６に、本実施の形態におけるタイムチャート例２を示す。
図６は、図５の切替信号Ｓｃの１周期の時間を変えた場合の、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとの通電制御のタイムチャートである。
各信号の動作論理は、上記と同様であるため、説明は省略する。

時刻ｔ１１から時刻ｔ１２は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”であるため、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給される。

時刻ｔ１２から時刻ｔ１３は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｈ”であり駆動電流の供給は許可されないため、切替信号Ｓｃに係らず、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは駆動電流が供給されない。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４は、第１通電信号Ｓ１が“Ｌ”、第２通電信号Ｓ２が“Ｈ”であるため、第１誘導コイル１１のみ切替信号Ｓｃに基づいて一定周期で間欠動作されながら駆動電流が供給され、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されない。

時刻ｔ１４以降は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２と同様に、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”であるため、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給される。

図５及び６に示すように、切替信号Ｓｃの１周期の時間を変更することができるため、適宜使い分けることにより、駆動電流が供給される誘導コイルを切り替える際に生じる供給駆動電流の低下の影響を最小限に抑えることができ、加熱ローラ１０の配熱分布の温度リップル及び中央部と端部との温度差を低減することができるため、安定した定着性と記録媒体Ｐのしわの発生を防止できる。

図７に、本実施の形態におけるタイムチャート例３を示す。
図７は、図５の切替信号Ｓｃの周期のデューティー比を変えた場合の、第１誘導コイル１１、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電制御のタイムチャートである。
デューティー比としては、第１誘導コイル１１：第２誘導コイル１２ａ、１２ｂ＝１：３と設定した場合を示す。各信号の動作論理は、上記と同様であるため、説明は省略する。

時刻ｔ２１から時刻ｔ２２は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ
”であるため、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給される。

時刻ｔ２２から時刻ｔ２３は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｈ”であり駆動電流の供給は許可されないため、切替信号Ｓｃに係らず、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは駆動電流が供給されない。

時刻ｔ２３以降は、第１通電信号Ｓ１が“Ｌ”、第２通電信号Ｓ２が“Ｈ”であるため、第１誘導コイル１１のみ切替信号Ｓｃに基づいて一定周期で間欠動作されながら駆動電流が供給され、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されない。

このように、切替信号Ｓｃの周期のデューティー比を変えることにより、第１通電信号Ｓ１と第２通電信号Ｓ２とが共に駆動電流の供給を許可している場合において（例えば、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間）、同じ駆動電流値が供給される第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとの供給駆動電流量を異ならせることができる。

図８に、小サイズの記録媒体Ｐを定着している場合の加熱ローラ１０の温度変化及び通電制御のタイムチャートを示す。
図８（ａ）に、第１温度センサ５１から検出された第１検出温度Ｔ１と第２温度センサ５２から検出された第２検出温度Ｔ２の温度変化（即ち、加熱ローラ１０の温度変化。）のグラフを示し、（ｂ）に、通電制御のタイムチャートを示す。

図８（ａ）において、加熱ローラ１０の定着可能な温度範囲は、下限温度ＴLから上限温度ＴHとし、第１検出温度Ｔ１の温度変化を実線で示し、第２検出温度Ｔ２の温度変化を一点鎖線で示す。

小サイズの記録媒体を定着する場合、加熱ローラ１０の中央部の熱量が記録媒体により奪われるため、中央部を集中的に加熱する必要がある。また、加熱ローラ１０の端部は、記録媒体が通紙されないため、急激に熱量を奪われることはないが、小サイズの記録媒体を定着後、他の記録媒体（例えば、大サイズの記録媒体）の定着に迅速に対応できるように、一定温度に保つ必要がある。

そのため、切替信号Ｓｃの周期は、通紙される記録媒体の通紙サイズ、種類、画像形成装置１の動作モードに対応して設定される。通紙される記録媒体や画像形成装置１の動作モードによって生じる加熱ローラ１０の温度分布の不均一を解消することができる。

時刻ｔ３１から時刻ｔ３２は、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２とは、共に上限温度Ｔ_Hに達しておらず、また、加熱ローラ１０の中央部には小サイズの記録媒体が定着処理されており、加熱ローラ１０の端部よりも温度上昇率が低いため、第１検出温度Ｔ１が第２検出温度Ｔ２よりも低くなっている。

第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”に設定され、切替信号Ｓｃのデューティー比は、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２との温度差に基づいて、例えば、第１誘導コイル１１：第２誘導コイル１２ａ、１２ｂ＝２：１と設定される。そして、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給されるよう制御される。

従って、第１誘導コイル１１は、第２誘導コイル１２よりも多くの駆動電流量が供給されるため、加熱ローラ１０の中央部は、端部よりも多くの熱量が加えられ、加熱ローラ１０の表面温度が一定範囲の温度に保たれる。

時刻ｔ３２のとき、加熱ローラ１０の端部には小サイズの記録媒体が通紙されておらず、加熱ローラ１０の中央部よりも温度上昇率が高くなるため、第２検出温度Ｔ２が上限温度Ｔ_Hに達する。第２検出温度Ｔ２が上限温度Ｔ_Hに達したため、第２駆動信号Ｓ２は“Ｈ”となり、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を許可しない。

時刻ｔ３２から時刻ｔ３３は、上限温度Ｔ_Hに達していない第１検出温度Ｔ１を上昇させるため、加熱ローラ１０の中央部のみを加熱させる。

第１通電信号Ｓ１は“Ｌ”に設定され、切替信号Ｓｃのデューティー比は、第１誘導コイル１１へ集中的に駆動電流の供給が行われるよう、例えば、第１誘導コイル１１：第２誘導コイル１２ａ、１２ｂ＝４：１と設定される。
第１通電信号Ｓ１が“Ｌ”、第２通電信号Ｓ２が“Ｈ”であるため、第１誘導コイル１１のみ切替信号Ｓｃに基づいて駆動電流が供給され、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されない。

第１誘導コイル１１のみ駆動電流が供給されるため、第１検出温度Ｔ１の温度上昇率は高くなる。一方、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されないため、第２検出温度Ｔ２は徐々に低下している。

時刻ｔ３３のとき、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂは駆動電流が供給されていないため、第２検出温度Ｔ２が下限温度Ｔ_Lに達する。第２検出温度Ｔ２が下限温度Ｔ_Lに達したため、第２通電信号Ｓ２は“Ｌ”となり、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの駆動電流の供給を許可する。

時刻ｔ３３以降は、第１通電信号Ｓ１と、第２通電信号Ｓ２とは、共に“Ｌ”に設定され、切替信号Ｓｃのデューティー比は、第１検出温度Ｔ１よりも第２検出温度Ｔ２が低いため、第２検出温度を上昇させるべく、第１検出温度Ｔ１と第２検出温度Ｔ２との温度差に基づいて、例えば、第１誘導コイル１１：第２誘導コイル１２ａ、１２ｂ＝３：２と設定される。そして、切替信号Ｓｃに基づいて、第１駆動信号Ｓ１１と第２駆動信号Ｓ１２とにより、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとは交互に駆動電流が供給されるよう制御される。

なお、本実施の形態では、切替信号Ｓｃは、“Ｈ”の場合、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂへの通電の許可が選択指示され、“Ｌ”の場合、第１誘導コイル１１への通電の許可が選択指示されると設定したが、“Ｈ”の場合、第１誘導コイル１１、“Ｌ”の場合、第２誘導コイルが選択指示されてもよい。また、第１、２通電信号Ｓ１、Ｓ２は、“Ｈ”の場合、駆動電流の供給が許可されず、“Ｌ”の場合、駆動電流の供給が許可されることと設定したが、“Ｈ”の場合、駆動電流の供給を許可し、“Ｌ”の場合、駆動電流の供給を許可しないことと設定してもよく、切替信号Ｓｃと、第１、２通電信号Ｓ１、Ｓ２とにより、第１誘導コイル１１と、第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとが同時に通電されること無く通電が制御されればこの限りでなくてもよい。

このように、第１誘導コイル１１と第２誘導コイル１２ａ、１２ｂとに対して、第１、２温度センサ５１、５２からの第１、２検出温度Ｔ１、Ｔ２に基づき、同一の駆動電流値を周期的に切替えて供給する通電制御を行う制御手段を備えることにより、同時通電されることが無くなり、第１、２誘導コイル１１、１２ａ、１２ｂの振動等の発生を阻止すると共に、画像形成装置１内における誘導加熱定着装置４０に課せられた駆動電流の制限下で採り得る最大電流を確保しつつ加熱ローラ１０の均一な温度分布を達成することができる。

また、第１、２誘導コイル１１、１２ａ、１２ｂ毎に駆動電流の供給許可を指示する第１、２通電信号Ｓ１、Ｓ２と、第１、２誘導コイル１１、１２ａ、１２ｂの通電許可を周期的に切替えて選択指示する切替信号Ｓｃとに基づいて第１、２誘導コイル１１、１２ａ、１２ｂが駆動されることにより、同時に通電されることなく第１、２誘導コイル１１、１２ａ、１２ｂ毎に通電が制御できるため、加熱ローラ１０の均一な温度分布を達成することができると共に振動や騒音の発生を防止できる。また、画像形成装置１の動作モードの移行時においても安定した定着性と記録媒体Ｐのしわの発生を防止することができる。

また、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施の形態における画像形成装置１の概略構成図である。 誘導加熱定着装置４０の制御構成図である。 本体制御部１００のブロック構成図である。 ＩＨ制御部２００のブロック構成図である。 本実施の形態におけるタイムチャート例１である。 本実施の形態におけるタイムチャート例２である。 本実施の形態におけるタイムチャート例３である。 小サイズの記録媒体Ｐを定着している場合の加熱ローラ１０の温度変化及び通電制御のタイムチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 加熱ローラ
１１ 第１誘導コイル
１２ａ、１２ｂ 第２誘導コイル
１００ 本体制御部
１０１、２０１ ＣＰＵ
１０２、２０２ ＲＯＭ
１０３、２０３ ＲＡＭ
１０４、２０４ 記憶部
１０４ａ 電流値設定部
１０４ｂ 通電信号設定部
１０４ｃ 切替信号設定部
２０ 加圧ローラ
２００ ＩＨ制御部
２０４ａ 駆動信号設定部
２０４ｂ 信号監視部
２１０ 第１駆動回路
２２０ 第２駆動回路
２３０ 電圧検出部
２４０ 基準電圧電源部
２５０ 信号発生手段
３０ 感光ドラム
３１ 帯電器
３２ 露光手段
３３ 現像器
３４ 転写手段
３５ クリーナ
４０ 誘導加熱定着装置
４１ ＩＨ電源部
５１ 第１温度センサ
５２ 第２温度センサ
ＡＣ 交流電源部
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体
Ｓ１ 第１通電信号
Ｓ１１ 第１駆動信号
Ｓ１２ 第２駆動信号
Ｓ２ 第２通電信号
Ｓｃ 切替信号
Ｓｐ 電流値設定信号
Ｔ１ 第１検出温度
Ｔ２ 第２検出温度

Claims (5)

1. トナー像を担持した記録媒体を定着する誘導加熱定着装置において、
   前記誘導加熱定着装置は、加熱部材と、複数に分割された誘導コイルと、前記加熱部材の温度を検出する温度検出手段と、前記複数に分割された誘導コイルへの通電の許可と禁止を周期的に制御する切替信号を発生する信号発生手段と、前記複数に分割された誘導コイルのそれぞれに駆動電流を供給して前記加熱部材を加熱するように通電を制御する制御手段とを有し、
   前記複数分割された誘導コイルは、隣接する第１誘導コイルと第２誘導コイルと有し、
   前記温度検出手段は、前記第１誘導コイルに対応する前記加熱部材の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２誘導コイルに対応する前記加熱部材の温度を検出する第２温度検出手段と、を有し、
   前記切替信号は、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルに対し、一方への通電を許可している場合は他方への通電を禁止し、一方への通電を禁止している場合は他方への通電を許可する信号であり、前記第１温度検出手段と前記第２温度検出手段とからの検出温度の温度差に基づいて、１周期の時間とデューティー比とが設定され、
   前記制御手段は、
   前記第１温度検出手段から検出された検出温度が、定着に必要な前記加熱部材の定着温度の上限温度に達したとき前記第１誘導コイルへの駆動電流の供給を許可せず、定着に必要な前記加熱部材の定着温度の下限温度に達したとき前記第１誘導コイルへの駆動電流の供給を許可する第１通電信号と、
   前記第２温度検出手段から検出された検出温度が、前記上限温度に達したとき前記第２誘導コイルへの駆動電流の供給を許可せず、前記下限温度に達したとき前記第２誘導コイルへの駆動電流の供給を許可する第２通電信号と、
   前記切替信号と、に基づき、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルのそれぞれに対して、駆動電流を周期的に切り替えて通電する制御を行うこと、
   を特徴とする誘導加熱定着装置。
2. 請求項１に記載の誘導加熱定着装置において、
   前記切替信号は、通紙される記録媒体の通紙サイズ、種類及び動作モードのうち少なくとも一つに基づき設定されること、
   を特徴とする誘導加熱定着装置。
3. 請求項１の誘導加熱定着装置において、
   前記駆動手段は、前記第１通電信号と前記第２通電信号との少なくともいずれか一方が駆動電流の通電を許可しており、かつ、前記切替信号が予め設定された所定時間以上切り替わらない場合、全ての前記誘導コイルへの駆動電流の通電を停止すること、
   を特徴とする誘導加熱定着装置。
4. 請求項１に記載の誘導加熱定着装置において、
   前記切替信号は、ＰＷＭ信号であることを特徴とする誘導加熱定着装置。
5. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されているトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、請求項１から４のいずれか一項に記載されたトナー像を担持した記録媒体を定着する誘導加熱定着装置を有する画像形成装置。

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